發表於 : 週五 8月 24, 2001 9:40 pm
主板的結構/工作原理
主板無疑是電腦最核心的部件。目前，奔騰主板市場空前繁榮，據《電腦世界報》報導，奔騰主板來自數十個生產廠家，有近百種之多，如何從這麼多種類的主板中選擇呢？本節將從主板的原理與結構方面出發，揭開主板的神秘面紗，使讀者對主板能有一個清晰的認識，對選購和裝機都不無益處。
奔騰級AT主板的結構及工作原理
奔騰級主板的結構
下面是奔騰級主板的結構框圖。由圖中可以看到主板上的一些主要部分。
FDC：軟盤機控制器（介面）
USB：通用串列匯流排（介面）
SIMM：72線記憶體條插槽
DIMM：168線記憶體條插槽
PS／2：PS／22滑鼠介面
BIOS：基本輸入輸出系統
LPT：平行介面（列印口）
COM1、COM2：串列介面
顯然，主板主要由三類構件組成：積體電路、各種插槽插座和一大塊多層電路板。在主板上的眾多積體電路中，有著重要程度上的差別。圖中有陰影的幾個積體電路決定了主板的性能，這幾個積體電路稱為“晶片組”或“套片”，包括PCM晶片、LBX晶片、SIO晶片。
奔騰主板的工作原理
PCI ISA匯流排奔騰主板中，CPU只與套片（晶片組）直接打交道，套片作為CPU的全權代表，處理CPU與記憶體、快取記憶體、PCI插卡、ISA插卡、硬碟等外部設備的通信。各晶片的作用如下：
1. PCI、記憶體、Cache控制器（PCMC）晶片
PCMC是“PCI、Cache and Memory Controller”的縮寫，從名字上就可以看出來，它的作用是：管理PCI匯流排、管理Cache、管理記憶體。
由於PCMC內的二級Cache控制器只支持256KB或512KB的二級Cache，於是採用Intel套片的主板就沒有提供其他容量Cache。如果你聽到某個主板聲稱自己支持1024KB的Cache，那就說明它用的肯定不是Intel的套片。
另外，在PCMC內還集成有DRAM控制器，負責DRAM的刷新、讀寫和被Cache。因此，主板支援的記憶體種類、記憶體的最大容量也不是任意的，主板生產商在這方面依然只能服從這些限制。
2.區域匯流排加速器（LBX）晶片
LBX是“Local Bus Accellerator”的縮寫，它具有下列主要弁遄G
◇提供64位元的DRAM介面，支援猝髮式讀寫。支援的記憶體讀寫方式和讀寫週期也會影響主板的性能。
◇提供32位元的PCI介面。LBX與PCMC一起作為CPU匯流排到PCI匯流排的橋樑，提供了PCI匯流排。
◇提供CUP與記憶體、CPU與PCI匯流排、記憶體與PCI匯流排之間的讀寫緩衝，提高資料傳輸速度。這些緩衝的大小將影響主機板的性能。FX套片性能不如HX、VX套片，部分原因就在於其讀寫緩衝較小。
◇某些版本的LBX還支援記憶體校驗和糾錯。
3.系統I／O（SIO）晶片
SIO是“System I／O”的縮寫，具有下列主要弁遄G
◇作為PCI匯流排到ISA匯流排的橋樑，提供ISA匯流排，並且負責ISA設備的仲裁。
◇集成82C54實時鐘，用於系統時鐘、記憶體刷新、揚聲器發聲。
◇支援X工具匯流排。X工具匯流排的作用是連接多弁訿／O晶片、鍵盤、實時鐘和BIOS片選。多弁訿／O晶片提供了雙串口、一併口、軟盤機介面。有的I／O晶片還提供了遊戲杆介面。
◇集成2個82C59中斷控制器，管理系統硬體中斷。
◇支援CPU的系統管理模式，用於綠色弁遄A能讓CPU進入省電的休眠狀態或者在需要的時候喚醒CPU。
◇提供2個增強型DMA控制器，支援多種DMA弁遄C
◇最新的SIO還支援USB匯流排界面。
奔騰級ATX主板的結構及工作原理
下圖是ATX主板的結構框圖。是當前的主流機採用的主板。
1.ISA擴展槽
