联想LCSE初级教材-第03章主板与总线.ppt

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1、计算机硬件基础,主板与总线篇,主要内容,3.1 概述 3.2 主板外形规格 3.3 芯片组体系结构3.4 芯片组主要生产厂商 3.5 Intel平台芯片组产品 3.6 AMD平台芯片组产品 3.7 总线,3.1 概述,主板（Mainboard）又称为母板（Motherboard）或系统底板（Systemboard）主板主要由以下部分组成：电子元器件接口 电路 总线主板的作用是什么？,3.2 主板外形规格,PC机主板有一些通用的外形规格，你了解它的发展过程吗？新的外形规格实现了真正的标准化，增强了每种类型内部的可交换性,3.2.1 标准AT,标准（Full-size）AT主板是符合原装IBM A

2、T设计的主板标准AT是XT主板沿两个方向扩展而产生的一种新的主板规格首先用在IBM-AT机上，随后的各兼容机都采纳了这种规格AT主板的尺寸稍微缩小后产生了小AT主板（Baby-AT）规格,3.2.1 标准AT,IBM AT主板,典型的Baby-AT主板,3.2.2 ATX,ATX（AT Extended）的中文意思是AT扩展 ATX外形规格的主板同以前的Baby-AT及LPX设计均不兼容 ATX规范由Intel于1995年7月发布,从最初的1.0版本,先后经过了1.1、2.0、2.01、2.02、2.03等版本 ATX相对于Baby-AT及LPX主板，改进的主要方面有:内置双高度外部I/O连接

3、器面板 单独键控（Single keyed）内部电源连接器 重新布置的CPU及内存 重新布置的内部I/O连接器 改良的冷却设计 制造成本的降低 还有一种尺寸稍小的Mini-ATX规格ATX主板各部件的布局基本固定，但外部I/O连接器面板的配置有许多变化,3.2.2 ATX,典型的ATX主板,3.2.2 ATX,典型的ATX主板外部I/O连接器面板,3.2.2 ATX,你认识它们吗？,3.2.3 Micro-ATX,Micro-ATX同标准ATX或Mini-ATX的区别如下：主板宽度尺寸为244mm，小于标准ATX和Mini-ATX主板 较少的I/O总线扩展槽（最多4个，多数仅3个）电源功率减少

4、（符合SFX规范）可以使用小型机箱和SFX电源，也可以使用标准ATX机箱以及标准的ATX电源,3.2.4 Flex-ATX,Flex-ATX定义的主板尺寸是ATX主板族系中最小的,3.2.4 Flex-ATX,Flex-ATX主板,Flex-ATX只支持插座式处理器 可以使用小型机箱和SFX电源，也可以使用标准ATX机箱以及标准的ATX电源,3.2.5 NLX,NLX（New Low-profile Extended）的中文意思是新型小尺寸扩展 扩展竖板和主板两部分组成，并且相对独立,3.2.5 NLX,NLX系统的优势：容易损坏的部分设置在扩展竖板上，提高可靠性，降低生产和维护成本主板与扩展

5、竖板的不同搭配，满足不同配置的要求，减少了再设计和再生产的成本 连接线缆更短，提高传输的速度和质量简化机箱内部的混乱程度散热空间加大，使散热效果更加出色 空间利用率的提高，适合应用在小型或迷你型机箱内，符合小型化的发展方向NLX系统的劣势：需要特殊的机箱配合主板线路也要有较大的改动机箱内部扩展空间有一定限制,3.2.6 BTX,BTX（Balanced Technology Extended）的中文意思是平衡技术扩展 BTX具有如下特点：针对散热和气流的运动，对主板的线路布局进行了优化设计支持Low-profile，也即窄板设计，系统结构将更加紧凑主板的安装更加简便，机械性能也将经过最优化设计

6、,3.2.6 BTX,处理器插座移到了机箱前部，芯片组在其后，通过风道式结构设计可以得到良好的散热 内存插槽竖排，使气流可以顺着内存通过，有利于散热外部I/O连接器和扩展槽的位置与ATX相比交换了位置,3.2.6 BTX,根据主板宽度的不同分为标准BTX、Micro-BTX及Pico-BTX,SRM模块可有效防止主板变形，还能大大降低外力对整体系统的冲击力 热模块包括散热器和气流通道,3.3 芯片组体系结构,芯片组是计算机的中枢神经系统 任何有相同芯片组的主板，其功能是基本一致的 目前芯片组的体系结构主要有以下两种：南北桥(North/South Bridge)体系结构 HUB体系结构,你了解

