主板的基礎(chǔ)知識1

初識計算機(jī)硬件系統(tǒng)——主板的基礎(chǔ)知識1主講：劉亞琦《辦公自動化》主板可按照尺寸、支持的CPU的品牌、集成度等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類1.按尺寸分類按主板結(jié)構(gòu)分類（1）AT主板：標(biāo)準(zhǔn)尺寸的主板，IBMPC/A機(jī)首先使用而得名，有的486、586主板也采用AT結(jié)構(gòu)布局（具體尺寸參數(shù)305mm×279–330mm）。AT主板于1984年由IBM制定，常見于80年代至90年代。現(xiàn)在，已經(jīng)被淘汰，于1990年代中期被ATX規(guī)格取代。（2）BabyAT主板：袖珍尺寸的主板，比AT主板小，因而得名。很多原裝機(jī)的一體化主板首先采用此主板結(jié)構(gòu)（216mm×254-330mm）（3）ATX：由英特爾公司在1995年制定。這是多年來第一次電腦機(jī)殼與主板設(shè)計的重大改變。ATX取代了AT主板規(guī)格，成為較新電腦系統(tǒng)默認(rèn)的主板規(guī)格。它的布局是"橫"板設(shè)計，就象把Baby-AT板型放倒了過來，這樣做增加了主板引出端口的空間，使主板可以集成更多的擴(kuò)展功能。對主板上元件布局作了優(yōu)化，有更好的散熱性和集成度，需要配合專門的ATX機(jī)箱使用。ATX解決了以往AT規(guī)格中，令電腦組裝人士煩惱的問題。其他派生的主板規(guī)格（包括microATX、FlexATX與mini-ITX）保留了ATX基本的背板設(shè)置，但主板的面積減少，擴(kuò)充槽的數(shù)目也有所刪減，標(biāo)準(zhǔn)的ATX主機(jī)版尺寸為305mm×244mm。。自英特爾在1995年發(fā)表最初的ATX官方規(guī)格后，此規(guī)格經(jīng)歷多次變更；最新2.3版本規(guī)格于2007年發(fā)表，這也容許標(biāo)準(zhǔn)的ATX機(jī)箱容納較小的microATX主板。6.1主板的分類（4）BTX：2003年，英特爾發(fā)布全新的BTX主板規(guī)格，以其作為ATX的替代規(guī)格。但由于兼容性的問題，ATX規(guī)格仍為組裝電腦最通行的主板規(guī)格，只有大型廠商的零售電腦采用BTX，因此英特爾于2006年起放棄BTX的發(fā)展。（5）NLX：Intel的主板結(jié)構(gòu)，最大特點(diǎn)是主板只提供CPU、內(nèi)存等基本插槽，PCI等插槽則需要另外的板卡來進(jìn)行擴(kuò)展，升級靈活方便有效.（6）mini-ITX主板Mini-ITX是由VIA（威盛電子）定義和推出的一種結(jié)構(gòu)緊湊的微型化的主板設(shè)計規(guī)范，目前以被各家廠商廣泛應(yīng)用于各種商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用中。它是用來設(shè)計用于小空間小尺寸的專業(yè)計算機(jī)的，如用在汽車、置頂盒以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的電腦，但Mini-ITX主板也可用于制造瘦客戶機(jī)。Mini-ITX主板類似并向下兼容先前的主板Micro-ATX和Flex-ATX，但它有幾個使其與先前主板相區(qū)別的特點(diǎn)。其尺寸只有17×17cm如圖6-1所示：2.按CPU插槽的類型分類主板CPU的插槽是根據(jù)CPU的封裝類型和引腳數(shù)量來命名的，因為AMD和Intel的CPU引腳結(jié)構(gòu)有著比較明顯的差別，所以一塊主板不能同時支持這兩個品牌的CPU。按照CPU插槽類型對主板分類見表5.1。3.按主板芯片組分類主板芯片組是主板上最重要的控制芯片，主板芯片組針對不同品牌和類型的CPU設(shè)計，同時又包含對其他I/O設(shè)備的控制功能。