单元接口电路.

1、1第六部分、主板q主板概述q中央处理器（CPU）q芯片组qBIOSq时钟q总线21、主板概述主板的外形为PCB (Printed Circuit Board印刷电路板)，集成有CPU插槽、内存插槽、芯片组、各种I/O控制芯片、固化的音频输入输出口、串口、USB接口、PCMICA插槽等元器件，制作非常精密。笔记本电脑的主板采用的是6层以上的多层印刷板，芯片电路布局比台式机主板复杂得多。为了避免大量发热和耗能，主板上集成电路芯片一般都采用低功耗的芯片。由于主板的生产制作没有统一的标准，各个厂家根据不用目的的生产的主板各不相同，因此不能互换。如图所示是一块笔记本电脑主板全图，我们在上面可以看到各个主

2、要的接口部件。 3笔记本机算计主板外形图452、中央处理器（CPU）q基本结构qCPU的性能和技术参数qCPU的主要信号管脚定义和功能6（1） CPU外形图7（2）基本结构CPU芯片内部集成了计算机的两大部件，运算器和控制器，以及其它辅助电路（各寄存器组Cache等）。典型的CPU的基本结构如图所示。从图中可以看出，CPU内部主要由指令控制部件、算术逻辑运算部件（ALU）、寄存器组等组成。下面对各部分的功能分别进行介绍。如图所示为CPU的基本结构示意图。 8CPU的基本结构示意图 9（3） CPU的性能和技术参数Mobility系列处理器以迅驰部件之一的Pentium M最为出名，它是以Pen

3、tium 的CPU内核为基础，然后进行了多项改进而成的：改善指令运行结构、使用先进的指令分支预测技术、二级缓存容量提高数倍等等。目前Pentium M的处理器有二种：第一种开发代号为Banias，由以色列小组专门设计的新型移动CPU，公布有以下主频：标准1.6GHz, 1.5GHz, 1.4GHz, 1.3GHz，低电压1.1GHz，超低电压900MHz。为了在低主频得到高效能，Banias作出了优化，使每个时钟所能执行的指令数目更多，并通过高级分支预测来降低错误预测率。10Intel官方评测数据，Pentium M 1.6G的性能完全可以媲美Pentium IV-M 2.2G。Pentium

4、 M这种“低频高效”正是目前笔记本电脑所最需要的。另外最突出的改进就L2高速缓存增至1MB（Pentium -M和Pentium IV-M都只有512KB）。第二种开发代号是Dothan，它是第一代Pentium M处理器的升级版，它的基本技术参数如下：533MHz前端总线，对应4.2GBps数据带宽；一级缓存容量为64K，二级缓存容量高达2M；一亿四千万个晶体管，0.09微米(90纳米)工艺制造，Micro-FCPGA封装，核心面积为87mm2；工作电压约为1.3V，最高功耗估计达到30W左右，比Banias Pentium M稍高，电池模式下二者功耗相差不大；起始主频为1.7GHz，以后将

5、不断提升主频，达到2.13G以上。11移动式AMD Athlon XP-M处理器采用AMD的0.13微米铜导线工艺技术制造，同时包括两项AMD的重要技术：QuantiSpeed技术和PowerNow!技术。QuantiSpeed是为了实现更高的处理器应用性能，而设计出的处理器性能提升架构。QuantiSpeed架构每次可发出九个指令，能够确保应用程序指令通过多条信道传送到核心内进行处理，让处理器可以在一个时钟周期内完成更多工作。PowerNow!技术类似于Intel的SpeedStep技术设计，是一种将软硬件结合的电源优化管理技术，这种技术可以让处理器在不同频率和不同电压下工作。它可以根据机器

6、运转时实际的需要自动、智能地分配处理器的频率，用户也可以自己手动设置自动、高性能、省电三种模式来控制，而且Athlon XP-M可以提供比英特尔更多工作频率的选择。 12（4） CPU主要信号管脚定义和功能如图所示，Intel Pentium IV-M的插座电路图。图中说明了各个引脚信号的定义，大部分电路和GMCH（南桥）相联。D0-D63为64根数据信号线，为前端总线提供了64位数据通道，由DRDY信号线来指定正确的数据传送，用于CPU与总线之间交换数据。A3-A31为地址线，提供了232字节（4GB）存储器寻址空间。VID信号线是CPU输出到电源控制来选择CPU的内核电压VCCVID。RE