7、芯片组的发展史吗？,3.3.1 南北桥(North/South Bridge)体系结构,Intel的早期芯片组以及其他生产厂商的大多数芯片组采用这种结构包括北桥和南桥两部分芯片组的名称通常以北桥芯片的名称来命名的 北桥芯片通常负责CPU、内存和显卡三者间的“交通协调”，也决定了对这些部件的支持规格情况整合型芯片组的北桥芯片集成了图形芯片 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外部设备的数据处理与传输，也决定了主板对这些设备的支持规格情况 不同芯片组中的南桥芯片可能是一样的，不同的只是北桥芯片 超级I/O芯片将通常使用的外围设备的控制器都整合到一块芯片里,3.3

8、.1 南北桥(North/South Bridge)体系结构,典型的南北桥体系主板,3.3.2 HUB体系结构,Intel公司从8xx系列芯片组开始使用HUB体系结构 包括MCH（GMCH）、ICH和FWH三部分MCH（GMCH）和ICH之间通过Hub-Link总线或DMI总线进行连接HUB结构具有以下几个优点：速度更快，Hub-Link的速率为 266MB/s，DMI的速率为2.0 GB/sPCI负载减少 主板布线减少,典型的HUB体系主板,3.4 芯片组主要生产厂商,3.4.1 Intel3.4.2 NVIDIA3.4.3 VIA3.4.4 SiS3.4.5 ATI,3.4.1 Intel

9、,430LX,440FX,440LX,810,440ZX-66,440EX,440BX,430TX,430VX,430HX,430FX,440ZX-100,815,820,820E,850,845,865,875,848P,915,925,945,955,975,3.4.2 NVIDIA,nForce4 IE,nForce,nForce2,nForce4,nForce3,nForce 500 IE,C51,nForce 500,3.4.3 VIA,Apollo VPl,Apollo MVP4,Apollo MVP3,Apollo VP2,KX133,KT133,KT133A,Apollo Pr

10、o Plus,Apollo Pro,Apollo Pro266T,Apollo Pro 133,Apollo Pro133T,P4X266,PT800,P4X533,P4X400,P4X333,PT890,PT890,KT266,KT266A,KT333,KT400,KT400A,KT600,KT880,K8T800,K8T890,K8T900,P4M900,3.4.4 SiS,SiS公司的芯片组产品主要面向OEM厂商 主攻中低端市场SiS是第一个设计制造单芯片主板的厂商 SiS6XX系列芯片组支持Intel平台，SiS7XX系列芯片组支持AMD 平台,3.4.5 ATI,主要有4个系列的产品

11、Radeon Xpress 200 Radeon Xpress 1100CrossFire Xpress 1600CrossFire Xpress 3200 在Intel平台方面有RS300、RC300、RS350、RX330、RD400、RS400、RC400、RC410以及RXC410等几款产品 在AMD平台方面有RD480、RS480、RS482、RS485、RX480、RD580等几款产品,3.5 Intel平台芯片组产品,Intel公司产品VIA公司产品NVIDIA公司产品,3.6 AMD平台芯片组产品,NVIDIA公司产品VIA公司产品,3.5.1 Intel公司产品,Intel芯

12、片组的命名规则没有后缀字母通常是最初版本P是主流版本，无集成图形芯片E是进化版本，无集成图形芯片PL相对于P是简化版本PE相对于P是进化版本G是主流的集成图形芯片的版本GV和GL相对于G是集成图形芯片的简化版，没有外接显卡插槽，GL在规格上有所简化GE相对于G是集成图形芯片的进化版X和XE出现在9XX系列的高端芯片组中，无集成图形芯片Intel芯片组的命名规则并不是很严格965系列芯片组将取消后缀，而采用前缀方式，如P965芯片组,3.5.1 Intel公司产品,850系列是第一款为Intel Pentium 4处理器设计的芯片组 包括850和850E两个版本,Intel 850芯片组系统结构

13、,3.5.1 Intel公司产品,845系列与850系列的最大区别是支持SDRAM和DDR内存有845、845D、845E、845PE、845G、845GE、845GV和845GL等版本 部分版本支持HTGMCH集成Intel Extreme Graphics图形芯片 ICH芯片有ICH2和ICH4两种 ICH4支持USB 2.0,Intel 845E芯片组系统结构,845系列,3.5.1 Intel公司产品,3.5.1 Intel公司产品,865/875系列865系列芯片组针对桌面平台的PC系统,包括865P、865PE、865G和865GV四个版本 875系列主要是指875P芯片组，针对高

