X86架构整体认识课件.pptx

目录目录 一、X86架构的整体认识 二、主板及主板上的元件 1.主板 2.CPU 3.北桥 4.内存 5.显卡 6.显示器 7.南桥 8.硬盘及其控制芯片 9.音频Codec芯片 10.网卡芯片 11.Super I/O芯片 12.CMOS芯片 13.电源一、一、X86X86架构的整体认识架构的整体认识 X86架构是最早是由intel最先提出的，简单的说，CPU、主板、北桥、南桥、内存、硬盘、显卡、网卡、声卡、总线、接口、键盘、鼠标、显示器、电源及插槽组成了PC。当主机加电时，电流会在瞬间通过CPU、南北桥芯片、内存插槽、PCI插槽、SATA接口及主板边缘的串口、并口、PS/2接口等，然后主板根据BIOS识别硬件，进入操作系统，实现整台PC的功能。二、主板及主板上的元件 1、主板 主板是一块一定规格尺寸的PCB板，其上布满了电阻、电容、芯片、扩充插槽及各种接口，这些插槽对系统局部升级，使用户根据自己的需要，可以选择不同的配置来满足自己的需要，具有很大的灵活性。主板的类型按主板的结构分类，可分为 1.AT主板 AT主板尺寸较大，13X12英寸，采用直式的设计，主板的左上方有8个I/O扩充插槽，但是一些外设接口需要用电缆线连接后再安装在机箱上，大量的电缆线导致计算机内部结构复杂，布局不合理。2.Baby-AT主板 Baby-AT主板是AT主板的改良型,13.5X8.5英寸，对内存槽等内部元器件结构进行紧缩，再加上大规模集成电路使内部元器件减少，使Baby-AT主板比AT主板布局更合理。3.ATX主板 ATX主板是目前最常见的主板，采用横板设计，12X9.6英寸，CPU与I/O插槽、内存插槽位置更合理，而且采用增强的电源管理功能，实现电脑的软件开关机和节能功能。2.CPU CPU 即中央处理器，CPU主要内部结构有：算术逻辑单元（ALU）ALU是运算器的核心。它是以全加器为基础，辅之以移位寄存器及相应的逻辑组合而成的电路，在控制信号的作用下可完成加、减、乘、除四则运算和各种逻辑运算。控制单元(CU)控制单元是整个CPU的指挥控制中心，由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)和操作控制器0C(Operation Controller)三个部件组成。存储单元(RS)RS是CPU中暂时存放数据的地方，里面保存着那些等待处理的数据，CPU访问寄存器所用的时间要比访问内存的时间短。采用寄存器，可以减少CPU访问内存的次数，从而提高了CPU的工作速度。3.北桥 NorthBridgeNorthBridge 北桥在电脑中起着主导的作用，所以习惯上称为主桥(Host Bridge）.北桥离CPU最近，这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切，为了提高通信性能而缩短传输距离，它连接CPU和内存，负责与CPU的联系并控制内存，数据处理量非常大，所以北桥的发热量也很大，因此现在的北桥芯片都覆盖着散热片用来加强北桥芯片的散热。整合型芯片组的北桥还集成了显示核心，即我们平时所说的集成显卡，会在下文详细说明。4.内存 内存一般指的是随机存取存储器RAM(Random Access Memory)，内存条是连接CPU 和其他设备的通道，起到缓冲和数据交换作用。当CPU在工作时，需要从硬盘等外部存储器上读取数据，但是硬盘容量大且离CPU较远，所以传输数据慢，就设置内存来解决这个问题。RAM分为：SRAM动态随机存储器 不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据,存储速度快，集成度低，占用主板较大面积，但价格昂贵，现在一般用做高速缓存。DRAM静态随机存储器 每隔一段时间，要刷新充电一次，否则内部的数据即会消失,集成度高、低功耗且价格便宜，适合做大容量存储器，现在内存一般都采用DRAM。现在主流的内存有：DDR(Double Data Rate SDRAM)，频率200/266/333/400MHz。DDR2，频率533/667/800/1066MHz，速度比DDR要快 DDR3，频率1066/1333/1600/2000MHz，速度比DDR2要快 DDRDDR2DDR3内存插槽上述内存需要安装在插槽中才能正常工作,内存条通过金手指与主板连接，内存条正反两面都带有金手指。