主机板架构及介绍

主机板架构简介KevinLeeDMD1TestEngineering2003.10.20直观的主板架构图LANInterface266MB/s1.06GB/s3.2GB/s1.06GB/s1.6GB/sor2.1GB/sSDRDDRORSIOFlashBIOSHi-SpeedUSB6ports,480Mb/sDebugPortLegacy-freesupport6ChannelAudio/ModemCODECICH4421mBGAGMCH788FCBGAAGPCARDADDCARDORVGAPerformanceIDE6(33MHz)PCIMastersMux’edDVOLPCI/F&NorthwoodAllbrandnames,trademarksorregisteredtrademarksbelongstotheirrespectivecompanies.主机板电路图中的架构划分主板元件之间的连接主板元件之间是通过“信号”联系起来的“信号”在主板外观上指直接表现为：SMTpad:元件针脚:BGA球:PCB走线:DellCompanyConfidentialDellCompanyConfidential112003/6/302003/6/30P4Northwood(SktN478)845GVB1IGDQuadPumped100MHz/133MHzFSBPCIBus/133MB/s266/333MhzDDRAM2XDIMMSAC97AudioAD1981bICH4ATA1006XUSB2.02XIDELPCBus/16.5MB/sSIOSMSCKeyboardMouseFDDSerialParallelFWH32/33PCISlots(3)Hublink/266MB/sLANBCM4401主板架构认识CPUBIOSMemoryICH4SIOMCHLAN(NIC)AudioPCIslotVRDIDE主板各功能模块介绍---晶片組芯片组（Chipset）：是构成主板电路的核心。一定意义上讲，它决定了主板的级别和档次。它就是“南桥”和“北桥”的统称，就是把以前复杂的电路和元件最大限度地集成在几颗芯片内的芯片组。北桥：就是主板上离CPU最近的一块芯片，负责与CPU的联系并控制内存、AGP、PCI数据在北桥内部传输。南桥：主板上的一块芯片，主要负责I/O接口以及IDE设备的控制等。GMCH（graphicsmemorycontrollerhub）：内存控制器中心，负责连接CPU，AGP总线和内存。ICH（I/Ocontrollerhub）：输入/输出控制器中心，负责连接PCI总线，IDE设备，I/O设备等。何謂晶片組?Chipsetfeature&Comparisonfeature主板各功能模块介绍---CPUCPU(CentralProcessingUnit:中央处理器）：通常也称为微处理器。它被人们称为电脑的心脏。它实际上是一个电子元件，它的内部由几百万个晶体管组成的，可分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分。其工作原理为：控制单元把输入的指令调动分配后，送到逻辑单元进行处理再形成数据，然后存储到储存器里，最后等着交给应用程序使用。CPU類型發表年代CPU主頻(HZ)CPU工作頻率倍頻外部頻率FSB(HZ)電晶體數808619764.77M~8M4.77MHZ14.77MHZ4.77M29,0008028619828~16MM10MHZ110MHZ10M134,00080386198516M~50M33MHZ133MHZ33M275,00080486198933M~100M50MHZ225MHZ25M1200,000Pentium199360M~200M66MHZ166MHZ66M3100,000PentiumII1995233M~450M266MHZ466MHZ66M7500,000PentiumIII1998450M~1.3G800MHZ8100MHZ100M22000,000Pentium42000/71.4G~3.06G1600MHZ16100MHZ400MPentium420031.4G~3.06G3060MHZ23133MHZ533M主板各功能模块介绍---CPUCPU完成一個指令所需的時間稱為运行週期，而一個运行週期，則需要數個時钟週期才能完成。如果完成一個指令需要5clocks，且該CPU頻率為500MHz，則指令速度為500/5=100MIPS(百萬個位元組/每秒)主频：CPU内部的时钟频率，是CPU进行运算时的工作频率。一般来说，主频越高，一个时钟周期里完成的指令数也越多，CPU的运算速度也就越快。但由于内部结构不同，并非所有时钟频率相同的CPU性能一样。外频：即系统总线，CPU与周边设备传输数据的频率，具体是指CPU到芯片组之间的总线速度。倍频：原先并没有倍频概念，CPU的主频和系统总线的速度是一样的，但CPU的速度越来越快，倍频技术也就应允而生。它可使系统总线工作在相对较低的频率上，而CPU速度可以通过倍频来无限提升。那么CPU主频的计算方式变为：主频=外频x倍频。也就是倍频是指CPU和系统总线之间相差的倍数，当外频不变时，提高倍频，CPU主频也就越高。EX:Pentium43.06G的FSB為533MHZ,主頻是3060MHZ,其外頻為133MHZ,倍頻係數為3060/133=23EX:PentiumIII800/100,主頻是800MHZ,外頻是100MHZ,倍頻係數為800/100=8主板各功能模块介绍---MemorySDRAM，即SynchronousDRAM（同步動態隨機存儲器），它是同步的，也就是其工作速度與系統總線速度是同步的。記憶體被定為是PC100或PC133由其所工作的系統總線為100MHz或133MHz而產生的；理論上PC100記憶體具有800MBps的記憶體子系統帶寬。如果記憶體是PC133型的，那麼記憶體帶寬將具有1.1GBps或1100MBps。