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1、计算机主要硬件原理及故障处理,（周 琦）,1. 硬盘的基础知识及常见故障处理2. CPU基础知识及常见故障处理3. 内存的基础知识及常见故障处理4. 操作系统常见故障及处理5. 计算机网络基本知识,1.硬盘的基础知识及故障处1.1 硬盘的组成原理1.2 硬盘故障及处理,1.1.1 硬盘的组成原理 硬盘基本上由控制电路板和盘体两大部分组成： 控制电路板由接口、DSP处理器、ROM、缓存、磁头驱动电路和盘片电机驱动电路等组成；接口有电源接口和数据接口及硬盘内部的盘片电机接口、磁头接口，电源接口提供硬盘工作所需要的电流，数据接口提供与计算机交换数据的通道，盘片电机接口提供盘片电机转动所需的电流，磁头
2、接口用于提供电路板到磁头和音圈电机的信号连接；,DSP处理器用于控制信号和数据的转换、编码等操作； ROM中存储了硬盘初始化操作的部分程序，有的ROM为独立的芯片（可能是EPROM、FLASH等），有的集成到了DSP中；缓存用于暂存盘体和接口交换的数据，以解决接口速度和硬盘内部读写速度的差别，缓存的大小对硬盘的数据传输率有一定的影响，随着硬盘的不断发展，缓存的容量也在不断增大；磁头驱动电路负责驱动磁头准确定位和对磁头信号进行整形放大等；电机驱动电路负责精确控制盘片的转速。 盘体由盘腔、上盖、盘片电机、盘片、磁头、音圈电机和其它的辅助组件组成。盘腔一般由铝合金铸造后机械加工而成，盘体的其它组件都
3、直接或间接安装在盘腔上面，盘腔上还有将硬盘安装到其它设备上的螺丝孔。,上盖一般由铝合金或软磁金属材料加工而成，有的是单层的，有的是由多层材料粘合而成；它的主要作用是与盘腔一起构成一个相对密封的整体，基本上都是用螺钉与盘腔连接，为了保证密封，上盖与盘腔的结合面一般都有密封垫圈。 盘片电机的主要作用就是带动盘片旋转，在控制电路板上的盘片电机驱动芯片的控制下，盘片电机带动盘片以设定的速度转动，盘片电机的转速由原来低于4000转分，发展到现在的10000转分，甚至15000转分；盘片转速的提高直接决定着硬盘的寻道时间；当然，在提高转速的同时，硬盘的发热量、振动、噪声等也会对硬盘的稳定工作产生影响，所以
4、一些新的技术也不断应用到盘片电机上，由最初的滚珠轴承电机发展到现在的液态轴承电机。,硬盘的盘片是硬盘的核心组件之一，不同的硬盘可能有不同的盘片数量；所有的数据都是存储在盘片上的，盘片是在铝合金或玻璃基底上涂敷很薄的磁性材料、保护材料和润滑材料等多种不同功能的材料层加工而成，其中磁性材料的物理性能和磁层结构直接影响着数据的存储密度和所存储数据的稳定性；为了提高存储密度，防止超顺磁效应的发生，各相关机构进行了大量的研究工作，不断改进磁层的物理性能和磁层结构；磁记录层的记录方式也由以前的纵向磁记录发展到现在的垂直磁记录。,在硬盘出厂前，会在盘片上写入伺服信息，将硬盘的盘面划分成一个一个的同心圆，称为
5、磁道，多个盘片的相同位置的磁道形成了一个同心圆柱，这就是硬盘的柱面，在每个磁道上又划分出相同存储容量的扇区作为存储数据的最小单位。要让硬盘正常工作，硬盘必须有相应的初始化和管理程序，其中有部分写在盘片的特定区域，这就是我们常说的固件区，对于不同的硬盘，这个区域的物理位置是不同的，所记录的程序的数量和功能也有差别。,由于生产过程中不可能保证整个盘片完全一致，必然有少部分扇区无法稳定读写数据，这就是我们所说的坏道，在每个硬盘出厂前都要进行老化试验，将坏道的位置写入硬盘固件区的工厂坏道表(p-List)中；同时在硬盘使用过程中，有少量的扇区由于种种原因可能也无法正确读写数据，这些坏道的位置也可以写入
6、到硬盘固件区的增长坏道表(G-List)中。 磁头也是硬盘的核心组件，磁头的性能对硬盘的数据存储密度和内部传输率有很大的影响，磁头最早应用的是铁磁物质，1979年发明了薄膜磁头，使硬盘进一步减小体积、增大容量、提高读写速度成为了可能，80年代末期IBM研发了MR磁阻磁头，后来又研发了GMR巨磁阻磁头，现在的硬盘都是采用GMR磁头，是利用特殊材料的电阻值随磁场变化的原理来读取盘片上的数据；,磁头在工作的过程中并不与盘片接触，而是在盘片高速旋转带动的空气动力的作用下以很低的高度在盘片上面飞行，为了提高磁头的灵敏度，磁头的飞行高度在不断降低；磁头一般跟金属磁头臂、音圈电机线圈和预放电路等组成一个组件
