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绪 言
计算机技术现在已深入到各个领域，人们的生活离不开计算机。然而计算机系统又是由什么组成的呢？
计算机系统是由硬件系统和软件系统组成。硬件系统就是计算机系统中能看得见、摸得着的物理实体。软件系统是指为计算机提供运行需要的程序和数据。而软件系统是建立在硬件系统基础上的。脱离了硬件环境软件是不能使用的；而硬件实体没有相应的软件配合只能是一个空的躯壳也不能发挥计算机的作用。目前所使用的各种型号的计算机，主要是由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备组成。
? 控制器（Controller）
控制器主要由指令寄存器、指令译码器、指令计数器以及其他一些电路组成。它通过控制逻辑发出相应的控制信号，指挥确定的部件执行指令规定的操作。
? 运算器（Arithmetic Logic Unit, 简称ALU）
运算器是对信息进行加工和处理的部件，它主要由算术逻辑运算单元和寄存器组两部分组成。能够完成所有运算（如加、减、和逻辑运算）。运算器的工作速度在一定程度上决定了计算机的工作速度。
控制器和运算器集成在一块芯片上，统称为中央处理器（CPU）。
? 存储器（Memory）
用来存放当前要用的程序和数据。它分为内存储器（内存或主存）和外存储器（外存或辅存）。内存是主机的一部分，它用来存放正在执行的程序和数据，可与中央处理器直接交换信息。特点是容量小、速度快。外存储器属于外部设备，它用来存放运算的原始数据和运算的结果。特点是容量大、存取速度较慢。
内存储器分为随机存储器（Random Access Memory，简称RAM）和只读存储器（Read Only Memory,简称ROM）。存储器的存取速度和容量在一定程度上也决定了计算机的性能和速度。
内存储器主要是指内存条、高速缓冲存储器Cache、ROM BIOS等。外存储器主要是指硬盘、软盘和光盘等存储器。
? 输入和输出设备（Input & Output Device,简称I/O）
输入设备(Input Drive)：负责将计算程序和原始数据转换为二进制代码，在控制器的控制下，按地址顺序地送入计算机内存中，并转换计算机能够识别的编码。常见的输入设备有鼠标、键盘、数码相机、摄像头、扫描仪、手写板等设备。
输出设备(Output Drive)：负责将计算机的运算结果、处理的数据等信息，以人们容易识别的数字、图形、字符等的形式表现出来。它是在控制器的控制下输出到相应的设备上。输出形式为数字、字符、图形、声音、图像（视频）。如：显示器、打印机、绘图仪、语音输出装置。
以上五部分只有连接在一起才能过程一个完整的系统。在图2中 计算机基本结构中实线为数据线，虚线为控制线。
总线是计算机中各个部件之间互相进行通讯的公共通信线。根据公共通信线传递的内容不同，可分为地址总线(Address Bus 简称AB)、数据总线(Data Bus 简称 DB)和控制总线(Control Bus 简称 CB)。
输入和输出也可是同一设备，也就是说，有些设备既具有输入的功能，也有输出的功能。计算机上的磁盘驱动器就是如此。因此，有时候也就把输入设备和输出设备笼统地叫做输入/输出设备，也就是计算机中常说的I/O设备。输入/输出的控制、状态、数据信息的总线端口等统统作为接口。这样，计算机的硬件主体可以说是由CPU、存储器、接口所构成。如图3所示。
要作好计算机的维护工作，既需要一定硬件知识也需要一定的软件知识。利用软件来维护计算机有时能起到事半功倍的效果。但是，在有些情况下，只依靠软件知识是不能解决问题的。
第1章 主板及其接口
主板（Main Board）又称为系统板（System Board）或母板（Mother Board），是微机系统最基本、最重要的部件之一,是微机必不可缺的核心部件。几乎所有微机部件都直接或间接地连接到主板上，主板为这些部件提供了各种类型的插槽、接口和控制功能。一台微机的档次，只要看它采用什么样的主板及CPU就能清楚，可见主板的性能对整修微机系统有着直接和重要的影响，关系到整修系统运行的速度和稳定性。只有熟悉主板的结构和使用才能正确的维护好微机。
