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主板的系统知识
主板的系统知识
主板的概念
主板,又叫主机板(mainboard)、系统板(systemboard)或母板(motherboard);它安装在机箱内,是微机最基本的也是最重要的部件之一。
主板一般为矩形电路板,上面安装了组成计算机的主要电路系统。
作用:
主板负责连接电脑上各形各式的元器件。
计算机的整体运行速度和稳定性在相当程度上取决于主板的性能。
主板的分类:
1、按主板上使用的CPU架构分类(当今流行平台):
Intel平台:
Socket775:
也称LGA775,这种接口采用的为触点式设计,触点为775pin,目前主流单核心的Pentium4和Pentium4EE、CeleronD和双核CeleronE,以及双核心的PentiumD和PentiumEE,Core2Duo双核,Core2Quad四核。
socket1156:
LGA1156又叫做SocketH,是Intel在LGA775与LGA1366之后的CPU插槽。
它也是IntelCorei3/i5/i7处理器器(Nehalem系列)的插槽,读取速度比LGA775高。
目前支持1156接口的主流主板芯片组为H55/P55,P53,目前主流1156接口的cpu有i3、i5和i7系列.
socket1155:
SandyBridge是将取代Nehalem的一种新的微架构,将采用32纳米芯片加工技术制造。
SandyBridge将是第一个拥有高级矢量扩展指令集(AdvancedVectorExtensions)微架构”(之前称作VSSE),这种新的指令能够以256位数据块的方式处理数据,因此数据传输将获得显著提升,从而加快图像、视频和音频等应用程序的浮点计算。
从理论上来讲,AVX指令集的引入使得CPU内核浮点运算性能提升到了2倍。
目前支持LGA1155接口的主板芯片组为H67/P67。
socket1366:
也称LGA1366(又称SocketB),触点为1366pin,逐步取代流行多年的LGA775.LGA1366要比LGA775A多出越600个针脚,这些针脚会用于QPI总线、三条64bitDDR3内存通道等连接。
Bloomfield、Gainestown以及Nehalem处理器的接口为LGA1366,比目前采用LGA775接口的Penryn的面积大了20%。
处理器die越大,发热量相对就越大,所以就需要散热效果更佳的CPU散热器。
AMD平台:
SocketAM2:
2006年5月底发布的支持DDR2内存的AMD64位桌面CPU的插槽标准。
是目前低端的Sempron、中端的Athlon64、高端的Athlon64X2以及顶级的Athlon64FX等全系列AMD桌面CPU所对应的插槽标准。
SocketAM2具有940个CPU针脚插孔,支持200MHz外频,支持双通道DDR2内存。
虽然同样都具有940个CPU针脚插孔,但SocketAM2与原有的Socket940在针脚定义以及针脚排列方面都不相同,并不能互相兼容。
按照AMD的规划,SocketAM2将逐渐取代原有的Socket754和Socket939,从而实现桌面平台CPU插槽标准的统一。
SocketAM2+:
是一款AMD处理器的CPU插座,是现时用于多款AMD处理器(如Athlon64x2)的SocketAM2的后继插座。
SocketAM2+完全相容于SocketAM2,用于SocketAM2的处理器也能用于SocketAM2+的底板,反之亦然。
两个特点:
HyperTransport3.0,可运行于2.6GHz分隔电源层(Splitpowerplanes)
