《计算机组装与维护》第2章教案.doc

第2章 主板的使用与维修
教学要求
1. 了解主板的基本功能
2. 掌握主板的分类
3. 掌握主板的组成结构及设置
4. 掌握主板的选购方法
5. 了解主板的常见故障及维修方法
2．1 计算机主板简介
主板又叫主机板（Main Board）、系统板(System board )或母板(Mother Board)，它安装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的部件之一，因为主板是整个微机内部结构的基础，不管是CPU、内存、显示卡还是硬盘、键盘、声卡、网卡等均插在主板上靠主板来协调工作，主板不好，则其他一切插在它上面的部件的性能都不能充分发挥出来。
一、主板的作用
主板实际上就是一块电路板，上面安装了各式各样的电子零件并布满了大量电子线路。当微机工作时由输入设备输入数据，由CPU来完成大量的数据运算，再由主板负责组织输送到各个设备，最后经输出设备反映到我们的感官。这个过程看上去很简单，输入设备就是键盘、鼠标等，输出设备就是显示器、打印机之类，可是CPU的运算结果哪个先送去，哪个后送走，这些就要靠主板上的系统芯片来控制。而且主板上还不止系统芯片一个部件，由此看来，主板的地位相当重要。
二、主板的分类
1、按主板上的CPU分类
按主板上能所使用CPU的型号可分为386、486、P2、P3、P4、赛扬、K5、K6等主板。
2、按主板上的CPU插槽
按主板上CPU的插槽形式可分为插座式和插槽式两种。
3、按主板的结构分类
⑴、AT主板：
13英寸×12英寸，主板上内存被安在一个狭小而又不通风的角落，影响了内存的安装和升级散热。
⑵、BABY AT 主板：
13.5英寸×8.5英寸，比AT主板长，但有些不负重荷一方面取消了主板上使用较少的零部件以压缩空间，另一方面将BABY AT 主板适当加宽，以增加使用面积。
⑶、ATX 主板：
ATX型主板比AT型主板的结构上有很大的区别。其优有主要有以下几点：
⑴.主板的长边紧贴机箱后部，使更多的外设接口可以集成到主板上；
⑵.优化了内存及CPU的位置有利于安装和散热；
⑶.标准的主板上有两个串行输出口、一个PS/2鼠标口、一个PS/2键盘口和一个并行输出口，有些主板还固化了声卡及游戏接口；
⑷.优化了软硬盘接口位置；
⑸.对主板上的元件高度作了规定，且增强了电源管理。
4、按逻辑控制芯片分类
⑴.INTER ：LX、BX、I810、I815EP、I845、I850、I865、I915
⑵.非 INTER： APOLLO 、SIS、ALI、OPTI
5、一体化主板
优点：减少了因接触不良而造成的故障整体设计合理
缺点：不利于升级，一个部件的损坏会造成整个主板的损坏
三、主板的组成
主板是一块安装有各种插件和控制芯片的电路板，其电路结构和工作原理比较复杂。大致说来，主板由CPU插槽（或插座）、内存插槽、总线扩展槽、控制芯片组、外设接口、COMS和BIOS控制芯片等几个部分组成。
1、系统总线
在计算机工作的过程中，各部件之间要快速传递各种各样的信息，而这些信息是通过微型计算机中的信息高速公路——系统总线实现的。
⑴、数据总线DB（Data Bus）
数据总线用于CPU与主存储器、CPU与I/O接口之间传送数据。数据总线的宽度等于计算机的字长。
⑵、地址总线AB（Address Bus）
地址总线用于CPU访问主存储器或外部设备时，传送相关的地址。地址总线的宽度决定了CPU的寻址能力。
⑶、控制总线CB（Control Bus）
控制总线用于传送CPU对主存储器和外部设备的控制信号。
2、CPU插槽
CPU插槽是CPU在主板上的落脚之地，CPU需要通过CPU插槽与主板连接才能进行工作，CPU插槽可以分为Socket构架（针脚式）和Slot构架（插卡式）两种。
⑴、Socket构架
Socket在英文里就是插槽的意思，也称之为零插拨力（ZIF）插槽，特点是通过一个小杠杆将CPU卡紧，安装拆卸CPU都很方便。它有以下几种：
