袁育民 发表于 2009-6-2 19:28:02

什么是主板

主板,又叫主机板(mainboard)、系统板(systemboard)和母板(motherboard);它安装在机箱内,是微机最基本的也是最重要的部件之一。 主板一般为矩形电路板,上面安装了组成计算机的主要电路系统,一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。主板的另一特点,是采用了开放式结构。主板上大都有6-8个扩展插槽,供PC机外围设备的控制卡(适配器)插接。通过更换这些插卡,可以对微机的相应子系统进行局部升级,使厂家和用户在配置机型方面有更大的灵活性。 总之,主板在整个微机系统中扮演着举足轻重的角色。可以说,主板的类型和档次决定着整个微机系统的类型和档次,主板的性能影响着整个微机系统的性能。常见的PC机主板的分类方式有以下几种
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  工作原理
  在电路板下面,是错落有致的电路布线;在上面,则为棱角分明的各个部件:插槽、芯片、电阻、电容等。当主机加电时,电流会在瞬间通过CPU、南北桥芯片、内存插槽、AGP插槽、PCI插槽、IDE接口以及主板边缘的串口、并口、PS/2接口等。随后,主板会根据BIOS(基本输入输出系统)来识别硬件,并进入操作系统发挥出支撑系统平台工作的功能。
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主板的分类  常见的PC机主板的分类方式有以下几种:
  一、按主板上使用的CPU分有:
  386主板、486主板、奔腾(Pentium,即586)主板、高能奔腾(Pentium Pro,即686)主板。 同一级的CPU往往也还有进一步的划分,如奔腾主板,就有是否支持多能奔腾(P55C,MMX要求主板内建双电压), 是否支持Cyrix 6x86、 AMD 5k86 (都是奔腾级的CPU,要求主板有更好的散热性)等区别。
  二、按主板上I/O总线的类型分
  ·ISA(Industry Standard Architecture)工业标准体系结构总线.
  ·EISA(Extension Industry Standard Architecture)扩展标准体系结构总线.
  ·MCA(Micro Channel)微通道总线. 此外,为了解决CPU与高速外设之间传输速度慢的"瓶颈"问题,出现了两种局部总线,它们是:
  ·VESA(Video Electronic Standards Association)视频电子标准协会局部总线,简称VL总线.
  ·PCI(Peripheral Component Interconnect)外围部件互连局部总线,简称PCI总线. 486级的主板多采用VL总线,而奔腾主板多采用PCI总线。 目前,继PCI之后又开发了更外围的接口总线,它们是:USB(Universal Serial Bus)通用串行总线。IEEE1394(美国电气及电子工程师协会1394标准)俗称"火线(Fire Ware)"。
  三、按逻辑控制芯片组分
  这些芯片组中集成了对CPU、CACHE、I/0和总线的控制586以上的主板对芯片组的作用尤为重视。 Intel公司出品的用于586主板的芯片组有:LX 早期的用于Pentium 60和66MHz CPU的芯片组
  ·NX 海王星(Neptune),支持Pentium 75 MHz以上的CPU,在Intel 430 FX芯片组推出之前很流行,现在已不多见。
  ·FX 在430和440两个系列中均有该芯片组,前者用于Pentium,后者用于Pentium Pro。HX Intel 430系列,用于可靠性要求较高的商用微机。VX Intel 430系列,在HX基础上针对普通的多媒体应用作了优化和精简。有被TX取代的趋势。TX Intel 430系列的最新芯片组,专门针对Pentium MMX技术进行了优化。GX、KX Intel 450系列,用于Pentium Pro,GX为服务器设计,KX用于工作站和高性能桌面PC。MX Intel 430系列,专门用于笔记本电脑的奔腾级芯片组,参见《Intel 430 MX芯片组》。 非Intel公司的芯片组有:VT82C5xx系列 VIA公司出品的586芯片组。
  ·SiS系列 SiS公司出品,在非Intel芯片组中名气较大。
  ·Opti系列 Opti公司出品,采用的主板商较少。
  四、按主板结构分
  ·AT 标准尺寸的主板,IBM PC/A机首先使用而得名,有的486、586主板也采用AT结构布局
