計(jì)算機(jī)硬件概論計(jì)算機(jī)硬件實(shí)例研究

下面以Pentium4為對(duì)象，介紹Pentium4CPU的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，Pentium4計(jì)算機(jī)主板的硬件結(jié)構(gòu)原理，i850芯片組的特點(diǎn)及功能等。最后，對(duì)如何進(jìn)行計(jì)算機(jī)組裝和調(diào)試作了簡要介紹。第10章計(jì)算機(jī)硬件實(shí)例研究 Pentium4CPU是一塊兼容現(xiàn)有X86指令集的IA-32處理器，內(nèi)含4200萬晶體管，采用“NetBurst”的架構(gòu)，與現(xiàn)有的P6架構(gòu)有很大的不同。這些技術(shù)能夠使Pentium4在網(wǎng)絡(luò)廣播、網(wǎng)絡(luò)視頻流、圖片處理、視頻剪輯、語音、3D制圖、游戲、多媒體等應(yīng)用中的計(jì)算能力大大增強(qiáng)。10.1Pentium4CPU的結(jié)構(gòu)及技術(shù)特點(diǎn) 目前常見的Pentium4處理器有兩種，一種是Socket423結(jié)構(gòu)的老Pentium4，它以Willamette為核心（稱SocketW），采用0.18μm工藝技術(shù)制造，PGA封裝。另一種是Socket478結(jié)構(gòu)的新Peutium4，它是以Northwood為核心（稱SocketN），采用0.13um工藝技術(shù)制造，MPGA封裝技術(shù)封裝。圖10.1所示為Pentium4CPU的外觀圖。（a）Pentium4處理器正面（b）Pentium4處理器背面 Pentium4處理器擁有全新的結(jié)構(gòu)與功能，采用了相當(dāng)多的新技術(shù)。這些新技術(shù)的匯集就稱為NetBurs，其主要的技術(shù)有：

1．超級(jí)流水線技術(shù)

2．無序執(zhí)行、動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)和推理執(zhí)行技術(shù)

3．先行動(dòng)態(tài)執(zhí)行和執(zhí)行追蹤緩存技術(shù)

4．快速執(zhí)行引擎技術(shù)