1.1 主板上的主要结构部件
1.1.1 ISA扩展槽
如图1－1所示，这种扩展槽的颜色一般是黑色，PⅢ级以下的主板一般都有数个ISA扩展槽。顾名思义、扩展槽是用来扩展计算机功能用的。比如购买了一块声卡，需要一个扩展槽，购买了一块网卡，也需要将它插到一个扩展槽里。插在Pentium机ISA槽内的卡除了上述两种外，常见的还有：网卡、SCSI卡、内置Modem卡等。随着系统工作频率的迅速提高，其配用的扩展卡也逐渐被淘汰，现在最新的PⅢ级以上主板已开始取消了ISA扩展槽。
1.1.2 PCI扩展槽
如图1－2所示，PCI扩展槽同ISA扩展槽长度相比要短得多，而且颜色一般都是白色。仔细观察，PCI扩展槽内引线与引线间的距离比较近，因此PCI卡上面的引线并不少于ISA卡。常见的有PCI网卡、PCI声卡、PCI接口的SISC卡、PCI显示卡。目前PCI显示卡基本上已被淘汰，不再使用，而较多的主板都集成了声卡
1.1.3 AGP插槽
如图1－3所示，1996年，Intel公司开发了新一代局部图形总线技术——AGP(加速图形接口)。高性能ATX主板还带有一个短短的褐色插槽，这便是AGP槽，在它上可插AGP显示卡。
人们对电脑图形处理能力的要求越来越高，使得PCI显示卡难以招架，33HMz的显示总线宽度已经制约了多媒体电脑整体性能的提升。于是Intel对PCI总线做了部分改良，单独设计了AGP显示插槽，使得AGP显示卡直接与CPU交换数据，靠着这条绿色捷径，部分改善了图形显示性能。而且AGP显示卡可以分享电脑的主内存，使显存容量得以大大增加。其发展阶段经历了AGP V1.0规范，对应模式为AGP 1X/2X、AGP V2.0规范，对应模式为AGP 4X、AGP V3.0规范，对应模式为AGP 8X。
1.1.4 CPU插座
对于Socket7型插座，如图1－4所示，这种插座一般可以支持Intel P54C系列、P55C系列（带有MMX技术的Pentium）;AMD的K5和K6系列；Cyrix/IBM的6X86（M1）系列。目前P4CPU采用的是Socket 478
注意：仔细观察CPU插座上的针孔，可以发现右上角最外层缺了一个孔。这是CPU的定位标记。CPU背面的某个角上常有一个白点或缺一小块，这是表示集成电路1号脚的位置，只要将它和插座的定位标记对准，然后插进去就可以了。一般插错了方向是插不进去的。
1.1.5 72线SIMM内存槽
与168线内存相比，它的长度显然短多了。如图1－5所示，一条72线的内存可以提供32位线宽的数据，由于Pentium芯片是64位的，因此，除了少数特别设计的Pentium主板，大部分都需要两条72线内存条才能启动系统。目前，72线内存条也同30线内存条一样遭到淘汰。72线内存常见的有EDO RAM（Extended Data Output RAM EDO内存）和FPM RAM（Fast Page Mode RAM,普通内存）。一般EDO RAM的速度为40～60ns，FPM RAM速度为60～70ns。
1.1.6 168线DIMM内存插槽
168线内存可能提供64位线宽的数据，因此使用一条就可以启动Pentium系统。目前新的主板一般有两个或四个168线内存槽，扩展内存很方便。如图1－6所示，常见的168线内存大多是SDRAM（Synchronous DRAM,同步内存），其效率要比EDO和FPM内存高，使得整体系统性能也有一定的提升。目前常见的SDRAM的速度为66Hz，100MHz，和133MHz（通过取倒数，可以将MHz换算为内存常用的速度表示单位ns）。
注意：虽然很多系统声称支持SDRAM和EDO RAM混用，但最好不要这样做，否则对系统的稳定和安全不利。
1.1.7 EIDE接口
