電腦硬件入門知識(shí)全解：主板篇 |
| 編輯：南昌正達(dá)電腦維修服務(wù)公司 時(shí)間：2013/06/26 字號(hào):大 中 小 |
| 摘要：電腦硬件入門知識(shí)全解：主板篇 |
| 主板的組成依次為： 電源回路,北橋芯片,S-ATA1(2),I/O地址,前端總線,南橋芯片,硬件錯(cuò)誤偵測(cè),板載聲卡,板載聲卡，CNR,主板結(jié)構(gòu)BTX和ATX,硬件監(jiān)控,主板結(jié)構(gòu),硬盤接口,顯示芯片,BIOS,CMOS,電容! 電源回路：電源回路是主板中的一個(gè)重要組成部分，其作用是對(duì)主機(jī)電源輸送過(guò)來(lái)的電流進(jìn)行電壓的轉(zhuǎn)換，將電壓變換至CPU所能接受的內(nèi)核電壓值，使CPU正常工作，以及對(duì)主機(jī)電源輸送過(guò)來(lái)的電流進(jìn)行整形和過(guò)濾，濾除各種雜波和干擾信號(hào)以保證電腦的穩(wěn)定工作。電源回路的主要部分一般都位于主板CPU插槽附近。 北橋芯片：就是主板上離CPU最近的一塊芯片，負(fù)責(zé)與CPU的聯(lián)系并控制內(nèi)存，作用是在處理器與PCI總線、DRAM、AGP和L2高速緩存之間建立通信接口。北橋芯片提供對(duì)CPU類型，主頻，內(nèi)存的類型，內(nèi)存的最大容量，PCI/AGP插槽等設(shè)備的支持。北橋起到的作用非常明顯，在電腦中起著主導(dǎo)的作用，所以人們習(xí)慣的稱為主橋（Host Bridge）。 S-ATA Ⅰ：Serial ATA也就是串行ATA，它與目前廣泛采用的ATA/100或ATA/133等接口最根本的不同在于，以前硬盤所有的ATA接口類型都是采用并行方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，因而統(tǒng)稱并行ATA。而Serial ATA，顧名思義，也就是采用串行方式（Serial ATA采用"序列式"的結(jié)構(gòu)，把若干位（bit）數(shù)據(jù)打包，然后采用比并行式更高的速度（高50%），把數(shù)據(jù)分組形式傳輸至主機(jī)的方式）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 S-ATA Ⅱ ：S-ATA Ⅱ技術(shù)產(chǎn)品將突破SATA技術(shù)面臨的一些局限，其中最主要一點(diǎn)是對(duì)原本相對(duì)較低性能的提高，其次則是可靠性的改善。 SATA2.0的規(guī)格特征： 1）支持NCQ(Native Command Queue,本機(jī)命令隊(duì)列). 由于磁道捕捉時(shí)間和轉(zhuǎn)速的改善和優(yōu)化，硬盤可更有效的進(jìn)行信息捕捉/讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)。同時(shí)，由于硬盤讀寫(xiě)頭更加有效的轉(zhuǎn)動(dòng)，也使機(jī)械部件之間的磨損減少，增加了硬盤的壽命。 2）SATA 2.0可將性能/帶寬提升至300MB/秒，性能上的飛躍使SATA 2.0成為企業(yè)工作站和入門級(jí)服務(wù)器性價(jià)比最好的選擇。 PNP：就是即插即用，對(duì)于許多PC用戶而言，如果需要為你的PC增加一些新的功能，比如欣賞CD唱盤、看VCD影碟、收發(fā)傳真等等，那么就得為你的PC機(jī)增加一些新的設(shè)備，如聲卡、CD-ROM、MPEG硬件解壓卡、FAX/MODEM傳真卡等一系列新設(shè)備，通常而言，安裝新設(shè)備的過(guò)程為： （1） 按照所購(gòu)買設(shè)備的說(shuō)明來(lái)設(shè)置開(kāi)關(guān)和跳線。 （2） 正確地將新設(shè)備按規(guī)定的要求插入主板擴(kuò)展槽中。 （3） 安裝隨新設(shè)備所配的驅(qū)動(dòng)程序。 （4） 重新引導(dǎo)系統(tǒng)。 然后，你很有可能得花費(fèi)大量 的時(shí)間和精力來(lái)處理安裝過(guò)程中所出現(xiàn)的種種問(wèn)題。比如手工改變?cè)O(shè)備的開(kāi)關(guān)或跳線，跟蹤C(jī)ONFIG。