主板详解.docx
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主板详解
电脑主板图文详解
一、主板图解 一块主板主要由线路板和它上面的各种元器件组成
1.线路板
PCB印制电路板是所有电脑板卡所不可或缺的东东。
它实际是由几层树脂材料粘合在一起的，内部采用铜箔走线。
一般的PCB线路板分有四层，最上和最下的两层是信号层，中间两层是接地层和电源层，将接地和电源层放在中间，这样便可容易地对信号线作出修正。
而一些要求较高的主板的线路板可达到6-8层或更多。
主板（线路板）是如何制造出来的呢？
PCB的制造过程由玻璃环氧树脂（Glass
Epoxy）或类似材质制成的PCB“基板”开始。
制作的第一步是光绘出零件间联机的布线，其方法是采用负片转印（Subtractive
transfer）的方式将设计好的PCB线路板的线路底片“印刷”在金属导体上。
这项技巧是将整个表面铺上一层薄薄的铜箔，并且把多余的部份给消除。
而如果制作的是双面板，那么PCB的基板两面都会铺上铜箔。
而要做多层板可将做好的两块双面板用特制的粘合剂“压合”起来就行了。
接下来，便可在PCB板上进行接插元器件所需的钻孔与电镀了。
在根据钻孔需求由机器设备钻孔之后，孔璧里头必须经过电镀（镀通孔技术，Plated-Through-Hole
technology，PTH）。
在孔璧内部作金属处理后，可以让内部的各层线路能够彼此连接。
在开始电镀之前，必须先清掉孔内的杂物。
这是因为树脂环氧物在加热后会产生一些化学变化，而它会覆盖住内部PCB层，所以要先清掉。
清除与电镀动作都会在化学过程中完成。
接下来，需要将阻焊漆（阻焊油墨）覆盖在最外层的布线上，这样一来布线就不会接触到电镀部份了。
然后是将各种元器件标示网印在线路板上，以标示各零件的位置，它不能够覆盖在任何布线或是金手指上，不然可能会减低可焊性或是电流连接的稳定性。
此外，如果有金属连接部位，这时“金手指”部份通常会镀上金，这样在插入扩充槽时，才能确保高品质的电流连接。
最后，就是测试了。
测试PCB是否有短路或是断路的状况，可以使用光学或电子方式测试。
光学方式采用扫描以找出各层的缺陷，电子测试则通常用飞针探测仪（Flying-Probe）来检查所有连接。
电子测试在寻找短路或断路比较准确，不过光学测试可以更容易侦测到导体间不正确空隙的问题。
线路板基板做好后，一块成品的主板就是在PCB基板上根据需要装备上大大小小的各种元器件—先用SMT自动贴片机将IC芯片和贴片元件“焊接上去，再手工接插一些机器干不了的活，通过波峰/回流焊接工艺将这些插接元器件牢牢固定在PCB上，于是一块主板就生产出来了。
另外，线路板要想在电脑上做主板使用，还需制成不同的板型。
其中AT板型是一种最基本板型，其特点是结构简单、价格低廉，其标准尺寸为33.2cmX30.48cm，AT主板需与AT机箱电源等相搭配使用，现已被淘汰。
而ATX板型则像一块横置的大AT板，这样便于ATX机箱的风扇对CPU进行散热，而且板上的很多外部端口都被集成在主板上，并不像AT板上的许多COM口、打印口都要依靠连线才能输出。
另外ATX还有一种Micro
ATX小板型，它最多可支持4个扩充槽，减少了尺寸，降低了电耗与成本。
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。
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
3.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所示主板中标注为“13”的就是PCI插槽，它通常采用乳白色。
在这块主板中有5条PCI插槽，通常最少也有3条。
原来一些计算机中还保留有ISA插槽，但随着ISA接口的外设日趋淘汰，现在新的主板上基本上都没有ISA插槽，但是也有例外，超微竟然在i875P芯片组主板中推出了3条ISA插槽，如图7所示。
这样的复古行为到底有多少人领情真是很难预料。
