电脑主板基础知识

电脑主板基础知识•一：芯片组介绍•二：主板的结构及功能简介*•三：主板的工作原理和基本故障分析*•四：考试一：芯片组介绍•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。重要性•在电脑界称设计芯片组的厂家为CoreLogic，Core的中文意义是核心或中心，光从字面的意义就足以看出其重要性。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。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。芯片组的作用•主板芯片组几乎决定着主板的全部功能，其中CPU的类型、主板的系统总线频率，内存类型、容量和性能，显卡插槽规格是由芯片组中的北桥芯片决定的；而扩展槽的种类与数量、扩展接口的类型和数量（如USB2.0/1.1，IEEE1394，串口，并口，笔记本的VGA输出接口）等，是由芯片组的南桥决定的。还有些芯片组由于纳入了3D加速显示（集成显示芯片）、AC'97声音解码等功能，还决定着计算机系统的显示性能和音频播放性能等。现在的芯片组，是由过去286时代的所谓超大规模集成电路：门阵列控制芯片演变而来的。芯片组的分类，按用途可分为服务器/工作站，台式机、笔记本等类型，按芯片数量可分为单芯片芯片组，标准的南、北桥芯片组和多芯片芯片组（主要用于高档服务器/工作站），按整合程度的高低，还可分为整合型芯片组和非整合型芯片组等等。芯片组的功能•提供了对CPU的支持•提供了内存管理功能•提供了对系统高速缓存的支持•提供了对I/O支持•高度集成的芯片组，大大的提高了系统芯片的可靠性，减少了故障，降低了生产成本不同领域对芯片组的要求•台式机芯片组要求有强大的性能，良好的兼容性，互换性和扩展性，对性价比要求也最高，并适度考虑用户在一定时间内的可升级性，扩展能力在三者中最高。在最早期的笔记本设计中并没有单独的笔记本芯片组，均采用与台式机相同的芯片组，随着技术的发展，笔记本专用CPU的出现，就有了与之配套的笔记本专用芯片组。笔记本芯片组要求较低的能耗，良好的稳定性，但综合性能和扩展能力在三者中却也是最低的。服务器/工作站芯片组的综合性能和稳定性在三者中最高，部分产品甚至要求全年满负荷工作，在支持的内存容量方面也是三者中最高，能支持高达十几GB甚至几十GB的内存容量，而且其对数据传输速度和数据安全性要求最高，所以其存储设备也多采用SCSI接口而非IDE接口，而且多采用RAID方式提高性能和保证数据的安全性。生产芯片组的公司•到目前为止，能够生产芯片组的厂家有英特尔（美国）、VIA（中国台湾）、SiS（中国台湾）、AMD（美国）、NVIDIA（美国）、ServerWorks（美国）等几家，其中以英特尔、AMD和nVIDIA的芯片组最为常见。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，VIA、SiS等几家加起来都只能占有比较小的市场份额，而且主要是在中低端和整合领域。在台式机的AMD平台上，AMD占有较大的市场份额，NVIDIA占有AMD平台芯片组一部分市场份额，而VIA、SiS依旧是扮演配角，主要也是在中、低端和整合领域。笔记本方面，英特尔平台具有绝对的优势，所以英特尔的笔记本芯片组也占据了最大的市场份额，其它厂家都只能扮演配角以及为市场份额极小的AMD平台设计产品。服务器/工作站方面，英特尔平台更是绝对的优势地位，英特尔自家的服务器芯片组产品占据着绝大多数中、低端市场，而ServerWorks由于获得了英特尔的授权，在中高端领域占有最大的市场份额，甚至英特尔原厂服务器主板也有采用ServerWorks芯片组的产品，在服务器/工作站芯片组领域，ServerWorks芯片组就意味着高性能产品；而AMD服务器/工作站平台由于市场份额较小，主要都是采用AMD自家的芯片组产品。