SYS文件以解決內(nèi)部駐留程序的沖突等等。原因在于一臺(tái)PC機(jī)至少有一個(gè)或者多個(gè)總線設(shè)備（BUS DEVICE），而多個(gè)總線設(shè)備則有可能共享相同的系統(tǒng)總線（SYSTEM BUS），于是這就不可避免地產(chǎn)生硬件資源上的沖突。輕者是新安裝的設(shè)備無(wú)法使用或系統(tǒng)無(wú)法啟動(dòng)，嚴(yán)重的話就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰。怎樣去解決這個(gè)問(wèn)題？人們希望系統(tǒng)應(yīng)該能提供對(duì)底層硬件資源包括IRQ（中斷請(qǐng)求）、I/O（輸入/輸出）端口、DMA（直接內(nèi)存存?。┩ǖ酪约皟?nèi)容等的智能管理能力，免除用戶因安裝新的硬件設(shè)備而帶來(lái)的煩惱。 隨著微軟推出WINDOWS 95/98，它也宣傳了WINDOWS95/98為用戶提供的底層硬件資源的智能管理能力，即WINDOWS95/98具有即插即用（PNP：Plug and Play）的功能，由此即插即用才為人們廣泛重視。 即插即用這個(gè)概念很久以前就已被提出，它的標(biāo)準(zhǔn)則始于幾種洞庭湖的解決PC硬件配置問(wèn)題的方案，其中包括IBM的微通道總線以及COMPAQ公司在EISA（擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)系統(tǒng)總線）上的不懈努力。MICROSOFT制訂即插即用的規(guī)范的時(shí)間從1991年才開(kāi)始，促使MICROSOFT發(fā)展即插即用是APPLE公司在其廣告中宣稱MICROSOFT WINDOWS系統(tǒng)列在易于配置和使用方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上APPLE公司的MAC OS操作系統(tǒng)，APPLE公司的MACINTOSH微機(jī)上修改系統(tǒng)的設(shè)置簡(jiǎn)單到你只需插入或拔出擴(kuò)展卡，機(jī)器就可以在其SYSTEM系列操作系統(tǒng)下很好地工作，從而省去了再設(shè)置開(kāi)關(guān)、跳線或分配系統(tǒng)資源的煩惱，可以說(shuō)是現(xiàn)階段下完全的即插即用。傳說(shuō)固然歸于傳說(shuō)，然而歸根結(jié)底的原因還是因?yàn)榧夹g(shù)的進(jìn)步使得MICROSFT欲壟斷個(gè)人PC機(jī)的操作系統(tǒng)。而欲使系統(tǒng)在易于使用上有一個(gè)飛躍，那么它就必須解決多個(gè)總線設(shè)備共享系統(tǒng)總線時(shí)所帶來(lái)的系統(tǒng)底層資源的分配和再分配問(wèn)題。MICROSFOT 同INTEL和COMPAQ的結(jié)盟促使其在1993年以后相繼頌了即插即用的規(guī)范，包括其他總線類型如ISA、EISA、PCMCIA、PCI、VESA 以及SCSI等，但是就現(xiàn)階段而言，完全意義上的即插即用恐怕還需要一段時(shí)間才能夠進(jìn)一步完善。 MICROSFOT在WINDOWS FOR WORKGROUPS和WINDOWS NT上就已開(kāi)始嘗試一些設(shè)備檢測(cè)和配置方面的試驗(yàn)。在WINDOWS FOR WORKGROUPS中，操作系統(tǒng)可自動(dòng)檢測(cè)出視頻適配卡、鼠標(biāo)、鍵盤及網(wǎng)絡(luò)適配卡等的類型。 WINDOWS NT則更進(jìn)一步，它可以檢測(cè)出SCSI設(shè)備及其他一些硬件，到了WINDOWS95/98，則幾乎可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的安裝和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)重配置。盡管WINDOWS95不可能對(duì)所有舊設(shè)備都能正確地識(shí)別，甚至有時(shí)也會(huì)求助于用戶，但就即插即用本身而言，這已經(jīng)是一個(gè)真正的飛躍了。