计算机装配技术第3讲主板与总线.pptx

1、第3讲 主板与总线,计算机装配技术,主要内容,3.1 概述 3.2 主板外形规格 3.3 芯片组体系结构介绍 3.4 芯片组主要生产厂商介绍 3.5 芯片组产品 了解 3.6 总线,主流主板外观,微星P55-CD53,技嘉GA-EP43T-UD3L,3.1 概述,主板（Mainboard）又称为母板（Motherboard）或系统底板（Systemboard） 主板主要由以下部分组成 ： 电子元器件 接口 电路 主板的作用是什么？ 完成处理器（CPU）、内存、外设间的数据同步、传递工作。,北桥芯片,Intel X58芯片,南桥芯片,Intel FW8280,ATI IXP300 ATI IXP

2、450,CMOS,CMOS芯片,CMOS设置界面,其他电子元器件,电源控制芯片,监控芯片,时钟芯片,Super I/O芯片,3.2 主板外形规格,PC机主板有一些通用的外形规格，你了解它的发展过程吗？ 新的外形规格实现了真正的标准化，增强了每种类型内部的可交换性,3.2.1 标准AT,标准（Full-size）AT主板是符合原装IBM AT设计的主板。长约345mm，宽约300mm。通常这种规格也叫IBM-AT。这是因为这种规格的主板不仅是由IBM设计，而且是首先用在IBM-AT机上。随后的各兼容机都采纳了这种规格的主板形状。 标准AT主板规范发布一段时间后，IBM稍微减小了一点标准AT主板的

3、尺寸，众多兼容机厂商将此版本的主板拷贝生产，这就是著名的小AT主板（Baby-AT）。目前这两种规格的主板形状已不再使用。,3.2.1 标准AT,IBM AT主板,典型的Baby-AT主板,3.2.2 ATX,ATX（AT Extended）的中文意思是AT扩展 ATX外形规格的主板同以前的Baby-AT设计不兼容 ATX规范由Intel于1995年7月发布 ,从最初的1.0版本,先后经过了1.1、2.0、2.01、2.02、2.03等版本 ATX相对于Baby-AT及LPX主板，改进的主要方面有 : 内置标准外部I/O连接器面板 单独键控内部电源连接器 重新布置的CPU及内存 重新布置的内部

4、I/O连接器 改良的冷却设计 制造成本的降低,3.2.2 ATX,典型的ATX主板,3.2.2 ATX,典型的ATX主板外部I/O连接器面板,3.2.2 ATX,3.2.3 Micro-ATX,Micro-ATX同标准ATX的区别如下： 主板宽度尺寸为244mm，小于标准ATX主板 较少的I/O总线扩展槽（最多4个，大多数仅3个） 电源功率减少,3.2.4 Flex-ATX,Flex-ATX定义的主板尺寸是ATX主板族系中最小的,3.2.4 Flex-ATX,Flex-ATX主板,Flex-ATX只支持插座式处理器 可以使用小型机箱和SFX电源，也可以使用标准ATX机箱以及标准的ATX电源,3

5、.2.5 NLX,NLX（New Low-profile Extended）的中文意思是新型小尺寸扩展 扩展竖板和主板两部分组成，并且相对独立,3.2.5 NLX,NLX系统的优势： 容易损坏的部分设置在扩展竖板上，提高可靠性，降低生产和维护成本 主板与扩展竖板的不同搭配，满足不同配置的要求，减少了再设计和再生产的成本 连接线缆更短，提高传输的速度和质量 简化机箱内部的混乱程度 散热空间加大，使散热效果更加出色 空间利用率的提高，适合应用在小型或迷你型机箱内，符合小型化的发展方向 NLX系统的劣势： 需要特殊的机箱配合 主板线路也要有较大的改动 机箱内部扩展空间有一定限制,3.2.6 BTX,

6、BTX（Balanced Technology Extended）的中文意思是平衡技术扩展 BTX具有如下特点： 针对散热和气流的运动，对主板的线路布局进行了优化设计 支持Low-profile，也即窄板设计，系统结构将更加紧凑 主板的安装更加简便，机械性能也将经过最优化设计,3.2.6 BTX,处理器插座移到了机箱前部 ，芯片组在其后，通过风道式结构设计可以得到良好的散热 内存插槽竖排，使气流可以顺着内存通过 ，有利于散热 外部I/O连接器和扩展槽的位置与ATX相比交换了位置,3.2.6 BTX,BTX（Balanced Technology Extended）的中文意思是平衡技术扩展 BT