几乎所有的Pentium级以上的主板都是提供两个EIDE接口，总共可以接四个EIDE设备，如硬盘、光驱等。若只有一个硬盘和一个光驱，建议将硬盘接在IDE1口上，光驱接在IDE2口上，光驱和硬盘均跳为Master。这样接可以提高系统的效率。EIDE接口和软驱接口的区别是：EIDE口（40Pin）总是有两个同样的插座并排在一起，且比软驱接口长一些。在各种接口的旁边通常都有图表示何处是1号针脚，如图1－7所示。
1.1.8 软驱接口
如图1－7所示上面的一个稍短的接口， 软驱接口是34Pin的，几乎所有的机器都只配一个3.5英寸1.44MB的软驱。其作用主要是使用软盘引导系统进行查杀病毒及初始化硬盘，或传送一些小的文件等。由于软盘易损坏、容量较小，3.5英寸软驱也面临被淘汰。
1.1.9 LPT1、COM1和COM2通信口、USB接口
如图1－8所示，ATX主板上集成了这几个串、并行通信口。并行通信接口LPT1（俗称打印口，因为它常接打印机），和两个串行通信接口COM1和COM2。
COM1、COM2串行异步通讯接口，普遍采用的标准是美国电子工业学会在1969年颁布的RS－232－C标准，规定共有25根信号线，但在一般的使用和通讯中，只有9根线经常使用，随着ATX主板的普及，25针接口已很少使用。COM口上一般可以接鼠标、外置Modem等。
LPT是并行通讯接口。目前微机上常用的LPT端口使用的是25个引脚的DB－25接头。Pentium主板上的并行口一般都可以设置为EPP（Enhanced Parallel Port,增强并行口）方式，比传统的SPP（Standard Parallel Port标准并行口）方式速度更快。LPT接口主要用于连接打印机。
USB（Universal Serial Bus 通用串行总线）是以Intel为主并有Compaq、Microsoft、IBM、DEC、NEC、Northern Telecom7家公司共同制定的串行接口规格。
USB接口适用于低、中速的外围设备如键盘、鼠标、优盘、移动硬盘、网卡、打印机、数码相机、调制解调器、扫描仪等。
目前计算机普遍采用USB 2.0规范，将最高传输速率提高到480Mbps。
USB即通用串行接口的意思，它可以实现机箱外的热即插即用，也就是说，可以在不打开机箱，不关闭电源的情况下，随时插接外设。
1.1.10 键盘接口
如图1－8所示，用于外接键盘,早期AT机使用的键盘口，它是一个较大的圆形接口，俗称“大口”。后来ATX接口的微机改用PS/2作为鼠标专用接口的同时也提供了一个键盘的专用PS/2接口，俗称“小口”，所以键盘的接口分为AT接口和PS/2接口。
AT键盘插头是1个圆形5芯插头，键盘接头是有方向性的，在5个接角中央正上方有1个下凹的缺口，便于圆接头识别方向。PS/2型键盘的插头是6针，在插头上有一个定位凸起物。
1.1.11 PS/2鼠标接口
如图1－8所示，俗称圆口鼠标接口，若使用圆口鼠标，就可省下一个COM口。
1.1.12 ATX电源接口
ATX主板上另一处明显特征，就是这个电源插座，如图1－9所示。ATX电源插座是20芯双排插座，心须使用ATX电源。相应地，ATX电源插头变成了20芯大插头。使用ATX电源除了具有软关机的功能之外，装机时也省了不少事，起码不用担心插错电源插头。Baby AT电源插座（也有极少数Baby AT主板提供AT和ATX两种电源插座），这是一种单排12芯插座，而AT电源会有两个6芯插头，标有P8、P9字样，装机时得要格外小心，经验不足者极可能插错而烧坏主板等设备。
1.1.13 I/O芯片
如图1－10所示，几乎所有的Pentium主板都自带I/O电路。不象很多386、486主板，需要插一个多功能卡。Pentium主板上的I/O芯片最常见的是Winbond公司的W83787和W83786。I/O芯片的功能是提供软驱接口、串并行通信口等等。
1.1.14 电容、降压芯片和扼流圈（电感）
