电脑主机板的结构及主要元器件

电脑主机板的结构及主要元器件•主机板是电脑主机中最大的一块电路板，也有母板、主机板等名称。主板是电脑的中枢，它为CPU、内存及各种功能卡（如声卡、显卡、网卡等）提供安装插座；为各种存储设备（如打印机、扫描仪、数码相机）等外设提供接口。电脑就是通过主板将CPU等各种器件和外部设备有机地结合起来，形成一套完整的系统，因此电脑的整体运行速度和稳定性在相当程度上取决于主板的性能。主板实际上是由多层树脂材料粘合在一起的，内部采用铜箔走线“名为迹线”，一般典型的PCB（印刷电路板即主板）共设有四层，最上一层和最下一层为“信号层”。中间两层分别叫做“接地层”和“电源层”。将接地和电源层放在中间主要是为了更容易地对信号线进行修正。注：CPU引脚数量超过425Pin时，就要求主板采用六层设计以防止信号线之间产生相互干扰。PCB上“迹线”的布局和长度对主板能否长期稳定运行有着至关重要的影响。虽然目前的主板品牌、型号五花八门，但大致外形和基本构成都比较类似。目前ATX型主机板的结构和主机板上的主要的元器件如下图：技嘉845主板•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。1、CPU插槽(见图一中的26位置)CPU插座是主板上最显眼的东西，其颜色一般为白色，上面布满了一个个的“针孔”而且边上还有一个拉杆。目前市场上的CPU有很多种接口方式，如PIII、赛扬用的是Socket370接口，P4用的是Socket478，毒龙、雷鸟、AthlonXP用的SocketA等。从外观上来看，这些插座都差不多。由于很多CPU的针脚排列大致成对称的方形，为了安装方便，目前的CPU及CPU插座都采用了防“插反”设计（大多插座都有缺口）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、Socket478、Socket423和SocketA几种。其中Socket370支持的是PIII及新赛扬，CYRIXIII等处理器；Socket423用于早期Pentium4处理器，而Socket478则用于目前主流Pentium4处理器。图二SocketCPU插座而SocketA(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AMDATHLON使用过的SLOTA插座等等。图一、CPU插座内存条2、内存插槽(见图一中的22位置目前主流内存有三种：SDRAM、DDR(I和II)、SDRAM、RAMBUS。而这三种内存条的引脚、工作电压、性能都不相同，所以与之配套的内存插槽也不尽相同。外观上来看主要是长度、接口有很大的区别；为了可扩展性，现在的主板上都有两三根内存条插槽，内存槽越多升级空间也就越大。图二内存插槽和内存条agp3、AGP插槽(见图一中的9位置)一块主板上目前只有一个AGP插槽，一般位于CPU插座与PCI插座之间，通常为褐色，AGP插槽直接与北桥相连，它能使显卡上的图形芯片直接与系统内存连接，并增加了3D图形数据传输速度。AGP图形加速端口(AcceleratedGraphicsPort)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，避免经过窄带宽的图三AGP插槽pci5、PCI插槽(见图一中的8位置)主板上一般都有好几个PCI插槽，白色，中间有隔断。PCI为声卡、网卡、Modem等设备提供了一个非常好的连接接口，它的最大传输率可达132MB/S，并且可以同时支持多组外部设备。PCI(peripheralcomponentinterconnect)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。图四PCI插槽Ide与fdd6：IDE/FDD（软驱接口）(见图一中的14,15/20位置)图五IDE接口现在的这些接口往往还被厂商涂上各种颜色，所以能轻松找到它们；IDE只需一根电缆就能将硬盘与主板连接起来，而硬盘生产商则可以将盘体与数据传输控制器集成在一起，即硬盘中，这样一来，只要你购买的硬盘是IDE接口的，就能与采用IDE接口的主板相连接，大大方便了硬盘的使用。在两个IDE接口的旁边，一般都会标注该接口的序号，如IDE1一般用来连接硬盘，而IDE2则用来连接光驱。注意：虽然主板上只有两个IDE接口，但是能挂接四个IDE设备，如两个硬盘，一个光驱、一个刻录机。这是因为现在的IDE接口都是双通道的，一个接口能挂两个设备。在IDE接口上我们能发现每一个接口上都有一个“缺口”，这是用来帮助使用者辨别数据线方向的。再看一下数据线的端口，就会发现上面有一个凸出块，刚好能与IDE接口上的缺口相吻合。至于FDD接口很好识别，仅此一个，用来连接软驱。图六FDD接口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IEEE1394火线接口、网线接口，以及音视频输出/输入接口等图八外设接口在如图八中的“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“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IEEE1394接口所取代。图7：主板外设接口图中的“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IEEE1394接口所取代。图中的“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。图中的“8”号位置是IEEE1394接口，目前最新版本仍为IEEE139495a版，最高传输速率为400MB/s，但它的IEEE1394b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。图中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。8: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。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。图8:主板上的电源接口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，图9:电源9：BIOS（Basic-Input-&-Output-System基本输入/输出系统）：直译过来后中文名称就是“基本输入输出系统”。它的全称应该是ROM-BIOS，意思是只读存储器基本输入输出系统。其实，它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机上电自检程序和系统启动自举程序。图十BIOS10：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82845GEGMCH北桥芯片和ICH4(FW82801DB)南桥芯片组成；而VIAKT400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。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。图十一北桥芯片11.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)、UltraDMA/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槽的位置图十二南桥芯片图十二南桥芯片12.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UltraDMA/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UltraDMA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UltraDMA/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。图十三ATA接口此外，现在很多新型主板如I865系列等都提供了一种SerialATA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。