7、X具有如下特点： 针对散热和气流的运动，对主板的线路布局进行了优化设计 支持Low-profile，也即窄板设计，系统结构将更加紧凑 主板的安装更加简便，机械性能也将经过最优化设计,3.2.6 BTX,根据主板宽度的不同分为标准BTX、Micro-BTX及Pico-BTX,SRM模块可有效防止主板变形，还能大大降低外力对整体系统的冲击力 热模块包括散热器和气流通道,3.2.7 主板分解图,CPU插座,CPU的接口方式有卡式、触点式、针脚式等。对应到主板上就有相应的插槽类型。不同类型的CPU具有不同的CPU插槽，因此选择CPU，就必须选择带有与之对应插槽类型的主板。主板CPU插槽类型不同，在插孔

8、数、体积、形状都有变化，所以不能互相接插。,内存插槽,内存插槽是主板上用来安装内存的地方。需要注意的是不同类型的内存插槽它们的引脚，电压，性能功能都是不尽相同的，不同的内存在不同的内存插槽上不能互相兼容。,SDRAM插槽,PCI插槽,PCI插槽是基于PCI局部总线（Pedpherd Component Interconnect，周边元件扩展接口）的扩展插槽。其位宽为32位或64位，工作频率为33MHz，最大数据传输率为133MB/sec（32位）和266MB/sec（64位）。可插接显卡、声卡、网卡、内置Modem、RAID卡、电视卡、视频采集卡以及其它种类繁多的扩展卡。,AGP插槽,AGP（

9、Accelerate Graphical Port），加速图形接口。随着显示芯片的发展，PCI总线日益无法满足其需求。英特尔于1996年7月正式推出了AGP接口，它是一种显示卡专用的局部总线。,AGP接口的发展经历了AGP1.0(AGP1X、AGP2X)、AGP2.0(AGP Pro、AGP4X)、AGP3.0(AGP8X)等阶段，其传输速度也从最早的AGP1X的266MB/S的带宽发展到了AGP8X的2.1GB/S。 由于AGP3.0显卡的额定电压为0.81.5V，因此不能把AGP8X的显卡插接到AGP1.0规格的插槽中。这就是说AGP8X规格与旧有的AGP1X/2X模式不兼容。而对于AGP

10、4X系统，AGP8X显卡仍旧在其上工作，但仅会以AGP4X模式工作，无法发挥AGP8X的优势。,PCI-E插槽,PCI-Express是最新的总线和接口标准，简称PCI-E，采用了双单工和点对点串行连接，能提供更高的传输速率和质量。PCI-E技术规格允许实现X1，X2，X4，X8，X12，X16和X32通道规格，PCI-E X1和PCI-E X16已成为PCI-E主流规格。,IDE插槽,IDE的英文全称为“Integrated Drive Electronics”，即“电子集成驱动器”，IDE接口有ATA33/66/100/133几种规格，主要用来连接硬盘和光驱等设备。,SATA插槽,SATA

11、的全称是Serial Advanced Technology Attachment（串行高级技术附件，串行硬件驱动器接口），是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范。,网卡芯片,主板网卡芯片是指整合了网络功能的主板所集成的网卡芯片，与之相对应，在主板的背板上也有相应的网卡接口（RJ-45），板载网卡芯片以速度来分可分为10/100Mbps自适应网卡和千兆网卡，以网络连接方式来分可分为有线网卡和无线网卡，以芯片类型来分可分为芯片组内置的网卡芯片和主板所附加的独立网卡芯片。部分高档家用主板、服务器主板还提供了双板载网卡。,声卡芯片,板载声卡一

12、般有软声卡和硬声卡之分。这里的软硬之分，指的是板载声卡是否具有声卡主处理芯片之分，一般软声卡没有主处理芯片，只有一个解码芯片，通过CPU的运算来代替声卡主处理芯片的作用。而板载硬声卡带有主处理芯片，很多音效处理工作就不再需要CPU参与了。,CMOS芯片,CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor），互补金属氧化物半导体，指保存计算机基本启动信息(如日期、时间、启动设置等)的芯片。CMOS由主板的电池供电，即使系统掉电，信息也不会丢失。CMOS RAM本身只是一块存储器，只有数据保存功能。,电源芯片,为CPU、芯片组、内存、PCI-E、AGP、声卡、

13、网卡、USB总线等部件提供供电信号,主板电源接口,为主板及与主板连接的部件供电,主板跳线,在主板左下端靠近边缘的位置，有双行插针，即为主板跳线，主要连接电源开关按钮，复位开关按钮，电源指示灯，硬盘指示灯，扬声器等。,主板跳线连接,1.电源开关连接线 先从机箱面板连线上找到标有“power sw”的两针插头，然后插在主板上标有“ pwr sw”或是“PWR”字样的插针上就可以了。 2.复位开关连接线 先找到标有“RESET SW”的两针插头，然后插在主板上标有“Reset sw”或是“RSR”字样的插针上就可以了。 3.电源指示灯连接线 先找到标有“Power LED”的三针插头，中间一根线空缺

