主板的认识与选购.ppt
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1、第第4章章 主板的认识与选购主板的认识与选购 4.1主板的认识4.1.1 什么是主板什么是主板主板又称为系统板,是安装在机箱内底部的一块多层印刷电路板,它是电脑的主要核心部件。主板的性能和类型确定了电脑的性能和类型。主板的中心任务是维系CPU与外部设备之间协同工作,不出差错。在控制芯片组的统一调度之下,CPU首先接受各种外来数据或命令,经过运算处理,再经由PCI或AGP等总线接口,把运算结果高速、准确地传输到指定的外部设备上,如图4-1所示。Pentium4CPUSDRAM内存逻辑芯片组AGP卡硬盘声卡网卡处理I/O总线PCI总线IDE总线图4-1主板的工作原理图4.1.2 主板常用主板常用术
2、语术语1主板主板主板(mainboard)是电脑中最大的一块电路板,是电脑系统中的核心部件,它的上面布满了各种插槽(可连接声卡、显卡、Modem等)、接口(可连接鼠标、键盘等)、电子元件,它们都有自己的职责,并把各种周边设备紧紧连接在一起。它的性能好坏对电脑的总体指标将产生举足轻重的影响。2CPU中央处理器CPU(CentralProcessingUnit)通常也称为微处理器,它实际上是一个电子元件,其内部由几百万个晶体管组成,可分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分。CPU的工作原理是控制单元把输入的指令调动分配后,送到逻辑单元进行处理,再形成数据,然后存储到存储器里,最后等着交给应用程序
3、使用。3BIOSBIOS即基本输入输出系统,是一组固化到计算机内主板上的一个ROM芯片上的程序,它保存着计算机最重要的基本输入/输出程序、系统设置信息、开机上电自检程序和系统启动自举程序。4CMOSCMOS是电脑主板上的一块可读/写的RAM芯片,用它来保护当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定。现在的厂商们把CMOS程序做到了BIOS芯片中,当开机时就可按特定键进入CMOS设置程序对系统进行设置,所以又被人们叫做BIOS设置。5芯片组芯片组芯片组是构成主板电路的核心。从一定意义上讲,它决定了主板的级别和档次。芯片组是“南桥”和“北桥”的统称,它就是把以前复杂的电路和元件最大限度地集成在几个芯
4、片内。6北桥北桥北桥就是主板上离CPU最近的一块芯片,负责与CPU的联系,并控制内存、AGP、PCI数据在北桥内部传输。7南桥南桥南桥是主板上的一块芯片,主要负责I/O接口以及IDE设备的控制等。8MCH(Memory Controller Hub)MCH即内存控制器中心,负责连接CPU、AGP总线和内存。9ICH(I/O Controller Hub)ICH即输入/输出控制器中心,负责连接PCI总线、IDE设备、I/O设备等。10FWH(Firmware Controller)FWH即固件控制器,主要作用是存放BIOS。11I/O芯片芯片I/O芯片负责提供串行、并行接口及软盘驱动器控制接口。
5、12PCBPCB就是主板线路板,它是由几层树脂材料粘合在一起的,内部采用铜箔走线。PCB分为四层板和六层板。为了节约成本,现在的主板多为四层板:主信号层、接地层、电源层、次信号层。而六层板增加了辅助电源层和中信号层。六层PCB的主板抗电磁干扰能力更强,主板也更加稳定。13CacheCache就是缓存,它分为一级缓存和二级缓存。它是为内存和CPU交换数据提供缓冲区的。大部分主板上都有Cache芯片或插槽,这是因为Cache与CPU之间的数据交换要比内存与CPU之间的数据交换快得多。14PCI总线总线PCI属于局部总线,是由PCI集团推出的总线结构。它具有133MB/s的数据传输率及很强的带负载能
6、力,可支持10台外设,同时兼容ISA、EISA总线。15ACPI电源接口电源接口CPI电源接口是Pentium以上主板特有的一种新功能,作用是在管理电脑内部各种部件时尽量做到节省能源。4.1.3 主板上的插槽主板上的插槽1CPU插槽插槽主板上的CPU插槽主要有Socket和Slot两种接口标准,其中Socket标准分为Socket370和SocketA两种,而Slot标准分为Slot1和SlotA标准,它们分别对应了不同的CPU,其中Slot1和Socket370适用于Intel公司的CPU,AMD公司的CPU主要用SocketA和SlotA接口。随着Pentium4CPU的流行,主板上的CP
