2022年电脑主板的结构和工作原理 .pdf

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1、名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 9 页 -主板无疑是电脑最核心的部件。目前，奔腾主板市场空前繁荣，据计算机世界报报导，奔腾主板来自数十个生产厂家，有近百种之多，如何从这么多种类的主板中选择呢？本节将从主板的原理与结构方面出发，揭开主板的神秘面纱，使读者对主板能有一个清晰的认识，对选购和装机都不无益处。奔腾级 AT主板的结构及工作原理 奔腾级主板的结构 下面是奔腾级主板的结构框图。由图中可以看到主板上的一些主要部分。FDC：软驱控制器（接口）USB：通用串行总线（接口）SIMM：72 线内存条插槽 DIMM：168 线内存条插槽 PS 2：PS 22 鼠标接口 BI

2、OS：基本输入输出系统 LPT：并行接口（打印口）COM1、COM2：串行接口 显然，主板主要由三类构件组成：集成电路、各种插槽插座和一大块多层电路板。在主板上的众多集成电路中，有着重要程度上的差别。图中有阴影的几个集成电路决定了主板的性能，这几个集成电路称为“芯片组”或“套片”，包括PCM 芯片、LBX 芯片、SIO 芯片。奔腾主板的工作原理 PCI ISA 总线奔腾主板中，CPU 只与套片（芯片组）直接打交道，套片作为CPU 的全权代表，处理CPU 与内存、高速缓存、PCI 插卡、ISA 插卡、硬盘等外部设备的通信。各芯片的作用如下：1.PCI、内存、Cache 控制器（PCMC）芯片PC

3、MC 是“PCI、Cache and Memory Controller”的缩写，从名字上就可以看出来，它的作用是：管理PCI 总线、管理 Cache、管理内存。由于 PCMC 内的二级 Cache控制器只支持 256KB或 512KB的二级 Cache，于是采用 Intel套片的主板就没有提供其它容量Cache。如果你听到某个主板声称名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 9 页 -自己支持 1024KB的 Cache，那就说明它用的肯定不是Intel的套片。另外，在 PCMC 内还集成有 DRAM 控制器，负责 DRAM 的刷新、读写和被Cache。因此，主板支持的内

4、存种类、内存的最大容量也不是任意的，主板生产商在这方面依然只能服从这些限制。2.局部总线加速器（LBX）芯片LBX是“Local Bus Accellerator”的缩写，它具有下列主要功能：提供 64 位的 DRAM 界面，支持猝发式读写。支持的内存读写方式和读写周期也会影响主板的性能。提供 32 位的 PCI 界面。LBX与 PCMC 一起作为 CPU 总线到 PCI总线的桥梁，提供了 PCI 总线。提供 CUP与内存、CPU与 PCI总线、内存与 PCI总线之间的读写缓冲，提高数据传输速度。这些缓冲的大小将影响主机板的性能。FX套片性能不如 HX、VX套片，部分原因就在于其读写缓冲较小。

5、某些版本的 LBX还支持内存校验和纠错。3.系统 I O（SIO）芯片SIO是“System IO”的缩写，具有下列主要功能：作为 PCI 总线到 ISA 总线的桥梁，提供 ISA 总线，并且负责 ISA 设备的仲裁。集成 82C54实时钟，用于系统时钟、内存刷新、扬声器发声。支持 X工具总线。X 工具总线的作用是连接多功能I O 芯片、键盘、实时钟和 BIOS片选。多功能 I O 芯片提供了双串口、一并口、软驱接口。有的IO 芯片还提供了游戏杆接口。集成 2 个 82C59中断控制器，管理系统硬件中断。支持 CPU的系统管理模式，用于绿色功能，能让 CPU 进入省电的休眠状态或者在需要的时候

6、唤醒CPU。提供 2 个增强型 DMA 控制器，支持多种DMA 功能。最新的 SIO 还支持 USB总线接口。奔腾级 ATX主板的结构及工作原理 下图是 ATX主板的结构框图。是当前的主流机采用的主板。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 9 页 -1.ISA 扩展槽这种扩展槽的颜色一般是黑的，在80X86系列电脑中，除了最早的XT机的主板，几乎所有主板都有数个ISA 扩展槽，图中的主板具有 4 个 ISA 槽。顾名思义，扩展槽是用来扩展计算机功能用的。比如，购买了一块声卡，需要一个扩展槽，购买了一块解压卡，也需要将它插到一个扩展槽里。插在Pentium 机 ISA槽内

