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主板基础知识

2009/6/15 10:17 作者:小高 点击:1294 评论:9 条 【
第一节:主板结构

主板是电脑中最重要的部件之一,是整个电脑工作的基础,那么主板由哪些部分组成的呢?大致说来,主板由以下几个部分组成:插槽、缓存、总线、接口、BIOS、CMOS和控制芯片。
 

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  • 作者:小高 (2009/6/15 10:17, 评分: 1楼 )

    第二节、插槽

    一、CPU插槽

    CPU插槽当然是插CPU的地方啦!到目前为止分为Socket 7、Socket 370、Slot 1和Slot A几种。Slot 1用于PentiumⅡ、PentiumⅢ及Celeron系列。于1998年推出,现在成了最流行的插槽。Slot A用于AMD推出的Athlon(即K7)系列。它和Slot 1 几乎一样,只是左右倒转了。Socket 7用于Pentium、Pentium MMX、K5、K6系列。是较早期的CPU插槽。Socket 370用于Celeron系列。比Socket 7多了一圈引脚。因为用Solt 1来配合Celeron无法大幅度降低成本,不能攻占以AMD为首的低价计算机市场,所以Socket 370便应运而生。

    二、功能卡插槽

    1、ISA:ISA是基于PC/AT总线的由IEEE(美国电气电子工程师协会)1987年正式确立的标准,ISA槽是一个黑色的62+36线插槽。

    2、PCI:1993年Intel发表PCI2.0版,PCI开始走进主板,对应的PCI扩展槽是一条白色的与ISA平行的插槽。PCI有32位和64位两种,目前常用的是32位插槽。流行的扩展卡也都转移到PCI上,如显示卡、声卡、网卡、MODEM卡等。

    3、AMR(声音/调制解调器插卡):在Intel 810芯片组或VIA的MVP4、Apollo Pro Plus 133芯片组的主板上可以发现一个很短的新型插槽,长度约为5厘米,这就是AMR插槽。AMR作为AC'97规格的一部分,提供了一套全开放的工业标准,规定了AMR扩展卡可以同时支持声音及MODEM功能。采用这种设计,系统厂商可通过一个开放的、工业标准设计的插卡,用极低的成本在主板上实现音效和MODEM功能。

    4、AGP(加速图形端口):1996年Intel公司在PCI的基础上专为显示卡接口提出AGP标准。AGP槽是主板上的一条咖啡色的插槽。AGP使用32位数据总线,工作频率为66.6MHz,AGP 1×的数据传输率可达266MB/s,AGP 2×在一个时钟周期的上升沿和下降沿各传输一次资料,其数据传输率可达到533MB/s,而AGP 4×的理论传输率为1.066GB/s。 AGP有如此高的带宽,使得显示卡与主存储器之间能直接进行数据传输,即所谓的DIME(直接内存执行)。

    5、USB:USB是以Intel为主并有Compaq、MicroSoft、IBM、DEC、NEC、Northern Telecom7家公司共同制定的串行接口规格。现用的USB接口普遍采用的是USB 1.1规范。USB接口适用于低、中速的外围设备如键盘、鼠标、打印机、数码相机、调制解调器、扫描仪等。去年10月公布了USB 2.0新规范的草案,将最高传输速率提高到480Mbps,正式版本也呼之欲出。

    6、IEEE1394:IEEE1394是1995年由IEEE将APPLE公司高速串行总线“FIRE WIRE”标准化而成,目前还在发展中。标准数据传输率分三种:100Mbps、200Mbps和400Mbps,IEEE1394商业联盟计划将它提高到800Mbps、1Gbps和1.6Gbps;  IEEE1394适用于声音、图像和视频多媒体产品、高速打印机和扫描仪产品、硬盘等存储设备、数码摄影机、显示器和影音录放设备等。
  • 作者:小高 (2009/6/15 10:18, 评分: 2楼 )