7、U插座主要以Socket478为主。2内存插槽内存插槽内存插槽一般位于CPU插座下方,目前的主板多以DDRSDRAM插槽为主流,这种插槽的线数为184线。3AGP插槽插槽AGP插槽是为提高视频带宽而设计的总线结构。它将显示卡与主板的芯片组直接相连,进行点对点传输。但是它并不是正规总线,因它只能和AGP显卡相连,故不具有通用性和扩展性。其工作频率为66MHz,是PCI总线的一倍,并且可为视频设备提供528MB/s的数据传输率。AGP插槽的颜色多为深棕色,位于北桥芯片和PCI插槽之间。AGP插槽有1X、2X、4X和8X之分。AGP4X的插槽中间没有间隔,AGP2X则有。现在的显卡多为AGP显卡,A
8、GP插槽能够保证显卡数据传输的带宽,而且传输速度最高可达到2133MB/s(AGP8X)。4PCI插槽插槽PCI插槽多为乳白色,是主板的必备插槽,可以插上软Modem、声卡、股票接收卡、网卡、多功能卡等设备。5AMR插槽插槽AMR是一套开放的工业标准,它定义的扩展卡可同时支持声音及Modem的功能。采用这样的设计可有效降低成本,同时解决声音与Modem子系统目前在功能上存在的一些限制。6CNR插槽插槽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
9、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。7ACR插槽插槽ACR是CNR的升级产品,它可以提供局域网、宽带网、无线网络和多声道音效处理功能,而且与AMR兼容。4.1.4 主板上的接口1IDE接口IDE接口是一种磁盘驱动器的接口类型,也称为ATA接口,可分为IDE1和IDE2两种。一般情况下,IDE1接硬盘,IDE2接光驱。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。现在流行的ATA/133是IDE的一种规范,即传输速率为133MB/s,但只有硬盘速度跟得上才能充分发挥ATA/133的优势。2EIDE接口接
10、口EIDE接口是Pentium以上主板必备的标准接口,主板上通常可提供两个EIDE接口。Pentium以上主板的EIDE都集成在主板中。3软驱接口软驱接口该接口为连接软驱所用,多位于IDE接口旁,比IDE接口略短一些。因为它是34针的,所以其数据线也略窄一些。4串行接口串行接口串行接口即接口,目前大多数主板都提供了两个接口,分别为1和2,作用是连接串行鼠标和外置Modem等设备。1接口的I/O地址是03F8H03FFH,中断号是IRQ4;2接口的I/O地址是02F8H02FFH,中断号是IRQ3。由此可见,2接口比1接口的响应具有优先权。5并行接口并行接口并行接口一般用来连接打印机或扫描仪,其
11、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:一是SPP标准工作模式,其SPP数据是半双工单向传输,传输速率较慢,仅为15kb/s,但应用较为广泛,一般设为默认的工作模式;二是EPP增强型工作模式,它采用双向半双工数据传输,其传输速率比SPP高很多,可达2Mb/s,目前已有不少外设使用此工作模式;三是ECP扩充型工作模式,它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。6PS/2接口接口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接口的传输速率比接口稍快一些,是目前应用最为广
12、泛的接口之一。7USB接口接口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12Mb/s,低速外设的传输速率为1.5Mb/s。此外,USB2.0标准最高传输速率可达480Mb/s。4.2 如何选择主板如何选择主板 4.2.1 主板的主板的结结构构图4-2所示的是主板的结构图,由于它要连接电脑的各个硬件设备,协调和传输数据,因此它是除CPU以外
13、最重要的部件。电脑的整体运行速度和稳定性在相当大的程度上取决于主板的性能。在电路板上面是错落有致的电路布线,再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。CNR插槽PCI插槽I/O接口USB接口PS/2接口CPU插座内存插槽南桥芯片组AGP插槽硬盘和软驱插座北桥芯片组电源插座图4-2主板结构图1主板上的主板上的CPU插座插座主板上的CPU插座主要有S