7、的卡除了上述两种外，常见的还有：网卡、SCSI卡、内置 Modem 等。2.I O 芯片几乎所有的 Pentium 主板都自带 I O 电路。Pentium 主板上的 I O 芯片最常见的是 Winbond公司的 W83787 和 W83786。I O 芯片的功能是提供软驱接口、串并行通信口等等。3.PCI 扩展槽同 ISA 扩展槽相比，PCI 扩展槽的长度要短得多，而且颜色一般都是白的。仔细观察，PCI 扩展槽内引线与引线的距离比较近，因此PCI卡上面的引线并不少于 ISA 卡。常见的 PCI 卡有 PCI 显示卡、PCI 接口的 SCSI卡和网卡。4.168 线内存插槽 168线内存可以提

8、供64位线宽的数据，因此使用一条就可以启动Pentium系统。图中的主板有3 个 168 线内存槽，目前新的主板一般有两个或四个168线内存槽，扩展内存很方便。常见的168 线内存大多是 SDRAM（Synchronous DRAM，同步内存），其效率要比EDO 和 FPM 内存高，使得整个系统性能也有一定的提升。目前常见的SDRAM 的速度是 66MHz的，83MHz和 100MHz 的也开始上市。5.72 线内存槽 与 168 线内存相比，其长度显然短多了。一条 72 线的内存可提供 32 位线宽的数据，由于 Pentium 芯片是 64 位的，因此，除了少数特别设计的Pentium 主板

9、，大部分都需要两条72线内存条才能启动系统。该主板只有四个 72 线槽。目前，72线条内存正象 30 线内存条一样遭到淘汰。72 线内存常见的有 EDO RAM（Extended Data Outup RAM，EDO 内存）和 FPM RAM（Fast Page Mode RAM，普通内存）。一般 EDO RAM 的速度为 4060ns，FPM RAM 速度为 6070ns。注意，虽然很多系统声称支持SD RAM 和 EDO RAM 混用，但最好不要这样做，这对系统的稳定和安全不利。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 9 页 -6.LPT1、COM1 和 COM2 通

10、信口、USB接口ATX主板上集成了这几个串并行通信口。并行通信接口LPT1（俗称打印口，因为它常接打印机）在上面，两个串行通信接口COM 在下面。AT 主板则要用排线把端口连到机箱上，在主板只有I O 芯片。COM 口上一般可以接鼠标、外置 Modem 等。通过“直接电缆连接”(Windows 95)、Inter linkInter server(DOS 6.X以上）和 Laplink(Pctools高版本）等程序和通信线，这几个接口也可以用于短距离的微机间数据传输。由于并行口传输速度远远快于串行口，大量数据传输时推荐采用并行口。Pentium主板上的并行口一般都可以设置为EPP(Enhanc

11、ed Paralel Port，增强并行口）方式，比传统的 SPP(Standard Parallel Port)方式速度更快。USB 即通用串行接口的意思，它可以实现机箱外的热即插即用，而且可连接的设备多达 127 个。不过 USB 似乎总是“雷声大、雨点小”，至今未见多少实际行动，主板上的这两个USB接口无非是个高级摆设而已。7.键盘接口用于外接键盘。8.PS 2鼠标接口俗称圆口鼠标接口，若使用圆口鼠标，就可省下一个COM 口。9.ATX电源接口ATX主板上另一处明显特征，就是这个电源插座了。ATX电源插座是 20 芯双排插座，必须使用 ATX电源。相应地，ATX电源插头变成了 20 芯大