芯片组近况•芯片组的技术这几年来也是突飞猛进，从ISA、PCI到AGP，从ATA到SATA，UltraDMA技术，双通道内存技术，高速前端总线等等，每一次新技术的进步都带来电脑性能的提高。2004年，芯片组技术又有重大变革，最引人注目的就是PCIExpress总线技术，它将取代PCI和AGP，极大的提高设备带宽，从而带来一场电脑技术的革命。另一方面，芯片组技术也在向着高整合性方向发展，例如AMDAthlon64CPU内部已经整合了内存控制器，这大大降低了芯片组厂家设计产品的难度，而且现在的芯片组产品已经整合了音频，网络，SATA，RAID等功能，大大降低了用户的成本。芯片组（Chipset）是主板的核心组成部分，可以比作CPU与周边设备沟通的桥梁。按照在主板上的排列位置的不同，通常分为北桥芯片和南桥芯片。北桥芯片提供对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支持。南桥芯片则提供对KBC（键盘控制器）、RTC（实时时钟控制器）、USB（通用串行总线）、UltraDMA/33(66)EIDE数据传输方式和ACPI（高级能源管理）等的支持。其中北桥芯片起着主导性的作用，也称为主桥（HostBridge）。芯片组的识别也非常容易，以Intel440BX芯片组为例，它的北桥芯片是Intel82443BX芯片，通常在主板上靠近CPU插槽的位置，由于芯片的发热量较高，在这块芯片上装有散热片。南桥芯片在靠近ISA和PCI槽的位置，芯片的名称为Intel82371EB。其他芯片组的排列位置基本相同。对于不同的芯片组，在性能上的表现也存在差距。除了最通用的南北桥结构外，目前芯片组正向更高级的加速集线架构发展，Intel的8xx系列芯片组就是这类芯片组的代表，它将一些子系统如IDE接口、音效、MODEM和USB直接接入主芯片，能够提供比PCI总线宽一倍的带宽，达到了266MB/s。二：主板的结构及功能简介•主板，又叫母板(Motherboard)或主机板，是微机中最基本最重要的部件之一，是电脑内部各种配件的载体，各种配件通过主板联系在一起，配件之间的数据传输，都是通过主板来实现的。主板性能的好坏，将直接影响整个系统的运作情况。每一种新型CPU的出现，都会推出与之配套的主板控制芯片组，否则新型CPU的性能就无法或正常发挥出来。主板的主要组成•主板虽然档次和品牌很多，但是其组成和技术基本一致，除CPU接口和芯片组不同外，其组成结构几乎相同。下面我们以ATX主板为例，如图3-1所示，看一看主板上的主要组成部件及其功能。图3-2主板CPU插槽内存插槽AGP插槽PCI插槽北桥芯片CMOS电池IDE插槽外围接口ATX电源接口南桥芯片BIOS芯片软驱插槽PCB基板图3-1ATX主板2.1PCB基板•PCB（PrintedCircuitBoard：印刷电路板）由多层构成，在每一层PCB板上都密布有信号走线。在系统运行的时候，信号线间难免会出现电磁干扰现象，最终导致信号不稳定和系统运行不稳定。因此，一般除了对走线的布局及间距进行改进外，好的主板多采用6层及其6层以上的PCB板结构，并在中间加入了屏蔽层来避免各层间的信号干扰现象，以达到运行稳定性的要求。2.2CPU插槽•目前，主流CPU的插槽多采用ZIF（ZeroInsertForce）标准，常见的CPU插槽类型有Socket478、Socket754、Socket939、LGA775和SocketAM2等，现在市场上主流CPU的插槽为SocketAM2插槽和LGA775插槽。AMD的SocketAM2插槽采用全新设计，有940根针脚，如图3-2所示。这种类型的微处理器内建DDR2内存控制器，可以支持最高DDR2800MHz的内存。