电脑架构介绍(全面)

FLOPPY
IDE
接口 - VGA 接口
• VGA (Video Graphics Array) • 电脑与显示器之间的桥梁 • 显卡上输出模拟信号的接口
接口-1394接口
• 苹果公司开发的串行标准 • 又名火线接口(fire wire) • 支持外设热插拔 • 传输速率0.1-1.6GB/s
• 接口类型有4Pins 、6Pins 、9Pins
目录
• PC总体介绍 • 主板的类型 • 主板上的元件 • 插槽及接口类型 • 总线介绍
主板的类型
IBM/XT
是IBM推出的最早的主板 AT板：12”×13” BABY AT板：8.5”×13” 现在已经被淘汰 为目前市场上常见的主板结构，南北桥和CPU成 一条直线分布.扩展槽较多，PCI插槽4-6个ATX 板：12”×9.6” 是ATX的简化版，扩展槽较少，PCI插槽在3个或 3个以下 是英特尔制定的新一代主板V结构。分为标准 BTX, MICRO BTX和PICO BTX结构 1
– 日立 – 三星 – 希捷 – 西部数据等
光驱
• 光驱就是光盘驱动器
• 光驱可分为
– CD-ROM驱动器 – DVD光驱 – 康宝（COMBO）
– 刻录机
– HD DVD光驱 – 蓝光(Blu-ray)光驱
电源
•电源是PC的重要组成部分 •把交流电转换成直流电 •输出的电压分为： – +12V（黄色） – +5V（红色） – +3.3V（棕色） – 5VSB（紫色） – -12V（蓝色）
随机存储器 – DRAM动态
随机存储器
内存 - 2/2
• 内存卡口离内存端最近的距离分别为：
– DDR 59.21mm 45% – DDR2 61.68mm 47% – DDR3 53.88mm 41%
DDR DDR2
DDR3
硬盘
• 硬盘由一个或多个铝制或 玻璃制的碟片组成 • 它属于外存储器 • 数据存入后永久存储 • 主要厂商有：
Intel 平台 478 CPU SOCKET
插拔部分 - 2/3
Intel 平台775 CPU SOCKET
AMD 平台754 CPU SOCKET
插拔部分 - 3/3
AMD 平台939 CPU SOCKET
AMD 平台940 CPU SOCKET
内存插槽
• DIMM（Dual Inline Memory Module) • 分为DDR、DDR2 、DDR3 DIMM
• LCD液晶显示器大多都是 TFT型液晶显示器 • LCD显示器的尺寸是指液 晶面板的对角线尺寸 • 现在主流的有17英寸、19 英寸、21英寸等 • 生产商：三星、优派、飞 利浦、AOC、LG等
主板的定义
• 主板又叫母板(motherboard) 、系统板 (system board)和主机板(main board) • 主板上装有计算机的主要元器件及电路 • 主板一般为矩形电路板 • 采用了开放式结构
• 88E8001
– Intel
• 82550PM
• 82559系列
Super I/O芯片
• 提供对键盘,鼠标,软驱,并口,串口等设备的支持 • 常见的I/O芯片
– 华帮电子(Winbond)
• W83627EHF • W83627THF
– 联阳科技(ITE)
• IT8712F
BIOS 芯片
它是一片闪存（Flash Memory）芯片 保存有计算机基本输入输出程序 系统设置信息 开机自检程序等 常见的生产产商：
+12V、+3.3V +5V +12V、+3.3V +5V +12V、+1.5V +5V +12V、+1.5V +5V +3.3V; +12V; 3.3Vaux
+3.3V; +12V; 3.3Vaux
X16
100MHz
8GB/s
USB
• USB (Universal Serial Bus) 通用串行总线 • USB总线特点：
USB
前端总线FSB
• FSB (Front Side Bus)
– FSB指CPU与北桥芯片之间的数据传输速率 – FSB是处理器与主板交换数据的通道 – FSB频率影响电脑的整体运行速度
ISA BUS
