② 南桥芯片
南桥芯片集成有各种I/O控制器和接口，故称为 I/O控制中心ICH(I/O Controller Hub)。ICH的主要 功能是提供各种I/O接口连接外部设备或板载的接 口芯片，例如声卡芯片和网卡芯片，负责对外部设 备的读写控制和数据传输。ICH内部一般集成有 IDE（Integrated Drive Electronics）控制器、 USB（Universal Serial Bus）控制器、音频控制 器、LAN控制器和PCI控制器等，分别支持IDE并 行接口、USB串行接口、声卡芯片接口、LAN接口 和PCI总线接口。现在的ICH芯片还集成有SATA （Serial Advanced Technology Attachment） 控制器，支持SATA串行接口。
此外，北桥芯片还提供板式显卡接口。这种显卡 接口早期是AGP（Accelerated Graphics Port） 接口，后来改用PCI（Peripheral Component Interconnect）总线接口，现在已被数据传输速率 更高的PCI-E（Express）总线接口所代替。 若北桥芯片的内部集成有显示核心即图形处理器 GPU（Graphis Processing Unit），则这样的北 桥芯片称为图形和内存控制中心GMCH （Graphics and Memory Controller Hub）。采 用这种北桥芯片的计算机，可以不用在主板的扩展 插槽上安装独立显卡，而使用GMCH内置的集成显 卡把数字信号转换为视频信号。
言来表示机器码指令。例如，加法指令04 06可表
示为ADD X，06，即把某数据X加上数据06。这种
符号语言就是汇编语言。
计算机所有指令的集合称为指令系统。现在人们 所用的各种高级语言或系统软件，都是依据计算机 的指令系统而开发出来。这些高级语言或系统软件 的程序，最终都必须编译为机器码程序才能被执行。
3. 微型计算机的基本工作原理
计算机的工作过程就是执行程序的过程。当用户
输入程序和数据时，这些程序和数据被保存到存储
器之中。当开始执行一个程序时，CPU从存储器读
取程序中第一条要执行的指令，并对这条指令的操 作码进行译码分析。通过对指令操作码进行译码分 析，确定指令的某种功能：是对数据进行运算还是 传送，是对存储器操作还是对I/O设备操作，是读
我国银河I号巨型计算机
4. 第四代：超大规模集成电路计算机 （1970年至今） ⑴ 4位微型机 ⑵ 8位微型机 ⑶ 16位微型机 ⑷ 32位微型机 64位微型机 ⑸ 64位微型机 ⑹ 新一代巨型机 这一代计算机从8位机开始，不仅有操作系统的 支持，而且可以使用各种各样的系统软件和应用软 件。微型计算机的运算速度在每秒数百万次以上， 巨型机更达百万亿至千万亿次。
存储器内部包含有一个一个的存储单元，每个存
储单元存放一个字节（8位二进制数字，即8 bit）
的指令或数据，CPU通过系统总线输出地址来访问
每一个存储单元。当CPU读存储器时，CPU通过地
址总线向存储器发送地址，同时通过控制总线向存 储器发送读控制信号。被地址指定的存储单元中的 内容，通过数据总线流向CPU，最后被CPU读取。 当CPU写存储器时，CPU发送地址和写控制信号，
我国天河一号超级计算机
据报道，国际超级计算机TOP500组织2010年11月16日发 布了第36届世界超级计算机500强排行榜，我国经过技术升级 优化后的“天河一号”超级计算机，以峰值性能每秒4700万 亿次、持续性能每秒2507万亿次的优异性能名列第一，标志 着我国超级计算机发展已经处于国际领先地位。
2. 微型计算机的基本结构 微型计算机的基本结构由中央处理器、存储器、 I/O接口电路及外部设备组成。 ⑴ 中央处理器 中央处理器CPU内部包含运算器和控制器，因此 它是全机的运算中心和控制中心，所有的数据运算 和处理都在CPU内进行，它的性能决定着计算机的 主要性能。
微型计算机的基本结构
CPU通过系统总线读写存储器和I/O接口。所谓 系统总线，是指系统各部件之间公用的一组信号线， 它包含有地址总线、数据总线和控制总线。当执行
同时发送要写入存储器的数据，在写控制信号的控
制下把数据写入地址指定的存储单元。
⑶ I/O接口电路
I/O（Input/Output）接口电路是一种连接外部
设备的电路，由这种电路提供连接外部设备的接口。
在I/O接口电路上，通常有若干个CPU可以读写的
寄存器，用来暂存输入/输出的数据或CPU发出的 控制命令。这些用来暂存输入/输出数据或CPU控 制命令的地方称为端口，CPU用不同的地址来识别 这些端口。在进行数据传输时，接口电路接收来自
