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1、第三章 主板,主板是微机系统中最大的电路板，又叫主机板、系统板、母板，几乎所有配件都连接到主板上，通过主板把CPU等配件结合起来形成一套完整的系统。,主板的类型和档次决定着微机系统的类型和档次，主板的性能影响着微机系统的性能，微机整体运行速度和稳定性在相当程度上取决于主板的性能。,3.2 主板的工作原理,从输入设备输入数据，由CPU处理，再由主板负责组织输送到各个设备，最后经输出设备输出。,3.1 主板简介,第三章 主板,3.3 主板的分类,1）按主板支持CPU的类型分类,指能在该主板上使用的CPU类型，因为CPU的类型多种多样，所以主板上的CPU接口也多种多样。 故CPU和主板是配套使用。比
2、如775针主板、P4主板等,2）按主板结构分类,生产主板时都遵循行业规定的技术结构标准，以确保主板的兼容性和互换性。由此可将主板分成AT主板、ATX主板、BTX主板等。,（1）AT是一种主板尺寸和结构的规范，由于这类主板的设计过于陈旧和臃肿，已被淘汰。,（2）ATX是取代AT而诞生的一种新型的主板结构标准，尺寸布局、兼容性、扩充性等更加合理，增强电源管理，实现软关机。（目前一直使用）,市面上常见的ATX主板分两种，一种是标准ATX，俗称大板；另一种Micro ATX，俗称小板；区别在于：前者扩展槽更多些，使用上完全一样。,第三章 主板,（3）BTX是取代ATX而诞生的一种新型的主板结构标准，各
3、种布局更加合理，使散热能力得到更好的发挥，也是主板未来的发展方向。,AT主板,ATX主板,BTX主板,第三章 主板,3）按芯片组分类,芯片组是主板最重要的部件，是主板的灵魂，主板功能主要靠芯片组。,生产主板芯片组的厂家主要有Intel 、AMD、NVIDIA、VIA等，所以相应的叫法：Intel 芯片、AMD芯片等。,CPU架构不同，对应芯片组也不同，例如Intel 845芯片组、915芯片组、945芯片组等。同样相应的叫法有845主板、945主板等。,4）按是否为整合型分类,指主板上集成了各种功能，例如：集成声卡、网卡、显卡等。,5）按生产厂家分类,类似华硕、微星、技嘉等等。相应的叫法有华硕
4、主板、技嘉主板等。,第三章 主板,3.4主板的组成结构,目前主要由CPU插槽、PCI-E（或是AGP）插槽、PCI插槽，南北桥芯片、电源接口、电源供电模块、外部接口、SATA接口和PATA接口、USB接口、功能芯片（声卡、网卡、IEEE1394、时钟发生器）、键盘和面板控制开关接口、指示灯接件等组成。,第三章 主板,1）PCB基板,2）CPU插座,PCB（印制电路板）是由几层树脂材料粘合在一起。每层PCB上都有信号线， 4层PCB，最上和最下的两层是信号层，中间两层是接地层和电源层。,CPU需要通过接口与主板连接才能进行工作，主板上的这个接口称为CPU插座。,目前流行的CPU插座是触点式，例如
5、：LGA 775,第三章 主板,芯片组是主板的中枢，协调主板上各部件的工作，决定着主板的性能和功能。,3）主板芯片组,一块主板能支持各种配件的类型和新技术，均由主板芯片组决定。,因此，芯片组性能的好坏，直接决定一款主板性能的优劣。,主板芯片组由北桥和南桥两块芯片组成。,疑问一：北桥芯片位于什么地方？起什么作用？,北桥芯片位于CPU插座下方靠近主板中心的位置；主要负责CPU、内存和显卡三者之间数据传输的工作。,疑问二：南桥芯片位于什么地方？起什么作用？,南桥芯片位于PCI等总线插槽附近；主要负责各种I/O总线之间的通信。,主板确定了,CPU、内存、硬盘、显卡、电源等插槽类型基本就确定了，所以配件
