基本介紹
- 書名：計算機組裝與維護·計算機系列
- ISBN：9787302160311
- 出版社：清華大學出版社
- 裝幀：平裝
- 重量：440 g
- 尺寸：25.4 x 18.4 x 1.4 cm
內容簡介,目錄,超級計算機,網路計算機,第1階段,第2階段,第3階段,第4階段,第5階段,第6階段,
內容簡介
新世紀高職高專實用規劃教材,計算機系列叢書《新世紀高職高專實用規劃教材?計算機系列?計算機組裝與維護》共12章，主要內容包括：微型計算機系統概述，中央處理器(CPU) 和散熱器，主機板，記憶體，硬碟，可移動存儲設備，顯示器與顯示卡，多媒體及外設，常規電腦的組裝，BIOS設定及硬碟分區，微機維護與維修基本知識。微機主要設備常見故障及處理等。
《新世紀高職高專實用規劃教材?計算機系列?計算機組裝與維護》是普通高等院校和高職高專計算機專業“計算機組裝與維護”課程的教材，也是學習計算機組裝的實用參考書，可作為院校師生和各行各業PC 管理人員、電腦維護人員充實和更新知識的參考讀物。
目錄
第1章 微型計算機系統概述：
1.1 微型計算機系統的組成和結構
1.1.1 微機發展概況
它的發明者是約翰·阿塔那索夫教授。它是一種不需要人工直接干預，能夠快速對各種數字信息進行算術和邏輯運算的電子設備，以微處理器為核心。配上大容量的半導體存儲器及功能強大的可程式接口晶片，連上外設（包括鍵盤、顯示器、掃瞄器、印表機和軟碟機、光碟機等外部存儲器）及電源所組成的計算機，稱為微型計算機簡稱微型機或微機，有時又稱為PC（Personal Computer）或MC（Micro computer）。微機加上系統軟體，就構成了整個微型計算機系統（MSC，簡稱微機系統）。
計算機對人類的生產活動和社會活動產生了極其重要的影響，並以強大的生命力飛速發展。它的套用領域從最初的軍事科研套用擴展到社會的各個領域，已形成了規模巨大的計算機產業，帶動了全球範圍的技術進步，由此引發了深刻的社會變革。計算機已遍及學校、企事業單位，進入尋常百姓家，成為信息社會中必不可少的工具。它是人類進入信息時代的重要標誌之一。
計算機按其規模和性能一般可分為超級計算機、工業控制計算機、網路計算機、個人計算機、嵌入式計算機五類。運算速度在每秒幾億次以上的稱為超級計算機；其生產難度大，成本高，因此它是衡量一個國家計算機技術水平的重要標誌。世界上只有幾個國家具有研製巨型計算機的能力；我國就是其中之一。個人計算機是20世紀70年代出現的一種新機型，是微處理器（MPU）為核心組之為“電腦”；當今，計算機有朝著巨型化和微型化兩個方向發展的趨勢。
1.1.2 微機系統的組成
1.1.3 微機的硬體結構
1.2 微機的種類和選型
超級計算機
網路計算機
（1）伺服器（Server）
專指某些高性能計算機，能通過網路，對外提供服務。相對於普通電腦來說，穩定性、安全性、性能等方面都要求更高，因此在CPU、晶片組、記憶體、磁碟系統、網路等硬體和普通電腦有所不同。伺服器是網路的節點，存儲、處理網路上80%的數據、信息，在網路中起到舉足輕重的作用。它們是為客戶端計算機提供各種服務的高性能的計算機，其高性能主要表現在高速度的運算能力、長時間的可靠運行、強大的外部數據吞吐能力等方面。伺服器的構成與普通電腦類似，也有處理器、硬碟、記憶體、系統匯流排等，但因為它是針對具體的網路套用特別制定的，因而伺服器與微機在處理能力、穩定性、可靠性、安全性、可擴展性、可管理性等方面存在差異很大。伺服器主要有網路伺服器（DNS、DHCP）、列印伺服器、終端伺服器、磁碟伺服器、郵件伺服器、檔案伺服器等。
（2）工作站（Workstation）
是一種以個人計算機和分散式網路計算為基礎，主要面向專業套用領域，具備強大的數據運算與圖形、圖像處理能力，為滿足工程設計、動畫製作、科學研究、軟體開發、金融管理、信息服務、模擬仿真等專業領域而設計開發的高性能計算機。工作站最突出的特點是具有很強的圖形交換能力，因此在圖形圖像領域特別是計算機輔助設計領域得到了迅速套用。典型產品有美國Sun公司的Sun系列工作站。
