第1讲计算机概述CPU

微机组装与维护微机组装与维护我为什么要学习这门课?我能学到什么?要如何学习?这门课如何考试?FAQFAQ2023/11/8主讲杨俊锋 教育科学学院2组装认识计算机各部件掌握主要部件价格攒机装机维护操作系统安装常见故障维修我能学到什么我能学到什么?2023/11/8主讲杨俊锋 教育科学学院3课本-纲课件-主网络-助要如何学习要如何学习?2023/11/8主讲杨俊锋 教育科学学院4课堂表现-平时成绩；20%装机考试；30%期末考试；50%这门课如何考试这门课如何考试?2023/11/8主讲杨俊锋 教育科学学院5第第1 1章章 计算机概述计算机概述u 电脑的基本组成电脑的基本组成u 电脑的辅助设备电脑的辅助设备u 计算机技术的产生与发展计算机技术的产生与发展2023/11/8主讲杨俊锋 教育科学学院72023/11/8主讲杨俊锋 教育科学学院81.1 1.1 电脑的基本组成电脑的基本组成 显示器显示器鼠标鼠标键盘键盘音箱音箱主机主机1.1.1 硬件系统硬件系统从外观看，电脑硬件主要由从外观看，电脑硬件主要由主机、显示器、鼠标和键盘主机、显示器、鼠标和键盘四部分组成，多媒体型电脑四部分组成，多媒体型电脑还会配有音箱还会配有音箱2023/11/8主讲杨俊锋 教育科学学院9键盘和鼠标是输入设备，负责将指令键盘和鼠标是输入设备，负责将指令和信息输入到电脑主机中去和信息输入到电脑主机中去 显示器和音箱是输出设备，负责显示器和音箱是输出设备，负责将电脑主机处理过的结果以图像将电脑主机处理过的结果以图像或声音的形式传递给我们或声音的形式传递给我们 而主机是整个电脑的核心。要使用光盘、而主机是整个电脑的核心。要使用光盘、U盘等外部存储盘等外部存储器，需要依赖于主机器，需要依赖于主机；鼠标、键盘、打印机、音箱等所鼠标、键盘、打印机、音箱等所有外部设备都要和主机相连有外部设备都要和主机相连；电脑的主板、电脑的主板、CPU、内存、内存、硬盘等基本部件都被放置在了主机箱中硬盘等基本部件都被放置在了主机箱中 光驱光驱USB和音和音频接口频接口键盘、鼠键盘、鼠标、标、USB等接口等接口显示器显示器接口接口主板、主板、CPU、硬、硬盘等在机盘等在机箱内部箱内部2023/11/8主讲杨俊锋 教育科学学院10计算机的工作原理图计算机的工作原理图 2023/11/8主讲杨俊锋 教育科学学院11微型计算机的软件系统包括系统软件和应用软件两大类。2023/11/8主讲杨俊锋 教育科学学院121.1.2 1.1.2 软件系统软件系统 电脑软件电脑软件系统软件系统软件应用软件应用软件操作系统操作系统程序设计语言程序设计语言办公软件办公软件图像处理软件图像处理软件其他应用软件其他应用软件2023/11/8主讲杨俊锋 教育科学学院131.2 1.2 电脑的辅助设备电脑的辅助设备 电脑辅助设备不是电脑必须电脑辅助设备不是电脑必须配备的部件。其中，打印机配备的部件。其中，打印机用来把电脑编辑和处理好的用来把电脑编辑和处理好的图形、文字等打印出来图形、文字等打印出来 扫描仪用来将图片、文字等扫描仪用来将图片、文字等信息扫描成一幅图像并保存信息扫描成一幅图像并保存到电脑中进行加工处理到电脑中进行加工处理 刻录机用来将电脑中的数据刻录机用来将电脑中的数据刻录到光盘，从而保存一些刻录到光盘，从而保存一些有价值的软件和数据有价值的软件和数据 数码摄像机可以将拍摄的视频保数码摄像机可以将拍摄的视频保存在磁带或储存卡中，然后传输存在磁带或储存卡中，然后传输到电脑中进行处理到电脑中进行处理数码相机可以将拍摄的相数码相机可以将拍摄的相片保存在数码相机的存储片保存在数码相机的存储器中，然后传输到电脑中器中，然后传输到电脑中进行处理进行处理2023/11/8主讲杨俊锋 教育科学学院14课堂练习课堂练习从外到内看电脑从外到内看电脑 电脑的电源线、键盘、鼠标、显示器、打印机、网线都连接在主机电脑的电源线、键盘、鼠标、显示器、打印机、网线都连接在主机背面的插孔中，下面我们先观察一下这些插孔，了解它们的作用。背面的插孔中，下面我们先观察一下这些插孔，了解它们的作用。观察完电脑外部后，拧开机箱侧面挡板的螺丝，向后推动机箱侧面挡板观察完电脑外部后，拧开机箱侧面挡板的螺丝，向后推动机箱侧面挡板将其取出，查看机箱内的硬件，辨认主板、将其取出，查看机箱内的硬件，辨认主板、CPU、CPU风扇、内存、显卡、风扇、内存、显卡、硬盘、电源等设备，以及查看主板之外的硬件是如何与主板连接在一起的。