《计算机组装与维护》（第八版）课件 第五章 主板的选配与安装

计算机组装与维护（第八版）大连理工大学出版社主编：吕振凯张一帆01

主板的选配02

主板的安装第五章

主板的选配与安装03主板组成部件计算机组装与维护（第八版）知识要求：掌握主板的结构及功能掌握主板选配的基本知识掌握主板的性能指标技能要求：能够按要求选配主板能够正确地安装主板思政要求：通过学习主板上零件的安装要领，认识实践对理论指导性原则了解我国在电路板设计制造领域的最新技术通过模拟主板的选配，理解扩展性与便携性之间对立统一的矛盾原则主板，安装在机箱内，是计算机系统中最大的一块电路板，是计算机的核心部件。主板上分布了组成计算的主要电路系统，一般包括BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等。它为CPU、内存和各种功能卡提供安装插槽；还为各种磁、光、电存储设备、打印和扫描等I/O设备以及数码相机、摄像头、调制解调设备等多媒体和通信设备提供接口。计算机通过主板将各种器件和外部设备有机地连接起来，形成一个完整的硬件系统。我国是全球最大的电脑主板生产国，从布线设计到电路板印制，从贴片元件焊接到功能测试，各项技术均处于全留领先。虽然全球接近90%的电脑主机板都在中国生产，但我国的基础控制芯片和技术标准研发领域还有一些欠缺。任务1主板的选配主板是计算机各部件协同工作的平台。主板的功能、稳定性和可扩展性对计算机整体性能和档次有重要影响，在选购主板时，需考虑以下因素：（1）选择知名厂商的主板在主板品牌的选择上，尽可能选用业界知名厂商质量有保障的产品，比较好的主板生产厂商有华硕（ASUS）、技嘉

（Giga-Byte）、微星（MSI）、华擎（ASRock）以及七彩虹（Colorful）等，这些厂商技术力量雄厚，主板制作工艺先进，研发能力强大，售后服务优良，主板的质量和功能完全可以满足用户的需求。（2）CPU是选择主板的主导在选择主板前，首先要根据自己的需要，确定CPU型号规格，然后再选购主板。目前市场上的主板产品根据支持CPU的不同，其使用的处理器插座也有差异，主要分为Intel和AMD两大系列，即Intel的LGA1851和AMDSocketAM5，这两大系列的CPU均可以满足用户日常办公、娱乐和其他常见领域的需要。（3）确定主板的技术档次确定了CPU类型，也就确定了主板的类型。但即使在同一类型主板中，其性能、价格等方面也有很大的差别。例如在选购时，还需要考虑是否采用高档主板，即拥有大量扩展元件，例如无线网卡、蓝牙适配器、CPU扩展供电电路、多个内存插槽和板卡插槽、辅助散热片这样的主板。对比于提供了强大的扩展功能的高档主板，平价主板可以降低整机价格，在兼容性和稳定性方面也有优势，但平价的配件往往在性能上难以达到高的要求，而且不方便升级。（4）选择主板上芯片组的型号早期计算机系统的内部控制器被称作“北桥芯片”，外设控制器被称作“南桥芯片”，二者合称“芯片组”。在处理器整合了集成显卡、内存控制器和总线控制器等传统芯片组功能后，仅需搭配一颗I/O扩展芯片就能工作，虽然是一颗芯片但仍被称作芯片组。随着大批第三方芯片组厂家的退出，主板只能搭配处理器原厂制造的专用芯片组才能正常工作。对于每个品牌的每一代处理器，处理器厂家都会推出一系列功能近似，但档次不同的芯片组供主板厂家选择，例如Intel的Z890/W880/Q870/B860/H810都属于800系列芯片组，支持LGA1851接口的CoreUltra9/7/5/3、Core9/7/5/3/Pentium/Celeron桌面版处理器。