绝对领域：主板全接触

出处：PConline

作者：fantasy 

主板是电脑系统中最大的一块电路板，它的英文名字叫做“Mainboard”或“Motherboard”，简称M/B。主板上布满了各种电子元件、插槽、接口等。它为CPU、内存和各种功能（声、图、通信、网络、TV、SCSI等）卡提供安装插座（槽）；为各种磁、光存储设备、打印和扫描等I/O设备以及数码相机、摄像头、“猫”（Modem）等多媒体和通讯设备提供接口，实际上电脑通过主板将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。电脑在正常运行时对系统内存、存储设备和其它I/O设备的操控都必须通过主板来完成，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。

我们要了解主板，首先要从主板物理结构说起，但你面对一块主板的时候，你首先得大致了解它由那几个部分组成，各个部分用途是什么，下面我们就分几个部分，具体阐述主板的各个组成部分：

1、主板的基石——PCB板
PCB是所有主板组件赖以“生存”的基础。它实际是由几层树脂材料粘合在一起的，内部采用铜箔走线，名为“迹线”。一块典型的PCB共有四-六层，最上和最下的两层叫做“信号层”。中间两层则叫做“接地层”和“电源层”。将接地和电源层放在中间，这样便可更容易地对信号线作出修正。

当需要安装双处理器，或者处理器引脚数量超过425根时，就要求主板达到六层。这是由于信号线必须相距足够远的距离，以防止“相互干扰”。六层板可能有三个或四个信号层、一个接地层、以及一个或两个电源层，以提供足够的电力供应。

一块没有安装任何元件的PCB板

为使系统正常工作，信号迹线的布局与长度是至关重要的因素。它的设计宗旨是尽量避免由于其它迹线的干扰，造成信号失真。一条迹线过长，或者信号频率过高，相互干扰的可能性便会大增，所以要求在相邻的两条迹线之间，留出足够大的间距。有些迹线必须限制它的最大长度，以确保信号的“完整性”，比如同处理器连接的那些迹线。与同一个设备连接的迹线在长度上都必须接近(但不是所有的设备与迹线都有此要求)；或者说，长度的区别必须在一个容许的公差范围之内。

即便主板全部采用最高品质的电子元件制造，仍有可能不稳定，这正是由于迹线布局有误，使信号不易保持完整性。要想知道信号是否完整，普通的视波器没有任何帮助，只有使用一些更专业的设备对其进行测量。对超频者来说，这一点尤其重要。因为超频后，往往要求主板在标称的规格之外运行。若布局不佳，可靠性及稳定性便会大打折扣。


2、主板的大脑——各种控制芯片
控制芯片组(Chipset)是主板的中枢，决定着主板的性能与功能，它就像是人体的中枢神经一样，控制着整个主板的运作，外观就是集成块，一个扁扁平平的方块，主板上的芯片可以分为两种，主控制芯片组和功能控制芯片组。

主控制芯片组：计算机主板上的控制芯片通常是成组地使用的，作为主板的核心组成部分，按照它们在主板上的排列位置的不同分为"北桥芯片"和"南桥芯片"。北桥芯片提供对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支持；南桥芯片则提供对KBC（键盘控制器）、RTC（实时时钟控制器）、USB（通用串行总线）、Ultra DMA/33(66)EIDE数据传输方式和ACPI（高级能源管理）等的支持。其中北桥芯片起着主导性的作用，也称为主桥（Host Bridge）。

Intel的I845E MCH芯片

除了这种通用的南、北桥结构外，目前控制芯片组正向更高级的加速集线架构发展。该架构将一些子系统，如IDE接口、音效、MODEM和USB直接接入主芯片，以便能够提供比PCI总线宽一倍的带宽，例如Intel从810系列芯片组开始，便采用了这种全新的芯片组结构，它分为MCH和ICH组成，分工基本上和南北桥芯片差不多。

另外，也有一些主板芯片采用了单一芯片的设计，通过一块芯片集成了南北桥芯片甚至显示芯片、网络芯片的功能，其中台湾的矽统公司最擅长出品这种芯片，例如SIS630、SIS730和SIS740系列都是采用单芯片设计的。采用这种芯片的主板多数是整合型的廉价主板。


功能控制芯片组：
除了南北桥类的主控制芯片以外，通常主板上还会集成其他的功能控制芯片，例如声卡芯片，网卡芯片，磁盘阵列控制芯片（Raid）等，提供多声道输出、以太网连接、Raid磁盘阵列等功能。

