计算机主板结构及原理图解.docx

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计算机主板结构及原理图解

全面讲解电脑主板构造及原理（图解）

主板结构从大体上来分的话，可以分为以下几个部分（几乎每一块同档主板结构都基本一样）：

　　1.

　　处理插座：

　　这自然是用来安装处理器（CPU）的。

处理器插座的结构要根据相应主板所采用的处理器架构来具体决定。

目前主要有两种处理器架构，即Socket和Slot。

前者是在处理器芯片底部四周分布许多插针，通过这些针来与处理器插座接触，如图2左边所示的是Socket处理器插座，右边所示是Socket处理器背面图。

采用这种处理器架构的主要有Intel奔腾处理器、Socket

　　7、PⅢ和赛扬处理器的Socket370、P4处理器的Socket423和Socket478；AMD处理器K6-2所用的Socket

　　7、Athlon系列处理器用的Socket

　　462、最新Hammer处理器系列处理器也是用Socket架构，目前它可算是一种主流处理器架构，也是未来的发展方向。

这么多Socke架构，往往不同的只是插针数及内部电路不同，外观基本一样。

它有一个手柄，压下后处理器插针就可以与插座很好的接触。

　　注意这种架构的处理器在插入主板处理器插座时要注意方向，只有一个方向可以插入，要对准处理器与处理器插座的缺口位，千万别插反了，强行插入会把插针弄弯，甚至折断了。

　　另一种处理器架构就是Slot架构，它是属于单边接触型，通过金手指与主板处理器插槽接触，就像PCI板卡一样，在早期的PⅡ、PⅢ处理器中曾用到，Intel把它称之为“Slot

　　1”。

AMD也过这种架构，称之为“SlotA”。

两者不同的也只是具体接触边数量和内部电路有所区别，外观基本一样。

如图3所示的左图是华硕的一款支持Slot1

　　PⅢ处理器的主板，右边图所示的是Slot

　　1架构的Intel处理器。

要注意这种处理器的安装也有方向的，通常也只能有一个方向可以安装，类似于内存的安装，主要是看准缺口。

　图3

　　说到处理器，就不能不说处理器的两个基本参数：

（1）处理器主频（Frequency）,也俗称“处理器速度”（Speed）；

（2）前端系统总线（Front

　　System

　　Bus，FSB）。

前者是指处理器的实际工作频率，也即运行速度，就是指处理器的主频，如我们常说的2.6G\3.0G\3.06G等都是指处理器的主频，在一定程度上来说处理器的主频决定了处理器的性能，所以Intel在近两年利用它的处理器架构优势拼命拉开与AMD

　　差距就是这个原因。

但也不是绝对的，处理器的综合性能还受许多因素制约，如缓存大小、总线频率等。

　　后者是指处理器总线的工作频率，它与处理器的核心频率相关。

因自Intel

　　P4处理器以来，在同一时间内，处理器可以在一个周期内的上升、下降沿各执行2次操作指令，所以它的总线频率就是核心频率的4倍。

目前最快的核心频率为200MHz，对应的总线频率就为800MHz。

533MH

　　z和400MHz总线的核心频率对应为“166MHz”和“100MHz”。

　　目前计算机处理器市场中主要是Intel和AMD，在主频和总线频率上目前仍是由Intel在引领着市场潮流和方向，Intel的P4极限频率处理器800MHz

　　FSB

　　3.2GHz也于6月23号正式发布，而AMD目前的最高主频标称值虽也为“3200”，但实际频率中有2.2GHz。

在总线频Intel在今年初就推出了800MHz的FSB，AMD的Operation也是800MHz

　　FSB，但是其桌面版Athlon64按计划要等到今年9月30号。

2.北桥芯片

　　芯片组（Chipset）是主板的核心组成部分，按照在主板上的排列位置的不同，通常分为北桥芯片和南桥芯片，如Intel的i845GE芯片组由82845GE

　　GMCH北桥芯片和ICH4（FW82801DB）南桥芯片组成；而VIA

　　KT400芯片组则由KT400北桥芯片和VT8235等南桥芯片组成（也有单芯片的产品，如SIS630/730等），其中北桥芯片是主桥，其一般可以和不同的南桥芯片进行搭配使用以实现不同的功能与性能。

　　北桥芯片一般提供对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支持，通常在主板上靠近CPU插槽的位置，由于此类芯片的发热量一般较高，所以在此芯片上装有散热片。

　　3.南桥芯片

　　南桥芯片主要用来与I/O设备及ISA设备相连，并负责管理中断及DMA通道，让设备工作得更顺畅，其提供对KBC（键盘控制器）、RTC（实时时钟控制器）、USB（通用串行总线）、Ultra