字母前缀代表其设计用途，比如Z表示发烧玩家，W表示工作站，Q表示大客户OEM，H表示家用，B表示商业用户；后边的数字表示功能定位，数字越大功能越强；还有一些专用功能如K系列处理器只能搭配Z系列芯片组实现手动超频，B系列芯片支持很多商业安全特性。AMD的主板芯片组和Intel类似，也有X870/B850/B840/A820的产品系列，用于对SocketAM5的桌面版处理器提供支持。虽然Intel也推出了移动版的WM880/HM870（M是Mobile的缩写）芯片组，用于对移动版处理器提供支持，但Intel最新款的移动版处理器可以不依靠芯片组独立完成各种数据I/O操作，AMD则完全没有设计与移动版处理器搭配使用的主板芯片组。用户在选购笔记本电脑时，不用再考虑主板芯片组的问题了。（5）选择主板尺寸规格常见的计算机主板有三种尺寸规格，从小到大依次是MiniITX、MicroATX和ATX，MiniITX主板尺寸17*17cm，只提供一个板卡扩展插槽空间和最多两个内存插槽空间，MicroATX在它的基础上向左向下增加尺寸到24.4*24.4cm，提供四个板卡扩展插槽空间和最多四个内存插槽空间，ATX标准继续向左增加尺寸到30.5*24.4cm，提供六个板卡扩展插槽空间。主板的三种尺寸和任务2中机箱的三种机箱尺寸一一对应，小尺寸的主板可以装在大尺寸的机箱里，反之则不行。一台计算机的扩展能力主要取决于主板的升级潜力。主板的升级潜力主要表现在主板对CPU的支持、扩展槽和内存插槽的数量以及BIOS的可升级性等方面，大尺寸主板的扩展插槽数量多，升级能力强。在选购时应根据自身需求和今后的升级空间决定购买不同尺寸的主板。任务2主板的安装把CPU和内存条安装在主板上之后，就可以将主板放入机箱中，进行固定和连接。步骤1。把准备好的机箱的外壳打开，取出机箱中附带的螺钉、垫脚螺母和塑料钉等紧固件，并把机箱平稳地放到工作台上，找到机箱内安装主板的螺钉孔。步骤2。找出随机箱附带的主板垫脚螺母和塑料钉，根据主板和机箱底板的实际情况，至少选取四颗垫脚螺母（俗称铜柱，可以理解为一端是螺丝，另一端是螺帽的延长用特殊六角形螺丝），将其拧到机箱底板螺钉孔中。步骤3。先将机箱上的I/O接口的挡板拆除，将主板附带的的I/O接口（COM接口、键盘接口、鼠标接口等）挡板装入安装槽，并将主板平放在机箱底板上。步骤4。将主板上的螺钉孔与垫脚螺母（铜柱）对齐，检查主板放置无误后，使用螺钉将主板固定到机箱底板上。注意在拧紧螺钉时要按照对角线法则依次安装，且不要一次拧紧，要分多次进行。步骤5。将机箱立起，检查机箱内是否有多余的螺钉，并清除其他杂物。步骤6。将电源输出的24芯插头插入主板的24孔电源插座内，为主板提供主要电源；4芯或8芯插头插入主板的4孔或8孔扩展电源插座内，为CPU提供辅助供电。上述插口均有防反向插入功能。大部分主板的24孔插座插入20芯插头或者8孔插座插入4芯插头都可以正常使用。步骤7。参照主板说明书，将机箱面板的按钮、开关和指示灯插头正确地插入相应的插针座。将主板上的扩展前置USB接口和音频接口与主板正确地进行连接，在插接机箱前置的USB接口时，要仔细对照，防止连接错误造成主板烧毁。至此，主板安装完成。目前市场上销售的主板类型多种多样，大小尺寸也各不相同，但其组成基本一致。以ATX结构为例，主要包括芯片组、CPU插槽（座）、内存插槽、总线扩展插槽、外存储器接口、BIOS芯片、板载的网卡和声卡、电源插座、USB、鼠标键盘接口等。任务3主板组成部件1．