声卡芯片：尽管目前很多主板南桥芯片上都集成了声卡功能，但主板芯片集成的声卡功能通常都不能满足一些对音效要求比较高的用户，因此主板通常都会在主板上外加一些其他的声卡芯片去提供更好的电脑音效，其中最著名的有CMI8738芯片和创新的CT5880芯片,它们的最新版本都可以提供5.1声道和数码输出的功能。

ALC650芯片，也就是我们经常使用的AC97音效芯片

 网卡芯片：现在，随着宽带广域网和局域网的普及，以太网卡的也逐渐成了电脑标配，因此集成网卡芯片的主板也逐渐增多，目前最常见的网卡芯片是Realtek RTL8100B 10/100Mbits网卡芯片。

Realtek RTL8100B 10/100Mbits网卡芯片

Raid芯片：在最近一些主板中，开始流行搭配Raid磁盘阵列芯片，Raid是指为解决计算机CPU的高速和外存(主要是磁盘)的慢速之间的日益加剧的矛盾而出现的一种新的有效的解决方案， 由美国加利福尼亚大学伯克利分校的David.A.Pattorson教授等人于1987年提出。其技术思想是：利用现有的小型廉价磁盘，把多个磁盘按一定的方法组成一个磁盘阵列，通过一些硬件实现和一系列的调度算法，使得整个磁盘阵列对用户来说，就象是在使用一个容量很大、而可靠性和速度非常高的大型磁盘。目前主板上集成的Raid芯片主要有两种，一个是Highpoint公司推出的，一种是Promise公司推出的。

HighPoint374 Raid控制芯片

3、组成电脑的载体--各种插槽和接口：
除了各种芯片以外，主板上最醒目的就是各种插槽和接口了，除了上面主板上各种芯片直接提供的功能以外，包括电脑的核心——CPU，必备的显卡，还有各种扩展卡（声卡、网卡、电视卡）还有各种外围输入输出设备（鼠标、键盘、打印机、扫描仪）都必须通过它们去连接。

CPU插座：
不同的CPU需要搭配不同的主板，在早期的电脑系统（包括早期的486电脑）里，CPU都是直接焊接在主板上的。到了486时代，为了增强用户购买电脑的灵活性和便于用户升级电脑，就在焊接CPU的位置装上了CPU插座，而不再将CPU焊在主板上。

现在根据主板上所设置的CPU安装插座类型分为Slot 架构和Socket架构。其中Slot 架构中又分为Slot 1、Slot 2和Slot A三种，目前Slot 1、Slot 2仅用于Intel的CPU，而Slot A则仅用于AMD公司的K7（Athlon）；在早期Socket架构中分为Socket 7、Super 7（支持AGP总线的Socket 7主板）和Socket 370两种。其中Super 7主板上的Socket 7插座目前仍为各种品牌的586和686级CPU共用，而Socket 370则由Intel的赛扬1-3代处理器和Pentium3处理器使用。

自从Pentium4和AMD的雷鸟核心Athlon处理器发布之后，处理器的插座完全转向了Socket架构，其中Pentium4处理器先是使用了Socket423插座，目前转为Socket478插座，而AMD的Athlon处理器和低端的Duron处理器都转为了SocketA插座。

由于Intel公司从Pentium II级和赛扬CPU开始分别使用Slot x或Socket 370插座安装，主板的设计和生产自然也得跟着CPU转，所以在ATX等各结构主板上也分别使用相应的Slot x或Socket 370安装插槽（座）。因此除了个别同时设有Slot1和Socket 370型的“双子星”型主板外，一旦选定使用Slot 1或Socket 370型安装CPU的主板，在日后升级时则只能使用相同安装规范的CPU。

