深入剖析电脑硬件技术――主板篇

上期我们介绍了CPU和内存的相关知识，本期我们将对主办做简单介绍。让读者对我们的主板有进一步的了解。

常见的主板是ATX型主板。它是采用印刷电路板（PCB）制造而成。是在一种绝缘材料上采用电子印刷工艺制造的。目前，市场上主要有4层板与6层板二种。采用6层PCB板设计的主板因其不易变形，稳定性高的特点，收到广大硬件爱好者的喜欢。

ATX结构规范是INTEL公司提出的一种主板标准，是为了考虑主板上CPU、内存、长短卡的位置而设计出来的，其中将CPU、外接槽、内存、电源插头的位置固定，同时，配合ATX的机箱和电源，就能在理论上解决硬件散热的问题，为安装、扩展硬件提供了方便。它与AT结构的区别主要是基于外形的不同。下面我们就简单介绍下主板的板型结构。

主板的板型结构

1 AT结构（如图1所示）

AT是最基本的板型，一般应用在586以前的主板上。AT主板的尺寸较大，板上可放置较多元器件和扩充插槽。它是采用直式的设计，键盘插座所处边为上沿，主板的左上方有8个I/O扩充插槽。但是一些外设的接口（如：串口、并行口等）需要用电缆连接后再安装在机箱上，大量的线缆导致计算机内部结构复杂，视线混乱，布局不合理。

2 Baby AT结构（如图2所示）

Baby AT主板是AT主板的改良型，比AT主板略长，而宽度大大窄于AT主板。Baby AT主板沿袭了AT主板的I/O扩展插槽、键盘插座等外设接口及元器件的摆放位置，而对内存槽等内部元器件结构进行紧缩，再加上大规模集成电路使内部元器件减少，使Baby AT主板比AT主板布局更合理些。但是在安装PCI或ISA长卡时，由于被CPU和CPU散热器所挡，容易出现安装不到位的情况。Baby AT主板上，一般都同时内建有两个6针连接器和20针电源连接器，所以可以使用AT或ATX电源。

目前，AT与Baby AT主板早已退出主板市场，成为计算机发展史上的闪亮过去。

3 ATX结构（如图3所示）

Intel公司推出的ATX标准，除了在主板布局、尺寸、机箱结构方面作了很多的规定外，对于整机的电源系统也作了很大的改进，关于主机电源的输入，主要有两项改动，一是顺应未来硬件处理器技术及PCI总线技术的要求，电源直接提供3.3V输出。二是顺应软件窗口技术的广泛使用，推出了软件断电功能。

ATX在Baby AT的基础上逆时针旋转了90度，这使主板的长边紧贴机箱后部，外设接口可以直接集成到主板上。ATX结构中具有标准的I/O面板插座，提供有两个串行口、一个并行口、一个PS/2鼠标接口和一个PS/2键盘接口，其尺寸为159mm×44.5mm。这些I/O接口信号直接从主板上引出，取消了连接线缆，使得主板上可以集成更多的功能，也就消除了电磁幅射、争用空间等弊端。

这样做还具备以下几点优势：

（1）主板横向宽度加宽，可使主板上许多输入、输出信号接口直接从主板上引出，简单的外型改造提高了系统的稳定性和可维护性，如串、并口、鼠标接口等；

（2）主板上元器件排列位置更趋合理；

（3）提高了效率及系统的可维护性，降低了系统开销。

4 Micro ATX结构（如图4所示）

Micro ATX也称Mini ATX结构，它是ATX结构的简化版。Micro ATX规格被推出的最主要目的是为了降低个人电脑系统的总体成本与减少电脑系统对电源的需求量。Micro ATX结构的主要特性：更小的主板尺寸、更小的电源供应器，减小主板与电源供应器的尺寸直接反应的就是对于电脑系统的成本下降。虽然减小主板的尺寸可以降低成本，但是主板上可以使用的I/O扩充槽也相对减少了，Micro ATX支持最多到四个扩充槽，这些扩充槽可以是ISA、PCI或AGP等各种规格的组合，视主板制造厂商而定。