7、，磁头在音圈电机的带动下根据读写数据的需要做往复运动来定位数据所在的磁道。由于磁头需要靠盘片旋转带动的空气动力来飞行，那么在硬盘不工作或盘片电机的转速还没有达到预定值时，磁头无法飞行，而磁头的读写面和盘片都很光滑，如果他们直接接触必然导致粘连而妨碍盘片起转或导致磁头和盘片损伤，为此磁头在不工作时需要停泊在数据区以外的区域；,硬盘有两种方式来满足这个要求： 第一种方式是在盘片内侧开辟一个环形的磁头停泊区，磁头不工作时停泊在这个地方，为了防止粘连，停泊区被有意加工成带有一定粗糙度的区域，以便磁头停泊在这里时磁头和盘片之间有一定的空气，但这样必然导致硬盘启停时磁头和盘片要发生较严重的摩擦而损伤磁头，
8、所以硬盘还有一个启停次数的指标； 第二种方式是在盘片的外面安装一个磁头停泊架，当磁头不工作时停泊在停泊架上，这样正常情况下磁头永远也不会和盘片表面接触，也就不存在启停次数的问题。,为了防止硬盘不工作时发生意外，不同的硬盘还设计了不同的磁头锁定机构，当硬盘不工作或盘片没有达到预定转速时，磁头锁定机构将磁头锁定在停泊位置，有时我们在晃动硬盘时硬盘里有响声，就是由磁头锁定机构发出的；为了防止磁头工作时出现意外而导致磁头撞击盘片电机的主轴或移动到盘片或停泊架以外，还设计有磁头限位装置 。 音圈电机由一到两个高磁场强度的磁体及外围的磁钢组成封闭磁场和音圈电机线圈组成，在磁头驱动电路的控制下，依读写数据的
9、要求，带动磁头在盘片上方作往复运动使磁头定位在需要的数据磁道上。,硬盘通电以后，DSP首先运行ROM中的程序，部分硬盘会检查各部件的完整性，然后盘片电机起转，当转速达到预定转速时，磁头开始动作定位到盘片的固件区，读取硬盘的固件程序和坏道表，固件区在硬盘上的物理位置并不是一定的，完全由硬盘的设计决定；同时，并不是所有的固件都一定要写在盘片上，在硬盘的所有固件中，只有硬盘的密码是一定写在其固件区的；部分硬盘会先将ROM中记忆的系列号与盘片上的进行比较，如果不一致，硬盘会终止初始化工作，如果固件的关键扇区或文件损坏，硬盘可能出现敲盘、不能被BIOS识别或识别错误等故障；当所有必须的固件正常读出后，磁
10、头会定位到硬盘的0柱面、0磁头、1扇区，也就是我们常说的0道，一般来说，硬盘的0磁头位于靠近盘片电机也就是硬盘的底部，而0道靠近盘片的边缘，然后我们才能对硬盘进行操作。,1.2.1硬盘故障及处理,1.什么是硬盘的逻辑锁以及如何解除？ “硬盘逻辑锁”是一种很常见的恶作剧手段。中了逻辑锁之后，无论使用什么设备都不能正常引导系统，甚至是软盘、光驱、挂双硬盘都一样没有任何作用。 “逻辑锁”的上锁原理：计算机在引导DOS系统时将会搜索所有逻辑盘的顺序，当DOS被引导时，首先要去找主引导扇区的分区表信息，然后查找各扩展分区的逻辑盘。“逻辑锁”修改了正常的主引导分区记录，将扩展分区的第一个逻辑盘指向自己，使
11、得DOS在启动时查找到第一个逻辑盘后，查找下个逻辑盘总是找到自己，这样一来就形成了死循环。下面介绍两种比较简单和安全的处理方法。,方法一：修改DOS启动文件 首先准备一张启动盘，然后在其他正常的机器上使用二进制编辑工具（推荐UltraEdit）修改软盘上的IO.SYS文件（修改前记住先将该文件的属性改为正常），具体是在这个文件里面搜索第一个“55AA”字符串，找到以后修改为任何其他数值即可。用这张修改过的系统软盘你就可以顺利地带着被锁的硬盘启动了。不过这时由于该硬盘正常的分区表已经被破坏，你无法用“Fdisk”来删除和修改分区，这时你可以用Diskman等软件恢复或重建分区即可。,方法二：巧设
12、BIOS用DM解锁：DM软件是不依赖于主板BIOS的硬盘识别安装软件，（所以在不能识别大硬盘的老主板上也可用DM来安装使用大容量硬盘）。就算在BIOS中将硬盘设为NONE，DM也可识别并处理硬盘。首先要找到和硬盘配套的DM软件，然后把DM拷到一张系统盘上。安上被锁硬盘，开机，按住DEL键，进CMOS设置，将所有IDE硬盘设为NONE，保存设置，重启动，这时系统即可 带锁启动。启动后运行DM，你会发现DM可以绕过BIOS，识别出硬盘，选中该硬盘，分区格式化，不过这种方法的弱点是硬盘上的数据将全部丢失。,.怎样修复DBR引导记录？ 当机器启动的时候，屏幕上显示“Verifying DMA Pool
13、 Data.”时死机，如果用软盘启动试图访问逻辑盘时，DIR命令后将显示如下信息：Invalid media type reading drive C: Abort, Retry, Fail?如果是主引导扇区MBR故障，往往在使用软盘启动试图列表逻辑盘目录的时候报出“Invalid drive specification”的错误信息，所以这是由于DOS引导记录DBR损坏造成的无法启动。,解决DOS引导记录故障可以用DOS/Windows系统的命令SYS重新传输系统来解决，具体方法是：使用相应操作系统的相同版本软盘启动机器，然后在DOS提示符下键入命令“A:SYS C:”，当屏幕上出现“Syst