14、ocket和Slot两种接口标准,其中Socket标准分为Socket370和SocketA两种,而Slot标准分为Slot1和SlotA标准,它们分别对应了不同的CPU。其中Slot1和Socket370适用于Intel公司的CPU,AMD公司的CPU主要用SocketA和SlotA接口。随着Pentium4CPU的流行,主板上的CPU插座主要有Socket423和Socket478两种,如图4-3所示。Socket423插座Socket478插座图4-3Pentium4主板的CPU插座2主板上的芯片组主板上的芯片组主板芯片组是整块主板的灵魂,它决定了主板使用的外部频率、最大的内存容量、支持
15、的Cache数量以及各种主要总线及输出模式。现在市场上支持Pentium4的芯片组主要有Inteli850、Inteli845、VIAP4X266、SiS645和ALiALADDiN-P4,其外观如图4-4所示,芯片组间的比较如表4-1所示。Inteli845芯片组Inteli850芯片组VIAP4X266芯片组图4-4主板上的芯片组表4-1Pentium4主板芯片组比较传统的主板上共有两片芯片,称为南桥和北桥。靠近CPU插槽的一般是北桥芯片,这片芯片上面覆盖着一块散热片。而靠近PCI插槽的称为南桥芯片,南桥芯片包括USB接口模块、键盘控制模块和时钟模块,并支持UltraDMA33/66/10
16、0EIDE传输、高级电源管理等功能。北桥芯片支持包括内存的类型和最大容量、二级缓存、AGP图形接口、ECC数据检验等功能。3主板上的主板上的BIOS芯片芯片主板上还有一个与我们联系非常紧密的器件BIOS(BasicI/OSystem)。从BIOS的英文名称就可以看出它掌管的是主板上一些最基本的输入和输出。如果说芯片组是主板的心脏的话,那么BIOS就是大脑,它告诉主板应该如何工作、各个中断地址的使用状况,以及把一些特定的开关打开等。BIOS还有一个用途是支持即插即用(PNP)设备,它通知系统正在使用什么CPU、显示卡、硬盘、光驱、声卡、网卡等设备,从开机的画面上就可以看出各个设备的型号以及连接是
17、否正常。BIOS芯片的生产厂商主要有三家:WinBond、SST和Atmel,容量从512KB到2MB不等。现在的BIOS大多可以通过软件直接更新,这样就方便了不少用户的升级。可是CIH病毒也大摇大摆地破坏了整个主板。可刷新BIOS的用户要注意,最好在平时将可刷新功能屏蔽(通过跳线设置)起来。BIOS必须依靠固化在其中的软件才能让它发挥作用,应该说BIOS是芯片及芯片内的软件共同构成的。Award和AMI是两个比较著名的BIOS编写公司。Award是大众化产品,性价比高,其操作界面也很简单明了,适应范围很广,初级到高级的用户都很喜爱它。AMI的操作画面完全采用窗口方式,使用鼠标就可搞定,不过真
18、正操作起来却有些让人摸不着头脑。图4-5所示的是各种不同外观的BIOS芯片。图4-5各种BIOS芯片4主板上的插槽主板上的插槽主板上的扩展插槽有几种不同的类型。最长的两根是ISA插槽,ISA总线的最高传输速率为5MB/s。一般ISA插槽多为黑色,比较好辨认。PCI总线的最高传输速率为133MB/s,目前大部分的扩展卡都使用PCI总线结构。PCI插槽多为白色。AGP插槽是图形专用接口,它可以将要处理的图形数据存放在主内存里,提高了图形数据的处理速度。现在AGP的最大理论数据传输率将达到1056MB/s。另外,CNR插槽有别于一般我们常见的AMR插槽,AMR只支持Modem的连接,对于即将来临的宽
19、频网络时代实在是不够用,而CNR除了可以连接专用的Modem卡外,还能使用专用的家庭电话线网络(PHONEPNA),以及10/100BaseEthernetLAN卡。5主板上的主板上的I/O接口接口现在的主板一般都符合PC99规范,也就是用不同的颜色表示不同的接口,以免搞错。如图4-6所示,一般键盘和鼠标都是采用PS/2圆口,只是键盘接口一般为蓝色,鼠标接口一般为绿色,便于区别。USB接口为扁平状,可接Modem、扫描仪等USB接口的外设。串口可连接Modem和比较老的鼠标,并口一般连接打印机。图4-6主板上的I/O接口另外,整合型主板也是常见的一种类型。“整合”是将各种器件或功能集成到一起的
