菜鳥進階學堂(五):主板基礎知識入門

平時在我們生活中的PC的主機箱內部附件主要包括下面下面幾個部分:1、主板;2、CPU;3、內存;4、硬盤;5、顯卡;6;光驅;7、電源。 其中,主板是一部臺式機的主要構成部分,因爲其他所有配件都要連接在其上面才能工作。


圖 電腦機箱外觀

主板,又叫主機板(mainboard)、系統板(systembourd)和母板(motherboard);它安裝在機箱內,是PC最基本的也是最重要的部件之一。 主板一般爲矩形電路板,上面安裝了組成計算機的主要電路系統,一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、鍵盤和麪板控制開關接口、指示燈插接件、擴充插槽、主板及插卡的直流電源供電接插件等元件。主板的另一特點,是採用了開放式結構。主板上大都有6-8個擴展插槽,供PC機外圍設備的控制卡(適配器)插接。通過更換這些插卡,可以對微機的相應子系統進行局部升級,使廠家和用戶在配置機型方面有更大的靈活性。 總之,主板在整個微機系統中扮演着舉足重新的腳色。可以說,主板的類型和檔次決定着整個微機系統的類型和檔次,主板的性能影響着整個微機系統的性能。
如下圖所示,一般的電腦機箱內部都分成4個區域,其中,A區域爲放置主板的位置(CPU/內存/顯卡/PCI配件都連接在主板上);B區域爲放置電源的位置;C區域一般爲放置光驅(CD-ROM/DVD-ROM/刻錄機)的位置;D區域則爲放置硬盤的位置。


圖 電腦機箱內部空間構架 

如圖中所示,一般電腦主板上的安裝配件的擴展插槽主要爲:
A、SATA硬盤接口;B、IDE硬盤接口;C、CPU插槽;D、內存插槽;E、主板電源接口;F、CPU供電接口;G、CPU風扇電源接口;H、軟驅接口;I、PCI接口設備接口;J、顯卡接口(J區域中短接口爲PCI 1X設備接口),不同的主板這些擴展插槽的位置可能會略有不同。


圖 電腦主板

CPU插座
目前主流的CPU插座有用於AMD處理器的Socket 462、Socket 939、Socket 754和用於Intel處理器的LGA 775、Socket 478插座。Socket與LGA後面的數字表示與CPU對應的針腳數量。只有兩者匹配的時候才能夠搭配使用。圖1所示的是一個LGA 775插座,與之對應的是775針腳的Intel P4和Celeron處理器。在CPU插槽的中間位置有一個黑色的元件,那是一個感溫器件,用於檢測CPU的內核溫度。


  圖1 LGA 775插座

內存插槽
內存插槽用來安裝內存條,通常較爲高檔的主板均提供了四根內存插槽,內存插槽的數量越多,說明這塊主板的內存擴展性越好。對於支持雙通道內存架構的主板,內存插槽通常均有顏色標識,相同顏色的兩條內存插槽,用來組成雙通道內存構架,如圖2。 

