主板知识介绍.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,主 板 知 识,主板部件介绍,主板：,main board,它是电脑中最大的一块电路板，是电脑系统中的核心部件，它的上面布满了各种插槽（可连接声卡,/,显卡,/MODEM/,等）、接口（可连接鼠标,/,键盘等）、电子元件，它们都有自己的职责，并把各种周边设备紧紧连接在一起。它的性能好坏对电脑的总体指标将产生举足轻重的影响。,中央处理器,:CPU(Central Processing Unit,）,通常也称为微处理器。它被人们称为电脑的心脏。它实际上是一个电子元件，它的内部由几百万个晶体管组成的，可分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分。其工作原理为：控制单元把输入的指令调动分配后，送到逻辑单元进行处理再形成数据，然后存储到储存器里，最后等着交给应用程序使用。,芯片组：,Chipset,是构成主板电路的核心。一定意义上讲，它决定了主板的级别和档次。它就是“南桥”和“北桥”的统称，就是把以前复杂的电路和元件最大限度地集成在几颗芯片内的芯片组。,北桥芯片（,North Bridge,）,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（,Host Bridge,）。,一般来说，芯片组的名称就是以北桥芯片的名称来命名的，例如英特尔,845E,芯片组的北桥芯片是,82845E,，,875P,芯片组的北桥芯片是,82875P,等等。北桥芯片负责与,CPU,的联系并控制内存、,AGP,、,PCI,数据在北桥内部传输，提供对,CPU,的类型和主频、系统的前端总线频率、内存的类型（,SDRAM,，,DDR SDRAM,以及,RDRAM,等等）和最大容量、,ISA/PCI/AGP,插槽、,ECC,纠错等支持，整合型芯片组的北桥芯片还集成了显示核心。北桥芯片就是主板上离,CPU,最近的芯片，这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切，为了提高通信性能而缩短传输距离。因为北桥芯片的数据处理量非常大，发热量也越来越大，所以现在的北桥芯片都覆盖着散热片用来加强北桥芯片的散热，有些主板的北桥芯片还会配合风扇进行散热。因为北桥芯片的主要功能是控制内存，而内存标准与处理器一样变化比较频繁，所以不同芯片组中北桥芯片是肯定不同的，当然这并不是说所采用的内存技术就完全不一样，而是不同的芯片组北桥芯片间肯定在一些地方有差别。,已经发布的,AMD K8,核心的,CPU,将内存控制器集成在了,CPU,内部，于是支持,K8,芯片组的北桥芯片变得简化多了，甚至还能采用单芯片芯片组结构。这也许将是一种大趋势，北桥芯片的功能会逐渐单一化，为了简化主板结构、提高主板的集成度，也许以后主流的芯片组很有可能变成南北桥合一的单芯片形式（事实上,SIS,老早就发布了不少单芯片芯片组）。,南桥芯片（,South Bridge,）,是主板芯片组的重要组成部分，一般位于主板上离,CPU,插槽较远的下方，,PCI,插槽的附近，这种布局是考虑到它所连接的,I/O,总线较多，离处理器远一点有利于布线。相对于北桥芯片来说，其数据处理量并不算大，所以南桥芯片一般都没有覆盖散热片。南桥芯片不与处理器直接相连，而是通过一定的方式与北桥芯片相连。,南桥芯片负责,I/O,总线之间的通信，如,PCI,总线、,USB,、,LAN,、,ATA,、,SATA,、音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等，这些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。所以现在主板芯片组中北桥芯片的数量要远远多于南桥芯片。