第 10章 Pentium系列微型计算机简介
本章主要教学内容
1,Pentium系列微型计算机的系统板组成
2,显示卡, 声卡, 视频卡等插卡的简单工作原
理
3,软盘, 硬盘和 CD— ROM驱动器的类型及其工
作原理
教学目的,使学生了解 Pentium系列微型计算机
教学重点,Pentium系列微型计算机组成
教学难点,各个部件的工作原理
10.1 Pentium系列微型计算机
的系统板
微型计算机的微处理器, 内存, 芯片组, 总
线和接等部件一般被做在一块集成电路板上,
由于它是硬件统的核心, 是决定微型计算机性
能的关键部分, 因此被称为系统板, 简称主板 。
通常 PC机的系统板包括微处理器, 芯片组,
内存, 高速缓存, 系统 BIOS,总线和各种接
口等 。
10.1.1 微 处 理 器
1,Pentium微处理器的主要特性
（ 1）与 80X86系列微处理器完全兼容 。
（ 2）采用 RISC型超标量结构。
（ 3）高性能的浮点运算器。
（ 4）双重分离式高速缓存。
（ 5）增强了错误检测与报告功能。
（ 6） 64位数据总线。
（ 7）分支指令预测。
（ 8）常用指令固化及微代码改进。
（ 9）具有实地址方式、保护方式、虚拟 8086方式以及具
有特色的 SMM（系统管理方式）。
2,Pentium微处理器的内部结构
分支目标
缓冲器
控制部件
地址通用器
（ U 流 水 ）
地址通用器
（ V 流 水 ）
整数寄存器组
A L U （ U 流 水 ） A L U （ V 流 水 ）
桶形移位器
数据高速缓存（8 K B ）
TLB
控 制 R O M
预取缓冲器
指令译码器
分支检验
与目标地址
分
页
部
件
预取
地址
指令高速缓存（8 K B ）
TLB
浮点部件
控制寄
存器组
加法
除法
乘法
6 4 位 数
据总线
64
3 2 位 地
址总线
32
32
32
32
80
80
总
线
部
件
6 4 位 数
据总线
3 2 位 地
址总线
控制总线
256
3,Pentium微处理器对寄存器的扩充
对 EFLAGS寄存器和控制寄存器进行了扩充。
4,Pentium Pro微处理器
5,MMX及 MMX Pentium微处理器
6,PentiumⅡ 微处理器
7,Pentium Ⅲ 微处理器
8．新一代 64位微处理器 Merced
10.1.2 内存与高速缓存
1．内存
内存的大小直接影响系统执行应用软件的能
力和速度。目前内存常采用动态随机存储器 DRAM。
按工作方式分有快速页方式（ FPM）、扩展数据输
出（ EDO）、突发式 EDO（ BEDO）、同步 DRAM
（ SDRAM）和错误校验与纠正（ ECC）等类型。
2．高速缓存 Cache
高速缓存是一种存储空间较小而存取速度却
很高的存储器，位于 CPU和主存之间，用来存放
CPU频繁使用的指令和数据。由于使用高速缓存
后可以减少存储器的访问时间，所以对提高整个
处理机的性能非常有益。
目前常用的高速缓存有三种,
异步 SRAM；
同步 SRAM或称突发式 SRAM；
流水线突发式 SRAM。
10.1.3 芯 片 组
芯片组是指微处理器的外围芯片，直接反映
系统的支持能力。它负责控制总线的输入 /输出,
内存的输入 /输出和硬盘控制器，还负责处理中断
请求和直接存储器访问（ DMA）。系统板要完成
对整个计算机系统的管理、控制和协调，支持各种
CPU、功能卡和各总线接口的正常运行，其关键就
在于系统逻辑控制、管理芯片组 上。
10.1.4 总 线
总线是系统中各部件信息交换的公共通道。
1．内存总线,是 CPU与内存之间交换信息的通路。
2．系统总线,是组成微机系统所用的总线。
常用的系统总线有 ISA和 EISA两种。
3．局部总线,是专门提供给高速 I/O设备的总线。
现在有 3种局部总线：① VESA局部总线；
② PCI局部总线；
③ AGP总线。
10.1.5 外设总线与输入 /输出接口
外设总线是用来连接外部设备的总线。在微机
系统中应用较早的外设总线有 IDE,EIDE,SCSI接
口等。虽然它们在名称上是接口，但都属于总线范
畴，因为它们都是连接设备的公共通路，都是可以
同时连接几个设备 。
10.1.6 主板结构
10.2 显示卡、声卡和视频卡
10.2.1 显 示 卡