7、Q用于显示当前总线占用者详细的活动处理方式，这些信号源于同步的ADSTB信号（地址选通信号）。 13Intel Pentium IV-M的插座电路图 14如图所示，CPU控制信号连接电路图。CPU的控制信号主要和GMCH、ICH、电源等主板主要部分相连。 153、芯片组q芯片组的功能q南北桥体系结构主板q中心体系结构主板q芯片组主要信号功能16（1）芯片组的功能芯片组(Chipset)是主板的核心组成部分，按照在主板上的排列位置的不同，通常分为北桥芯片和南桥芯片。北桥芯片提供对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支持。南桥芯片则提供对KBC（键盘控

8、制器）、RTC（实时时钟控制器）、USB（通用串行总线）、Ultra DMA/33(66)EIDE数据传输方式和ACPI（高级能源管理)等的支持。其中北桥芯片起着主导性的作用，也称为主桥(Host Bridge)。 17（2）南北桥体系结构SiS发布的芯片组SiS648MX以及整合芯片SiSM661MX。这些芯片组是专门为Intel移动Pentium M处理器设计的芯片组。这两款北桥芯片在搭配SiS963南桥芯片后，可以提供对IEEE 1394a、USB 2.0和双通道Ultra ATA 66/100/133高速传输的支持，同时搭配SiS162无线网络芯片后，可以提供完整的无线互连功能。如此，

9、SiS 648MX/661MX芯片(北桥)、SiS963南桥芯片和SiS162芯片组合在一起，就可以提供类似于Intel 迅驰平台的功能。如图所示为SiSM661MX功能模块图。 18南北桥体系结构图19（3）中心体系结构I855PM - 原Odem芯片组，采用ICH4-M南桥，对应支持Banias，400MHz FSB，AGP 4X，DDR200/266内存支持。I855GM - 原Montara-GM芯片组，基本技术参数与855PM无异，整合32位图形显示核心，支持Intel UMA显存架构，图形核心内置LVDS数模转换，支持UXGA分辨率达16001200，而QXGA分辨率则可达2048

10、1536。I855GME - 原Montara-GM+，基本沿用855GM的设计，但芯片组将加入更多技术特性和Dothan处理器的支持。如图所示为Intel 855GM功能模块图。 20中心体系结构图21（4）芯片组的主要信号功能GMCH的具体功能，如图所示，图中标明了GMCH的信号类型，便于维修主板时掌握信号引脚的连接和输入输出情况。 22GMCH功能模块图23ICH功能如图所示，ICH4-M芯片功能说明图。主要功能是一个“桥”功能和管理I/O的功能。图中表明信号名称、输入输出关系和管理的具体部件，其中有PCI接口，中断管理，USB接口，IDE接口，AC97接口，LAN接口等等。 24ICH

11、功能模块图254、BIOSqBIOS存储体qBIOS电路26（1）BIOS存储体如图所示，是BIOS存储体的外形图 27（2）BIOS电路如图所示为南北桥体系结构主板的BIOS芯片电路图。南北桥体系结构主板的BIOS芯片引脚连接图。从图中可以看出，BIOS芯片主要有几类引脚，控制引脚、地址引脚、数据引脚、电源引脚。控制类的引脚WE#、OE#、CE#、RP#通过控制总线由芯片组南桥新片控制选通和工作状态；18位地址引脚（A0A17）与主板的20位地址总线（A0A19）的低18位相连；8位数据引脚通过XBUS与ULTRA I/O芯片相连，通过ADDR总线与IOAPIC芯片相连（IOAPIC是中断控

12、制芯片，它的数据线和地址线分别通过主线同BIOS芯片相连）；电源引脚分别接供电电路。需要注意的是VPP和RP#这两个引脚，这两个引脚的作用是配合写信号。当VPP为+12V、RP#为低电平时可以写入BIOS ROM。这两个引脚在早期的主板上是通过跳线的方法控制的，而比较新的主板，可以通过程序开控制这两个引脚的电压，从而进行写操作。另外需要注意的是引脚A17，这个引脚受跳线控制，当跳线JP21的2-3接通时，芯片工作于正常状态（Read Only），当跳线JP21的2-1接通时，芯片工作于覆盖状态（RECOVERY）。28BIOS电路图295、时钟q基准时钟14.318qRTC (实时时钟）30（

13、1）基准时钟主板上使用一个频率为14.318MHz的石英晶体振荡器来产生基准频率。当石英晶体振荡器与时钟发生器芯片（PPL-IC）组合时，就构成了系统时钟发生器。系统时钟发生器产生的脉冲信号，不仅直接提供了CPU所需的外部工作频率，而且还提供了其他外设和总线所需要的多种时钟信号。频率发生器芯片的型号非常繁多，其性能也各有差异，但是基本原理是相似的。 31基准时钟电路图32（2）RTC (实时时钟）RTC即实时时钟控制器（CMOS、RAM）互补金属氧化半导体。实时时钟的基本功能是保持跟踪时间和日期等信息，但许多RTC还提供有多种附加功能，如：看门狗定时器、系统复位、非易失存储器（NV RAM）、