6、的兼容性非常重要。,第三章 主板,疑问四：为何北桥芯片发热量比南桥芯片大？,疑问三：为何叫南和北？,从地理位置来区分，上北下南，所以上面的芯片叫北桥芯片，下面的芯片叫南桥芯片。,因为北桥芯片所传输的数据量比南桥芯片多，工作强度比南桥大，发热量自然也大。,早期的北桥芯片是不需要散热片，现在的北桥芯片都具备散热片，对于散热片来不及散热的，追加风扇以加速散热，现在不少南桥芯片因工作强度增加也都配备了散热片。,主板芯片组厂商,Intel、VIA、SiS、ULI、AMD、Nvidia、ATI、IBM、HP等，目前主流的就是Intel、VIA、Nvidia,第三章 主板,指主板上用于固定扩展卡并将其连接到
7、系统总线上的插槽，也叫扩展槽。通过插入扩展卡可以添加或增强系统的特性及功能。,4）扩展插槽,（1）总线与扩展槽,总线是微机中CPU与其他各部件的公共信息通道。,从物理角度讲，总线是微机硬件系统中各部件互相连接的方式，具体体现为扩展槽；,从逻辑角度讲，总线是一种通讯标准，是一个关于扩展卡能在微机中工作的协议。,总线标准决定系统能使用什么类型的I/O接口和外部设备。,第三章 主板,（2）影响总线速度的几个因素,（I）总线的带宽,指在单位时间内总线上可以传输的数据量，也称总线的数据传输率。,（II）总线的位宽,指总线1次能传输的数据位数。,（III）总线的频率,指总线每秒能够传输数据的次数，单位MH
8、z。,（3）带宽、位宽、频率三者之间的关系,带宽=位宽*频率,举例：,位宽=车道数，频率=车速，带宽=车流量,车流量取决于车道数和车速，车道越多、车速越快则车流量就越大。所以，位宽越大、频率越高则总线的带宽越大。,第三章 主板,（4）I/O总线技术的发展标志,（I）ISA 插槽,ISA插槽是基于ISA（工业标准结构）总线的扩展插槽，颜色为黑色。,ISA总线于1984年随PC/AT推出，位宽分为8bit和16bit两种，频率分别为8MHz和16MHz，带宽分别为（8bitX8MHz）/8=8MHz/s和（8bitX16MHz）/8=16MHz/s，由于带宽跟不上时代流，所以被淘汰。,ISA 插槽
9、,第三章 主板,（II）PCI插槽,PCI插槽是基于PCI（周边元件扩展接口）局部总线的扩展插槽，颜色为白色。,位宽为32bit和64bit，频率为33.3MHz，带宽分别为（32bitX33.3MHz）/8=133MB/s或（64bitX33.3MHz）/8=266MB/s。,PCI总线能插PCI显示卡、声卡、网卡、USB2.0卡、IEEE1394卡、电视卡、视频卡、Modem等扩展卡。,由于显卡的发展，266MB/s的带宽不能满足各种图形功能的3D要求。所以研发新的插槽技术，单独供应给显卡使用。,PCI插槽,第三章 主板,（III）AGP插槽,AGP（加速图形接口）标准，颜色棕色，位置在P
10、CI插槽的右边，AGP插槽上只能插显示卡；目的在于提高3D图形的处理能力。,切记，绝对不能跳插插入，否则很容易烧坏。,AGP插槽,AGP不是一种总线，因为它是点对点连接，即连接控制芯片和AGP显示卡。,第三章 主板,PCI-E x1和PCI-E x16,最新的总线接口标准，采用点对点串行连接，使得传输速度大幅度提升。,模式分为x1、x4、x8、x16等，目前主板上有PCI-E x1 和PCI-E x16。,x1是最短的一根，目前PCI插槽还能满足各种扩展设备的需求，所以x1暂时体现不出优势。,PCI-E x16全面取代了AGP，成为了新一代的显卡接口。,x1带宽=2.5Gbit/s（单向连接传
