电脑硬件知识第3章主板.ppt
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1、第3章 主 板,主板(Mainboard)也叫母板(Motherboard)或系统板(Systemboard)。主板和 CPU一样,是微机中最关键的部件之一。主板也是与CPU最紧密配套的部件,每出现一种新型的CPU,都会推出与之配套的主板控制芯片组,否则将不能充分发挥CPU的性能。,3.1 主板的分类,1按主板支持CPU的类型分类主板支持CPU的类型是指能在该主板上使用的CPU类型。每种类型的CPU在接口类型、封装、主频、工作电压等方面都有差异,尤其在速度上差异很大。只有采用与主板支持CPU类型相同的CPU,二者才能配套工作。,2按主板的结构分类(1)ATX结构Intel在1995年1月公布了
2、扩展AT主板结构的ATX(AT eXtended)主板标准。这一标准得到世界主要主板厂商的支持。1997年2月,推出了ATX2.01版。标准ATX结构主板如图3-1所示。标准ATX结构主板的尺寸通常“横长竖短”,俗称为“大板”。,ATX主板(129.6,305244mm),(2)Micro ATX结构Micro ATX结构主板俗称“小板”,保持了标准ATX结构主板背板上的外设接口位置,与ATX结构兼容。Micro ATX结构主板如图3-2所示。,MicroATX主板(9.69.6,244244mm),3按主板芯片组分类图3-3所示为最常见的由两片芯片组组成的主板的功能示意图。芯片组厂家提供的功
3、能示意图常常采用如图3-4所示的形式(Intel X38+ICH9芯片组功能架构图)。,(1)北桥芯片(North Bridge Chipset)NorthBridge)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(HostBridge)。它主要负责CPU与内存之间的数据交换,并控制AGP、PCIE数据在其内部的传输,是主板性能的主要决定因素。一般来说,芯片组的名称就是以北桥芯片的名称来命名的。主流的有P45、P43、X48、790GX、790FX、780G等等。NVIDIA还有780i、790等。,(2)南桥芯片(South Bridge Chipset)南桥芯片负责I/O总线之间
4、的通信,如PCI总线、PCIe1或4、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。由于这些设备的速度都比较慢,所以将它们分离出来让南桥芯片控制。,4按是否为整合型主板分类整合型(All-In-One)主板,又称集成型主板或一体化主板,即主板上整合了视频处理功能的主板。显示卡的功能一般集成到北桥芯片中,集成显示卡的一个重要特点就是显示缓存共享主存。5按生产主板的厂家分类生产主板芯片组的厂家虽然只有Intel、AMD-ATi、nVEDIA、VIA等几家,但生产主板的厂家却很多,市场上常见的主板品牌有:华硕、微星、技嘉、精英、昂达、升技、七彩虹、华擎、斯
5、巴达克、富士康、双敏、映泰、梅捷、捷波、磐正、磐英、顶星、致铭、盈通等。,3.2 主板的组成,下面以市场上流行的ATX结构主板为例,介绍主板上的主要部件及其功能,如图3-5所示。,主板一般由以下几个部分组成。插槽类:CPU插槽、PCI插槽、PCIe插槽、DIMM插槽(又称内存插槽)等。接口类:PS/2接口、USB接口、串行接口、并行接口、IDE接口、S-ATA接口等。芯片类:芯片组(包括北桥、南桥)、时钟芯片、I/O芯片、BIOS芯片、声卡芯片、网卡芯片等。插针类:外接面板插针、外接音频插针、散热器风扇插针等。供电部分:电源插座、CPU供电电路、内存供电电路等。其他元器件等。,3.2.1 PC
6、B基板PCB(Printed Circuit Board,印制电路板)基板由多层PCB构成,在每一层PCB上,都密布有信号走线。,3.2.2 CPU插座常见的CPU插座(CPU Supported)都采用ZIF(Zero Insert Force,零插力)标准。现在主流的CPU插座有两种:一种是Intel的LGA775插座,另一种是AMD的AM2/AM2+插座,分别如图3-6所示。,ZIF socket ZIF(Zero Insertion Force)Socket是指零插拔力的插座。把这种插座上的搬手轻轻抬起,CPU可以很容易、轻松地插入插座中,然后将搬手压回原处,利用插座本身的特殊结构产生
7、的挤压力,将CPU的管脚与插座牢牢的接触,绝对不会存在接触不良的问题。而拆卸CPU芯片只需将插座的搬手轻轻抬起,则压力解除,CPU芯片即可轻松取出。,3.2.3 主板芯片组主板芯片组由单片或两片芯片组组成,芯片上面通常覆盖着散热片。靠近CPU插槽的称为北桥芯片,主要负责控制CPU、内存和显示卡的工作。靠近PCI插槽的称为南桥芯片,主要负责控制系统的输入/输出等功能,芯片组也可以集成显示卡等功能。芯片组在主板上的位置,如图3-5所示。,3.2.4 总线扩展槽扩展插槽(Slot)是主板上用于固定扩展卡并将其连接到系统总线上的插槽,也叫扩展槽、扩充插槽或I/O插槽。主板上一般有18个扩展槽。通过插入
