主板的基础知识1

初识计算机硬件系统——主板的基础知识1主讲：刘亚琦《办公自动化》主板可按照尺寸、支持的CPU的品牌、集成度等标准进行分类1.按尺寸分类按主板结构分类（1）AT主板：标准尺寸的主板，IBMPC/A机首先使用而得名，有的486、586主板也采用AT结构布局（具体尺寸参数305mm×279–330mm）。AT主板于1984年由IBM制定，常见于80年代至90年代。现在，已经被淘汰，于1990年代中期被ATX规格取代。（2）BabyAT主板：袖珍尺寸的主板，比AT主板小，因而得名。很多原装机的一体化主板首先采用此主板结构（216mm×254-330mm）（3）ATX：由英特尔公司在1995年制定。这是多年来第一次电脑机壳与主板设计的重大改变。ATX取代了AT主板规格，成为较新电脑系统默认的主板规格。它的布局是"横"板设计，就象把Baby-AT板型放倒了过来，这样做增加了主板引出端口的空间，使主板可以集成更多的扩展功能。对主板上元件布局作了优化，有更好的散热性和集成度，需要配合专门的ATX机箱使用。ATX解决了以往AT规格中，令电脑组装人士烦恼的问题。其他派生的主板规格（包括microATX、FlexATX与mini-ITX）保留了ATX基本的背板设置，但主板的面积减少，扩充槽的数目也有所删减，标准的ATX主机版尺寸为305mm×244mm。。自英特尔在1995年发表最初的ATX官方规格后，此规格经历多次变更；最新2.3版本规格于2007年发表，这也容许标准的ATX机箱容纳较小的microATX主板。6.1主板的分类（4）BTX：2003年，英特尔发布全新的BTX主板规格，以其作为ATX的替代规格。但由于兼容性的问题，ATX规格仍为组装电脑最通行的主板规格，只有大型厂商的零售电脑采用BTX，因此英特尔于2006年起放弃BTX的发展。（5）NLX：Intel的主板结构，最大特点是主板只提供CPU、内存等基本插槽，PCI等插槽则需要另外的板卡来进行扩展，升级灵活方便有效.（6）mini-ITX主板Mini-ITX是由VIA（威盛电子）定义和推出的一种结构紧凑的微型化的主板设计规范，目前以被各家厂商广泛应用于各种商业和工业应用中。它是用来设计用于小空间小尺寸的专业计算机的，如用在汽车、置顶盒以及网络设备中的电脑，但Mini-ITX主板也可用于制造瘦客户机。Mini-ITX主板类似并向下兼容先前的主板Micro-ATX和Flex-ATX，但它有几个使其与先前主板相区别的特点。其尺寸只有17×17cm如图6-1所示：2.按CPU插槽的类型分类主板CPU的插槽是根据CPU的封装类型和引脚数量来命名的，因为AMD和Intel的CPU引脚结构有着比较明显的差别，所以一块主板不能同时支持这两个品牌的CPU。按照CPU插槽类型对主板分类见表5.1。3.按主板芯片组分类主板芯片组是主板上最重要的控制芯片，主板芯片组针对不同品牌和类型的CPU设计，同时又包含对其他I/O设备的控制功能。所以，不同的主板只能支持Intel的CPU，或者只能支持AMD的CPU，同时支持一个品牌CPU的主板也不能支持该品牌的所有型号的CPU。按Intel和AMD芯片类型来分类的主板见表6-1举例。生产主板芯片的厂商除了AMD和Intel本身之外还有威盛、英伟达等第三方公司，如表5.1所示LGA775插槽类型的主板的芯片组还有NVIDIAnForce730i，AM3+插槽主板的芯片组有NVIDAGeForce7025。4.按照是否集成分类集成主板上集成了声卡，显卡、网卡等多种电路，一般不需再插卡就能工作，具有高集成度和节省空间的优点，但也有维修不便和升级困难的缺点。在原装品牌机或对计算机性能要求不高的场合中采用较多。6.2主板的结构1.主板芯片组：芯片组（Chipset）是主板的核心组成部分，如果说中央处理器（CPU）是整个电脑系统的心脏，那么芯片组将是整个身体的躯干。而芯片组通常由北桥和南桥组成，也有些以单芯片设计，增强其效能。这些芯片组为主板提供一个通用平台供不同设备连接，控制不同设备的沟通。主板芯片组几乎决定着主板的全部功能，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。其中CPU的类型、内存类型、容量和性能，显卡插槽规格是由芯片组中的北桥芯片决定的；而扩展槽的种类与数量、扩展接口的类型和数量等，是由芯片组的南桥决定的。常见和主要生产芯片组的厂家有英特尔（美国）、AMD（美国）这2大家。（1）南北桥芯片：横跨PCI-E插槽左右两边的两块芯片就是南北桥芯片，离CPU近得芯片被称为北桥芯片，另一个就是南桥芯片。芯片组以北桥芯片为核心，一般情况，主板的命名都是以北桥的核心名称命名的（如P45的主板就是用的P45的北桥芯片）。从主板的命名看出，北桥的地位更为重要（2）北桥芯片：主要负责处理CPU、内存、显卡三者间的“交通”，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，由于处理的数据量多而发热量较大，因而需要散热片散热。（3）南桥芯片：南桥芯片负责I/O总线之间的通信（即硬盘，光驱等存储设备，音频，键盘，时钟，电源等控制器和主板的数据流通），离CPU插槽最远，一般在PCI插槽的附近，这种布局是考虑到它所连接的I/O总线较多，离处理器远一点有利于布线。（4）单芯片随着技术的发展，有些新出的主板，把南北桥芯片整合在一起，节省成本的同时，进一步提高芯片组的性能。另外Intel和AMD还逐渐将内存、显卡等的控制技术与CPU结合，对于这样的CPU主板上也就不需要北桥芯片，只留一个南桥芯片就可以了。2.主板CPU插槽CPU需要通过某个接口与主板连接的才能进行工作。CPU经过这么多年的发展，采用的接口方式有引脚式、卡式、触点式、针脚式等。而目前CPU的接口都是针脚式接口，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，在插孔数、体积、形状都有变化，所以不能互相接插。主板插槽如图6-3所示：3.内存插槽内存插槽类型也就是内存接口的类型，有三种，分别是SIMM、DIMM和RIMM。SIMM已被淘汰，RIMM的内存较少，所以主流内存接口和插槽类型是DIMM。

