第一部分微机硬件原理与组装 需要特别关注的是，Prescott核心Pentium4也有533 MHz FSB频率的产品，该产品取消了 对超线程技术的支持，并以大写字母“A”做为后缀，例如“P42.4A”。许多人一见这命名， 就误以为它是400 MHz FSB频率的Northwood核心P4。 Inte1在推出P4处理器时，还推出了P4赛扬处理器，早期的P4赛扬仅仅有128K二级 缓存。最近Inte将Prescott核心P4 Celeron处理器正式命名为“Celeron D”。Celeron D处理 器同样采用90纳米工艺制造，但它拥有533 MHz FSB和256KB二级缓存，不支持超线程技 术。 2.3 Itanium处理器一64位元的时代来临 2001年英特尔发布了Itanium(安腾)处理 器。Itanium处理器是英特尔第一款64位的 处理器。这是为企业级服务器及工作站设计 的，在Itanium处理器中体现了一种全新的设 计思想，完全是基于平行并发计算而设计的。 对于苛求性能的企业或者需要高性能运算功 能支持应用程序，包括电子交易安全处理、超 大型数据库、电脑辅助机械引擎、尖端科学运 算等而言，Itanium处理器基本是PC处理器 中唯一的选择。 图2.13 Itanium处理器 2.4CPU的性能指标 CPU的性能大致上能反映出它所配置微机的性能，因此，CPU的性能指标十分重要。下 面简单介绍一些CPU常用的技术指标，使读者能对CPU有更深入的了解。 1、主频、外频和倍频 主频也叫做时钟频率，是CPU的核心工作频率。主频越高，CPU在一个时钟周期里所能 完成的指令数也就越多，CPU的运算速度也就越快。CPU主频与CPU的外频和倍频的关系是： 主频=外频×倍频。 外频是CPU与主板之间同步运行的速度，目前大部分计算机系统中外频也是内存与主板 之间同步运行的速度。在这种方式下，可以理解为：CPU的外频直接影响内存的访问速度， 外频越高，CPU就可以处理更多的数据，从而使整个系统的速度进一步提高。 倍频就是CPU的核心工作频率与外频之间的倍数，在相同的外频下，倍频越高，CPU的 工作频率也越高。实际上，在相同外频的前提下，高倍频的CPU本身意义并不大。单纯的一 味追求高倍频而得到高主频的CPU就会出现明显的“瓶颈”效应，这样无疑是一种浪费。从 有关计算可以得知，CPU的倍频在5-8倍的时候，其性能可以得到比较充分的发挥，如果超 出这个数值，系统与CPU之间进行数据交换的速度就跟不上CPU的运算速度，从而浪费CPU 的计算能力。 2、前端总线FSB 前端总线是AMD在推出K7CPU时提出的概念，一直以来很多人都误认为这个名词不过 是外频的一个别称。实际上，平时所说的外频是指CU与主板的连接速度，而前端总线速度 指的是数据传输的速度。例如100MHz外频，指数字脉冲信号在每秒钟震荡1亿次，而100Mz 前端总线则指的是每秒钟CPU可接受的数据传输量是10OMz×64bit÷8bit/Byte=800MB。 就P4而言，前端总线的频率是外部数据总线的物理工作频率（即我们所说的外频）的4倍， 前端总线比外频更具代表性。 3、内存总线速度 公
第一部分 微机硬件原理与组装 11 需要特别关注的是，Prescott 核心 Pentium 4 也有 533MHz FSB 频率的产品，该产品取消了 对超线程技术的支持，并以大写字母“A”做为后缀，例如“P4 2.4A”。许多人一见这命名， 就误以为它是 400MHz FSB 频率的 Northwood 核心 P4。 Intel 在推出 P4 处理器时，还推出了 P4 赛扬处理器，早期的 P4 赛扬仅仅有 128K 二级 缓存。最近 Intel 将 Prescott 核心 P4 Celeron 处理器正式命名为“Celeron D”。Celeron D 处理 器同样采用 90 纳米工艺制造，但它拥有 533MHz FSB 和 256KB 二级缓存，不支持超线程技 术。 