無盤工作站是指無軟碟、無硬碟、無光碟機連入區域網路的計算機。在網路系統中，把工作站端使用的作業系統和套用軟體被全部放在伺服器上，系統管理員只要完成伺服器上的管理和維護，軟體的升級和安裝也只需要配置一次後，則整個網路中的所有計算機就都可以使用新軟體。所以無盤工作站具有節省費用、系統的安全性高、易管理性和易維護性等優點，這對網路管理員來說具有很大的吸引力。
無盤工作站的工作原理是由網卡的啟動晶片（Boot ROM）以不同的形式向伺服器發出啟動請求號，伺服器收到後，根據不同的機制，向工作站傳送啟動數據，工作站下載完啟動數據後，系統控制權由Boot ROM轉到記憶體中的某些特定區域，並引導作業系統。
根據不同的啟動機制，比較常用無盤工作站可分為RPL 和PXE。RPL 為Remote Initial Program Load 的縮寫，此技術常用於Windows95 中。PXE 是RPL 的升級品，它是Preboot Execution Environment的縮寫。兩者不同之處在於RPL 是靜態路由，而PXE 是動態路由，其通信協定採用TCP/IP，實現了與Internet 連線高效而可靠，它常用於Windows98、Windows NT、Windows2000、Windows XP 中 。
（3）集線器
集線器（HUB）是一種共享介質的網路設備，它的作用可以簡單的理解為將一些機器連線起來組成一個區域網路，HUB 本身不能識別目的地址。集線器上的所有連線埠爭用一個共享信道的頻寬，因此隨著網路節點數量的增加，數據傳輸量的增大，每節點的可用頻寬將隨之減少。另外，集線器採用廣播的形式傳輸數據，即向所有連線埠傳送數據。如當同一區域網路內的A 主機給B 主機傳輸數據時，數據包在以HUB 為架構的網路上是以廣播方式傳輸的，對網路上所有節點同時傳送同一信息，然後再由每一台終端通過驗證數據包頭的地址信息來確定是否接收。其實接收數據的一般來說只有一個終端節點，而對所有節點都傳送，在這種方式下，很容易造成網路堵塞，而且絕大部分數據流量是無效的，這樣就造成整個網路數據傳輸效率相當低。另一方面由於所傳送的數據包每個節點都能偵聽到，容易給網路帶來一些不安全隱患。
（4）交換機
交換機（Switch）是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設備自動完成的方法把要傳輸的信息送到符合要求的相應路由上的技術統稱。廣義的交換機就是一種在通信系統中完成信息交換功能的設備，它是集線器的升級換代產品，外觀上與集線器非常相似，其作用與集線器大體相同。但是兩者在性能上有區別：集線器採用的是共享頻寬的工作方式，而交換機採用的是獨享頻寬方式。即交換機上的所有連線埠均有獨享的信道頻寬，以保證每個連線埠上數據的快速有效傳輸，交換機為用戶提供的是獨占的、點對點的連線，數據包只被傳送到目的連線埠，而不會向所有連線埠傳送，其它節點很難偵聽到所傳送的信息，這樣在機器很多或數據量很大時，不容易造成網路堵塞，也確保了數據傳輸安全，同時大大的提高了傳輸效率，兩者的差別就比較明顯了。
（5）路由器
路由器（Router）是一種負責尋徑的網路設備，它在網際網路絡中從多條路徑中尋找通訊量最少的一條網路路徑提供給用戶通信。路由器用於連線多個邏輯上分開的網路，為用戶提供最佳的通信路徑，路由器利用路由表為數據傳輸選擇路徑，路由表包含網路地址以及各地址之間距離的清單，路由器利用路由表查找數據包從當前位置到目的地址的正確路徑，路由器使用最少時間算法或最優路徑算法來調整信息傳遞的路徑。路由器是產生於交換機之後，就像交換機產生於集線器之後，所以路由器與交換機也有一定聯繫，並不是完全獨立的兩種設備。路由器主要克服了交換機不能向路由轉發數據包的不足。
