计算机主板基础知识.

本章要点主板的组成、分类以及选购主板的芯片组主板和主板驱动程序的安装主板的常见故障分析和处理3.1主板的简介主板，又叫母板(Motherboard)或主机板，是微机中最基本最重要的部件之一，是电脑内部各种配件的载体，各种配件通过主板联系在一起，配件之间的数据传输，都是通过主板来实现的。主板性能的好坏，将直接影响整个系统的运作情况。每一种新型CPU的出现，都会推出与之配套的主板控制芯片组，否则新型CPU的性能就无法或正常发挥出来。3.2主板的主要组成主板虽然档次和品牌很多，但是其组成和技术基本一致，除CPU接口和芯片组不同外，其组成结构几乎相同。下面我们以ATX主板为例，如图3-1所示，看一看主板上的主要组成部件及其功能。图3-2主板CPU插槽内存插槽AGP插槽PCI插槽北桥芯片CMOS电池IDE插槽外围接口ATX电源接口南桥芯片BIOS芯片软驱插槽PCB基板图3-1ATX主板3.2.1PCB基板PCB（PrintedCircuitBoard：印刷电路板）由多层构成，在每一层PCB板上都密布有信号走线。在系统运行的时候，信号线间难免会出现电磁干扰现象，最终导致信号不稳定和系统运行不稳定。因此，一般除了对走线的布局及间距进行改进外，好的主板多采用6层及其6层以上的PCB板结构，并在中间加入了屏蔽层来避免各层间的信号干扰现象，以达到运行稳定性的要求。3.2.2CPU插槽目前，主流CPU的插槽多采用ZIF（ZeroInsertForce）标准，常见的CPU插槽类型有Socket478、Socket754、Socket939、LGA775和SocketAM2等，现在市场上主流CPU的插槽为SocketAM2插槽和LGA775插槽。AMD的SocketAM2插槽采用全新设计，有940根针脚，如图3-2所示。这种类型的微处理器内建DDR2内存控制器，可以支持最高DDR2800MHz的内存。图3-2SocketAM2CPU插槽Intel的LGA775插槽如图3-3所示，它与Socket接口不同，LGA775接口的CPU底部没有传统的针脚，而是775个触点，通过与对应的LGA775插槽内的775根触针接触来传输信号。LGA775接口不仅能够提升处理器的信号强度和处理器频率，同时也可以降低生产成本。目前，LGA775插槽已经成为Intel桌面CPU的标准接口。LGA775插槽，是Intel925XExpress和Intel915Express芯片组，所采用的接口类型，支持Pentium4和Pentium4ExtremeEdition处理器。图3-3LGA775CPU插槽在CPU插座内一般都有一个温度探头，用来探测CPU的温度，并将测得的温度在主板BIOS中显示出来。3.2.3主板芯片组芯片组(Chipset)是主板的灵魂和中枢，它不仅负责主板上各种总线之间数据和指令的传输，而且还承担着硬件资源的分配与协调任务。按照芯片组在主板上位置的不同，通常可分为北桥芯片和南桥芯片。靠近CPU的那块芯片称为北桥芯片，它主要负责CPU、内存和显示卡之间的数据、指令的交换、控制和传输任务。南桥芯片负责外部存储器（硬盘和光驱）以及其他硬件资源（USB、PCI和ISA等设备）的控制、调配及传输任务。主板芯片组几乎决定着主板的全部功能，其中CPU的类型、主板的系统总线频率，内存类型、容量和性能，显卡插槽规格由芯片组中的北桥芯片决定的；扩展槽的种类与数量、扩展接口的类型和数量（如USB2.0/1.1，IEEE1394，串口，并口，笔记本的VGA输出接口）等，由芯片组的南桥决定的。有些芯片组由于集成了3D加速显示（集成显示芯片）、AC‘97声音解码等功能，还决定着计算机系统的显示性能和音频播放性能等。随着主板集成技术的提高，许多主板芯片组已经开始用一块单一芯片来代替南桥芯片和北桥芯片。主板芯片组也逐渐开始集成显卡、声卡、调制解调器和网卡等部件。