笔记本架构介绍.ppt

课程内容,1.主板架构. 2.总线介绍. 3.平台介绍. 4.笔记本电脑的保养.,笔记本架构及功能介绍,计算机5大组成部分 1.控制器 2.运算器 3.存储器 4.输入设备 5.输出设备,计算机工作三大重要信号,1.电压 2.频率 3.复位,目录,1.ch5 block diagram overview 2.motherboard简介 3.notebook main feature介绍 4.q & a,1.1 block diagram 详图,1.2 block diagram 简图,2.1 motherboard bottom层示意图,2.2 motherboard top层示意图,3.main feature 介绍,从硬件上看，笔记本由cpu, chipset, 显卡, 内存, 硬盘, audio, i/o 口等几大部分组成。这些硬件 又是通过不同的总线以及协议连接起来的。以下对一些比较常见的设备及总线进行具体介绍。 1）chipset 12）fsb 2）crt 13）dmi与lpc 3）lcd 14）ddr 4）hdmi 15）lvds 5）audio 16）pci与pci-e 6）ieee 1394 17）sata 7）usb2.0 8）express card 9）rj45/rj11 10）bluetooth 11）wifi/wimax/3g,1）chipset: 芯片组（chipset）是构成主板电路的核心。一定意义上讲，它决定了主板的级别和 档次。它就是“南桥”和“北桥”的统称，就是把以前复杂的电路和元件最大限度地集成在几颗芯片内 的芯片组。如果说中央处理器（cpu）是整个电脑系统的大脑，那么芯片组将是整个身体的心 脏。在电脑界称设计芯片组的厂家为core logic，core的中文意义是核心或中心，光从字面的意 义就足以看出其重要性。对于主板而言，芯片组几乎决定了这块主板的功能，进而影响到整个电 脑系统性能的发挥，芯片组是主板的灵魂。芯片组性能的优劣，决定了主板性能的好坏与级别的 高低。 北桥（north bridge）是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分，也称为主桥（host bridge）。北桥芯片负责与cpu的联系并控制内存、提供对cpu的类型和主频、系统的前端总线 频率、内存的类型（sdram，ddr sdram以及rdram等等）和最大容量。整合型芯片组的北 桥芯片还集成了显示核心。nb就是主板上离cpu最近的芯片，这主要是考虑到北桥芯片与处理器 之间的通信最密切，为了提高通信性能而缩短传输距离。 南桥（south bridge）负责i/o口之间的通信，如pci总线、usb、lan、sata、音频控制 器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等。sb所连接的i/o总线较多，离处理器远一点 有利于布线。相对于北桥芯片来说，其数据处理量并不算大，所以南桥芯片一般都没有覆盖散热 片。南桥芯片不与处理器直接相连，而是通过总线与北桥芯片相连。,2) crt: 阴极射线管(cathode ray tube)显示器。crt的工作原理就是当显像 管内部的电子枪阴极发出的电子束，经强度控制、聚焦和加速后变成 细小的电子流，再经过偏转线圈的作用向正确目标偏离，穿越荫罩的 小孔或栅栏，轰击到荧光屏上的荧光粉。这时荧光粉被启动，就发出 光线来。r、g、b三色荧光点被按不同比例强度的电子流点亮，就会 产生各种色彩。 3) lcd: 液晶显示器是 liquid crystal display 的简称，lcd 的构造是在两 片 平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的 细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射 出来产生画面。比crt要好的多，但是价钱较其贵。 4) hdmi: 英文全称是high definition multimedia interface，中文名称是高清晰 多媒体接口。hdmi能高品质地传输未经压缩的高清视频和多声道音 频数据，最高数据传输速度为5gbps。同时无需在信号传送前进行数/ 模或者模/数转换，可以保证最高质量的影音信号传送。,5) audio: 音频装置. 主要有codec, amplifier以及mic, speaker等组成.目前, 为了减小空间, codec和amplifier会集成到一个ic里面. 通俗地讲， 笔记本的codec部分就是声卡。声卡的工作原理其实很简单，我们 知道，mic和speaker所用的都是模拟信号，而电脑所能处理的都 是数字信号，两者不能混用，声卡的作用就是实现两者的转换。从 结构上分，声卡可分为模数转换电路和数模转换电路两部分,模数转 换电路负责将mic等声音输入设备采到的模拟声音信号转换为电 脑能处理的数字信号；而数模转换电路负责将电脑使用的数字声音 信号转换为speaker等设备能使用的模拟信号，就这么简单。,6) ieee 1394：计算机接口ieee 1394，俗称火线（firewire）接口，主要用于视频的采集，在笔记本主板与数码摄像机(dv)等数码产品上均可见。