硬盘、电源等设备，以及查看主板之外的硬件是如何与主板连接在一起的。2023/11/8主讲杨俊锋 教育科学学院151.3 计算机技术的产生与发展计算机技术的产生与发展1.3.1 计算机的产生计算机的产生1946年，年，ENIAC（The Electronic Numerical Integrator And Calculator电子数字积分器与计算器）诞生，这是第一台真正意义电子数字积分器与计算器）诞生，这是第一台真正意义上的电子数字计算机。上的电子数字计算机。2023/11/8主讲杨俊锋 教育科学学院16:重达40吨:占地面积170m2:使用18000个电子管:加法运算速度每秒5000次Electronic Numerical Integrator And Calculator1.3.2 计算机的发展历史计算机的发展历史计算机发展的历史实际上跟随电子技术的发展历史而来的。1第一代计算机（19461958）电子管为基本电子器件；使用机器语言和汇编语言；主要应用于国防和科学计算；运算速度每秒几千次至几万次。2第二代计算机（19581964）晶体管为主要器件；软件上出现了操作系统和算法语言；运算速度每秒几万次至几十万次。3第三代计算机（19641971）普遍采用集成电路；体积缩小；运算速度每秒几十万次至几百万次。4第四代计算机（1971至今）以大规模集成电路为主要器件；运算速度每秒几百万次至上亿次。2023/11/8主讲杨俊锋 教育科学学院181.3.2 计算机的特点计算机的特点1运算速度快2通用性强 3存储容量大 4工作自动化 2023/11/8主讲杨俊锋 教育科学学院19第第2 2章章 CPUCPUcentralcentral processingprocessing unitunit2.1 CPU2.1 CPU的参数的参数 主频是指主频是指CPU的时钟频率，即的时钟频率，即CPU内核电路的实际工作频率。内核电路的实际工作频率。即即CPU正常工作时在一个单位时正常工作时在一个单位时钟周期内完成的指令数多少。钟周期内完成的指令数多少。CPU外频是由主板为外频是由主板为CPU提供的基提供的基准时钟频率。在准时钟频率。在Pentium时代，时代，CPU的外频一般是的外频一般是60/66MHz，从，从Pentium II 350开始，开始，CPU外频提外频提高到高到100MHz，后来又提升到了，后来又提升到了133MHz。目前，主流。目前，主流CPU的外频的外频为为200MHz或或333MHz倍频的最大作用就是能够使倍频的最大作用就是能够使系统总线工作在相对较低的系统总线工作在相对较低的频率上，而频率上，而CPU速度无限提速度无限提升。升。CPU主频、倍频和外频主频、倍频和外频之间的关系是：主频之间的关系是：主频=外频外频倍频倍频 前端总线频率前端总线频率FSB是是CPU与内存以及与内存以及L2 Cache（CPU中的二级中的二级缓存）之间交换数据时缓存）之间交换数据时的工作时钟频率的工作时钟频率 这是这是Intel某款某款CPU的频率参的频率参数数2前端总线频率前端总线频率 1主频、倍频和外频主频、倍频和外频 1GHz=1 000MHz=1 000 000KHz=1 000 0000 0000Hz1s=1000ms，1 ms=1000s，1s=1000ns 计算题计算题核心（核心（Die）又称为内核，是）又称为内核，是CPU最重要的组成部分。早期最重要的组成部分。早期CPU中中心那块隆起的芯片就是核心，心那块隆起的芯片就是核心，CPU所有的计算、接受所有的计算、接受/存储命令、存储命令、处理数据都由核心执行处理数据都由核心执行 后来人们给后来人们给CPU加了一个金属外壳，从加了一个金属外壳，从而对核心起到了很好的保护作用。随着而对核心起到了很好的保护作用。随着电脑技术的发展，还出现了多核心电脑技术的发展，还出现了多核心CPU（也就是（也就是1个个CPU内部有内部有2个或更多个或更多个核心）个核心），相同主频下，双核心，相同主频下，双核心CPU的的性能几乎是单核心性能几乎是单核心CPU的一倍的一倍3CPU核心核心 CPU缓存（缓存（Cache Memory）是）是位于位于CPU与内存之间的临时存储与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小但速度比器，它的容量比内存小但速度比内存快。