    第三节、缓存

      所谓缓存(Cache)就是高速缓冲存储器,它位于CPU与主存(即DRAM动态存储器)之间,通常由SRAM(静态存储器)构成,它的容量较小但存取速度较快。目前计算机主要使用的内存为DRAM,它具有造价低、容量大的特点,受到广泛欢迎。但由于DRAM是使用电容特性来储存信息,存取速度难以进一步提高,而CPU每执行一条指令都要一次或多次访问主存,DRAM的速度又远小于CPU速度,因此为了实现速度上的匹配,只能在CPU指令周期中插入等待,这样将大大降低系统的执行效率。SRAM由于采用了与CPU同样的制作工艺,因此与DRAM相比,它的存取速度要快得多。但其体积大、功耗大、价格也高,不可能也不必要将所有内存都换成SRAM,因此,为了解决速度与成本的矛盾就产生了一种分级处理方法,即在主存与CPU之间加装一个容量较小的SRAM作为高速缓冲存储器,当使用缓存时,在缓存中就保存有主存部分内容的副本(即为存储器映像),CPU在读写数据时,首先访问缓存,由于缓存速度与CPU速度相当,所以CPU可以在零等待下完成指令执行,只有当缓存中没有CPU所需的数据时(这时称为“未命中”),CPU才去访问主存。CPU访问缓存的命中率在80%以上,从而大大提高了CPU访问数据的速度,提高了系统性能。

      传统的Socket架构通常采用两级缓冲结构,即在CPU中集成一级缓存(L1 Cache),在主板上装第二级缓存(L2 Cache),而Slot 1架构的L2 Cache则与CPU做在同一块电路板上,以内核速度(CPU速度)或内核速度一半运行,速度比Socket架构的L2 Cache更快,能更大限度地发挥与高速CPU配合的优势,当然这对Cache的工艺要求也较高。CPU在执行指令时,首先在L1缓存中查找数据,如找不到,则在L2缓存中找,如找到则传输给CPU同时修改L1缓存的数据,若数据不在L1和L2缓存中,则从主存中提取数据同时修改两级缓存的数据。由此可见,缓存相当于一个临时的快速运输器、搬运工,它对于系统的运作有不可忽视的作用,所以选择有缓存和大容量缓存的CPU可提高我们计算机的工作效率,当然,价格也会很高。
  • 作者:小高 (2009/6/15 10:19, 评分: 3楼 )

    第四节、总线

    众所周知,微型计算机系统是一个信息处理系统,各部件之间存在大量的信息流动,所有信号都要通过通信线路传送,所以通信线的设置和连接方式是十分重要的。所谓总线,就是指能为多个功能部件服务的一组信息传输线,它是计算机中系统与系统之间或者各部件之间进行信息传送的公共通路。主板总线的种类:

    一、ISA总线:工业标准体系结构总线(Industrial Standard Architecture Bus)。

    二、PCI总线:外设部件互连总线(Peripheral Component Interconnection Bus)。是由Intel、IBM、DEC公司所制订的,PCI Bus与CPU中间经过一个桥接器(Bridge)电路,不直接与CPU相连的总线,故稳定性和匹配性较佳,提升了CPU的工作效率,扩展槽可达三个以上,为32bit/64bit的总线,是目前主板及外围设备使用的标准接口。

    三、AGP总线:加速图形端口(Accelerated Graphics Port),其最主要的结构是在使用AGP芯片的显示卡与主存之间建立专用通道,让影像和图形数据直接传送到显示卡而不需要经过PCI总线。AGP总线为32bit数据和66MHz频宽的总线,速度比PCI快,为PCI总线的4倍,是在Pentium Ⅲ CPU和真正32位的Windows 操作系统环境之下一展身手,发挥其功能的主要结构。

    四、USB总线:通用串行总线(Universal Serial Bus)。USB总线规格的制订是由Intel、Microsoft等领导世界电脑硬件和软件的大公司所主导,解决各种外围设备接头不统一的问题,可接127个外围设备的标准接口。
  • 作者:小高 (2009/6/15 10:19, 评分: 4楼 )

    第五节、接口

      大家都知道,计算机单有中央处理器(CPU)是不能工作的,它需要键盘,显示器的各种输入输出设备与它一起配合工作。同样,用PC机进行数据采集和自动控制也需要借助于各种计算机外部设备的支持。然而,各种外部设备种类繁多,信息的类型和编码格式各不相同,传送速度也有快有慢,所以中央处理器与各种外部设备之间的“桥梁”便是接口电路。接口电路对通过它的数据起一个缓冲的作用,从而达到数据互相匹配的效果。下面以典型的ATX主板为例来介绍这些接口。