14、序列号、方波输出、涓流充电等。计算机时钟有三个：操作系统时钟、BIOS时钟和硬件实时时钟RTC（Real Time Clock）。 一般说来，这三个时钟之间的运行关系是RTC时钟向BIOS时钟提供日期和时间，BIOS时钟向操作系统时钟提供日期和时间，操作系统再向应用程序提供日期和时间。 33RTC电路图346、总线q总线概述q前端总线（FSB）q存储器总线qPCI总线35（1）总线概述总线的定义和功能（1）总线是连接计算机有关部件的一组信号线，是计算机中用来传送信息代码的公共通路。（2）总线不仅是一组传输线，它还包括与信息代码传送有关的控制逻辑。在计算机系统中，总线可以堪称一个独立的部件。（3

15、）采用标准的总线结构，是微型计算机系统结构上的突出特点，它可使不同厂家生产但遵守同一总线标准的部件或设备方便的进行互连。36 总线类型总线是构成计算机系统的互联机构，是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。(1)总线相对于CPU或其它芯片的位置可分为1）内部总线： 在内部，寄存器之间和算术逻辑部件与控制部件之间传输数据所用的总线。2）外部总线：是指与内存、和输入输出设备接口之间进行通讯的通路。（2）按总线传输信号的功能来划分又可分为：1）地址总线：地址总线用来传送地址信息2）数据总线：数据总线用来传送数据信息3）控制总线：控制总线用来传送各种控制信号 37笔记本计算机常见的总线总线类型宽

16、度（位）速度（MHz）带度（MB/秒）PCI3233133PCI 2X3266266PCI 64-bit6433266PCI 2X 64-bit6466533AGP 1X3266266AGP 2X3266533AGP 4X32661066AGP 8X32662132PCMCIA323313338（2）前端总线（FSB）前端系统总线(FSB)是CPU与主板芯片组，更确切地说是北桥芯片或MCH之间的联系路径。总线以完全主板速度工作，通常介于66MHz与200MHz之间，依特定的底板及芯片组设计而定 常常以MHz表示的速度来描述总线频率。前端系统总线(FSB)频率是直接影响CPU与内存直接数据交换速

17、度。由于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，数据带宽总线频率数据位宽/839前端总线频率越大，代表着CPU与内存之间的数据传输量越大，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。外频与前端系统总线频率的区别，前端总线的速度指的是数据传输的速度，外频是CPU与主板之间同步运行的速度。也就是说，100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一千万次；而100MHz前端总线指的是每秒钟CPU可接受的数据传输量是10

18、0MHz64bit8Byte/bit=800MB/s。 40总线位置图41（3）存储器总线存储器总线用于在CPU及主存储器之间传送信息。这个总线连接到主板芯片组GMCH（北桥）芯片。根据芯片组设计所处理的存储器类型，北桥芯片以不同的速度来运行存储器总线。现在常见的笔记本电脑内存为SDRAM和DDR SDRAM，而且DDR已经成为主流，只有少量采用i830MP，i830M/MG芯片组的机型还采用SDRAM内存。同时为了满足笔记本电脑小体积部件的需要，采用SO-DIMM(Small Outline DIMM Module)模组，其中SDRAM SO-DIMM为144pin引脚，DDR的SO-DIM

19、M有200pin引脚。 42DDR SO-DIMM主要信号功能说明 信号名称说明D63:0数据线DDR SDRAM 内存64位数据线，连接到北桥或GMCH芯片CS1:0# 片选信号选择特定的DDR SDRAM内存A12:0BA2:0多路传输存储器地址信号DDR SDRAM内存选择多路传输的行、列地址CAS#列地址锁存DDR SDRAM内存列地址锁存信号RAS#行地址锁存DDR SDRAM内存行地址锁存信号WE#写允许DDR SDRAM内存写入允许信号，同CAS#和RAS#配合使用CK3:0时钟信号DDR SDRAM时钟信号CK3:0#反向时钟信号DDR SDRAM反向时钟信号CKE1:0时钟允许信号DDR SDRAM内存从这个引脚接收刷新指令或者电源中断指令VDDVDDQ电源信号为DDR SDRAM内存提供电源GND接地信号接地CB 7:0内存纠错信号内存纠错(ECC)信号43 DDR SO-DIMM接口电路图 44（5）PCI总线PCI是Peripheral Component Interconnect（外设部件互连标准）的缩写，是33MHz 32位总线。新系统中包含一个66MHz的版本，多数是工作站或服务器级系统。总线由担当PCI控制器的芯片组北桥芯片或MCH生成。芯