内存快。CPU的缓存分为一级缓的缓存分为一级缓存（存（L1）和二级缓存（）和二级缓存（L2）。二）。二级缓存是级缓存是CPU性能表现的关键之性能表现的关键之一，在一，在CPU核心不变化的情况下，核心不变化的情况下，增加二级缓存容量能使性能大幅增加二级缓存容量能使性能大幅度提高。而同一核心的度提高。而同一核心的CPU高低高低端之分往往也是在二级缓存上有端之分往往也是在二级缓存上有差异差异 这是这是Intel某款某款CPU的缓存参数的缓存参数4二级缓存二级缓存 CPU的工作电压（的工作电压（Supply Voltage）即）即CPU正常工作所需的正常工作所需的电压。电压。CPU工作电压越低，会使工作电压越低，会使发热量减少从而降低发热量减少从而降低CPU温度，温度，有利于系统稳定运行。我们可以有利于系统稳定运行。我们可以从从BIOS中查看中查看CPU工作电压和工作电压和温度，如左图所示温度，如左图所示 5工作电压工作电压 Socket 940 CPU目前，目前，CPU接口大多数都是接口大多数都是 Socket x 架构，又分为架构，又分为Socket 478、Socket 775、Socket 462（Socket A）、）、Socket 754及及Socket 939、Socket 940（AM2）等。前两者为）等。前两者为Intel CPU采用采用的接口，后面几个为的接口，后面几个为AMD CPU采用的接口采用的接口 Socket 478 CPUSocket 775 CPU6CPU接口接口 DIP封装封装的的CPUmPGA 封装的封装的CPULGA 封装的封装的CPU封装是采用特定材料将封装是采用特定材料将CPU内核和其他元件固化内核和其他元件固化在其中以防损坏的保护措施。采用不同封装技术在其中以防损坏的保护措施。采用不同封装技术的的CPU，在性能上存在较大差距。芯片的封装技，在性能上存在较大差距。芯片的封装技术一代比一代先进，从术一代比一代先进，从DIP、QFP到到PGA，目前，目前Intel CPU大多数采用大多数采用LGA封装技术，封装技术，AMD CPU采用采用mPGA封装技术封装技术7封装技术封装技术 Dual In-line PackageLand Grid Array栅格阵列封装CPU的的“制造工艺制造工艺”指的是在生产指的是在生产CPU过程中，加工各种电路、电子元件和导过程中，加工各种电路、电子元件和导线所采用的技术。线所采用的技术。CPU生产的精度通常生产的精度通常以微米或纳米（以微米或纳米（1纳米等于纳米等于1/1000微米）微米）来表示，精度越高，生产工艺越先进，来表示，精度越高，生产工艺越先进，CPU的集成度更高，功耗更小。目前，的集成度更高，功耗更小。目前，CPU制造工艺已达到制造工艺已达到45纳米甚至更低纳米甚至更低 32nm 8制造工艺制造工艺 Phenom-65nm 45nm-phenomPhenom-65nm 45nm-phenom2023/11/8主讲杨俊锋 教育科学学院28MMX:multi media extensionsSSE:Stream SIMD Extentions（流SIMD扩展）。SIMD就是single instruction multiple data，连起来就是“数据流单指令多数据扩展”。SSE2:SSE3SSSE3SSE4.1SSE4.23DNOW！2023/11/8主讲杨俊锋 教育科学学院292.2多媒体指令集多媒体指令集历史上第一块历史上第一块CPUCPU2.3 2.3 CPUCPU的发展历程的发展历程19711971年，年，IntelIntel公司成功地把传统的运算器公司成功地把传统的运算器和控制器集成在一块大规模集成电路芯片上，和控制器集成在一块大规模集成电路芯片上，发布了第一款微处理器芯片发布了第一款微处理器芯片40044004，这是第一，这是第一个用于个人计算机的个用于个人计算机的4 4位微处理器。位微处理器。2M2M HzHz X86X86时代时代1978年 16位80861982年 16位802861985年 32位803861989年 32位8048631PentiumPentium时代时代19931993年，年，IntelIntel公司发布了公司发布了PentiumPentium（奔腾）处理器。