第1章 概述

微机系统维护课件主编：陈连锁刘保利编著：王胜王斌米增冯培禄刘保利杨宝勇陈连锁高阳斯日古楞内蒙古大学出版社本课件第l、2章由陈连锁编写，第3、4章由刘保利编写，第5、6章由高阳编写，第7、15章由斯日古楞编写，第8、14章由王胜编写，第11、17章由杨宝勇编写，第12章由米增编写，第13章由冯培禄编写，第16章由王斌编写，第9、10章由王斌、冯培禄、米增编写，陈连锁负责修改和统稿。前言第1章概述1.1微机基本结构1.2微处理器的发展过程1.3微机系统维护1.1微机基本结构微机硬件设备包括主机箱、显示器、键盘、鼠标、打印机、扫描仪、音箱、等等。主机箱里有主板、CPU、内存、电源、硬盘、软盘驱动器、光盘驱动器以及插在主板上的各种功能卡等等，它们通过系统总线有机地连接成一个整体，构成了微机的硬件系统。尽管微机设备种类繁多、品牌纷繁复杂，但主机的基本结构大致相同。控制总线地址总线数据总线外部设备微处理器内存储器输入/输出接口图1-1微机基本结构示意图1.1.1微处理器微处理器简称CPU，是微机系统中最重要也是最复杂的部件。CPU是一片超大规模集成电路，它内部包含了运算器、控制器、寄存器、高速缓存和内部数据总线等。1.1.2内存储器内存储器简称内存，用来存放CPU正在运行的程序和指令，以及将要处理的数据。内存分为只读存储器ROM和随机存储器RAM。1.1.3系统总线系统总线是CPU与其他各部件之间传送信息的公共通道，根据传送信息内容的不同，可分为数据总线、地址总线和控制总线。1.1.4输入/输出接口输入/输出接口简称I/O接口。接口是用于完成输入/输出功能的专用逻辑电路，所有的外部设备都必须通过各自的接口或者接口卡连接到系统总线上。1.1.5外部设备外部设备包括输入设备和输出设备，输入设备用来把程序和数据送入主机，并保存在存储器中，常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。输出设备用来显示和输出计算结果以及有关信息，常用的输出设备有显示器、打印机等。除此之外，外部设备中还包括外存，微机中常用的外存有磁存储设备和光存储设备。1.2微处理器的发展过程1971年美国Intel公司制造出世界上第一块微处理器芯片。1.2.1Intelx86系列微处理器1．4位处理器2．8位处理器3．16位处理器4．32位处理器5．64位处理器1．4位处理器1971年推出的4004，字长只有4位，主频为108KHz，工作电压5伏，小规模集成电路，共集成了2300只晶体管，运算速度只有6000次/秒。2．8位处理器1974年推出的8080，字长8位，主频2MHz，共集成了6000只晶体管，运算速度为29万次/秒。3．16位处理器1978年推出的8086，字长16位，主频10MHz，共集成了2.9只万晶体管，运算速度为75万次/秒。1979年推出的8088，与8086指令系统完全相同，外部数据线8位，主频4.77MHz。1982年推出的80286，集成了13万只晶体管，主频为20MHz。4．32位处理器1985年推出的80386，字长32位，主频33MHz。1988年推出的80486，主频最高为75MHz。1993年推出的Pentium处理器，相当于80586，主频最高166MHz。1996年推出的PentiumPro（高能奔腾），主频最高200MHz。1997年初推出的PentiumMMX（多能奔腾），同年又推出的PentiumII，主频可达500MHz。1999年推出的PentiumIII，主频可达1.2GHz。2000年推出的Pentium4，目前主频已达4.0GHz。5．64位处理器2001年，Intel正式推出了第一代基于IA-64（IntelArchitecture-64，Intel64位体系结构）的处理器Itanium（安腾）。2002年，Intel公司又推出了基于Itanium核心的改进型产品Mckinley处理器，正式命名为Itanium2。