尽管ATX电源可以直接输出3.XV的电压，但是很多CPU需要双电压或更低的电压，因此降压电路还是必要的。在以前的主板中，常常采用线性调压电路，“多余的”电压和功率都消耗在降压集成电路上了。目前的主板几乎都采用了开关电源（Switching Power Supply）调压电路，开关电源的功耗更少，效率更高，可以输出的功率更大（如华硕的P2B主板就是用的开关电源调压电路），开关电源需要用容量相对较大的电解电容和扼流圈（一个圆磁环，上面绕了几圈漆包线）滤波，保证平直的输出电压。如图1－11所示。
1.1.15 芯片组
芯片组是主板上最重要的部分，一共有两片，如图1－12所示，靠近CPU与内存的芯片是北桥芯片，靠近I/O扩展槽的芯片是南桥芯片，大小略有差别。它的作用通俗地讲，就是负责指挥、调度主板上各元件协同工作的司令部。正因为如此才会把采用某某芯片组的主板直呼作某某主板（如采用Intel 82440BX芯片组的主板叫做BX主板，采用Intel 845E芯片组的主板称作845E主板等等）。
如采用Intel的i845GL芯片组，支持Pentium、Celeron处理器，400MHz前端系统总线，DDR 200/266内存，最大2GB内存容量，整合显示芯片USB2.0，ICH4
1.1.16 电池
电池是用来保持CMOS数据和时钟运转的。“掉电”就是指电池没电了，不能保持CMOS中存储的数据，关机后时钟也不走了，再开机要重新设置CMOS中的数据，机器才能启动。Pentium主板上有用锂电池的，也有用全密封电池的。电池附近常常有一个跳线，如果你的机器加了密码，自己忘记了，且不知道通用密码，就可以用这个跳线放电，然后就可以去掉了。当然，很多设置也要重新设定。
1.1.17 Flash ROM BIOS
如图1－13所示，开机时按Del后进入的程序也是BIOS设置程序。Flash ROM BIOS的好处是升级比较方便，只要有了合适的升级文件（可以从主板厂商的主页下载），熟练的用户可以自己升级。一般Flash ROM BIOS有5V和12V两种写入电压，升级时要注意选对合适的写电压。主板上一般有路线选择，但很多主板上这个路线是死的，厂家已经给你正确选择了。
1.1.18 红外线接针
几乎每一款ATX主板上，都有一个标有IrDA Port的接头，称之为红外线接针，其作用是可扩展使用红外线控制的设备，如打印机、键盘、鼠标等等，可去掉讨厌的数据线，方便设备的使用和共享。可惜，真正用到此功能的用户少之又少，基本上是主板的一个高级摆设。
1.2 总线及局部总线
1.2.1 ISA总线（AT总线插槽）
ISA总线是1984年IBM首先采用的总线结构，工作频率为8MHz，由于速度太慢（每秒最大资料传输量为16MB）现在新的主机板<PC99规范>渐渐地舍弃此种插槽。1988年这种总线成为全世界计算机界所遵循的工业标准，被广泛应用于IBM PC及兼容机。ISA槽是一个黑色的62＋36线插槽，其中62线的一段基于8位的PC总线，可以独立使用，插接8位的扩展卡，而62线与36线相加后就扩展成标准的16位ISA，插接16位的扩展卡。ISA工作频率定在8.33MHz，数据传输率为8.33MB／s。
它由两部分组成：XT ISA总线（XT槽，可实现8位数据传送）及扩展部分（在XT槽基础上扩展8位），可实现16位数据传送。
1.2.2 局部总线
在ISA总线和CPU三总线之间增加一级总线可将一些高速外设直接挂接在CPU上。其性能打破数据I/O瓶颈，使高性能CPU充分发挥。如：
?PCI总线
PCI（Peripheral Component Interconnect,外围部件互联）1993年Intel发表PCI2.0版，PCI开始走进主板，对应的PCI扩展槽是一条白色的与ISA平行的插槽。PCI有32位和64位两种，32位PCI槽124线，64位槽188线，目前常用的是32位插槽。PCI槽的时钟频率为33.3MHz，32位PCI的数据传输率为133MB／s，大大高于ISA。所以PCI问世后迅速成了扩展总线的主流，流行的扩展卡也都转移到PCI上，如显示卡、声卡、网卡、MODEM卡等等。PCI总线支持并发工作，即PCI总线上的外围设备可与CPU并发工作。支持即插即用。目前已成为新一代总线的标准。