是由苹果公司领导的开发联盟开发的一种高速度传送接口，数据传输率一般为800mbps。但随着硬盘价格愈来愈便宜，加上usb 2.0(480mbps)开发便宜，速度也不太慢，从而取代了ieee 1394，成为了外接电脑硬盘及其它周边装置的最常用界面。 7) usb2.0: usb（universal serial bus）通用串行总线。usb现在的版本有usb1.1和usb2.0两种。其中usb1.1的传输速率为12mbps而usb2.0传输速率最高可达480mbps，最长连线5米，需要usb控制器控制数据传输，最多支持127个外围设备，和usb1.1接头规格相同并向下兼容usb1.1。usb成型是在1995年，但是到了win97才开始以外挂形式支持usb设备。1998年microsoft推出内置usb接口模块的win98，usb设备才得到全面发展。目前比较流行的操作系统win me2000xp将usb做为一项标准接口，真正实现了即插即用。,8) express card：express card规格有两种： a)expresscard/54(54 mm 宽，l 形，带有 34 mm 连接器)； b)34 mm 的插卡适用于 34 mm 和 54 mm 插卡插槽。54 mm 的插卡仅 适用于 54 mm 插卡插 槽。 express card 不仅体积细小，而且传输速度更快，适合于移动或者桌面平台 系统，并且支持usb 2.0以及pci express 。这种新一代的卡具有两种规格，其中最小的卡是expresscard/34 标准，这种尺寸更适合于移动设备的接入，比如pda等。第二种是expresscard/54 标准，这种标准用来支持那些需要更大尺寸卡的技术，其中这些应用包括了smaercard 读卡器，cf卡读卡器，以及1.8英寸的硬盘驱动器。不过所有express card 标准都是5mm厚。 由于卡同时支持usb2.0 规格和pci express 界面规格，因此卡的生产商可以任意选用一种总线来支持它们的应用程序。要么是性能强大的pci express 界面规格，要么是应用广泛的usb 2.0 规格。,9) rj45/rj11：rj-45插头是一种只能沿固定方向插入并自动防止脱落的塑 料接头，俗称“水晶头”，专业术语为rj-45连接器（rj-45是一种网络接口规范，类似的还有rj-11接口，就是我们平常所用的“电话接口”，用来连接电话线）。之所把它称之为“水晶头”，是因为它的外表晶莹透亮的原因。双绞线的两端必须都安装这种rj-45插头，以便插在网卡（nic）、集线器（hub）或交换机（switch）的rj-45接口上，进行网络通讯。 10) bluetooth：蓝牙（bluetooth）是由东芝、爱立信、ibm、intel和诺基亚于 1998年5月共同提出的近距离无线数据通讯技术标准。它能够在10米的半径范围内实现单点对多点的无线数据和声音传输，其数据传输带宽可达1mbps。通讯介质为频率在2.402ghz到2.480ghz之间的电磁波。,11）wifi/wimax/3g wifi、wimax和3g都是一种无线接入技术。可以简单地把它们作一个区 分： 1) wifi网络属于局域网（lan），其覆盖范围比较窄，通常比较适合用于室内或者小型公共场所。 2) wimax网络属于城域网（man)，其覆盖范围可以达到一个城市。 3) 3g网络属于广域网（wan），其覆盖范围最广，通常可以包含一个国家。 3g除了可以提供城市内的无线网络服务，还可以在城市之间提供漫游服 务。可以这样认为3g网络在建成之后，只要有手机讯号的地方就可以连上 3g网络。,12） fsb：前端总线的全称是front side bus，通常用fsb表示。是cpu与北桥芯片之间的数据传输通道，前端总线频率越大，代表着cpu与北桥芯片之间的数据传输能力越大，总线宽度直接影响cpu与系统其它部分连接的速度，它还影响内存时钟。 北桥芯片负责联系内存、显卡等数据吞吐量最大的部件，并和南桥芯片连接。cpu就是通过前端总线（fsb）连接到北桥芯片，进而通过北桥芯片和内存、显卡交换数据。前端总线是cpu和外界交换数据的最主要通道，因此前端总线的数据传输能力对计算机整体性能作用很大，如果没足够快的前端总线，再强的cpu也不能明显提高计算机整体速度。 数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率，即数据带宽（总线频率数据位宽）8。目前pc机上所能达到的前端总线频率有266mhz、333mhz、400mhz、33mhz、800mhz 、1066mhz等几种，前端总线频率越大，代表cpu与北桥芯片之间的数据传输能力越大，更能充分发挥出cpu的功能。现在的cpu技术发展很快，运算速度提高很快，而足够大的前端总线可以保障有足够的数据供给给cpu，较低的前端总线将无法供给足够的数据给cpu，这样就限制了cpu性能得发挥，成为系统瓶颈。显然同等条件下，前端总线越快，系统性能越好。,13）dmi：全称为direct media interface，直接媒体接口，这是英特尔（intel）用来 连接南北桥的总线，取代了以前的pci总线。dmi采用点对点的连接方式，时钟频率为 100mhz，由于它是基于pci-express总线，因此具有pci-e总线的优势。