現(xiàn)在的WIDNOWSXP在PNP方面又得到進(jìn)一步的發(fā)展。 I/O地址：這個(gè)學(xué)過(guò)編程的都知道了，I/O地址中I是input的簡(jiǎn)寫(xiě)，O是output的簡(jiǎn)寫(xiě)，也就是輸入輸出地址。每個(gè)設(shè)備都會(huì)有一個(gè)專用的I/O地址，用來(lái)處理自己的輸入輸出信息。因此這是絕對(duì)不能夠重復(fù)的。如果這兩個(gè)資源有了沖突，系統(tǒng)硬件就會(huì)工作不正常。 前端總線：前端總線是處理器與主板北橋芯片或內(nèi)存控制集線器之間的數(shù)據(jù)通道，其頻率高低直接影響CPU訪問(wèn)內(nèi)存的速度；BIOS可看作是一個(gè)記憶電腦相關(guān)設(shè)定的軟件，可以通過(guò)它調(diào)整相關(guān)設(shè)定。BIOS存儲(chǔ)于板卡上一塊芯片中，這塊芯片的名字叫COMS RAM。但就像ATA與IDE一樣，大多人都將它們混為一談。因?yàn)橹靼逯苯佑绊懙秸麄€(gè)系統(tǒng)的性能、穩(wěn)定、功能與擴(kuò)展性，其重要性不言而喻。主板的選購(gòu)看似簡(jiǎn)單，其實(shí)要注意的東西很多。選購(gòu)時(shí)當(dāng)留意產(chǎn)品的芯片組、做工用料、功能接口甚至使用簡(jiǎn)便性，這就要求對(duì)主板具備透徹的認(rèn)識(shí)，才能選擇到滿意的產(chǎn)品。 總線是將信息以一個(gè)或多個(gè)源部件傳送到一個(gè)或多個(gè)目的部件的一組傳輸線。通俗的說(shuō)，就是多個(gè)部件間的公共連線，用于在各個(gè)部件之間傳輸信息。人們常常以 MHz表示的速度來(lái)描述總線頻率?？偩€的種類很多，前端總線的英文名字是Front Side Bus，通常用FSB表示，是將CPU連接到北橋芯片的總線。計(jì)算機(jī)的前端總線頻率是由CPU和北橋芯片共同決定的。 CPU就是通過(guò)前端總線（FSB）連接到北橋芯片，進(jìn)而通過(guò)北橋芯片和內(nèi)存、顯卡交換數(shù)據(jù)。前端總線是CPU和外界交換數(shù)據(jù)的最主要通道，因此前端總線的數(shù)據(jù)傳輸能力對(duì)計(jì)算機(jī)整體性能作用很大，如果沒(méi)足夠快的前端總線，再?gòu)?qiáng)的CPU也不能明顯提高計(jì)算機(jī)整體速度。數(shù)據(jù)傳輸最大帶寬取決于所有同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的寬度和傳輸頻率，即數(shù)據(jù)帶寬＝（總線頻率×數(shù)據(jù)位寬）÷8。目前PC機(jī)上所能達(dá)到的前端總線頻率有266MHz、333MHz、400MHz、 533MHz、800MHz甚至更高，前端總線頻率越大，代表著CPU與北橋芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸能力越大，更能充分發(fā)揮出CPU的功能?，F(xiàn)在的CPU技術(shù)發(fā)展很快，運(yùn)算速度提高很快，而足夠大的前端總線可以保障有足夠的數(shù)據(jù)供給給CPU，較低的前端總線將無(wú)法供給足夠的數(shù)據(jù)給CPU，這樣就限制了CPU性能得發(fā)揮，成為系統(tǒng)瓶頸。 CPU和北橋芯片間總線的速度，更實(shí)質(zhì)性的表示了CPU和外界數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?。而外頻的概念是建立在數(shù)字脈沖信號(hào)震蕩速度基礎(chǔ)之上的，也就是說(shuō)，100MHz外頻特指數(shù)字脈沖信號(hào)在每秒鐘震蕩一萬(wàn)萬(wàn)次，它更多的影響了PIC及其他總線的頻率。之所以前端總線與外頻這兩個(gè)概念容易混淆，主要的原因是在以前的很長(zhǎng)一段時(shí)間里（主要是在Pentium 4出現(xiàn)之前和剛出現(xiàn)Pentium 4時(shí)），前端總線頻率與外頻是相同的，因此往往直接稱前端總線為外頻，最終造成這樣的誤會(huì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)前端總線頻率需要高于外頻，因此采用了QDR（Quad Date Rate）技術(shù)，或者其他類似的技術(shù)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目前。