2.3 Itanium 处理器－64 位元的时代来临 2001年英特尔发布了Itanium(安腾)处理 器。Itanium 处理器是英特尔第一款 64 位的 处理器。这是为企业级服务器及工作站设计 的，在 Itanium 处理器中体现了一种全新的设 计思想，完全是基于平行并发计算而设计的。 对于苛求性能的企业或者需要高性能运算功 能支持应用程序，包括电子交易安全处理、超 大型数据库、电脑辅助机械引擎、尖端科学运 算等而言，Itanium 处理器基本是 PC 处理器 中唯一的选择。 2.4 CPU 的性能指标 CPU 的性能大致上能反映出它所配置微机的性能，因此，CPU 的性能指标十分重要。下 面简单介绍一些 CPU 常用的技术指标，使读者能对 CPU 有更深入的了解。 1、 主频、外频和倍频 主频也叫做时钟频率，是 CPU 的核心工作频率。主频越高，CPU 在一个时钟周期里所能 完成的指令数也就越多，CPU 的运算速度也就越快。CPU 主频与 CPU 的外频和倍频的关系是： 主频=外频×倍频。 外频是 CPU 与主板之间同步运行的速度，目前大部分计算机系统中外频也是内存与主板 之间同步运行的速度。在这种方式下，可以理解为：CPU 的外频直接影响内存的访问速度， 外频越高，CPU 就可以处理更多的数据，从而使整个系统的速度进一步提高。 倍频就是 CPU 的核心工作频率与外频之间的倍数，在相同的外频下，倍频越高，CPU 的 工作频率也越高。实际上，在相同外频的前提下，高倍频的 CPU 本身意义并不大。单纯的一 味追求高倍频而得到高主频的 CPU 就会出现明显的“瓶颈”效应，这样无疑是一种浪费。从 有关计算可以得知，CPU 的倍频在 5-8 倍的时候，其性能可以得到比较充分的发挥，如果超 出这个数值，系统与 CPU 之间进行数据交换的速度就跟不上 CPU 的运算速度，从而浪费 CPU 的计算能力。 2、前端总线 FSB 前端总线是 AMD 在推出 K7 CPU 时提出的概念，一直以来很多人都误认为这个名词不过 是外频的一个别称。实际上，平时所说的外频是指 CPU 与主板的连接速度，而前端总线速度 指的是数据传输的速度。例如 100MHz 外频，指数字脉冲信号在每秒钟震荡 1 亿次，而 100MHz 前端总线则指的是每秒钟 CPU 可接受的数据传输量是 100MHz×64bit÷8bit／Byte＝800MB。 就 P4 而言，前端总线的频率是外部数据总线的物理工作频率（即我们所说的外频）的 4 倍， 前端总线比外频更具代表性。 3、内存总线速度 图 2.13 Itanium 处理器
第一部分微机硬件原理与组装 内存总线速度(Memory-Bus Speed)也就是系统总线速度，一般等同于CPU的外频。CPU 处理的数据都由主存储器提供，而主存储器也就是平常所说的内存。一般我们放在硬磁盘 或者其它各种存储介质上的资料都要通过内存，然后再进入CPU进行处理，所以与内存之间 的通道，也就是内存总线的速度对整个系统的性能就显得尤为重要。 4、缓存 缓存又称为高速缓存，就是指可以进行高速数据交换的存储器。CPU的缓存分为两种， 即L1 Cache(一级缓存)和L2 Cache(二级缓存)。 L1高速缓存，也就是我们经常说的一级高速缓存。在CPU里面内置了高速缓存可以提 高CPU的运行效率。内置的L1高速缓存容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲 存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，LI高速缓存 的容量不可能做得太大。 L2高速缓存，指CPU外部的高速缓存。PentiumⅡ的L2 Cache运行在CPU核心频率一 半的频率下，容量为512KB。 5、工作电压 工作电压指CPU正常工作所需的电压。