第一章 从零开始学基础

第一节 基本概念

笔记本电脑（Notebook Computer）又称笔记型电脑、手提电脑或膝上型电脑，它具有使用方便、小巧轻便、性能更好、配置更高、速度更快的特点，可以用它随时随地获取各种信息、办理公文事物、进行生活娱乐休闲活动及进行网上交易、订购日用消费品等。

笔记本电脑的出现给人们的工作带来了巨大的便利，与台式机相比，笔记本电脑有着类似的结构组成（显示器、键盘/鼠标、CPU、内存和硬盘）。笔记本电脑跟个人计算机（PC）的主要区别在于其携带方便，通常重1～3kg，其发展趋势是体积越来越小，重量越来越轻，而功能却越来越强大，例如俗称的上网本“Netbook”。

笔记本电脑体积小巧、携带方便，其外部主要以输出设备如显示屏、键盘、触摸板等组件为主体，而内部采用全内置方式，由复杂的部件如CPU、芯片组、内存条、显卡、软驱、硬盘、光驱等组成。

一、笔记本电脑外观基本功能组成

笔记本电脑与台式电脑虽为同一类部件，其外形却相差甚远，体积比台式电脑小很多，在架构设计和制造工艺上也更加精细，可功能却并不逊色。笔记本电脑的整体设计非常紧凑，它将LCD（液晶显示屏）、键盘、触摸板以及主机部分全部集成在一起。LCD和主机部分采用翻盖式设计，通过旋转铰链，使得整个电脑好像一本书一样可以随意“展开”和“闭合”。从整体看，显示屏、键盘、触摸板、电源按钮、状态指示灯等均属于笔记本电脑的外表部分。

笔记本电脑外部（正面）各功能组件组成示意图如图1-1所示，其外观（正面）组件主要由内置摄像头、液晶显示屏、阵列式传声器、LCD旋转铰链、LCD侧面铰接、电源按钮、立体声扬声器、键盘、触控板等组成。各组件功能如下：

摄像头：笔记本电脑的摄像头通常为集成摄像头，又称内置式摄像头。一般将它安装在笔记本液晶屏的上方，与机器连为一体。该类型摄像头的优点是使用方便，不需要再外接摄像头，并且像素较高、画面清晰，可用于拍照、视频聊天等。

阵列式传声器：笔记本电脑内置的多个传声器是万向音频输入设备，可进行立体声接收并传输声音和其他音频数据到任何可接收此数据的程序。

显示屏：笔记本电脑通常为彩色液晶显示屏，可显示文本和图片，是笔记本的关键硬件之一，约占成本的1/4。显示屏主要分为LCD与LED。笔记本液晶屏常用的是TFT，TFT屏幕是薄膜晶体管，是有源矩阵类型液晶显示器。

立体声扬声器：笔记本电脑通常为双扬声器，可用来播放立体声。

状态指示灯：状态指示灯对应特定的操作模式，包括通电/挂起、电池/AC供电状态、硬驱活动数字锁定、大小写锁定及无线LAN活动。

图1-1 笔记本电脑外部（正面）各功能组件组成示意图

挂起/开机键：该按钮用来开启或关闭笔记本电脑，或进入休眠状态。

触控板指标装置：是一个有两个按钮和一块触摸板组成的鼠标类设备。常见的笔记本电脑鼠标设备有指点杆和触摸板两大类，而早期使用的轨迹球现已绝迹。指点杆和触摸板各有优缺点，使用时能否得心应手也因人而异。有的笔记本电脑为了使用户有选择的余地，同时安装了指点杆和触摸板。

键盘：笔记本电脑通常为带视窗键的全尺寸键盘。为了减轻整机尺寸和布局，取消了小键盘，又把键盘按比例缩小了，还对几个键的位置作了重新调整。有许多笔记本电脑往往用组合键或设置单独的按键来实现显示屏亮度、音量等功能的控制，如在ThinkPad笔记本电脑键盘上，用<Fn+F3>组合键可以关闭显示屏，用<Fn+F4>组合键可使机器进入待机状态，用<Fn+F7>组合键能实现显示输出在本机显示屏与外接显示器、投影机之间的转换。