• ISA (Industrial Standard Architecture Bus) 工业标准体系结构总线 • 特点：
– 空心 – 磁心
其它电子元件 - 电阻
• R是电路中普遍应用的元件 • 单位为欧姆Ω (Ohm) • 主要作用：
– 分流 – 限流 – 分压 – 偏置等
• 电阻分类：固定、可变、特种电阻
目录
CPU 插槽
• PC总体介绍 • 主板的类型 • 主板上的元件 • 插槽及接口类型 • 总线介绍
内存插槽
• 每一个设备都拥有自己独立的数据连接
• 工作频率为100MHz
• 与目前的PCI 软件100%兼容
PCI、AGP和PCIE比较表
PCI 32bit X1 X2 AGP X4 X8 X1 PCI-E 插槽工作电压 +3.3V;-12V; +5V ;+12V 工作频率 33.3MHz 66MHz 66MHz 66MHz 66MHz 100MHz 传输速率 133MB/s 266MB/s 533MB/s 1024MB/s 2.1GB/s 533MB/s
– 工作频率为33MHz – 传输速率为133MB/s
– 多个设备共享PCI总线
图形总线AGP
AGP (Accelerated Graphics Port) Intel推出的AGP局部总线规范 独立的北桥到显卡数据通道，不与其他设备 共享
PCI-E BUS
• 点对点串行连接方式
• 支持热插拔
接口-网络接口
• 作用：与网络进行连接 • 常见的接口：RJ-45接口 • 网线的速率有：
– 100Mbps – 1000Mbps
目录
• PC总体介绍 • 主板的类型 • 主板上的元件 • 插槽及接口类型 • 总线介绍
前端总线FSB ISA BUS PCI BUS 图形总线AGP
PCI-E BUS
– Intel – AMD – NVIDIA
– SIS
SATA硬盘控制芯片
• SATA控制芯片的作用
– 提供对SATA硬盘的支持
• 常见的SATA芯片
– SILICON IMAGE公司
• SIL3114CT176 • SIL3112ACT144
– JMICRO
• JMB363
音频CODEC芯片
• 常见的CODEC芯片
IDE接口
硬盘接口 - SATA
SATA (Serial ATA) 是一种串行传输接口 SATA最大数据传输率150MB/s SATAII最大数据传输率300MB/s 支持热插拔(hot plug)
SATA接口
接口 - FLOPPY 接口
• FLOPPY 接口是软驱接口 • 是一种的并行传输接口 • FLOPPY大小多为3.5英寸 • FLOPPY容量1.44MB
– 支持热插拔 – 最多可级联127个外围设备 – USB1.1规范低速1.5Mbps和全速12Mbps – USB2.0规范高速480Mbps来适应各种不同类型的外设
Course: PC Architecture
目录
• PC总体介绍 • 主板的类型 • 主板上的元件 • 插槽及接口类型 • 总线介绍
PC的定义
• PC (Personal Computer)个人电脑，又称个人 计算机 • 在机型上分为
– 桌上型电脑 – 笔记本电脑
• 在系统上分为
– IBM整合制定的IBM PC/AT系统标准 – 苹果电脑所开发的麦金塔系统
南桥北桥与CPU 成V形
BTX：主板最长12.8英寸，最多七个扩充卡插槽
M BTX
Micro BTX：主板最长10.4英寸，最多四个扩充卡插槽
P BTX 结构
只有一个扩展槽
Pico BTX：主板最长8英寸，最多一个扩充卡插槽
目录
• PC总体介绍 • 主板的类型 • 主板上的元件 • 插槽及接口类型 • 总线介绍
PCI插槽
插槽 - AGP插槽
• AGP (Accelerated Graphics Port) 加速图形端口 • AGP插槽是外接显卡的扩展槽 • AGP插槽有多种规格
– – – – AGP 1X AGP 2X AGP 4X AGP 8X
AGP插槽
插槽 - PCIE插槽
• PCI-Express是由Intel提出的 • 将取代PCI和AGP,实现总线标准的统一 • 优势就是数据传输速率高 • PCI-E有多种规格