交換機、路由器是一台特殊的網路計算機，它的硬體基礎CPU、存儲器和接口，軟體基礎是網路互聯作業系統IOS。
記憶體是交換機、路由器存儲信息和數據的地方，CISCO交換機、路由器有以下幾種記憶體組件：
ROM（Read Only Memory）存儲交換機、路由器加電自檢（POST：Power-On Self-Test）、啟動程式（Bootstrap Program）和部分或全部的IOS。交換機、路由器中的ROM是可擦寫的，所以IOS是可以升級的。
RAM（Random Access Memory）與PC機上的隨機存儲器相似，提供臨時信息的存儲，同時保存著當前的路由表和配置信息。
NVRAM（Nonvolatile Random Access Memory）存儲交換機、路由器的啟動配置檔案。NVRAM是可擦寫的，可將交換機、路由器的配置信息拷貝到NVRAM中。
FLASH快閃記憶體，是可擦寫的，也可程式，用於存儲CISCO IOS的其它版本，用於對交換機、路由器的IOS進行升級。
接口用作將交換機、路由器連線到網路，可以分為區域網路接口和廣域網接口兩種。由於交換機、路由器型號的不同，接口數目和類型也不盡一樣。常見的接口主要有以下幾種：
高速同步串口，可連線DDN，幀中繼（Frame Relay），X.25，PSTN（模擬電話線路）。
同步/異步串口，可用軟體將連線埠設定為同步工作方式。
AUI連線埠，即粗纜口。一般需要外接轉換器（AUI-RJ45），連線10/100Base-T乙太網絡。
ISDN連線埠，可以連線ISDN網路（2B+D），可作為區域網路接入Internet 之用。
AUX連線埠，該連線埠為異步連線埠，主要用於遠程配置，也可用於拔號備份，可與MODEM連線。支持硬體流控制（Hardware Flow Control）。
Console連線埠，該連線埠為異步連線埠，主要連線終端或運行終端仿真程式的計算機，在本地配置交換機、路由器。不支持硬體流控制。
1.2.1 微機的檔次
1.2.2 多媒體計算機
習題
第2章 中央處理器(CPU)和散熱器
2.1 CPU的工作原理
2.2 CPU的歷史
計算機的發展主要表現在其核心部件——CPU的發展上，每當一款新型的微處理器出現時，就會帶動計算機系統的其他部件的相應發展，如計算機體系結構的進一步最佳化，存儲器存取容量的不斷增大、存取速度的不斷提高，外圍設備的不斷改進以及新設備的不斷出現等。
根據微處理器的字長和功能，可將其發展劃分為以下幾個階段。
第1階段
第1階段（1971——1973年）是4位和8位低檔微處理器時代，通常稱為第1代，其典型產品是Intel4004和Intel8008微處理器和分別由它們組成的MCS-4和MCS-8微機。基本特點是採用PMOS工藝，集成度低（4000個電晶體/片），系統結構和指令系統都比較簡單，主要採用機器語言或簡單的彙編語言，指令數目較少（20多條指令），基本指令周期為20~50μs，用於簡單的控制場合。
Intel在1969年為日本計算機製造商Busicom的一項專案，著手開發第一款微處理器，為一系列可程式化計算機研發多款晶片。最終，英特爾在1971年11月15日向全球市場推出4004微處理器，當年Intel 4004處理器每顆售價為200美元。4004 是英特爾第一款微處理器，為日後開發系統智慧型功能以及個人電腦奠定發展基礎，其電晶體數目約為2300顆。
翌年，Intel推出8008微處理器，其運算威力是4004的兩倍。Radio Electronics於1974年刊載一篇文章介紹一部採用8008的Mark-8裝置，被公認是第一部家用電腦，在當時的標準來看，這部電腦在製造、維護、與運作方面都相當困難。Intel 8008電晶體數目約為3500顆。
第2階段
