计算机主板介绍.ppt
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1、第4章 主 板,主板的结构及规格,主板与部件的连接,主板芯片组和总线,主板上的功能元件,4.1 主板的结构及规格,1ATXATX主板,如图4.1所示,由Intel公司在1995年推出,用来取代过去的AT主板,它是目前最常见的主板结构。ATX主板最大尺寸为12英寸9.6英寸(305 mm244 mm),明确规定了主板上各部件的位置和高度限制、螺丝孔位,只要是ATX主板其尺寸与元件布局都相差不多。,图4.1 ATX主板结构,4.1 主板的结构及规格,2Micro ATX1998年,Intel公司推出了新的Micro ATX主板,如图4.2所示,用它来降低主板制造成本和对电源的需求。Micro AT
2、X是从ATX主板修改而来的,主板长度缩减,变成正方形的9.6英寸 9.6英寸(244 mm244 mm)。Micro ATX主板孔位、高度限制与ATX相同,可使用ATX或SFX电源,但PCI扩展槽和其他接口相对减少了,所以Micro ATX主板俗称“小板”。,图4.2 Micro ATX主板结构,4.1 主板的结构及规格,3Flex ATX为了满足市场对计算机成本降低的需求及计算机的小型化,1999年,Intel公司根据Micro ATX制订出更小的主板规格Flex ATX,如图4.3所示。Flex ATX主板的尺寸为9.0英寸 7.5英寸(229 mm191 mm)。它比Micro ATX主
3、板面积小1/3左右,使机箱的布局更为紧凑。,图4.3 Flex ATX主板结构,4.1 主板的结构及规格,4BTXBTX是Intel公司推出的新型主板架构Balanced Technology eXtended的简称,BTX主板能够在不牺牲性能的前提下做到体积最小,但目前仍未广泛使用。图4.4为BTX主板结构。,图4.4 BTX主板结构,4.1 主板的结构及规格,BTX主板具有如下特点:根据板型宽度的不同分为标准BTX(325.12 mm),Micro BTX(264.16 mm)、Pico BTX(203.20 mm)。支持Low-profile,即窄板设计,系统结构更加紧凑。针对散热和气流
4、的运动,对主板的线路布局进行了优化设计。主板的安装更加简便,机械性能经过最优化设计。支持ATX 12 V、SFX 12 V、CFX 12 V和LFX 12 V等多种电源规范。,4.2 主板与部件的连接,主板提供插座和插槽承载部件,通过接口连接设备。ATX主板的插座、插槽和接口如图4.5所示。,图4.5 ATX主板的插座、插槽和接口,4.2.1 插座和插槽,1主机设备的连接(1)CPU插座CPU接口有针脚式、引脚式、卡式及触点式等,现在市场上的CPU接口大多是针脚式和触点式。主流的CPU接口主要有Intel系列CPU使用的LGA 775/1366和Socket 478/479,AMD系列CPU使
5、用的Socket AM3、Socket AM2/AM2+、Socket 940、Socket 939、Socket 754和Socket A。对应这些CPU接口类型,主板上设计有不同的CPU插座,不同类型的CPU不能混插。,4.2.1 插座和插槽,如图4.6所示,LGA 775(Socket T)是Intel Core 2 Duo(酷睿2双核)和Quad(酷睿2四核)及较早的Pentium D、Pentium EE系列处理器的接口,用触点连接方式代替针脚式接口。,(a)(b)(c)图4.6 Intel CPU插槽Socket 478(a)、LGA 775(b)和LGA 1366(c),4.2.