11、输速率），即(2.5Gbit/s x1)/8=312.5MB/s，已经高于PCI的266MB/s。,x16带宽=312.5MB/s X16=5GB/s，比AGP速度高出2倍多。,（IV）PCI Express插槽,第三章 主板,（V）内存插槽,简称DIMM插槽，作用为安装内存。条数按不同主板略有不同。,对于有多种颜色的内存插槽，用于区分开启双通道的位置，使得系统从内存中读取的速度有10%-20%的提升并且带宽翻倍。,内存插槽,第三章 主板,5）BIOS和CMOS,（1）BIOS是微机的基本输入输出系统，是一段固化在一块ROM芯片中，为计算机提供最低级的硬件控制的程序。,（2）CMOS是微机主板
12、上的一块可读写的RAM芯片，主要用来保存当前系统的硬件配置和对某些参数设定的结果。,CMOS是系统通过一块电池供电，因此即使无电状态下，CMOS内部的信息都不会丢失。,例如：控制键盘、显示器、磁盘、通信端口等基本功能的代码；系统信息设置；开机上电自检程序；系统启动自举程序等。,BIOS程序,CMOS芯片,第三章 主板,疑问五：BIOS设置和CMOS设置的区别与联系？,BIOS是固化在主板上一块ROM芯片内，具有识别系统重要信息和设置系统参数的一段程序。,CMOS是主板上的一块可读写的RAM芯片，里面装的是关于系统配置的具体参数，其内容可通过设置程序进行改写。,无论通电与否，BIOS程序永远可以
13、保留；而CMOS芯片内的数据必须依靠电池供电，才能使数据不丢失。,BIOS与CMOS既相关又不同：BIOS中的系统设置程序是完成CMOS参数设置的手段；CMOS既是BIOS设定系统参数的存放场所，又是BIOS设定系统参数的结果。,因此，完整的说法应该是“通过BIOS设置程序对CMOS参数进行设置“。,第三章 主板,6）电源接口,是主板与电源连接的接口，负责给主板上的所有设备提供电源，电源插座是20芯双列插座。,从P4时代开始，由于CPU的耗电量巨大，传统的20芯无法满足其电量需求，故单独为CPU提供一根4芯电源插座，所以出现了P4电源，即是20芯+4芯。,到后期新的775接口处理器对电量需求进
14、一步提升，需要在主板上用24针芯电源才能满足，所以现在的电源模式是24芯+4芯。,24芯电源插座,20芯电源插座,4芯P4电源插座,第三章 主板,7）硬盘、光驱、软驱接口,（1）IDE 接口插槽,在945以前的主板都有两个IDE接口，每个IDE接口可以接两个IDE设备（硬盘、光驱等）。每个IDE接口上的设备有主、从之分，针数为39针。,为了区分两个IDE接口，通常在主板上都有标注。,IDE的数据传输率为66M/s、100M/s、133M/s,第三章 主板,IDE1和IDE2分别对应Primary和Secondary，对于每个IDE接口上设备的主从区分，在相应设备上有图标分别以Master和Sl
15、ave来区分，由此出现四种分配：,IDE Primary Master （主盘主口） IDE Primary Slave （主盘从口） IDE Secondary Master（从盘主口） IDE Secondary Slave （从盘主口）,通常，硬盘放在IDE Primary Master 的位置上，光驱放在IDE Secondary Master上，这只是习惯，不是规定。,第三章 主板,一般主板上只提供一个软驱接口，形状类似IDE接口，针数为33针，标注Floppy、FDC或FDD。,（2）软盘驱动器接口插槽,现在的新主板已经取消了软驱插座，因为使用率太低。,第三章 主板,（3）Seri
16、al ATA 接口插座,Serial ATA 有7根针脚，但只用4根阵脚完成所有工作，分别用于连接电源、连接地线、发送数据和接收数据。,Serial ATA 1.0的数据传输率为150M/s，Serial ATA 2.0的数据传输率为300M/s，Serial ATA 3.0的数据传输率为600M/s,SATA和IDE主要的区别：带宽独享、无主从之分,第三章 主板,8）其他外设接口,键盘、鼠标、打印机等外部设备，都需要连接到主板上，ATX主板将这些接口都集中于主板的边缘，直接将这些设备插在对应的接口上即可使用。,第三章 主板,9）外部I/O接口,USB（通用串行总线）是一种应用于PC领域的接口