金手指可以在两面提供相同的信号，也可以提供不同的信号。SIMM SIMM是一种两侧金手指都提供相同信号的内存结构，现逐渐被淘汰。DIMM DIMM的金手指两端不像SIMM那样是互通的，它们各自独立传输信号，因此可以满足更多数据信号的传送需要。根据内存型号，内存插槽可分为DDR、DDR2、DDR3 DIMM DDR DIMM采用184Pin DIMM结构 DDR2、DDR3 DIMM为240pin DIMM结构5.5.显卡显卡 显卡连接在北桥，外接显示器，其作用是将计算机系统所需要显示的信息进行转换，控制显示器的正确显示，是“人机对话”的重要设备之一。显卡主要由GPU(Graphics Processing Unit),即图形处理器、显存、显卡BIOS、RAM DAC随机读写存储数模转换器和显卡PCB组成。GPU类似主板上的CPU，GPU使显卡减少对CPU的依赖，并进行原本CPU的工作，特别是3D图形处理时。现在生产GPU的产商主要有nViDia和ATI两家公司。显存即显示内存，类似主板上的内存，其功能就是暂时存储显卡要处理的和处理完毕的数据。显卡BIOS,类似主板的BIOS，主要存放显卡的型号、规格、生产厂家以及出场时间等基本信息。显卡可分为独立显卡、集成显卡和核心显卡。独立显卡是指将GPU、显存及其相关电路单独做在一块电路板上，成为一独立板卡，需要用主板的扩张插槽。独立显卡一般不占用系统内存，比集成显卡能够得到更好的显示效果和性能，容易进行显卡的硬件升级，但功耗高，发热量大，且需额外花费购买显卡。集成显卡是将GPU、显存及相关电路做在主板上，与主板融为一体，大多数的GPU集成在北桥芯片中，集成显卡功耗低、发热量小且价格相对便宜，但其显示效果和图像处理能力相对较弱，不能对显卡进行硬件升级。核心显卡是新一代智能图形核心，它整合在智能处理器当中，提高图形处理的效率，这样的设计整合大大缩减了处理核心、图形核心、内存和内存控制的周转时间，有效提高处理效能并大幅降低芯片组整体功耗，有利于缩小核心组件的尺寸。6.显示器显示器连接在显卡的输出接口上，有以下不同接口类型：1.VGA接口 是现在主要的显示器接口，可以接CRT、LCD、LED等显示器。2.LVDS接口 低压差分信号技术接口，采用低电压和低电流驱动方式，实现低噪声和低功耗，可接LCD、LED显示器。3.HDMI接口 高清晰多媒体接口，是一种数字化视频/音频接口技术，支持1080P的分辨率，还支持DVD Audio音频格式，比DVI更有优势。4.DVI接口 数字视频接口，具有速度快、画面清晰等优点。7.南桥。南桥 SouthBridge，南桥芯片负责I/O总线之间的通信，如总线、USB、SPI、LAN、ATA、SATA、音频制器、键盘鼠标控制、实时时钟控制器、电源等，相对于北桥来说，南桥的数据处理量不大，一般没有散热片，在 CPU插槽较远的下方，PCI插槽的附近，这种布局是考虑到它所连接的I/O总线较多，离处理器远一点有利于布线。总线：现在主板的总线主要是PCI-E总线，以其多种优势取代了以前的ISA、PCI和AGP总线,其优势有：点对点串行连接方式 支持热插拔 每一个设备都有自己的独立的数据连接 工作频率100MHz,与目前的PCI软件兼容 Main双向传输方式单向传输方式PCIE x 1500MB/s250MB/sPCIE x 21GB/s500MB/sPCIE x 42GB/s1GB/sPCIE x 84GB/s2GB/sPCIE x 168GB/s4GB/s 不同PCIE规格的总线，对应不同规格的插槽SPI 即Serial Peripheral Interface，串行外围接口，它可以使微机与外围设备以串行方式进行交换信息，主要应用在EEPROM、FLASH、RTC(实时时钟)、AD转换器等。USB 在计算机中比较常见的串口，以其支持热插拔，使用方便，连接灵活，独立供电等优点，可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、MP3、移动硬盘、手机、外置光驱等。其传输速率为：USB1.1:1.5MB/s USB2.0:60MB/s USB1.0:640MB/s8.硬盘及其控制芯片 硬盘 Hard Disk，连接在南桥芯片上，电脑的要信息都在硬盘里面。