這種擴展槽的顏色一般是黑的，在80X86系列電腦中，除了最早的XT機的主板，幾乎所有主板都有數個ISA擴展槽，圖中的主板具有4個ISA槽。顧名思義，擴展槽是用來擴展電腦弁鄍峈滿C比如，購買了一塊音效卡，需要一個擴展槽，購買了一塊解壓卡，也需要將它插到一個擴展槽裏。插在Pentium機ISA槽內的卡除了上述兩種外，常見的還有：網卡、SCSI卡、內置Modem等。
2.I／O晶片
幾乎所有的Pentium主板都自帶I／O電路。Pentium主板上的I／O晶片最常見的是Winbond公司的W83787和W83786。I／O晶片的弁酮O提供軟盤機介面、串並行通信口等等。
3.PCI擴展槽
同ISA擴展槽相比，PCI擴展槽的長度要短得多，而且顏色一般都是白的。仔細觀察，PCI擴展槽內引線與引線的距離比較近，因此PCI卡上面的引線並不少於ISA卡。常見的PCI卡有PCI顯示卡、PCI介面的SCSI卡和網卡。
4.168線記憶體插槽
168線記憶體可以提供64位元線寬的資料，因此使用一條就可以啟動Pentium系統。圖中的主板有3個168線記憶體槽，目前新的主板一般有兩個或四個168線記憶體槽，擴展記憶體很方便。常見的168線記憶體大多是SDRAM（Synchronous DRAM，同步記憶體），其效率要比EDO和FPM記憶體高，使得整個系統性能也有一定的提升。目前常見的SDRAM的速度是66MHz的，83MHz和100MHz的也開始上市。
5.72線記憶體槽
與168線記憶體相比，其長度顯然短多了。一條72線的記憶體可提供32位元線寬的資料，由於Pentium晶片是64位元的，因此，除了少數特別設計的Pentium主板，大部分都需要兩條72線記憶體條才能啟動系統。該主板只有四個72線槽。目前，72線條記憶體正象30線記憶體條一樣遭到淘汰。72線記憶體常見的有EDO RAM（Extended Data Outup RAM，EDO記憶體）和FPM RAM（Fast Page Mode RAM，普通記憶體）。一般EDO RAM的速度為40～60ns，FPM RAM速度為60～70ns。注意，雖然很多系統聲稱支援SD RAM和EDO RAM混用，但最好不要這樣做，這對系統的穩定和安全不利。
6. LPT1、COM1和COM2通信口、USB介面
ATX主板上集成了這幾個串並行通信口。並行通信介面LPT1（俗稱列印口，因為它常接印表機）在上面，兩個串列通信介面COM在下面。AT主板則要用排線把埠連到機箱上，在主板只有I／O晶片。
COM口上一般可以接滑鼠、外置Modem等。通過“直接電纜連接”(Windows 95)、Inter link／Inter server(DOS 6.X以上）和Laplink(Pctools高版本）等程式和通信線，這幾個介面也可以用於短距離的微機間資料傳輸。由於並行口傳輸速度遠遠快於串列口，大量資料傳輸時推薦採用並行口。Pentium主板上的並行口一般都可以設置為EPP(Enhanced Paralel Port，增強並行口）方式，比傳統的SPP(Standard Parallel Port)方式速度更快。
USB即通用串列介面的意思，它可以實現機箱外的熱即插即用，而且可連接的設備多達127個。不過USB似乎總是“雷聲大、雨點小”，至今未見多少實際行動，主板上的這兩個USB介面無非是個高級糧]而已。
7.鍵盤介面
用於外接鍵盤。
8. PS／2滑鼠介面
俗稱圓口滑鼠介面，若使用圓口滑鼠，就可省下一個COM口。
9. ATX電源介面
ATX主板上另一處明顯特徵，就是這個電源插座了。ATX電源插座是20芯雙排插座，必須使用ATX電源。相應地，ATX電源插頭變成了20芯大插頭。使用ATX電源除了享受軟關機的樂趣之外，裝機時也省了不少事，起碼不用擔心插錯電源插頭。
10.電容、降壓晶片和扼流圈（電感）
