地2章 主 板

冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材1章主板本章教学目标：●掌握主板的分类●掌握主板的组成●了解主流主板的特点●熟悉主板的选购与识别冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材2主板（MainBoard）又称为母板（MotherBoard），它是计算机系统中最大的一块矩形电路板，如图2-1所示。同CPU一样，主板是计算机硬件系统中的核心和基础，它连接着CPU、内存、显卡、网卡等几乎所有的主机部件，并且为它们提供数据传输、通讯和控制的功能。主板上布满了各种各样大小不同的插槽和接口，计算机系统的主机部件和外部设备通过主板的连接而集成为一体，主板的性能和扩展性直接影响着整个计算机系统的性能和扩展性。因此，主板在计算机系统中占据着举足轻重的地位。图2-1主板冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材3识别主板冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材4主板的分类根据主板结构的不同，可以将主板分为AT主板、BabyAT主板、ATX主板、MicroATX主板、NLX主板以及一体化（Allinone）主板等不同类型。1.AT主板标准的AT主板尺寸为13“×12”（13×12英寸），主板上集成有各种控制芯片和8到10个I/O扩展插槽。如图2-2所示是一款AT主板。2.BabyAT主板BabyAT主板是在早期的AT主板的基础上发展而来的，可以说是AT主板的缩小版本。BabyAT主板如图2-3所示。冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材5主板冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材6主板的过于陈旧，Intel公司于1995年1月率先公布了扩展的AT主板规范，即ATX（ATexternal）主板标准。ATX主板如图2-4所示。标准的ATX主板尺寸为30.5×24.4，配合ATX机箱和ATX电源使用。与BabyAT主板相比，ATX主板外形在BabyAT主板的基础上旋转了90°，CPU与I/O插槽的位置更为合理，并且优化了软盘和硬盘驱动器的位置，使之能够更有效地利用主板空间和有利于机箱散热。同时，ATX主板的兼容性和扩展性也有明显提高。此外，ATX主板增强了电源管理的设计，实现了真正的绿色节能功能。图2-4ATX主板冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材7年，Intel公司又发布了MicroATX标准，通过减少主板上的PCI插槽和ISA插槽缩小了主板的尺寸。MicroATX主板保持了ATX主板上外设接口的布局，能够与ATX主板兼容。但是MicroATX主板将它的扩展插槽减少到3～4个，DIMM插槽减少到2～3个，比ATX主板的宽度小很多。按照MicroATX的标准，主板上还应该集成有图形卡和音频处理功能，以便于使主板更为紧凑。目前，许多Socket主板使用的都是MicroATX标准，如图2-5所示。图2-5MicroATX主板冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材8（NewLowProfileExtension）主板，即新型小尺寸扩展结构的主板，是Intel公司于1996年联合14家大型公司推出的一种新型的主板规范。NLX主板最大的特点是引入了Add-in插卡，Add-in插卡将几乎所有主机设备插卡的插槽全都集成到一起，其中包括各种PCI和SCI扩展插槽、硬盘、软盘驱动器的接口以及为主板供电的电源插座等，甚至主板也像一块普通的外设板卡一样插到Add-in插卡上。这种设计使得整部主机的安装与拆卸非常容易，甚至不必拆卸一个螺钉，从而使得主板可以容纳更多的扩展卡，并且降低了整个计算机系统的成本。冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材9一体化主板顾名思义，一体化主板即是将CPU、显卡、网卡等各类板卡和适配器都集成到主板上来，而不是通过插槽的方式连接主机部件和外部的设备而构成。从而使得在没有特别要求的情况下，不需要增加任何适配器就可以构成一个完整的主机系统。如图2-6所示。基于一体化主板的主机性能要比非一体化主板的主机性能要优越很多，可以使用户用较少的成本获得较高的性能。但是另一方面，如果一体化主板上某一部分电路发生故障，将会使整个主板陷于瘫痪，因而一体化主板的维修费用较高，多用于品牌机中。图2-6一体化主板冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材10服务器主板服务器性能的高低，主要就是看其主板配置。与普通台式机主板不同，服务器/工作站主板在做工上更追求精耕细作。服务器主板一般采用服务器专用芯片组和CPU、大容量ECC内存，具备专门的服务器机箱电源，其可靠性和稳定性都非常高。在目前的服务器主板品牌中有超微、泰安、艾崴、Intel等。对于很多读者来说，或许对台式机主板有较多了解，对于服务器主板来说尚显陌生，下面介绍一款2006年流行的服务器主板，如图2-7所示，这是一款IntelS5000VSA主板，支持Nocona双核心的IntelXeon处理器，支持可以运行64位操作的EM64T技术，这使得服务器可以在64位平台上发挥出更为强大的性能。其价格在2500元左右。图2-7IntelS5000VSA主板冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材11其他接口冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材12控制芯片组控制芯片组可以认为是主板的神经中枢，它不仅负责主板上各种总线之间的数据和指令的传输，而且还承担着硬件资源的分配与协调的任务。