它采用了0.13微米工艺技术，内部集成了2MB～8MB的三级高速缓存，性能比Itanium提高2倍以上，主频可达3.0GHz。64位CPU的出现标志着x86处理器核心技术的又一次重大突破，为微机全面向64位过渡开辟了道路。1.2.2与x86兼容的微处理器所谓“兼容”是指可互换性和通用性，因为有了兼容CPU的出现，才使PC机市场空前繁荣。目前，生产兼容x86微处理器的厂家主要有AMD和威胜两家公司。1．AMD的CPU产品AMD是目前全球仅次于Intel公司的兼容CPU制造商，其CPU产品性能优良，价格便宜，被许多名牌机采用。主要产品先后有：K5（相当于Pentium级）；K6（相当于PentiumMMX级）；K6-2和K6-3（相当于PentiumII级）；K7（相当于PentiumIII级）；K7-4和AthlonXP（相当于Pentium4级）。K8（Athlon64）是AMD公司研发的第八代产品，属于64位微处理器，代号为Hammer，到2005年共推出三个版本。2．Cyrix的CPU产品从386时代开始，Cyrix一直跟随CPU技术的发展，并及时推出其CPU产品，以价格低廉在低端市场占有一席之地。其主要产品有：6x86（MI，相当于Pentium级）；6x86MX（MII，相当于PentiumMMX级）；MIII（相当于PentiumIII级，但比同频率的PentiumIII性能要差许多）。1.2.3其他系列微处理器在微机领域中x86系列及兼容处理器始终处于市场主导地位。与此同时，另一类处理器也在悄然发展，这就是采用RISC架构的系列微处理器。由于RISC处理器性能优异但价格昂贵，所以一般都用在高性能的工作站和服务器上。1．SUNSPARC处理器SUN是世界上第一个将RISC架构的微处理器SUNSPARC批量生产的厂商。早期的SPARC处理器也是32位，目前最高端的SPARC产品是64位的UltraSPARCIII，其最高工作频率已经超过2.0GHz。SPARC处理器性能超强，尤其在与UNIX操作系统的配合上有非常杰出的表现，但由于其价格较高，目前只应用于高档服务器和图形工作站中。2．PowerPC处理器PowerPC是IBM、Motorola和Apple三家公司共同研究和开发的微处理器产品系列。1992年推出第一代PowerPC处理器，即PowerPC-601，它是32位的RISC架构处理器。新一代的64位处理器PowerPC-G4和PowerPC-G5也已经推出，工作频率已经超过2.0GHz。Apple公司生产的新一代Macintosh（也称为Mac）微机就是采用PowerPC微处理器。3．Alpha处理器Alpha处理器最早是DEC公司的产品，后来DEC公司被Compaq兼并，之后Compaq又与Digital公司合并，现在仍然以CompaqDigital的名义继续生产其Alpha处理器产品。Alpha也是RISC架构的处理器。目前64位Alpha处理器已经推出。Alpha处理器主要应用于Compaq服务器产品。4．PA-RISC处理器PA-RISC是HP公司生产的RISC架构的微处理器产品，主要用于HP的企业级服务器中。5．SGIMIPS处理器MIPS也是RISC架构的处理器，目前其高端处理器R1000、R12000和R14000用于SGI服务器和工作站中，其产品特点是具有很强的图形功能和系统I/O能力。1.2.4微机操作系统1．MS-DOS和WindowsMS-DOS是Microsoft公司早期的产品，1981年随IBM-PC机一起推出。Windows是Microsoft开发的新一代多任务图形用户界面操作系统。2．UnixUnix操作系统是一个多用户、多进程的分时操作系统，被广泛应用于大型机、中型机、小型机及微型机上。3．LinuxLinux是近年来日益流行的一种多用户、多任务操作系统，它的结构与UNIX系统类似。它的结构与UNIX系统类似，核心部分属于共享软件，而且源代码开放，经全世界各路高手改进之后，性能日趋优异。