12、插头。使用 ATX电源除了享受软关机的乐趣之外，装机时也省了不少事，起码不用担心插错电源插头。10.电容、降压芯片和扼流圈（电感）尽管 ATX电源可以直接输出3.XV 的电压，但是很多CPU 需要双电压或更低的电压，因此降压电路还是必要的。在以前的主板中，常常采用线性调压电路，“多余的”电压和功率都消耗在降压集成电路上了。目前的主板几乎都采用了开关电源（Switching Power Supply）调压电路，开关电源的功耗更少，效率更高，可以输出的功率更大（华硕的P2L97AGP 主板就是用的开关电源调压电路），开关电源需要用容量相对较大的电解电容和扼流圈（一个圆磁环，上面绕了几圈漆名师资料总

13、结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 9 页 -包线）滤波，保证平直的输出电压。11.二级高速缓存 随着芯片集成度的提高，Pentium主板上的二级 Cache从最初的 256K异步缓存发展到 256K同步缓存（可扩至512K），后来又发展到512K在板的同步缓存。在 TX主板上，512K 同步缓存已经成为标准配置。12.CPU插座 这是标准的 Socket7 型插座，这种插座一般都可以支持Intel P54C系列、P55C系列（带有 MMX 技术的 Pentium）；AMD的 K5和 K6系列；Cyrix IBM 的 6X86(M1)系列和 6X86MX 系列。仔细观察 CPU

14、插座上的针孔，可以发现左下角最外层缺了一个孔。这是CPU的定位标记。CPU背面的某个角上常有一个白点或缺一小块，这是表示集成电路1 号脚位置，只要将它和插座的定位标记对准，然后插进去就可以了。一般插错了方向是插不进去的。13.EIDE 接口 几乎所有的 Pentium 主板都提供两个 EIDE接口，总共可以接四个 EIDE设备，如硬盘、光驱等。若只有一个硬盘和一个光驱，推荐将硬盘接在IDE1 口上，光驱接在 IDE2 口上，光驱和硬盘均跳为Master。这样接不但可以提高系统的效率，而且可以解决老版本的Windows 95 播放 VCD 的问题。EIDE接口和软驱接口的区别是：EIDE 口（4

15、0Pin）总是有两个同样大的插座并排在一起，且比软驱接口长一些。在各种接口的旁边通常都有图表示何处是1 号针。14.软驱接口 软驱接口是 34Pin 的，目前几乎所有的机器都只配一个3 英 1.44M的软驱。希望以后能将 3 英软驱淘汰掉，改用Zip 或 LS 120 新型大容量软驱。15.芯片组 芯片组是主板上最重要的部分，一共有两片，大小略有差别。它的作用通俗地讲，就是负责指挥、调度主板上各元件协同工作，也有将它比作神经中枢的。由此习惯上才会把采用某某芯片组的主板直呼作某某主板（如采用 Intel 82430TX芯片组的奔腾主板称作TX主板，采用 Intel 82440FX芯片组的主板叫做

16、FX主板等等）。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 9 页 -上图采用了 Intel的 82430TX芯片组。TX 芯片组对 SDRAM 的支持更好，更好地支持带 MMX 技术的 CPU 芯片（以前的 HX和 VX主板能支持 MMX，但没有针对MMX 进行优化），支持硬盘的Ultra DMA33 模式，大大提高了硬盘的数据传输速度。Qunatum的 Fireball四代支持 Ultra DMA33。TX芯片组的两块芯片分别是FW82439TX 和 FW82371AB。从奔腾时代开始，Intel 的芯片组经历了82430FX、82430HX、82430VX、82440F

17、X、82440LX、82440BX 几代，其外频由66MHz 到 100MHz。16.电池电池是用来保持 COMS 数据和时钟的运转而设的。“掉电”就是指电池没电了，不能保持 COMS 中存储的数据，关机后时钟也不走了，再开机要重新设置COMS中的数据，机器才能启动。Pentium主板上有用锂电池的（如图示主板），也有用全密封电池的（如联讯8661 主板，电池、时钟等做在一起，像块大的集成电路一样，可以从主板上拔起来）。电池附近常常有一个跳线，如果你的机器加了密码，自己忘记了，且不知道通用密码或没有通用密码，就可以用这个跳线放电，然后就可以去掉密码了当然，你的很多设置也要重新来过。17.Fla