笔记本电脑外观（左右视图）各功能组件示意图如图1-2所示，基本上为笔记本电脑的一些常用扩展端口。各组件功能如下：

外接显示器端口：用于连接外接显示器。

HDMI端口：能够将视频设备（如电视机、投影机、VCR等）连接到笔记本上。

局域网（RJ-45）端口：LAN端口设计能够支持一个10/100/1000MBase-TX标准的RJ-45插头。

图1-2 笔记本电脑外观（左右视图）各功能组件示意图

e-SATA/USB combo端口：用于连接外置设备，如外置硬盘驱动器或光驱。

PC Express卡插槽：PC卡插槽可插入一个TYPE-II PC Express卡。

存储卡读卡器：为数码相机、MP3播放器、移动电话及PDA等闪存类设备与笔记本电脑之间的照片、音乐和数据访问提供了快速方便的通道。

笔记本电脑外观（后部及底部视图）各功能组件示意图如图1-3所示。各组件功能如下：

图1-3 笔记本电脑外观（后部及底部视图）各功能组件示意图

电源适配器端口：用于插入直流变压器，为笔记本电脑供电并为内置电池充电。

调制解调器（RJ-11）端口：用于连接电话线。

Kensington锁槽：用于将笔记本电脑通过可选择的安全线锁定在固定物体上。

通风口：主要通过风扇排出电脑内的热量，达到散热的目的。

铭牌：用于显示笔记本电脑的型号和信息。

锂电池槽：槽内安装有内置锂电池。由于笔记本电脑可以采用市电供电和电池供电两种方式，因此，笔记本电脑不仅提供有与市电连接的电源插口，而且还提供有电池槽用以安装电池。电池槽通常位于笔记本电脑的底部，电池通过电池锁锁紧在电池槽内。在目前的笔记本电脑电池中，大量应用的是锂离子电池，它具有容量大、记忆效应小、寿命长等优点。

盒盖：在笔记本电脑的底部设有CPU及散热系统护盖、内存护盖以及硬盘护盖。这些护盖都有螺钉固定，卸下相应护盖的螺钉，就可以看到相应的设备。这是笔记本电脑厂家为方便用户对硬件进行升级或清洁维护而设计的。

二、笔记本电脑内部简介及基本架构

1.笔记本电脑内部简介

笔记本电脑内部基本构成主要包括移动处理器、芯片组、内存、硬盘、移动显示芯片网络设备等。

（1）移动处理器

笔记本电脑的处理器有别于台式机的处理器，它是专门针对笔记本电脑而设计的CPU，采用了更先进的制造工艺和技术，以达到在降低功耗的同时尽量达到高性能。它与台式CPU的区别在于，移动处理器的正常工作电压一般比较低，核心较小，发热量比台式CPU低得多，可以在高温下稳定作业，而且耗能较低，更适合笔记本使用，但价格相对贵一些。

迅驰（Centrino）是英特尔公司为其无线移动计算技术（Wireless Mobile Computing Tech-nology）所制定的整合性名称。Centrino是一个平台的总称，它由“移动式处理器、相关芯片组及IEEE 802.11无线网络”功能模块三部分组成，缺一不可。

迅驰时代是英特尔公司于2003年3月推出的“Centrino”处理器品牌，相继推出了一代P-M、二代P-M、三代P-M。

1）一代P-M Banias处理器。一种芯片处理器，是第一代专门为笔记本电脑设计的处理器，采用1MB高速缓存，400MHz FSB。其处理速度与最新的台式电脑的处理速度相同。它采用节电电路设计，在不充电的情况下可连续工作24h，与因特网的连接速度可达每秒52MB，是目前家用调制解调器的125倍。

2）二代P-M Dothan处理器。英特尔公司Pentium（奔腾）M（迅驰）系列处理器核心的代号。主要产品有Pentium M 7X5，如725（1.6GHz）、735（1.7GHz）、745（1.8GHz）。采用2MB高速缓存，533MHzFSB，改进NetBurst后的Basias架构，通过缩短流水线、增加二级缓存来提高工作效率，这样在降低主频的同时减少了功耗。