14、，两端分别是白绿两种颜色，然后将它插在主板上标有“PWR LED”或是“P LED”字样的插针上。有些主板上会标示“P LED+”和“P LED-”字样，我们只要将绿色的一端对应连接在P LED+插针上，白线连接在P LED-插针上。,主板跳线连接,4.硬盘指示灯连接线 先找到标有“H.D.D.LED”的两针插头，将它插在主板上标有“HDD LED”或“IED LED”字样的插针上。插时要注意方向性。一般主板会标有“HDD LED+”、“HDD LED-”，将红色一端对应连接在HDD LED+插针上，白色插在标有“HDD LED-”插针上。 5.扬声器连接线 先找到“SPEAKER”的四针插头

15、，中间两根线空缺，两端分别是红黑两种颜色，将它插在主板上标有“SPEAKER”或是“SPK”字样的插针上。红色插正极，黑色插负极。但事实证明这两根线也是不分正负极的。,主板背部接口,键盘鼠标PS/2接口,键盘和鼠标的PS/2接口，紫色的接键盘，绿色的是接鼠标。但根据Intel下一代的ICH10的南桥规格中，将会取消PS/2键盘鼠标接口，全面采用USB接口代替。此外还有一种比较少见的键鼠通用的PS/2接口，这个接口非常好辨认，就是一半为紫色，一半为绿色。,并行接口,LPT接口，是采用并行通信协议的扩展接口。标准并口的数据传输率为1Mbps，一般用来连接打印机、扫描仪等。所以并口又被称为打印口。并

16、行接口设备的数据传输率很低，而且对于较为新型的外置式的USB或IEEE1394接口，并行接口在速度和兼容性方面都要落后很多。并行接口的产品目前已经逐渐被市场淘汰。,串行接口,串行接口，简称串口，也就是COM接口，是采用串行通信协议的扩展接口。通常用于连接鼠标和外置Modem以及老式摄像头和写字板等设备等。数据传输率是115kbps230kbps，目前很多主板已开始取消该接口。,USB接口,USB是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。USB接口可用于连接多种外设，如鼠标、调制解调器和键盘等。USB自从1996年推出后，已成功替代串口和并

17、口。,主板USB接口跳线,提供外接USB接口扩展,IEEE1394接口,IEEE 1394，简称为1394。最早是由Apple公司开发的，最初称之为FireWire（火线）。IEEE于1995年正式制定该总线标准，由于IEEE 1394的数据传输速率相当快，因此有时又叫它为“高速串行总线”。十分适合视频影像的传输，所以多用来连接摄像机,E-SATA接口,E-SATA是一种外置的SATA规范，通俗的说，它是通过特殊设计的接口能够很方便的与普通SATA硬盘相连，由于SATA2接口最大能提供3Gb/s的总线带宽，理论传输速度更是能达到375MB，远远超过主流USB2.0和IEEE1394等外部传输技

18、术的速度,USB PLUS,USB PLUS是E-SATA2.0(3Gbps)与USB2.0 (480Mbps)的结合，解决了ESATA无法单线供电的问题，且又能兼容 USB2.0，具有很好的通用性,VGA接口,VGA(Video Graphics Array)接口是一种常见的显示设备视频信号传输接口。一般是蓝色的，有15个针脚，分成三排，每排五个。工作原理是首先是将电脑内的数字信号转换为模拟信号，将信号发送到显示器，而显示器再将该模拟信号转换为数字信号。,DVI接口,DVI接口（Digital Visual Interface数字视频接口）分为两种，一个是DVI-D接口，只能接收数字信号；另

19、外一种则是DVI-I接口，可同时兼容模拟和数字信号。主板上一般采用DVD-I接口。DVI接口多见于21.5寸以上的显示器,HDMI接口,HDMI的英文全称是“High Definition Multimedia”，中文的意思是高清晰度多媒体接口。只需要一条HDMI线，便可以同时传送影音信号，而不像现在需要多条线材来连接。HDMI接口可以提供高达5Gbps的数据传输带宽，可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号。非常适合连接大尺寸的液晶电视。,S端子,S端子是S-Video的简称，其全称是Separate Video，是视频信号专用输入输出接口。可用于输出视频信号至电视，S端子采用亮度和色度分