5．超強(qiáng)的工作指令集10.2Pentium4計(jì)算機(jī)主板結(jié)構(gòu)分析10.2.1Pentium4主板采用的新技術(shù)1．RAMBUS內(nèi)存 使用最新內(nèi)存構(gòu)架RAMBUS（也稱RDRAM，即RAMBUSDRAM）是Pentium4主板的特點(diǎn)之一。2．Inteli850芯片組 Pentium4主板的另一大特點(diǎn)就是Intel為了適應(yīng)RAMBUS內(nèi)存構(gòu)架，推出的Inteli850芯片組。該芯片組仍然使用了Intel的HUB結(jié)構(gòu)，包括850MCH（MemoryControllerHub）、ICH2（I/OControllerHub）和FWH(FirmwareHub)三部分。3．電源模塊 為提供足夠的電力給整個(gè)Pentium4電路系統(tǒng)，以及具有更好的向下兼容性，Pentium4的電源沒有重新設(shè)計(jì)主板供電接口，而是保留了原有的20管腳的ATX電源之外，又增加了6管腳和12V、4管腳兩個(gè)單獨(dú)的供電接口，以滿足系統(tǒng)的供電需求。4．專用的散熱風(fēng)扇和機(jī)箱 Intel規(guī)定Pentium4主板在插座四周預(yù)留安裝、鎖定散熱風(fēng)扇扣具的鑼絲孔，讓散熱風(fēng)扇以90°角方式覆蓋在CPU插座上，再利用扣具以鑼絲貫穿主板，直接固定在機(jī)箱上。另外，標(biāo)準(zhǔn)的Pentium4計(jì)算機(jī)必須要配合Pentium4專用機(jī)箱，否則無法扣上散熱風(fēng)扇。10.2.2某品牌Pentium4主板簡介 為了對(duì)計(jì)算機(jī)的基本組成結(jié)構(gòu)有更深入和詳細(xì)的了解，以某品牌Pentium4主板為例進(jìn)行說明。 某品牌Pentium4主板如圖10.2所示。圖10.2Pentium4主板 該品牌Pentium4主板是采用i850芯片組的一款主板，采用了6層PCB板設(shè)計(jì)，支持423管腳的Pentium4處理器，有獨(dú)特的主板布局設(shè)計(jì)。 芯片組方面，該主板使用了標(biāo)準(zhǔn)的Intel82850和Intel82801BA的組合。 總線接口方面，該主板提供了5個(gè)全長的PCI接口和一個(gè)AGP接口，這個(gè)AGP接口在原有AGP4X格式的情況下，還可以支持最新的AGPPro模式，支持最新的1.5VAGP顯示卡，給用戶提供更好的升級(jí)空間。 主板的3種供電接口（20管腳ATXPWR、6管腳AUXPWR、4管腳ATX12V）位置比較集中，都處于主板的左上部，IDE接口的周圍。 該主板的IDE和軟驅(qū)接口位于82850MCH芯片的前方，這樣一來就不會(huì)妨礙任何擴(kuò)展槽。在USB配置上，該主板采用雙USB集成配置，緊靠鼠標(biāo)/鍵盤接口的不是常見的USB接口，而是串/并口。USB接口被挪到串/并口的另一側(cè)，位置與串/并口有一段距離，占據(jù)于原集成聲卡接口的位置，如圖10.3所示。圖10.3后面板接口示意圖 該主板提供了強(qiáng)大的超頻能力，采用JumperFree免跳線技術(shù)是其特色之一。外頻可以選擇100、103、105、108、110、112、115、118、120、122、125、128、130和133MHz，這些頻率的設(shè)置在BIOS內(nèi)部即可完成。而額外的136~156MHz的11個(gè)選項(xiàng)，則是通過該主板保留的一組DIP開關(guān)，通過硬跳線來完成超額設(shè)置。 另外，該主板在MCH芯片上加裝了一套新型的散熱工具來確保MCH工作在可接受的溫度范圍內(nèi)，這個(gè)散熱片的尺寸比常見的北橋芯片上的散熱片要大得多，如圖10.5所示。主板上使用了專用的ASIC硬件監(jiān)控芯片，ASIC支持從BIOS內(nèi)讀取三種溫度和三種風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)。主板上還設(shè)計(jì)了一組測(cè)溫探針，用來連接外部測(cè)溫器，可以測(cè)取系統(tǒng)內(nèi)的任何溫度。10.3i850芯片組 i850(Tehama)芯片組是由Intel公司專門為Pentium4(Willamette)CPU設(shè)計(jì)的，使用的是Intel第三代使用的directRDRAM的芯片組。第一代和第二代是i820和i840芯片組，它們都是針對(duì)PentiumⅢ設(shè)計(jì)的核心組，其中i820芯片組是針對(duì)桌面PC的；i840是針對(duì)服務(wù)器設(shè)計(jì)的芯片組，主要是增加了雙CPU和64位PCI支持。i850芯片組含有三個(gè)組成部分：MCH、ICH2和FWH，如圖10.4所示。

圖10.4i850芯片組內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 內(nèi)存控制器集成器82850MCH的結(jié)構(gòu)如圖10.5所示。它支持