　　DMA/33（66）EIDE数据传输方式和ACPI（高级能源管理）等的支持，在靠近PCI槽的位置。

　　4.CPU插座

　　CPU插座就是主板上安装处理器的地方。

主流的CPU插座主要有Socket370、Socket

　　478、Socket423和SocketA几种。

其中Socket370支持的是PIII及新赛扬，CYRIXIII等处理器；Socket

　　423用于早期Pentium4处理器，而Socket478则用于目前主流Pentium4处理器。

　　而Socket

　　A（Socket462）支持的则是AMD的毒龙及速龙等处理器。

另外还有的CPU插座类型为支持奔腾/奔腾MMX及K6/K6-2等处理器的Socket7插座；支持PII或PIII的SLOT1插座及AMD

　　ATHLON使用过的SLOTA插座等等。

　　5.内存插槽

　　内存插槽是主板上用来安装内存的地方。

目前常见的内存插槽为SDRAM内存、DDR内存插槽，其它的还有早期的EDO和非主流的RDRAM内存插槽。

需要说明的是不同的内存插槽它们的引脚，电压，性能功能都是不尽相同的，不同的内存在不同的内存插槽上不能互换使用。

对于168线的SDRAM内存和184线的DDR

　　SDRAM内存，其主要外观区别在于SDRAM内存金手指上有两个缺口，而DDRSDRAM内存只有一个。

6.PCI插槽

　　PCI（peripheralcomponent

　　interconnect）总线插槽它是由Intel公司推出的一种局部总线。

它定义了32位数据总线，且可扩展为64位。

它为显卡、声卡、网卡、电视卡、MODEM等设备提供了连接接口，它的基本工作频率为33MHz，最大传输速率可达132MB/s。

　　7.AGP插槽

　　AGP图形加速端口（AcceleratedGraphics

　　Port）是专供3D加速卡（3D显卡）使用的接口。

它直接与主板的北桥芯片相连，且该接口让视频处理器与系统主内存直接相连，避免经过窄带宽的PCI总线而形成系统瓶颈，增加3D图形数据传输速度，而且在显存不足的情况下还可以调用系统主内存，所以它拥有很高的传输速率，这是PCI等总线无法与其相比拟的。

AGP接口主要可分为AGP1X/2X/PRO/4X/8X等类型。

　　8.ATA接口

　　ATA接口是用来连接硬盘和光驱等设备而设的。

主流的IDE接口有ATA33/66/100/133，ATA33又称Ultra

　　DMA/33，它是一种由Intel公司制定的同步DMA协定，传统的IDE传输使用数据触发信号的单边来传输数据，而Ultra

　　DMA在传输数据时使用数据触发信号的两边，因此它具备33MB/S的传输速度。

而ATA66/100/133则是在Ultra

　　DMA/33的基础上发展起来的，它们的传输速度可反别达到66MB/S、100M和133MB/S，只不过要想达到66MB/S左右速度除了主板芯片组的支持外，还要使用一根ATA66/100专用40PIN的80线的专用EIDE排线。

　　此外，现在很多新型主板如I865系列等都提供了一种Serial

　　ATA即串行ATA插槽，它是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型，它用来支持SATA接口的硬盘，其传输率可达150MB/S。