显示卡又称显示适配器，用于控制文字或图
形的显示。早期的 VGA显示卡只起到 CPU与显示
器之间的接口作用，而现代微机的显示卡还起到
处理图形数据、加速图形显示等作用。
图形显示的核心部分是图形加速芯片，在其
中固化一定数量的常用基本图形程序模块。
现代新型的显示卡大多采用了三维图形芯片
和 AGP接口
现代显示接口电路中的新技术有,
（ 1）多芯片集成。
（ 2）增加数据通道。
（ 3）显存带宽改进技术。
（ 4）多显示器支持。
10.2.2 声 卡
声卡用于声音信号的采集、合成和播放。在
声卡中需要将输入的音频信号转换为数字信号。
声卡的类型按其接口总线分成 ISA总线声卡,
PCI总线声卡及 AMR总线声卡，按总线宽度可分
为 8位,16位,32位,64位和 128位几种类型。
声卡中一般还有音乐合成器，可以支持多种
乐器的音乐合成，可以同时播放几种不同乐器的
声音。
10.2.3 视 频 卡
视频卡用于视频信号的采集、转换、合成和
播放等。视频卡主要包括视频转换卡、电视转换
卡和 MPEG解压卡等。
视频转换卡是用于将标准的复合视频信号转
换为计算机的数字视频信号；电视转换卡用于将
计算机的数字视频信号转换为标准的复合视频；
MPEG解压卡是用于计算机数字视频信号的播放。
10.3 软盘、硬盘和 CD-ROM驱动器
10.3.1 软盘驱动器
软盘驱动器主要完成微机系统对软盘的读
写工作。软盘驱动器一般分为 5.25英寸和 3.5英
寸两种类型。在现代微机中主要使用 3.5英寸的
软盘驱动器，其容量一般为 1.44MB，其数据传
输率为 500Kb/s。
1．软盘驱动器的工作原理
当软盘放入软盘驱动器时，软盘在驱动器主
电机的作用下以 300转 /分 ~360转 /分的转速旋转,
当软盘驱动器接到主机发来的读 /写命令时，通
过软盘驱动器控制电路指示主轴电机和磁头步进
电机动作，进行读 /写操作。
2．软盘驱动器结构
（ 1）盘片定位机构
（ 2）软盘驱动装置
（ 3）控制磁头寻道定位部件
（ 4）状态检测部件
（ 5）读 /写电路
（ 6）软盘控制器
10.3.2 硬盘驱动器
硬盘是一种磁表面存储器，是在非磁性的铝
合金材料或玻璃基片表面上涂上一层薄的磁性材
料，通过磁层的磁化来记录存储信息。
硬盘按照其结构和性能大致分为 3类,
（ 1）固定式磁盘
（ 2）活动头固定盘式磁盘机
（ 3）活动头可换盘式磁盘机
目前计算机技术中广泛应用的是温盘机，温
盘机是在硬盘机中采用温彻斯特技术的产物。所
谓温彻斯特技术就是把磁头部件、小车、导轨,
主轴和盘片制成一个不可拆卸的整体的技术。其
主要技术特点为,
（ 1）密封的头、盘组合件 —— HAD组合件
（ 2）轻浮力的接触 /浮动式磁头
（ 3）盘片表面有润滑剂
2．硬盘驱动器
特点,① 硬盘盘片的盘基采用铝合金制成，比
较坚硬；② 为了不损伤盘片,HDD一般使用浮
动磁头读 /写；③ 为使磁头浮起来,HDD的主轴
转速较高；④ 硬盘驱动器的存储容量更大。
结构,包括主轴系统、数据转换系统、磁头驱动
和定位系统、空气净化系统和接口电路等 5部分。
硬盘驱动器的工作过程
在写入时, 由控制器送来要写入的数据, 通
过接口送到写入电路 。 磁头选择电路选择好要写
入的磁头, 磁头驱动和定位系统把该磁头定位在
要写入的磁道位置上, 然后数据就可以写入到选
定的盘面, 磁道和扇区上 。
读出时，由磁头选择电路选定磁头，磁头驱
动和定位系统使之定位在要读出的磁道位置，然后
由该磁头读出相应扇区的信息，通过读电路将读出
信息进行放大、滤波、整形后，再送到接口电路。
本章小结
Pentium系列微型计算机是目前 PC机市场占有份
额最多的一种, 它们不仅增加了数据总线, 地址总
线的位数, 而且采用了许多新技术, 如指令高速缓
存与数据高速缓存分离, 分支预测, 超标量流水线
技术, RISC结构, 增加了支持多媒体的指令集, 使
微处理器性能大增, 应对它们有一定了解 。
本章对 Pentium系列微型计算机的芯片组, 内存,
高速缓存, 总线及接口, 显示卡, 多媒体部件, 软
盘, 硬盘驱动器和 CD-ROM驱动器等部件进行了介绍,
以加深读者对 Pentium系列微型计算机的整体印象,
可根据情况适当学习 。
THANK YOU VERY MUCH
本章到此结束,