  ·Baby AT 袖珍尺寸的主板,比AT主板小,因而得名。很多原装机的一体化主板首先采用此主板结构
  ·ATX &127; 改进型的AT主板,对主板上元件布局作了优化,有更好的散热性和集成度,需要配合专门的ATX机箱使用
  ·一体化(All in one) 主板上集成了声音,显示等多种电路,一般不需再插卡就能工作,具有高集成度和节省空间的优点,但也 有维修不便和升级困难的缺点。在原装品牌机中采用较多
  ·NLX Intel最新的主板结构,最大特点是主板、CPU的升级灵活方便有效,不再需要每推出一种CPU就必须更新主板设计 此外还有一些上述主板的变形结构,如华硕主板就大量采用了3/4 Baby AT尺寸的主板结构。
  五、按功能分
  ·PnP功能 带有PnP BIOS的主板配合PnP操作系统(如Win95)可帮助用户自动配置主机外设,做到"即插即用"
  ·节能(绿色)功能 一般在开机时有能源之星(Energy Star)标志,能在用户不使用主机时自动进入等待和休眠状态,在 此期间降低CPU及各部件的功耗
  ·无跳线主板 这是一种新型的主板,是对PnP主板的进一步改进。在这种主板上,连CPU的类型、工作电压等都无须用跳线开关,均 自动识别,只需用软件略作调整即可。经过Remark的CPU在这种主板上将无所遁形. 486以前的主板一般没有上述功能,586以上的主板均配有PnP和节能功能,部分原装品牌机中还可通过主板控制主机电源 的通断,进一步做到智能开/关机,这在兼容机主板上还很少见,但肯定是将来的一个发展方向。无跳线主板将是主板发 展的另一个方向。
  六、其它的主板分类方法:
  ·按主板的结构特点分类还可分为基于CPU的主板、基于适配电路的主板、一体化主板等类型。基于CPU的一体化的主板是 目前较佳的选择。
  ·按印制电路板的工艺分类又可分为双层结构板、四层结构板、六层结构板等;目前以四层结构板的产品为主。
  ·按元件安装及焊接工艺分类又有表面安装焊接工艺板和DIP传统工艺板。
  板的构成
  主板的平面是一块PCB(印刷电路板),一般采用四层板或六层板。相对而言,为节省成本,低档主板多为四层板:主信号层、接地层、电源层、次信号层,而六层板则增加了辅助电源层和中信号层,因此,六层PCB的主板抗电磁干扰能力更强,主板也更加稳定。
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主板构成部分  1.芯片部分
  BIOS芯片:是一块方块状的存储器,里面存有与该主板搭配的基本输入输出系统程序。能够让主板识别各种硬件,还可以设置引导系统的设备,调整CPU外频等。BIOS芯片是可以写入的,这方便用户更新BIOS的版本,以获取更好的性能及对电脑最新硬件的支持,当然不利的一面便是会让主板遭受诸如CIH病毒的袭击。
  南北桥芯片:横跨AGP插槽左右两边的两块芯片就是南北桥芯片。南桥多位于PCI插槽的上面;而CPU插槽旁边,被散热片盖住的就是北桥芯片。芯片组以北桥芯片为核心,一般情况,主板的命名都是以北桥的核心名称命名的(如P45的主板就是用的P45的北桥芯片)。北桥芯片主要负责处理CPU、内存、显卡三者间的“交通”,由于发热量较大,因而需要散热片散热。南桥芯片则负责硬盘等存储设备和PCI之间的数据流通。南桥和北桥合称芯片组。芯片组在很大程度上决定了主板的功能和性能。需要注意的是,AMD平台中部分芯片组因AMD CPU内置内存控制器,可采取单芯片的方式,如nVIDIA nForce 4便采用无北桥的设计。从AMD的K58开始,主板内置了内存控制器,因此北桥便不必集成内存控制器,这样不但减少了芯片组的制作难度,同样也减少了制作成本。现在在一些高端主板上将南北桥芯片封装到一起,只有一个芯片,这样大大提高了芯片组的功能。
  RAID控制芯片:相当于一块RAID卡的作用,可支持多个硬盘组成各种RAID模式。目前主板上集成的RAID控制芯片主要有两种:HPT372 RAID控制芯片和Promise RAID控制芯片。
  2、扩展槽部分
  所谓的“插拔部分”是指这部分的配件可以用“插”来安装,用“拔”来反安装。
  内存插槽:内存插槽一般位于CPU插座下方。图中的是DDR SDRAM插槽,这种插槽的线数为184线。
  AGP插槽:颜色多为深棕色,位于北桥芯片和PCI插槽之间。AGP插槽有1×、2×、4×和8×之分。AGP4×的插槽中间没有间隔,AGP2×则有。在PCI Express出现之前,AGP显卡较为流行,其传输速度最高可达到2133MB/s(AGP8×)。