所以，不同的主板只能支持Intel的CPU，或者只能支持AMD的CPU，同時支持一個品牌CPU的主板也不能支持該品牌的所有型號的CPU。按Intel和AMD芯片類型來分類的主板見表6-1舉例。生產(chǎn)主板芯片的廠商除了AMD和Intel本身之外還有威盛、英偉達(dá)等第三方公司，如表5.1所示LGA775插槽類型的主板的芯片組還有NVIDIAnForce730i，AM3+插槽主板的芯片組有NVIDAGeForce7025。4.按照是否集成分類集成主板上集成了聲卡，顯卡、網(wǎng)卡等多種電路，一般不需再插卡就能工作，具有高集成度和節(jié)省空間的優(yōu)點(diǎn)，但也有維修不便和升級困難的缺點(diǎn)。在原裝品牌機(jī)或?qū)τ嬎銠C(jī)性能要求不高的場合中采用較多。6.2主板的結(jié)構(gòu)1.主板芯片組：芯片組（Chipset）是主板的核心組成部分，如果說中央處理器（CPU）是整個電腦系統(tǒng)的心臟，那么芯片組將是整個身體的軀干。而芯片組通常由北橋和南橋組成，也有些以單芯片設(shè)計，增強(qiáng)其效能。這些芯片組為主板提供一個通用平臺供不同設(shè)備連接，控制不同設(shè)備的溝通。主板芯片組幾乎決定著主板的全部功能，進(jìn)而影響到整個電腦系統(tǒng)性能的發(fā)揮，芯片組是主板的靈魂。芯片組性能的優(yōu)劣，決定了主板性能的好壞與級別的高低。其中CPU的類型、內(nèi)存類型、容量和性能，顯卡插槽規(guī)格是由芯片組中的北橋芯片決定的；而擴(kuò)展槽的種類與數(shù)量、擴(kuò)展接口的類型和數(shù)量等，是由芯片組的南橋決定的。常見和主要生產(chǎn)芯片組的廠家有英特爾（美國）、AMD（美國）這2大家。（1）南北橋芯片：橫跨PCI-E插槽左右兩邊的兩塊芯片就是南北橋芯片，離CPU近得芯片被稱為北橋芯片，另一個就是南橋芯片。芯片組以北橋芯片為核心，一般情況，主板的命名都是以北橋的核心名稱命名的（如P45的主板就是用的P45的北橋芯片）。從主板的命名看出，北橋的地位更為重要（2）北橋芯片：主要負(fù)責(zé)處理CPU、內(nèi)存、顯卡三者間的“交通”，這主要是考慮到北橋芯片與處理器之間的通信最密切，為了提高通信性能而縮短傳輸距離，由于處理的數(shù)據(jù)量多而發(fā)熱量較大，因而需要散熱片散熱。（3）南橋芯片：南橋芯片負(fù)責(zé)I/O總線之間的通信（即硬盤，光驅(qū)等存儲設(shè)備，音頻，鍵盤，時鐘，電源等控制器和主板的數(shù)據(jù)流通），離CPU插槽最遠(yuǎn)，一般在PCI插槽的附近，這種布局是考慮到它所連接的I/O總線較多，離處理器遠(yuǎn)一點(diǎn)有利于布線。（4）單芯片隨著技術(shù)的發(fā)展，有些新出的主板，把南北橋芯片整合在一起，節(jié)省成本的同時，進(jìn)一步提高芯片組的性能。另外Intel和AMD還逐漸將內(nèi)存、顯卡等的控制技術(shù)與CPU結(jié)合，對于這樣的CPU主板上也就不需要北橋芯片，只留一個南橋芯片就可以了。2.主板CPU插槽CPU需要通過某個接口與主板連接的才能進(jìn)行工作。CPU經(jīng)過這么多年的發(fā)展，采用的接口方式有引腳式、卡式、觸點(diǎn)式、針腳式等。而目前CPU的接口都是針腳式接口，對應(yīng)到主板上就有相應(yīng)的插槽類型。不同類型的CPU具有不同的CPU插槽，因此選擇CPU，就必須選擇帶有與之對應(yīng)插槽類型的主板。主板CPU插槽類型不同，在插孔數(shù)、體積、形狀都有變化，所以不能互相接插。主板插槽如圖6-3所示：3.內(nèi)存插槽內(nèi)存插槽類型也就是內(nèi)存接口的類型，有三種，分別是SIMM、DIMM和RIMM。SIMM已被淘汰，RIMM的內(nèi)存較少，所以主流內(nèi)存接口和插槽類型是DIMM。