主要的硬盘接口模式有：MainNameSpeedIDEIDE66IDE100IDE13366MB/s100MB/s133MB/sSATASeiralATA1.0SeiralATA2.0SeiralATA3.0150MB/s300MB/s600MB/sIDE是现在使用的外部接口，主要接硬盘和光驱，采用16位数据并行传输方式，体积小，速度传输快。SATA是Serial ATA，是一种完全不同于ATA的新型硬盘接口类型，由于采用串行传输方式传输数据而得名，传输速度比IDE快。在主板上会见到1个IDE接口和多个SATA接口且可同时使用，SATA与IDE相比，最大区别在于能对传输指令进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。在BIOS中，硬盘模式会有IDE、ACHI和RAID三种模式，其中IDE(Integrated Device Electronics)即电子驱动器，该模式是将SATA硬盘映射成IDE模式，这样用SATA硬盘装系统时不需要安装SATA硬盘驱动了；ACHI(Serial ATA Advanced Host Controller Interface)即串行ATA高级主控接口，该模式与IDE模式相反，装系统需要安装SATA驱动；RAID(Redundant Array of Independent Disk)即独立冗余磁盘阵列，该模式下需要两块硬盘才能实现，一般不常用。SATA硬盘控制芯片 是一种连接PCI与SATA控制器的芯片。它通过PCI总线接受主机的指令并处理，并传输主机和SATA设备之间的数据。常见的SATA芯片有：SILICON IMAGE公司 SIL3114CT176 SIL3112ACT144 JMICRO公司 JMB3639.音频CODEC芯片 也就是常说的声卡，现在主板大都采用集成声卡，常见的CODEC芯片：REALTEK公司的ALC650、ALC880 骅讯电子(C-Media)的CMI9739、CMI8738 Analog Devices的AD1985、AD1988B 10.网卡芯片 主板网卡芯片是指整合了网络功能的主板所集成的网卡芯片，一块网卡性能的好坏，主要是看这块芯片的质量。常见的网卡控制芯片有：REALTEK公司 RTL8110BMARVELL公司 88E8001Intel公司 82550PM 82559系列11.Super I/O芯片 超级输入输出芯片，通过Low Pin Count Bus与南桥芯片连接，它为主板上的标准I/O接口提供控制处理功能，它的主要功能包括负责处理从键盘、鼠标、串行接口COM等设备传输来的串行数据，将它们转换成为并行数据，同时也负责并行接口LPT、软驱接口数据FLOPPY的传输与处理。超级”是指它集成了PS2键盘鼠标、COM接口、LPT接口、Hardware Monitor、WatchDog Timer、DIO等处理功能，常见的Super I/O芯片有F81866、I78718和Winbond等。LPT:是一种增强了的双向并行传输接口，在USB出现以前是打印机、扫描仪最常用的接口，最高传输速率1.5Mbps设备容易安装，但速度比较慢。COM：COM接口是多功能接口，可以接打印机，游戏手柄，串口鼠标等。Hardware Monitor 这是BIOS界面中的硬件监视器，通过Hardware Monitor可以读到“CPU Temperature”“CPU Fan speed”“System Temperature”“System Fan speed”以及一些电压值，根据Hardware Monitor读出的这些值可以判断电脑是否在正常工作。WDT：看门狗，一硬件单元，当程序由于某种原因跑飞时，它就Reset程序，实现自动复位功能。GPIO:General Purpose IO,即通用可编程IO接口，用来做输入输出接口。CMOS是主板上的一块可读写的RAM芯片，是用来保存BIOS的硬件配置和用户对参数的设定。CMOS可由主板的电池供电，即使系统掉电，信息也不会丢失。CMOS RAM本身只是一块存储器，只有数据保存功能。12.CMOS芯片13.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 End Thank you