– DDR DIMM采用184Pin DIMM结构 – DDR2、DDR3 DIMM为240pin DIMM结构 – 金手指上卡口的位置不同
插槽 - PCI插槽
• PCI (Peripheral Component Interconnect) 周 边元件扩展接口 • 基于PCI局部总线的扩展插槽，可以接声卡、网 卡、电视转接卡等外围设备
PC的组成
• PC由以下元件组成：
– 显示器 – 主板 – CPU – 内存条 – 硬盘 – 光驱 – 电源 – 键盘、鼠标
CRT显示器
• CRT显示器分球面显 像管和纯平显像管两种 • CRT显示器的尺寸指 显像管的对角线尺寸 • 常见的有15英寸、17 英寸、19英寸、20英 寸等
LCD显示器
AT&BABY AT
ATX
MICRO ATX
BTX
ATX结构
Advanced Technology Extended
4个PCI 插槽
ATX：主板最长12英寸，宽9.6英寸
Micro ATX
3个PCI插槽 扩展槽较少
Micro ATX：主板最长11.2英寸，宽8.2英寸
BTX结构
Balanced Technology Extended
AMI Award Phoenix
其它电子元件 - 电容
• 由两个金属极，中间夹 有绝缘介质构成 • 特性是隔直流通交流 • 单位为法拉F(Farad) • 按电解质分类：
– 有机介质电容 – 无机介质电容 – 电解电容 – 空气介质
其它电子元件 - 电感
•电感L是将绝缘的导线在 绝缘的骨架上绕一定的 圈数而成 •单位为亨利H (Henry) •特性是通直流阻交流 •电感的分类：
PCI插槽 AGP插槽
PCIE插槽
IDE SLeabharlann BaiduTA
FLOPPY 接口
VGA 接口 1394接口
网络接口
PCB板的元器件接口分布图
插拔部分 - 1/3
• CPU SOCKET (零插拔力) • Intel 平台CPU SOCKET 有775和478两种 • AMD平台有754、939、AM2、AM2+等
Intel 975 Architecture
AMD K8
PCB板
• 印刷电路板:Print Circuit Board
– 4层板包括主信号层、接地层、电源层、辅信号层 – 6层板比四层板多了内信号层和电源层 – 8层板
芯片组
• 芯片组(Chipset)是主板的核心组成部分 • 分为北桥芯片和南桥芯片 • 目前主要的厂商有
– REALTEK公司的ALC650、ALC880 – 骅讯电子(C-Media)的CMI9739、CMI8738 – Analog Devices的AD1985、AD1988B
网卡控制芯片
• 目前主板上集成的多是百兆和千兆网卡 • 常见的网卡控制芯片
– REALTEK公司
• RTL8110B
– MARVELL公司
CPU
• CPU (Central Processing Unit) 中央处理器
–
CPU内部结构分为：
• 控制单元 (CU)
•算术逻辑单元 (ALU) • 存储单元 (RS)
内存 - 1/2
• 内存一般指的是随机存取存储器RAM (Random Access Memory) • RAM分为：
– SRAM静态
– 基于8/16bit – 最大传输速率为8MB/s – 允许多个设备共享系统资源,兼容性较好
• 缺点：
– 传输速率太小 – CPU占用资源过高以及占用硬件中断资源
PCI BUS
• PCI: Peripheral Component Interconnection 外 部设备互连总线
• 最早由Intel提出
– – – – – – PCI-E 1X PCI-E 2X PCI-E 4X PCI-E 8X PCI-E 16X PCI-E 32X
硬盘接口 - IDE
• IDE (Integrated Drive Electronics) • 又名ATA(AT Attachment) • 是一种硬盘的并行传输接口 • 最大数据传输率133MB/s