14、端桌面系统和工作站 875P芯片组支持PAT内存优化模式 GMCH集成Intel Extreme Graphics 2图形芯片 865系列芯片组最高支持800MHz前端总线，双通道DDR400内存，AGP 8x接口以及CSA通信流架构 搭配ICH5系列，支持SATA-150ICH5系列分为ICH5和ICH5R两个版本，ICH5R支持SATA RAID功能 2006年Intel发布了新版865G和865GV芯片组，加入了对LGA775接口和Pentium D处理器的支持,3.5.1 Intel公司产品,865/875系列,865P芯片组系统结构,865/875系列,3.5.1 Intel公司产品

15、,3.5.1 Intel公司产品,848P848P芯片组865PE的简化版，除了不能提供双通道的支持外，其他与865PE基本一样的,848P芯片组系统结构,3.5.1 Intel公司产品,915/925系列915系列芯片组包括915GL、915PL、915P、915G和915GV五个版本 925系列芯片组包括925X和925XE两个版本，面向高端应用和发烧领域 支持LGA775接口的处理器，芯片组均能支持800MHz前端总线，925XE更能支持1066MHz，同时也都支持超线程技术支持双通道DDR2内存支持PCI Express总线GMCH集成Intel第三代图形芯片Intel Extreme

16、 Graphics 3（Intel GMA 900）搭配ICH6系列，提供1个IDE接口，4个SATA接口，4个PCI Express x1接口低端的910GL芯片组仅仅支持533MHz前端总线，不支持DDR2内存DMI 取代了Hub-Link来连接MCH（GMCH）和ICH芯片ICH6系列分为ICH6和ICH6R两个版本，ICH6R支持SATA RAID和英特尔矩阵存储技术功能ICH6支持HDA（高清晰度音频）,3.5.1 Intel公司产品,915/925系列,915P芯片组系统结构,915/925系列,3.5.1 Intel公司产品,3.5.1 Intel公司产品,945/955/975

17、系列945系列包括945GZ、945PL、945P、945G四个版本，面向主流中低端市场 955/975主要指的是955X和975X芯片组，面向高端台式机和个人工作站，具有内存流水线技术（MPT）、高达8 GB的内存寻址能力、ECC内存支持全系列支持双核处理器和双通道DDR2内存支持最高1066MHz的前端系统总线以及DDR2 667内存 955/975系列芯片组支持Pentium XE系列处理器945/955/975系列芯片组支持英特尔伸缩内存技术 ICH7系列分为ICH7和ICH7R两个版本，支持SATA-300和英特尔主动管理技术 ICH7R支持RAID 0、RAID 1、RAID 5、

18、RAID 10和英特尔矩阵存储技术ICH7R提供6个PCI Express x1接口，其中4个可以捆绑，ICH7只提供4个975X芯片组与955X相比增加了一个PCI Express x16接口,3.5.1 Intel公司产品,945/955/975系列,945P芯片组系统结构,945/955/975系列,3.5.1 Intel公司产品,3.5.2 VIA公司产品,P4X266、P4X333、P4X400、P4X533系列P4X266是VIA首款支持Pentium 4处理器的芯片组 P4X266系列包括P4X266、P4X266A、P4M266、P4M266A等几个版本南北桥之间通过V-Lin

19、k总线进行连接,P4X333芯片组系统结构,P4X266、P4X333、P4X400、P4X533系列,3.5.2 VIA公司产品,3.5.2 VIA公司产品,PT800、PM800、P4M800、P4M800 Pro芯片组VIA在Intel平台的芯片组编号从P4X过渡到了PT 标准搭配的南桥芯片都是VT8237系列 这些芯片组的差异主要在于是否集成图形芯片、支持的内存类型和V-Link的带宽方面部分版本集成VIA UniChrome Pro IGP图形芯片,PT800芯片组系统结构,PT800、PM800、P4M800、P4M800 Pro芯片组,3.5.2 VIA公司产品,3.5.2 VI

20、A公司产品,PT880、PM880、PT880 Pro、PT880 Ultra芯片组与PT800系列最大的区别是支持双通道内存 PT880 Pro、PT880 Ultra芯片 组支持VIA独创的SetUp存储技 术，同时支持DDR以及DDR2 两种内存规格；这两款芯片组 还支持VIA独创的通用显卡界面(UGI)技术，可以同时支持PCI Express和AGP显卡 标准搭配的南桥芯片都是 VT8237系列,PT880芯片组系统结构,PT880、PM880、PT880 Pro、PT880 Ultra芯片组,3.5.2 VIA公司产品,3.5.2 VIA公司产品,PT890、P4M890、PT894