SocketAM3:
AMD于2009年2月发布了首批共五款采用SocketAM3接口的PhenomIIX4/X3系列处理器,包括PhenomIIX4910、PhenomIIX4810/805三款四核心和PhenomIIX3720BE/710两款三核心。
CPU针脚数由原来AM2的940根针脚改为938根针脚。
所有的AMD桌面级45纳米处理器均采用了新的Socket-AM3插座
SocketFM1是AMD公司预定于2011年6月所发表研发代号为“Llano”的新处理器所用的桌上型电脑CPU插槽。
针脚有905个。
“Llano”处理器于笔记本电脑所用的插槽为SocketFT1;于上网本所用的插槽为SocketFS1,目前桌面已经上市的台式机处理器为AMDAthlonIIX4631采用FM1接口32nm制程主频2.6Ghz
总结:
CPU的针脚、主板中CPU的构架、接口总是随着硬件技术的发展而发展。
2、按逻辑按制芯片组分类(重点)
芯片组(Chipset):
是主板的核心组成部分,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。
对于主板而言,芯片组几乎决定了这块主板的功能,进而影响到整个电脑系统性能的发挥,芯片组是主板的灵魂。
芯片组性能的优劣,决定了主板性能的好坏与级别的高低。
这是因为目前CPU的型号与种类繁多、功能特点不一,如果芯片组不能与CPU良好地协同工作,将严重地影响计算机的整体性能甚至不能正常工作。
芯片组的生产厂家:
英特尔(美国)、VIA(中国台湾)、SiS(中国台湾)、ULI(中国台湾)、AMD(美国)、NVIDIA(美国)、ATI(加拿大)、ServerWorks(美国)、IBM(美国)、HP(美国)等为数不多的几家,其中以英特尔和NVIDIA以及VIA的芯片组最为常见。
Intel平台:
在台式机的英特尔平台上,英特尔自家的芯片组占有最大的市场份额,而且产品线齐全,高、中、低端以及整合型产品都有,其它的芯片组厂商VIA、SIS、ULI以及最新加入的ATI和NVIDIA几家加起来都只能占有比较小的市场份额,除NVIDIA之外的其它厂家主要是在中低端和整合领域,NVIDIA则只具有中、高端产品,缺乏低端产品,产品线都不完整。
Amd平台:
AMD自身通常是扮演一个开路先锋的角色,产品少,市场份额也很小,而VIA以前却占有AMD平台芯片组最大的市场份额,但现在却受到后起之秀NVIDIA的强劲挑战,后者凭借其nForce2、nForce3以及现在的nForce4系列芯片组的强大性能,成为AMD平台最优秀的芯片组产品,进而从VIA手里夺得了许多市场份额,目前已经成为AMD平台上市场占用率最大的芯片组厂商,而SIS与ULI依旧是扮演配角,主要也是在中、低端和整合领域。
北桥芯片(NorthBridge):
是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分,也称为主桥(HostBridge)。
作用:
负责与CPU的联系并控制内存、AGP数据在北桥内部传输、提供对CPU的类型和主频、系梳的前端总线频率、内存的类型(SDRAM、DDR、SDRAM、RDRAM)和最大容量、AGP插槽、ECC纠错等支持。
位置:
离CPU最近的芯片(提高通信性能,缩短传输距离)。
由于北桥芯片的数据处理量大,故加散热片或风扇。
南桥芯片:
作用:
负责I/O总线之间的通信。
如PCI、USB、LAN、ATA、STAT、音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等。
说明:
此项技术一般相对来说比较稳定,所以不同芯片组中可能南桥芯片是一样的,不同的只是北桥芯片。