ISA插槽通常采用黑色，它比PCI接口插槽要长些，参见图7。
图7 在目前来说采用PCI总线接口的板卡主要有声卡、网卡、内置Modem、内置ADSL
Modem等，以前的显卡也主要是PCI接口的。
要注意同一主板上这么多PCI插槽，都是通用的，可以随便选择一个未用的插上声卡、网卡或者内置Modem板卡，不过最好间距均衡一些，以便更好地散热。
说到PCI，就不能不说AGP总线接口了，它是专门从PCI接口中分离出来的，主要针对图形显示方面进行优化，专门用于图形显示卡。
所以现在的显卡基本上都是AGP接口的。
AGP卡又称“图形加速卡”。
AGP标准也经过了几年的发展，从最初的AGP
1.0、AGP2.0，发展到现在的AGP3.0，如果按倍速来区分的话，主要经历了AGP1X、AGP2X、AGP4X、AGP
PRO，目前最新片版本就是AGP3.0，即AGP8X。
AGP8X的传输速率可达到2.1GB/s，是AGP
4X传输速度的两倍。
AGP插槽在如图1中的位置就是“12”。
AGP插槽通常都是棕色（以上三种接口用不同颜色区分的目的就是为了便于用户识别），还有一点需要注意的是它不与PCI、ISA插槽处于同一水平位置，而是内进一些，这使得PCI、ISA卡不可能插得进去当然AGP插槽结构也与PCI、ISA完全不同，根本不可能插错的。
这里要说明的一点就是这里所说的ISA、PCI和AGP都是在台式机中才可见到的，在笔记本电脑中，由于空间的限制不可能像台式机主板那样留样那么大条的插槽，而是采用一种专用的微型总线接口——PCMCIA，这种接口非常精细，占用空间小，它也主要是应用于网卡、Modem板卡之类，如图8所示的就是一款PCMCIA网卡，从图中可以清楚地看出这种总线接口的外观，因为这种结构的特殊性，所以要与其它设备连接的话（如电话线、网线等），都需要一条转接线。
图8
最后介绍一下最新的接口标准，那就是PCI-Express，它原来的名称为“3GIO”，是由Intel提出的，很明显Intel的意思是它代表着下一代I/O接口标准。
交由PCI-SIG（PCI特殊兴趣组织）认证发布后才改名为“PCI-Express”。
这个新标准将全面取代现行的PCI和AGP，最终实现总线标准的统一。
它的主要优势就是数据传输速率高，目前最高可达到10GB/s以上，而且还有相当大的发展潜力。
当然要实现全面取代PCI和AGP也需要一个相当长的过程，目前能支持PCI-Express的芯片组主要是Intel的i875P，到目前为止几乎没有一款主板提供对它的支持。
5.
硬盘接口
硬盘接口当然是用来与硬盘进行连接的。
目前主要有两种完全不同的硬盘接口标准，一种就是传统的并行ATA标准，也称IDE接口。
另一种是最新的串行ATA，又称为“SATA”。
两者的最根本区别当然还是传输速率，产行ATA的最新版本为ATA/133，它的传输数据为133MB/s，而SATA的第一版SATA
1.0的传输速率就可达到150MB/s，据说第二版、第三版传输速率分别可达到300MB/s、600MB/s，是传统并行ATA所无法达到的。
并行ATA自ATA
66版后就开始采用80芯40线的数据线，而串行SATA只需要15芯4线即可。
数据线数量可大减少，这样一则更加有利于标准的继续发展，再则数据线减少后功耗自然就降下来了，同时还大大方便安装等。
如图1所示“15”为传统并行ATA，即IDE接口，“16”所示的是串行SATA接口。
如图9所示就是图1中相应部位的放大图。
从放大图中可以更清楚地看清楚两种硬盘接口结构。
注意这两种接口数据线都不能随便插，是有一定方向的，还好都有相应避免插错的措施，如在并行ATA数据线的一边涂有红边，另外有一个卡位，IDE插槽也有一个卡，对准后才算正确。
图9
SATA也一样，它是“L”型的，更是只有一个方向可以插入。
说到硬盘接口，顺便也介绍一下软驱接口，因为现在来说软驱仍是计算机的基本配置之一，还没有那一种设备能全面取代软驱，尽管目前来说软驱是越来越少人用。
软驱在主板上的接口位置如图1所示的“17”号。
6.
