計算機硬件概論計算機硬件實例研究

下面以Pentium4為對象，介紹Pentium4CPU的結構特點，Pentium4計算機主板的硬件結構原理，i850芯片組的特點及功能等。最后，對如何進行計算機組裝和調試作了簡要介紹。第10章計算機硬件實例研究 Pentium4CPU是一塊兼容現(xiàn)有X86指令集的IA-32處理器，內含4200萬晶體管，采用“NetBurst”的架構，與現(xiàn)有的P6架構有很大的不同。這些技術能夠使Pentium4在網絡廣播、網絡視頻流、圖片處理、視頻剪輯、語音、3D制圖、游戲、多媒體等應用中的計算能力大大增強。10.1Pentium4CPU的結構及技術特點 目前常見的Pentium4處理器有兩種，一種是Socket423結構的老Pentium4，它以Willamette為核心（稱SocketW），采用0.18μm工藝技術制造，PGA封裝。另一種是Socket478結構的新Peutium4，它是以Northwood為核心（稱SocketN），采用0.13um工藝技術制造，MPGA封裝技術封裝。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構與功能，采用了相當多的新技術。這些新技術的匯集就稱為NetBurs，其主要的技術有：

1．超級流水線技術

2．無序執(zhí)行、動態(tài)分支預測和推理執(zhí)行技術

3．先行動態(tài)執(zhí)行和執(zhí)行追蹤緩存技術

4．快速執(zhí)行引擎技術

5．超強的工作指令集10.2Pentium4計算機主板結構分析10.2.1Pentium4主板采用的新技術1．RAMBUS內存 使用最新內存構架RAMBUS（也稱RDRAM，即RAMBUSDRAM）是Pentium4主板的特點之一。2．Inteli850芯片組 Pentium4主板的另一大特點就是Intel為了適應RAMBUS內存構架，推出的Inteli850芯片組。該芯片組仍然使用了Intel的HUB結構，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的電源沒有重新設計主板供電接口，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管腳兩個單獨的供電接口，以滿足系統(tǒng)的供電需求。4．專用的散熱風扇和機箱 Intel規(guī)定Pentium4主板在插座四周預留安裝、鎖定散熱風扇扣具的鑼絲孔，讓散熱風扇以90°角方式覆蓋在CPU插座上，再利用扣具以鑼絲貫穿主板，直接固定在機箱上。另外，標準的Pentium4計算機必須要配合Pentium4專用機箱，否則無法扣上散熱風扇。10.2.2某品牌Pentium4主板簡介 為了對計算機的基本組成結構有更深入和詳細的了解，以某品牌Pentium4主板為例進行說明。 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板設計，支持423管腳的Pentium4處理器，有獨特的主板布局設計。 芯片組方面，該主板使用了標準的Intel82850和Intel82801BA的組合。 總線接口方面，該主板提供了5個全長的PCI接口和一個AGP接口，這個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和軟驅接口位于82850MCH芯片的前方，這樣一來就不會妨礙任何擴展槽。在USB配置上，該主板采用雙USB集成配置，緊靠鼠標/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，位置與串/并口有一段距離，占據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 該主板提供了強大的超頻能力，采用JumperFree免跳線技術是其特色之一。外頻可以選擇100、103、105、108、110、112、115、118、120、122、125、128、130和133MHz，這些頻率的設置在BIOS內部即可完成。而額外的136~156MHz的11個選項，則是通過該主板保留的一組DIP開關，通過硬跳線來完成超額設置。 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，這個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內讀取三種溫度和三種風扇轉速的數據。主板上還設計了一組測溫探針，用來連接外部測溫器，可以測取系統(tǒng)內的任何溫度。10.3i850芯片組 i850(Tehama)芯片組是由Intel公司專門為Pentium4(Willamette)CPU設計的，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PentiumⅢ設計的核心組，其中i820芯片組是針對桌面PC的；i840是針對服務器設計的芯片組，主要是增加了雙CPU和64位PCI支持。i850芯片組含有三個組成部分：MCH、ICH2和FWH，如圖10.4所示。

圖10.4i850芯片組內部結構示意圖 內存控制器集成器82850MCH的結構如圖10.5所示。它支持

(AssistedGunningTransceiverLogic，AGTL)和二級管線緩存，采用100MHz的系統(tǒng)總線，數據傳輸率達到400MHz。向上支持2GB的內存條，包括4條RIMM插槽，可采用256MBW/O糾錯碼或288MBW糾錯碼。有兩種可選的糾錯碼類型：1bit檢驗并糾錯和2bit檢驗并糾錯。具有32位系統(tǒng)總線尋址功能，2倍速尋址可達200MHz，同時支持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USB1.1接口、SMBUS從接口和6個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，它包含硬件隨機數產生器和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，它包含硬件隨機數產生器和FlashBIOS兩部分功能。10.4組裝與調試技術1．組裝前的準備工作 在組裝計算機時，先不要盲目動手，首先要熟悉計算機的各個部件以及安裝要求，必須仔細閱讀各部件的使用說明書，并對照實物，加深理解。尤其是計算機的主板安裝，它是計算機組裝過程中技術難度最大，工作量最多的一項工作，主板的安裝成功與否是計算機能否組裝成功的決定性因素。 其次，應將組裝計算機所需要的工具準備齊全。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)盤和常用測試、診斷軟件等。2．注意事項 在組裝計算機過程中，為避免和減少零部件損壞的可能性，應遵守以下幾點要求：（1）忌帶電作業(yè)。（2）雙手應保持清潔、干燥。（3）輕拿輕放。 （4）插入與拔出時動作緩慢。 （5）注意“對號入座”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）設置主板跳線（2）安裝CPU和CPU散熱風扇（3）安裝內存條（4）固定主板（5）連接其他接線 ①連接主板電源線以及CPU風扇電源線 ②連接主板與機箱面板上的開關、指示燈、電源開關等連線 （6）安裝外設接口卡 （7）安裝鍵盤、鼠標、顯示器、打印機等 （8）安裝軟盤驅動器、硬盤驅動器和光盤驅動器4．檢查驗證 在通電試機之前，應進行一次細致全面的檢查。檢查電源插頭有沒有接反，連線有沒有錯誤，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。 接著，需要對計算機進行一些必要的設置和安裝系統(tǒng)軟件、測試軟件等。首先進入ROMBIOS設置程序，設置CMOS的各項參數，包括硬盤參數、系統(tǒng)啟動盤順序、系統(tǒng)配置等重要信息。然后利用購買時隨機附帶軟盤啟動計算機對硬盤進行分區(qū)，最后對硬盤進行格式化，裝入操作系統(tǒng)軟件（如Windows2000，WindowsXP等），整個安裝過程即大功告成。 若加電之后沒有任何反應，或顯示不正常，或有報警聲等不正常反應，應立即關閉電源，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。對沒有安裝經驗的人來說，首先應將軟驅、硬盤、光驅、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，上電檢查一次，最終可以將故障查找出來。 反之，則需要根據故障現(xiàn)象以及個人經驗來查找故障原因，如內存、主板質量問題、線路連接問題、鍵盤、顯卡