目前，主流芯片组生产厂家有Intel(英特尔公司)、VIA(威盛电子（中国）有限公司)、SiS(矽统科技股份有限公司)、ALI(扬智科技股份有限公司)、AMD(超微半导体（中国）有限公司)、nVIDIA(英伟达公司)和ATI(冶天：已经被AMD兼并)等，其中以Intel、nVIDIA、VIA和AMD最为常见，如图3-4所示。图3-4主板芯片组3.2.4总线扩展槽总线扩展槽是用于扩展微机功能的插槽，它是总线的延伸，可以用来插接各种板卡，如显卡、声卡、网卡和视频采集卡等。目前使用的总线扩展槽主要有PCI插槽和PCI-E插槽。PCI插槽用于插接PCI总线的板卡，一般为乳白色，如图3-5所示。根据主板的不同，一般有3～5个PCI插槽。PCI-E插槽大大提高了微机图形接口的吞吐能力，目前多用于插接显卡，PCI-E插槽将会成为今后一段时间内的主流扩展插槽。图3-5PCI插槽和PCI-E插槽PCI-E插槽PCI插槽3.2.5AGP接口插槽加速图形端口（AcceleratedGraphicsPort，AGP）插槽是Intel为配合PentiumⅡ处理器的开发而提出的规范标准，用于解决3D图形处理能力不足的问题。AGP不是一种总线结构，它是点对点的连接，即连接控制芯片和AGP显卡。AGP在内存与显卡之间提供了一条直接通道，使得3D图形数据越过PCI总线，直接送入显示子系统，这样就能突破由于PCI总线形成的系统瓶颈，从而达到高性能3D图形的描绘功能。AGP标准可以让显卡通过AGP接口调用系统内存做显存，这是一种解决显卡板载显示内存不足的廉价解决方案。3.2.6内存插槽内存插槽是用来安装内存条的，目前应用比较多的是DDR和DDRⅡ插槽，其中DDR插槽有184个触点，而DDRⅡ插槽有240个触点。随着CPU和主板技术的更新，DDRⅡ内存已经变成主流配置。图3-6双通道内存插槽DDR内存插槽DDRⅡ内存插槽对于支持双通道内存的主板，4条内存插槽分别用两种不同的颜色来区分，如图3-6所示，要实现双通道必须成对配置内存。用不同颜色区分就可以方便用户配置双通道，只需将两条完全一样的内存条插入同一颜色的内存插槽中即可。3.2.7BIOS单元BIOS（BasicInputOutputSystem，基本输入输出系统），全称是ROM-BIOS，即只读存储器基本输入输出系统。BIOS程序是微机中最基础、最重要的程序，它为计算机提供最底层、最直接的硬件控制。这段程序固化在计算机主板上的一个ROM芯片中。BIOS程序包括：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。它是连接软件与硬件设备的接口程序，负责解决硬件的即时要求，并按软件对硬件的操作要求具体执行。简单的说，它是连接计算机硬件与操作系统的桥梁。微机接通电源后，BIOS最先被启动，然后它会对电脑的硬件设备进行完全彻底的检验和测试。如果发现严重故障就停机，不给出任何提示或信号；如果是非严重故障则给出屏幕提示或声音报警信号，等待用户处理；如果未发现问题，则将硬件设置为备用状态。在完成自检后，ROM-BIOS将按照系统CMOS设置中的启动顺序搜寻软硬盘驱动器及CD-ROM/DVD-ROM、网络服务器等有效的启动驱动器，读入操作系统引导记录，然后将系统控制权交给引导记录，由引导记录完成系统的启动。BIOS是主板上唯一可能被病毒攻击的芯片。BIOS中的内容一旦被破坏，主板将不能工作。因此，部分主板商采用了双BIOS芯片技术，当主BIOS被破坏后，后备BIOS就自动生效开始工作。1．BIOS芯片主板BIOS主要有AwardBIOS、AMIBIOS和PhoenixBIOS三种类型。国内品牌机和组装机的主板上多使用AwardBIOS芯片和AMIBIOS芯片，进口品牌机中多使用Phoenix或其它的BIOS芯片。用户在BIOS中设置的各项参数保存在南桥芯片的RAM单元中。关机后，为了维持BIOS的设置参数和主板上系统时钟的运行，主板上都装有一块电池。