20、离输出设计，提供较高清晰度的输出效果。,声卡接口,音频输出端口（绿色）：用于连接耳机或者音箱等的音频接收设备。 音源输入端口（蓝色）：用于可将录音机、音响等的音频输出端连接到此音频输入端口。 麦克风端口（粉红色）：此端口用于连接到麦克风。,声卡跳线,提供声卡与前置音频接口的连接,网络接口,常见的接口主要有以太网的RJ-45接口、细同轴电缆的BNC接口和粗同轴电AUI接口、FDDI接口等。但应用在主板上的板载网络接口，则以RJ-45接口最为常见，该接口一般位于音频接口或USB接口附近。,3.3 芯片组体系结构,芯片组是计算机的中枢神经系统 任何有相同芯片组的主板，其功能是基本一致的 目前芯片组的

21、体系结构主要有以下两种： 南北桥(North/South Bridge)体系结构 HUB体系结构,3.3.1 南北桥(North/South Bridge)体系结构,包括北桥和南桥两部分 芯片组的名称通常以北桥芯片的名称来命名的 北桥芯片通常负责CPU、内存和显卡三者间的“交通协调” ，也决定了对这些部件的支持规格情况 整合型芯片组的北桥芯片集成了图形芯片 南桥芯片不与处理器直接相连，而是通过一定的方式与北桥芯片相连 南桥芯片负责外部设备的数据处理与传输 ，也决定了主板对这些设备的支持规格情况 不同芯片组中的南桥芯片可能是一样的，不同的只是北桥芯片 超级I/O芯片将通常使用的外围设备的控制器都

22、整合到一块芯片里,3.3.1 南北桥(North/South Bridge)体系结构,典型的南北桥体系主板,3.3.2 HUB体系结构,包括MCH（GMCH）、ICH和FWH三部分 MCH（GMCH）和ICH之间通过Hub-Link总线或DMI总线进行连接 HUB结构具有以下几个优点： 速度更快，Hub-Link的速率为 266MB/s，DMI的速率为2.0 GB/s PCI负载减少 主板布线减少,典型的HUB体系主板,3.4 芯片组主要生产厂商,3.4.1 Intel 3.4.2 NVIDIA 3.4.3 VIA 3.4.4 SiS,3.4.1 Intel,430LX,440FX,440LX

23、,810,440ZX-66,440EX,440BX,430TX,430VX,430HX,430FX,440ZX-100,815,820,820E,850,845,865,875,848P,915,925,945,955,975,946,965,3.4.2 NVIDIA,nForce4 IE,nForce,nForce2,nForce4,nForce3,nForce 500 IE,C51,nForce 500,nForce 600i,C61,3.4.3 VIA,Apollo VPl,Apollo MVP4,Apollo MVP3,Apollo VP2,KX133,KT133,KT133A,Apo

24、llo Pro Plus,Apollo Pro,Apollo Pro 266T,Apollo Pro 133,Apollo Pro 133T,P4X266,PT800,P4X533,P4X400,P4X333,PT890,PT890,KT266,KT266A,KT333,KT400,KT400A,KT600,KT880,K8T800,K8T890,K8T900,P4M900,3.4.4 SiS,SiS公司的芯片组产品主要面向OEM厂商 主攻中低端市场 SiS是第一个设计制造单芯片主板的厂商 SiS6XX系列芯片组支持Intel平台，SiS7XX系列芯片组支持AMD 平台,3.5.1 Intel

25、公司产品,946系列 提供对800MHz FSB的Core 2 Duo和Pentium D处理器的支持 946系列芯片组所搭配的ICH芯片是ICH7系列,946GZ芯片组系统结构,946系列,3.5.1 Intel公司产品,3.5.1 Intel公司产品,965系列 与945系列相比，965最大的改进就是增加了对Core 2 Duo处理器的良好支持。 集成的图形芯片包括GMA X3000和GMA 3000两种 对DDR2 800提供支持 Intel对主板芯片组的命名规格做了一些改动 965系列包括P965、 G965和Q965 Q963取消了对DDR2-800和PCI-Express x16独

26、立显卡的支持；和965搭配的ICH芯片是ICH8系列，分为四个不同的版本，分别是低端标准版ICH8、主流Raid版ICH8R、数字企业版ICH8-DO和数字家庭版ICH8-DH。 与ICH7系列相比，ICH8系列新增加2个SATA接口（除ICH8以外），拥有10个USB 2.0接口并采用双Hi-Speed控制器，首次南桥内置千兆网卡，放弃传统的AC 97以及IDE接口支持。,3.5.1 Intel公司产品,965系列,Q965芯片组系统结构,965系列,3.5.1 Intel公司产品,3.5.1 Intel公司产品,X58系列,3.5.2 AMD公司产品,AMD 990FX芯片组,3.5.3

