电脑硬件图文详解(三)主板

认识主机板煮鸡板....咳！「主机板」（Motherboard）不算电脑里最先进的零组件，但绝对是塞最多东西的零组件。事实上，现在新的主机板简直像怪物，上面可能有数十个长长短短、大大小小、圆的方的、各式各样的插槽。即使我已经见过不下百张的主机板，仍然会惊讶于一张板子怎么能塞这么多东西，更可怕的是，东西还一年比一年多。平台的概念在电脑零件组中，主机板扮演的是一个「平台」（Platform）的角色，它把所有其他零组件串连起来，变成一个整体。我们常说CPU像大脑一样，负责所有运算的工作，而主机板就有点像脊椎，连接扩充卡、硬盘、网络、音效、键盘、鼠标器、打印机等等所有的周边，让CPU可以掌控。所以玩电脑的人，常会在意「板子稳不稳」，因为主机板连接的周边太多，若稳定性不够就容易出现各种灵异现象。CPU不够快，顶多人笨一点算得慢，但脊椎出毛病就不良于行了。当然，CPU还是最重要的零件，CPU挂了，就像本草纲目所记载的：「脑残没药医」。目前全世界最大的主机板厂通通都在台湾（生产线当然在大陆），所以一定要好好认识一下台湾之光，但就像最前面说的，现在主机板上实在塞太多东西，每个插槽都是一种规格，有自己的历史和技术。这篇主要是讲一个「综观」，各插槽的技术会在对应零组件里详细说明，出现一堆英文缩写请别在意。废话不多说，我们挑一张目前最新的主机板做介绍，大家一起感谢微星提供两张P35Platinum供小弟任意解体，幸好，在本专题中没有一张主机板死亡。主机板外观这是目前新的主机板的模样，看起来密密麻麻跟鬼一样。你电脑里装的可能没这么高级，花样也不一定这么多，但某些东西是每一张主机板都会有的。先把一定会有的东西框出来标号，依序做介绍。1.CPU插槽（CPUSocket）：首先，主机板一定有个插槽放CPU，不同的主机板通常会有不同的CPU插槽造型，以支持不同的CPU，而即使插槽造型一样，主机板也不一定都能支持，这跟CPU或主机板的世代交替，或是厂商自己划分产品定位有关。而在照片左端有一个八个洞白色插槽，那是给CPU供电用的。这是插上电源插头之后的样子，在CPU的章节有提到，现在高阶CPU的耗电TDP非常高，所以要有专门的电源模组，特别给CPU用。另外，CPU是很精密的电子零件，它有固定范围的工作电压，过高过低都会伤到CPU，所以CPU插槽旁边都会布满一颗颗的小圆柱（照片中银色紫色交错的东西）。这些「电容」的作用像小型的电池，当输入电压较高时就存贮电力，输入电压较低时就释放电力，而快速的存贮和释放，会让供电保持在一个较稳定的环境，而不是上上下下的暴风雨。喜欢超频的玩家会很在意这些电容，因为这是稳定电压的零件之一，可提高电源的纯净度，玩家会讲究电容的造型（固态或电解）、厂牌（日系或台系），甚至是安装（插件式或SMD式）的方法，为的就是给CPU最稳定的环境，达到超频的爽度。※但要注意，稳压不是只有电容在做，而是要搭配其他零件（如电容旁边的R25方块，电感）和整体线路，不一定用上高级电容就保证有高级电源，最重要的还是主机板的线路设计方式。而现在主机板常常标榜的「分相」，就是把供电的电流和电压分开成数个，比如原本输入120W，可拆成四相各30W，由于每一相的负载较低，比较容易保持供电的稳定度。一般说来分相愈多，电源的环境就愈好，但这并非绝对，设计功力还是最重要的。而要看分几相，可以数一下电容或电感的个数，电容数除二或电感个数通常就是相数，但这只是「通常」，依然不是绝对，照片中的主机板是四相电源。2.存贮器插槽（DRAMSlot）：在第0篇的总论就有提到了，这长条状的插槽就是插存贮器用的，一般主机板会有2～4条，或更多，紧邻着CPU和北桥芯片。3.北桥芯片（Northbridge）：北桥是主机板上最重要的芯片，负责连接CPU、存贮器和显示卡，通常中阶以上的主机板都会在北桥上装散热片或风扇，因为它就像CPU一样会发热。照片中是拆下散热器后的模样，紫色的东西可能是散热用的贴纸，我不敢硬抠下来，不过北桥就和CPU一样，都是一颗芯片。