例如早期英特尔不同架构的芯片组,Socket 7,的,430TX,和,Slot 1,的,440LX,其南桥芯片都采用,82317AB,，而近两年的芯片组,845E/845G/845GE/845PE,等配置都采用,ICH4,南桥芯片，但也能搭配,ICH2,南桥芯片。更有甚者，有些主板厂家生产的少数产品采用的南北桥是不同芯片组公司的产品，例如以前升技的,KG7,RAID,主板，北桥采用了,AMD 760,，南桥则是,VIA 686B,。南桥芯片的发展方向主要是集成更多的功能。,南桥芯片,I/O,控制芯片,I/O,控制芯片,(,输入,/,输出控制芯片,),提供了对并串口、,PS2,口、,USB,口，以及,CPU,风扇等的管理与支持。常见的,I/O,控制芯片有华邦电子,(WINBOND),的,W83627HF,、,W83627THF,系列等，例如其最新的,W83627THF,芯片为,I865/I875,芯片组提供了良好的支持，除可支持键盘、鼠标、软盘、并列端口、摇杆控制等传统功能外，更创新地加入了多样新功能，例如，针对英特尔下一代的,Prescott,内核微处理器，提供符合,VRD10.0,规格的微处理器过电压保护，如此可避免微处理器因为工作电压过高而造成烧毁的危险。此外，,W83627THF,内部硬件监控的功能也同时大幅提升，除可监控,PC,系统及其微处理器的温度、电压和风扇外，在风扇转速的控制上，更提供了线性转速控制以及智能型自动控转系统，相较于一般的控制方式，此系统能使主板完全线性地控制风扇转速，以及选择让风扇是以恒温或是定速的状态运转。这两项新加入的功能，不仅能让使用者更简易地控制风扇，并延长风扇的使用寿命，更重要的是还能将风扇运转所造成的噪音减至最低。,频率发生器芯片,频率也可以称为时钟信号，频率在主板的工作中起着决定性的作用。我们目前所说的,CPU,速度，其实也就是,CPU,的频率，如,P4 1.7GHz,，这就是,CPU,的频率。电脑要进行正确的数据传送以及正常的运行，没有时钟信号是不行的，时钟信号在电路中的主要作用就是同步；因为在数据传送过程中，对时序都有着严格的要求，只有这样才能保证数据在传输过程不出差错。时钟信号首先设定了一个基准，我们可以用它来确定其它信号的宽度，另外时钟信号能够保证收发数据双方的同步。对于,CPU,而言，时钟信号作为基准，,CPU,内部的所有信号处理都要以它作为标尺，这样它就确定,CPU,指令的执行速度。时钟信号频率的担任，会使所有数据传送的速度加快，并且提高了,CPU,处理数据的速度，这就是我们为什么超频可以提高机器速度的原因。要产生主板上的时钟信号，那就需要专门的信号发生器，也称为频率发生器。,(,接上,),但是主板电路由多个部分组成，每个部分完成不同的功能，而各个部分由于存在自己的独立的传输协议、规范、标准，因此它们正常工作的时钟频率也有所不同，如,CPU,的,FSB,可达上百兆，,I/O,口的时钟频率为,24MHz,，,USB,的时钟频率为,48MHz,，因此这么多组的频率输出，不可能单独设计，所以主板上都采用专用的频率发生器芯片来控制。频率发生器芯片的型号非常繁多，其性能也各有差异，但是基本原理是相似的。例如,ICS 950224AF,时钟频率发生器，是在,I845PE/GE,的主板上得到普遍采用时钟频率发生器，通过,BIOS,内建的“,AGP/PCI,频率锁定”功能，能够保证在任何时钟频率之下提供正确的,PCI/AGP,分频，有了起提供的这“,AGP/PCI,频率锁定”功能，使用多高的系统时钟都不用担心硬盘里面精贵的数据了，也不用担心显卡、声卡等的安全了，超频，只取决于,CPU,和内存的品质而已了。,AC97,声卡芯片,AC97,，这是一个由,Intel,、,Yamaha,等多家厂商联合研发并制定的一个音频电路系统标准。主板上集成的,AC97,声卡芯片主要可分为软声卡和硬声卡芯片两种。