早期CPU(386、486)由于工艺落后，它们的工作 电压一般为5V,随着CU的制造工艺与主频的提高，CPU的工作电压有逐步下降的趋势， Coppermine结构的PIII采用l.6V的工作电压。低的工作电压能解决功耗过大和发热过高 的问题。 6、制造工艺 早期的cPU大多采用0.5微米以上的制作工艺，Pentium的制造工艺是O.35微米， PentiumⅡ和赛扬采用0.25微米。在1999年底，Intel公司推出了采用0.18微米制造工艺 的PentiumⅢ处理器，即Coppermine处理器。 更精细的工艺使得原有的晶体管电路大限度地缩小了，能耗越来越低，CU也就更省电。 可以极大地提高CPU的集成度和工作频率。 2.5 Intel CPU的指令集 CU从雏形出现到发展壮大的今天，由于制造技术的越来越先进，其集成度越来越高， 内部的晶体管数达到几千万个。但是在CPU的内部，仍然可分为控制单元、逻辑单元和存储 单元三大部分。在此基础上，各CPU厂商针对各种应用领域，增加了各种指令集，来增强 CPU的运算能力。 MMX指令集 WX即ulti Media eXtension,是多媒体扩展指令集的缩写。MMⅨ指令集是Intel公 司于1996年推出的一项多媒体增强技术。MK指令集中包括57条多媒体指令，通过这些指 令可以一次处理多个数据，把CPU处理多媒体的能力提高了60%左右。 此后在“铜矿”结构的PentiumⅢ处理器中还出现有K2技术，将来还会有三代、四 代MX技术，名称可能不同，意思是一样的。 SSE指令集 SSE(Streaming SIMD Extensions,单指令多数据流扩展)指令集，是Intel公司在 Pentium IIⅡ中率先推出的。SSE指令集包括70条指令，其中包含提高3D图形运算效率的 50条SIMD(单指令多数据技术)浮点运算指令、12条MX整数运算增强指令、8条优化内存 中连续数据块传输指令。理论上这些指令对目前流行的图像处理、浮点处理、3D运算、视 频处理、音频处理等诸多多媒体应用起到全面强化的作用。SSE指令与AMD的3DNOW!指令彼 此互不兼容，但SSE包含了3DNOW!技术的绝大部分功能，只是实现的方法不同。 SSE指令在运行没有被优化过的应用软件时，并没有太大的作用。 2
第一部分 微机硬件原理与组装 12 内存总线速度(Memory-Bus Speed)也就是系统总线速度，一般等同于 CPU 的外频。CPU 处理的数据都由主存储器提供，而主存储器也就是平常所说的内存。一般我们放在硬磁盘 或者其它各种存储介质上的资料都要通过内存，然后再进入 CPU 进行处理，所以与内存之间 的通道，也就是内存总线的速度对整个系统的性能就显得尤为重要。 4、缓存 缓存又称为高速缓存，就是指可以进行高速数据交换的存储器。CPU 的缓存分为两种， 即 L1 Cache(一级缓存)和 L2 Cache(二级缓存)。 L1 高速缓存，也就是我们经常说的一级高速缓存。在 CPU 里面内置了高速缓存可以提 高 CPU 的运行效率。内置的 L1 高速缓存容量和结构对 CPU 的性能影响较大，不过高速缓冲 存储器均由静态 RAM 组成，结构较复杂，在 CPU 管芯面积不能太大的情况下，L1 高速缓存 的容量不可能做得太大。 L2 高速缓存，指 CPU 外部的高速缓存。PentiumⅡ的 L2 Cache 运行在 CPU 核心频率一 半的频率下，容量为 512KB。 5、工作电压 工作电压指 CPU 正常工作所需的电压。早期 CPU(386、486)由于工艺落后，它们的工作 电压一般为 5V，随着 CPU 的制造工艺与主频的提高，CPU 的工作电压有逐步下降的趋势， Coppermine 结构的 PIII 采用 1.6V 的工作电压。低的工作电压能解决功耗过大和发热过高 的问题。 6、制造工艺 早期的 CPU 大多采用 0.5 微米以上的制作工艺，Pentium 的制造工艺是 0.35 微米， PentiumⅡ和赛扬采用 0.25 微米。