电源接口
主板上的各部件要正常工作，就必须提供各种直流电源，这电源的提供是由交流电源经过整流、滤波后，由各路分离电路提供，然后经过相应的插头插入到计算机主板电源插座和各设备电源接口。
如图1所示的“18”号位置就是主板上的电源插座。
以前电源是采用AT结构的，AT电源是由P8和P9两组接口组成，每个接口分别有六个针脚，支持+5.0V，+12V，-5V，-12V电压，它不支持+3.3V电压。
主板AT电源插座参见图10左图所示，而AT电源参见图11。
ATX与AT结构电源的最明显区别就是ATX电源在关机后，主板上的其中一路5V电源是不会断开的，除非拨了电源插头。
这样的好处就是方便了远程唤醒之类的远程开机操作，通过软件就可以使得整个计算机在电源开机着凉的情况下开启系统，另外还增加3.3V低电压输出。
目前的P4电源还有一个特别之处就是它不仅是采用ATX电源，而且还提供了一个4线12V电源，参见图10右图所示。
ATX电源参见图11。
图10
图11
7.
外设接口
因为计算机中的外设都是通过主板进行连接的，所以在一块主板中会存在各种各样的外设接口，如键盘、鼠标接口，打印机接口、USB接口和IEEE
1394火线接口、网线接口，以及音视频输出/输入接口等。
这部分接口在图1中的位置是从“4~11”，这部分放大图如图12所示。
图12
在如图12中的“4”号位置是键盘和鼠标接口，它们的外观结构是一样的，但是不能用错。
为了便于识别，通常以不同的颜色来区分，绿色的这个接口为鼠标接口，而紫色的这个为键盘接口。
以前在586时代，键盘接口为大的圆口，而鼠标通常使用如图12“6”号位置的COM口，那时的电脑的COM口通常至少有2个。
所以现在购买键盘和鼠标时一定要注意，以免买回来的不适合主板接口类型。
通常为了区分，在购买键盘中以“大口”和“小口”来说明，而鼠标则以“圆口”和“扁口”来区分。
图12中的“5”号位置是并行接口，通常用于老式的并行打印机连接，也有一些老式游戏设备采用这种接口，目前比较少用，主要是因为它的传输速率较慢，不适合当今数据传输发展需求，正在被USB或IEEE
1394接口所取代。
图12中的“6”号位置为串行COM口，这在前面已经介绍。
它主要是用于以前的扁口鼠标、Modem以及其它串口通信设备，它的不足之处也是数据传输速率低，也将被USB或IEEE
1394接口所取代。
图12中的“7”号和“9”号位置都是USB接口。
它也是一种串行接口，目前最新的标准是2.0版，理论传输速率可达480MB/s。
目前许多上设都采用这种设备接口，如Modem、打印机、扫描仪、数码相机等。
它的优点就是数据传输速率高、支持即插即用、支持热拨插、无需专用电源、支持多设备无PC独立连接等。
图12中的“8”号位置是IEEE
1394接口，目前最新版本仍为IEEE139495a版，最高传输速率为400MB/s，但它的IEEE1394
b版将达到1.6GB/s的传输速率。
它与USB类似，它也支持即插即用、热拨插、多设备无PC连接等。
由于它的标准使用费比较高，目前仍受到许多限制，只是在一些高档设备中应用普遍，如数码相机、高档扫描仪等。
图12中的“10”号位置是指双绞以太网线接口，也称之为“RJ-45接口”。
这要主板集成了网卡才会提供的，它是用于网络连接的双绞网线与主板中集成的网卡进行连接。
图12中的“11”号位置是指声卡输入/输出接口，这也要在主板集成了声卡后才提供的，不过现在的主板一般都集成声卡，所以通常在主板上都可以看到这3个接口。
常用的只有2个，那就是输入和输入出接口。
通常也是用颜色来区分，最下面红色的那个为输出接口，接音箱、耳机等音频输入设备，而最上面的那个浅蓝色的为音频输入接口，用于连接麦克风、话筒之类音频外设。
好了，介绍了以上这些后，主板的基本结构就介绍完了。
当然主板上还有许多组件，如BIOS芯片、CMOS电池、跳线开关（DIP，有的主板有，有的没有）、功能芯片（声卡、网卡，甚至Modem芯片等）等等，这些都不是最主要的，相对来说比较简单，而且并不是每块主板都有这些全部，所以在此就作多介绍了。
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