17、技术。,（1）USB接口,目前计算机中主要有USB1.1和USB2.0标准，相互兼容，前者速率为12Mb/s，后者速率为480Mb/s。,特点：即插即用、独立供电、速度快、使用方便、可应用范围广。,第三章 主板,IEEE 1394 又称Fire Wire（火线），是Apple开发的一个高速、实时的串行标准，主要运用于数字视频和音频设备上。,（2）IEEE1394 接口,IEEE 1394 主要有IEEE 1394a和IEEE 1394b两种标准，前者速率400Mb/s，后者速率800Mb/s。,特点：和USB相仿，但应用范围没USB接口广。,第三章 主板,3.6 主流芯片组与各部件的带宽关系,
18、目前主流的Intel主板芯片组主要有Intel 和NVIDIA两家，支持Core 2 Quad、Core2 Extreme、Core 2 Duo、Pentum Extreme、Pentum D、Pentum 4系列处理器。,从845、865、875、915、945、965、975发展到现在的3、4、5系列,以P35作为例范： 假设P35芯片支持FSB位1333MHz，支持DDR2为667/800MHz，支持DDR3为800/1066MHz,第三章 主板,带宽计算：,FSB=1333MHz，位宽=64bit,实际中，PCI-E把八位数据串用十位加以编码，x1=2.5Gb/s/10*1=250MB
19、/s,10.6GB/s,8GB/s,DDRII 6.4GB/s,DDRIII 8.4GB/s,(17GB/s),CPU带宽=FSB*位宽/8=10.6GB/s,内存频率=800MHz或1066MHz，位宽为64位,DDRII带宽=800MHz*64/8=6.4GB/s,采用双通道*2=12.8 GB/s,(12.8GB/s),DDRIII带宽=1066MHz*64/8=8.5GB/s,采用双通道*2=12.8 GB/s,x1带宽=2.5Gbit/s(单向连接传输)；x1带宽=2.5Gb/s/8*1=312.5MB/s,因为PCI-E采用双向工作即全双工，故实际x1带宽是500MB/s;则x16
20、带宽为8GB/s。,第三章 主板,3.7 主板的新技术,1）线性调频,不以分段式外频设置；而是逐兆调节。增加安全，减少风险。,2）超线程技术,是利用特殊的硬件指令，把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片，让单个处理器能使用线程并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少CPU的闲置时间，提高CPU运行效率。,注意：要发挥超线程技术，必须CPU、主板、操作系统、软件同时支持超线程技术方可成功。,3）防病毒技术,采用双BIOS芯片技术、写保护BIOS芯片技术等手段防止病毒破坏BIOS程序。,4）硬件监控技术,监控电源电压、各部件的温度、风扇转数等，方便了解各部件实时情况。,第三章 主板,5）双通道技术,是一种内存控制和管理的技术，它依赖芯片组中的内存控制器发生作用。,在主板的北桥芯片中集成两个独立的64bit内存控制器，在正确插入两条相同规格的内存后，可以为CPU提供双倍的内存带宽。,双通道内存主要依靠主板北桥的控制技术，和内存本身无关。即主板一定要支持DDR双通道技术。,第三章 主板,作业： 1. 系统总线的标准有哪些？现在主流的系统总线是哪个？ 2什么是BIOS和CMOS？它们的区别是什么？ 3目前主流的CPU插座是哪种方式？ 4主板的南桥和北桥分别是什么？分别起到什么作用？ 5什么是双通道技术？目的是什么？,