14、em transferred”的提示信息，则说明系统传输成功，这个命令将重写DBR记录和三个系统文件：IO.SYS、MSDOS.SYS、COMMAND.COM，但不覆盖或改变硬盘上的其他文件，因此，这个命令的使用非常安全，启动机器后，可以正常引导操作系统了。如果执行“A:SYS C:”命令的时候出现“No system default drive”的信息，则说明A盘上没有相应的三个系统文件，传输系统的另外一个方法是使用DOS格式化命令“FORMAT C:/S”，不过，这种方法将会导致该盘上原有的所有文件全部丢失！,3.硬盘零扇区损坏，系统提示“TRACK 0 BAD，DISK UNUSABLE
15、” ！ 对于硬盘0扇区损坏处理的基本思路是设法把损坏的0扇区屏蔽起来，并且用1扇区来代替。使用PCTOOLS 9.0中的DiskEdit。运行DE，打开Select菜单，这时会出现Partition Table，选中并进入，之后出现硬盘分区表信息。 1分区就是C盘，该分区是从硬盘的0柱面开始的，那么，将1分区的Beginning Cylinder的0改成1就可以了，保存后退出。重新启动，记住按Delete键进入CMOS设置，重新执行“IDE AUTO DETECT”，保存后退出，重新分区，格式化即可能修复。,4.硬盘引导故障如何处理？ 开机时总会显示：“Primary master hard
16、disk fail”，CMOS提示按F1，但按F1后就显示“DISK BOOT FAIL”，始终不能进入系统。从系统提示可以看出故障原因是硬盘引导出错。出现这种错误的原因一般有三种可能： 硬盘主引导记录被破坏。 如果你的硬盘被分为多个分区，可能是引导分区的引导扇区被破坏。 从硬件的角度看，电源工作不稳定或者容量不足。第一和第二两种故障可能是病毒所致或者是硬盘读写过程中掉电所致。,具体处理办法如下： 把故障硬盘作为第二硬盘挂到其它计算机上面，看看能否正常读写。如果能够正常读写说明分区表本身还是好的，可以用带以下参数的FDISK命令修复。FDISK命令有三个帮助文档未见的参数，分别为/MBR、/P
17、RI、/EXT，其作用是重写主引导记录、重写DOS基本分区引导记录和重写DOS扩展分区引导记录。如果分区表损坏，可以用诺顿磁盘修复软件进行恢复。 也可以用FDISK命令重新分区处理，但是这样做之前应该对盘中的原有数据作备份，否则盘中原有的数据就被彻底破坏了。,5.开机时提示“Invalid Partition Table”错误，使用软盘可以启动，并能够识别硬盘？ 出现这种故障的可能是硬盘主引导记录的分区表出现了错误，例如被病毒破坏、出现了多个启动分区等等。对于此类问题，最安全有效的方法是使用以前备份的正确分区表覆盖当前内容，如果以前没有进行过备份，可以尝试使用软件进行修复，例如诺顿的“磁盘医生
18、”（NDD），根据程序的提示对磁盘进行检查、修复即可。如果是病毒导致的错误，首先应使用杀毒软件清除病毒。 如果提示：解决分区表错误，还有一个有效但比较危险的方法，使用Fdisk重新分区，但一定要和原来的分区情况完全一样（否则磁盘数据将完全丢失）。分区后不进行格式化，直接使用NDD之类的软件进行修复。这样，磁盘上的数据不会丢失，仅相当于用正确的分区信息覆盖了存在错误的分区表。,6.系统无法正常启动，出现错误提示“Error Loading Operating System”。 错误信息大意为：加载操作系统失败。出现此错误现象的原因一般是DOS引导记录出现错误。系统启动时，主引导程序检查分区表后，
19、会根据分区表中的数据读取DOS引导记录，如果无法正确读取，就会给出上面提到的错误提示。 对于此故障，可以尝试使用NDD等磁盘工具进行修复。如果使用软件不能修复，就只能重新进行高级格式化了（Format C:/s）。格式化后可以使用数据恢复软件对磁盘上的数据进行恢复，但存在丢失部分或者全部数据的可能。,7.开机后屏幕显示：“Device error”，然后又显 示：“NonSystem disk or disk error,Replace and strike any key when ready”，说明硬盘不能启动，用软盘启动后，在A:后键入C:，屏幕显示：“Invalid drive spe