27、VIA公司产品,威盛 K8 系列芯片组支持全部 AMD Athlon64 处理器,K8T890芯片组系统结构,威盛 K8T890 特性,3.5.3 VIA公司产品,3.5.3 VIA公司产品,K8T890芯片组的升级版 采用VIA特有的RapidFire技术 标准搭配的南桥芯片是VT8251 4个SATA-300接口 支持RAID5,K8T900芯片组系统结构,威盛 K8T900 特性,3.5.3 VIA公司产品,3.5.3 VIA公司产品,威盛 PT890 支持全系列 Intel Pentium 处理器和部分Core 2 Duo 处理器 威盛 PT890 芯片组内建威盛独创的 StepUp

28、存储技术，能够在同一片主板上同时支持 DDR 以及 DDR2 的内存标准 威盛 PT890 芯片组具有高带宽 V-Link 总线，使芯片组北桥与南桥之间的传输速率达到 533MB /秒。,VIA PT890芯片组系统结构,威盛 PT890 特性,3.5.3 VIA公司产品,计算机系统部件间的互联方式： 分散连接：各部件之间通过单独的线缆连接。 总线连接：将各部件连到一组公共信息传输线上。,3.6 总线,3.6 总线,总线就是一组电导线，直接印制到电路板上，延伸到各个部件。 总线是计算机内数据传输的路径，将信息以一个或多个源部件传送到一个或多个目的部件的一组传输线。 如果出现两个或两个以上部件向

29、总线发出数据，会导致冲突，因此某一时刻只允许一个部件向总线发出信息，而允许多个部件同时从总线接收信息。,3.6 总线,按总线的功能分为数据总线 、地址总线和控制总线 按传输数据的方式划分，可以分为串行总线和并行总线。 按总线连接的部件分为处理器总线、存储器总线、I/O总线、连接器总线和特殊总线,3.6.1 处理器总线-FSB,前端总线Front Side Bus（FSB），是将CPU连接到北桥芯片的总线。 前端总线是处理器与主板北桥芯片或内存控制集线器之间的数据通道，其频率高低直接影响CPU访问内存的速度。 数据带宽=（总线频率数据位宽）8(BPS),3.6.1 主流平台前端总线频率,Inte

30、r 平台 赛扬系列平台：800MHz 奔腾双核系列平台：800MHz 酷睿2双核7000系列平台：1066MHz 酷睿2双核8000系列平台：1333MHz 酷睿2四核系列平台：1333MHz 酷睿i双核系列平台：1333MHz 酷睿i四核系列平台：1333MHz,3.6.1 主流平台前端总线频率,AMD平台 闪龙双核系列平台：800MHz 速龙64 X2系列平台：1000MHz 速龙64 X2 7000系列平台：1800MHz 羿龙X3系列平台：1800MHz 羿龙X4系列平台：2600-3600MHz 速龙II X2系列平台：2000MHz 羿龙IIX3系列平台：2000MHz 羿龙IIX

31、4系列平台：2000MHz,3.6.1 处理器总线- QPI,Intel的QuickPath Interconnect技术缩写为QPI，译为快速通道互联。事实上它的官方名字叫做CSI，Common System Interface公共系统界面，用来实现芯片之间的直接互联。 QPI总线总带宽=QPI频率（每秒传输次数）每次传输的有效数据（16bit）2（双向） 8(BPS) 6.4GT/s的总带宽=6.41628=25.6GB/s QPI总线可实现多核处理器内部的直接互联，而无须像以前那样还要再经过FSB进行连接。 CPU可直接通过内存控制器访问内存资源，而不是以前繁杂的“前端总线北桥内存控制器

32、”模式。,3.6.1 处理器总线- QPI,QPI总线示意图,3.6.1 处理器总线- HT,HT是HyperTransport的简称，是AMD CPU到主板芯片之间的连接总线。 HyperTransport被设计为两枚芯片间的连接，连接对象可以是处理器与处理器、处理器与芯片组、芯片组的南北桥等等 处理器与北桥芯片的传输率可达到8GB/s。,3.6.2 I/O总线 - PCI,PCI总线 1992年6月发布1.0版，最新版本为3.0，常见的是2.2版和2.3版 支持是Intel PnP规范 有多种PCI总线类型,3.6.2 I/O总线 - PCI,PCI总线,32位/33MHz PCI插槽（上） 64位/66MHzPCI插槽（中） 64位/33MHz PCI插槽（下）,PCI插槽与ISA/