21、、PT894 Pro芯片组提供PCI Express x16显卡接口 PT894 Pro芯片组支持Dual GFX Express技术，只可以建立“x16+x4”组合模式 标准搭配的南桥芯片都是 VT8237系列,PT890芯片组系统结构,PT890、P4M890、PT894、PT894 Pro芯片组,3.5.2 VIA公司产品,3.5.2 VIA公司产品,P4M900芯片组支持1066MHz前端总线支持DDR2 667内存集成了支持DirectX9的VIA Chrome9 HC图形芯片支持外接PCI Express x16显卡搭配的南桥芯片是VT8251VT8251提供了4个SATA-300

22、接口，能够支持包括300MB/s传输率和NCQ在内的SATA技术；支持RAID5通过Ultra V-Link（1066MB/s）连接南北桥芯片,P4M900芯片组系统结构,P4M900芯片组,3.5.2 VIA公司产品,3.5.3 NVIDIA公司产品,nForce4 Intel Edition系列芯片组开发代号为C19 在AMD版本的nForce4单芯片控制基础上回到了传统的南北桥设计 nForce芯片组的北桥按照是否集成图形芯片来进行划分，没有集成图形芯片的称为SPP，集成图形芯片的称为。南桥芯片被称为媒体及通讯处理器MCP(Media and Communications Process

23、or)。nForce4 IE因为没有集成图形芯片，所以北桥被称为SPPSPP（IGP）同MCP之间采用HT总线进行连接 nForce4 IE版本中采用SLI、nTune、MediaShield、TCP/IP加速和ActiveArmor 等技术nForce4 IE系列芯片组主要包括nForce4 SLI X16 IE、nForce4 SLI IE、nForce4 SLI XE和nForce4 Ultra IE共4个版本,3.5.3 NVIDIA公司产品,nForce4 Intel Edition系列芯片组,nForce4 SLI IE芯片组系统结构,3.5.3 NVIDIA公司产品,nForce

24、4 Intel Edition系列芯片组,3.5.3 NVIDIA公司产品,nForce 500 Intel Edition系列芯片组采用了众多新技术，包括DualNet、Teaming、FirstPacket、LinkBoost和EPP等。主要包括nForce 590 SLI IE和nForce 570 SLI IE两个版本,nForce 590 SLI IE芯片组系统结构,3.5.3 NVIDIA公司产品,nForce 500 Intel Edition系列芯片组,nForce3系列芯片组针对K8核心的AMD平台 包括nForce3 150和nForce3 250两个版本 nForce3

25、250系列主要有nForce3 250、nForce3 250GB和nForce3 250 Ultra三个版本 采用了南北桥整合的单芯片结构,3.6.1 NVIDIA公司产品,nForce3 250芯片组系统结构,3.5.3 NVIDIA公司产品,nForce3系列芯片组,nForce4系列芯片组针对K8核心的AMD平台 包括nForce4-4X、nForce4、nForce4 Ultra、nForce4 SLI和nForce4 SLI X16五个版本 除了nForce4 SLI X16芯片组以外，采用了南北桥整合的单芯片结构,3.6.1 NVIDIA公司产品,nForce4 SLI X16芯

26、片组系统结构,3.6.1 NVIDIA公司产品,nForce4系列芯片组,3.6.1 NVIDIA公司产品,C51系列芯片组包含GeForce 6100、GeForce 6150两款北桥和nForce 410、nForce 430两款南桥，C51系列芯片组也就主要包括了采用Geforce 6100的C51G和采用Geforce 6150的C51PVC51北桥芯片像显卡一样为命名为Geforce系列，强调它的性能非一般IGP芯片可比 GeForce 6100和GeForce 6150都内建Geforce 6200TC图形芯片,C51PV芯片组系统结构,3.6.1 NVIDIA公司产品,C51系列

27、芯片组,3.6.1 NVIDIA公司产品,nForce 500系列芯片组采用了众多新技术，包括DualNet、Teaming、FirstPacket、LinkBoost和EPP等有nForce 590 SLI、nForce 570 SLI、nForce 570 Ultra和nForce 550 共4个版本,nForce 570 SLI芯片组系统结构,3.6.1 NVIDIA公司产品,nForce 500 系列芯片组,3.6.2 VIA公司产品,K8T800、K8M800、K8T800 Pro芯片组采用南北桥设计，北桥中不集成内存控制器K8M800集成了VIA UniChrome Pro图形芯片