Socket 7、Super 7（Socket7+AGP+100MHz外频）、Socket 370（主要支持的CPU有Celeron、CeleronⅡ、PentiumⅢ等）、Socket A（Socket 462）、Socket 423、Socket 478、Socket 775（Socket T）
⑵、Slot构架 （242个引脚）
它是一种插卡形式的接口，主要有以下几种：
Slot1、Slot2 、Slot A ：
3、BIOS和CMOS芯片
在主板上往往有一些不太起眼，但十分重要的芯片，就是存放BIOS信息的Flash EPROM芯片。
⑴、BIOS：
BIOS是英文“Basic Input Output System”的缩略语，直译过来后中文名称就是“基本输入输出系统”。形象地说，BIOS应该是连接软件程序与硬件设备的一座“桥梁”，负责解决硬件的即时要求。一块主板性能优越与否，很大程度上就取决于BIOS程序的管理功能是否合理、先进。
⑵、CMOS与BIOS关系
不少人容易混淆BIOS与CMOS，这里就讲讲CMOS及其与BIOS的关系。
CMOS是“Complementary Metal Oxide Semiconductor”的缩写，翻译出来的本意是互补金属氧化物半导体存储器，指一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料。但在这里CMOS的准确含义是指目前绝大多数计算机中都使用的一种用电池供电的可读写的RAM芯片。
⑶、BIOS的功能
A.开机引导；B.上电自检(POST)；C.I/O设备驱动程序；D.分配中断值；E.装入系统自举程序
4、后备电池
主板上有一个个亮晶晶的电池，只有钮扣大小。可别小看了这个东西，这可是主板的不间断电源啊，离开了它你的PC工作起来一定不正常。计算机的内部时钟不会因为断电而停止，系统CMOS中的硬件配置信息也不会因为断电而丢失，这一切的功劳都应该记在这颗小电池身上。
5、CACHE
Cache 叫做高速缓冲存储器。在早期486主板上，Cache大多是以独立芯片形式集成在主板上，一般是28个引脚的芯片共有4-8个，在486以后Cache是集成到CPU中的，叫L1即一级缓存（Internal Cache）和L2即二级缓存(External Cache)，现在的大多数主板上已经有了三级缓存，集成在北桥芯片中
6、内存插槽
内存插槽是指主板上所采用的内存插槽类型和数量。主板所支持的内存种类和容量都由内存插槽来决定的。目前主要应用于主板上的内存插槽有：SIMM、DIMM、DDR和RIMM四种。
⑴、SIMM（Single Inline Memory Module，单列直插式存储器模式）
SIMM插槽是早期AT型主板上常见的内存插槽，主板的内存条里只有一则提供引角用来传输数据。SIMM可分为30Pin的16位内存插槽和72Pin的32位内存插槽（Pin为线）。
⑵、DIMM（Dual-Inline-Menory-Modules，双重在线存储器模式）
内存条通过金手指与主板连接，内存条正反两面都带有金手指。金手指可以在两面提供不同的信号，也可以提供相同的信号。在内存发展进入SDRAM时代后，SIMM逐渐被DIMM技术取代。
DIMM内存为168Pin（金手指每面为84Pin）的64位内存插槽支持PC100和PC133，DIMM上有两个卡口，用来避免因错误插入而导致内存条烧毁；笔记本所用的DIMM为144Pin。
⑶、RIMM
RIMM是Rambus公司生产的RDRAM内存所采用的接口类型，RIMM内存插槽的外型尺寸与DIMM差不多，金手指同样也是双面的。RIMM有184 Pin的针脚（金手指每面为92Pin），在金手指的中间部分有两个靠的很近的卡口。
⑷、DDR（Dual Data Rate SDRSM，双倍速率同步动态随机存储器）
DDR内存插槽是最新的内存标准之一，DDR内存能够一个时钟周期内传输两次次数据，即在时钟的上升期和下降期各传输一次数据，因此称为双倍速率同步动态随机存储器。