4．NovellNetwareNetware是Novell公司开发的一种网络操作系统。Netware是Novell网络使用的操作系统。1.2.5多媒体微机多媒体微机技术最早出现在苹果公司生产的苹果牌微机上。从系统组成的角度来看，多媒体微机（简称MPC）就是在原来的PC机基础上增加CD-ROM（光盘驱动器）、视频卡、声卡、音箱、话筒等一些必要的多媒体设备，同时还需要安装支持多媒体功能的Windows等操作系统，从而构成对文字、图形、图像、声音、视频等信息的综合处理能力。1.2.6PC机、工作站和网络服务器计算机种类很多，除了以前的大型、中型、小型机以外，近20年来发展的结果是微机的普及以及高性能工作站和服务器的广泛应用。1．PC机1976年，苹果公司推出了世界上第一台Apple牌微机（当时为8位机），从此微机进入了办公和家庭环境。全球最大的计算机制造商美国IBM公司很快看到了微机的发展潜力，并于1981年推出了性能优于Apple机的微机产品，命名为IBM-PC机；它选用了Intel公司的8086微处理器，使用微软公司专门为其设计的DOS操作系统。事实上IBMPC机型就成为当时微机的一种行业标准，而PC机也就成了微机的另一种名称。今天的微机标准结构虽然几经改造和发展，性能已今非昔比，但都是在此基础上发展而来的。2．工作站工作站是一种高性能的计算机，一般在特种行业中使用。随着微机性能的日益提高，近年来工作站普遍采用了RISC架构的高性能CPU，也有一部分工作站开始采用高性能的x86至强处理器，除了必须采用高性能微处理器之外，工作站同时还须配备高性能的图形处理系统以及SCSI接口的高速硬盘、大容量内存和稳定可靠的操作系统等。由于网络的特殊性，要求每天24小时不间断服务，并能够对大量的、并发的访问做出及时、快速的反应，而对图形处理方面的能力要求一般。为了满足这些要求，网络服务器的配置应具有如下特点：（1）为快速对并发事件做出反应，一般都配备多处理器，而且这些处理器都是专为服务器生产的至强型CPU；其中有CISC架构的x86系列处理器，如安腾、K8等，也有RISC架构的高性能处理器。（2）内存容量大，并使用带ECC纠错功能的内存，部分服务器开始使用带有Chipkill纠错技术的内存。3．网络服务器（3）使用具有热插拔功能的SCSI接口的硬盘，并采用RAID卡进行硬盘纠错处理，当某一块硬盘损坏后，插入新硬盘后系统会自动恢复所有数据。（4）主板配有高性能100/1000兆网卡，或通过PCI-X总线连接1000兆网卡。（5）使用高可靠电源，并配有双电源或多电源进行冗余配置。（6）机箱配有高可靠温控系统，冗余风扇配置。1.3微机系统维护微机系统维护的目的是为了保障系统及设备的正常运转，使微机能够充分发挥作用。随着微机的普及，维护与保养就成为每一个使用者都要面对的问题，学会系统维护技术已经变得越来越实用，因此，它应该成为每一个专业人员和微机爱好者具备的技能之一。1.3.1系统维护的主要任务1．预防性维护预防性维护要进行的工作主要有以下几个方面：（1）保证电网正常供电并可靠接地。（2）保持环境清洁以及将温度和湿度控制在适当范围。（3）养成良好的操作习惯，比如在硬盘运行时不要突然关闭电源或搬动机器。（4）在带电情况下不要随意插拔板卡或信号线缆。（5）备份重要的系统信息，包括BIOS程序及CMOS数据。（6）经常备份重要程序和数据。（7）定期进行病毒的检查和清理。（8）定期整理磁盘文件并检查磁盘扇区损坏情况。2．板卡级维护板卡级维护的任务是找出发生故障或损坏的板卡和部件，故障只定位在板卡级。对板卡或部件内部的故障不需要进一步追究。3．芯片级维护芯片级维护的任务是找出板卡上损坏的芯片和元器件，故障定位在芯片级。芯片级维护一般称为维修，对于芯片级维修人员来说，微机方面的知识要求并不一定很高，但要求有较好的电路知识和专业技能，另外还需要配备专用仪器和工具。对于绝大多数使用者来说能够进行预防性维护和板卡级维