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1、主板相关资讯ATX - New Baby AT Form FactorATX 是個人電腦的一種平台. 所謂平台是指有一定的外型 , 主機板及電源供應器等都有一定的規定. ATX 由 Intel 在 1995 年提出. 現在已是主機板的主流. 新的主機板多是 ATX 平台. 其寬度為 12 英吋. 長度可為 9.6 英吋. ATX 定義新的外型 , 主機板及電源供應器. 並有下列特點: 新的電源供應器. 重新定義 20 pin 的電源插座. 以改善 AT 平台常插錯電源排線之困擾. 直接由電源器供應 3.3V 電壓. 因新的 CPU 及 Chipset 均需要 3.3V. 把常用的 I/O 放在

2、主機板上. 例如 COM port , Parallel port , Mouse , VGA , USB 等. 把 K/B 改成小的 PS/2 型式. Soft Power 的關機功能. 在電源插座 14 pin PS-ON 此腳可控制電源供應器的開關機. 當此腳為低電位時電源供應器就會開機. 為高電位時就關機. 因此可設計成由軟體來關機. 當使用者對作業系統下關機命令時. 作業系統亦可關閉所有的應用程式並利用此腳的功能達到自動關機的動作. 這個功能需要 BIOS 的支援才可達成. 因不同的主機板有各自不同的設計所以需要搭配其自有的 BIOS 才有作用. 系統只需一個風扇. 因 CPU 的位

3、置靠近電源供應器. 系統和 CPU 可共用一個風扇. 磁碟機和 IDE 的插座靠近磁碟機和 IDE 的裝置. 排線的裝配較容易. 記憶體的拆裝較容易. 可提供全長型附加卡的空間.CPU - Central Processing Unit 中央處理器 CPU 是電腦的心臟. 負責所有的運算及命令. CPU會發出命令去抓取指令. 然後根據指令的內容去動作. 例如作兩筆資料的加減. 在 CPU 內部運算時均在所謂的 Register 暫存器裡. 然後再把結果存到記憶體. 而一串的指令就是程式了. 不管是作業系統 , 應用程式對 CPU 來說均是一連串的指令. CPU 忠實的執行每一個指令來達到程式所

4、想要達到的目的. 以 CPU 內部暫存器和資料匯流排的大小來分類有 : 8 Bits : 如 Intel 的 8080 和 Motorola 的 6800. 16 Bits : 如 Intel 的 8086 , 80286 和 Motorola 的 68000 , 68010. 32 Bits : 如 Intel 的 80386 , 80486 , Pentium , Pentium II 和 Motorola 的 68020 , 68030 , 68040. 64 Bits : 如 Digital 的 Alpha 和 Intel 的下一代 CPU Merced. 愈大表示其每次存取的資料量愈

5、多. 其處理速度就愈快. 能力就愈強. 64 Bits CPU 就比 16 Bits CPU 快了四倍. 以 CPU 指令的運作方式來分類可分為 : RISC : 簡單指令集. 一個指令只需一個 CPU Cycle 即可完成. 如此指令只能很簡單. 可能需要較多的指令來完成一件工作. 如 Digital 的 Alpha 和 MIPS 的 RXX00 CPU. CISC : 複雜指令集. 一個指令可能需要多個 CPU Cycle 才可完成. 如此指令可以很複雜而由 CPU 來完成. 如 Intel 的 CPU 均是. Address 定址能力 : CPU 可存取位址的大小. 定址能力愈大表示可存

6、取的位址愈多. 表示此 CPU 的能力愈強. 愈有彈性. 定址的大小一般可由位址匯流排來決定. 例如若有 32 條位址線表示定址範圍可由 2 的 32 次方算得 4G Bytes. 目前 CPU 的位址線由 32 到 64 條均有. 指令集 : 指可讓 CPU 看得懂的命令. 每個廠商所提供的指令均不同. 除非是相容性的 CPU. 因 CPU 只看得懂 0 和 1. 所以指令集是一些碼. 稱為機械碼. 非常難記. 所以指令又以一些較易記的符號來表示. 例如 88=MOV. 88 為機械碼. MOV 為符號. 這個指令是把資料移到一個暫存器上. 而以這些符號所寫成的程式即稱為組合語言. 組合語言