相对于北桥芯片来说,其数据处理量并不算大。
总结:
芯片组的地位:
决定了主板的功能,是主板的核心、灵魂。
芯片组结构特点:
较靠近CPU为北桥。
南桥离CPU插槽相对远些,靠近PCI插槽(有利于布线)
Intle平台流行芯片组:
X79:
LGA2011
Z68,P67,H55,P55,H57,H67,H61:
LGA1155
X58:
LGA1366
H57:
LGA1156
P45,P43,P31,G43,G41,G31:
LGA775
音频芯片
板载音效是指主板所整合的声卡芯片型号或类型。
声卡是一台多媒体电脑的主要设备之一,现在的声卡一般有板载声卡和独立声卡之分。
在早期的电脑上并没有板载声卡,电脑要发声必须通过独立声卡来实现。
随着主板整合程度的提高以及CPU性能的日益强大,同时主板厂商降低用户采购成本的考虑,板载声卡出现在越来越多的主板中,目前板载声卡几乎成为主板的标准配置了,没有板载声卡的主板反而比较少了板载声卡一般有软声卡和硬声卡之分。
这里的软硬之分,指的是板载声卡是否具有声卡主处理芯片之分,一般软声卡没有主处理芯片,只有一个解码芯片,通过CPU的运算来代替声卡主处理芯片的作用。
而板载硬声卡带有主处理芯片,很多音效处理工作就不再需要CPU参与了。
常见集成声卡品牌包括Realtek、ADI等等,Intel、NVIDIA、VIA的整合芯片组中也包含有声音芯片。
Realtek是世界知名的IC设计公司,全球最大的整合音效芯片厂商。
其生产的集成声卡是我们最常见到的。
其ALC系列音频芯片是目前主板厂商运用最多的集成音效芯片,从5.1的数字输出到8.1的同轴输出,都有它的身影,在英特尔正式推出"高清晰度(HighDefinitionAudio)"音频系统后,瑞昱也快速跟进,先后发布了数款HDAudio音频芯片,继续保持着在板载声卡领域中的领先地位。
AnalogDevices(ADI)的SoundMAX系列音频编码器一向在PC集成声卡领域内享有盛誉,也获得了Intel、华硕等厂商的高端主板产品的一贯青睐,我们常常见到华硕的中高端产品一贯使用ADI的SoundMax系列声卡。
不过,由于集成声卡市场空间、利润有限,前不久ADI宣布不再推出新的集成声卡产品。
AC'97
AC'97的全称是AudioCODEC'97,这是一个由英特尔、雅玛哈等多家厂商联合研发并制定的一个音频电路系统标准。
它并不是一个实实在在的声卡种类,只是一个标准。
目前最新的版本已经达到了2.3。
现在市场上能看到的声卡大部分的CODEC都是符合AC'97标准。
厂商也习惯用符合CODEC的标准来衡量声卡,因此很多的主板产品,不管采用的何种声卡芯片或声卡类型,都称为AC'97声卡。
网卡芯片:
主板网卡芯片是指整合了网络功能的主板所集成的网卡芯片,与之相对应,在主板的背板上也有相应的网卡接口(RJ-45),该接口一般位于音频接口或USB接口附近。
在使用相同网卡芯片的情况下,板载网卡与独立网卡在性能上没有什么差异,而且相对与独立网卡,板载网卡也具有独特的优势。
首先是降低了用户的采购成本,例如现在板载千兆网卡的主板越来越多,而购买一块独立的千兆网卡却需要好几百元;其次,可以节约系统扩展资源,不占用独立网卡需要占用的PCI插槽或USB接口等;再次,能够实现良好的兼容性和稳定性,不容易出现独立网卡与主板兼容不好或与其它设备资源冲突的问题。
常见的Realtek和Marvell网卡
Bios芯片与COMS芯片
一级固化到计算机主板上ROM芯片上的程序,它保存着计算机最重要的基本输入输出程序系统设置信息,开机后自检程序和系统自启动程序。
功能:
为计算机最底层的,最直接的硬件设置和控制。
ROM由谁写入?