儘管ATX電源可以直接輸出3.XV的電壓，但是很多CPU需要雙電壓或更低的電壓，因此降壓電路還是必要的。在以前的主板中，常常採用線性調壓電路，“多餘的”電壓和必v都消耗在降壓積體電路上了。目前的主板幾乎都採用了開關電源（Switching Power Supply）調壓電路，開關電源的弁荍韝痋A效率更高，可以輸出的必v更大（華碩的P2L97AGP主板就是用的開關電源調壓電路），開關電源需要用容量相對較大的電解電容和扼流圈（一個圓磁環，上面繞了幾圈漆包線）濾波，保證平直的輸出電壓。
11.二級快取記憶體
隨著晶片集成度的提高，Pentium主板上的二級Cache從最初的256K非同步緩存發展到256K同步緩存（可擴至512K），後來又發展到512K在板的同步緩存。在TX主板上，512K同步緩存已經成為標準配置。
12.CPU插座
這是標準的Socket7型插座，這種插座一般都可以支援Intel P54C系列、P55C系列（帶有MMX技術的Pentium）；AMD的K5和K6系列；Cyrix／IBM的6X86(M1)系列和6X86MX系列。
仔細觀察CPU插座上的針孔，可以發現左下角最外層缺了一個孔。這是CPU的定位標記。CPU背面的某個角上常有一個白點或缺一小塊，這是表示積體電路1號腳位置，只要將它和插座的定位標記對準，然後插進去就可以了。一般插錯了方向是插不進去的。
13.EIDE介面
幾乎所有的Pentium主板都提供兩個EIDE介面，總共可以接四個EIDE設備，如硬碟、光碟機等。若只有一個硬碟和一個光碟機，推薦將硬碟接在IDE1口上，光碟機接在IDE2口上，光碟機和硬碟均跳為Master。這樣接不但可以提高系統的效率，而且可以解決老版本的Windows 95播放VCD的問題。EIDE介面和軟盤機介面的區別是：EIDE口（40Pin）總是有兩個同樣大的插座並排在一起，且比軟盤機介面長一些。在各種介面的旁邊通常都有圖表示何處是1號針。
14.軟盤機介面
軟盤機介面是34Pin的，目前幾乎所有的機器都只配一個3英
主板無疑是電腦最核心的部件。目前，奔騰主板市場空前繁榮，據《電腦世界報》報導，奔騰主板來自數十個生產廠家，有近百種之多，如何從這麼多種類的主板中選擇呢？本節將從主板的原理與結構方面出發，揭開主板的神秘面紗，使讀者對主板能有一個清晰的認識，對選購和裝機都不無益處。
奔騰級AT主板的結構及工作原理
奔騰級主板的結構
下面是奔騰級主板的結構框圖。由圖中可以看到主板上的一些主要部分。
FDC：軟盤機控制器（介面）
USB：通用串列匯流排（介面）
SIMM：72線記憶體條插槽
DIMM：168線記憶體條插槽
PS／2：PS／22滑鼠介面
BIOS：基本輸入輸出系統
LPT：平行介面（列印口）
COM1、COM2：串列介面
顯然，主板主要由三類構件組成：積體電路、各種插槽插座和一大塊多層電路板。在主板上的眾多積體電路中，有著重要程度上的差別。圖中有陰影的幾個積體電路決定了主板的性能，這幾個積體電路稱為“晶片組”或“套片”，包括PCM晶片、LBX晶片、SIO晶片。
奔騰主板的工作原理
PCI ISA匯流排奔騰主板中，CPU只與套片（晶片組）直接打交道，套片作為CPU的全權代表，處理CPU與記憶體、快取記憶體、PCI插卡、ISA插卡、硬碟等外部設備的通信。各晶片的作用如下：
1. PCI、記憶體、Cache控制器（PCMC）晶片
PCMC是“PCI、Cache and Memory Controller”的縮寫，從名字上就可以看出來，它的作用是：管理PCI匯流排、管理Cache、管理記憶體。
由於PCMC內的二級Cache控制器只支持256KB或512KB的二級Cache，於是採用Intel套片的主板就沒有提供其他容量Cache。如果你聽到某個主板聲稱自己支持1024KB的Cache，那就說明它用的肯定不是Intel的套片。