?AGP总线
为解决显示瓶颈问题，而提出的AGP（Accelerated Graphics Port, 图形加速端口）总线标准。其主要结构是在AGP芯片的显示卡与主存之间建立的专用通道，使主存与显存之间建立一条新的数据传输通道，可将影像和图形的数据直接由CPU置于主存中，再由快速的AGP系统芯片组与外界影像和图形数据的传送。它采用的是点对点连接方式，一个系统中只能有一个AGP。
AGP的工作模式有1×、2×、4×，在1×模式下采用66MHz工作频率，数据传输率是266MB/S；2×模式的AGP采用了双时钟技术，允许AGP在一个时钟周期内传输两倍的数据，从而达到66×2的传输速率频率，数据传输率达到533MB/S；4×模式采用133MHz的工作频率，数据传输率可达到1GB/S。相对于PCI总线大大加快了数据传输速率。大大提高了3D游戏、立体贴图和多媒体应用程序的使用效果。其发展过程经历了AGP 1.0（2×）、AGP 2.0（4×）、AGP 3.0（8×）。
Intel的820/815/815E/815EP/845/850芯片组和VIA的694X（北桥芯片为VT82C694X，常称为Appolo Pro 133A）芯片组、VIA KX133等均支持AGP 4×。
芯片组VIA P4PB 400-L、技嘉GA-7VA、微星865PE Neo等均支持AGP 8×
1.2.3 系统总线工作频率
决定主板及CPU的工作频率（速度）并非CPU，而是振荡晶体，简称晶振。晶振产生适当的频率，使主板工作在某个速度。
系统总线频率又称为外部频率，与CPU的内频相应，是计算机的主时钟频率（晶振频率）。计算机系统的整体工作速度主要取决于总线频率产高低，早期586主板的总线频率为66MHz，部分非Intel片组主板还支持75MHz和83MHz。目前的主流主板均支持133MHZ总线频率。
电脑中各分支系统中所有不同工作频率都与主时钟相关联，PⅡ档次微机的ISA总线的频率为11.1MHz，PCI总线的频率为33.3MHz，AGP接口（Arithmetic Logic Unit, 简称ALU）总线的频率为66.6MHz(FSB或2/3FSB)。由于各种总线的频率不同，所以其数据传输率也不同，这必然造成各个部件之间数据传输的瓶颈问题，因此要采用分频技术使不同总线相互配合。当主时钟为66MHz时，ISA为1:6分频,PCI为1:2分频,AGP为1:1分频；当主时钟为100MHz时，ISA为 1:9分频,PCI为1:3分频,AGP为1:1.5分频。
提高主时钟（外频）频率可以提高整个电脑的性能，但提高外频必然改变其他各分系统的工作频率，影响各分系统的实际运行情况，这在超外频时应加以重视。如主时钟由66MHz超到75MHz或83MHz时，PCI总线频率（1:2）即为37.5MHz或41.5MHz,这时品质差的显示卡则可能工作不正常。当外频由100MHz超至112MHz或133MHz 就会对外部设备提出品质要求。
1.3 主板芯片组
早期主板上的分立元器件和芯片，随着微电子技术的发展，大部分芯片集成到几块芯片中，称为芯片组（Chipset）。
目前按厂家可分为Intel芯片组，即Intel公司生产的芯片组。非Intel芯片组，即由一些非Intel公司生产的，一般是后生产的，功能较多些。
从Pentium时代开始，在其主板芯片组有两块较大芯片组成，一块称为北桥芯片，另一块称为南桥芯片。其功能的图解如图1－14所示。
北桥芯片主要功能是：
1. 提供对CPU的支持，即决定CPU的种类、系统时钟。
2. 提供内存管理，即决定内存最大容量、内存条类型、控制读写周期。
3. 提供Cache管理，即决定Cache芯片类型、最大容量、主板及硬盘上的Cache等等。
4. 提供AGP总线的支持，即决定主板是否支持AGP高速图形接口，以及AGP总线的倍速和工作频率。
5.
