PC组装与维护
第一讲 PC概述及CPU
一、认识几台早期的PC
二、PC的工作原理
三、PC的组成
四、PC的性能评价
五、PC的配置与选购
六、中央处理器CPU
1、CPU的历史
2、CPU的主要性能指标
3、CPU散热器
4、几款CPU介绍
一、认识几台早期的PC
1977年，沃兹尼克设计了世界上第一台真正的个人计算机——AppleⅡ
最早的苹果机的样子
AppleII的诞生，促成了个人电脑真正进入了商品化
一、认识几台早期的PC
1981年8月12日，IBM正式推出IBM 5150，采用8088 CPU，主频，主板上配置64KB内存，另有5个插槽供增加内存或连接其他外部设备用。 配有显示器、键盘和两个软盘驱动器，操作系统是微软的DOS 。
IBM公布了这台计算机的所有资料，并欢迎所有的同行加入到这一架构的发展行列。不久之后，这个开放的PC架构成为了个人电脑消费领域新的标准。
IBM将5150称为Personal Computer，从此“PC”成为所有个人计算机的代名词。
IBM第一款开放式PC机5150，奠定了PC开放设计的标准
一、认识几台早期的PC
1983年3月8日IBM发布了PC的改进型IBM PC/XT。
IBMPC/XT带有一个容量为10MB的硬盘，这是硬盘第一次成为PC的标准配置。
XT预装了DOS 系统，支持“文件”的概念并以“目录树”存储文件。
凭借XT，IBM市场占有率超过76%
IBMPC/XT
一、认识几台早期的PC
1984年的8月14日，采用80286微处理器芯片、 能管理多达16M的内存、可以同时执行多个任务采用的新型IBM PC/AT推出市场，并登上了当年的《时代周刊》封面。
与IBM PC机相比，AT机的外部总线为16位(PC XT机为8位)，内存一般可扩展到16MB，可支持更大的硬盘，支持VGA显示系统，比PC/ XT机在性能上有了重大的进步。
IBM PC/AT
二、PC的工作原理
冯·诺依曼原理
计算机组成五大部分：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备
计算机内部采用二进制来表示指令和数据
存储程序、程序控制
二、PC的工作原理
计算机的工作过程
要让计算机工作，首先要编写程序，然后存储程序，接着由计算机自动执行程序
程序由一条条指令组合而成，计算机系统的工作过程实际上就是：取指令>分析指令>执行指令的不断循环的过程
三、PC系统的组成
计算机系统由硬件系统和软件系统的组成
硬件系统是指构成计算机的所有实体部件的集合
软件系统是为了运行、维护、管理和应用计算机所编制的各种程序和支持文档的总和
1、PC的硬件系统
CPU、主板、内存、显卡、显示器、硬盘
键盘、鼠标、光驱、声卡
电源、调制解调器、网卡
音箱和耳机
1、PC的硬件系统
2、PC的软件系统
系统软件与应用软件
系统软件是指管理、控制、维护和监视计算机正常运行的各类软件，如操作系统、语言处理程序
应用软件是针对各类应用的专门问题而开发的软件
四、PC的性能评价
运算速度：PC一般用主频来描述
字长：目前一般为32位或64位
内存容量：目前主流PC已达1GB
外存容量：目前硬盘的容量已达上百GB
五、PC的配置与选购
原装机（品牌机）：由有一定规模和技术实力的PC生产厂商生产或组装，并标识有经过注册的商标品牌的PC
组装机：由用户或销售商将不同厂商生产的各种符合PC标准的部件组装起来的PC
按需购买，以够用为原则
六、中央处理器CPU
CPU是PC系统完成各种运算和控制的核心，是决定PC性能的最关键部件
目前PC中的CPU是一块超大规模的集成电路芯片，内部结构十分复杂，功能十分强大，集成了定点运算器、浮点运算器、控制器、通用寄存器、专用寄存器、两级高速缓存Cache等
目前CPU的主要生产厂家Intel、AMD
1、CPU的历史
第一代，70年代初，4或8位。典型产品Intel的4004、8008
4004集成2300个晶体管， 10微米工艺，时钟频率108KHz，每秒执行6万条指令，用在计算器上
8008集成3500个晶体管，10微米制造工艺，主频200kHz
1、CPU的历史
第二代，70年代中后期，8位，典型产品：8080、8085
8080，主频2M，集成晶体管6,000个，6微米工艺
8085，主频5M，集成晶体管6,500个，3微米工艺
1、CPU的历史
第三代，80年代初中期，16位或准16位
典型产品：8086、8088、80286
8086,主频
8088,准16位处理器,主频
80286,主频6/8/10/12~25MHZ,集成晶体管134,000个,3微米制造工艺。80286开始正式采用一种被称为PGA的正方形包装
1、CPU的历史
第四代，80年代后期至90年代初期，32位或准32位，典型产品：80386、80486