第2階段（1971——1977年）是8位中高檔微處理器時代，通常稱為第2代，其典型產品是Intel8080/8085、Motorola公司、Zilog公司的Z80等。它們的特點是採用NMOS工藝，集成度提高約4倍，運算速度提高約10~15倍（基本指令執行時間1~2μs），指令系統比較完善，具有典型的計算機體系結構和中斷、DMA等控制功能。軟體方面除了彙編語言外，還有BASIC、FORTRAN等高級語言和相應的解釋程式和編譯程式，在後期還出現了作業系統。
1974年，Intel推出8080處理器，並作為Altair個人電腦的運算核心，Altair在《星艦奇航》電視影集中是企業號太空船的目的地。電腦迷當時可用395美元買到一組Altair的套件。它在數個月內賣出數萬套，成為史上第一款下訂單後製造的機種。Intel 8080電晶體數目約為6千顆。
第3階段
第3階段（1978——1984年）是16位微處理器時代，通常稱為第3代，其典型產品是Intel公司的8086/8088，Motorola公司的M68000，Zilog公司的Z8000等微處理器。其特點是採用HMOS工藝，集成度（20000~70000電晶體/片）和運算速度（基本指令執行時間是0.5μs）都比第2代提高了一個數量級。指令系統更加豐富、完善，採用多級中斷、多種定址方式、段式存儲機構、硬體乘除部件，並配置了軟體系統。這一時期著名微機產品有IBM公司的個人計算機。1981年IBM公司推出的個人計算機採用8088CPU。緊接著1982年又推出了擴展型的個人計算機IBM PC/XT，它對記憶體進行了擴充，並增加了一個硬磁碟驅動器。
80286（也被稱為286）是英特爾首款能執行所有舊款處理器專屬軟體的處理器，這種軟體相容性之後成為英特爾全系列微處理器的註冊商標，在6年的銷售期中，估計全球各地共安裝了1500萬部286個人電腦。Intel 80286處理器電晶體數目為13萬4千顆。1984年，IBM公司推出了以80286處理器為核心組成的16位增強型個人計算機IBM PC/AT。由於IBM公司在發展個人計算機時採用 了技術開放的策略，使個人計算機風靡世界。
第4階段
第4階段（1985——1992年）是32位微處理器時代，又稱為第4代。其典型產品是Intel公司的80386/80486，Motorola公司的M69030/68040等。其特點是採用HMOS或CMOS工藝，集成度高達100萬個電晶體/片，具有32位地址線和32位數據匯流排。每秒鐘可完成600萬條指令（Million Instructions Per Second，MIPS）。微型計算機的功能已經達到甚至超過超級小型計算機，完全可以勝任多任務、多用戶的作業。同期，其他一些微處理器生產廠商（如AMD、TEXAS等）也推出了80386/80486系列的晶片。Intel 80386微處理器內含275,000 個電晶體—比當初的4004多了100倍以上，這款32位元處理器首次支持多工任務設計，能同時執行多個程式。Intel 80386電晶體數目約為27萬5千顆。
Intel 80486處理器世代讓電腦從命令列轉型至點選式（point to click）的圖形化操作環境，開始能以大幅加快的速度進行桌面排版作業。”Intel 80486處理器率先內建數學協同處理器，由於能扮演中央處理器處理複雜數學運算，因此能加快整體運算的速度。Intel 80486電晶體數目為120萬顆。
第5階段
第5階段（1993-2005年）是奔騰（pentium）系列微處理器時代，通常稱為第5代。典型產品是Intel公司的奔騰系列晶片及與之兼容的AMD的K6系列微處理器晶片。內部採用了超標量指令流水線結構，並具有相互獨立的指令和數據高速快取。隨著MMX（MultiMediaeXtended）微處理器的出現，使微機的發展在網路化、多媒體化和智慧型化等方面跨上了更高的台階。