  PCI Express插槽:随着3D性能要求的不断提高,AGP已越来越不能满足视频处理带宽的要求,目前主流主板上显卡接口多转向PCI Exprss。PCI Exprss插槽有1×、2×、4×、8×和16×之分。注:目前主板支持双卡:(NVIDIA SLI/ ATI 交叉火力)
  PCI插槽:PCI插槽多为乳白色,是主板的必备插槽,可以插上软Modem、声卡、股票接受卡、网卡、多功能卡等设备。
  CNR插槽:多为淡棕色,长度只有PCI插槽的一半,可以接CNR的软Modem或网卡。这种插槽的前身是AMR插槽。CNR和AMR不同之处在于:CNR增加了对网络的支持性,并且占用的是ISA插槽的位置。共同点是它们都是把软Modem或是软声卡的一部分功能交由CPU来完成。这种插槽的功能可在主板的BIOS中开启或禁止。
  3、.对外接口部分
  硬盘接口:硬盘接口可分为IDE接口和SATA接口。在型号老些的主板上,多集成2个IDE口,通常IDE接口都位于PCI插槽下方,从空间上则垂直于内存插槽(也有横着的)。而新型主板上,IDE接口大多缩减,甚至没有,代之以SATA接口。
  软驱接口:连接软驱所用,多位于IDE接口旁,比IDE接口略短一些,因为它是34针的,所以数据线也略窄一些。
  COM接口(串口):目前大多数主板都提供了两个COM接口,分别为COM1和COM2,作用是连接串行鼠标和外置Modem等设备。COM1接口的I/O地址是03F8h-03FFh,中断号是IRQ4;COM2接口的I/O地址是02F8h-02FFh,中断号是IRQ3。由此可见COM2接口比COM1接口的响应具有优先权,现在市面上已很难找到基于该接口的产品。
  PS/2接口:PS/2接口的功能比较单一,仅能用于连接键盘和鼠标。一般情况下,鼠标的接口为绿色、键盘的接口为紫色。PS/2接口的传输速率比COM接口稍快一些,但这么多年使用之后,虽然现在绝大多数主板依然配备该接口,但支持该接口的鼠标和键盘越来越少,大部分外设厂商也不再推出基于该接口的外设产品,更多的是推出USB接口的外设产品,不过值得一提的时候,由于该接口使用非常广泛,因此很多使用者即使在使用USB也更愿意通过PS/2-USB转接器插到PS/2上使用,外加键盘鼠标每一代产品的寿命都非常长,因此接口现在依然使用效率极高,但在不久的将来,被USB接口所完全取代的可能性极高。
  USB接口:USB接口是现在最为流行的接口,最大可以支持127个外设,并且可以独立供电,其应用非常广泛。USB接口可以从主板上获得500mA的电流,支持热拔插,真正做到了即插即用。一个USB接口可同时支持高速和低速USB外设的访问,由一条四芯电缆连接,其中两条是正负电源,另外两条是数据传输线。高速外设的传输速率为12Mbps,低速外设的传输速率为1.5Mbps。此外,USB2.0标准最高传输速率可达480Mbps。USB3.0规范正在研究中。
  LPT接口(并口):一般用来连接打印机或扫描仪。其默认的中断号是IRQ7,采用25脚的DB-25接头。并口的工作模式主要有三种:1、SPP标准工作模式。SPP数据是半双工单向传输,传输速率较慢,仅为15Kbps,但应用较为广泛,一般设为默认的工作模式。2、EPP增强型工作模式。EPP采用双向半双工数据传输,其传输速率比SPP高很多,可达2Mbps,目前已有不少外设使用此工作模式。3、ECP扩充型工作模式。ECP采用双向全双工数据传输,传输速率比EPP还要高一些,但支持的设备不多。现在使用LPT接口的打印机与扫描仪已经基本很少了,多为使用USB接口的打印机与扫描仪。
  MIDI接口:声卡的MIDI接口和游戏杆接口是共用的。接口中的两个针脚用来传送MIDI信号,可连接各种MIDI设备,例如电子键盘等,现在市面上已很难找到基于该接口的产品。
  SATA接口:SATA的全称是Serial Advanced Technology Attachment(串行高级技术附件,一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口),是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范,在IDF Fall 2001大会上,Seagate宣布了Serial ATA 1.0标准,正式宣告了SATA规范的确立。SATA规范将硬盘的外部传输速率理论值提高到了150MB/s,比PATA标准ATA/100高出50%,比ATA/133也要高出约13%,而随着未来后续版本的发展,SATA接口的速率还可扩展到2X和4X(300MB/s和600MB/s)。从其发展计划来看,未来的SATA也将通过提升时钟频率来提高接口传输速率,让硬盘也能够超频。
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