    一、PS/2接口:用来连接键盘和鼠标。

    二、IRDA红外传输接口:近年来便携设备的发展很快,笔记本电脑,数码相机等都具有红外传输接口。一般较新型的台式机的主板上都保留有此接口,只需增加少量的外围元件便可实现红外传输功能。此接口一般为单排的五针插座。

    三、COM1、COM2串行异步通讯接口:普遍采用的标准是美国电子工业学会在1969年颁布的RS-232-C标准,规定共有25根信号线,但在一般的使用和通讯中,只有9根线经常使用,随着ATX主板的普及,25针接口已很少使用。典型的9针接口定义。说明:有关电流环的引脚9、11、18、25是用于驱动电传打字机等设备工作的,利用引线中有无20mA电流作为逻辑1和0的标志。使用电流环工作方式时的传输距离一般可以达到2000米,是采用电压传输方式的几十甚至上百倍。

    四、LPT并行通讯接口:目前微型计算机上常用的并行接口标准是Centronics接口,该接口使用36个引脚的Amphenol57系列接头,但在计算机LPT端口则使用的是25个引脚的DB-25接头,将原来的36根线号线省去了很多电源及接地线,减少到25根。

      随着科技的进步,并行口家族不只包含有标准并行口SPP,而且还诞生了EPP(增强并行口)和ECP口(扩展并行口)。它们采用的是一个接口,但可以选择不同的通讯协议,EPP和ECP支持更快的速度和更多的功能。
  • 作者:小高 (2009/6/15 10:20, 评分: 5楼 )

    第六节、BIOS

    一、BIOS基本概念

      BIOS(Basic Input / Output System)——基本输入输出系统,通常是固化在只读存储器(ROM)中,所以又称为ROM-BIOS。它直接对计算机系统中的输入输出设备进行设备级、硬件级的控制,是连接软件程序和硬件设备之间的枢纽。ROM-BIOS是计算机系统中用来提供最低级、最直接的硬件控制的程序。计算机技术发展到今天,出现了各种各样新技术,许多技术的软件部分是借助于BIOS来管理实现的。如PnP技术(Plug and Play—即插即用技术),就是在BIOS中加上PnP模块实现的。又如热插拔技术,也是由系统BIOS将热插拔信息传送给BIOS中的配置管理程序,并由该程序进行重新配置(如:中断、DMA通道等分配)。事实上热插拔技术也属于PnP技术。

    二、BIOS响铃代码的含义

      当电脑出现毛病不能启动时,机器的带电自检程序POST会从PC喇叭发出一些提示信息,让您找出发生故障的部件。因而,掌握电脑所发出声音的含义对于解决各种问题是很有帮助的,下面就按照不同公司的BIOS简单介绍一下响铃代码的含义。

    1、Award BIOS

    1短   系统正常启动

    2短   常规错误,请进入CMOS SETUP重新设置不正确的选项

    1长1短   内存或主板出错

    1长2短   显示错误(显示器或显示卡)

    1长3短   键盘控制器错误

    1长9短   主板FlashRAM或EPROM错误(BIOS损坏)

    不断地响(长声)  内存未插稳或损坏

    不停地响   显示器未和显示卡连接好

    重复短响   电源问题

    无声音无显示   电源问题

    2、AMI BIOS

    1短 内存刷新失败

    2短 内存ECC校验错误

    3短 系统基本内存(第1个64K)检查失败

    4短 系统时钟出错

    5短 中央处理器(CPU)错误

    6短 键盘控制器错误

    7短 系统实模式错误,不能切换到保护模式

    8短 显示内存错误(显示内存可能坏了)

    9短 ROM BIOS检验和错误

    1长3短 内存错误(内存损坏,请更换)

    1长8短 显示测试错误(显示器数据线松了或显示卡插不稳)

    3、Phoenix BIOS

    1短 系统正常启动

    3短 系统加电自检初始化(POST)失败

    1短1短2短 主板错误(主板损坏,请更换)