3）三代P-M Yonah单双核处理器。是英特尔公司于2006年初推出的英特尔处理器酷睿Core的开发代号。这是一种单/双核心处理器的核心类型，其在应用方面的特点是具有很大的灵活性，既可用于桌面平台，也可用于移动平台；既可用于双核心，也可用于单核心。具有流水线级数少、执行效率高、性能强大以及功耗低等优点。

（2）笔记本电脑芯片组

芯片组（Chipset）是主板的核心组成部分，联系CPU和其他周边设备的运作。如果说中央处理器（CPU）是整个电脑系统的“心脏”，那么芯片组将是整个身体的躯干。按照在笔记本电脑主板上的排列位置的不同，通常分为北桥芯片和南桥芯片。笔记本电脑芯片组通常为台式机芯片组的一个改进版本，是为了突出笔记本的“移动性”和“低功耗”的特点而设计的。

移动芯片组生产厂商主要有英特尔、SIS（矽统）、VIA（威盛）、ALI（扬智）、AMD（Advanced Micro Devices：超微半导体公司，总部设在美国）及ATI（是全球著名的专门设计与销售适用于个人电脑的显示卡、显示芯片、芯片组、机顶盒、数字电视、电子游戏机和手提式设备等的无晶圆IC设计公司，总部设在加拿大）、NVIDIA（英伟达，一家总部在美国的半导体设计公司）。其中英特尔芯片组所占市场份额最大。目前，笔记本电脑中常见的芯片组如表1-1所示。

表1-1 笔记本电脑中常见的芯片组

（3）内存

笔记本电脑内存体积小巧，这样有利于笔记本电脑内部的设计，其规格与台式机完全不同，价格也贵很多。笔记本电脑追求稳定的运行，内存对速度的要求并不高，因此支持的最高规格的笔记本电脑内存通常也只达到DDR3。但是由于笔记本电脑硬盘速度的限制，笔记本电脑对内存的依赖是很大的，适当的配置高容量的内存，对提升笔记本电脑的整体速度会有明显的帮助。笔记本电脑的内存可以在一定程度上弥补因处理器速度较慢而导致的性能下降。

出于追求体积小巧的考虑，大部分笔记本电脑最多只有两个内存插槽。一些笔记本电脑将缓存内存放置在CPU上或非常靠近CPU的地方，以便CPU能够更快地存取数据。有些笔记本电脑还有更大的总线，以便在处理器、主板和内存之间更快地传输数据。

目前的笔记本电脑内存普遍采用DDRAM规格，通常使用较小的内存模块以节省空间。一些笔记本电脑的内存能够升级，并且能通过可拆卸面板来轻松拆装内存模块。笔记本电脑中使用的内存主要有以下类型：

1）SODIMM（紧凑外形双列直插内存模块）。

2）DDR SDRAM（双倍数据传输率同步动态随机存储器）。

3）SDRAM（单数据传输率同步随机存储器）。

4）专有技术的内存模块。

（4）硬盘

笔记本电脑硬盘是笔记本电脑中为数不多的通用部件之一，基本上所有笔记本电脑硬盘都是可以通用的。硬盘的性能对系统整体性能有至关重要的影响。

目前，笔记本电脑所使用的硬盘直径一般是2.5in^[1]，标准的笔记本电脑硬盘通常为9.5mm和12.5mm两种厚度。其中，9.5mm的硬盘是为超轻超薄机型设计的，而12.5mm的硬盘主要用于厚度较大的光软互换和全内置机型。笔记本电脑硬盘一般采用三种方式与主板相连：硬盘针脚直接和主板上的插座连接；用特殊的硬盘线和主板相连；采用转接口和主板上的插座连接。其连接方式只是取决于厂家的设计，不管采用哪种形式，效果都是一样的。笔记本电脑转速通常以5400r/min为主。

笔记本电脑的硬盘普遍采用了磁阻磁头（MR）技术或扩展磁阻磁头（MRX）技术，MR磁头以极高的密度记录数据，增加了磁盘容量、提高数据吞吐率，同时还能减少磁头数目和磁盘空间，提高磁盘的可靠性和抗干扰、振动性能。从而解决了笔记本电脑应用程序越来越庞大，硬盘容量越来越高，而要求其体积越来越小的矛盾。笔记本电脑硬盘还采用了诸如增强型自适应电池寿命扩展器、PRML数字通道、新型平滑磁头加载/卸载等高新技术。