南桥芯片主要功能是：
1. 提供标准AT机用I/O芯片，即集成中断控制器8259、定时器8253等等。
2. 提供I/O扩展插槽（总线插槽），即实现即插即用。
3. 增加I/O芯片（提高集成度），即集成了实时时钟芯片RTC和键盘接口芯片KBC。
此外芯片组的类型还决定如：ECC数据纠错，USB（通用串行总线），Ultra ATA-66/100/133 EIDE传输和ACPI（高级能源管理）等。
CPU通过芯片组提供系统前端总线，以及控制主板上的各个部件，包括内存控制器、Cache控制器、DMA控制器、中断控制器、定时计数器、CPU到总线的桥和电源管理单元等。
第2章 CPU
CPU(Central Processing Unit)称为中央处理器，又称为微处理器（Micro-Processor）,是计算机系统的核心，是进行算术和逻辑运算、对指令进行分析并产生各种操作和控制信号的部件 。主要由运算器和控制器组成。中央处理器的内部结构分为控制单元、逻辑单元和存储单元。运算器主要完成基本算术运算和逻辑运算；控制器只是按顺序从RAM中取出指令，并将它们放到特殊的寄存器中，控制器翻译指令后，根据翻译结果给数据总线发送信号用以从RAM中读取数据，再发送信号到运算器进行处理。
2.1 CPU的种类及接口类型
CPU从最初的8086到现在的奔腾系列，经历了很多技术上的革新。Intel公司始终在业界处于领先地位，AMD和VIA也紧跟其后。CPU和种类一般是按其生产厂商和主频的不同划分。
2.1.1 根据生产厂商
目前市场上主流CPU主要是Intel Pentium系列CPU、AMD公司的CPU和VIA公司的CPU，它们在制造工艺、芯片组技术、浮点数处理能力、稳定性等方面存在着一定的差异。
Intel 公司一贯以生产CPU而著称，其制造工艺由原来的0.8μm到现在的90nm,已经完全采用纳米技术。同时也将L2 Cache集成到CPU中及强大的浮点数处理能力和良好的稳定性，一直是组装电脑的首选CPU品牌，其价格也随CPU的档次及内频的不同而不同。
Intel公司推出的CPU产品主要有：Pentium 4、PentiumⅢ、Celeron、PⅡ。
AMD公司的CPU产品近年来很受欢迎，它在制造工艺、核心电压、芯片组及浮点数方面与Intel齐头并进。AMD的部分CPU的制造工艺采用0.25μm技术，另外在浮点数处理方面存在一些问题。从Athlon处理器发布以后，AMD在制造工艺方面开始采用0.18μm，同时加大了高速缓存，在价格方面也容易接受，使其越来越受到人们欢迎。AMD公司的产品主要有毒龙系列和雷鸟系列。
VIA公司以生产芯片组而著称，推出了CyrixⅢ,其外频为133MHz。由于产品在某些技术方面存在一定的缺陷，所以在市场上并不多见。VIA公司收购
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