6、1 插座和插槽,如图4.7所示,Socket AM2是AMD公司在2006年发布的支持双通道DDR2内存的AMD 64位桌面CPU的接口标准,虽然同样具有940根针脚,但Socket AM2与原有的Socket 940在针脚定义及针脚排列都不相同,并不互相兼容。目前采用Socket AM2接口的有低端的Sempron、中端的Athlon 64、高端的Athlon 64 X2及Athlon 64 FX等AMD桌面CPU。AM2+接口则在AM2的基础上增加了对Hyper Transport 3.0和分隔电源层的支持,主要支持AMD羿龙CPU,与AM2相互兼容,但如果AM2+CPU安装到AM2接口则
7、功能会受到限制。Socket AM3是AMD羿龙II系列CPU使用的接口,AM3 CPU开始全面兼容DDR3内存,Socket AM3向下兼容Socket AM2+和Socket AM2,但是SocketAM2/AM2+不能兼容Socket AM3 CPU。,(a)(b)(c)(d)图4.7 AMD CPU插槽Socket 754(a)、Socket 940(b)、Socket AM2(c)和Socket AM3(d),4.2.1 插座和插槽,(2)内存插槽主板上的内存插槽用来插入内存。有168-Pin DIMM、184-Pin DIMM与184-Pin RIMM、240-Pin DDR2 D
8、IMM与240-Pin DDR2 RIMM几种,分别插入SDRAM、DDR SDRAM和RDRAM、DDR2 SDRAM和DDR2 RDRAM类型的内存。其中240-Pin DDR2 DIMM是目前的主流内存插槽,184-Pin DIMM和168-Pin DIMM已逐渐退出市场,至于RIMM一般只在服务器级主板中使用。240-Pin DDR3 DIMM是最新的DDR3内存插槽。如图4.8所示为DDR、DDR2、DDR3内存插槽。,(a),(b),图4.8 240-Pin DDR2 DIMM、DDR3 DIMM(a)和184-Pin DIMM插槽(b),4.2.1 插座和插槽,2扩展设备的连接(
9、1)PCI插槽PCI插槽是Intel公司1991年推出的基于PCI局部总线(Peripheral Component Interconnect,外围组件扩展接口)的扩展插槽,其颜色一般为乳白色。最早的PCI总线工作在33 MHz频率以下,传输带宽达到133 MB/s(33 MHz 32 b/8),基本上满足了当时的需要。PCI总线系统要求有一个PCI控制卡,它必须安装在PCI插槽内。这种插槽是当前主板带有的数量最多的插槽类型,ATX主板一般带有56个PCI插槽,而小一点的Micro ATX主板也都带有23个PCI插槽。根据实现方式不同,PCI控制器可以与CPU一次交换32位或64位数据,允许智
10、能PCI辅助适配器利用一种总线主控技术与CPU并行地执行任务。PCI允许多路复用技术,即允许多种信号同时存在于总线上。,4.2.1 插座和插槽,一些老式主板上还带有ISA(工业标准结构)总线插槽,ISA是美国IBM公司为286计算机制定的工业标准总线,总线宽度是16位,总线频率为8 MHz,如图4.9所示,左边最长的插槽为ISA插槽,中间5个相同的白色插槽为PCI插槽。,图4.9 ISA插槽和PCI插槽,4.2.1 插座和插槽,(2)AGP插槽AGP是连接控制芯片和AGP显卡的点对点连接,但习惯上依然称其为AGP总线。AGP总线直接与主板的北桥芯片相连,通过该接口也可让显示芯片与系统内存直接相
11、连,避免了窄带宽的PCI总线形成的系统瓶颈,增加3D图形数据传输速率,同时在显存不足的情况下还可以调用系统内存。并行性允许CPU访问系统RAM与AGP显卡访问AGP内存同时进行。AGP的标准规格为AGP 8/4/2/1,在AGP 2标准下可以提供的数据传输速率为533 MB/s,在8标准下可以提供2.1 GB/s的传输速率。图4.10为不同传输标准的AGP插槽。,(a),(b),(c),图4.10 AGP 1/2(a)、AGP 4(b)和AGP 8(c),4.2.1 插座和插槽,(3)PCI Express插槽PCI Express简称PCI-E,它的接口根据总线位宽不同而存在差异,包括1、4