這些技術(shù)的原理類似于AGP的2X或者4X，它們使得前端總線的頻率成為外頻的2倍、4倍甚至更高，從此之后前端總線和外頻的區(qū)別才開(kāi)始被人們重視起來(lái)。 南橋芯片：南橋芯片（South Bridge）是主板芯片組的重要組成部分，一般位于主板上離CPU插槽較遠(yuǎn)的下方，PCI插槽的附近，這種布局是考慮到它所連接的I/O總線較多，離處理器遠(yuǎn)一點(diǎn)有利于布線。相對(duì)于北橋芯片來(lái)說(shuō)，其數(shù)據(jù)處理量并不算大，所以南橋芯片一般都沒(méi)有覆蓋散熱片。南橋芯片不與處理器直接相連，而是通過(guò)一定的方式（不同廠商各種芯片組有所不同，例如英特爾的英特爾Hub Architecture以及SIS的Multi-Threaded"妙渠"）與北橋芯片相連。南橋芯片負(fù)責(zé)I/O總線之間的通信，如PCI總線、 USB、LAN、ATA、SATA、音頻控制器、鍵盤控制器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制器、高級(jí)電源管理等，這些技術(shù)一般相對(duì)來(lái)說(shuō)比較穩(wěn)定，所以不同芯片組中可能南橋芯片是一樣的，不同的只是北橋芯片。所以現(xiàn)在主板芯片組中北橋芯片的數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于南橋芯片。例如早期英特爾不同架構(gòu)的芯片組Socket 7的430TX和Slot 1的440LX其南橋芯片都采用82317AB，而近兩年的芯片組845E/845G/845GE/845PE等配置都采用ICH4南橋芯片，但也能搭配 ICH2南橋芯片。更有甚者，有些主板廠家生產(chǎn)的少數(shù)產(chǎn)品采用的南北橋是不同芯片組公司的產(chǎn)品，例如以前升技的KG7－RAID主板，北橋采用了AMD 760，南橋則是VIA 686B。 南橋芯片的發(fā)展方向主要是集成更多的功能，例如網(wǎng)卡、RAID、IEEE 1394、甚至WI-FI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等等。主板中間靠下的那個(gè)較大的芯片，就是主板的南橋芯片 現(xiàn)在市場(chǎng)上的NF4-4X芯片的主板，南北橋芯片已經(jīng)集合到了一塊芯片上。 硬件錯(cuò)誤偵測(cè)：由于硬件的安裝錯(cuò)誤、不兼容或硬件損壞等原因，容易引起的硬件錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致輕則運(yùn)行不正常，重則系統(tǒng)無(wú)法工作的故障。碰到此類情況，以前只能通過(guò)POST自檢時(shí)的BIOS報(bào)警提示音，硬件替換法或通過(guò)DEBUG卡來(lái)查找故障原因。但這些方法使用起來(lái)很不方便，而且對(duì)用戶的專業(yè)知識(shí)也要求較高，對(duì)普通用戶并不適用。 針對(duì)此問(wèn)題，現(xiàn)在的主板廠商加如了許多人性化的設(shè)計(jì)，以方便用戶快速，準(zhǔn)確地判斷故障原因。例如，現(xiàn)在許多主板特別設(shè)計(jì)了硬件加電自檢故障的語(yǔ)言播報(bào)功能。以華碩的"POST 播報(bào)員"為例，這個(gè)功能主要由華邦電子的W83791SD芯片，配合華碩自己設(shè)計(jì)芯片組合而成?？梢员O(jiān)測(cè)CPU電壓、CPU風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、CPU溫度、機(jī)殼風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、電源風(fēng)扇是否失效、機(jī)箱入侵警告等。