04-2.2 计算机主机学习资料

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计算机主机

1.主板和芯片组与BIOS

(1)主板

主板又称主机板(main board)、系统板(system board)或母板(mother board),它安装

在机箱内,是计算机较基本的、较重要的部件之一。主板一般为矩形电路板,上面安装了组

成计算机的主要电路系统,一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、

指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电插接件等元件。

为了便于不同PC主板的互换,主板的物理尺寸已经标准化。现在使用的主要是ATX和

BTX规格的主板。

CPU和存储器芯片分别通过主板上的CPU插座和存储器插座安装在主板上。随着集成

电路的发展和计算机设计技术的进步,许多扩充卡的功能可以部分或全部集成在主板上。例

如,串行口、并行口、声卡、网卡、显卡等控制电路都可以集成在主板上。

主板上还有两块特别有用的集成电路:一块是只读存储器(read-only memory,ROM),

其中存放的是基本输入/输出系统(basic input/output system,BIOS);另一块是CMOS存储

器,其中存放着用户对计算机硬件所设置的一些参数(称为“配置信息”),需用电池供电。

(2)芯片组

芯片组(chipset)是主板的核心组成部分,联系CPU和其他周边设备的运作。芯片组

一般由两块超大规模集成电路组成:北桥芯片和南桥芯片。北桥芯片是存储控制中心,决定

主板上可用的最大内存储器的容量、速度和类型。南桥芯片是I/O控制中心。CPU的时钟信

号也由芯片组提供。

(3)BIOS

BIOS是存放在主板上ROM芯片中的一组机器语言程序,具有诊断计算机故障、启动

计算机工作、控制基本外部设备的输入/输出操作(键盘、鼠标、磁盘读写、屏幕显示等)的

功能。

BIOS主要包含4个部分的程序,即加电自检程序、系统自举程序、CMOS设置程序和

基本外部设备的驱动程序(driver),可实现对键盘、显示器和硬盘等常用外部设备输入/输出

操作的控制。

2.内存储器

内存储器存取速度快而容量相对较小(成本较高),外存储器存取速度慢而容量相对较大。

内存储器与CPU高速连接,用于存放已经启动运行的程序和需要立即处理的数据。CPU

工作时它所执行的指令及处理的数据都是从内存储器中取出的,产生的结果一般也存放在内

存储器中。外存储器也称为辅助存储器,它能长期存放计算机系统中的绝大部分信息。计算

机执行程序时,外存储器中的程序和相关数据必须先传送到内存储器,然后才能被CPU存

取和使用。

内存储器的特点是速度快、价格贵、容量小,断电后其中的数据会丢失。外存储器的特

点是价格低、容量大、速度慢,断电后其中数据不会丢失。

内存储器由称为存储器芯片的半导体集成电路组成。半导体存储器芯片按是否能随机地

进行读写,分为以下两大类。

1)ROM:断电后信息不会丢失。ROM按其内容是否可以在线改写分为以下两类。

① 不可在线改写内容的ROM,如掩模ROM、EPROM。 ② 在一定的电压下可改写内容的ROM,如Flash ROM(闪烁存储器,简称闪存)。 2)RAM(random access memory,随机存取存储器):断电后信息会丢失。RAM目前多由MOS型半导体集成电路芯片组成,又分为DRAM和SRAM两种。

① DRAM(dynamic RAM,动态随机存取存储器):电路简单,集成度高,功耗小,成本低,速度慢。 ② SRAM(static RAM,静态随机存取存储器):电路复杂,集成度低,功耗大,成本高,速度快。

3.I/O总线与I/O接口

I/O操作的任务就是将输入设备输入的信息送到内存储器的指定区域,或者将内存储器

指定区域的内容送到输出设备。

(1)I/O总线

总线(bus)是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线,它是由导线组成的

传输线束。按照计算机所传输的信息种类,计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和

控制总线,分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线的主要技术指标如下。

1)总线的带宽(总线数据传输速率)。总线的带宽指的是单位时间内总线上传送的数据

量,即每秒传送的最大稳态数据传输率。与总线密切相关的两个因素是总线的位宽和总线的

工作频率,它们之间的关系如下:总线带宽(Mb/s)=数据线宽度/8×总线工作频率(MHz)×每

个总线周期的传输次数。

2)总线的位宽。总线的位宽指的是总线能同时传送二进制数据的位数,或数据总线的

位数。总线的位宽越宽,数据传输率越大,总线的带宽越宽。

3)总线的工作频率。总线的工作频率以MHz为单位,工作频率越高,总线工作速度越

快,总线带宽越宽。

(2)I/O接口

I/O接口是I/O设备与主机之间的连接器,包括插头/插座的形式、通信规程和电气特性

等。

按数据传输方式,I/O接口分为串行接口(一次只传输1位)和并行接口(多位一起进

行传输);按是否能连接多个设备,分为总线式接口(可连接多个设备)和独占式接口(只

能连接一个设备);按是否符合标准,分为标准接口(通用接口)和专用接口。常用的I/O接

口及其性能参数如表5-1所示。

表5-1 常用的I/O接口及其性能参数

名称 数据传输 方式 数据传输速率 标准 插头/插座 形式 可连接的设备数目 通常连接的设置

串行接口 串行,双向 50~19200b/s EIA-232或EIA-422 BD25F或DB9F 1 鼠标、调制解调器

并行接口 (增强式) 并行,双向 1.5Mb/s IEEE 1284 DB25M 1 打印机、扫描仪

USB(1.0) USB(1.1) 串行,双向 1.5Mb/s(慢速) 1.5Mb/s(全速) USB-IF A型、B型 最多127 键盘、鼠标、数码照相机、移动盘等

USB(2.0) 串行,双向 60Mb/s(高速) USB-IF A型、B型、 Mini型 最多127 外接硬盘、数字视频设备、扫描仪等

IEEE 1394a IEEE 1394b 串行,双向 50 Mb/s、100 Mb/s、200 Mb/s FireWire(i.Link) 最多63 数字视频设备

IDE 并行,双向 66 Mb/s 100 Mb/s 133 Mb/s Ultra ATA/66 Ultra ATA/100 Ultra ATA/133 E-IDE 1~4 硬盘、光驱

SATA 串行,双向 150 Mb/s SATA 1.0 7针插头/ 1 硬盘 300 Mb/s SATA 2.0 插座 显示器输出接口 并行,双向 200~500 Mb/s VGA HDB15 1 显示器 PS/2接口 串行,双向 低速 IBM 1 键盘或鼠标 红外线接口(IrDA) 串行,双向 115Kb/s或4Mb/s 红外线数据 协会 不需要 1 键盘、鼠标、打印机等 USB是通用串行总线(universal serial bus)的缩写,它是一种高速、可连接多个设备的

总线式串行接口。

USB接口使用4线连接器,体积小,符合即插即用规范。使用USB集线器扩展机器的

USB接口最多连接127个设备。通过USB接口还可由主机向外部设备提供电源(+5V,

100~500 mA)。

USB 1.1版的传输速率可达到1.5Mb/s和12Mb/s,USB 2.0版传输速率最高达480Mb/s

(60Mb/s),USB 3.0版传输速率最高达3.2Gb/s(400Mb/s)。