另外，在PCMC內還集成有DRAM控制器，負責DRAM的刷新、讀寫和被Cache。因此，主板支援的記憶體種類、記憶體的最大容量也不是任意的，主板生產商在這方面依然只能服從這些限制。
2.區域匯流排加速器（LBX）晶片
LBX是“Local Bus Accellerator”的縮寫，它具有下列主要弁遄G
◇提供64位元的DRAM介面，支援猝髮式讀寫。支援的記憶體讀寫方式和讀寫週期也會影響主板的性能。
◇提供32位元的PCI介面。LBX與PCMC一起作為CPU匯流排到PCI匯流排的橋樑，提供了PCI匯流排。
◇提供CUP與記憶體、CPU與PCI匯流排、記憶體與PCI匯流排之間的讀寫緩衝，提高資料傳輸速度。這些緩衝的大小將影響主機板的性能。FX套片性能不如HX、VX套片，部分原因就在於其讀寫緩衝較小。
◇某些版本的LBX還支援記憶體校驗和糾錯。
3.系統I／O（SIO）晶片
SIO是“System I／O”的縮寫，具有下列主要弁遄G
◇作為PCI匯流排到ISA匯流排的橋樑，提供ISA匯流排，並且負責ISA設備的仲裁。
◇集成82C54實時鐘，用於系統時鐘、記憶體刷新、揚聲器發聲。
◇支援X工具匯流排。X工具匯流排的作用是連接多弁訿／O晶片、鍵盤、實時鐘和BIOS片選。多弁訿／O晶片提供了雙串口、一併口、軟盤機介面。有的I／O晶片還提供了遊戲杆介面。
◇集成2個82C59中斷控制器，管理系統硬體中斷。
◇支援CPU的系統管理模式，用於綠色弁遄A能讓CPU進入省電的休眠狀態或者在需要的時候喚醒CPU。
◇提供2個增強型DMA控制器，支援多種DMA弁遄C
◇最新的SIO還支援USB匯流排界面。
奔騰級ATX主板的結構及工作原理
下圖是ATX主板的結構框圖。是當前的主流機採用的主板。
1.ISA擴展槽
這種擴展槽的顏色一般是黑的，在80X86系列電腦中，除了最早的XT機的主板，幾乎所有主板都有數個ISA擴展槽，圖中的主板具有4個ISA槽。顧名思義，擴展槽是用來擴展電腦弁鄍峈滿C比如，購買了一塊音效卡，需要一個擴展槽，購買了一塊解壓卡，也需要將它插到一個擴展槽裏。插在Pentium機ISA槽內的卡除了上述兩種外，常見的還有：網卡、SCSI卡、內置Modem等。
2.I／O晶片
幾乎所有的Pentium主板都自帶I／O電路。Pentium主板上的I／O晶片最常見的是Winbond公司的W83787和W83786。I／O晶片的弁酮O提供軟盤機介面、串並行通信口等等。
3.PCI擴展槽
同ISA擴展槽相比，PCI擴展槽的長度要短得多，而且顏色一般都是白的。仔細觀察，PCI擴展槽內引線與引線的距離比較近，因此PCI卡上面的引線並不少於ISA卡。常見的PCI卡有PCI顯示卡、PCI介面的SCSI卡和網卡。
4.168線記憶體插槽
168線記憶體可以提供64位元線寬的資料，因此使用一條就可以啟動Pentium系統。圖中的主板有3個168線記憶體槽，目前新的主板一般有兩個或四個168線記憶體槽，擴展記憶體很方便。常見的168線記憶體大多是SDRAM（Synchronous DRAM，同步記憶體），其效率要比EDO和FPM記憶體高，使得整個系統性能也有一定的提升。目前常見的SDRAM的速度是66MHz的，83MHz和100MHz的也開始上市。
5.72線記憶體槽
與168線記憶體相比，其長度顯然短多了。一條72線的記憶體可提供32位元線寬的資料，由於Pentium晶片是64位元的，因此，除了少數特別設計的Pentium主板，大部分都需要兩條72線記憶體條才能啟動系統。該主板只有四個72線槽。目前，72線條記憶體正象30線記憶體條一樣遭到淘汰。72線記憶體常見的有EDO RAM（Extended Data Outup RAM，EDO記憶體）和FPM RAM（Fast Page Mode RAM，普通記憶體）。一般EDO RAM的速度為40～60ns，FPM RAM速度為60～70ns。注意，雖然很多系統聲稱支援SD RAM和EDO RAM混用，但最好不要這樣做，這對系統的穩定和安全不利。