(AssistedGunningTransceiverLogic，AGTL)和二級(jí)管線緩存，采用100MHz的系統(tǒng)總線，數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到400MHz。向上支持2GB的內(nèi)存條，包括4條RIMM插槽，可采用256MBW/O糾錯(cuò)碼或288MBW糾錯(cuò)碼。有兩種可選的糾錯(cuò)碼類型：1bit檢驗(yàn)并糾錯(cuò)和2bit檢驗(yàn)并糾錯(cuò)。具有32位系統(tǒng)總線尋址功能，2倍速尋址可達(dá)200MHz，同時(shí)支持1.5V低功耗的AGP4X圖形加速卡。圖10.582850MCH示意圖 i850芯片組采用82801BAI/O控制芯片（ICH2），如圖10．6所示。ICH2支持2條ATA/100IDE通道、4個(gè)USB1.1接口、SMBUS從接口和6個(gè)PCI接口等。ICH2和MCH之間通過帶寬為266MB/s的HUB相連接。 i850芯片組的第三大組成部分是FWH，也稱為軟硬件集成器，它包含硬件隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器和FlashBIOS兩部分功能。圖10.682801BAICH2示意圖 i850芯片組的第三大組成部分是FWH，也稱為軟硬件集成器，它包含硬件隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器和FlashBIOS兩部分功能。10.4組裝與調(diào)試技術(shù)1．組裝前的準(zhǔn)備工作 在組裝計(jì)算機(jī)時(shí)，先不要盲目動(dòng)手，首先要熟悉計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件以及安裝要求，必須仔細(xì)閱讀各部件的使用說明書，并對(duì)照實(shí)物，加深理解。尤其是計(jì)算機(jī)的主板安裝，它是計(jì)算機(jī)組裝過程中技術(shù)難度最大，工作量最多的一項(xiàng)工作，主板的安裝成功與否是計(jì)算機(jī)能否組裝成功的決定性因素。 其次，應(yīng)將組裝計(jì)算機(jī)所需要的工具準(zhǔn)備齊全。如鑷子、尖嘴鉗、各種規(guī)格的鑼絲刀（具有磁性最好）、萬用表、毛刷、抹布、存放零件用的小盤子、系統(tǒng)盤和常用測(cè)試、診斷軟件等。2．注意事項(xiàng) 在組裝計(jì)算機(jī)過程中，為避免和減少零部件損壞的可能性，應(yīng)遵守以下幾點(diǎn)要求：（1）忌帶電作業(yè)。（2）雙手應(yīng)保持清潔、干燥。（3）輕拿輕放。 （4）插入與拔出時(shí)動(dòng)作緩慢。 （5）注意“對(duì)號(hào)入座”電纜直流電源的接插頭與插座的配接一般都具有方向性。 （6）注意電源的電壓3．安裝步驟（1）設(shè)置主板跳線（2）安裝CPU和CPU散熱風(fēng)扇（3）安裝內(nèi)存條（4）固定主板（5）連接其他接線 ①連接主板電源線以及CPU風(fēng)扇電源線 ②連接主板與機(jī)箱面板上的開關(guān)、指示燈、電源開關(guān)等連線 （6）安裝外設(shè)接口卡 （7）安裝鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)等 （8）安裝軟盤驅(qū)動(dòng)器、硬盤驅(qū)動(dòng)器和光盤驅(qū)動(dòng)器4．檢查驗(yàn)證 在通電試機(jī)之前，應(yīng)進(jìn)行一次細(xì)致全面的檢查。檢查電源插頭有沒有接反，連線有沒有錯(cuò)誤，各種板卡是否接觸良好等等，確保系統(tǒng)連接無誤之后，才可以通電試機(jī)。 接著，需要對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行一些必要的設(shè)置和安裝系統(tǒng)軟件、測(cè)試軟件等。首先進(jìn)入ROMBIOS設(shè)置程序，設(shè)置CMOS的各項(xiàng)參數(shù)，包括硬盤參數(shù)、系統(tǒng)啟動(dòng)盤順序、系統(tǒng)配置等重要信息。然后利用購買時(shí)隨機(jī)附帶軟盤啟動(dòng)計(jì)算機(jī)對(duì)硬盤進(jìn)行分區(qū)，最后對(duì)硬盤進(jìn)行格式化，裝入操作系統(tǒng)軟件（如Windows2000，WindowsXP等），整個(gè)安裝過程即大功告成。 若加電之后沒有任何反應(yīng)，或顯示不正常，或有報(bào)警聲等不正常反應(yīng)，應(yīng)立即關(guān)閉電源，檢查系統(tǒng)連接，確定故障位置。一般常用“插拔法”來排除故障。對(duì)沒有安裝經(jīng)驗(yàn)的人來說，首先應(yīng)將軟驅(qū)、硬盤、光驅(qū)、聲卡等部件的連線從主板上拔下，然后重新上電檢查，如果一切正常，說明連接沒有問題，可以再逐步安裝其它部件，安裝一個(gè)，上電檢查一次，最終可以將故障查找出來。 反之，則需要根據(jù)故障現(xiàn)象以及個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來查找故障原因，如內(nèi)存、主板質(zhì)量問題、線路連接問題、鍵盤、顯卡