7、是一低階的語言較適合和硬體非常有關的程式. 如驅動程式. BIOS 等. 而一般程式均使用較高階的語言如 BASIC , C , C+ 等. 寫完後再由 Compiler 編譯器轉換成可執行的機械碼. Power 電源 : CPU 電源的大小會直接影響耗電量. 所以 CPU 的發展一直往低電壓方向進行. 從 5V 到 一點多伏. 例如 ARM 的 CPU 可由乾電池來維持長時間的運作. Clock 速度 : 外頻 - 系統以此速度供給 CPU 及其他系統晶片.從近幾年的 33MHz 到 133 MHz. 內頻 - CPU 內部運作的速度由外頻增頻而來. 例如 X4. 表示內頻為外頻的四倍. 若

8、外頻的速度為 66MHz 則此內頻則為 66.66X4=266MHz. 目前 CPU 的內頻速度一直在增加. 在 2000年時應可看到內頻為 1000MHz (1GHz) 的 CPU 產品. 為了增加 CPU 的執行效能各廠商發展出很多技術. 例如 多個運算單元同時進行運算. 管線功能 - 讓指令或資料同時多筆準備好. 預先存取功能 - 當程式或資料還沒有執行到便預先取得並存於 CPU 內. 預測功能 - 預測程式會執行的路徑預先把資料先取回來. 多媒體功能 - 把一些以往由專屬多媒體晶片的功能加入 CPU. 例如 Intel 的 MMX. BACK Pentium IIPentium II

9、是 Intel 新一代的微處理機. 並改變以往的包裝方式變成卡匣式. 如下圖 : Slot 1 是由 Intel 所發展出來給 Pentium II 之 CPU 用的. 下圖即是 Slot 1 的插槽. 而 Pentium II 是一塊卡片. 透過 Slot 1 和主機板連接. 242 pin Slot1因 Pentium II 是以卡片的方式所以必須要以下圖之固定裝置來固定在板子上. ( 取材自 Foxconn 網站 )因 Pentium II 會發出很大的熱量所以還需裝上主動式散熱器以幫助 CPU 散熱. ( 取材自 Foxconn 網站 )BACKPentium III ( 取材自 In

10、tel 網站 )Intel 公司繼 Pentium II 之後又一新作. 功能有 : 速度從 450 MHz 起. 整合 512KB 的 L2 cache. 100 MHz 系統外頻. 新增加 70 了Streaming SIMD (Single Instruction Multiple Data) 指令. 16KB L1 cache. Pentium III 的 SIMD 指令表示一個指令內可處理四筆資料. 此可大大增進軟體的效率. 可用於 : 即時 MPEG2 編碼/解碼. 3D 圖形. AC3 Audio. 影像處理. 語音. Pentium III 和 Pentium II 一樣是插在

11、 Slot1 上. 其包裝方式有二種. SECC 和 SECC2. 其主要是散熱功能的不同.另外在 Pentium III 晶片內部植入了序號. 此序號是在晶片生產時植入每一顆均不同. 其用意是來作為使用者的身份 ID. 並可用軟體開啟或關閉此功能. BACKMMX - MultiMedia Extension 多媒體指令 MMX 由 Intel 於 1996 所發展出來的. 一共增加了 57 個新的指令. 而這些新的指令都是符合多媒體使用. 所以就稱為 MMX. 在新的 CPU 均增加這項技術. 但這也要軟體去使用才可達到它的效能. MMX 使用了所謂 Single Instruction,

12、 Multiple Data (SIMD) 的技術. 就是以一個指令來執行多個資料. 如此可增加非常大的效能. MMX 指令對於多媒體常常要處理的資料作了很好的支援. 例如傳利葉轉換, DCT ( 雜散餘弦轉換 ) 等是 MPEG 解碼非常重要的運算. 以前若不是由硬體來處理就需要佔 CPU 非常大的時間. 而由 MMX 來運算即可達到非常好的效果. MMX 使 MPEG 影像解碼,語音辨識,視訊會議系統,影像處理的應用達到可使用 CPU 本身來完成. BGA - Ball Grid ArrayBGA 為晶片包裝的一種型式. IC 晶片固定在一片很薄的 PCB 上. 在此 PCB 下方植上一顆