图3-2SocketAM2CPU插槽•Intel的LGA775插槽如图3-3所示，它与Socket接口不同，LGA775接口的CPU底部没有传统的针脚，而是775个触点，通过与对应的LGA775插槽内的775根触针接触来传输信号。LGA775接口不仅能够提升处理器的信号强度和处理器频率，同时也可以降低生产成本。目前，LGA775插槽已经成为Intel桌面CPU的标准接口。LGA775插槽，是Intel925XExpress和Intel915Express芯片组，所采用的接口类型，支持Pentium4和Pentium4ExtremeEdition处理器。图3-3LGA775CPU插槽•在CPU插座内一般都有一个温度探头，用来探测CPU的温度，并将测得的温度在主板BIOS中显示出来。2.3主板芯片组•芯片组(Chipset)是主板的灵魂和中枢，它不仅负责主板上各种总线之间数据和指令的传输，而且还承担着硬件资源的分配与协调任务。按照芯片组在主板上位置的不同，通常可分为北桥芯片和南桥芯片。靠近CPU的那块芯片称为北桥芯片，它主要负责CPU、内存和显示卡之间的数据、指令的交换、控制和传输任务。南桥芯片负责外部存储器（硬盘和光驱）以及其他硬件资源（USB、PCI和ISA等设备）的控制、调配及传输任务。•主板芯片组几乎决定着主板的全部功能，其中CPU的类型、主板的系统总线频率，内存类型、容量和性能，显卡插槽规格由芯片组中的北桥芯片决定的；•扩展槽的种类与数量、扩展接口的类型和数量（如USB2.0/1.1，IEEE1394，串口，并口，笔记本的VGA输出接口）等，由芯片组的南桥决定的。•有些芯片组由于集成了3D加速显示（集成显示芯片）、AC‘97声音解码等功能，还决定着计算机系统的显示性能和音频播放性能等。•随着主板集成技术的提高，许多主板芯片组已经开始用一块单一芯片来代替南桥芯片和北桥芯片。主板芯片组也逐渐开始集成显卡、声卡、调制解调器和网卡等部件。目前，主流芯片组生产厂家有Intel(英特尔公司)、VIA(威盛电子（中国）有限公司)、SiS(矽统科技股份有限公司)、ALI(扬智科技股份有限公司)、AMD(超微半导体（中国）有限公司)、nVIDIA(英伟达公司)和ATI(冶天：已经被AMD兼并)等，其中以Intel、nVIDIA、VIA和AMD最为常见，如图3-4所示。图3-4主板芯片组2.4总线扩展槽•总线扩展槽是用于扩展微机功能的插槽，它是总线的延伸，可以用来插接各种板卡，如显卡、声卡、网卡和视频采集卡等。目前使用的总线扩展槽主要有PCI插槽和PCI-E插槽。PCI插槽用于插接PCI总线的板卡，一般为乳白色，如图3-5所示。根据主板的不同，一般有3～5个PCI插槽。PCI-E插槽大大提高了微机图形接口的吞吐能力，目前多用于插接显卡，PCI-E插槽将会成为今后一段时间内的主流扩展插槽。图3-5PCI插槽和PCI-E插槽PCI-E插槽PCI插槽2.5AGP接口插槽•加速图形端口（AcceleratedGraphicsPort，AGP）插槽是Intel为配合PentiumⅡ处理器的开发而提出的规范标准，用于解决3D图形处理能力不足的问题。•AGP不是一种总线结构，它是点对点的连接，即连接控制芯片和AGP显卡。AGP在内存与显卡之间提供了一条直接通道，使得3D图形数据越过PCI总线，直接送入显示子系统，这样就能突破由于PCI总线形成的系统瓶颈，从而达到高性能3D图形的描绘功能。AGP标准可以让显卡通过AGP接口调用系统内存做显存，这是一种解决显卡板载显示内存不足的廉价解决方案。2.6内存插槽•内存插槽是用来安装内存条的，目前应用比较多的是DDR和DDRⅡ插槽，其中DDR插槽有184个触点，而DDRⅡ插槽有240个触点。随着CPU和主板技术的更新，DDRⅡ内存已经变成主流配置。图3-6双通道内存插槽DDR内存插槽DDRⅡ内存插槽•对于支持双通道内存的主板，4条内存插槽分别用两种不同的颜色来区分，如图3-6所示，要实现双通道必须成对配置内存。用不同颜色区分就可以方便用户配置双通道，只