18、sh ROM BIOS开机时按 Del 后进入的程序就是BIOS程序。Flash ROM BIOS的好处是升级比较方便，只要有了合适的升级文件（可以从主板厂商的主页下载），熟练的用户可以自己升级。一般 Flash ROM BIOS有 5V和 12V两种写入电压，升级时要注意选对合适的写电压。主板上一般有跳线选择，但很多主板上这个跳线是死的，厂家已经给你正确选择了。18.AGP插槽新近出品的高性能ATX主板还带有一个短短的褐色插槽，这便是 AGP 槽，供插上 AGP显示卡。目前 AGP 显示卡遵循的是 66MHz AGP V1.0设计规范，峰值传输率为266MBs（1模式），最高可达532MB

19、s（2模式），大大提高了3D游戏、立体贴图和多媒体应用程序的使用效果。AGP 显示卡的安装使用与普通显示卡并无二致，只须把 AGP显示卡直接插在 AGP 插槽上就行了。不过在图形处理加快的同时，也带来了一些负面影响，那就是发热要厉害多名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 9 页 -了，以致于某些 AGP 显示卡需要加装专门的散热风扇。19.红外线接头几乎每一款 ATX主板上，都有一个标有 IrDA Port的接头，称之为红外线接头，其作用是可扩充使用红外线控制的设备，如打印机、键盘、鼠标等等，可去掉讨厌的数据线，方便设备的使用和共享。可惜，真正用到此功能的用户少之又少，

20、基本上也是主板上的一个高级摆设。Pentium(多能高 能奔腾)主板的结构 目前 Pentium 级的主板多数都是使用的ATX架构的主板，其结构工作原理与上述的奔腾级ATX主板基本相同，也由相同几部分构成。1.CPU插槽为了适应 Pentium 芯片的需要，在 Pentium 的主板上都设置有Slot1 CPU SEC插槽，并配有专用的Pentium 芯片支架。不管是ATX架构或 AT架构的 Pentium 主板都必 须设置Slot1 CPU SE 插槽才能安装 Pentium 芯片。2.芯片组目前在 Pentium 的主板上都使用Intel82440LX 或 Intel82440BX 档次的

21、芯片组。支持 A GP（Accelerated Graphics Port）总线接口，可以使用AGP 总线的 3D图形视频加速显示卡。支持168 线的 DIMM EDORAM和 SDRAM 内存。提供2 组 EIDE接口，除了支持 PIO Mode 3，PIO Mode 4 和 DMA Mode 2 接口规范外，还支持 Ultra DMA33 接口规范。可以使用具有红外线传输功能的部件，提供多种系统监控功能和电源管理功能等。3.AGP插槽目前在 Pentium 级的主板上，不论是AT主板，还是 ATX主板，都设置有 AGP 插槽，以充分发挥Pentium 芯片3D处理的性能。4.PCI 和 I

22、SA 插槽5.168 线内存插槽 在 AT架构和 ATX架构的 Pentium 级的主板上，几乎都只配有 168 线的 DIMM槽，只有极少数 AT架构的 Pentium 主板上配有72 线的 DIMM 槽(如微星的 MS 6118 AT 架构的主板上，设置有三个 168 线的 DIMM 槽和二个 72 线的 DI名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 9 页 -MM 槽)。6.EIDE与上面的奔腾级主板一样，在所有的 Pentium 主板都提供两个EIDE接口，总共可以接四个 EIDE设备，如硬盘、光驱等。7.软驱接口软驱接口是 34Pin 的，目前几乎所有的机器都只配

23、一个3 英寸 1.44M的软驱。一些新的 Pen tium主板都支持软驱的新标准Zip 或 LS 120 大容量软驱（如华硕的 SP98AGPX 主板）。8.通信接口只要是 ATX架构的 Pentium 主板，在主板上都设置有一个并行接口LPT1 和两个串行通信接口COM1 和 COM22。另外，有一个PS 2键盘接口和一个 PS2鼠标接口。有的主板上还设置有音频接口和游戏接口，如华硕的 SP98AGPX主板等。9.Flash BIOS10.ATX电源接口与前述的 ATX电源接口一样，使用 ATX电源后可以实现软件关机、网络唤醒开机等功能名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 9 页 -