4.南桥芯片（Southbridge）：南桥是主机板上的老二，和北桥互连并连接其他周边，我们熟知的主机板「功能」大多来自南桥，比如USB、网络、音效、SATA/IDE硬盘，都是从南桥连出来的。它也是一颗芯片，照片中看起来好像比北桥还大，那只是芯片制程和封装的造型不同。现在主机板为了差异化，有时南北桥都会做散热片，甚至还兼做造型，让南北桥与CPU旁的稳压线路全部连在一起做散热。当然，通常只有高阶产品才会这样做，入门主机板黏个散热片就算很有义气了。5.扩充卡插槽（ExpansionCardSlot）：虽然某些主机板已经内建了「所有」必要的东西，比如网络、音效、甚至显示芯片，但还是有扩充的需求，这些插槽就是拿来装别的卡，比如插上电视卡就可以在电脑上看天下第一味，或是插无线网卡，让桌上型电脑也能无线化。而最常见的，就是插一张显示卡。这是显示卡插上PCI-Express插槽，网络卡插上PCI插槽的样子。PCI-Express或PCI都是扩充卡的插槽造型，从名字也看得出来，PCI-Express比较先进。6.硬盘/光驱插槽（IDE、SATA）：蓝色小插槽和黄色长一堆针的，都是连接硬盘或光驱用的，蓝色的是SATA、黄色的是IDE（或叫PATA），现在IDE通常只有光盘在用了，硬盘几乎快全面转换到SATA了。左边那堆黄绿红的小针脚是连接机壳用的，比如机壳上的USB、电源键、灯号等等，这部分的安装通常要参考主机板说明书，每一张主机板的针脚并不固定。SATA和IDE的排线，很明显看的出来SATA的插拔方便多了。7.整合周边（IntegratedPeripherals）：这些主机板本身功能的输出输入口。USB和网络插孔应该认得出来，右边六个洞是音讯输出和输入，左边两个圆的是PS/2，插旧型的键盘和鼠标器，其他光纤输出（音讯）、eSATA（外接硬盘）、IEEE1394（周边）的位置如图所示。8.BIOS：那个看起来像水银电池的东西，嗯....就是电池。用来供电给BIOS，存贮主机板的设置和时间，就算电源拔掉，资料也可以保留很长一段时间。至于BIOS（BasicInput/OutputSystem），有点像是主机板内建的「软件」，用来辨识主机板上的各式装置，调整各种设置，再交给操作系统启动，BIOS是开机过程中的第一步，BIOS辨识完毕之后再给操作系统接手。BIOS软件通常放在一个很小的FlashROM存贮装置（可以刷BIOS更新内容），照片中贴着绿色贴纸的就是，和旁边的插槽相比真的超小。电脑开机时可能会秀这样的图形或文字，通常一闪而过，但一定会显示按什么键可以进入BIOS设置，一般是按DEL或F1。早期的BIOS可以用一个方法「定住」，就是把键盘线拔掉，BIOS就会停在一个错误信息，可以仔细看清楚，但现在不一定管用了，只能用各位高超的动态视觉，或是按「Pause」键停住。哈！突然想到一个关于BIOS的冷笑话，很久很久以前，随插即用的USB键盘还没那么普及时，BIOS预设若没抓到PS/2键盘就会停住，然后出现「keyboardnotpresent,pleasepressF1keytocontinue」，请按F1键继续。[b][size=3]这是最常见的BIOS画面，现在BIOS不止拿来做基本的硬件设置，最重要功能已经变成是超频了，BIOS也是各家主机板厂差异化的主要部分，之后我们会有完整一个章节来介绍BIOS。9.电源输入（ATXPowerConnector）：南北桥要吃电、存贮器要吃电、显示卡要吃电，就连USB也要吃电（虽然不多），而电就从这个20或24针的电源插座进来，供电给整张主机板。这插槽是给电源供应器插的地方，就像主机板其他有电源输入的地方一样，旁边一定有电容排排站。主机板基本结构看完这一堆，应该不难想像主机板上到底塞了多少东西，这里写的还是简化过的，内建显示、音效Codec和网络Phy芯片还没提到呢！但这只是主机板的第一篇而已，之后会在「北桥」和「南桥」篇另外解说。