我国首台微型计算机DJS-050机于1977年研制成 功，从此揭开了我国微型计算机的发展历史。2002 年8月，我国首片自主开发、拥有自主知识产权的 32位CPU—龙芯1号研制成功，之后相继成功研制 出64位的龙芯2号和多核的龙芯3号。龙芯3号包括 四核的龙芯3A和八核的龙芯3B，目前龙芯3A已经 在服务器上应用。 在新一代巨型机的研发方面，我国首台超百万亿 次的超级计算机“曙光5000A”，于2008年9月在曙 光公司天津产业基地下线。2009年10月，我国首 台千万亿次的超级计算机“天河一号”研制成功， 如图1-11所示。
用二进制的形式来表示。指令是指定计算机进行某
种运算或操作的命令。例如，机器码04 06可定义
为一条加法指令，这条指令的功能是把某一个数据
加上数据06，这个功能是由这条指令的操作码04所 规定的。虽然对于这种格式的指令功能难以看懂， 但它是计算机能直接认识和执行的指令。
后来，为便于编程和阅读理解，出现了用符号语
1.2.3 微型计算机的体系结构 1．微型计算机的体系结构模式 ⑴ 南北桥体系结构：CPU+北桥+南桥
南北桥体系结构
① 北桥芯片
北桥芯片内部集成有内存控制器，故称为存储器 控制中心MCH（Memory Controller Hub）。顾 名思义，MCH的主要功能是提供内存总线接口连接 内存RAM，负责对内存的读写控制和数据传输。同 时，提供系统总线接口连接CPU，提供中心总线接 口连接南桥芯片。MCH连接CPU的总线，称为 CPU前端总线FSB（Front Side Bus）。MCH芯 片的类型，决定着内存RAM的类型和容量。MCH 通过接收CPU的读写命令，控制对内存RAM的读 写。
此外，ICH芯片还集成有DMA控制器、中断控制
器、定时/计数器、实时时钟控制器RTC（Real-
Time Clock）和CMOS RAM，并支持高级电源管
理功能。其中，DMA控制器为外设提供7个DMA通 道，中断控制器支持15级中断请求IRQ（Interrupt
ReQuest），CMOS RAM用来保存BIOS设置的系
组G31、G33、G35、G41、G43、G45、P31、
P35、P41、P43、P45等都可以支持Intel Core 2 Duo双核CPU，也可以支持Intel Core 2 Quad四核
CPU，而Intel 第一代I3、I5、I7各系列CPU则由
H55、H57、P55、P57等芯片组来支持。这些芯片
计算机组装与维护
张宏杰
实训1 计算机硬件系统的组成及结构
1.1 实训任务
1．掌握计算机硬件系统的组成原理及体系结构。 2．熟悉微型计算机的主要性能指标及简单测试。 3．初步熟悉计算机各主要部件的接口及互连。 4．了解计算机的发展概况 。
1.2 实训操作基础
1.2.1 计算机的发展概况 1. 第一代：电子管计算机 （1946-1957） 这一代计算机仅支持用机器语言和汇编语言进 行编程，世界上第一台计算机 的运算速度仅为每 秒5000次。
组北桥芯片的型号都以82开头，例如P31、P35、
P43、P45、P55的北桥芯片型号分别是IntP45、82P55。
在南北桥结构的计算机中，北桥芯片也需搭配一
定功能的南桥芯片。例如，北桥芯片Intel 82P31搭
配南桥芯片ICH7，82P35搭配南桥芯片ICH9，而
一条指令时，CPU输出的存储器地址或接口地址通
过地址总线来传输，CPU发送或接收的数据通过数
据总线来传输，控制信号则通过控制总线进行传输。
⑵ 存储器 图中的存储器由半导体存储器芯片组成，是CPU 能够直接寻址和访问的存储器，称为计算机的内部存 储器。内存用于存放当前正在运行和已启动了的程序， 为程序的运行提供足够的存储空间。 按工作方式分，内部存储器分为读写存储器RAM （Random Access Memory）和只读存储器ROM （Read Only Memory）。CPU对RAM存储器可读 可写，但一旦断电，它里面存放的内容即丢失。这种 存储器由用户使用，但系统也要使用其中的一小部分。 CPU对ROM存储器只能读，断电后其存放的内容依 然存在，它的用途是用来存放机器内部的系统管理程 序—基本输入输出系统BIOS（Basic Input/Output System）。在一台计算机中，ROM的容量很小，故 内存通常是指RAM存储器。
82P45可搭配南桥芯片ICH10/ ICH10R。南桥芯片
发展至今，Intel已经开发出11代产品，分别是 ICH0-ICH10，功能也是越来越强。例如，ICH0ICH2只支持USB 1.0版本，从ICH3开始支持USB 2.0版本。又如，从ICH5开始支持SATA接口。
中国第一台计算机--103型计算机
2. 第二代：晶体管计算机 （1958-1964） 这一代计算机有了系统管理程序和高级语言的支 持，可以采用高级语言进行编程，运算速度为每秒 几万至几十万次 。
中国首台晶体管计算机--109型 计算机
3. 第三代：集成电路计算机 （1965-1969） 这一代计算机有了操作系统的支持，运算速度达 每秒几十万至几百万次，巨型机甚至达上亿次。
统运行参数。