（5）移动显示芯片

移动显示芯片就是装在笔记本电脑主板上的集成显示显卡或者独立显卡。目前大多数超薄笔记本电脑均配备为集成显卡。集成显卡的显示芯片有单独的，但现在大部分都集成在主板的北桥芯片中。部分集成显卡的性能已经可以媲美入门级的独立显卡，所以不用花费额外的资金购买显卡。

集成显卡是将显示芯片、显存及其相关电路都做在主板上，与主板融为一体。一些主板集成的显卡也在主板上单独安装了显存，但其容量较小，集成显卡的显示效果与处理性能相对较弱，不能对显卡进行硬件升级，但可以通过CMOS调节频率或刷入新BIOS文件实现软件升级来挖掘显示芯片的潜能。

集成显卡的优点是功耗低、发热量小。但集成的显示芯片都是通过共享主内存作为显存工作的，因此在使用时要考虑设置的显存的大小，太小影响显示性能，太大会占用主内存，导致主内存过小，从而影响整体性能。

（6）网络设备

笔记本都标配了V92的调制解调器和10/100Mbit/s自适应以太网卡，这是笔记本要求的最低网络设备标准。

目前，随着迅驰的普及，标配无线网卡也成了笔记本电脑的一个特征，大部分的中高端笔记本电脑都配置了无线网卡，这给用户可以带来很大的方便，随着无线网络的铺设，很多公共场合都覆盖了无线局域网，这给带有无线网卡的笔记本带来了巨大的便利。

2.笔记本电脑基本架构

键盘和触摸板的下面就是笔记本电脑的主机部分，其中包括主板、CPU、内存、硬盘、光驱、软驱等所有的计算机内部组件基本上都集成在了主机中。笔记本电脑主机中的内部组件再组成系统的基本架构。

常见笔记本电脑基本架构框图如图1-4所示，主要包括北桥、南桥、显示卡、EC（嵌入式控制器，又称电源管理芯片）等部分，且这几个系统通常集成于主板上。开始工作时，再配合CPU、内存即可开机进入BIOS。另外，笔记本电脑系统还包括硬盘、网卡、光驱、Card Bus（PCMCIA控制器）等系统部件。

图1-4 常见笔记本电脑基本架构框图

北桥的功能主要是用来连接CPU和内存，若为独立显卡，还能提供与显卡的AGP接口，并用“DMI”（桌面管理界面，个人电脑综合管理不同硬件和软件系统的统一标准，包括网络连接）总线与南桥进行通信。

南桥的功能主要是连接一些外围设备，包括PCI界面的网卡、PC卡控制器、USB接口、IDE接口等。

EC在笔记本电脑中担当重要的“角色”，用于管理和控制整个笔记本电脑的系统电源，还负责内置键盘和一些低速接口的控制功能，它是BIOS的“物理控制器”和“载体”，通过LPC（全称“Low Pin Count”，是基于Intel标准的33MHz 4bit并行总线协议，代替以前的ISA总线协议，两者性能相似，通常用于笔记本电脑主板南桥芯片通信）与南桥进行通信。

BIOS用于实现笔记本电脑底层硬件和上层操作系统的桥梁。对于操作系统来说，只需要向BIOS发出指令即可，而不必知道光盘和硬盘是如何读、写的。例如实际操作中，从光盘复制一个文件到硬盘，只需知道“复制、粘贴”的指令即可完成。

目前市场上流行的笔记本品牌众多，其外观、功能各有特色，不同的品牌及芯片组的配置可能会有差异，但其原理和基本的架构都一样（Apple的除外），整个模块不会有太大的变化。如图1-5所示为常见笔记本电脑基本架构实物图。

图1-5 常见笔记本电脑基本架构实物图

三、笔记本电脑整机工作原理

笔记本电脑的CPU是一个超大规模的集成电路，因此CPU又称为微处理器。它是笔记本电脑系统的运算处理和控制中心。由于它能模仿人脑的思维方式，具有分析判断功能，因而是一种智能化的逻辑中枢。其内部主要是由运算器和控制器组成的，其中还包括指令输入、指令译码、高速缓冲存储器等部分。