5 Flex ATX结构（如图5所示）

Flex ATX也称为WTX结构，它是Intel最新研制的，引入All-in-one集成设计思想，使结构精炼简单、设计合理。Flex ATX架构的最大好处，是比Micro ATX主板面积还要小三分之一左右，使机箱的布局可更为紧凑。

主板上面的零件看起来眼花缭乱，可他们都是非常有条有理的排列着。主要包括一个CPU插座；北桥芯片、南桥芯片、BIOS芯片等三大芯片；前端系统总线FSB、内存总线、图形总线AGP、数据交换总线HUB、外设总线PCI等五大总线；通用串行设备接口USB、集成驱动电子设备接口、IDE等接口。

主板上的主要芯片

（1）北桥芯片

在CPU插座的左方是一个内存控制芯片，也叫北桥芯片、一般上面有一铝质的散热片。北桥芯片的主要功能是数据传输与信号控制。它一方面通过前端总线与CPU交换信号，另一方面又要与内存、AGP、南桥交换信号。

（2）南桥芯片

南桥芯片主要负责外部设备的数据处理与传输。比ICH4早的有ICH1、ICH2、ICH3，但它不支持USB2.0，而ICH4支持USB2.0。区分它们也很简单：南桥芯片上有82801AB、82801BB、82801CB、82801DB分别对应ICH1、ICH 2、ICH 3、ICH 4。目前主流逝ICH6。

南桥芯片坏后的现象也多为不亮，某些设备不能用，比如IDE口、FDD口等不能用，也可能是南桥坏了。因为南北桥芯片比较贵，焊接又比较特殊，取下它们需要专门的BGA仪，所以一般的维修点无法修复南、北桥。

（3）BIOS芯片

它是把一些直接的硬件信息固化在一个只读存储器内。是软件和硬件之间这重要接口。系统启动时首先从它这里调用一些硬件信息，它的性能直接影响着系统软件与硬件的兼容性。例如一些早期的主板不支持大于20G的硬盘等问题，都可以通过升级BIOS来解决。我们日常便用时遇到的一些与新设备不兼容的问题也可以通过升级来解决。如果你的主板突然不亮了，而CPU风扇仍在转动，那么你首先应该考虑BIOS芯片是否损坏。

（4）系统时钟发生器

在主板的中间位置有个晶振元件，它会产生一系列高频脉冲波，这些原始的脉冲波再输入到时钟发生器芯片内，经过整形与分频，然后分配给计算机需要的各种频率。

（5）输入输出接口芯片

I/O 它一般位于主板的左下方或左上方，主要芯片有Winbond与ITE，它负责把键盘、鼠标、串口进来的串行数据转化为并行数据。同时也对并口与软驱口的数据进行处理。在我们的维修现场，诸如键盘与鼠标口坏，打印口坏等一些外设不能用，多为I/O芯片坏，有时甚至造成不亮的现象。

（6）声卡芯片

因为现在的主板多数都集成了声卡，而且集成的多为AC 97声卡芯片。当然，也有CMI的8738声卡芯片等。

到目前为止，能够生产芯片组的厂家有Intel（美国）、VIA（中国台湾）、SiS（中国台湾）、ALI（中国台湾）、AMD（美国）、Nvidia（美国）、ATI（加拿大）、server works（美国）等几家，其中以英特尔和VIA的芯片组最为常见。在台式机的英特尔平台上，英特尔自家的芯片组占有最大的市场份额，而且产品线齐全，高、中、低端以及整合型产品都有，VIA、SiS、ALI和最新加入的ATI几家加起来都只能占有比较小的市场份额，而且主要是在中低端和整合领域。

片组的技术这几年来也是突飞猛进，从ISA、PCI到AGP，从ATA到SATA，Ultra DMA技术，双通道内存技术，高速前端总线，PCI Express总线技术等等，每一次新技术的进步都带来电脑性能的提高。另一方面，芯片组技术也在向着高整合性方向发展，例如AMD Athlon 64 CPU内部已经整合了内存控制器，这大大降低了芯片组厂家设计产品的难度，而且现在的芯片组产品已经整合了音频，网络，sata，raid等功能，大大降低了用户的使用成本。