　　9.软驱接口　　

　　软驱接口共有34根针脚，顾名思义它是用来连接软盘驱动器的，它的外形比IDE接口要短一些。

　　10.电源插口及主板供电部分

　　电源插座主要有AT电源插座和ATX电源插座两种，有的主板上同时具备这两种插座。

AT插座应用已久现已淘汰。

而采用20口的ATX电源插座，采用了防插反设计，不会像AT电源一样因为插反而烧坏主板。

除此而外，在电源插座附近一般还有主板的供电及稳压电路。

　　主板的供电及稳压电路也是主板的重要组成部分，它一般由电容，稳压块或三极管场效应管，滤波线圈，稳压控制集成电路块等元器件组成。

此外，P4主板上一般还有一个4口专用12V电源插座。

11.BIOS及电池

　　BIOS（BASIC

　　INPUT/OUTPUT

　　SYSTEM）基本输入输出系统是一块装入了启动和自检程序的EPROM或EEPROM集成块。

实际上它是被固化在计算机ROM（只读存储器）芯片上的一组程序，为计算机提供最低级的、最直接的硬件控制与支持。

除此而外，在BIOS芯片附近一般还有一块电池组件，它为BIOS提供了启动时需要的电流。

　　常见BIOS芯片的识别主板上的ROM

　　BIOS芯片是主板上唯一贴有标签的芯片，一般为双排直插式封装（DIP），上面一般印有“BIOS”字样，另外还有许多PLCC32封装的BIOS。

早期的BIOS多为可重写EPROM芯片，上面的标签起着保护BIOS内容的作用，因为紫外线照射会使EPROM内容丢失，所以不能随便撕下。

现在的ROM

　　BIOS多采用FlashROM（可擦可编程只读存储器），通过刷新程序，可以对Flash

　　ROM进行重写，方便地实现BIOS升级。

　　目前市面上较流行的主板BIOS主要有AwardBIOS、AMIBIOS、Phoenix

　　BIOS三种类型。

AwardBIOS是由AwardSoftware公司开发的BIOS产品，在目前的主板中使用最为广泛。

Award

　　BIOS功能较为齐全，支持许多新硬件，目前市面上主机板都采用了这种BIOS。

　　AMI

　　BIOS是AMI公司出品的BIOS系统软件，开发于80年代中期，它对各种软、硬件的适应性好，能保证系统性能的稳定，在90年代后AMI

　　BIOS应用较少；PhoenixBIOS是Phoenix公司产品，Phoenix

　　BIOS多用于高档的原装品牌机和笔记本电脑上，其画面简洁，便于操作，现在Phoenix已和Award公司合并，共同推出具备两者标示的BIOS产品。

　　12.机箱前置面板接头

　　机箱前置面板接头是主板用来连接机箱上的电源开关、系统复位、硬盘电源指示灯等排线的地方。

一般来说，ATX结构的机箱上有一个总电源的开关接线（Power

　　SW），其是个两芯的插头，它和Reset的接头一样，按下时短路，松开时开路，按一下，电脑的总电源就被接通了，再按一下就关闭。

　　而硬盘指示灯的两芯接头，一线为红色。

在主板上，这样的插针通常标着IDE

　　LED或HD

　　LED的字样，连接时要红线对一。

这条线接好后，当电脑在读写硬盘时，机箱上的硬盘的灯会亮。

电源指示灯一般为两或三芯插头，使用1、3位，1线通常为绿色。

　　在主板上，插针通常标记为Power

　　LED，连接时注意绿色线对应于第一针（+）。

当它连接好后，电脑一打开，电源灯就一直亮着，指示电源已经打开了。

而复位接头（Reset）要接到主板上Reset插针上。

主板上Reset针的作用是这样的：

当它们短路时，电脑就重新启动。

而PC喇叭通常为四芯插头，但实际上只用1、4两根线，一线通常为红色，它是接在主板Speaker插针上。

在连接时，注意红线对应1的位置。

13.外部接口

　　ATX主板的外部接口都是统一集成在主板后半部的。

现在的主板一般都符合PC'99规范，也就是用不同的颜色表示不同的接口，以免搞错。

一般键盘和鼠标都是采用PS/2圆口，只是键盘接口一般为蓝色，鼠标接口一般为绿色，便于区别。

而USB接口为扁平状，可接MODEM，光驱，扫描仪等USB接口的外设。

而串口可连接MODEM和方口鼠标等，并口一般连接打印机。

　　14.主板上的其它主要芯片

　　除此而外主板上还有很多重要芯片：

　　AC97声卡芯片

　　AC'97的全称是Audio

　　CODEC＇97，这是一个由Intel、Yamaha等多家厂商联合研发并制定的一个音频电路系统标准。

主板上集成的AC97声卡芯片主要可分为软声卡和硬声卡芯片两种。

所谓的AC'97软声卡，只是在主板上集成了数字模拟信号转换芯片（如ALC201、ALC650、AD1885等），而真正的声卡被集成到北桥中，这样会加重CPU少许的工作负担。

　　所谓的AC'97硬声卡，是在主板上集成了一个声卡芯片（如创新CT5880和支持6声道的CMI8738等），这个声卡芯片提供了独立的声音处理，最终输出模拟的声音信号。