指令都是由1和0组成的二进制编码信号，通过对它的解读使其变成要执行的指令，即要进行哪项工作。笔记本电脑开始工作时，CPU从内存中依次读出指令，然后根据指令要求做相应的工作。内存中的指令通过总线接口单元送入CPU，先送到CPU的指令输入单元，然后再送到指令译码单元，对指令内容进行解读。这些工作指令包括加减乘除运算指令、二进制数据比较指令、从存储器中读出数据的指令、向外部设备输出数据的指令等。

笔记本电脑中的内存是运行过程中所要处理的数据和指令，这些数据和指令在内存中只是暂时存放，并且随着任务的进行，内存中所存储的内容也在不断变化。

笔记本电脑中的硬盘和光盘等中所存储的为系统处理后需要保存的程序和数据资料。若不出现故障或人为改动，这些数据和资料可永久保存于设备中。

笔记本电脑整机工作流程可分为启动运行、指令输入与数据调用、应用程序执行、信息显示、数据输出五大部分。

1.笔记本电脑启动运行工作原理

笔记本电脑主机内部的CPU、内存、硬盘、电源等组件均通过插槽与接口再与主板连接。当按下电源开关时，整个主机即可通电。几乎同时，CPU首先进入BIOS中，根据BIOS中的启动程序读出硬盘中存储的系统程序，并写入内存中。然后操作系统开始进入启动过程。每次开机启动时，CPU均会从BIOS中调用主板上的各种集成电路及所连接设备的配置信息，以完成初始化操作。

启动运行工作过程中，若BIOS或CPU损坏，整个笔记本电脑将无法运行；同样，若硬盘损坏，则无法从硬盘上调用操作系统的启动程序，且会在LCD上显示故障的提示信息；若是硬盘中的操作系统损坏，则无法实现启动程序的运行，且会显示操作系统错误的提示信息。

2.笔记本电脑指令输入与数据调用工作原理

笔记本电脑完成初始化，操作系统运行后进入等待状态时，用户即可通过键盘、触控板或鼠标对笔记本电脑输入操作指令。当操作指令输入笔记本电脑后，该指令信号再通过电缆和接口电路送至CPU进行处理。接下来CPU输出控制信号，并从硬盘中读出该指令对应的数据信息，最后送至内存。

笔记本电脑指令输入与数据调用工作过程中，数据信息应先传送到内存中，CPU不能直接使用硬盘中的数据信息。而应经内存的缓冲处理后，才能将指令或数据送至CPU中进行运算处理。

3.笔记本电脑应用程序执行工作原理

内存中的每一个应用程序都是由成百上千条单个的命令组合而成的，而每一条命令（包括算术运算、逻辑运算、数据传输、条件分类等）则是由简单的二进制数字来表示。当执行应用程序时，CPU即会将这些数据一个一个地从内存中读出，并通过运算实现命令内容对应的动作，从而最终完成应用程序的功能。

笔记本电脑应用程序执行原理就是指CPU从内存中读出一条一条的程序，然后再进行高速处理的工作过程。

4.笔记本电脑信息显示工作原理

为了便于人机对话，使用户了解笔记本电脑内部的运行状态和运算执行的结果，笔记本电脑会将处理的数据、信息和运行状态以文字、图形或图像的形式显示在LCD上。

CPU一次次地读出内存中的一条一条命令，经运算处理后再将运算执行的结果存到内存中。接下来CPU还将输出图形显示数据，然后经控制、卷片后将其存在显卡的显示存储器中。显示存储器中的信号再经视频图形、图像处理电路形成一场一场的视频图像信号，最后经D-A转换器输出视频R、G、B三原色信号送到LCD中显示出图像。

在这一过程中，若出现显卡或显示存储器有故障，则会引起无图像的故障发生。

5.笔记本电脑数据输出工作原理

笔记本电脑数据输出工作原理是由CPU控制应用程序将信息数据通过外部接口输送到笔记本电脑连接的外部设备中（例如打印输出、网络发送等）。在CPU的控制下，笔记本电脑即会从硬盘或其他存储设备中读出需要打印的数据内容，然后在控制芯片组的作用下将这些数据再通过打印机接口传输到相连接的打印机中，即可进行打印输出。