（奔腾）处理器。PentiumPentium处理器集成了处理器集成了310310万个万个晶体管。晶体管。19971997年，年，IntelIntel公司发布了公司发布了PentiumPentium处理器，集成了处理器，集成了750750万个晶体管，采用万个晶体管，采用Slot lSlot l处理处理器架构。器架构。19991999年，年，IntelIntel公司发布了公司发布了Pentium IIIPentium III处理器。它采用处理器。它采用0.25 um0.25 um工艺制造，采用工艺制造，采用Slot 1Slot 1架构架构。IntelIntel公司在公司在20002000年年1111月发布了月发布了Pentium 4Pentium 4处理器。它是基于全处理器。它是基于全新的新的Socket 423Socket 423架构，采用架构，采用WillametteWillamette核心，核心，0.18 um0.18 um制造制造工艺。工艺。326464位时代位时代20032003年年9 9月，月，AMDAMD公司发公司发布了面向台式机的布了面向台式机的6464位位处理器：处理器：Athlon 64Athlon 64和和Athlon 64 FXAthlon 64 FX。它们的。它们的核心频率为核心频率为2.4 GHz2.4 GHz，PRPR值为值为4800+4800+，晶体管数目，晶体管数目为为1.0591.059亿个，采用亿个，采用90 90 nmnm制造工艺制造工艺,外频外频200 200 MHzMHz，接口采用，接口采用Socket Socket 939,939,一级缓存一级缓存128KB,128KB,二二级缓存级缓存1024 KB1024 KB，超线程，超线程技术为技术为1000 MHz1000 MHz。33PentiumPentium MMXPentium PROPentium XeonPentiumPentiumInetl(英特尔公司)Pentium 4 Celeron II Celeron 4 Celeron D Xeon AMD(超微公司)AMD 486 AMD K5 AMD K6 AMD K6-2AMD K6-3 AMD(超微公司)AMD Duron Athlon XP AMD Barton AMD Athlon 64 2.4 CPU 编号识别 每一款CPU的正面都印有一个编号。这个编号是CPU厂商在生产CPU过程中给CPU所编的唯一号码，就像人的身份证一样。CPU的编号有特定的含义，这一串号码分别对CPU主频、前端总线频率、二级缓存、封装、工作电压、生产日期等内容进行了说明。2.6.1 认识 Intel 公司 CPU 的编号2.6.2 认识 AMD 公司 CPU 的编号2.6.1 认识 Intel 公司 CPU 的编号AMD AMD 羿龙羿龙IIX3 710IIX3 710第一行,AMD,羿龙系列第二行,HD代表Phenom系列(AD代表ATHLON),X710型号,WF,K,3代表3核心,DGI,09年第四周生产9代表超频性能一般.F,Y,Z402.7 CPU选购DIY:也叫攒机簇，DIY（Do It Yourself，自己动手做）簇。2.7.1 CPU 采购要点2.7.2 CPU 主流产品2.7.1 CPU 采购要点1、自己配置计算机的用途2、自己的“钱袋”3、CPU的厂家4、关注所选购CPU的性价比5、区分盒装CPU与散装CPU6、辨别Remark的CPUCORE 2 QUAD Q820CPUCPU内核内核 核心数量 四核心热设计功耗 95W内核电压（V）1.25制作工艺 45 纳米CPUCPU频率频率 主频 2330MHz总线频率 1333MHzCPUCPU插槽插槽 插槽类型 LGA 775针脚数 775pinCPUCPU缓存缓存 L2缓存 4MB价格：860432.7.2 CPU主流产品AMD AMD 速龙速龙II X2 240II X2 240 单价单价:405:405台式CPUCPU系列 速龙II X2核心数量 双核心热设计功耗 65W内核电压（V）0.85-1.425制作工艺 45 纳米CPUCPU频率频率 主频 2800MHz倍频（倍）14外频 200MHz插槽类型 Socket AM3针脚数 938pinL1缓存 128KBL2缓存 2MB44CPUCPU鉴别鉴别利用软件CPUZ45