（1）SIMMSingleInlineMemoryModule，單內(nèi)聯(lián)內(nèi)存模塊

單內(nèi)聯(lián)內(nèi)存模塊SIMM是一種兩側(cè)金手指都提供相同信號的內(nèi)存結(jié)構(gòu)，在內(nèi)存發(fā)展進(jìn)入SDRAM時代后，SIMM逐漸被DIMM技術(shù)取代。DIMM（2）Dual-Inline-Memory-Modules,即雙列直插式存儲模塊DIMM與SIMM相當(dāng)類似，不同的只是DIMM的金手指兩端不像SIMM那樣是互通的，它們各自獨(dú)立傳輸DIMM信號，因此可以滿足更多數(shù)據(jù)信號的傳送需要。同樣采用DIMM，SDRAM的接口與DDR內(nèi)存的接口也略有不同，SDRAMDIMM為168PinDIMM結(jié)構(gòu)，金手指每面為84Pin，金手指上有兩個卡口，用來避免插入插槽時，錯誤將內(nèi)存反向插入而導(dǎo)致燒毀；DDRDIMM則采用184PinDIMM結(jié)構(gòu)，金手指每面有92Pin，金手指上只有一個卡口。卡口數(shù)量的不同，是二者最為明顯的區(qū)別。DDR2DIMM為240pinDIMM結(jié)構(gòu)，金手指每面有120Pin，與DDRDIMM一樣金手指上也只有一個卡口，但是卡口的位置與DDRDIMM稍微有一些不同，因此DDR內(nèi)存是插不進(jìn)DDR2DIMM的，同理DDR2內(nèi)存也是插不進(jìn)DDRDIMM的，因此在一些同時具有DDRDIMM和DDR2DIMM的主板上，不會出現(xiàn)將內(nèi)存插錯插槽的問題。（3）RIMMRambusInlineMemoryModuleRIMM是Rambus公司生產(chǎn)的RDRAM內(nèi)存所采用的接口類型，RIMM內(nèi)存與DIMM的外型尺寸差不多，由于RDRAM內(nèi)存較高的價格，此類內(nèi)存在DIY市場很少見到，RIMM接口也就難得一見了內(nèi)存規(guī)范也在不斷升級，從早期的SDRAM到DDRSDRAM，發(fā)展到現(xiàn)在的DDR2與DDR3，每次升級接口都會有所改變，當(dāng)然這種改變在外型上不容易發(fā)現(xiàn)，如上圖第一副為DDR2，第二幅為DDR3，在外觀上的區(qū)別主要是內(nèi)存缺口的位置，DDR2與DDR3是不能兼容的。內(nèi)存槽有不同的顏色區(qū)分，如果要組建雙通道，必須使用同樣顏色的內(nèi)存插槽。目前，DDR3正在逐漸替代DDR2的主流地位，在這新舊接替的時候，有一些主板廠商也推出了Combo主板，兼有DDR2和DDR3插槽。4.PCI擴(kuò)展插槽PeripheralComponentInterconnect外設(shè)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際應(yīng)用中簡稱為PCI，是一種連接電子計算機(jī)主板和外部設(shè)備的總線標(biāo)準(zhǔn)。一般PCI設(shè)備可分為以下兩種形式：PCI常見于現(xiàn)代的個人計算機(jī)中，并已取代了ISA和VESA局部總線，成為了標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展總線。PCI總線亦常見于其他電子計算機(jī)類型中。PCI總線最終將被PCIExpress和其他更先進(jìn)的技術(shù)取代，這些技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)被用于最新款的電子計算機(jī)中。PCI規(guī)范規(guī)定了該總線的物理尺寸（包括線寬）、電氣特性、總線時序和協(xié)議。常見的PCI卡包括網(wǎng)卡、聲卡、調(diào)制解調(diào)器、電視卡和磁盤控制器，還有USB和串口等端口。原本顯卡通常也是PCI設(shè)備，但很快其帶寬已不足以支持顯卡的性能。PCI顯卡現(xiàn)在僅用在需要額外的外接顯示器或主板上沒有AGP和PCIExpress槽的情況。普通PCI總線帶寬一般為132MB/s(在32bit/33Mhz下)或者264MB/s（在32bit/66Mhz下）。

圖6-6

PCI和PCIE插槽

PCI插槽

PCI-E×16

插槽

PCI-E×1

插槽

5.PCI-E插槽PCIExpress，簡稱PCI-E，是電腦總線PCI的一種，它沿用了現(xiàn)有的PCI編程概念及通訊標(biāo)準(zhǔn)，但建基于更快的串行通信系統(tǒng)。PCI-E擁有更快的速率，以取代幾乎全部現(xiàn)有的內(nèi)部總線（包括AGP圖形加速接口和PCI）。英特爾希望將來能用一個PCI-E控制器和所有外部設(shè)備交流，取代現(xiàn)有的南橋／北橋方案。除了這些，PCI-E設(shè)備能夠支援熱拔插以及熱交換特性，支援的三種電壓分別為+3.3V、3.3Vaux以及+12V?？紤]到現(xiàn)在顯卡功耗的日益增加，PCI-E而后在規(guī)范中改善了直接從插槽中取電的功率限制?；究梢詽M足當(dāng)時(2004年)中高階顯卡的需求。這一點(diǎn)可以從AGP、PCI-E兩個不同版本的6600GT顯卡上就能明顯地看到，后者并不需要外接電源。PCI-E只是南橋的擴(kuò)展總線，它與操作系統(tǒng)無關(guān)，所以也保證了它與原有PCI的兼容性，也就是說在很長一段時間內(nèi)在主板上PCI-E接口將和PCI接口共存，這也給用戶的升級帶來了方便。由此可見，PCI-E最大的意義在于它的通用性，不僅可以讓它用于南橋和其他設(shè)備的連接，也可以延伸到芯片組間的連接，