這樣就較好地保持了電腦的最佳工作狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)有某個(gè)設(shè)備出故障時(shí)，POST播報(bào)員就會(huì)用語(yǔ)音提醒該配件出了故障。在硬件偵錯(cuò)報(bào)警方面，一些主板大廠都有自己非常獨(dú)到的設(shè)計(jì)，譬如微星主板，用四支LED來(lái)反映主板的故障所在。而有的主板則干脆引入了早些年的 Debug偵錯(cuò)卡的偵錯(cuò)技術(shù)，采用了更為直接的數(shù)碼管來(lái)指出故障所在。另外，許多廠商還為主板設(shè)計(jì)了AGP保護(hù)電路，除了起顯卡保護(hù)作用之外，保護(hù)電路還用一個(gè)LED發(fā)光二極管來(lái)告訴用戶故障是否由顯卡引起。 板載聲卡：主板上附帶的音效輸出芯片，支持獨(dú)立音效輸出，常見(jiàn)為ALC650、CMI9761A。 CNR插槽：CNR是繼AMR之后作為INTEL的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展接口，其已被閑置了很久，基本見(jiàn)不到CNR的設(shè)備出現(xiàn)，AC_Link是專為聲音處理和調(diào)制解調(diào)器開(kāi)發(fā)的非常簡(jiǎn)單而且有效的協(xié)議，它可以允許聲音處理部分和調(diào)制解調(diào)器的數(shù)字信號(hào)直接從PC傳送到CODEC（多媒體數(shù)字信號(hào)編解碼器），再由CODEC將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并輸出。CNR標(biāo)準(zhǔn)的基本思想是將聲音處理和調(diào)制解調(diào)器的數(shù)字電路部分放進(jìn)PC芯片中，而把模擬電路放在插卡上（CNR聲卡的CODEC部分）或者在主板上（主板的聲音CODEC部分）。相對(duì)于傳統(tǒng)的PCI插卡，CNR成本更低，不需要聲卡和調(diào)制解調(diào)器的PCI控制器，而且節(jié)省空間，高度集成，可以縮短CPU和CODEC之間的數(shù)字信號(hào)路徑。CNR的作用其實(shí)和AMR是一樣的，只不過(guò)CNR所能提供的功能比較廣泛。這是因?yàn)镃NR所搭配的Intel ICH2(FW82801BA)南橋芯片所整合的功能比ICH1(FW82801AA)更多的關(guān)系。所以隨著i815E/i815EP主板的日漸普及，在市面上可以看到的CNR卡會(huì)愈來(lái)愈多，這些種類包括有：音頻CNR、調(diào)制解調(diào)器CNR、LAN CNR、HomePNA CNR、USB Hub CNR等等。HomePNA是ICH2所支持的新功能，可以利用一般的RJ-11電話線來(lái)建立起局域網(wǎng)絡(luò)，雖然最高頻寬只有1Mbps(未來(lái)會(huì)支持 10/100Mbps)，不過(guò)這種低配置成本的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)倒是非常適合在家庭中使用。家庭局域網(wǎng)是CNR支持的一種重要功能。因?yàn)殡S著網(wǎng)絡(luò)的逐步深入，家庭對(duì)廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)的需求會(huì)日益增加。但由于家庭在電信連接設(shè)施方面已具有成型而固定的基礎(chǔ)。如果完全采用新的設(shè)施要求，那么必架構(gòu)內(nèi)進(jìn)行大量的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，而且這種作法也不利于其自身標(biāo)準(zhǔn)的推廣應(yīng)用。所以CNR選擇了與RJ-11電話線實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成，這就為PC的小范圍連接提供了經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。 |
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