在 1999 年底，Intel 公司推出了采用 0.18 微米制造工艺 的 Pentium Ⅲ处理器，即 Coppermine 处理器。 更精细的工艺使得原有的晶体管电路大限度地缩小了，能耗越来越低，CPU 也就更省电。 可以极大地提高 CPU 的集成度和工作频率。 2.5 Intel CPU 的指令集 CPU 从雏形出现到发展壮大的今天，由于制造技术的越来越先进，其集成度越来越高， 内部的晶体管数达到几千万个。但是在 CPU 的内部，仍然可分为控制单元、逻辑单元和存储 单元三大部分。在此基础上，各 CPU 厂商针对各种应用领域，增加了各种指令集，来增强 CPU 的运算能力。 MMX 指令集 MMX 即 Multi Media eXtension，是多媒体扩展指令集的缩写。MMX 指令集是 Intel 公 司于 1996 年推出的一项多媒体增强技术。MMX 指令集中包括 57 条多媒体指令，通过这些指 令可以一次处理多个数据，把 CPU 处理多媒体的能力提高了 60％左右。 此后在“铜矿”结构的 Pentium Ⅲ处理器中还出现有 MMX2 技术，将来还会有三代、四 代 MMX 技术，名称可能不同，意思是一样的。 SSE 指令集 SSE(Streaming SIMD Extensions，单指令多数据流扩展)指令集，是 Intel 公司在 Pentium III 中率先推出的。SSE 指令集包括 70 条指令，其中包含提高 3D 图形运算效率的 50 条 SIMD(单指令多数据技术)浮点运算指令、12 条 MMX 整数运算增强指令、8 条优化内存 中连续数据块传输指令。理论上这些指令对目前流行的图像处理、浮点处理、3D 运算、视 频处理、音频处理等诸多多媒体应用起到全面强化的作用。SSE 指令与 AMD 的 3DNOW!指令彼 此互不兼容，但 SSE 包含了 3DNOW!技术的绝大部分功能，只是实现的方法不同。 SSE 指令在运行没有被优化过的应用软件时，并没有太大的作用
第一部分微机硬件原理与组装 SEE2指令集 SEE2指令就是增强的SEE指令集的扩展，包括144条全新SIMD浮点管理指令。 13
第一部分 微机硬件原理与组装 13 SEE2 指令集 SEE2 指令就是增强的 SEE 指令集的扩展，包括 144 条全新 SIMD 浮点管理指令
第一部分微机硬件原理与组装 第三章主板、内存和显卡 3.1主板 主板位于机箱的内部，是一块矩形的印刷电路板，上面分布着南桥、北桥芯片、各种插 槽、跳线、外设的接口以及许多的元器件等。主板是整个计算机的中枢，所有部件及外设都 是通过主板与处理器连接在一起，并进行通信，然后由处理器发出相应的操作指令，执行相 应的操作，所以了解主板的结构是非常重要的。 KBMS ATX_12V USB/LAN ATX PWE PRTICOM U12 CPUFAN SOUND Intel 82875P AUXFAN AGP PCI1 U19 PCI3 ” Intel ICH5 SATA2 团A5E0E1 U21 PCI4 PCI5 BEBBBBCC6666C8 FDC 黑器恩 器器受萱 图3.1主板 3.1.1处理器插座 处理器插座是用来安装处理器的，它的结构是根据主板所支持处理器的架构来决定的。 目前常用的处理器架构是Socket(见下图)，左边的是Socket处理器插座，右边是微处理器 的背面。后期生产的PI和赛扬处理器采用的是Socket30结构的安装插座，早期的P4使 用的是Socket423,以后是Socket478。Socket有一个处理器插座手柄，拉开可以拿下和安 14
