主板各组成结构介绍

主板各组成结构介绍主板各组成结构介绍 主 板 打开机箱会看到里面有一块面积较大的电路板 这就是主板 主板以及安 装在上面的插件 CPU 内存条 总线板卡等 是微型计算机的核心 也是费用最 高的部分 从物理角度了解微型计算机的组成 首先应了解主板 主板一般包 括以下组成部分 1 CPU 插座 或插槽 CPU 插座用来安装 CPU 不同类型的 CPU 采用的 CPU 插座不同 CPU 从 486 以来先后使用了十种规格的插座和三种规格的 CPU 插槽 所谓 CPU 插座 是指 CPU 可以直接插在其上面 十种 CPU 插座分别是 Socketl Socket8 Socket370 有 370 个引脚 和 SocketA SocketA 又称 Socket462 有 462 个引脚 每一种插座具有与相应 CPU 一致的引脚数目和引脚 布局 并为 CPU 提供电压供给机制 如 Socket8 Socket370 和 SocketA 都具有 自动 VRM Voltage Regulator Module 所谓 CPU 插槽 是一种外形与总线插 槽相类似的插槽 CPU 插在一块专用的装有 CPU 插座的电路板上 或将 CPU 直 接焊在上面 再将该板插入 CPU 插槽中 这种结构可减少主板的面积 也方便 散热 但它的稳固性不如 CPU 插座 CPU 插槽有三种 Slot1 又叫 SC242 Slot A 和 Slot 2 又叫 SC330 前两种的引脚数都为 242 而后一种的引脚数 为 330 2 控制芯片组 前面已经看到 控制芯片组是协助 CPU 完成计算机各种控制功能和数据传 送的一组超大规模集成电路芯片 目前多为三片或两片 控制芯片组中集成了 DRAM 控制器 Cache 控制器 CPU 到各种总线的桥接电路 中断控制器 DMA 控 制器 定时器 计数器和电源管理单元等逻辑 3 总线 总线是计算机各部件之间传送数据 地址和控制信息的公共通道 主板上 有多种类型的总线 4 总线插槽 总线插槽是内部总线的物理连接器 使总线板卡上的电路和主板上的总线 相连 目前主板上的总线插槽一般有 PCI ISA 和 AGP 等 但有一些机器不再提 供 ISA 总线插槽 5 内存插槽 内存插槽用来安装内存条 目前内存插槽一般为 168 线或 184 线 前者支 持 SDRAM DIMM 而后者支持 DDR SDRAM DIMM 6 驱动器接口 驱动器接口实际上是一些设备总线的接口 如 IDE 接口等 用来连接硬盘驱 动器 光盘驱动器和软盘驱动器等 早期这些接口是以总线板卡形式出现的 7 基本外设接口 USB 总线接口 根集线器 基本外设接口用来连接键盘 鼠标 打印机等传统外设 而 USB 总线接口 用来连接 USB 设备 8 BIOS 主板上的 BIOS Basic Input Output System 是操作系统基本输入 输出 功能的固化部分 另一部分是以磁盘文件形式出现的 操作系统启动时被调入 内存 BIOS 被固化在 EPROM 或 Flash RAM 中 其中包括了一组例行程序 如基 本输入 输出程序 系统信息配置程序 开机上电自检程序和系统启动自举程 序 另外还有一些实用程序 如果说操作系统是人与机器硬件之间的桥梁 那 么 BIOS 就是操作系统与硬件之间的桥梁 BIOS 的容量已达 4 Mbit 或 8 Mbit 主板 BIOS 的生产厂商主要有 Award AMI 和 Phoenic 目前使用最多的是 Award 的 BIOS 为了使读者对主板有一个直观了解 这里给出一款采用 Intel 440BX 芯片 组而微处理器是第六代的主板的结构简图 如图 11 10 所示 为了降低系统成本 一些主板制造商将原来一些板卡的功能集成到主板上 如显示卡 声卡等 而有的服务器用主板则集成有网卡和 SCSI 卡 可以相信 随着集成电路技术的发展 主板上会集成更多的功能 对于桌面机 或叫台式机 除了主板及安装在上面的插件外 主机箱中一 般还有硬盘驱动器 软盘驱动器 光盘驱动器和电源等部件 这些都是经过标 准化的 因此扩充或更换都很方便 在主机箱的外面 就是大家早已熟悉的显 示器 键盘和鼠标以及可选的外设 打印机 扫描仪等 微型计算机的体系结构微型计算机的体系结构 微型计算机的体系结构 这里所说的体系结构是指从逻辑角度看微型计算机的核心组成以及相互之 间的联系 从逻辑角度看微型计算机的组成是深层次的 由于微型计算机是在 不断发展的 是由初级逐步向高级和更高级变化的 因此 作为微型计算机重 要特征的体系结构也在不断变化 从总线结构来看 微型计算机体系结构的变 化过程大致如下 PC 总线 PC AT 总线 ISA 总线 EISA 总线 PCI ISA 总线 PCI AGP 总 线 控制逻辑是微型计算机的重要组成部分 特别在现代微型计算机系统中 控制芯片组的作用更加重要 芯片组控制着处理器同其他部件的接口或联络 支配着所用的处理器类型 处理器速度 总线速度 存储器的速度 类型及数 量 因此 芯片组几乎比处理器更重要 计算机硬件领域的资深专家 Scott Mueller 这样来形容芯片组的作用 如果把处理器比作汽车的发动机 那么芯 片组就是安装发动机的底盘 驾驶设备 轮胎 传送带 车轴及刹车 它们可 以控制车辆的启动 停止及转向 如果把处理器比作大脑 那么芯片组便是脊 柱和中枢神经系统 基于上面的考虑 下面在介绍微型计算机体系结构的变化时以控制逻辑为线 索 兼顾总线结构 早期微型计算机的体系结构早期微型计算机的体系结构 2 PC AT 机的体系结构 在 PC 机推出后的第三年 IBM 又推出了采用 80286 处理器的 PC AT 机 该机的协处理器 时钟发生器和总线控制器分别是 80287 82284 和 82288 相 对 PC XT 机 控制逻辑的其他变化是 增加了一片 8259A 以便能管理系统中 的 15 级硬中断 增加了一片 8237A 以便将系统中的 DMA 通道数增加到 7 个 增加一片 MCl46818 用来提供实时时钟 键盘接口改用处理器 8042 PC AT 机的 I O 扩展总线 即 AT 总线 经过标准化后被命名为 ISA 总线 在 PC AT 机中 处理器仍然是整个系统的核心 AT 总线仍然以与处理器相同的时钟频率 运行 即 6 MHz 或 8 MHz 随着微处理器时钟速度的提高 系统总线的时钟频率 也随之提高 但某些适配器却因此不能工作或工作起来变得不可靠 因此 AT ISA 总线的时钟一般为 8 MHz 或 8 33 MHz AT ISA 总线规范支持 24 位 地址线 16 位数据线 由于完成一次数据传输最快只需要两个时钟周期 因此 AT ISA 总线的最高数据传输率可达到 8 MB s 图 11 12 所示是 PC AT 机的 体系结构简图 和 P