目前Pentium4使用的Socket478插座

各种扩展槽：
扩展槽是现代计算机一种很重要的接口，它可以为主机增加视频、音频、电话、网络通讯功能。下面是各种目前主板上所有扩展槽的规格：

扩展槽规格
- AGP，32位，总线速度66 MHz，带宽254.3 MB/秒
- AGP 2X，32位，总线速度66 MHz*2，带宽508.6 MB/秒
- AGP 4X，32位，总线速度66 MHz*4，带宽1017.3 MB/秒，目前带宽最大的接口
- AGP Pro，32位，总线速度66MHz，带宽254.3 MB/秒
- AMR，32位，总线速度未知，带宽未知
- EISA，32位，总线速度8.3 MHz，带宽31.8 MB/秒
- ISA，16位，总线速度8.3 MHz，带宽15.9 MB/秒
- MCA，32位，总线速度10.33 MHz，带宽40 MB/秒
- PCI，32位，总线速度33 MHz，带宽127.2 MB/秒
- PCI 2.1，64位，总线速度66 MHz，带宽508.6 MB/秒
- VLB，32位，总线速度33 MHz，带宽127.2 MB/秒
- XT，8位，总线速度8.3 MHz，带宽7.9 MB/秒

AGP（Accelerated Graphics Port，图形加速接口）
AGP是由英特尔开发提高视频性能的接口，让视频处理器与系统主内存直接相连，避免经过PCI总线而造成的系统瓶颈，增加3D图形数据传输速度，而且系统主内存可以共享给视频芯片，在显存不足的情况下，调用系统主内存来作为存储纹理之用。由于3D计算变得越来越重要，因此新型主板几乎都已经加入AGP支持。AGP Pro是AGP的改进型，使工作站级主板也能利用AGP的加速性能，降低了AGP所需的电压供应，并没有什么革命性的改变。

AMR（Audio／Modem Riser；音效／调制解调器主机板附加直立插卡）
AMR（Audio/Modem Riser，声音/调制解调器插卡）插槽是Intel公司开发的一种扩展槽标准。采用这种标准，通过附加的解码器可以实现软件音频功能和软件调制解调器功能，AMR插卡用AC-Link通道与AC97（Audio Codec '97，音频多媒体数字信号编解码器1997年标准）主控制器或主板相连。声卡、MODEM和视频卡上均有接口、模拟电路、解码器、控制器和数字电路，控制器和数字电路很容易集成在主板上或整合在芯片组中，而接口电路和模拟电路部分集成在主板上则有一定困难。例如由于电磁干扰、电话接头、电信标准的不同，MODEM的调制解调电路和接口电路就不宜集成在主板上，所以做成子卡形式，既容易升级，又避免了信号失真和SNR（Signal to Noise Ratio，信噪比）受到影响。此外，模拟I/O必须经过FCC（Federal Communications Commission，联邦通信委员会）或国际通信认证，并独立起来作为一个分离的模块，以方便制造业者研制出不同的产品。由于技术的进步，在主板上集成声卡已经实现，再也无须新增解码器，因此我们现在见到的大部分AMR插卡均是Modem。

EISA（Enhanced Industry Standard Architecture，增强形工业标准架构）
EISA是Compaq公司为了对付IBM的MCA总线而推出的一种插槽，它拥有32位总线宽度，兼容ISA插槽，支持总线主控和即插即用，但受到成本太高与兼容性缺乏的限制，应用并不广泛，很快被VLB和PCI所打败。

ISA（Industry Standard Architecture，工业标准架构）
ISA是一个有相当历史的产品了，你可能不会想像得到它的生命有多长？在技术飞速发展的PC业界，能获得如此长久的支持真是难能可贵，现在的BX主板还在使用这款17年前的插槽。ISA总线提供了足够的吞吐量给低带宽设备，而且深入到每一台PC之中，直到1990年才逐渐被PCI所取代。ISA缺少一个中枢寄存器，不能动态地分配系统资源，CPU占用率高，插卡的数量亦有限。如果几个设备同时调用共享的系统资源，很容易出现冲突现象。早期的ISA设备非常难安装，不仅要设置跳线或DIP开关来控制I/O地址，甚至中断和时钟速度也要通过手工来完成，1993年英特尔和微软共同制订了PNP ISA标准，用软件来控制各种设置，才使人们从繁重的劳动中解脱出来。

MCA（Micro Channel Architecture，微通道架构）
MCA是IBM尝试代替ISA总线而制订出来的32位标准，它的吞吐量比ISA大得多，支持总线主控，并且比ISA提早8年加入即插即用功能，其缺点是不向后兼容ISA，而且IBM紧紧抓住技术所有权，一直不肯开放此标准，导致了最后的惨败。