20、cification”，系统不认硬盘。 故障分析及处理：造成该故障的原因一般是CMOS中的硬盘设置参数丢失或硬盘类型设置错误造成的。 进入CMOS，检查硬盘设置参数是否丢失或硬盘类型设置是否错误，如果确是该种故障，只需将硬盘设置参数恢复或修改过来即可，如果忘了硬盘参数不会修改，也可用备份过的CMOS信息进行恢复，如果你没有备份CMOS信息，有些高档微机的CMOS设置中有HDD AUTO DETECTION(硬盘自动检测)选项，可自动检测出硬盘类型参数。若无此项，只好打开机箱，查看硬盘表面标签上的硬盘参数，照此修改即可。,8.硬盘为什么频繁出现坏簇? 硬盘出现坏簇的可能性很多，除了硬盘本身质量不
21、好的因素外，同计算机的其它硬件设施和周围环境都有关系，所以无法简单地判断硬盘质量是否存在问题。建议从以下几个方面找找原因： 1、电源是否稳定。除了检查计算机电源输出是否稳定以外，还要注意尽量避免和功率较大的电器（冰箱、空调等）在同一电路上(这些电器的启动电流相当大，启动时产生的脉冲会使微机电压突然变化，很容易损坏硬盘)。 2、检查计算机工作的环境，避免在有震动、烟雾、灰尘较重、不适当温度和湿度的环境下工作。 3、检查硬盘是否已经有了物理坏道。可以在格式化后检查是否有坏簇来判断，如有物理损伤，最好和经销商联系解决问题。,4.尽量避免长时间不停地读写硬盘。可以考虑以增加内存的方式，避免系统使用硬盘
22、做文件交换区而不停地读写硬盘。 5.定期检查硬盘使用情况。定期地做磁盘扫描、硬盘整理工作，值得注意的是，硬盘整理的次数不易太频繁，过于频繁反而易造成硬盘损坏。整理间隔应根据硬盘使用的情况来定，硬盘使用率不是很高的话，一般两三月可以整理硬盘一次。 小结：综上所述，硬盘不能启动大都是由于硬盘上的主引导记录、DOS引导记录、三个系统隐含文件出现错误导致的，因此平时要养成备份主引导记录、DOS引导记录的好习惯，关键时刻才能顺利解决问题。,预防软件引发的硬盘六大“硬伤” 硬盘是计算机中最重要的存储介质，关于硬盘的维护保养，相信每个用过电脑的朋友都有所了解。 不过，随着宽带逐渐普及、大硬盘不断降价，硬盘的
23、负荷也就更大了。在我们看高清晰DVDRip影片、不间断地BT下载、使用Windows的系统还原功能等等的时候，这些软件的应用无形中也给硬盘带来了绝对的“硬伤”。,硬伤一：编码错误的DVDRip 现在网上由DVD转录压缩的DVDRip格式的影片一般只有700MB1.3GB大小，影片清晰度和DVD相差无几，所以相当受人欢迎。不过，播放这种格式的影片时硬盘负荷也非常大。因为播放DVDRip就是一个不断解码解压缩，再输送到显示系统的过程。特别是在遇到有编码错误的DVDRip文件时，Windows会出现磁盘占用率非常高的现象，此时，硬盘灯会不断地闪烁，系统响应极慢，有时候甚至会死机。很多用户在此时非常不
24、耐烦，直接按下机箱上的Reset键甚至是直接关闭计算机电源，在硬盘磁头没有正常复位的情况下，这种操作相当危险！,在Windows XP中自动预览一些体积较大的ASF、WMV等文件时，如果出现系统速度突然变慢、硬盘灯不断闪烁等现象，罪魁祸首仍然是视频文件错误编码。 缓解方案：解决编码错误 遇到编码错误的视频文件，最好的方法是通过正常途径向系统发出关机或重新启动指令，耐心等待系统自己处理完毕后重新启动计算机。然后上网搜索一些专门修复编码错误的软件来修复这些影片，再进行观看。,硬伤二：BT下载 BT下载是宽带时代新兴的P2P交换文件模式，各用户之间共享资源，互相当种子和中继站。由于每个用户的下载和上
25、传几乎是同时进行，因此下载的速度非常快。不过，它会将下载的数据直接写进硬盘，因此对硬盘的占用率比FTP下载要大得多。 此外，BT下载事先要申请硬盘空间，在下载较大的文件时，一般会有23分钟时间整个系统优先权全部被申请空间的任务占用，其他任务反应极慢。有些人为了充分利用带宽，还会同时进行几个BT下载任务，此时就非常容易出现由于磁盘占用率过高而导致的死机故障。,缓解方案：加大系统缓存 对于像BT这种线程没优化好、同时读取和写入硬盘的软件，如果一定要使用，可以通过修改注册表的方式加大磁盘缓存，以减小硬盘读写的频率。以Windows XP为例：单击“开始运行”，键入Regedit后回车，打开注册表编辑
26、器。依次展开“HKEY_LOCAL_MacHINESYSTEMCurrentControlsetControlSessionManagerMemoryManagement”分支，新建DWord值，将它命名为“Iopagelocklimit”， 并将其值设置为“4000”(十六进制，即16MB)或“8000”(即32MB)，,这样硬盘的读写频率会降低不少。对于BT造成的CPU占用率过高问题，可以通过调节任务的优先级来解决：在Windows 2000/XP下同时按下“Ctrl+Alt+Delete”组合键，选择“任务管理器”，然后单击“进程”选项卡，用鼠标右键单击“Btdownloadgui.ex