谢谢您的光临！
本章主要教学内容
1,Pentium系列微型计算机的系统板组成
2,显示卡, 声卡, 视频卡等插卡的简单工作原
理
3,软盘, 硬盘和 CD— ROM驱动器的类型及其工
作原理
教学目的,使学生了解 Pentium系列微型计算机
教学重点,Pentium系列微型计算机组成
教学难点,各个部件的工作原理
10.1 Pentium系列微型计算机
的系统板
微型计算机的微处理器, 内存, 芯片组, 总
线和接等部件一般被做在一块集成电路板上,
由于它是硬件统的核心, 是决定微型计算机性
能的关键部分, 因此被称为系统板, 简称主板 。
通常 PC机的系统板包括微处理器, 芯片组,
内存, 高速缓存, 系统 BIOS,总线和各种接
口等 。
10.1.1 微 处 理 器
1,Pentium微处理器的主要特性
（ 1）与 80X86系列微处理器完全兼容 。
（ 2）采用 RISC型超标量结构。
（ 3）高性能的浮点运算器。
（ 4）双重分离式高速缓存。
（ 5）增强了错误检测与报告功能。
（ 6） 64位数据总线。
（ 7）分支指令预测。
（ 8）常用指令固化及微代码改进。
（ 9）具有实地址方式、保护方式、虚拟 8086方式以及具
有特色的 SMM（系统管理方式）。
2,Pentium微处理器的内部结构
分支目标
缓冲器
控制部件
地址通用器
（ U 流 水 ）
地址通用器
（ V 流 水 ）
整数寄存器组
A L U （ U 流 水 ） A L U （ V 流 水 ）
桶形移位器
数据高速缓存（8 K B ）
TLB
控 制 R O M
预取缓冲器
指令译码器
分支检验
与目标地址
分
页
部
件
预取
地址
指令高速缓存（8 K B ）
TLB
浮点部件
控制寄
存器组
加法
除法
乘法
6 4 位 数
据总线
64
3 2 位 地
址总线
32
32
32
32
80
80
总
线
部
件
6 4 位 数
据总线
3 2 位 地
址总线
控制总线
256
3,Pentium微处理器对寄存器的扩充
对 EFLAGS寄存器和控制寄存器进行了扩充。
4,Pentium Pro微处理器
5,MMX及 MMX Pentium微处理器
6,PentiumⅡ 微处理器
7,Pentium Ⅲ 微处理器
8．新一代 64位微处理器 Merced
10.1.2 内存与高速缓存
1．内存
内存的大小直接影响系统执行应用软件的能
力和速度。目前内存常采用动态随机存储器 DRAM。
按工作方式分有快速页方式（ FPM）、扩展数据输
出（ EDO）、突发式 EDO（ BEDO）、同步 DRAM
（ SDRAM）和错误校验与纠正（ ECC）等类型。
2．高速缓存 Cache
高速缓存是一种存储空间较小而存取速度却
很高的存储器，位于 CPU和主存之间，用来存放
CPU频繁使用的指令和数据。由于使用高速缓存
后可以减少存储器的访问时间，所以对提高整个
处理机的性能非常有益。
目前常用的高速缓存有三种,
异步 SRAM；
同步 SRAM或称突发式 SRAM；
流水线突发式 SRAM。
10.1.3 芯 片 组
芯片组是指微处理器的外围芯片，直接反映
系统的支持能力。它负责控制总线的输入 /输出,
内存的输入 /输出和硬盘控制器，还负责处理中断
请求和直接存储器访问（ DMA）。系统板要完成
对整个计算机系统的管理、控制和协调，支持各种
CPU、功能卡和各总线接口的正常运行，其关键就
在于系统逻辑控制、管理芯片组 上。
10.1.4 总 线
总线是系统中各部件信息交换的公共通道。
1．内存总线,是 CPU与内存之间交换信息的通路。
2．系统总线,是组成微机系统所用的总线。
常用的系统总线有 ISA和 EISA两种。
3．局部总线,是专门提供给高速 I/O设备的总线。
现在有 3种局部总线：① VESA局部总线；
② PCI局部总线；
③ AGP总线。
10.1.5 外设总线与输入 /输出接口
外设总线是用来连接外部设备的总线。在微机
系统中应用较早的外设总线有 IDE,EIDE,SCSI接
口等。虽然它们在名称上是接口，但都属于总线范
畴，因为它们都是连接设备的公共通路，都是可以
同时连接几个设备 。
10.1.6 主板结构
10.2 显示卡、声卡和视频卡
10.2.1 显 示 卡
显示卡又称显示适配器，用于控制文字或图