第一部分 微机硬件原理与组装 14 第三章 主板、内存和显卡 3.1 主板 主板位于机箱的内部，是一块矩形的印刷电路板，上面分布着南桥、北桥芯片、各种插 槽、跳线、外设的接口以及许多的元器件等。主板是整个计算机的中枢，所有部件及外设都 是通过主板与处理器连接在一起，并进行通信，然后由处理器发出相应的操作指令，执行相 应的操作，所以了解主板的结构是非常重要的。 图 3.1 主板 3.1.1 处理器插座 处理器插座是用来安装处理器的，它的结构是根据主板所支持处理器的架构来决定的。 目前常用的处理器架构是 Socket（见下图），左边的是 Socket 处理器插座，右边是微处理器 的背面。后期生产的 PⅢ和赛扬处理器采用的是 Socket 370 结构的安装插座，早期的 P4 使 用的是 Socket 423，以后是 Socket 478。Socket 有一个处理器插座手柄，拉开可以拿下和安
第一部分微机硬件原理与组装 上CPU,压下后处理器插针就可以与插座很好的接触。 图3.2处理器的Socket插座 3.1.2芯片组 芯片组是主板的核心部件，对主板性能起着决定性的作用。在一种新处理器推出之时， 必定有相应的主板芯片组同步推出，它是与处理器保持同步的。 主板芯片组主要分两部分，分别由一块单独的芯片负责，这两块芯片就是通常所说的南 桥和北桥。图3.1中的82875就是北桥芯片，北桥芯片功耗较大，所以一般装有散热器。图 3.1中标为ICH5的就是南桥芯片。北桥芯片是离处理器最近的一块芯片，主要因为北桥芯 片与处理器之间的通信最密切，为了提高通信性能而缩短了传输距离。南桥芯片离处理器比 较远，因为它所连接的/O总线较多，离处理器远一点有利于布线。下图是南、北桥芯片的 工作原理示意图。 nter Pentium'4 Processo 64,4232GB/ SDRAM AGP8X 20 DDR 82848P MCH 3.2GB nter Hub Dual Independant 150 Serial ATA Ports MB/s 6 Channel Audio 8 MB/s 太0 Hi-Speed USB 2.0 8 Ports BIOS Supports HT Technology 图3.3南、北桥的工作原理 北桥芯片(North Bridge)是主板芯片组中起主导作用的芯片，也称为主桥(Host Bridge)。 一般来说，芯片组的名称就是以北桥芯片的名称来命名的，例如英特尔845E芯片组的北桥 芯片是82845E,875P芯片组的北桥芯片是82875P等等。北桥芯片负责与CPU的联系并控 制内存、AG、南桥之间的数据传输，整合型芯片组北桥芯片的内部还集成了显卡芯片。由 于每一款处理器产品就对应一款相应的北桥芯片，所以北桥芯片的种类非常多。 公
第一部分 微机硬件原理与组装 15 上 CPU，压下后处理器插针就可以与插座很好的接触。 图 3.2 处理器的 Socket 插座 3.1.2 芯片组 芯片组是主板的核心部件，对主板性能起着决定性的作用。在一种新处理器推出之时， 必定有相应的主板芯片组同步推出，它是与处理器保持同步的。 主板芯片组主要分两部分，分别由一块单独的芯片负责，这两块芯片就是通常所说的南 桥和北桥。图 3.1 中的 82875 就是北桥芯片，北桥芯片功耗较大，所以一般装有散热器。图 3.1 中标为 ICH5 的就是南桥芯片。北桥芯片是离处理器最近的一块芯片，主要因为北桥芯 片与处理器之间的通信最密切，为了提高通信性能而缩短了传输距离。南桥芯片离处理器比 较远，因为它所连接的 I/O 总线较多，离处理器远一点有利于布线。下图是南、北桥芯片的 工作原理示意图。 图 3.3 南、北桥的工作原理 北桥芯片（North Bridge）是主板芯片组中起主导作用的芯片，也称为主桥（Host Bridge）。 一般来说，芯片组的名称就是以北桥芯片的名称来命名的，例如英特尔 845E 芯片组的北桥 芯片是 82845E，875P 芯片组的北桥芯片是 82875P 等等。北桥芯片负责与 CPU 的联系并控 制内存、AGP、南桥之间的数据传输，整合型芯片组北桥芯片的内部还集成了显卡芯片。由 于每一款处理器产品就对应一款相应的北桥芯片，所以北桥芯片的种类非常多