6. LPT1、COM1和COM2通信口、USB介面
ATX主板上集成了這幾個串並行通信口。並行通信介面LPT1（俗稱列印口，因為它常接印表機）在上面，兩個串列通信介面COM在下面。AT主板則要用排線把埠連到機箱上，在主板只有I／O晶片。
COM口上一般可以接滑鼠、外置Modem等。通過“直接電纜連接”(Windows 95)、Inter link／Inter server(DOS 6.X以上）和Laplink(Pctools高版本）等程式和通信線，這幾個介面也可以用於短距離的微機間資料傳輸。由於並行口傳輸速度遠遠快於串列口，大量資料傳輸時推薦採用並行口。Pentium主板上的並行口一般都可以設置為EPP(Enhanced Paralel Port，增強並行口）方式，比傳統的SPP(Standard Parallel Port)方式速度更快。
USB即通用串列介面的意思，它可以實現機箱外的熱即插即用，而且可連接的設備多達127個。不過USB似乎總是“雷聲大、雨點小”，至今未見多少實際行動，主板上的這兩個USB介面無非是個高級糧]而已。
7.鍵盤介面
用於外接鍵盤。
8. PS／2滑鼠介面
俗稱圓口滑鼠介面，若使用圓口滑鼠，就可省下一個COM口。
9. ATX電源介面
ATX主板上另一處明顯特徵，就是這個電源插座了。ATX電源插座是20芯雙排插座，必須使用ATX電源。相應地，ATX電源插頭變成了20芯大插頭。使用ATX電源除了享受軟關機的樂趣之外，裝機時也省了不少事，起碼不用擔心插錯電源插頭。
10.電容、降壓晶片和扼流圈（電感）
儘管ATX電源可以直接輸出3.XV的電壓，但是很多CPU需要雙電壓或更低的電壓，因此降壓電路還是必要的。在以前的主板中，常常採用線性調壓電路，“多餘的”電壓和必v都消耗在降壓積體電路上了。目前的主板幾乎都採用了開關電源（Switching Power Supply）調壓電路，開關電源的弁荍韝痋A效率更高，可以輸出的必v更大（華碩的P2L97AGP主板就是用的開關電源調壓電路），開關電源需要用容量相對較大的電解電容和扼流圈（一個圓磁環，上面繞了幾圈漆包線）濾波，保證平直的輸出電壓。
11.二級快取記憶體
隨著晶片集成度的提高，Pentium主板上的二級Cache從最初的256K非同步緩存發展到256K同步緩存（可擴至512K），後來又發展到512K在板的同步緩存。在TX主板上，512K同步緩存已經成為標準配置。
12.CPU插座
這是標準的Socket7型插座，這種插座一般都可以支援Intel P54C系列、P55C系列（帶有MMX技術的Pentium）；AMD的K5和K6系列；Cyrix／IBM的6X86(M1)系列和6X86MX系列。
仔細觀察CPU插座上的針孔，可以發現左下角最外層缺了一個孔。這是CPU的定位標記。CPU背面的某個角上常有一個白點或缺一小塊，這是表示積體電路1號腳位置，只要將它和插座的定位標記對準，然後插進去就可以了。一般插錯了方向是插不進去的。
13.EIDE介面
幾乎所有的Pentium主板都提供兩個EIDE介面，總共可以接四個EIDE設備，如硬碟、光碟機等。若只有一個硬碟和一個光碟機，推薦將硬碟接在IDE1口上，光碟機接在IDE2口上，光碟機和硬碟均跳為Master。這樣接不但可以提高系統的效率，而且可以解決老版本的Windows 95播放VCD的問題。EIDE介面和軟盤機介面的區別是：EIDE口（40Pin）總是有兩個同樣大的插座並排在一起，且比軟盤機介面長一些。在各種介面的旁邊通常都有圖表示何處是1號針。
14.軟盤機介面
軟盤機介面是34Pin的，目前幾乎所有的機器都只配一個3英