27、e”，选择“设置优先级”下低于“标准”的一个级别即可。,硬伤三：PQMagic转换的危险 PQMagic是大名鼎鼎的分区魔术师，能在不破坏数据的情况下自由调整分区大小及格式。不过，PQMagic刚刚推出的时候，一般用户的硬盘也就2GB左右，而现在60GB80GB的硬盘已是随处可见，PQMagic早就力不从心了。 除了容量因素影响外，PQMagic调整硬盘分区时，大量的时间都花在校验数据和检测硬盘上，可以看出，在这种情况下“无损分区”是很难保证的：由于转换的速度很慢，耗时过长，转换调整过程中，很容易因为计算机断电、死机等因素造成数据丢失。这种损失通常是一个或数个分区丢失，或是容量变得异常，严重时
28、甚至会导致整个硬盘的数据无法读取。,缓解方案：加速PQMagic的操作 在PQMagic中打开“常规”选项下的“PartitionMagic优选设置”，将“忽略FAT上的OS/2 EA错误”和“跳过坏扇区检查”这两个选项均选中，忽略校验数据和检测硬盘的过程，自然会大大加快PQMagic的速度。当然，在使用PQMagic对分区进行操作之前，我们应该先用磁盘扫描工具检查和消除硬盘上的错误，然后再进行分区转换操作。 此外，最好不要用PQMagic调整带数据的分区，更不要在调整分区容量时进行分区格式转换。,硬伤四：硬盘保护软件造成的异常 容易造成硬盘异常的，还有硬盘保护软件。比如还原精灵，由于很多人不
29、注意在重装系统或是重新分区前将它正常卸载，往往会发生系统无法完全安装等情况。此时再想安装并卸载还原精灵，却又提示软件已经安装，无法继续，陷入死循环中。这种故障是由于还原精灵接管了INT13中断，在操作系统之前就控制了硬盘的引导，用FDISK/MBR指令也无法解决。本来这只是软件的故障，但很多人经验不足，出了问题会找各种分区工具“试验”，甚至轻率地低级格式化，在这样的折腾之下，硬盘很可能提前夭折。,缓解方案：巧妙卸载还原精灵 如果你在重装系统前忘记了正确卸载还原精灵，导致无法分区及安装系统，那么可尝试使用以下方法来解决问题。在光驱中放入“还原精灵”安装光盘，找到卸载程序Uninst.exe并执行
30、它，当出现“不能运行在要重新启动计算机吗？”的提示时，单击“确定”，重新启动后再安装还原精灵，然后再将它卸载。此方法在还原精灵5.0、2002、2003等版本上均验证通过。,硬伤五：频繁地整理磁盘碎片 磁盘碎片整理和系统还原本来是Windows提供的正常功能，不过如果你频繁地做这些操作，对硬盘是有害无利的。磁盘整理要对硬盘进行底层分析，判断哪些数据可以移动、哪些数据不可以移动，再对文件进行分类排序。在正式安排好硬盘数据结构前，它会不断随机读取写入数据到其他簇，排好顺序后再把数据移回适当位置，这些操作都会占用大量的CPU和磁盘资源。 缓解方案：采用NTFS格式分区由于NTFS分区本身的簇很小，不
31、容易产生磁盘碎片，微软在文件分配表和目录索引上也作了特殊处理，万一出错后恢复文件也较容易。如果要保证系统兼容性，最好不要将引导分区设置为NTFS格式。,硬伤六：WinXP的自动重启Windows XP的自动重启功能可以自动关闭无响应的进程，自动退出非法操作的程序，从而减少用户的操作步骤。不过，这个功能也有一个很大的问题：它会在自动重新启动前关闭硬盘电源，在重新启动机器的时候再打开硬盘电源。这样一来，硬盘在不到10秒的时间间隔内，受到电流两次冲击，很可能会发生突然“死亡”的故障。为了节省一些能源而设置成让系统自动关闭硬盘，对硬盘来说也是弊大于利的。,缓解方案：1.禁用自动重启功能在Windows
32、 XP中用鼠标右键单击“我的电脑”，选择“属性”，然后单击“高级”选项卡，单击“启动和故障恢复”按钮，在打开的界面中将“系统失败”下面的“自动重新启动”前的复选框清空。2.关闭硬盘节能功能先在BIOS中的电源选项中将硬盘节能全部设置为“DISABLED”，然后在Windows的“控制面板电源选项”中，将“电源方案”下面的“关闭硬盘”、“系统待机”设置为“从不”（要让系统关机和休眠，还是手工控制好一些）。,2.CPU及其常见故障处理,2.1 CPU的基础知识2.2 CPU常见故障及排除方法,2.1 CPU的基础知识1.什么是CPU的主频、外频、倍频？ 主频：就是CPU的时钟频率，英文全称为CPU