    1短1短3短 主板电池没电或CMOS损坏

    1短1短4短 ROM BIOS校验出错

    1短2短1短 系统实时时钟有问题

    1短2短2短 DMA通道初始化失败

    1短2短3短 DMA通道页寄存器出错

    1短3短1短 内存通道刷新错误(问题范围为所有的内存)

    1短3短2短 基本内存出错(内存损坏或RAS设置错误)

    1短3短3短 基本内存错误(很可能是DIMM0槽上的内存损坏)

    1短4短1短 基本内存某一地址出错

    1短4短2短 系统基本内存(第1个64K)有奇偶校验错误

    1短4短3短 EISA总线时序器错误

    1短4短4短 EISA NMI口错误

    2短1短1短 系统基本内存(第1个64K)检查失败

    3短1短1短 第1个DMA控制器或寄存器出错

    3短1短2短 第2个DMA控制器或寄存器出错

    3短1短3短 主中断处理寄存器错误

    3短1短4短 副中断处理寄存器错误

    3短2短4短 键盘时钟有问题,在CMOS中重新设置成Not Installed来跳过POST

    3短3短4短 显示卡RAM出错或无RAM,不属于致命错误

    3短4短2短 显示器数据线松了或显示卡插不稳或显示卡损坏

    3短4短3短 未发现显示卡的ROM BIOS

    4短2短1短 系统实时时钟错误

    4短2短2短 系统启动错误,CMOS设置不当或BIOS损坏

    4短2短3短 键盘控制器(8042)中的Gate A20开关有错,BIOS不能切换到保护模式。

    4短2短4短 保护模式中断错误

    4短3短1短 内存错误(内存损坏或RAS设置错误)

    4短3短3短 系统第二时钟错误

    4短3短4短 实时时钟错误

    4短4短1短 串行口(COM口、鼠标口)故障

    4短4短2短 并行口(LPT口、打印口)错误
  • 作者:小高 (2009/6/15 10:20, 评分: 6楼 )

    第七节、CMOS

    系统设置或配置信息存储在CMOS RAM(或CMOS SRAM)中,它叫做互补金属氧化物半导体存储器,属于内存的一种,它需要很少的电源来维持所存储的信息。时钟(RTC)记录系统的日期和时间,也需要电源来维持,所以,一些主板上都能看到一块金属的锂电池来提供电源。电池寿命大约是5年,当你发现电脑的时间变慢或者不正确时就要准备更换电池了。

      CMOS记录了系统的一些重要信息,如软驱、硬盘的设置以及系统日期和时间等,电脑每次启动时都要先读取里面的信息。某些情况会引起CMOS内容的丢失,比如电池电量不足,或者其他一些不可知的原因。

      有时我们需要主动清除CMOS中的信息,比如忘记了开机密码而无法启动系统。一般,主板上有专门的跳线来解决这个问题。有些主板的电池不容易取下,你要参考主板说明书,找到正确的跳线,按指示的方法进行;一般的方法是先关闭电源,把CMOS跳线短接一会儿,然后还原,重新开机即可。
  • 作者:小高 (2009/6/15 10:20, 评分: 7楼 )

    第八节、控制芯片

    主控制芯片:主板上还有两个重要的控制芯片,一块PCI插槽旁边,另一个在CPU旁边;它们是控制局部总线和内存的,各种扩展卡都由它们来控制;也就是说CPU对其它设备的控制都是通过它们来完成的。它们的型号往往决定了主板的扩展性。

      我们在购买主板时,常常看到包装上、广告上会写着什么BX芯片组,MVP芯片组,等等,这些芯片组就是指这两颗控制芯片,它们决定了主板所支持的CPU类型、最高的工作频率、内存的最大容量、扩展槽的数量等等。所以购买主板时,要注意芯片组的类型。

      外围设备控制芯片:上面介绍了主要控制芯片,主板上还有一颗控制外部接口的芯片:MULTII/O。它主要控制并口、串口、键盘、鼠标、还有软盘驱动器的接口。ATX结构的主板,这些接口都集成在主板上,AT结构的主板就只有一个大的键盘口,串并口要从主板上用数据线接出来。
  • 作者:小高 (2009/6/15 10:21, 评分: 8楼 )