DDRSDRAM（雙數據速度SDRAM），這是採用了最新的記憶體技術而推出的產品。DDR記憶體可提供雙倍於SDRAM的速度，這樣也將帶來雙倍的性能。與SDRAM一樣，DDR也是與系統總線時鐘同步的，不同點在於DDR在信號的上升沿與下降沿時都進行數據處理與傳輸，而SDRAM只在信號的上升沿對讀取數據，因此DDR的速度是SDRAM的雙倍。因此133MHz的DDR記憶體其性能就相當於266MHz的SDRAM記憶體。DRDRAM(DirectRambusDRAM)是Rambus公司的專有技術，它與傳統的DRAM的區別在於引腳定義會隨命令而變，同一組引腳線可以被定義成地址，也可以被定義城控制線，其引腳數僅為正常DRAM的1/3。此種晶片可以支持400MHZ的外頻，再利用上升沿與下降沿兩次傳輸數據，可以使數據傳輸率達到800MHZ。由於DRDRAM這種內存速度快，發熱量大，所以在內存經騙上還加有帶金屬鋁的散熱片目前市场上主流的双通道DDR所谓双通道DDR，简单来说，就是芯片组可以在两个不同的数据通道上分别寻址、读取数据。这两个相互独立工作的内存通道是依附于两个独立并行工作的，位宽为64-bit的内存控制器下，因此使普通的DDR内存可以达到128-bit的位宽，如果是DDR333的话，双通道技术可以使其达到DDR667的效果，内存带宽陡增一倍。双通道技术是一种关系到主板芯片组的技术，与内存自身无关，只要厂商在芯片内部整合两个内存控制器，就可以构成双通道DDR系统。而主板厂商只需要按照内存通道将DIMM分为Channel1与Channel2，用户也需要成双成对地插入内存，就如同RDRAM那样。如果只插单根内存，那么两个内存控制器中只会工作一个，也就没有了双通道的效果。128M128M单通道128M128M双通道主板各功能模块介绍---Memory類型时钟频率(MHZ)数据总线宽(BIT)每秒頻寬(GB/S)SDRAM66/100/133PC66/100/13366/100/133640.5/0.8/1.6DDR266/333/400PC2100/2700/3200133/166/200642.1/2.7/3.2DDR266/333/400雙通道PC2100/2700/3200133/166/200644.2/5.4/6.4RDRAM400/533/600PC800/1066/1200400/533/600641.6/2.1/2.4RDRAM400/533/600雙通道PC800/1066/1200400/533/600643.2/4.2/4.8DDR數據傳輸帶寬=时钟频率(MHZ)X数据总线宽X2雙通道DDR數據傳輸帶寬=时钟频率(MHZ)X数据总线宽X2X2主板各功能模块介绍---AGPAGP（AcceleratedGraphicsPort）加速图形端口是Intel为了提高图形和视频性能而设计的高带宽总线规范，它虽然是基于PCI总线设计，但是在电器特性、逻辑上都独立于PCI总线。它们有相似的地方也有不同的地方，比如PCI总线可以连接多个PCI设备，而AGP总线仅仅是为了AGP接口的显卡准备的。通常為棕色，比PCI插槽短一些發表年代模式工作頻率工作電壓數據傳輸帶寬AGP1.01996/71X/2X66/133MHZ3.3V266MB/s/533MB/sAGP2.01998/54X266MHZ1.5V1066MB/sAGP3.020028X533MHZ1.5V2133MB/s此類型的匯流排是64bit的資料寬度，具有高達66MHz的頻率，理論上最高的傳輸速率可以達到503.54MB/Sec。而現在使用的PCIBus則是具有32bit資料寬度、33MHz，最高125.88MB/Sec的效率。兩者比較起來，AGP的效率是PCI的四倍。AGPPro所谓的“AGPPro”插槽就是“加长型”的AGP插槽,是针对高阶桌上型电脑、或专业绘图工作站电脑所设计的，其作用只有一个：提供AGP显示卡更大的供电电源.AGPPro也已经提出一段时间，其v1.1版规格于1999年4月提出，而稍后于4个月后又追加一些规格描述补充，于1999年8月提出v1.1a版。在原来只有AGP插槽时，只能给AGP显示卡提供25W的供电，而使用了AGPPro插槽后，AGPPro可以提供50W与110W的供电(含原先AGP所提供的25W)，供电50W的称为AGPPro50，供电110W的称为AGPPro110。主板各功能模块介绍---PCIPCI(PeripheralComponentInterconnect:外部设备互连）：一个连接外部、内部设备的I/O总线。属于局部总线，是由PCI集团90年代推出的总线结构。標準年份主要特性PCI1.01992PCIPlugandConfigurationModelPCI2.01993PCIPowerManagementPCI2.119951.66MHz3.3V2.PCIHotPlug1.0PCI2.219991.MiniPCI2.HotPlug1.1PCI-X1.0PCI-X2.0/PCI2.320021.PCI-X2.0對於PCI-X及PCI具備完整向下相容性,較PCI-X最高頻寬多出2~4倍效能2.PCI-X2.0支援RAS(Reliability、Availability、Serviceability)等功能,對ServerI/O而言為理想解決方案主板各功能模块介绍---PCIPCIExpress：是第三代I/O体系结构，ISA和PCI分别为第一代和第二代体系结构。作为一种高速串行I/O互连，PCIExpress开始即可提供每秒2.5G的速率。它支持多种宽度(数据“通道”从1到32)，并能够扩充到铜线的极限。PCIExpress将统一针对台式电脑、移动式电脑、服务器、通信平台、工作站和嵌入设备的I/O体系结构，并兼容PCI和USB连接类型。现在已显得老迈的PCI是一个连接外部、内部设备的I/O总线，与90年代诞生，对于现在越来