33、 Clock Speed，简单地说也就是CPU运算时的工作频率。一般说来，主频越高，一个时钟周期里面完成的指令数也越多，当然CPU的速度也就越快了，很多人认为CPU的主频指的是CPU运行的速度，实际上这个认识是很片面的。CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度，与CPU实际的运算能力是没有直接关系的。当然，主频和实际的运算速度是有关的，但是目前还没有一个确定的公式能够实现两者之间的数值关系，而且CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标。,由于主频并不直接代表运算速度，所以在一定情况下，很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象。因此主频仅仅是CPU性能表现的一个方
34、面，而不代表CPU的整体性能。 外频是CPU的基准频率，单位也是MHz。外频是CPU与主板之间同步运行的速度，而且目前的绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度，在这种方式下，可以理解为CPU的外频直接与内存相连通，实现两者间的同步运行状态。 倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。在相同的外频下，倍频越高CPU的频率也越高。这三者关系十分密切。主频=外频倍频。外频和倍频决定了CPU将军内部交流速度。,2.什么是前端总线（FSB）频率？ 前端总线(Front Side Bus )频率(即总线频率)是直接影响CPU与内存直接数据交换速度。由于数据传输最大带宽取决于所有同时
35、传输的数据的宽度和传输频率，即数据带宽(总线频率数据位宽)/8。外频与前端总线(FSB)频率的区别：前端总线的速度指的是数据传输的速度，外频是CPU与主板之间同步运行的速度。也就是说，100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一千万次；而100MHz前端总线指的是每秒钟CPU可接受的数据传输量是100MHz64bit8Byte/bit=800MB/s。,3.什么是CPU缓存？ CPU缓存（Cache Memory）是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小的多，但是交换速度却比内存要快得多。缓存的出现主要是为了解决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾，因为CPU运算速度要比内存
36、读写速度快很多，这样会使CPU花费很长时间等待数据到来或把数据写入内存。在缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内CPU即将访问的。当CPU调用大量数据时，就可避开内存直接从缓存中调用，从而加快读取速度。由此可见，在CPU中加入缓存是一种高效的解决方案，这样整个内存储器（缓存+内存）就变成了既有缓存的高速度，又有内存的大容量的存储系统了。缓存对CPU的性能影响很大，主要是因为CPU的数据交换顺序和CPU与缓存间的带宽引起的。,缓存的工作原理是当CPU要读取一个数据时，首先从缓存中查找，如果找到就立即读取并送给CPU处理；如果没有找到，就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理，
37、同时把这个数据所在的数据块调入缓存中，可以使得以后对整块数据的读取都从缓存中进行，不必再调用内存。 正是这样的读取机制使CPU读取缓存的命中率非常高（大多数CPU可达90%左右），也就是说CPU下一次要读取的数据90%都在缓存中，只有大约10%需要从内存读取。这大大节省了CPU直接读取内存的时间，也使CPU读取数据时基本无需等待。总的来说，CPU读取数据的顺序是先缓存后内存。,目前缓存基本上都是采用SRAM存储器，SRAM是英文Static RAM的缩写，它是一种具有静志存取功能的存储器，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。不像DRAM内存那样需要刷新电路，每隔一段时间，固定要对DRAM刷