    第九节、主板芯片组

    个人计算机(Personal Computer,简称PC)从20世纪中叶发展到现在,功能越来越强大,结构越来越简单,这不能不归功于个人计算机主板上重要的部件——芯片组。

      芯片组号称是主板的灵魂和核心,芯片组性能的优劣,决定了主板性能的好坏与级别的高低。这是因为目前CPU的型号与种类繁多、功能特点不一,芯片组若不能与CPU良好地协同工作,将严重地影响计算机的整体性能甚至不能正常工作。其中由芯片组决定的重要性能有:CPU的类型、主板的系统总线频率(即通常所说的CPU外频)、倍频系数、扩展槽的种类与数量、AGP显示接口的速度(1×,2×,4×或更高)等等。还有些芯片组由于纳入了3D加速显示、AC'97声音解码等功能,还决定着计算机系统的显示性能和音频播放性能等。

      现在的芯片组,是由过去286时代的所谓超大规模集成电路:门阵列控制芯片演变而来的。到目前为止,能够生产芯片组的厂家无非就是Intel(美国)、VIA(中国台湾)、SiS(中国台湾)、ALi(中国台湾)、AMD(美国)几家,其中以Intel和VIA的芯片组最为常见。

    一、Intel

      Intel从Pentium时代起就提供了性能优越的芯片组系列,其型号最为齐全,也最为复杂。其中支持Pentium系列的芯片组有430FX、430VX、430HX、430TX系列,支持PⅡ系列的芯片组有440FX/LX/BX/GX/EX/ZX等,最近又推出了i810和i820芯片组。

      440FX主要面向Pentium Pro CPU,440LX则是专门针对PⅡ CPU设计的芯片,并支持AGP显示接口、SDRAM内存、Ultra DMA/33等功能。

      而目前应用最广泛的是440BX芯片组了。该芯片组北桥采用82443BX,南桥采用82371AB,与440LX相比,最大的特点就是支持PC100总线标准,并支持AGP 2×接口,内存可扩展到1GB。实际上用此芯片组设计和制作良好的主板,外频号称可上至133MHz,CPU则完全支持最新的PⅡ至PⅢ全系列。此芯片组也创造了Intel的芯片组中使用寿命最长的纪录。

      440GX可以说是440BX的增强版,主要应用于服务器领域,北桥采用82443GX,南桥采用82371EB。与440BX相比,该芯片支持PentiumⅡ Xeon(至强)CPU,并支持双CPU以SMP模式工作,内存最高可上到2GB。

      440EX是Intel专为其简化版本的PⅡCPU——Celeron(赛扬)量身定做的芯片组。北桥采用82443EX,南桥采用82371AB,外频只支持66MHz。但应用该芯片组的主板不是很多,很快就被随后推出的440ZX挤出市场,大概算得上Intel的芯片组中最短命的产品了。

      440ZX是Intel为支持Socket 370结构的Celeron而专门设计的一款芯片组。该芯片组支持100MHz外频,2个DIMM插槽,3个PCI和1个ISA插槽,采用该芯片组的主板有的还集成了i740图形加速显示芯片。

      i810芯片组是Intel全面投入低价整合型电脑的标志性产品,于1999年4月推出。由三块芯片组成:GMCH、ICH、FWH。主要特点是采用了i752图形加速显示芯片,其速度比一般AGP 2×要快一些,支持Ultra DMA/66,在GMCH和ICH之间采用专门设计的专用总线结构,数据传输率大约为普通PCI总线的2倍,并支持AC'97规范。

      i820芯片组是Intel刚刚推出的基于440BX的换代产品。也由三块芯片组成,分别为82820(MCH)、82801(ICH)和82802(FWH)。其特点是:支持PC133标准外频,支持工作频率高达400MHz的Direct Rambus内存,支持AGP 4×标准,最高传输速率达1.066GB/s,支持Ultra DMA/66规格,支持AC'97标准。

    二、 VIA

      VIA是一家以生产主板芯片组为主的高科技企业,去年收购了美国国家半导体(NS)旗下的Cyrix X86微处理器事业部更是名声大噪。从Pentium时代的VP1,VP2,VP3,MVP3,MVP4,到PⅡ时代的Apollo pro 133,Apollo pro 133A,直至支持K7的Apollo KX133,VIA一直紧跟时代潮流。