所谓的,AC97,软声卡，只是在主板上集成了数字模拟信号转换芯片,(,如,ALC201,、,ALC650,、,AD1885,等,),，而真正的声卡被集成到北桥中，这样会加重,CPU,少许的工作负担。所谓的,AC97,硬声卡，是在主板上集成了一个声卡芯片,(,如创新,CT5880,和支持,6,声道的,CMI8738,等,),，这个声卡芯片提供了独立的声音处理，最终输出模拟的声音信号。这种硬件声卡芯片相对比软声卡在成本上贵了一些，但对,CPU,的占用很小。,板载,ALC650,声卡芯片,板载声卡优缺点,因为板载软声卡没有声卡主处理芯片，在处理音频数据的时候会占用部分,CPU,资源，在,CPU,主频不太高的情况下会略微影响到系统性能。目前,CPU,主频早已用,GHz,来进行计算，而音频数据处理量却增加的并不多，相对于以前的,CPU,而言，,CPU,资源占用率已经大大降低，对系统性能的影响也微乎其微了，几乎可以忽略。“音质”问题也是板载软声卡的一大弊病，比较突出的就是信噪比较低，其实这个问题并不是因为板载软声卡对音频处理有缺陷造成的，主要是因为主板制造厂商设计板载声卡时的布线不合理，以及用料做工等方面，过于节约成本造成的。而对于板载的硬声卡，则基本不存在以上两个问题，其性能基本能接近并达到一般独立声卡，完全可以满足普通家庭用户的需要。集成声卡最大的优势就是性价比，而且随着声卡驱动程序的不断完善，主板厂商的设计能力的提高，以及板载声卡芯片性能的提高和价格的下降，板载声卡越来越得到用户的认可。板载声卡的劣势却正是独立声卡的优势，而独立声卡的劣势又正是板载声卡的优势。独立声卡从几十元到几千元有着各种不同的档次，从性能上讲集成声卡完全不输给中低端的独立声卡，在性价比上集成声卡又占尽优势。在中低端市场，在追求性价的用户中，集成声卡是不错的选择。,显示芯片,显示芯片是指主板所板载的显示芯片，有显示芯片的主板不需要独立显卡就能实现普通的显示功能，以满足一般的家庭娱乐和商业应用，节省用户购买显卡的开支。板载显示芯片可以分为两种类型：整合到北桥芯片内部的显示芯片以及板载的独立显示芯片，市场中大多数板载显示芯片的主板都是前者，如常见的,865G/845GE,主板等；而后者则比较少见，例如精英的“游戏悍将”系列主板，板载,SIS,的,Xabre,200,独立显示芯片，并有,64MB,的独立显存。,主板板载显示芯片的历史已经非常悠久了，从较早期,VIA,的,MVP4,芯片组到后来英特尔的,810,系列，,815,系列，,845GL/845G/845GV/845GE,，,865G/865GV,以及即将推出的,910GL/915G/915GL/915GV,等芯片组都整合了显示芯片。而英特尔也正是依靠了整合的显示芯片，才占据了图形芯片市场的较大份额。,目前各大主板芯片组厂商都有整合显示芯片的主板产品，而所有的主板厂商也都有对应的整合型主板。英特尔平台方面整合芯片组的厂商有英特尔，,VIA,，,SIS,，,ATI,等，,AMD,平台方面整合芯片组的厂商有,VIA,，,SIS,，,NVIDIA,等等。从性能上来说，英特尔平台方面显示芯片性能最高的是,ATI,的,Radeon,9100 IGP,芯片组，而,AMD,平台方面显示芯片性能最高的是,NVIDIA,的,nForce2 IGP,芯片组。,网卡芯片,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。,板载网卡芯片以速度来分可分为,1,0/100Mbps,自适应网卡和千兆网卡，以网络连接方式来分可分为普通网卡和无线网卡，以芯片类型来分可分为芯片组内置的网卡芯片（某些芯片组的南桥芯片，如,SIS963,）和主板所附加的独立网卡芯片（如,RTL8100B,RTL8139,系列）。部分高档家用主板、服务器主板还提供了双板载网卡。