PCI（Peripheral Component Interconnect，互连外围设备）
不知道ISA或者还情有可原，但你绝对不可能没听说过PCI，它是现代计算机最重要的接口之一，其普及范围甚至超越了ISA，它不仅仅用于PC机，制造厂商们为了降低设计和产品成本，在许多数字设备上也使用了PCI设备。PCI的全称为PCI Local Bus（PCI局域总线）。为什么叫做局域总线呢？因为它在CPU和外围设备之间提供了一条独立的数据通道，让每种设备都能直接和CPU取得联系。PCI的设计原意就是为了适应多种设备，让图形、SCSI、视频、音频、通讯设备都能共同工作。

PCI插槽

原始的PCI规格采用与CPU同步时钟，但只限于486 20-33MHz的年代，中央处理器飞速发展是PCI永远都追赶不上的，后来人们采用分频的方法来设定PCI的频率，PCI 32的标准速度是33MHz，PCI 64的标准速度是66MHz，高于额定频率会导致数据传输出错，超频将影响系统的稳定性。32位PCI总线采用124针连接器，64位PCI用188针连接器。

外频与分频对AGP和PCI速度的影响

VLB（Video Electronics Standards Association Local Bus，视频电子标准协会局域总线）,VESA是一个专门制订标准的组织，为了改善PC机的视频性能，它在1992年引入了VLB这个32位总线，使数据流通速度更接近CPU频率，提高总体性能。VESA是在ISA的基础上新增一段插槽，增加了主板的占用面积，由于设计方面的不足，以及时钟调节出现问题，再加上不支持总线主控、即插即用等到新特性，很快被PCI所淘汰。

XT（Extended Technology，扩充技术）
它是ISA的前辈，即ISA槽中较长的那一段，当年IBM为了增加系统性能而在其PC/XT电脑上提出了此标准。XT完全受CPU的控制，数据宽度为8位，数据传输率2.38 Mbps（bit per second，位/秒）。

4、各种接口：
IDE接口：可分为IDE1和IDE2。一般情况下，IDE1接硬盘，IDE2接光驱。通常IDE接口都位于PCI插槽下方，从空间上则垂直于内存插槽（也有横着的）。现行炒得很热的ATA/133是IDE的一种规范，即传输速率为133M/s。但只有硬盘速度跟得上才能充分发挥ATA/133的优势，目前只有迈拓的金钻七代硬盘支持这一规格。

主板上的IDE接口，连接硬盘和光驱

主板上的各种接口

软驱接口：连接软驱所用，多位于IDE接口旁，比IDE接口略短一些，因为它是34针的，所以数据线也略窄一些。

COM接口（串口）：目前大多数主板都提供了两个COM接口，分别为COM1和COM2，作用是连接串行鼠标和外置Modem等设备。COM1接口的I/O地址是03F8h-03FFh，中断号是IRQ4；COM2接口的I/O地址是02F8h-02FFh，中断号是IRQ3。由此可见COM2接口比COM1接口的响应具有优先权。

PS/2接口：PS/2接口的功能比较单一，仅能用于连接键盘和鼠标。一般情况下，鼠标的接口为绿色、键盘的接口为紫色。PS/2接口的传输速率比COM接口稍快一些，是目前应用最为广泛的接口之一。

USB接口：USB接口是现在最为流行的接口，最大可以支持127个外设，并且可以独立供电，其应用非常广泛。USB接口可以从主板上获得500mA的电流，支持热拔插，真正做到了即插即用。一个USB接口可同时支持高速和低速USB外设的访问，由一条四芯电缆连接，其中两条是正负电源，另外两条是数据传输线。高速外设的传输速率为12Mbps，低速外设的传输速率为1.5Mbps。此外，USB2.0标准最高传输速率可达480Mbps。

LPT接口（并口）：一般用来连接打印机或扫描仪。其默认的中断号是IRQ7，采用25脚的DB-25接头。并口的工作模式主要有三种：1、SPP标准工作模式。SPP数据是半双工单向传输，传输速率较慢，仅为15Kbps，但应用较为广泛，一般设为默认的工作模式。2、EPP增强型工作模式。EPP采用双向半双工数据传输，其传输速率比SPP高很多，可达2Mbps，目前已有不少外设使用此工作模式。3、ECP扩充型工作模式。ECP采用双向全双工数据传输，传输速率比EPP还要高一些，但支持的设备不多。

MIDI接口：声卡的MIDI接口和游戏杆接口是共用的。接口中的两个针脚用来传送MIDI信号，可连接各种MIDI设备，例如电子键盘等。