7、总线
总线是指CPU与外部设备之间进行数据交换的通道。如果把主板上流动的信息，包括数据和指令比喻做血液的话，那么总线就相当于一个人的血管，它的粗细决定着主板上的信息在单位时间内通过的流量，即信息传递的速率。
从PC诞生到今天已经出现了三代总线标准，它们分别是：这是第一代总ISA总线；第二代总线为现在使用广泛的PCI总线；第三代为近年来刚兴起显示卡专用总线PCIe。
⑴、ISA
ISA（Industry Standard architecture,标准工业结构总线），它是早期的IBM公司在PC机中最早推出的一种总线标准。在早期的AT型主板上常见，为黑色，具有24位地址线，8位或16位的数据线，时钟频率为8.33MHz，传输率为16.67MB/S。（注：最大数据传输率=（时钟频率×数据线的宽度）÷8B/S）。
⑵、EISA
EISA（Enhanced Industry Standard Architecture,扩展标准工业结构总线）在早期AT型主板上最长的总线，为前黑后棕。具有32位地址总线和数据总线，时钟频率为8.33MHz，最大传输率为33MB/S，是专门为486计算机所设计。
⑶、PCI
PCI总线使用最广泛的一种总线形式，为白色，具有32位地址总线和数据总线，最高为64位，时钟频率为33MHz，最大传输率为133MB/S。PCI总线和CPU直接相连即外部设备可以直接和CPU进行数据交换。支持即插即用功能。
⑷、AMR、CNR、NCR
AMR：即声音/调制解调器接口，是Intel公司发展的一种扩展槽标准，用于声卡或调制解调器；
CNR：即网络通信接口，是Inter公司开发的开放式工业规范，支持声音、Modem和网络接口，用来代替AMR，比AMR略长，但与AMR卡不兼容；
NCR：即网络通信接口，是VIA和AMD等几个厂商推出的总线形式与AMR卡兼容。
8、I/O接口
计算机I/O接口是用来连接各种输入输出设备，即外部设备与主板之间进行数据交换的通道。它包括串口、并口、IDE接口、键盘接口等，它们都可以标准化。在计算机系统中采用标准接口技术，其目的是为了便于模块结构设计，可以得到更多厂商的广泛支持，便于"生产"与之兼容的外部设备和软件。不同类型的外设需要不同的接口，不同的接口是不通用的。
⑴、AGP
AGP总线只能安装AGP显示卡，它将显示卡同主板内存芯片组直接相连，大幅度提高了计算机对3D图形的处理速度，AGP扩展槽为棕色，其时钟频率为66MHz，传输率为256MB/S。目前的AGP工作模式有：AGP1X、AGP2X、AGP4X和AGP8X四种，其对应的数据传输率为266MB/S、532MB/S、1064MB/S和2GB/S。其中AGP4X的插槽和金手指与AGP1X、AGP2X都不一样。支持AGP4X的插槽中没有了原先的隔断，但金手指部分的缺口却多了一个。
⑵、IDE接口
在主板上IDE接口一般标有PRIMARY IDE 、SECONDARY 或IDE1 、IDE2。
⑶、软盘接口
主板上的软驱插座一般为一个34针双排针插座，标有FLOPPY、FDC或FDD。
⑷、SCSI接口
SCSI接口的原义是小型计算机系统接口。
⑸、串行接口
在早期的主板上串行接口为两个10针双排针式插座标有COM1和COM2。5
⑹、并行接口
在早期的主板为一个26针双排针式插座标有LPT或PRN。
⑺、PS/2
在586以后的主板上都做有PS/2接口以备扩充使用。现在所采用的PS/2接口是用来连接小口鼠标或小口键盘。
⑻、USB接口
USB意思是“通用串行线”这是一种新的接口标准，是电脑系统连接外围设备（如键盘、鼠标、打印机）的输入/输出接口标准。现在的ATX主板一般集成了两个--六个USB口或更多。
USB有如下主要特点：①.外设的安装十分简单；②.对一般外设有足够的带宽和连接距离；③.支持多设备连接；④.提供内置电源。
⑼、IEEE 1394接口