（1）SIMMSingleInlineMemoryModule，单内联内存模块

单内联内存模块SIMM是一种两侧金手指都提供相同信号的内存结构，在内存发展进入SDRAM时代后，SIMM逐渐被DIMM技术取代。DIMM（2）Dual-Inline-Memory-Modules,即双列直插式存储模块DIMM与SIMM相当类似，不同的只是DIMM的金手指两端不像SIMM那样是互通的，它们各自独立传输DIMM信号，因此可以满足更多数据信号的传送需要。同样采用DIMM，SDRAM的接口与DDR内存的接口也略有不同，SDRAMDIMM为168PinDIMM结构，金手指每面为84Pin，金手指上有两个卡口，用来避免插入插槽时，错误将内存反向插入而导致烧毁；DDRDIMM则采用184PinDIMM结构，金手指每面有92Pin，金手指上只有一个卡口。卡口数量的不同，是二者最为明显的区别。DDR2DIMM为240pinDIMM结构，金手指每面有120Pin，与DDRDIMM一样金手指上也只有一个卡口，但是卡口的位置与DDRDIMM稍微有一些不同，因此DDR内存是插不进DDR2DIMM的，同理DDR2内存也是插不进DDRDIMM的，因此在一些同时具有DDRDIMM和DDR2DIMM的主板上，不会出现将内存插错插槽的问题。（3）RIMMRambusInlineMemoryModuleRIMM是Rambus公司生产的RDRAM内存所采用的接口类型，RIMM内存与DIMM的外型尺寸差不多，由于RDRAM内存较高的价格，此类内存在DIY市场很少见到，RIMM接口也就难得一见了内存规范也在不断升级，从早期的SDRAM到DDRSDRAM，发展到现在的DDR2与DDR3，每次升级接口都会有所改变，当然这种改变在外型上不容易发现，如上图第一副为DDR2，第二幅为DDR3，在外观上的区别主要是内存缺口的位置，DDR2与DDR3是不能兼容的。内存槽有不同的颜色区分，如果要组建双通道，必须使用同样颜色的内存插槽。目前，DDR3正在逐渐替代DDR2的主流地位，在这新旧接替的时候，有一些主板厂商也推出了Combo主板，兼有DDR2和DDR3插槽。4.PCI扩展插槽PeripheralComponentInterconnect外设互联标准，实际应用中简称为PCI，是一种连接电子计算机主板和外部设备的总线标准。一般PCI设备可分为以下两种形式：PCI常见于现代的个人计算机中，并已取代了ISA和VESA局部总线，成为了标准扩展总线。PCI总线亦常见于其他电子计算机类型中。PCI总线最终将被PCIExpress和其他更先进的技术取代，这些技术现在已经被用于最新款的电子计算机中。PCI规范规定了该总线的物理尺寸（包括线宽）、电气特性、总线时序和协议。常见的PCI卡包括网卡、声卡、调制解调器、电视卡和磁盘控制器，还有USB和串口等端口。原本显卡通常也是PCI设备，但很快其带宽已不足以支持显卡的性能。PCI显卡现在仅用在需要额外的外接显示器或主板上没有AGP和PCIExpress槽的情况。普通PCI总线带宽一般为132MB/s(在32bit/33Mhz下)或者264MB/s（在32bit/66Mhz下）。

图6-6

PCI和PCIE插槽

PCI插槽

PCI-E×16

插槽

PCI-E×1

插槽

5.PCI-E插槽PCIExpress，简称PCI-E，是电脑总线PCI的一种，它沿用了现有的PCI编程概念及通讯标准，但建基于更快的串行通信系统。PCI-E拥有更快的速率，以取代几乎全部现有的内部总线（包括AGP图形加速接口和PCI）。英特尔希望将来能用一个PCI-E控制器和所有外部设备交流，取代现有的南桥／北桥方案。除了这些，PCI-E设备能够支援热拔插以及热交换特性，支援的三种电压分别为+3.3V、3.3Vaux以及+12V。考虑到现在显卡功耗的日益增加，PCI-E而后在规范中改善了直接从插槽中取电的功率限制。基本可以满足当时(2004年)中高阶显卡的需求。这一点可以从AGP、PCI-E两个不同版本的6600GT显卡上就能明显地看到，后者并不需要外接电源。PCI-E只是南桥的扩展总线，它与操作系统无关，所以也保证了它与原有PCI的兼容性，也就是说在很长一段时间内在主板上PCI-E接口将和PCI接口共存，这也给用户的升级带来了方便。由此可见，PCI-E最大的意义在于它的通用性，不仅可以让它用于南桥和其他设备的连接，也可以延伸到芯片组间的连接，