这种硬件声卡芯片相对比软声卡在成本上贵了一些，但对CPU的占用很小。

　　网卡芯片

　现在很多主板都集成了网卡。

在主板上常见的整合网卡所选择的芯片主要有10/100M的RealTek公司的8100（8139C/8139D芯片）系列芯片以及威盛网卡芯片等。

除此而外，一些中高端主板还另外板载有Intel、3COM、Alten和Broadcom的千兆网卡芯片等，如Intel的i82547EI、3COM

　　3C940等等。

（见图18-3COM3C940千兆网卡芯片）

　　IDE阵列芯片

　　一些主板采用了额外的IDE阵列芯片提供对磁盘阵列的支持，其采用IDE

　　RAID芯片主要有HighPoint、Promise等公司的产品的功能简化版本。

例如Promise公司的PDC20276/20376系列芯片能提供支持0，1的RAID配置，具自动数据恢复功能。

美国高端HighPoint公司的RAID芯片如HighPoint

　　HPT370/372/374系列芯片，SILICON

　　SIL312ACT114芯片等等。

　　I/O控制芯片

　　I/O控制芯片（输入/输出控制芯片）提供了对并串口、PS2口、USB口，以及CPU风扇等的管理与支持。

常见的I/O控制芯片有华邦电子（WINBOND）的W83627HF、W83627THF系列等，例如其最新的W83627THF芯片为I865/I875芯片组提供了良好的支持，除可支持键盘、鼠标、软盘、并列端口、摇杆控制等传统功能外，更创新地加入了多样新功能，例如，针对英特尔下一代的Prescott内核微处理器，提供符合VRD10.0规格的微处理器过电压保护，如此可避免微处理器因为工作电压过高而造成烧毁的危险。

　　此外，W83627THF内部硬件监控的功能也同时大幅提升，除可监控PC系统及其微处理器的温度、电压和风扇外，在风扇转速的控制上，更提供了线性转速控制以及智能型自动控转系统，相较于一般的控制方式，此系统能使主板完全线性地控制风扇转速，以及选择让风扇是以恒温或是定速的状态运转。

这两项新加入的功能，不仅能让使用者更简易地控制风扇，并延长风扇的使用寿命，更重要的是还能将风扇运转所造成的噪音减至最低。

频率发生器芯片

　　频率也可以称为时钟信号，频率在主板的工作中起着决定性的作用。

我们目前所说的CPU速度，其实也就是CPU的频率，如P4

　　1.7GHz，这就是CPU的频率。

电脑要进行正确的数据传送以及正常的运行，没有时钟信号是不行的，时钟信号在电路中的主要作用就是同步；因为在数据传送过程中，对时序都有着严格的要求，只有这样才能保证数据在传输过程不出差错。

时钟信号首先设定了一个基准，我们可以用它来确定其它信号的宽度，另外时钟信号能够保证收发数据双方的同步。

对于CPU而言，时钟信号作为基准，CPU内部的所有信号处理都要以它作为标尺，这样它就确定CPU指令的执行速度。

　　时钟信号频率的担任，会使所有数据传送的速度加快，并且提高了CPU处理数据的速度，这就是我们为什么超频可以提高机器速度的原因。

要产生主板上的时钟信号，那就需要专门的信号发生器，也称为频率发生器。

　　但是主板电路由多个部分组成，每个部分完成不同的功能，而各个部分由于存在自己的独立的传输协议、规范、标准，因此它们正常工作的时钟频率也有所不同，如CPU的FSB可达上百兆，I/O口的时钟频率为24MHz，USB的时钟频率为48MHz，因此这么多组的频率输出，不可能单独设计，所以主板上都采用专用的频率发生器芯片来控制。

　　频率发生器芯片的型号非常繁多，其性能也各有差异，但是基本原理是相似的。

例如ICS

　　950224AF时钟频率发生器，是在I845PE/GE的主板上得到普遍采用时钟频率发生器，通过BIOS内建的“AGP/PCI频率锁定”功能，能够保证在任何时钟频率之下提供正确的PCI/AGP分频，有了起提供的这“AGP/PCI频率锁定”功能，使用多高的系统时钟都不用担心硬盘里面精贵的数据了，也不用担心显卡、声卡等的安全了，超频，只取决于CPU和内存的品质而已了。

　　二、总结

　　最后再让我们通过一张详细的大图来对主板来个彻底注释。

　　1是整合音效芯片，2是I/O控制芯片，3是光驱音源插座，4是外接音源辅助插座，5是SPDIF插座，6是USB插头，7是机箱被开启接头，8是PCI插槽，9是AGP4X插槽，10是机箱前端通用USB接口，11是BIOS，12是机箱面板接头，13是南桥芯片，14是IDE1插口，15是IDE2插口，16是电源指示灯接头，17是清除CMOS记忆跳线，18是风扇电源插座，19是电池，20是软驱插座，21是ATX电源插座，22是内存插槽，23是风扇电源插座，24是北桥芯片，25是CPU风扇支架，26是CPU插座，27是12VATX电源插座，28是第二组音源插座，29是PS/2键盘及鼠标插座，30是USB插座，31是并串口，32是游戏控制器及音源插座，33是SUP_CEN插座。