1394卡的全称是IEEE1394 Interface Card，Sony等视频设备厂商称它为iLink, 而创造了这一接口技术的Apple（公司名）称之为Firewire，火线。
9、跳线插针
跳线是在主板上可以进行各种硬件设置的设备，通过这些设置可以规定主板安装什么型号和规格的硬件。现在的主机板上，需要跳线的地方越来越少了，但是多多少少都有几个地方需要用到跳线。
10、机箱面板指示灯及控制按键插针
1、POWER LED 电源指示灯 2、SPEAKER 铃（扬声器）
3、HDD LED 硬盘指示灯 4、TURBO LED 跳频指示灯
5、TURBO SW 跳频控制按键插针 6、RESET SW Reset控制按键插针
7、POWER SW 电源控制按键插针 8、KEYLOCK 键盘锁
11、逻辑控制芯片组
芯片组是衡量主板不可缺少的指标。目前世界上能够生产PC机主板芯片组的厂商也只有4家公司，分别是INTEL、VIA（威盛）、ALI（扬智）、SIS（矽统）。除了INTEL一家是老外，其余的都是我国台湾的厂商，作为中国人我们的确应该感到骄傲。
1、北桥芯片组：
特征：离CPU较近并较大，和CPU密切通信，管理L2高速缓存。一般配有散热片或风扇；对CPU支持：决定着主板能安装何种档次的CPU及其频率，并决定是否支持AGP高速图型接口；对内存支持：决定了所使用的内存类型、最大容量及ECC数据纠错等。
2、南桥芯片组：
特征：离CPU较远；提供标准的I/O芯片，用于管理计算机中各个设备的接口及总线、控制键盘控制器、时钟、电源管理等。
2．2 主板的设置
1．IDE设备连接插座（40-1 PIN PRI-IDE）
2．软驱连接插座（34-1 PIN FLOPPY）
3．CPU风扇和机箱风扇电源插座
4．SATA设备连接插座
5．机箱开启警示排针
6．USB扩充套件排线插座
7．内置音频信号接收插座
8．主板电源插座
9．前面板音频连接排针
10．数据间源连接排针
11．系统控制面板连接排针
2．3 主板的选购
1、制造工艺
⑴、看主板做工是否精细；
电路板（PCB）的层数是否为多层，焊点是否整齐标准，走线是否简洁清晰。
⑵、看主板元件，如电熔电阻等；
⑶、看设计结构布局是否合理，是否有利于其它配件的散热；
⑷、看主板是否通过相应的安全标准认证；
⑸、看主板包装和相关配件。
各种连线、驱动盘、保修卡、合格证等等是否齐全。
2、品牌
华硕（ASUS）、微星、INTEL、精英（ECS）、技嘉（Gige-Byte） 联想（QDI）
3、升级和扩充
一般说来，买主板时都要考虑电脑和主板将来升级扩展的能力，比如扩充内存和增加扩展卡、升级CPU等方面的能力。主板插槽越多，扩展能力就越好，价格也更贵。
4、稳定性和可靠性
由于不同生产厂商其设计水平、制做工艺、元器件等的差距。因此很难精确测定。但可通过以下几方面来考虑。
⑴、负荷测试：指在主板上尽可能多地加入外部设备，如内存等
⑵、烧机测试：指长时间运行时是否能稳定运行，而不出现停顿或死机现象
⑶、物理环境测试：改变环境情况，如温度、湿度、震动等
5、售后服务
2．4 主板常见故障及维修
一、主板故障分析
主板是一块多层PCB印刷电路板，安装了很多个组件，若干电容和电阻，上千条连线，并由它们构成数字逻辑电路。其中任何一个损坏或性能不稳定、短路、断路都可能引起故障。轻者造成计算机不稳定，重者会使整机“瘫痪”。 因此对主板的故障要谨慎分析。
二、主板常见故障及维修
1. 接触不良、短路等
2. 由主板电池引发的故障
3. 由主板驱动引发的故障
4. 兼容性问题
5. 主板电容失效引起的故障
6. 北桥芯片散热效果不佳造成的故障
7. BIOS受损引起的故障
小 结：本课主要学习了主板的相关知识，包括主板的分类、主板的结构，主板的选购注意事项等，主板常见故障及维修方法。需要掌握的知识点很多，特别是主板的组成结构。
课后作业：
1、主板上有哪些部件？各起什么作用？
2、主板上的芯片组的功能是什么？南北桥芯片的区别是什么？
3、选购主板时要注意哪些问题？
4、主板的常见故障有哪些？