13、一顆的錫球. PCB 上有銅泊導線連接下方的錫球的上方的晶片. 如此可大大降低傳統的 IC 包裝方法在 IC 四方出腳的面積限制. BGA 可以達到很高的腳數如一般 Chipset 常用的 352 pin. BGA 在腳和腳的距離上也比其他高密度包裝法更寬. 如此可提高 IC 在組裝上的良率所以 BGA 是 IC 包裝的新趨勢. BGA 的剖面圖( 取材自 Intel 的網站 ) BACKChipset - 晶片組Chipset 是整個電腦的控制中心. 由 Chipset 連繫 CPU 和其他週邊設備的運作. Chipset 一般來說包含 North bridge 和 South bridge

14、. North bridge (北橋) 包含 : CPU 的介面 - Chipset 把 CPU 的訊號轉換成其匯流排的訊號. 若是 CPU 要存取記憶體的資料時. Chipset 就必須把 CPU 的訊號轉成記憶體看得懂的訊號. 記憶體控制器 - 記憶體需要很複雜的控制線路. 完全由 Chipset 來完成. 包含對記憶體的讀 , 寫 , 刷新 (refresh). PCI 介面 - 對 PCI BUS 所有的控制均由 Chipset 來完成. AGP 介面 - 對 AGP 的存取也由 Chipset 來完成. L2 Cache 介面 - 對 L2 Cache 的控制. 讀 , 寫 , 和

15、L1 Cache 的資料保持一致性的線路. 和 Miss 時資料的回寫. Pentium II 己把 L2 Cache 介面整合進去了. South bridge (南橋) 包含 : ISA 介面 - 把 PCI 的訊號轉成 ISA 的訊號. X Bus 介面 - 對 BIOS , RTC 的存取. IDE 介面 - 對硬碟機和光碟機的存取. USB 控制器 - USB 的運作一般均被整合進來. 有些 Chipset 整合更多週邊. 例如 VGA , Super IO. 但有些 CPU 卻把 Chipset 整合進去. 隨著科技的進步整合的動作會更多.intel現生產之HUB介面之晶片組與上述

16、之架構又略有不同. BACKBIOS - Basic Input Output System BIOS 是個人電腦硬體和作業系統之間非常重要的介面.負責開機時硬體的初始設定和測試. 以確保硬體可正常工作.當電腦開機後便會先執行一連串指令這些指令依功能可分為 :一 開機自我測試(POST, Power On Self Test) : 測試記憶體晶片組 , CMOS儲存資料和磁碟機等 , 硬體若有錯誤則以Error Message告知問題所在.二 系統組態分析:分析CPU型態 , 記憶體大小 , 軟硬碟機數量與型號等作為其它動作的參考資料.三 載入作業系統 : 藉由一小段稱為Bootstrap L

17、oader的程式找出作業系統 (如DOS WIN98)在硬碟上的位址並載入,之後便將控制權交作業系統,結束開機動作.此外BIOS還可分為設定程式和服務程式兩部分 , 前者用來設定系統的功能 ,組態 , 使用權等(設定值儲存於CMOS晶片裡) , 後者即是一般所稱的中斷服務程式 , 藉由中斷要求完成硬體的存取動作 .就硬體而言BIOS屬於EEPROM(Electrically Erasable PROM) 具備可程式化重複抹寫功能 , 而當燒入資料後 , BIOS整體即視為韌體介於軟體及硬體之間 . 現在我們較常用的BIOS有32Pin的DIP型IC封裝及體積較小的SOJ封裝BIOS現在INTE

18、L 810系列晶片組即搭配此種SOJ封裝BIOS .就廠牌而言各家廠商之操作畫面 , 操作方法及POST Code也有不同 , 如ASUS與SONY OEM機種採用AWARD BIOS , HP OEM機種採用PHOENIX BIOS 其它尚有AMI , Microid Research 等廠牌但較不常見 , 當維修時便可參考 POST Code確認問題發生點進行維修 在 BIOS 的 SETUP Menu 裡. 即還未進到作業系統之前可按某一鏈即可進入到設定畫面. 在這裡可設定目期 , 時間 , 硬體的一些微調值 ( 例如記憶體 ) , 省電的層次 , 一些週邊設備的設定值和硬碟機的設定.