,板载,RTL8100B,网卡芯片,同步突发内存：,SDRAM,（,Synchronous Burst RAM,）,是双存储体结构，也就是有两个储存阵列，一个被,CPU,读取数据的时候，另一个已经做好被读取数据的准备，两者相互自动切换，使得存取效率成倍提高。并且将,RAM,与,CPU,以相同时钟频率控制，使,RAM,与,CPU,外频同步，取消等待时间，所以其传输速率比,EDO DRAM,快了,13%,。,SDRAM,采用了多体（,Bank,）存储器结构和突发模式，能传输一整数据而不是一段数据。,DDR RAM,（,Double Data Rate,）,它的速度比,SDRAM,提高一倍，其核心建立在,SDRAM,的基础上，但在速度和容量上有了提高。对比,SDRAM,，它使用了更多、更先进的同步电路。而且采用了延时锁定回路提供一个数据滤波信号。当数据有效时，存储控制器可使用这个数据滤波信号来精确定位数据，每,16,次输出一次。,DDR,本质上不需要提高时钟频率就能加倍提高,SDRAM,的速度，它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿读出数据，因此，它的速度是标准,SDRAM,的两倍。,电源,IC,：,PWM,主板的电源部分都是采用开关电源，它们由,PWM,芯片控制,MOS,管来调节电压，有几个线圈就是几相供电。主板必须采用专业的,PWM,芯片。因为现在芯片要求的电压已经精到,0.001V,的水平，一般的电路很难有可靠的保障。开关电源是目前广泛采用的供电方式，,PWM,控制器,IC,芯片提供脉宽调制，并发出脉冲信号，使得场效应管,MOSFET1,与,MOSFET2,轮流导通。电流圈,L0,与,L1,是作为储能电感使用并与相接的电容组成,LC,滤波电路。,工作原理是这样的：当负载两端的电压（,CPU,需要的电压）要降低时，通过,MOSFET,场效应管的开关作用，外部电源对电感进行充电并达到所需的额定电压。当负载两端的电压升高时，通过,MOSFET,场效应管的开关作用，外部电源供电断开，电感释放出刚才充入的能量，这时的电感就变成了电源继续对负载供电。随着电感上存储能量的消耗，负载两端的电压开始逐渐降低，外部电源通过,MOSFET,场效应管的开关作用又要充电。依此类推在不断地充电和放电的过程中就行成了一种稳定的电压，永远使负载两端的电压不会升高也不会降低，这就是开关电源的最大优势。还有就是由于,MOSFET,场效应管工作在开关状态，导通时的内阻和截止时的漏电流都较小，所以自身耗电量很小，避免了线性电源串接在电路中的电阻部分消耗大量能量的问题。,MOS,管,MOS,管，也就是开关电源场效应管，主板上控制,CPU,和各部分电压的元件是电源,IC,和场效应管，主要的分压功能是靠,MOS,管来实现的，,MOS,管就是平时看到一般有散热片的元件。主板的每个重要部分，如,CPU,、内存、芯片组都有一个相对应的,MOS,管供给其稳定的电压。,MOS,管的大小只是它的一种封装方式和它的散热功率有关。现在的开关电源的效率一般在,80,-90,之间，以,80,为例，那么我们要向芯片提供,100W,的功率，那么因为功率只有,80,，剩余的电能就要变成热量由,MOS,管来散发掉，这个热功率大约有,20W,，如果我能把电源部分的效率提高到,90,，那么我们向芯片提供,100W,的功率，本身的能量消耗大概就只有,10W,。,80,效率的,MOS,管为了散发出去的,20W,的热量，必须采用比较大的封装形式，也就是比较大一点的,MOS,管，而,90,效率的,MOS,管因为只需要散发出去,10W,的能量，所以就可以采用比较小一点的封装形式。