dmi实现了上 行与下行各1gb/s的数据传输率，总带宽达到2gb/s。 lpc：全称为 low pin count ,是连接southbridge和super i/o（俗称ec，连接一 些低速外设，如tp，kb，fan）的一根bus。 lpc由 intel 所提出. 是为了在 pc 上把 isa 取消而制定的一个新规格. 其目的是把 非常慢速的 isa 总线取消. 而为了让一些原本在 isa 上跑的硬件在没有 isa 的机器上能 够运作所以制定了此一规格. 例如一般 k/b ,tp , fan等慢速外围即可用支持 lpc 的 super io 芯片控制. 而且在软件上是完全兼容的. lpc 既然是 low pin count 表示其 所用脚位很少. 而且是在 pci 33mhz 上运作. 不像 isa 脚位很多却只在 8mhz 下运作。 所以在 桌上型计算机或笔记型计算机上都有很多的优点。,14）ddr的原理： ddr sdram内存？首先从字面上理解，ddr就是双倍数据传输率（double data rate）的sdram，ddr内存是更先进的sdram。sdram只在时钟周期的上升沿传输指令、地址和数据。而ddr内存的数据线有特殊的电路，可以让它在时钟的上下沿都传输数据。所以ddr在每个时钟周期可以传输两个字(四个字节)，而sdram只能传输一个字。所以ddr代表 ddr内存在dram阵列和数据线之间有一个特殊的逻辑部件，这个叫dqs的部件产生闪频信号使得数据输出与外部时钟信号同步。数据在输出时不必等待下一个时钟的上升沿，转而以dqs信号为依据就可以在时钟的下沿也同步地输出数据。简单地说，就是用dqs信号来增加一个特殊的“时钟上沿“，而这个“时钟上沿“与外部时钟的下沿相对应。写入数据时，由芯片组的内存接口电路产生dqs信号，使数据输入与时钟同步，实现在时钟上下沿写入。这些闪频电路虽然会增加芯片内核的面积，但增加的量很小，可以忽略不计。,15）lvds：low voltage differential signaling，低电压差分信号。 lvds传输支持速率一般在 155mbps（大约为77mhz）以上。 lvds是一种低摆幅的差分信号技术，它使得信号能在 差分pcb线对或平衡电缆上以几百mbps的速率传输，其低压幅和低电流驱动输出实现了 低噪声和低功耗。 lvds信号传输一般由三部分组成：差分信号发送器，差分信号互联器，差分信号接收器。 发送器：将非平衡传输的 ttl信号转换成平衡传输的 lvds信号。通常由一个 ic来完成； 接收器：将平衡传输的 lvds信号转换成非平衡传输的 ttl信号。通常由一个 ic来完成； 互联器：包括联接线（电缆或者 pcb走线），终端匹配电阻。按照 ieee规定，电阻为 100欧。我 们通常选择为 100，120欧。,16）pci 与pci-e： 在工作原理上，pci express与并行体系的pci没有任何相似之处， 第一：它采用串行方式传输数据，而依靠高频率来获得高性能。由于串行传输不存在信号干扰，总线频率提升不受阻碍，pci express很顺利就达到2.5ghz的超高工作频率。 第二：pci express采用全双工运作模式，最基本的pci express拥有4根传输线路，其中2线用于数据发送，2线用于数据接收，也就是发送数据和接收数据可以同时进行。相比之下，pci总线和pci-x总线在一个时钟周期内只能作单向数据传输，效率只有pciexpress的一半；加之pci-express使用8b/10b编码的内嵌时钟技术，时钟信息被直接写入数据流中，这比pci总线能更有效节省传输通道，提高传输效率。 第三：pci express没有沿用传统的共享式结构，它采用点对点工作模式（peer to peer，也被简称为p2p），每个pci express设备都有自己的专用连接，这样就无需向整条总线申请带宽，避免多个设备争抢带宽的糟糕情形发生。 由于工作频率高达2.5ghz，最基本的pci express总线可提供的单向带宽便达到 250mbps（2.5gbps1 b/8bit8b/10b=250mbps），再考虑全双工运作，该总线的总 带宽达到500mbps这仅仅是最基本的pci express 1模式。如果使用两个通道捆 绑的2模式，pci express便可提供1gbps的有效数据带宽。依此类推，pci express 4、8和16模式的有效数据传输速率分别达到2gbps、4gbps和8gbps。这与pci 总线可怜的共享式133mbps速率形成极其鲜明的对比。,尽管pci-e技术规格允许实现x1（250mb/s），x2，x4，x8，x12，x16 和x32通道规格，但是依目前形式来看，pci-e x1和pci-e x16已成为pci-e主 流规格，同时很多芯片组厂商在南桥芯片当中添加对pci-e x1的支持，在北桥芯 片当中添加对pci-e x16的支持。除去提供极高数据传输带宽之外，pci-e因为 采用串行数据包方式传递数据，所以pci-e接口每个针脚可以获得比传统i/o标准 更多的带宽，这样就可以降低pci-e设备生产成本和体积。另外，pci-e也支持 高阶电源管理，支持热插拔，支持数据同步传输，为优先传输数据进行带宽优 化。