形的显示。早期的 VGA显示卡只起到 CPU与显示
器之间的接口作用，而现代微机的显示卡还起到
处理图形数据、加速图形显示等作用。
图形显示的核心部分是图形加速芯片，在其
中固化一定数量的常用基本图形程序模块。
现代新型的显示卡大多采用了三维图形芯片
和 AGP接口
现代显示接口电路中的新技术有,
（ 1）多芯片集成。
（ 2）增加数据通道。
（ 3）显存带宽改进技术。
（ 4）多显示器支持。
10.2.2 声 卡
声卡用于声音信号的采集、合成和播放。在
声卡中需要将输入的音频信号转换为数字信号。
声卡的类型按其接口总线分成 ISA总线声卡,
PCI总线声卡及 AMR总线声卡，按总线宽度可分
为 8位,16位,32位,64位和 128位几种类型。
声卡中一般还有音乐合成器，可以支持多种
乐器的音乐合成，可以同时播放几种不同乐器的
声音。
10.2.3 视 频 卡
视频卡用于视频信号的采集、转换、合成和
播放等。视频卡主要包括视频转换卡、电视转换
卡和 MPEG解压卡等。
视频转换卡是用于将标准的复合视频信号转
换为计算机的数字视频信号；电视转换卡用于将
计算机的数字视频信号转换为标准的复合视频；
MPEG解压卡是用于计算机数字视频信号的播放。
10.3 软盘、硬盘和 CD-ROM驱动器
10.3.1 软盘驱动器
软盘驱动器主要完成微机系统对软盘的读
写工作。软盘驱动器一般分为 5.25英寸和 3.5英
寸两种类型。在现代微机中主要使用 3.5英寸的
软盘驱动器，其容量一般为 1.44MB，其数据传
输率为 500Kb/s。
1．软盘驱动器的工作原理
当软盘放入软盘驱动器时，软盘在驱动器主
电机的作用下以 300转 /分 ~360转 /分的转速旋转,
当软盘驱动器接到主机发来的读 /写命令时，通
过软盘驱动器控制电路指示主轴电机和磁头步进
电机动作，进行读 /写操作。
2．软盘驱动器结构
（ 1）盘片定位机构
（ 2）软盘驱动装置
（ 3）控制磁头寻道定位部件
（ 4）状态检测部件
（ 5）读 /写电路
（ 6）软盘控制器
10.3.2 硬盘驱动器
硬盘是一种磁表面存储器，是在非磁性的铝
合金材料或玻璃基片表面上涂上一层薄的磁性材
料，通过磁层的磁化来记录存储信息。
硬盘按照其结构和性能大致分为 3类,
（ 1）固定式磁盘
（ 2）活动头固定盘式磁盘机
（ 3）活动头可换盘式磁盘机
目前计算机技术中广泛应用的是温盘机，温
盘机是在硬盘机中采用温彻斯特技术的产物。所
谓温彻斯特技术就是把磁头部件、小车、导轨,
主轴和盘片制成一个不可拆卸的整体的技术。其
主要技术特点为,
（ 1）密封的头、盘组合件 —— HAD组合件
（ 2）轻浮力的接触 /浮动式磁头
（ 3）盘片表面有润滑剂
2．硬盘驱动器
特点,① 硬盘盘片的盘基采用铝合金制成，比
较坚硬；② 为了不损伤盘片,HDD一般使用浮
动磁头读 /写；③ 为使磁头浮起来,HDD的主轴
转速较高；④ 硬盘驱动器的存储容量更大。
结构,包括主轴系统、数据转换系统、磁头驱动
和定位系统、空气净化系统和接口电路等 5部分。
硬盘驱动器的工作过程
在写入时, 由控制器送来要写入的数据, 通
过接口送到写入电路 。 磁头选择电路选择好要写
入的磁头, 磁头驱动和定位系统把该磁头定位在
要写入的磁道位置上, 然后数据就可以写入到选
定的盘面, 磁道和扇区上 。
读出时，由磁头选择电路选定磁头，磁头驱
动和定位系统使之定位在要读出的磁道位置，然后
由该磁头读出相应扇区的信息，通过读电路将读出
信息进行放大、滤波、整形后，再送到接口电路。
本章小结
Pentium系列微型计算机是目前 PC机市场占有份
额最多的一种, 它们不仅增加了数据总线, 地址总
线的位数, 而且采用了许多新技术, 如指令高速缓
存与数据高速缓存分离, 分支预测, 超标量流水线
技术, RISC结构, 增加了支持多媒体的指令集, 使
微处理器性能大增, 应对它们有一定了解 。
本章对 Pentium系列微型计算机的芯片组, 内存,
高速缓存, 总线及接口, 显示卡, 多媒体部件, 软
盘, 硬盘驱动器和 CD-ROM驱动器等部件进行了介绍,
以加深读者对 Pentium系列微型计算机的整体印象,
可根据情况适当学习 。
THANK YOU VERY MUCH
本章到此结束,
谢谢您的光临！