      MVP3是比较成功的芯片组。该芯片组北桥采用VT82C598(VT82C598AT),南桥采用VT82C596B。其中,VT82C598采用ATX结构,VT82C598AT采用Baby AT结构。该芯片组真正支持100MHz外频,正是它的应用才使Socket 7结构的市场常盛不衰,并发展为后来的Super 7结构。支持内存达1GB,二级Cache可支持到2MB也是它的特色,该芯片组还对K6-2 CPU和AGP接口专门做了优化,使得MVP3+K6-2的配套销售红极一时。

      VIA还是最早推行PC133规格的厂商,其Apollo pro 133、Apollo pro 133A都支持133MHz外频。其中Apollo pro 133使用了VT82C693A做北桥芯片,支持AGP 2×显示接口,Apollo pro 133A是Apollo pro 133的改进型,使用VT82C694X做北桥,支持VCM内存、AGP 4×接口。而Apollo KX133是VIA与AMD合作开发的支持AMD K7(Athlon)的芯片组,其北桥芯片是VT8317,南桥是VT82C686A,支持AGP 4×,PCI2.2,Ultra DMA33/66,2GB的同步内存和4组USB。该芯片组是基于K7 CPU的面向高端个人用户及服务器领域的产品,它比以前的任何一款芯片组提供了更加良好的兼容性以支持AGP 4×接口、200MHz外频和ATA/66硬盘接口,从而大幅度提升了目前PC的性能。VIA还与Trident合作开发了VIA ProMedia芯片组,该芯片组支持133MHz外频,Socket 370结构,内置显示卡、声卡、电视卡,面向低端家庭应用。

    三、 AMD

      提起大名鼎鼎的AMD,相信是无人不知、无人不晓。AMD凭借去年下半年发布的K7微处理器在整数、浮点和3D诸方面的优异性能,全面超越Intel的PⅢ,从而一炮打响,成为PC界第一个在Intel制定的业界标准面前敢说“不”字的“叛逆者”,由此也诞生了AMD-750芯片组。AMD-750芯片组由AMD-751北桥和AMD-756南桥芯片构成,采用0.35微米制造工艺,能够在K7所支持的200MHz的EV6总线上提供1.6GB/s的带宽,这要比100MHz或133MHz的系统总线速度快50%~100%。该芯片组支持AGP 2×,PC100 SDRAM,ECC内存,Ultra ATA/66,4个USB接口和PCI2.2规范。

      不过似乎AMD无意进入芯片组领域,到目前为止它生产的AMD-750芯片组,仍然只是少量地提供给一些厂家,进行试验和模拟开发,支持K7 CPU的兼容芯片组之用。

    四、 SiS

      SiS是我国台湾的一家高科技企业,以生产整合型主板控制芯片组而闻名。从早期的SiS5598芯片组,到集成了SiS6326的SiS530和SiS620,直到目前的SiS630芯片组,一直以整合芯片组占据了PC市场低端应用的半壁江山。最新SiS630芯片组用于Slot 1接口的PⅡ和PⅢ系列主板,其显著特点是把北桥的逻辑芯片、南桥芯片以及SiS300显示芯片整合到一起,并同时包含了Modem、HomePNA、网卡、DVD硬解压及3D立体声解码等功能,显示部分采用了专利的Ultra-AGP结构,支持最高达32MB的SDRAM或VCM显存。体积小、成本低是它的特点。

    五、 ALI

    从486时代,ALI就以整合主板芯片组而著名于世。Pentium时代的代表作为AladdinⅣ,此芯片组又被称为TX pro,功能与Intel的TX芯片组相似,但价格比它便宜。Super 7时代的代表作是AladdinⅤ,该芯片组支持100MHz外频、AGP 2×接口,与AMD K6-2 CPU配合使用的性能良好。目前正在开发的ALi Aladdin Pro Ⅲ将是一款值得关注的、集成了支持最新PC133内存、ATA/66硬盘接口、强劲的3D显示功能以及硬件波表合成的声音控制芯片的芯片组。
  • 作者:小高 (2009/6/15 21:46, 评分: 9楼 )

    好资料,顶顶!
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