说到南北桥，其实上面所有的东西可以简单的分割成三大部分，主机板就是由「CPU」、「北桥」和「南桥」组合而成，其中南北桥芯片合称「芯片组」（Chipset）。只要把CPU想成大脑，芯片组的北桥和南桥则是脊椎的两个部分，一切就不难理解了。我把CPU装上主机板，并把南北桥的散热器拔掉，露出芯片。是不是有一种「三位一体」的神力流贯你全身的感觉？（有才怪......）标上框线和箭头，应该清楚多了。这就是一个「平台」的结构图，会叫北桥和南桥，是因为画这种结构图时，北桥都会在上面，南桥在下面。以最快的方法解释：北桥连接高速周边，传输速度以每秒数GB来计算的，比如CPU（8～10GB/s）、存贮器（8～10GB/s）、显示卡（8GB/s）；而南桥连接慢速周边，传输速度以每秒数MB来计算，比如硬盘（375MB/s）、USB（60MB/s）、PCI（133MB/s）、网络、音效等等。换句话说，北桥直接影响电脑的「效能」，南桥决定电脑的「功能」。所以，当你从USB随身碟读一个资料，资料就从USB→南桥→北桥→存贮器→CPU。而连接北桥和南桥之间的通道，则依芯片组厂商的设计而不同，Intel过去是用专属的HubLink，新的芯片组则用标准化的PCI-Express，至于NVIDIA和AMD则习惯用HyperTransport。由于北桥最重要的就是存贮器控制器，有时也叫MemoryControllerHub，南桥是各式输出入周边，所以也叫I/OControllerHub，你想绕英文我不反对，但我自己是习惯南北桥的称呼啦！(PS：MB是MegaByte，GB则是GigaByte=1024MB。)结语虽然一般主机板通常会有南北桥，但没有规定说这两颗芯片不能塞在一起变一颗，尤其AMD最近的CPU都内建存贮器控制器，把北桥最重要的功能转移到CPU内，这让芯片组的设计变得非常好玩，北桥可以变南桥，横跨世代完全利用。在接下来的北桥和南桥篇，会有更完整的平台升级和周边I/O的介绍。界线模糊的北桥和南桥当初规画这一系列教学文章时，我最怕的就是写到南北桥芯片组的部分。一方面是芯片组产品又乱又复杂，有点不知如何下手，在楼上的认识主机板里就讲到，主机板是把电脑里所有零组件兜在一起的平台，所以芯片组的规格一定会扯到所有零组件和周边的规格，而每项规格都是十几年演变的成果，真的要细写，这篇大概十万字都写不完。仔细考虑之后，决定还是以芯片组的大方向着手，至于细部规格实在太多，所以稍微简单介绍就好，在各零组件的章节都还会再讲到。这篇主要目的是希望未来有新的芯片组产品发表时，大家能有基本的了解。而原本打算北桥和南桥是分开写成两个章节，但想想这两个实在紧密难分，所以还是合在一起写吧！为什么要分南北桥？南北桥是主机板上最主要的芯片，通常是上游芯片组厂商（NVIDIA、AMD、Intel）卖出芯片，下游板卡厂（华硕、技嘉、微星等等）再做成主机板，某些极少数的主机板是由芯片组厂商自行生产，再以完整的板子卖给下游板卡厂去出货。先来一张之前用过的芯片组简易结构图：为什么要分成北桥和南桥？这主要是两个考量：设计和制造。就芯片设计的角度，如果要让东西沟通的速度越快，那就让它们越靠近越好，只要一分离，势必就得拉出传输的通道，而有通道就要布线、就有传输的推迟。如果可以的话，最好是把所有功能全部塞进一颗芯片内，可是必须考量到芯片制造的难度，厂商一定想赚钱，如果设计出一颗根本生产不出来、或太贵没人要买的芯片也没用。北桥和南桥就是在这样的取舍下分离，现在芯片组搭载的功能超多，而且很多周边的速度太快，很难在一颗芯片内搞定，所以就让需要高速传输的功能靠近CPU，并独立成北桥芯片，而其他较慢速的周边就变成南桥来连接北桥，与CPU做间接传输。当然，整合南北桥变成一颗芯片是绝对是可行的，只要设计和制造难度允许，很多厂商都出过单芯片的产品，但通常是AMD平台或功能较少的入门芯片组，因为花样少、制造难度较低，做成单芯片会有利于降低成本。南北桥的功用我们先以最标准的Intel的南北