386集成万个晶体管,时钟频率 是英特尔第一款32位处理器,386SX内部数据总线32位,外部数据总线16位
486集成125万个晶体管,1微米工艺,时钟频率25/33/40/50/100MHz,是英特尔第一个内部包含数字协处理器的CPU,486分为有数学协处理器的486DX和无数学协处理器的486SX,486DX2内部工作频率为外频的2倍
1、CPU的历史
第五代，90年代中期，32位，典型产品：Pentium到Pentium4
Pentium
Pentium Ⅱ
Celeron
Pentium Ⅲ
Pentium III和Celeron
Pentium 4
P4的Celeron
1、CPU的历史
第五代，90年代中期,32位,典型产品:Pentium到Pentium4
Pentium含有310万个晶体管，带有16KB的一级缓存，采用微米工艺，时钟频率为60MHz或66MHz
Prescott核心的Pentium4，采用90纳米工艺，16KB L1 Cache，1MB L2 Cache，亿个晶体管，核心面积112平方毫米，Socket 478接口，工作频率～，800MHz FSB。超长的31层管线（但导致执行效率提升有限、功耗偏大）
1、CPU的历史
第六代，21世纪初，64位或多核
典型产品：Intel的Itanium、Core
2. CPU的主要性能指标
（1）主频：
CPU内核工作的时钟频率，单位是MHz或GHz
一般说来主频越高CPU的运算速度越快，但还要看其他方面的性能指标，如缓存、指令集、CPU的位数等，况且现在进入了多核时代
目前CPU的主频一般在几个GHz
（2）外频：
主板向CPU提供的基准时钟频率，单位一般是MHz
某个CPU的额定（默认）外频只有一个，主板提供的外频有时可以调整，注意两者要匹配
目前外频在几百MHz
主板向CPU提供的外频高于CPU的额定外频，是一种超频情况，一般不提倡
（3）前端总线（FSB）频率
三类总线：数据总线、地址总线、控制总线
总线性能指标：总线频率、总线宽度、总线传输速率
前端总线指CPU和北桥芯片之间的数据总线，它的频率直接影响CPU与内存之间的数据传输速度
P4以前，前端总线频率与外频相同，P4以后，采用4倍速数据传输技术
AMD初期采用2倍速数据传输技术
（4）倍频技术
80486之前，CPU的主频与外频相同
80486之后，主频=外频×倍频系数
通过提高外频或倍频系数来提高CPU的主频称为超频。目前CPU的倍频系统一般被生产厂商锁定，所以超频经常需要提高外频
超频有风险
（5）字长
字长是CPU内部一次处理的二进制数据的位数。32位的CPU就能一次处理字长为32位的二进制数据
最早的4004CPU字长仅为4位，以后字长增加为8位、16位、32位、64位
X86系列CPU是向下兼容的，因此16位的软件可以运行在16位或32位或64位CPU中
（6）缓存(Cache)
高速缓存是速度比一般内存更快的存储器，其作用简单地讲，是用来暂存一些常用的或即将用到的数据和指令。从缓存中读取，比到内存中读取要快得多，能够大幅度提升CPU的处理速度
CPU读取数据的过程：先从L1中寻找所需的数据，再L2，最后才可能到内存
解决高速CPU与低速内存之间的速度匹配问题
（7）其他
如工作电压、制造工艺、指令集、流水线和超标量、超线程技术HT、双核技术（多核技术）等
插座与插槽 ：Socket、Slot
3. CPU散热器
目前CPU的功耗已非常大，为了防止烧坏CPU，要求安装散热器
散热器主要由散热片和散热风扇组成
为增加散热效果，可以在散热片上涂导热硅脂
盒装CPU
4、几款CPU介绍
Intel 奔腾双核 E2180
主频 2000MHz
总线频率 800MHz
倍频（倍）10
外频 200MHz
核心数量 双核心
工作功率 65W ，内核电压
制作工艺 65 纳米
插槽类型 LGA 775，针脚数 775pin
L1缓存 128KB，L2缓存 1MB
指令集 MMX/SSE/SSE2/SSE3/Sup-SSE3/EM64T
4、几款CPU介绍
Intel 奔腾双核 E5200
主频 2500MHz
总线频率 800MHz
倍频为
核心数量 双核心
工作功率 65W
制作工艺 45纳米，亿个晶体管组成
插槽类型 LGA 775 针脚数 775pin
L2缓存 2MB
支持MMX/SSE/SSE2/SSE3/SSSE3/ /EIST
4、几款CPU介绍
AMD 羿龙X3 8450
主频 2100MHz
倍频（倍）
外频200MHz
核心数量 三核心
工作功率 95W
制作工艺 65 纳米
插槽类型 Socket AM2+ 针脚数940pin
L2缓存 3×512KB，L3缓存 2048KB
指令集 支持SSE、SSE2、SSE3、SSE4A多媒体指令集和X86-64运算指令集