Intel芯片组命名规则

Intel芯片组往往分系列，例如845、865、915、945、975等，同系列各个型号用字母来区分，命名有一定规则，掌握这些规则，可以在一定程度上快速了解芯片组的定位和特点：

（1）845系列到915系列

PE是主流版本，无集成显卡，支持当时主流的FSB和内存，支持AGP插槽；

E并非简化版本，而应该是进化版本，比较特殊的是，带E后缀的只有845E这一款，其相对于845D是增加了533Mhz FSB支持，而相对于845G之类则是增加了对ECC内存的支持，所以845E常用于入门级服务器；

G是主流的集成显卡的芯片组，而且支持AGP插槽，其余参数与PE类似；

GV和GL则是集成显卡的简化版芯片组，并不支持AGP插槽，其余参数GV则与G相同，GL则是减少插槽的简化版本；

GE相对于G则是集成显卡的进化版芯片组，同样支持AGP插槽；

P有两种情况，一种是增强版，例如875P；另一种则是简化版，例如865P。

（2）915系列及其他

P是主流版本，无集成显卡，支持当时主流的FSB和内存，支持PCI-E x16插槽；

PL相对于P则是简化版本，在支持的FSB和内存上有所缩水，无集成显卡，但同样支持PCI-E x16；

G是主流的集成显卡芯片组，而且支持PCI-E x16插槽，其余参数与P类似；

GV和GL则是集成显卡的简化版芯片组，并不支持PCI-E x16插槽，其余参数GV则与G相同，GL则是减少插槽的简化版本；

X和XE相对于P则是增强版本，无集成显卡，支持PCI-E x16插槽。

总的说来，Intel芯片组的命名方式没有什么严格的规则。

目前各种芯片组所支持的前端总线频率(fsb)：

Intel平台系列

Intel芯片组：

845、845D、845GL所支持的前端总线频率是400Mhz，845E、845G、845GE、845PE、845GV以及865P、910GL所支持的前端总线频率是533Mhz，而865PE、865G、865GV、848P、875P、915P、915G、915GV、925X所支持的前端总线频率是800Mhz，925XE所支持的前端总线频率是1066Mhz，这是目前PC机最高的前端总线频率。

VIA芯片组：

P4x266、P4x266a、P4m266所支持的前端总线频率是400Mhz，P4x266e、p4x333、P4x400、P4x533所支持的前端总线频率是533Mhz，PT800、PT880、PM800、PM880所支持的前端总线频率是800Mhz。

SiS芯片组：

SiS645、SiS645dx、SiS650所支持的前端总线频率是400Mhz，SiS651、SiS655、SiS648所支持的前端总线频率是533Mhz，SiS648fx、SiS661fx、SiS655fx、SiS655tx、SiS649、SiS656所支持的前端总线频率是800Mhz。

amd平台系列

via芯片组：

KT266、KT266A、km266所支持的前端总线频率是266Mhz，KT333、KT400、KT400A、KM400、KN400所支持的前端总线频率是333Mhz，KT600和KT880所支持的前端总线频率是400Mhz。

SiS芯片组：

SiS735、SiS745、SiS746、SiS740所支持的前端总线频率是266Mhz，SiS741gx和SiS746fx所支持的前端总线频率是333Mhz，SiS741和SiS748所支持的前端总线频率是400Mhz。

Nvidia芯片组：

Nforce2 igp、Nforce2 400和Nforce2 Ultra 400所支持的前端总线频率是400Mhz。

此外，由于AMD 64系列CPU内部整合了内存控制器，其hypertransport频率只与cpu接口类型有关，而与主板芯片组无关，所以其hypertransport频率的区分是相当简单的：Socket 754平台的hypertransport频率是800Mhz，Socket 939平台的hypertransport频率是1000Mhz，而Socket 940平台的hypertransport频率也是800Mhz。

通过上述的介绍我们对主板有了初步的认识，下期我们将对电脑的外设的知识介绍给我们的广大读者。

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。