38、新充电一次，否则内部的数据即会消失，因此SRAM具有较高的性能，但是SRAM也有它的缺点，即它的集成度较低，相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积，但是SRAM却需要很大的体积，这也是目前不能将缓存容量做得太大的重要原因。,它的特点归纳如下：优点是节能、速度快、不必配合内存刷新电路、可提高整体的工作效率，缺点是集成度低、相同的容量体积较大、而且价格较高，只能少量用于关键性系统以提高效率。 按照数据读取顺序和与CPU结合的紧密程度，CPU缓存可以分为一级缓存，二级缓存，部分高端CPU还具有三级缓存，每一级缓存中所储存的全部数据都是下一级缓存的一部分，这三种缓存的技术难度和制造成本是相对递减的
39、，所以其容量也是相对递增的。当CPU要读取一个数据时，首先从一级缓存中查找，如果没有找到再从二级缓存中查找，如果还是没有就从三级缓存或内存中查找。,一般来说，每级缓存的命中率大概都在80%左右，也就是说全部数据量的80%都可以在一级缓存中找到，只剩下20%的总数据量才需要从二级缓存、三级缓存或内存中读取，由此可见一级缓存是整个CPU缓存架构中最为重要的部分。 一级缓存（Level 1 Cache）简称L1 Cache，位于CPU内核的旁边，是与CPU结合最为紧密的CPU缓存，也是历史上最早出现的CPU缓存。 由于一级缓存的技术难度和制造成本最高，提高容量所带来的技术难度增加和成本增加非常大，所
40、带来的性能提升却不明显，性价比很低，而且现有的一级缓存的命中率已经很高，所以一级缓存是所有缓存中容量最小的，比二级缓存要小得多。,二级缓存是CPU性能表现的关键之一，在CPU核心不变化的情况下，增加二级缓存容量能使性能大幅度提高。而同一核心的CPU高低端之分往往也是在二级缓存上有差异，由此可见二级缓存对于CPU的重要性。 CPU产品中，一级缓存的容量基本在4KB到64KB之间，二级缓存的容量则分为128KB、256KB、512KB、1MB、2MB等。一级缓存容量各产品之间相差不大，而二级缓存容量则是提高CPU性能的关键。二级缓存容量的提升是由CPU制造工艺所决定的，容量增大必然导致CPU内部晶
41、体管数的增加，要在有限的CPU面积上集成更大的缓存，对制造工艺的要求也就越高。,双核心CPU的二级缓存比较特殊，和以前的单核心CPU相比，最重要的就是两个内核的缓存所保存的数据要保持一致，否则就会出现错误，为了解决这个问题不同的CPU使用了不同的办法： Intel双核心处理器的二级缓存 目前Intel的双核心CPU主要有Pentium D、Pentium EE、Core Duo三种，其中Pentium D、Pentium EE的二级缓存方式完全相同。 Pentium D和Pentium EE的二级缓存都是CPU内部两个内核具有互相独立的二级缓存，其中，8xx系列的Smithfield核心CPU
42、为每核心1MB，而9xx系列的Presler核心CPU为每核心2MB。,这种CPU内部的两个内核之间的缓存数据同步是依靠位于主板北桥芯片上的仲裁单元通过前端总线在两个核心之间传输来实现的，所以其数据延迟问题比较严重，性能并不尽如人意。 Core Duo使用的核心为Yonah，它的二级缓存则是两个核心共享2MB的二级缓存，共享式的二级缓存配合Intel的“Smart cache”共享缓存技术，实现了真正意义上的缓存数据同步，大幅度降低了数据延迟，减少了对前端总线的占用，性能表现不错，是目前双核心处理器上最先进的二级缓存架构。今后Intel的双核心处理器的二级缓存都会采用这种两个内核共享二级缓存的
43、“Smart cache”共享缓存技术。,AMD双核心处理器的二级缓存 Athlon 64 X2 CPU的核心主要有Manchester和Toledo两种，他们的二级缓存都是CPU内部两个内核具有互相独立的二级缓存，其中，Manchester核心为每核心512KB，而Toledo核心为每核心1MB。处理器内部的两个内核之间的缓存数据同步是依靠CPU内置的System Request Interface(系统请求接口，SRI)控制，传输在CPU内部即可实现。 这样一来，不但CPU资源占用很小，而且不必占用内存总线资源，数据延迟也比Intel的Smithfield核心和Presler核心大为减少，
44、协作效率明显胜过这两种核心。不过，由于这种方式仍然是两个内核的缓存相互独立，从架构上来看也明显不如以Yonah核心为代表的Intel的共享缓存技术Smart Cache。,4.什么是超线程技术？ 超线程技术即“Hyper Threading”，它可以把系统中的单一物理处理器虚拟成为两颗逻辑处理器，从而提高系统的工作效率。负载相对较高的服务器和工作站一般会采用对称多处理器(SMP)的设计，以便在执行多线程或多任务操作时具备更强的运算能力；不过，靠增加处理器的数量来提升台式机性能显然是不现实的，毕竟这会大大增加系统的成本，而Intel推出的这种能够虚拟多处理器的超线程技术，无疑是一个很理想的解决方