COMS芯片:
指保存在计算机基本启动信息(如日期,时间,启动设置等)芯片。
CMOS是主板上一块可写的RAM芯片,用来保存BIOS的硬件配置和用户对某些参数设置。
CMOS与BIOS的区别:
CMOS:
是系统参数存放的地方;
BIOS:
是系统设置的程序;
准确的说通过BIOS设置程序对CMOS参数进行设置,CMOS是用来存储BIOS设置后的保存数据。
电源管理芯片
电源管理芯片又称电源IC,又叫脉宽调制芯片(PWM),主板用的叫:
可编程脉宽调制芯片,主要负责控制CPU的主供电,一般位于CPU插座附近,可看型号识别。
I/O芯片
I/O芯片主要负责控制软件驱、打印口、键盘鼠标口。
I/O芯片的常见品牌:
Winbond华邦 TTE联阳 ALI 杨智 SMSC等。
负责I/O设备及提供软驱的iTEIT8720F芯片
Marvell88SE6111控制器可支持2个PATA设备
VIAVT6301394控制器
USB3.0/SATA3.0芯片介绍
随着更多新技术、规范的诞生,主板制造商通常会积极的引入新的芯片以让自己的产品可以支持最新功能,而这些规范仍为成为主芯片组中的标配。
比如USB3.0、SATA3.0等。
尤其是USB3.0方面,由于Intel宣布在主芯片组中提供原生USB3.0支持延期至2012年,而不少设备商已经推出了相关产品,使得目前主板中的USB3。
0功能全部要借助第三方芯片实现,这方面的竞争也日趋激烈,目前NEC、华硕、德州仪器、Intel、威盛、ASmedia、富士通、FrescoLogic都已经大出货自己的USB3.0控制芯片。
相关驱动由主板制造商提供。
VIAUSB3.0控制芯片
NECUSB3.0控制芯片
随着主板带有功能日渐丰富,以及技术的不断更新,将会由越来越多的芯片出现在主板上。
然而,有些功能给用户带来了方便,有些却会使得成本增加,效率、兼容性低下,这是芯片组提供者应该为用户去思考的一个问题。
按主板的结构分类
主板结构:
指主板上器件的布局排列方式、尺寸大小、形状、所使用的电源规格等。
AT主板:
最基本的板型,应用于IBM PC/AT机得名。
尺寸为:
32cm×30cm
BabyAT主板(AT主板的改良型):
尺寸为:
26.5cm×22cm.
特点:
比AT主板布局更合理些;使用AT或ATX电源。
ATX主板(旋转了90度的BabyAT)(重点)
特点:
1)输入/输出接口及其连接器可直接做在主板上;
2)CPU和内存插槽均远离扩展槽;
3)因CPU靠近电源,电源风扇也可给CPU散热。
4)软硬盘连接器位于软硬盘支架附近,因此连线较短。
5)提供SoftPower(软电源开关),提供3V电压,适应新的CPU需要。
说明:
SoftPower(软电源开关):
即由主板控制电源开关,这样可实现遥控开机和Win95自动关机等功能。
MicroATX主板(MiniATX)(ATX的简化版)
优点:
降低PC机的总体成本,减少系统对电源的要求量。
缺点:
主板上可以使用的I/O扩充插槽也相对减少,最多可以支持4个扩充插槽(ISA、PCI或AGP等)。
说明:
目前PC机所使用的ATX框架标准是在1996年制定的,随着技术的不断进步,各种新技术,新产品的不断出现,ATX框架在适应这些新产品上显得力不从心了,无论系统散热或者机箱外观设计等方面,都表现出越来越多的劣热。
因些,Intel同其它许多公司合作推出了BTX框架标准,这项标准是在ATX框架的基础上发展而来的,同ATX相比,BTX构架规格将能给电脑主机带来更好的散热特性(引入BTX主板)。
1、BTX主板(发展趋势)
(1)优点:
1)提供更高的散热效率;
2)部件的布局符合科学原则;
3)机箱内部的气流运动也将更加畅通无阻;
4)支持窄板设计,板的体积紧凑;
5)在散热系统引入“热模块”。
热模块:
散热器(金属散热片+风扇)和气流通道;
6)BTX背部接口设计:
首先BTX保留了并口(打印机用),与PS/2键盘鼠标接口等。
在USB接口方面,BTX的背板最多可集成6个,机箱前面板则配备2个,刚好达到芯片组可支持的最大数量。
HDAudio技术的引入让PC实现7.1声道环绕音效成为可能,BTX的背板配备了包含输入、输出在内的8个音频接口;
7))机箱内设计有主板托架,减少了安装主板由于误操作损坏的可能;
8)防电磁辐射:
Intel强调在边缘必须设计防磁弹片,有效的阻止了电磁辐射外泄,保护人体健康。
注意:
电磁辐射是人类物理学至今没有攻克的一道难题,
(2)BTX的发展趋势
据Intel官方预测,截至2006年,现有ATX规格的产品将会有一半转变成为BTX规格。
预见,3年内ATX规格将会消失在我们的视线中,BTX同样也会像前辈AT、ATX一样成为主流的主板规格。
接口
AGP,PCI插槽(又称为I/O接口)
(1)AGP插槽:
目前的显卡一般都是使用的AGP接口(高速图形端口),AGP
插槽就是用来插AGP显卡用的,一般位于处理器左边那条棕色的插槽.