芯片组芯片组决定了主板的主要特性，是主板上仅次于CPU的第二大芯片，上面高密度集成了许多控制电路，采用了BGA封装焊接在主板上，通常覆盖着金属散热片。芯片组发挥着使CPU与其他外围设备进行通信的桥梁作用，它决定了主板的性能和档次，决定CPU的数量、种类、内存的类型和容量，并负责扩展CPU与PCI-E之间的信号连通，控制设备的中断，管理SATA设备和各种高速串行、并行、音效、网络接口等。当前主流的主板均采用单芯片设计，改变了原来南桥芯片和北桥芯片设计结构。2．CPU插槽（座）CPU经过多年的发展，采用的接口方式也多种多样，可由用户自行安装的处理器有早期的插针式（Socket）和现在常用的触点式（LGA）两种，已在任务3中做过介绍。处理器插槽（座）被焊接在主板上，一旦确定便不能更改处理器的类型，必须在选配之前谨慎决定。部分BGA封装的处理器芯片出厂之前就被直接焊接在主板之上，既不用安装，也不能更换。3．内存插槽内存插槽是用来插接内存条的接口，内存插槽的线数与内存条的引脚数是一一对应的，线数越多，则内存条的金手指数量也越多。目前主流的内存是288线的DDR5内存，如图4-3所示。另外，如果主板支持双通道，则内存安装时，要求按主板上内存插槽的颜色成对使用，可实现双通道数据传输，提高数据传输速度和效率。个别超小型主板为了节约空间，使用直插方式插接笔记本电脑内存，装配方法和任务4中介绍的笔记本电脑内存安装方法不同，需要按照台式机内存的方法安装。4．总线扩展插槽总线扩展插槽是主板上尺寸最大的扩展部件，计算机上常见的总线扩展插槽有PCI插槽和PCIExpress插槽。PCI插槽除了适配一些老旧的扩展板卡之外，在家用主板上已很少使用。PCIExpress（以下简称PCI-E）是替代PCI总线的新总线技术规范，其最具意义的变化是设备连接方式的改变，PCI-E采用点对点连接方式，以独占传输通道方式进行数据传输，避免了其他设备的干扰，信号的质量和可靠性得以提高。PCI-E技术规格分为两个方面，第一是允许实现X1、X4、X8和X16的通道规格，数字的大小代表插槽包含的数据通道数量，最常见的是PCI-EX1（最短）和PCI-EX16（最长）两种规格；第二是PCI-E协议的版本，从最初1.0发展到现在5.0，每进化一代则传输速率就会翻倍。PCI-E3.0X1的传输速度约为1GB/s，可以满足主流声效芯片、网卡芯片和存储设备对数据传输带宽的需求。PCI-E5.0X16提供大约128GB/s的带宽，可以满足专业图形芯片对数据传输带宽的需求。虽然主板的PCI-E长短不同，但在保证供电满足的情况下，短插槽的设备可以插入长插槽中正常使用，长插槽板卡也可以插入没有下端塑料隔断的短插槽使用，但都只能以最低速率传输数据。安装在主板上的处理器和芯片组都能引出PCI-E总线通道，前者延迟更低，速度更快。一般靠近处理器插槽的PCI-E接口是从处理器引出的，可以插接重要设备。笔记本电脑因受空间限制，使用尺寸缩小的MiniPCI-E插槽，扩展卡安装方法和卡片式固态硬盘类似，参见任务6中相关内容。5．电源插座电源插座是主板与电源连接的接口，负责为计算机中CPU、内存、板载固态硬盘等所有需要供电的部件提供电源。ATX电源插座通常是24+4（或+8）芯双列式插座，具有防插错功能。ATX电源在软件的配合下，可以实现键盘开机、远程开机等多项功能。6．存储设备接口（1）SATA接口SATA（SerialATA，串行ATA）是一种主流存储设备接口，可以连接硬盘和光驱。与传统的ATA传输不同，每个SATA的数据接口占用一个独立的通道，SATA3.0技术的传输速率为600Mbit/s，是常见硬盘接口中最慢的。