 
圖2 支持雙通道的內存插槽

小知識 什麼是雙通道?
所謂雙通道,就是芯片組可在兩個不同的數據通道上分別尋址、讀取數據。這兩個相互獨立工作的內存通道是依附於兩個獨立並行工作的、位寬爲64bit的內存控制器下,因此使普通的DDR內存可以達到128bit的位寬,如果是DDR266的話,雙通道技術可以使其達到DDR533的效果。
雙通道DDR有兩個64bit內存控制器,雙64bit內存體系所提供的帶寬等同於一個128bit內存體系所提供的帶寬,但是二者所達到效果卻是不同的。雙通道體系包含了兩個獨立的、具備互補性的智能內存控制器,兩個內存控制器都能夠在彼此間零等待時間的情況下同時運作。例如,當控制器B準備進行下一次存取內存的時候,控制器A就在讀/寫主內存,反之亦然。兩個內存控制器的這種互補“天性”可以讓有效等待時間縮減50%。
雙通道DDR的兩個內存控制器在功能上是完全一樣的,並且兩個控制器的時序參數都是可以單獨編程設定的。這樣的靈活性可以讓用戶使用三條不同構造、容量、速度的DIMM內存條,此時雙通道DDR簡單地調整到最低的密度來實現128bit帶寬,允許不同密度/等待時間特性的DIMM內存條可以可靠地共同運作。
簡而言之,雙通道技術是一種關係到主板芯片組的技術,與內存自身無關,只要廠商在芯片內部整合兩個內存控制器,就可以構成雙通道DDR系統。而主板廠商只需要按照內存通道將DIMM分爲Channel 1與Channel 2,用戶也需要成雙成對地插入內存,就如同RDRAM那樣。如果只插單根內存,那麼兩個內存控制器中只會工作一個,也就沒有了雙通道的效果。
擴展插槽
擴展插槽用來接入像顯卡、聲卡、網卡、Modem、視頻採集卡、電視卡這樣的板卡設備。ISA擴展槽由於跟不上潮流已經被淘汰。隨着PCI-E 16X的引入,以前的AGP 8X也開始走向了衰落,如今,在i915、i925、nForce4等芯片組的主板上已經見不到AGP插槽的蹤影。
以nForce4主板爲例,如圖3,我們可以看到一根PCI-E 1X插槽,而中間的兩根PCI-E 16X插槽,則用於安裝目前風頭正勁的PCI-E 16X 顯卡,而這塊主板具有兩根PCI-E 16X插槽,用於組成SLI(Scalable Link Interface)顯卡串聯傳輸接口。SLI是由NVIDIA提出的開放式顯卡串聯規格,可使用兩種同規格架構的顯示卡,通過顯示卡頂端的SLI接口,來達到類似CPU架構中雙處理器的規格效果,採用SLI雙顯示卡技術,最高可提供比單一顯示卡高180%以上的性能提升。
最下面的兩根插槽是PCI插槽,可以用來接入像電視卡、視頻採集卡、聲卡、網卡等傳統PCI設備。

 
圖3 主板上的PCI-E和PCI插槽 

外部接口
一塊主板的外部接口是否豐富,決定了這塊主板接入能力的強弱,如圖4。目前在主流主板上通常有PS/2接口、串行接口、並行接口、RJ-45網絡接口、USB2.0接口、音頻接口,高檔的主板還有IEEE1394接口和無線模塊等。
PS/2接口用來連接PS/2鼠標和PS/2鍵盤,綠色接口接入鼠標,而藍色接口則接入鍵盤;串行接口用來接入外置Modem和錄音筆一類的設備;並行LPT接口用來接入老式的針式、噴墨打印機。
IEEE1394接口主要用來接入數碼攝像機;無線模塊則用來建立無線網絡;RJ-45接口用來接入局域網或連接ADSL等上網設備;USB2.0則用來連接MP3、攝像頭、打印機、掃描儀、移動硬盤、閃存盤等高速USB設備;音頻設備接口則用來連接7.1聲道的有源音箱;而數字光纖接口則負責傳輸質量更高的數字音頻信號。

 
  圖4 主板的外部接口

主板南、北橋芯片
南、北橋芯片是主板的靈魂,它的性能和技術特性決定了這塊主板可以與什麼硬件搭配?可以達到什麼樣的運算性能、內存傳輸性能和磁盤傳輸性能。
北橋芯片主要負責CPU與內存之間的數據交換和傳輸,因此它直接決定了主板可以支持什麼CPU和內存。另外,北橋芯片還承擔着AGP總線或PCI-E 16X的控制、管理和傳輸工作。總的來說,北橋芯片主要是用來承擔高數據傳輸速率設備的連接,如圖5。
而南橋芯片則負責着與低速率傳輸設備之間的聯繫。具體來說,負責着與USB1.1/2.0、AC'97聲卡、10/100/1000M網卡、PATA設備、SATA設備、PCI總線設備、串行設備、並行設備、RAID構架和外置無線設備的溝通、管理和傳輸工作。當然,南橋芯片不可能獨立實現這麼多的功能,它需要與其他功能芯片共同合作,從而讓各種低速設備正常運轉,如圖6。

 
  圖5 主板的北橋芯片


圖5 主板的南橋芯片

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