(2)PCI插槽:
PCI插槽应用最多的三种插槽,用来安装声卡,内置MODEM,
网卡等使用PCI接口设备,就是主板上的白色插槽.
ISA
(3)总结总线扩充槽分为VESA
PCI
AGP
(4)AMR插槽
AMR即音效/调制解器插槽,用以插入声卡或MODEM卡.
主板的扩展接口,上图中蓝色的为PCI-EX16接口,目前主流的显卡都使用该接口。
白色长槽为传统的PCI接口,也是一个非常经典的接口了,拥有10多年的历史,接如电视卡之类的各种各样的设备。
最短的接口为PCI-EX1接口,对于普通用户来说,基于该接口的设备还不多,常见的有外置声卡。
有些主板还会提供迷你PCI-E接口,用于接无线网卡等设备
SATA2与IDE接口
横向设计的IDE接口,只是为了方便理线和插拔
SATA与IDE是存储器接口,也就是传统的硬盘与光驱的接口。
现在主流的Intel主板都不提供原生的IDE接口支持,但主板厂商为照顾老用户,通过第三方芯片提供支持。
新装机的用户不必考虑IDE设备了,硬盘与光驱都有SATA版本,能提供更高的性能。
SATA3接口
SATA已经成为主流的接口,取代了传统的IDE,目前主流的规范还是SATA3.0Gb/s,但已有很多高端主板开始提供最新的SATA3接口,速度达到6.0Gb/s。
如上图,SATA3接口用白色与SATA2接口区分。
主板其他内部接口介绍:
4PINCPU供电接口
8PINCPU供电接口
随着CPU的功耗的升高,单靠CPU接口的供电方式已经不能满足需求,因此早在Pentium4时代就引入了一个4PIN的12V接口,给CPU提供辅助供电。
在服务器平台,由于对供电要求更高,所以很早就引入更强的8PIN12V接口,而现在一些主流的主板也使用了8PINCPU供电接口,提供更大的电流,更好保证CPU的稳定性。
这就产生疑问了,一些电源只提供4PIN接口,没提供8PIN,两者能兼容吗?
答案是可以的,如果电源上只有4PIN12V接口,接在8PIN的主板上是完全没问题的,该接口使用放呆设计,只有一边可以接入。
另外虽然有4PIN转8PIN的转接线,但由于是同一条线路输出,转接与否效果是完全一样的。
CPU风扇接口
Intel从915主板芯片就开始引入了4PIN风扇接口,比起传统的3PIN,该接口最大的改进是支持PWM温度控制,可根据CPU的温度对风扇进行调速,用户可以在BIOS设置这个温度的范围,使散热效能和风扇噪音处于一个平衡点。
机箱接线位
上图彩色的针脚位是机箱接线部分。
接线时注意正负位,一般黑色/白色为负,其他颜色为正。
其中PW表示电源开关,RES表示重启键,HD表示硬盘指示灯、PWR_LED表示电源灯,speak表示PC喇叭。
MSG表示信息指示灯,与机箱的HD_LED相连来表现IDE,或SATA总线是否有数据通过。
24pin主板供电接口及其他
目前ATX主板的最新规范是ATX12V2.31,从ATX12V2.0开始,采用了双12V供电设计,主板的电源接口就从传统的20PIN升级为24PIN,兼容传统的20PIN电源。
因为显卡的功耗越来越大,需要外接12V电源供电,为避免大功耗显卡和CPU抢电压而设计12V供电方案,多出的4PIN主要是为PCI-E显卡供电的。
如果不是用大功耗显卡,只接20PIN也是没问题的。
另外LPT与FDD接口基本已经淘汰,普通用户不需要用到。
前/后置接口接线处
图中的黄色接口是前/后置USB接口的接线处,在高端的主板上还提供了人性化的设计,能避免接错线而烧毁主板,一般用户在接该线时,可以参考主板说明书。
两端白色的是COM口和IEEE1394接口。
你全都认识吗?