8、扩展卡,可以添加或增强系统的特性及功能。目前主板上只有PCI插槽和PCIe插槽,如图3-7所示。,1PCI插槽PCI总线是一种不依附于某个具体处理器的局部总线,现在使用的是PCI局部总线规范的2.0版或2.1版,工作频率为66.6MHz,数据宽度为32位,最大数据传输速率为(66.6MHz32bit)/8=266MBps,且与CPU及时钟频率无关,能自动识别外设。2PCIe插槽PCI Express(简称PCIe或PCI-E)是最新的总线和接口标准。PCIe也有多种规格,根据总线位宽不同可分为1、4、8、16、32(2模式用于内部接口而非插槽模式)等几种模式。较短的PCIe卡可以插入较长的PC
9、Ie插槽中使用。显示卡一般插在PCIe 16或32插槽中。,3.2.5 内存插槽内存插槽的作用是安装内存条。目前流行的内存条有DDR SDRAM、DDR2 SDRAM和DDR3 SDRAM,相应的内存插槽也有3种,如图3-8所示。这种内存插槽称为DIMM(Dual Inline Memory Module,双列直插内存模块)插槽。,3.2.6 BIOS单元BIOS(Basic Input Output System,基本输入输出系统),它的全称是ROM BIOS,即只读存储器基本输入输出系统。在微机开机以后到进入操作系统之前的这一段时间里,BIOS起到了关键性作用。在BIOS芯片里固化了一定的
10、程序和一些硬件的基本驱动程序。1BIOS芯片主板BIOS主要有:Award BIOS、AMI BIOS和Phoenix BIOS三种类型。国内品牌机和组装机的主板上主要使用Award BIOS和AMI BIOS,进口品牌机中多使用Phoenix或专用的BIOS。在芯片上都能找到厂商的标记。常见BIOS芯片的外观、纽扣电池和跳线,如图3-9所示。现在Award已被Phoenix收购,Award BIOS变成了Phoenix Award BIOS。,2CMOS与BIOS的区别主板上用来存储BIOS程序的芯片,被称为BIOS ROM;用来保存对BIOS进行修改后的参数的芯片,称为CMOS RAM(随
11、机存储器)。,3.2.7 供电单元主板上不同的硬件子系统需要不同的电压,主要分为三大类:键盘控制器、BIOS芯片等部件需要+5V电压;内存、PCI等系统I/O电压需要+3.3V;而不同的CPU的核心电压并不一样,现在CPU的电压为1.2V左右。,1电源插座对于Intel LGA775和AMD Socket AM2/AM2+接口处理器,主板上使用24针的ATX电源,不过依然可以沿用20针的旧式电源。主板电源插座如图3-10所示。,2CPU供电电路主板CPU供电电路其实就是一个简单的开关电源,+12V来自ATX电源的输出电压,通过一个由电感线圈和电容组成的滤波电路,然后进入两个MOSFET(Met
12、allic Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,场效应管)组成的电路。图3-11所示分别为三相、四相、五相、六相、八相和十二相CPU供电电路。,3.2.8 IDE、SATA、软驱接口1IDE(ATA、PATA)接口插槽以前主板通常有两个IDE接口(新的主板只有一个)。主板IDE接口插槽如图3-12所示。随着SATA接口硬盘的普及,现在新出的主板已经取消了IDE接口插槽。,2软盘驱动器接口插座主板上只提供一个软盘驱动器(简称软驱)接口,它是一个34针双排针插座,标注为Floppy、FDC或FDD。一些主板为了方便用户正确插入电缆插头,取消了未使
13、用的第5针,形成了不对称的33针软驱接口插座以表明连接方向。主板软驱接口插槽如图3-12所示。,3SATA接口插座随着Serial ATA(简称SATA)硬盘的出现,SATA接口也开始大量出现在主板上。SATA接口插槽带有防插错设计,可以很方便地进行拔、插操作。主板上的SATA接口如图3-13所示。,3.2.9 IEEE 1394控制芯片由于IEEE 1394的数据传输速率相当快(IEEE 1394a-2000版支持100/200/400Mbps的传输速率,IEEE 1394b版则可达到1.6Gbps),因此有时又称之为“高速串行总线”。通常,在PC机上称之为IEEE 1394,在Mac机上称
14、之为Fire Wire(火线),在电子消费品领域则更多地称之为iLINK。如图3-15所示为主板上常用的IEEE 1394控制芯片。,3.2.10 音效芯片(板载声卡)现在板载声卡已成为主板的标准配置,所有新出的主板都集成了符合AC97 Rev 2.3规范的音频编解码芯片Codec,几乎所有板载声卡的音频编解码芯片都为6或8声道解码,能够提供高品质的6或8声道音效输出,支持5.1或7.1声道的环绕立体音频输出,立体声输入。对于集成了AC97音效芯片的主板,一般在位于第一根PCI上端,靠近主板边缘的位置能看到一块小小的AC97芯片,如图3-16所示。,3.2.11 板载网卡控制芯片网卡芯片一般在
15、主板后部的I/O面板上的RJ-45接口附近,网卡芯片较大,如图3-17所示。,3.2.12 I/O及硬件监控芯片I/O(Input/Output,输入/输出)芯片的功能主要是提供一系列输入/输出的接口。部分I/O芯片还能提供系统监控、检测功能,可以用来监控受监控对象的温度、转速、电压等。I/O芯片比较大,一般位于主板的边缘,如图3-18所示。,3.2.13 时钟发生器如图3-19所示为主板上的晶振和时钟发生器。,1、时钟信号 时钟信号由一系列脉冲信号构成,脉冲信号是一个按一定电压幅度、一定时间间隔连续发出的电平信号,它周期性地在 0和1 之间变化,如图示。第一个脉冲和第二个脉冲之间的时间间隔称
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