28、 标准搭配的南桥芯片都是VT8237系列,K8T800芯片组系统结构,K8T800、K8M800、K8T800 Pro芯片组,3.5.2 VIA公司产品,3.6.2 VIA公司产品,K8T890、K8M890、K8T890 Pro芯片组VIA在AMD平台上首款支持PCI Express总线的芯片组是K8T890 K8M890是K8T890集成了VIA Chrome9 HC IGP图形芯片的版本 K8T890 Pro芯片组支持Dual GFX Express技术 标准搭配的南桥芯片都是VT8237系列,K8T890芯片组系统结构,K8T890、K8M890、K8T890 Pro芯片组,3.5.2

29、 VIA公司产品,3.6.2 VIA公司产品,K8T900芯片组支持两块PCI Express x8显卡的双显卡应用 采用VIA特有的RapidFire技术 标准搭配的南桥芯片是VT8251 4个SATA-300接口 支持RAID5,K8T900芯片组系统结构,K8T900芯片组,3.5.2 VIA公司产品,3.7 系统总线类型、功能及特性,3.7.1 总线概述3.7.2 ISA总线3.7.3 微通道总线3.7.4 EISA总线3.7.5 局部总线VLB PCIAGPPCI Express,3.7.1 总线概述,总线是计算机内数据传输的路径 较慢的总线都连接到较快的总线上 按总线的功能分为数据

30、总线、地址总线和控制总线按总线连接的部件分为处理器总线、存储器总线、I/O总线、连接器总线和特殊总线许多总线在一个时钟周期内可以使用多个数据周期以达到更高的性能 内置设备和插入到系统总线插槽的插卡一样，用同样的方式使用系统资源,3.7.2 ISA总线,Industry Standard Architecture（工业标准体系结构）的简写 8/16位两种版本最大标准速度为 8.33MHz,8位ISA总线连接器,ISA 16位总线连接器,3.7.3 微通道总线,32位处理器的推出需要新的总线MCA是微通道体系结构的缩略 MCA总线与ISA总线完全不同 EISA总线的出现阻止了MCA的推广,3.7.

31、4 EISA总线,是Extended Industry Standard Architecture（扩展工业标准体系结构）的缩略 本质上是ISA的32位版本，仍可以使用8位或16位的ISA卡可以在8.33MHz速度下处理最多32位数据，总线最大带宽为33MB/s,EISA总线连接器,3.7.5 局部总线,四类局部总线VLB（VESA局部总线）。PCI（外围部件互连）。AGP（图形加速端口）。PCI Express将一些I/O槽移到一个可以获得较快的处理器总线速度的区域形成局部总线,3.7.5 局部总线,PCI总线1992年6月发布1.0版，最新版本为3.0，常见的是2.2版和2.3版支持是In

32、tel PnP规范 有多种PCI总线类型,3.7.5 局部总线,PCI总线,32位/33MHz PCI插槽（上）64位/66MHzPCI插槽（中）64位/33MHz PCI插槽（下）,PCI插槽与ISA/EISA/AGP插槽的典型配置,三种常见PCI插槽,3.7.5 局部总线,AGP总线专门用作高性能图形及视频支持 Intel在1996年7月发布AGP规范1.0，最后版本是3.0，定义了AGP 8x使用AGP可以使PCI主要去完成输入输出设备的数据传输 AGP允许直接使用显卡访问系统内存 需要注意AGP显卡与主板的兼容性 AGP Pro接口是用来增强，而不是取代原有AGP插槽的功能,3.7.5

33、 局部总线,AGP总线,AGP 1x/2x（左上）、AGP通用（右上）、AGP 4x/8x（左下）、AGP Pro插槽（右下）,3.7.5 局部总线,PCI Express总线双通道，高带宽，传输速度快，距离远。串行传输方式，数据传输频率为2.5GHz，每个通道的单向实际带宽就是250MB/s，最长传输距离达3米 两个设备之间点对点互联，设备独享通道带宽 灵活扩展性 低电源消耗 支持设备热插拔和热交换 支持QoS链接配置和公证策略 支持同步数据传输 具有数据包和层协议架构 每个物理链接含有多点虚拟通道 可保持端对端和链接级数据完整性，具有错误处理和先进的错误报告功能 使用小型连接，节约空间 在软件层保持与PCI兼容,3.7.5 局部总线,PCI Express总线,3.7.5 局部总线,PCI Express总线PCI Express的插槽根据总线位宽不同而有所差异，包括x1、x4、x8以及x16，而x2模式将用于内部接口而非插槽模式较短的PCI Express适配器可以插入较长的PCI Express插槽,PCI Express不同模式插槽的外观,PCI Express x1（白色短槽）PCI Express x4（黑色插槽）PCI Express x16（蓝色长槽）,