菜鸟必看主板接口最全充电
主板外部接口介绍:
整合主板的外部接口
VGA、DVI和HDMI都是视频接口,用于连接显示器。
VGA是传输模拟信号,DVI和HDMI能传输数字信号,支持1080P全高清视频。
与DVI相比,HDMI主要优势是能够同时传输音频数据,在视频数据的传输上没有差别。
另外,还有一种新兴的视频接口叫“DisplayPort”接口,简称DP接口,同样能够传输音频。
上图中还有一个光纤音频接口,很多朋友仅知道是光纤接口,但不知做什么用的,是否能插光纤网线?
答案是否定的。
该接口仅为高端音频设备传输音频信号。
e-SATA并不是一种独立的外部接口技术标准,简单来说e-SATA就是SATA的外接式界面,拥有e-SATA接口的电脑,可以把SATA设备直接从外部连接到系统当中,而不用打开机箱,但由于e-SATA本身并不带供电,因此也需要SATA设备也需要外接电源,这样的话还是要打开机箱,因此对普通用户也没多大用处。
e-SATA上面是IEEE1394接口,IEEE1394接口最大的优势是接口带宽比较高,其在生活中应用最多是高端摄影器材,这部分应用人群本来就少;加上更多用户采用USB接口来传输储存卡上的数据。
因此,对于绝大部用户来说,IEEE1394接口也很少用上。
USB2.0与e-SATA结合的USBPLUS接口
请注意,上图的下端两个接口并不是e-SATA,而是USB2.0与e-SATA结合的USBPLUS接口,外观上比e-SATA更厚点。
USBPLUS接口是爱国者2009年发布的,目的是解决e-SATA没有提供供电的缺陷。
USBPLUS原理图
通过与USB接口结合,获得5V供电和3.0GB/s的传输速度。
同时,它也可以单独接USB接口或e-SATA接口,十分灵活,因此如今也很受欢迎。
非整合主板的外部接口
众所周知,USB2.0的理论速度是480Mbps,而SATA2接口也已经是3Gbps,USB2.0早已成技术瓶颈。
而USB3.0的理论速度是4.8Gbps,也就是说性能提升了10倍。
目前一些主板厂商已经推出了多款带USB3.0接口的主板,价格比普通的仅贵50元左右。
但由于刚起步,目前支持USB3.0的设备还很少,现在对普通用户来说还意义不大。
基本被淘汰的打印机LPT接口和COM接口仍存在一些主板上
另外,从有些主板上我们还能看到LPT并行接口(图中很长的粉红色接口)和COM串行接口(9针绿色接口)。
串行接口,简称串口,也就是COM接口,是采用串行通信协议的扩展接口。
并行接口,简称并口,也就是LPT接口,是采用并行通信协议的扩展接口。
这两个接口的功能基本上已经被USB所取代,普通用户没必要用到。
音频接口:
最后我们来看下音频接口部分,它的定义如下表所示:
接口
2声道
4声道
6声道
8声道
蓝色
声道输入
声道输入
声道输入
声道输入
绿色
声道输出
前置扬声器输出
前置扬声器输出
前置扬声器输出
粉红色
麦克风输入
麦克风输入
麦克风输入
麦克风输入
橙色
中置和重低音
中置和重低音
黑色
后置扬声器输出
后置扬声器输出
后置扬声器输出
灰色
侧置扬声器输出
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