45、案。 按照Intel官方的说法，超线程技术可以给系统带来近30%的性能提升。在实际应用中真的会有这么大的提高吗？由于NetBurst架构中的运算单元没有被充分地利用，寄存器中的数据只能顺次地被发送到运算单元中，因此有很多时间被消耗在调入数据的等待中。,引入超线程技术后，通过往处理器中添加额外的寄存器，可以在更短的时间内把多个线程的数据交错地发送到运算单元中，从而在一定程度上提高系统的工作效率。但是这种设计毕竟不同于真正的双处理器系统，不可能实现性能的倍增，即便是提升30%的说法，也是体现在一些特殊的应用中。 如果单单是CPU支持超线程技术而没有芯片组、软件进行协同作战的话，超线程技术也是英特尔
46、的一句空话而已。那有哪些芯片组支持超线程技术呢？Intel方面有850E、845GE、845PE、845GV、845G、845E，新款的845GE、845PE芯片组均可正常支持超线程技术的使用，而早前的845E以及 850E芯片组只要升级BIOS就可以解决支持的问题。,5.怎样超频才能让系统稳定？ 其实超频的定义是泛指各种电脑周边的工作速度超过或是降低厂商设定的预设值的意思，并非单独指CPU运算速度而言，关于这一点有很多朋友搞错了。其实CPU的“超频”，只是超频过程中的一个主要的小步骤而已，如果只是更改CPU的设定，其它的设定没有更改还是使用原本的设定值，电脑当然会不稳定!因此更改CPU的设定
47、，其它硬体也必须配合更改设定，电脑才会稳定，也才算超频成功。当然，在这个过程是必须花时间和精力去测试的，并不是改完可以跑就没事了，其实厂商在CPU出厂之前也可是经过了一连串相当繁杂的测试之后确定符合该厂出厂稳定的标准，因此朋友们要将电脑超频使用的话，一定要多花一点时间作测试，确知稳定之后才可正常使用。,2.2 CPU的常见故障及处理1. CPU故障应该怎样判断？ CPU是电脑中很重要的配件，是一台电脑的心脏。同时它也是集成度很高的配件，可靠性较高，正常使用时故障率并不高。但是倘若安装或使用不当则可能带来很多意想不到的麻烦。与CPU有关的故障是比较好判断的。 一般情况下，CPU出现故障后极容易判
48、断，往往有以下表现: 1、加电后系统没有任何反映，也就是我们经常所说的主机点不亮; 2、电脑频繁死机，即使在CMOS或DOS下也会出现死机的情况。(这种情况在其它配件出现问题，如内存等之后也会出现这种情况，可以利用排除法查找故障出处);,3、电脑不断重启，特别是开机不久便连续出现重启的现象; 4、电脑性能下降，而且下降的程度相当大。 如果出现上述现象，我们就应怀疑这种现象可能与CPU有关了，CPU故障的处理思路如下： a. CPU是否被烧毁、压坏 打开机箱检查，取下风扇，拿出CPU然后用肉眼检查CPU是否有被烧毁、压坏的痕迹。现在采用的封装CPU，其核心(如P铜矿、AMD的毒龙、雷鸟)十分娇嫩
49、，在安装风扇时，稍不注意，便很容易被压坏。CPU损坏还有一种现象就是针脚折断。现在无论是毒龙/雷鸟/还是P/P4，采用的都是Socket架构。,CPU通过针脚直接插入主板上的CPU插槽，尽管号称是“零插拔力”插槽，但如果插槽质量不好，CPU插入时的阻力还是很大，大家在拆卸或者安装时应注意保持CPU的平衡，尤其安装前要注意检查针脚是否有弯曲，不要一味地用蛮力压或拔，否则就有可能折断CPU针脚。 b.风扇运行是否正常 CPU运行是否正常与CPU风扇关系很大。风扇一旦出故障，则很可能导致CPU因温度过高而被烧坏。平时使用时，我们不应忽视对CPU风扇的保养。 比如在气温较低的情况下，风扇的润滑油容易失
50、效，导致运行噪音大，甚至风扇坏掉，这时我们就应该将风扇拆下清理并加油。,c. CPU安装是否正确 注意检查CPU是否插入到位，尤其是对采用Slot1插槽的CPU(如P及老P)，安装时容易安装不到位；现在的CPU都有定位措施，但仍要检查CPU插座的固定杆是否固定到位。d.跳线、电压设置是否正确 尤其是在采用硬跳线的老主板上，稍不注意就可能将CPU的有关参数设置错误。因此在安装CPU前，我们应细心阅读主板说明书，认真检查主板跳线是否正常并与CPU匹配。当然现在大多数主板都能自动识别CPU的类型，然后把CPU的外频、倍频及电压，设置项改为“Auto”跳线设置。,e.借助Debug卡 Debug卡通过