　　主板是整个计算机的中枢，所有部件及外设都是通过它与处理器连接在一起，并进行通信，然后由处理器发出相应的操作指令，执行相应的操作，所以了解的主板结构对每一位学电脑，特别是学电脑维修的人员来说是非常重要的。

很难想象一个连主板基本上分几个部分、每部分什么作用都分不清的人可以顺利地维修电脑。

本文笔者就以一款华硕最新800MHz

　　FSB

　　P4主板带各位来具体洞察主板的五脏六腑。

　　为了便于读者有一个真实的感性认识，现以一块目前最新主板——华硕的P4P800-Deluxe主板来介绍，它支持最新的Intel

　　800MHzFSB，如图1所示，为了便于对照学习，已对主板中的各主要部分进行了标注。

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补充：

：

：

：

　　芯片组

　　芯片组是主板的核心，它对主板性能起决定性作用。

正因如此，所以在新规格处理器推出之时必定会相应的主板芯片组同步推出，它是与处理器保持同步的。

　　主板芯片组主要分两部分，分别由一块单独的芯片负责，这两块芯片就是通常所说的南桥和北桥了。

　　图1中“3”所示位置是主板北桥芯片位置，图中是加了散热器，所以看不到北桥芯片。

与之对应的就是如图1中标注为“14”的南桥芯片。

通常北桥芯片是离处理器最近的一块芯片，这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切，为了提高通信性能而缩短传输距离。

南桥芯片离处理器比较远，因为它所连接的I/O总线较多，离处理器远一点有利于布线。

图1所示主板中的南桥芯片如图4所示。

图4

如图5所示的是Intel最新的i875P芯片组结构图，其它主板芯片组基本方框结构类似，不同的只是南、北桥芯片、连接的控制器及其互相连接的总线技术等。

图中的82875P芯片就是北桥芯片，它直接与P4处理器相连；而ICH5芯片则是南桥芯片，它不与处理器直接相连，而是通过Intel的集线器结构（Intel

Hub

　　Architecture）与北桥芯片相连。

由图中可以看出它们各自的主要功能。

南桥芯片负责I/O总线之间的通信，如PCI总线、USB、LAN、ATA、SATA等，这些技术一般相对来说比较稳定，所以不同芯片组中可能南桥芯片是一样的，不同的只是北桥芯片。

而北桥芯片主要负责内存了控制器、AGP图形卡与处理器之间的通信，因为内存标准与处理器一样变化比较频繁，所以不同芯片组中北桥芯片是肯定不同的，当然这并不是说所采用的内存技术就完全不一样，而是不同的芯片组北桥芯片间肯定在一些地方有差别。

有的芯片组只有一个单芯片，即只有南桥芯片，北桥芯片功能集成在处理器中。

　图5

　　内存插槽

　　内存插槽当然是用来插入内存的，它也是采用金手指接触法与内存条的金手指接触。

俗称为“RAM

　　DIMM”。

如图1中标注为“2”的就是4条内存插槽。

注意不同的内存，内存插槽的结构也有所区别，从外观上来看主要体现在长度上的区别。

目前主要有两种内存，一种是168线的SD内存，也就是说它有168个与插槽接触点，两面各84个金手指接触点；另一种就是现在主流的DDR内存，它是184线的。

因为结构及电气性能（主要是指电压）都不同，所以两者不能通用。

如图6所示上图是图1中标注为“2”部分的放大图。

　　图6

　　从图中可以看出，华硕的这款支持800MHz

　　FSB的主板中，4条内存插槽用两种不同颜色区分（蓝色和黑色），这主要是因为最新的800MHz

　　FSB处理器支持双通道DDR内存，而要实现双通道必须成对地配备内存，用不同颜色区分就更加方便用户配置双通道，只需要将两条完全一样的DDR内存插入到同一颜色的内存插槽中即可。

现在几乎所有支持双通道内存的主板都采用这样的颜色标注方法。

注意插入内存时也要注意方向，并不是随便那个方向，可以先拿内存条与对应的内存条插槽比一下，看内存条的缺口位是否与插槽的凸起位是否吻合，否则强行插错后就会引起内存烧毁。

通常正确插好后，内存固定得非常牢固，并且插槽两边的固定耳会准确地卡住内存的相应缺口上，如图6下图所示。

　　4.

　　PCI和AGP插槽

　　因为目前的主要内置板卡基本上都是采用PCI总线接口的，所以在主板当中插槽最多的肯定就是PCI，如图1所示主板中标注