20、意思。将声卡、显卡的功能集成到主板上的设计方法被称为“一体化”主板,后来又出现了将CPU、部分内存、显卡和声卡都集成在一起的更一体化的主板,例如CyrixMediaGX主板,只要接上电源、显示器、键盘和软驱、硬盘,就组成了一台最基本的电脑。目前整合型主板中使用较多的是Intel和SIS公司生产的高度集成的芯片组,其中均已经集成了显示芯片。不过“一体化”主板的主流发展方向还是仅限于集成显卡和声卡,这类主板采用Micro-ATX结构的较多,除原ATX结构主板上的各种I/O接口外,另外增加了MIC(麦克风)、LineIn(音频线路输入)、LineOut(音频线路输出)、Speaker(扬声器)和Ga
21、me(游戏杆)等接口。由于主板上显示器连接端口要占用一个9针串口的位置,所以在这类含声卡的“一体化”主板上通常只能预设一个串口插座。不过“一体化”主板的主流发展方向还是仅限于集成显卡和声卡,这类主板采用Micro-ATX结构的较多,除原ATX结构主板上的各种I/O接口外,另外增加了MIC(麦克风)、Line In(音频线路输入)、Line Out(音频线路输出)、Speaker(扬声器)和Game(游戏杆)等接口。由于主板上显示器连接端口要占用一个9针串口的位置,所以在这类含声卡的“一体化”主板上通常只能预设一个串口插座。从CPU和显示技术的发展趋势看,将显卡集成在主板上的产品大部分还是为低价
22、PC而设计的,其他大部分主板由于需适应CPU和3D图形显示技术的需求,一般不将显卡整合在主板上。1参考参考CPU接口接口首先用户要考虑需要使用什么样的CPU主板,采用的CPU大致决定了整台系统的性能档次。目前流行的主板按照CPU的接口分为4类:PentiumCPU的Slot1、AMDCPU的SocketA、赛扬CPU的Socket370、Pentium4CPU的Socket423和Socket478。2选择芯片组选择芯片组说到主板就不能不谈芯片组,芯片组实质是主板的“灵魂”。采用同样的控制芯片组的主板一般来说其功能都差不多,所以选择主板重要的就是选择控制芯片组。目前主要有四家公司的产品,即In
23、tel、VIA、SIS和ALI。Intel公司的控制芯片组在性能、兼容性和稳定性方面比较领先,不过价格也比同档次的另外三家的产品贵。3稳定和兼容性稳定和兼容性主板是电脑的基地,因此,能稳定工作是对主板最基本的要求,也是首要的考察指标。对工作稳定性影响最大的因素除了整体电路设计水平之外,就要看用料和做工了。由于现在主板设计方面能够自由发挥的余地越来越小,因此,稳定性主要取决于用料和做工。一块偷工减料严重的主板(这样的主板的卖点就是“廉价”)是不可能在任何时候都稳定工作的。如果连稳定工作都无法保证,其他方面的特色再多再好,也没有价值。如果一个主板在使用某些配件、软件的时候工作非常稳定,而换成另外的
24、配件或软件的时候,就频频出现问题或者根本不能工作,这样的主板就是“兼容性”不好。兼容性不好的主板,有时候会给用户带来很大的困扰,让人搞不清楚是硬件出了问题还是由于自己的操作造成了错误。因此,应将“兼容性”和“稳定性”放在一起进行考察。设备多了,软件更聪明了,这一切都是以更大的内存和更快的CPU速度为代价的。因此,能够支持更多的内存条、更大容量的内存,能够很廉价地升级到未来更高速的CPU,也是我们选择主板的一个考虑因素。如果一个主板在这些方面做得比较好,就意味着采用这种主板的电脑能够适应较大范围的变化,在被淘汰之前,能工作更长的时间,从而降低用户的支出。这些问题综合起来,反映的其实是主板的扩充能
25、力问题。由于主板的重要地位,其扩充能力其实就代表了电脑的扩充能力,因此主板的扩充能力也是一个要考察的重要指标。不过,在考察扩充能力的时候,要注意不要矫枉过正,任何事情一旦走过了头,都会走向其反面,有一定的扩充能力就可以了。一台永远不被淘汰的电脑,在电脑这个领域是不存在的。考察扩充能力,有时候还需要自己动动脑筋,因为某些东西表面上看起来比别的扩充能力要强不少,实际不然。判断一个指标是不是属于扩充能力的一部分,不能只看表面现象,要多学习,加深自己对电脑原理的理解,有这样的知识为背景,一款主板的扩充能力到底如何就比较容易分辨了。5使用方便使用方便如今,“DIY”风靡全球,自己动手组装电脑的朋友越来越
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