另外，在电池旁边都有一个用来清除BIOS用户设置参数的跳线或DIP开关，这样，用户在错误地设置了BIOS参数或忘记BIOS口令后，可通过放电来恢复出厂默认设置。2．CMOS与BIOS的区别主板上用来存储BIOS程序的芯片，被称为BIOSROM；用来保存当前系统的硬件配置信息和用户对某些参数设定的芯片，称为CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor互补金属氧化物半导体)RAM。CMOS芯片由主板上的电池供电，即使系统断电，内容也不会丢失。CMOS芯片只有保存数据的功能，而对CMOS中各项参数的修改却要通过BIOS的设定程序来实现。现在的主板厂商大多将CMOSRAM芯片和RTC（Real-TimeClock，实时时钟）集成在南桥芯片中。这样，在主板上只能看到给CMOSRAM供电的电池和BIOSROM芯片。如图3-7所示。图3-7BIOS芯片CMOS电池BIOSROM3.2.8供电单元主板上不同的硬件子系统需要不同的电压，主要分为三大类：键盘控制器和BIOS芯片等部件需要+5V电压；内存和AGP通道等系统I/O电压则需要+3.3V；而不同的CPU的核心电压并不一样，现在主流CPU的电压只有1.5V左右。3.2.9硬盘和光驱接口硬盘和光驱都是通过数据线与主板相连的，因此主板上有与硬盘和光驱的数据线连接的接口，以前硬盘和光驱数据线在主板上的接口是IDE接口，现在大多采用SATA接口。SATAⅡ接口IDE接口图3-10硬盘、光驱的接口3.2.10板载声卡和网卡控制芯片声卡是多媒体计算机的重要设备之一，有板载声卡和独立声卡之分，独立声卡是专门用来处理声音的板卡，插在PCI插槽中，而板载声卡是集成在主板上的音效芯片，如图3-11所示。板载音效芯片处理能力不断提升，在2GHz以上处理器的配合下，板载声卡和普通独立声卡之间性能差异越来越小。对于非专业用户来说，板载声卡配上一套好的音箱，效果也不错。随着各种宽带接入方式和网络的普及，网卡已经成为计算机的标准配置之一，并且网卡集成到主板上已经成为主流。而网卡控制芯片，是集成网卡的核心元件，比较常见的有RTL8100B、BCM5702CKMB、IntelRC82540、IntelDA82562ET和Marvel88E8001-LKJ等，如图3-12所示。图3-11音效芯片图3-12网卡控制芯片3.2.11USB与IEEE1394控制芯片通用串行总线（UniversalSerialBus，USB）传输规范有两种：USB1.0和USB2.0。USB2.0为目前的主流，数据传输速率为480Mbps。USB设备具有支持热插拔、无需电源插座、同时支持127个外部设备，并且不会损失带宽等优势。常见的支持USB2.0功能的控制芯片有VIA的VT6202和NEC的D720100AGM等，如图3-13所示。IEEE1394也是一种传输速率非常高的传输规范，许多数码摄像机都采用IEEE1394接口。为了更为有效地支持众多数码产品，许多主板集成了IEEE1394控制芯片，如图3-14所示。常见的IEEE1394控制芯片有德州仪器的TSB43AB22A和TSB43AB23和VIA的VT6306等。图3-14IEEE1394控制芯片图3-13USB2.0控制芯片3.2.12时钟发生器时钟发生器的作用是：在主板启动时提供初始化时钟信号，让主板能够启动。在主板正常运行时提供各种总线所需要的时钟信号，以协调内存芯片的时钟频率。图3-15时钟发生器和晶振3.2.13硬件监控芯片主板上通常有一块至两块专门用于监控硬件工作状态的硬件监控芯片，如图3-16所示。当硬件监控芯片与各种传感元件（电压、温度、转速）配合时，便能在硬件工作状态不正常时，自动采取保护措施或及时调整相应元件的工作参数，以保证电脑中各配件工作在正常状态下。比较常见的硬件监控芯片有华邦公司的W83697HF和W83627HF，SMSC公司的LPC47M172，ITE公司的IT8705F，ASUS公司的AS99172F等。图3-16硬件监控芯片3.2.14