控制芯片组性能的好坏直接决定了主板性能的优劣，进而影响到整部主机的性能。按照芯片组在主板上所处位置的不同，通常可以将控制芯片组分为“南桥（SouthBridge）芯片”和“北桥（NorthBridge）芯片”。南桥芯片和北桥芯片如图2-9所示。图2-9南桥芯片和北桥芯片冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材13、内存、AGP显卡之间的数据和指令的交换、控制和传输任务；而南桥芯片则主要负责外部存储器（如硬盘、光驱）以及其他硬件资源（USB、PCI、ISA等扩展接口）的控制、调配及传输任务。由于北桥芯片对主板的控制起着主导的作用，所以北桥芯片又称为主桥（HostBridge）。随着各控制芯片组厂商在整合技术上的引入和SIS等公司在单芯片技术上的成功，许多控制芯片组开始集成为单一的芯片组。另外，随着电子集成化的日益提高，控制芯片组也逐渐开始将显卡、声卡和网卡等部件集成为一体。由于北桥芯片的功能越来越强，整合芯片的集成度越来越高，其工作时产生的热量自然就会大幅度地增加。于是许多厂商都在北桥芯片旁边上加装了散热片，更有甚者还给主板芯片组加上了散热风扇，以确保它的稳定和不被损坏。冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材14（BasicInput/OutputSystem，基本输入/输出系统）是计算机中最基本而又最重要的底层程序。这段程序保存在主板上的一个只读存储器ROM中，其中包括基本输入/输出程序、POST系统设置信息、开机加电自检程序和系统启动程序等。如图2-10所示。图2-10BIOS芯片和CMOS芯片冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材15为计算机提供了最底层、最直接的控制功能，计算机底层的操作全部都是由BIOS程序来完成的。每块主板至少有一个BIOS芯片，最初的BIOS芯片是采用只读的ROM存储器。后来，为了能够对BIOS进行更新和升级，出现了EPROM，即可擦除、可编程的ROM。另外，为了能够避免用户的错误设置，在主板上一般都会有一个清除BIOS用户设置参数的开关或跳线，通过它们可以恢复BIOS的出厂设置。CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor）可以直译为“互补金属氧化物半导体存储器”，它指一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料。在计算机中，CMOS的准确含义是指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，其中存放着一些与计算机运行紧密相关的基本信息，如时间日期、CPU和内存的速度参数以及外部设备的基本设置等。CMOS存储芯片不依赖于外部电源，而是由主板的电池供电，因此即使系统断电，COMS中存储的数据也不会丢失。冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材16插槽的形式是根据主板所采用的芯片组来决定的。如图2-11所示。基于Socket标准的插槽主要包括Socket462、Socket748、Socket754、Socket939等种类。其中，目前比较流行的CPU插槽多为Socket754和Socket939插槽。Socket939是为了满足64位CPU需求的，而Socket462也称为SocketA插槽，支持AMDAthlonXP和Duron系列的CPU。图2-11主板上的Socket插槽冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材17内存插槽主板上内存插槽的作用是固定内存条，将内存连接到主板上，并与主机其他部件进行数据通讯。内存的种类很多，根据内存类型的不同，可以将内存插槽分为EDO、SDRAM、DDRSDRAM以及RDRAM等不同类型，并且不同类型的内存条只能配合与之相匹配的内存插槽使用。如图2-12所示的是一款DDR内存插槽。比较常用的内存插槽是SDRAM插槽，这种插槽具有168个引脚，适用于586及其以后产生的主板。而DDR和RDRAM插槽一般具有184个引脚，是如今的主流产品。图2-12DDR内存插槽冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材18插槽为了解决计算机显示系统的瓶颈问题，Intel公司推出了一款新的图形总线接口标准——AGP（AcceleratedGraphicsPort，图形加速接口）标准。AGP接口通过AGP插槽与主板相连，并且可以与CPU直接交换数据，从而大大加快了计算机图像的显示速度。从外观上看，AGP插槽位于主板CPU插槽的附近，并且一般呈棕色。如图2-13所示。图2-13AGP扩展槽冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材19（PeripheralComponentInterconnect，即互联外部设备）的全称为PCIlocalbus，即PCI局部总线，是由Intel公司发布的一种局部总线标准，总线宽度一般为32位或64位，最高工作频率为33MHz，数据传输能力提高到ISA的两倍以上。主板上一般配有3到5个PCI插槽，从外观上看，PCI插槽要比ISA插槽短很多，通常为白色。PCI扩展槽如图2-14所示。PCI插槽使CPU可以通过一条相对独立的数据通道控制各种外部设备，每一个与PCI插槽相连的外部设备都可以与CPU进行直接通信。图2-14PCI扩展槽冶金工业出版社高等教育“十一五”规划教材20插槽