每个SATA插头可以插接一根数据线，进而连接一块硬盘或一台光驱。一般主板有4个左右的SATA接口，部分SATA接口会以后面介绍的M.2方式引出。某些主板会通过第三方桥接芯片扩展额外的SATA接口供用户连接更多的硬盘。（2）固态硬盘专用接口固态硬盘除了有兼容机械硬盘的SATA接口之外，还有其专用的高速接口，最常见的就是M.2接口。M.2接口根据传输协议分为SATA型和NVME型，两种插槽定位缺口位置不同，需要仔细辨认，部分主板安装有兼容以上双协议的通用M.2插槽。7.主板I/O接口主板I/O接口通常包括USB接口、视频接口、键鼠PS/2接口、网络接口、音频接口以及光纤接口等。（1）USB接口USB（UniversalSerialBus，通用串行总线）接口是计算机主板上的一个4针（USB2.0及以下标准）或9针（USB3.0及以上标准）接口，目前最新规范为3.2，因传输速度高，热插拔方便而被广大的数码产品所普遍使用。为了方便用户区分，USB2.0及以下接口使用黑色标记，USB3.0接口使用蓝色标记，USB3.1接口使用青绿色或其他颜色标记。其中USB3.1接口（有些场合称作USB3.2Gen1），使用了传输速度高达10Gbit/s的传输速度，真正实现了外设高速数据传输。移动设备常用的Type-C接口也出现在台式机上，用于配合智能数码等设备，用户无须辨识正反方向，一次插入即可连接成功，有效避免因用户插入方向错误给主板硬件带来的物理损害。部分高端主板还提供了带有雷电传输协议的Type-C接口。（2）视频接口常见的视频接口有VGA、DVI、HDMI和DP四种，支持集成显卡的主板至少包含其中一个，这几种显示接口的具体特性与参数将会在任务7中介绍。（3）音频接口和光纤接口如果主板板载了声卡，那么主板就会带有声音设备的相关接口，在机箱后面就会看到一组插孔，即音频线路输入/输出插孔、麦克风插孔等，音频接口的具体特性与参数将会在任务8中介绍。（4）键鼠PS/2接口键盘、鼠标是计算机的常用输入设备，现在一部分主板为了节省接口，都会用PS/2键鼠通用接口，这个接口一般是一半绿一半紫的，键盘、鼠标都可以用。8．BIOS芯片BIOS是集成在主板上的一块ROM芯片，它保存了计算机的基本输入/输出程序、系统设置信息、开机自检程序和系统自举程序。BIOS的设计水平高低对主板的性能有着很大的影响。现在主板BIOS的载体普遍采用的是一颗八引脚的SDIFlashROM芯片，使用专门的软件可以实现对BIOS的更新和改写，方便了用户的升级，但由此也会带来负面影响，即有可能被病毒攻击，BIOS的内容一旦被破坏，主板就不能正常工作。所以主板厂商在主板中会采取措施对BIOS进行保护，如采用双BIOS技术，在主要的BIOS被破坏以后，由备用BIOS接替工作。有关BIOS的设置和使用方法请参阅任务12中的内容。9．跳线开关跳线（Jumper）开关是主板上控制电流流动的开关。跳线由两部分组成：一部分是两根或三根金属跳线针，固定在主板上；另一部分是可以活动的跳线帽，它外层是绝缘塑料，内层是导电材料，可以插在跳线针上，将两根跳线针连接起来。跳线帽插在跳线针上时为接通状态ON，不连接时为断开状态OFF。左图所示为2针跳线的短路状态，中间图所示为2针跳线的开接状态；右图所示为3针跳线的1-2针短接状态，对应的另一种状态是3针跳线的2-3针短接状态。其他跳线的状态、原理与此相同，即有跳线帽连接时为短路接通，有电流通过；反之，无跳线帽连接时无电流通过，开路不通。部分主板