Pentium III處理器加入70個新指令，加入網際網路串流SIMD延伸集稱為MMX，能大幅提升先進影像、3D、串流音樂、影片、語音辨識等套用的性能，它能大幅提升網際網路的使用經驗，讓使用者能瀏覽逼真的線上博物館與商店，以及下載高品質影片，Intel首次導入0.25微米技術，Intel Pentium III電晶體數目約為950萬顆。
2000年推出的Pentium 4處理器內建了4200萬個電晶體，以及採用0.18微米的電路，Pentium 4初期推出版本的速度就高達1.5GHz，電晶體數目約為4200萬顆，翌年8月，Pentium 4 處理理達到2 GHz的里程碑。2002年英特爾推出新款Intel Pentium 4處理器內含創新的Hyper-Threading(HT）超執行緒技術。超執行緒技術打造出新等級的高性能桌上型電腦，能同時快速執行多項運算套用，或針對支持多重執行緒的軟體帶來更高的性能。超執行緒技術讓電腦性能增加25%。除了為桌上型電腦使用者提供超執行緒技術外，英特爾也達成另一項電腦里程碑，就是推出運作頻率達3.06 GHz的Pentium 4處理器，是首款每秒執行30億個運算周期的商業微處理器，如此優異的性能要歸功於當時業界最先進的0.13微米製程技術，翌年，內建超執行緒技術的Intel Pentium 4處理器頻率達到3.2 GHz。
第6階段
第6階段（2005年至今）是酷睿（core）系列微處理器時代，通常稱為第6代。“酷睿”是一款領先節能的新型微架構，設計的出發點是提供卓然出眾的性能和能效，提高每瓦特性能，也就是所謂的能效比。早期的酷睿是基於筆記本處理器的。 酷睿2：英文名稱為Core 2 Duo，是是英特爾在2006年推出的新一代基於Core微架構的產品體系統稱。於2006年7月27日發布。酷睿2是一個跨平台的構架體系，包括伺服器版、桌面版、移動版三大領域。其中，伺服器版的開發代號為Woodcrest，桌面版的開發代號為Conroe，移動版的開發代號為Merom。
酷睿2處理器的Core微架構是Intel的以色列設計團隊在Yonah微架構基礎之上改進而來的新一代英特爾架構。最顯著的變化在於在各個關鍵部分進行強化。為了提高兩個核心的內部數據交換效率採取共享式二級快取設計，2個核心共享高達4MB的二級快取。
SNB(Sandy Bridge）是英特爾在2011年初發布的新一代處理器微架構，這一構架的最大意義莫過於重新定義了“整合平台”的概念，與處理器“無縫融合”的“核芯顯示卡”終結了“集成顯示卡”的時代。這一創舉得益於全新的32nm製造工藝。由於Sandy Bridge 構架下的處理器採用了比之前的45nm工藝更加先進的32nm製造工藝，理論上實現了CPU功耗的進一步降低，及其電路尺寸和性能的顯著最佳化，這就為將整合圖形核心（核芯顯示卡）與CPU封裝在同一塊基板上創造了有利條件。此外，第二代酷睿還加入了全新的高清視頻處理單元。視頻轉解碼速度的高與低跟處理器是有直接關係的，由於高清視頻處理單元的加入，新一代酷睿處理器的視
新老酷睿大作戰 CPU五年性能提升多少(19張)頻處理時間比老款處理器至少提升了30%。
在2012年4月24日下午北京天文館，intel正式發布了ivy bridge（IVB）處理器。22nm Ivy Bridge會將執行單元的數量翻一番，達到最多24個，自然會帶來性能上的進一步躍進。Ivy Bridge會加入對DX11的支持的集成顯示卡。另外新加入的XHCI USB 3.0控制器則共享其中四條通道，從而提供最多四個USB 3.0，從而支持原生USB3.0。cpu的製作採用3D電晶體技術的CPU耗電量會減少一半。
2.2.1 最早的微處理器——4004
2.2.2 16位字長的微處理器——8086、8088和80286
2.2.3 32位處理器的先驅————80386、80486