19、並可設定密碼. 另 BIOS 也提供作業系統和硬體之間的介面. 當作業系統需要使用到一些硬體的設備時即會透過 BIOS 來處理. 因為每個系統廠商所設計的硬體並不完全一樣. 所以需要有自己的 BIOS 來和作業系統溝通 . BACKEPROM -Erasable Programmable Read-Only Memory可抹式唯讀記憶體( 取材自 AMD ) 一種可重複讀寫的非揮發記憶體(亦即電源移除後還保留所寫入的內容). 但要重新寫入時需要先用紫外線作消除的動作. 之後才可在 EPROM 燒錄器上重新燒入新的內容. 其外型可明顯看出上方有一玻璃天窗. 平常是用不透光的貼紙貼住. 以避免不小

20、心被紫外線照射而使資料消失.EEPROM -Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory電子式可抹唯讀記憶體 一種可重複讀寫的非揮發記憶體(亦即電源移除後還保留所寫入的內容). 以 Byte 來作為寫入的單位. EEPROM 的介面有 : Parallel - 一次讀寫一個 Bytes. Serial - 一次讀寫一個 Bits. I2C - 只用二個訊號當作介面. BACKFlash ROM - 快閃唯讀記憶體( 取材自 Intel )Flash ROM 和 EEPROM 一樣是一種可重複讀寫的非揮發記憶體(亦即電源移除後還保留所寫入

21、的內容). 但 Flash ROM 是以區塊 ( block ) 來作為消除和寫入的單位. 每個區塊的大小不定. 不同的產品有不同的規格. 消除和寫入的電壓可分為二種 : +12V 一般用於 Boot Block. 為一特殊的區塊用於 BIOS 啟動系統用. 當 Flash ROM 其它區塊被破壞時. Boot Block 內的程式可利用軟碟機來重建整個 Flash ROM. 以達到保護 BIOS 不小心被毀的情況. 平常並不供應 12V 給 Flash ROM 以免 Boot Block 被破壞. 當要寫入 Boot Block 這個區塊時. 就要把 Jumper 調到 +12V. +5V

22、為單一電源 Flash ROM. 只使用 5V 即可寫入所有的區塊. 但加強了寫入的程序. 以避免錯誤的寫入造成 Flash ROM 資料的損壞. 一般均提供十萬次以上重複寫入能力. 甚至達百萬次. Flash ROM 被用於電腦主機板上的 BIOS. 及 PCMCIA 上的 memory Card. 這是廣泛用於筆記型電腦及數位相機之儲存設備用. 也有直接當成硬碟機來使用. 及其他有可能需要更新內容的裝備. BACKPNP - Plug And Play 即插即用PNP 可讓系統自動設定硬體和週邊設備而不需使用者調整 Jumper 和額外的軟體設定. 讓使用者新增一個設備而馬上可以使用. 為

23、了達到這個目的需要硬體 , BIOS , 作業系統的支援. 硬體需要能夠用軟體重新來設定. 而 BIOS 需要能夠分辨不同的硬體並設定資源不互相衝突. 例如 IO 位址 , IRQ , DMA 等參數. 作業系統也需要具備 BIOS 的上述功能. 支援 PNP 的作業系統有 WIN95 , WIN98 , WNT 5.0. 而 PNP 的規格有 BIOS , ISA , SCSI , IDE , CD-ROM , LPT , COM , PCMCIA 等. 各別的規格詳細規定了如何來達到 PNP 的方法. 可至 Microsoft 的 PNP 網站取得各個規格. BACKSMbus - Sys

24、tem Management BusSMbus 最早是由 Intel 公司提出來的. 現在由 SBS 管理維護這一個規格. 此規格是用 Philips 的 I2C 簡化而來. SMbus 是由兩條訊號所組成的一種匯流排. 是為了在系統上較慢速的裝置及電源管理裝置之間的溝通使用. 使系統可取得這些裝置的製造廠商,型號,一些控制資訊,錯誤訊息及狀態. 這兩條訊號為 SMBCLK 和 SMBDATA. 這和 I2C 上的 Clock(SCL) 和 Data(SDA) 是一樣的. ( 取材自 Philips I2C )上圖為一 SMbus 的架構圖. 不同的裝置都接在同一 Bus 上. 在 SMbus