,电容：,Capacitance,电容作为主板上主要的滤除干扰和稳定电压的电子元件,它的质量直接影响到主板工作的稳定性,.,同时电容质量也直接影响着主板的寿命,.,首先是看电容的使用温度,一般有,85C,和,105C,两种,不过现在一般都是,105,摄氏度的电容,你要是主板上电容是,85,摄氏度,那这款主板的质量就很差劲,电容所标注的使用温度越高,电容的漏电容就越小,其稳定性越好,.,其次看电容主要看生产厂家,比如说最好的电容生产厂家蓝宝石,(,Rubycon,),另外还有,SANYO OTS,等,.,举个例子，一般,OST,电容只能在,105,摄氏度的极限温度下使用,1000,小时，而蓝宝石电容可以使用,6000,小时以上。尽管这是一个极限温度，但是从大量的数据来看，使用高品质电容的主板要比低劣电容的主板寿命至少能延长,2,年。,保险电阻,保险电阻得作用就是起到保险丝的作用，同时其自身有一定的阻值，能限制电流的大小。可以使电脑主板具有自恢复的功能，这种保险电阻常常被设计在键盘鼠标接口、,USB,接口、显卡、串口、并口线路中。分为以下几种：,1,、多次重复使用的保险电阻，其作用时当通过其电流过大时，就会熔断，阻止电流的通过。当故障排除后，又会自动恢复让电流通过，这样一来就增加的主板工作的稳定性。,2,、一次性使用的保险电阻，当有短路等情况是，它就自动烧毁，不可恢复。,3,、普通的,0,欧姆电阻，这种电阻虽然不是为保险目的而设计，但在短路等情况下还是会烧断，并且不可恢复，虽然会产生很重的臭味，但也算能起作用。,4,、跳线，如果要短路就直接烧芯片。,基本输入,/,输出系统：,BIOS,（,Basic-Input-&-Output-System,）,直译过来后中文名称就是“基本输入输出系统”。它的全称应该是,ROM-BIOS,，意思是只读存储器基本输入输出系统。其实，它是一组固化到计算机内主板上一个,ROM,芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机上电自检程序和系统启动自举程序。,CMOS,CMOS,是电脑主板上的一块可读写的,RAM,芯片，用它来保护当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定。现在的厂商们把,CMOS,程序做到了,BIOS,芯片中，当开机时就可按特定键进入,CMOS,设置程序对系统进行设置。所以又被人们叫做,BIOS,设置。,COMS,供电电池,CMOS,供电电池作用非常重要，是主板中必备部件，,CMOS,中记录着主板的硬件信息以及启动信息，如果,CMOS,电池没电，则会丢失硬件设备设置，采用主板出厂时的默认值，将会导致系统时间显示不正常、端口开启失败以及其他问题。而嗡鸣器起到提示作用，通常,CPU,、内存、显卡接触不良，嗡鸣器会发出声响以提示使用者。,AGP,插槽（,Accelerated-Graphics-Port:,加速图形端口）,它是为提高视频带宽而设计的总线结构。它将显示卡与主板的芯片组直接相连，进行点对点传输。但是它并不是正规总线，因它只能和,AGP,显卡相连，故不具通用和扩展性。其工作的频率为,66MHz,，是,PCI,总线的一倍，并且可为视频设备提供,528MB/S,的数据传输率。所以实际上就是,PCI,的超集。,PCI,总线,(Peripheral Component Interconnect:,外部设备互连）,属于局部总线是由,PCI,集团推出的总线结构。它具有,133MB/S,的数据传输率及很强的带负载能力，可支持,10,台外设，同时兼容,ISA,、,EISA,总线。,PCB,也就是主板线路板。它由几层树脂材料粘合在一起的，内部采用铜箔走线。一般的,PCB,线路板分有四层，最上和最下的两层是信号层，中间两层是接地层和电源层，将接地和电源层放在中间，这样便可容易地对信号线做出修正。而好的主板的线路板可达到六层，这是由于信号线必须相距足够远的距离，以防止电磁干扰，六层板可能有三个或四个信号层、一个接地层、以及一个或两个电源层，以提供足够的电力供应。,