12、、8、16模式,而2模式用于内部接口而非插槽模式。PCI-E插模可以从1条通道连接到 32条通道,有非常强的伸缩性,以满足不同设备对数据传输带宽的需求。此外,较短的PCI-E卡可以插入较长的PCI-E插槽中使用。PCI-E 1插槽的250 MB/s传输速率已经可以满足主流声效芯片、网卡芯片和存储设备对数据传输带宽的需求,但是远远无法满足图形芯片对数据传输带宽的需求。PCI Express 16插槽,如图4.11所示,目前基本上取代了AGP插槽成为显卡的接口标准,它提供5 GB/s的带宽(实际可达4 GB/s),远远超过AGP 8的2.1 GB/s的带宽,所以PCI Express可以大幅提高中
13、央处理器(CPU)和图形处理器(GPU)之间的数据传输速率。,4.2.1 插座和插槽,图4.11 PCI Express16插槽,4.2.2 设备接口,1内部设备接口(1)主板电源接口和CPU风扇电源接口电源支撑着主板和其连接设备的运行。主板的电源接口用于连接电源,为主板供电。一般主板上的电源插座为20-Pin如图4.12(a)所示。插座双排设计,这些针脚彼此都套在形状不同的塑胶护框内,且带有方向性,所以不会插错。CPU风扇接口用来为风扇提供电力,提供主板对风扇的控制信号。一般主板厂商会在主板上安置3-Pin或4-Pin的CPU风扇接口或系统风扇接口(如图4.12(a)、(c)所示),4-Pi
14、n风扇接口首先出现在LGA 775主板上,可根据CPU传感器测量的温度来智能调节风扇转速。此接口旁一般标有CPUFAN字样,注意与其他4-Pin接口区别。,4.2.2 设备接口,(a)(b)(c)图4.12 主板的20-Pin电源接口(a)和3-Pin(b)、4-Pin(c)风扇接口,4.2.2 设备接口,(2)IDE接口和软驱FDC接口如图4.13所示,IDE接口用来连接硬盘和光驱等IDE存储设备,主板上IDE接口一般有两个:IDE1和IDE2。在接口边的PCB上标有IDE编号,通常蓝色的IDE接口为IDE1,白色(或黑色)的为IDE2。软驱接口比IDE接口稍短一点。目前市场上的软驱规格统一
15、,所以不必担心型号问题。,(a)(b)图4.13 IDE接口(a)和软驱接口(b),4.2.2 设备接口,(3)SATA和SCSI 接口Serial ATA即SATA接口是新一代硬盘、光驱接口,其数据传输速率达到150 MB/s。SATA接口(如图4.14(a)所示)采用低电压、点对点设计,减少了能耗,优化了散热效果。此外,它还支持热插拔功能。SCSI接口多用于服务器和高端工作站,目前主流的SCSI接口规范为SCSI 80和SCSI 160,传输速率分别为80 MB/s和160 MB/s。SCSI 80接口为孔状80线插槽,如图4.14(b)所示。,(a)(b)图4.14 SATA接口(a)和
16、SCSI接口(b),4.2.2 设备接口,2外部I/O接口如图4.15所示,为主板外部I/O接口一览图。(1)VGA接口整合了显示芯片的主板上具有VGA接口。它是显卡输出模拟信号的接口,也叫D-Sub接口。VGA接口是应用最广泛的显卡接口类型,多数显卡都带有此接口。,图4.15 主板外部I/O接口一览,4.2.2 设备接口,(2)DVI接口和HDMI接口DVI(Digital Visual Interface,数字视频接口)和HDMI(High Definition Multimedia Interface,高清晰多媒体接口)是较新的数字视频传输标准接口。DVI接口是近年来随着数字化显示设备发
17、展起来的一种显示接口。HDMI接口提供高达5 Gb/s的数据传输带宽,可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号,几乎成为目前液晶电视等高清显示设备的必备接口。,(3)3.5 mm模拟音频接口和S/PDIF接口3.5 mm模拟音频接口(如图4.16所示)主要用于连接耳机、音箱、麦克风等,独立声卡或集成声卡的主板上都有这些接口。它符合PC99规格,采用彩色接口,容易辨别。其中蓝色为Speaker接口,红色为Mic接口,绿色为Line-in接口。Speaker接口连接音箱、耳机等音频输出设备。Mic是麦克风的输入口,主要有两个作用:一是给麦克风提供工作电压,二是把麦克风信号无衰减地提供给放大器。,
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