25、 上只有一個 Master. 所有的命令均有此 Master 發出. 其他的裝置 (Slave) 只能接收 Master 發出的命令或回覆資料給 Master. ( 取材自 SMbus 規格 )上圖為 SMbus 開始及結束 bus 的圖. 當 SCL 為 High 而 SDA 由 High 變 Low 時表示開始一個 SMbus 的命令. 當 SCL 為 High 而 SDA 由 Low 變 High 時表示結束一個 SMbus 的命令. 這二個狀況在 Smbus 裡是唯一的. 在一般傳送資料時均不可能發生. 而在一般傳送資料時則是在每一次 SCL 的上升緣時的 SDA 狀態來決定. 這些資

26、料包含了仲裁,確認,送出資料給那一個裝置及送出的資料.或要取得那一個裝置的資料及由裝置送出的資料. 此規格並詳細列出了和 I2C 不同之處. BACKAGP - Accelerated Graphics Port 圖形加速埠 由 Intel 所主導的 3D 圖形標準.此標準乃是以 PCI 的標準為基礎所建立之高效能界面.效率為 PCI 的四倍. 為何要推出 AGP.難道 PCI 的效率不足以擔任 3D 的傳輸? 因為在 3D 圖形 有一個很重要的功能是貼圖 (TEXTURE MAPPING). 經過貼圖後畫面的紋路會變成非常漂亮.但此貼圖需要非常大的傳輸效率.但是PCI的傳輸效率才只有133M

27、B (百萬位元組).所以才發展出 AGP. AGP2X的傳輸效率有 533MB(百萬位元組).以應付大量 的資料從 memory (記憶體) 到 AGP 之間傳輸. 下圖為 AGP 的方塊圖. 左下角的 Graphics Accelerator 被移到上方 並直接接到 AGP上. AGPset 為 AGP Chipset ( AGP 晶片組) 負責 CPU 到 AGP 的界面. 和 Memory (記憶體) 到AGP的界面. 如此才可避開PCI的瓶頸. ( 取材自Intel 網站) AGP 和 PCI 的比較AGPPCI32 Bits32 Bits66 Mhz33/66 Mhz ( 一般為33

28、Mhz)132 Pin,雙層 124 Pin ,單層Pipelined requests,多管線 Non-pipelinedAddress/Data 不共同Address/Data 共同 BACKGTL+ - Gunning Transceiver Logic +GTL+ 是 Intel 從 GTL Bus 改良而成為 Pentium II CPU 的介面. GTL+ 是一電子規格. 此規格定出了嚴格的訊號品質. 使得在 GTL+ 上可高速的運作. Pentium II 的 Slot1 , Slot 2 就是 run GTL+ 的規格. 如下圖可看出 GTL+ bus 是 CPU 和 Chip

29、set 的介面.( 取材自 Intel 文件 )下圖為 GTL+ 訊號的波形( 取材自 Intel 文件 )下圖為 GTL+ 的規格( 取材自 Intel 文件 ) 由上列二圖可知 GTL+ 的訊號為 1.5V. 而 GTL+ 需要一個很穩定的參考電壓 Vref 為 Vtt 的三分之二. Vtt 為 1.5V. 所以 Vref 為 1.0V. Overshoot 為訊號由 low 到 high 之最高點和 Vtt 之差值. 要小於 2.5V. Overshoot Ringback 為訊號由 Overshoot 之後下降之最低點的值. 要在 Vref+- 250mV 之外. Undershoot

30、 為訊號由 high 到 low 之最低點和 Vss 之差值. 要小於 -0.7V. Undershoot Ringback 為訊號由 Undershoot 之後上昇之最高點的值. 要在 Vref+- 250mV 之外. 因 GTL+ 為一高速 bus. 所以在設計上需要特別注意以符合 GTL+ 的規定. 否則系統即會出現不穩定的現象. BACKPCI - Peripheral Component InterconnectPCI 匯流排由 Intel 在 1993 年所發表. 是一高速匯流排. 支援 32 bits , 33 MHz. 最後版本可支援至 64 bits , 66 MHz. 但在 PC 只支援到 32 bits , 33 MHz. 下圖為 PCI 系統之架構方塊圖. ( 取材自 PCI 規格 )PCI bus 和 Processor 是分開的. PCI 是由 Chipset 所控制. 所以 PCI 可支援不同的 CPU. 也可支援非 Intel 相容的 CPU. 在 PCI bus 上可掛上支援 PCI 架構的不同功能 IC. 例如 LAN , SCSI , Graph