任东晓电子科技大学成都学院2009年2月.ppt
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1、计算机管理与维护,任东晓 电子科技大学成都学院 2009年2月,第二章 主板,2.1 主板的分类 2.2 主板的结构 2.3主板的选购 2.3.1 选购原则 2.3.2 主板选购 2.3.3 主板产品 2.4 主板的故障维护,2.1 主板的分类,主板又叫主机板、系统板和母板,它安装在机箱内,是微机最基本的也是最重要的部件之一。主板一般为矩形电路板,上面安装了组成计算机的主要电路系统,一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。主板采用开放式结构其上大都有6-8个扩展插槽,供微机外围设备的控制卡(适配器)插接。主板的类
2、型和档次决定着整个微机系统的类型和档次,主板的性能影响着整个微机系统的性能。,1按主板上使用的CPU分 386主板、486主板、奔腾主板等。同一级的 CPU往往也还有进一步的划分。 2按主板上I/O总线的类型分 ISA工业标准体系结构总线。 EISA扩展标准体系结构总线。 MCA(Micro Channel)微通道总线。 VESA(Video Electronic Standards Association)视频电子标准协会局部总线,简称VL总线。 PCI(Peripheral Component Interconnect)外围部件互连局部总线,简称PCI总线。 486级的主板多采用VL总线,
3、而奔腾主板多采用PCI总线。,3按逻辑控制芯片组分 芯片组是主板的核心组成部分,几乎决定了主板 的全部功能。到目前为止,能够生产芯片组的厂家 有Intel、VIA、SIS、nVIDIA和ATI等。Intel芯片组 占有最大的市场份额,而且产品齐全,高、中、低 档以及整合型产品都有。其它的芯片组厂商除 nVIDIA之外主要是在低档产品和整合个领域。 4按主板结构分 (1)AT结构主板,IBM PC/A机首先使用而得名,以前486、586主板采用AT结构。 (2)Baby AT 袖珍尺寸的主板,比AT主板内部元,器件布局排列更紧凑,因而得名。可以用AT电源,也可用ATX电源。很多原装机的一体化主板
4、首先采用此结构 。 (3)ATX 结构,改进型的AT(AT extended)主板,Intel在1995年公布了扩展AT主板结构,外形在Baby-AT的基础上旋转90度,对主板上元件布局作了优化,有更好的散热性和集成度,如:增加了主板引出端的有效长度,采用7个I/O插槽,优化驱动器连接位置,增强了电源管理功能等,但需要配合专门的ATX机箱使用。 (4)一体化(All in one) 主板上集成了声音,显示等多种电路,一般不需再插卡就能工作,具有高集成度和节省空间的优点,但有维修不便和升级困难的缺点。在原装品牌机中采用较多。,(5)NLX结构 Intel最新的主板结构,通过重置机箱内的各种接口,
5、将扩展槽从主机板上分割开,把竖卡移到主板边上的方法。最大特点是机箱内的通风散热更加良好,系统扩展和升级、维护也比较方便。 5其它的主板分类方法 按主板的结构特点分类还可分为基于CPU的主板、 基于适配电路的主板、一体化主板等类型。基于CPU 的一体化的主板是 目前较佳的选择。 按印制电路板的工艺分类又可分为双层结构板、四 层结构板、六层结构板等;目前以四层结构板的产品 为主。,2.2 主板的结构,主板的平面是一块PCB印刷电路板,分为四层板和六层板。现在的主板多为四层板,有主信号层、接地层、电源层、次信号层。而六层板增加了辅助电源层和中信号层。六层PCB的主板抗电磁干扰能力增强,主板更加稳定。
6、在电路板上面,是错落有致的电路布线;布线上面为棱角分明的各个部件,有插槽、芯片、电阻、电容等。当主机加电时,电流会在瞬间通过CPU、南北桥芯片、内存插槽、AGP插槽、PCI插槽、IDE接口以及主板边缘的串口、并口、PS/2接口等,随后,主板根据BIOS(基本输入输出系统)来识别硬件,并进入操作系统。,1. 控制芯片组 芯片组(Chipset)是主板的灵魂,它决定了主板性能的好坏和级别的高低,进而影响到整个电脑系统性能的发挥。主板芯片组的技术含量很高,有能力设计、生产主板芯片组的厂商不多;此外,主板芯片组须与CPU配套,因此目前的主板芯片组主要分为“For Intel ”和“For AMD”两大
7、类,即Intel平台主板和AMD平台主板。提供芯片组的厂商有Intel、nVIDIA、VIA、SIS等,他们构成主板芯片组市场中的主流产品。 (1)传统的南北桥结构 传统的南、北桥芯片组一般由两块芯片组成,横跨在AGP插槽左右两边。南桥多位于PCI插槽的上面;而CPU插槽旁边,被散热片盖住的就是北桥芯片。,1. 控制芯片组 芯片组(Chipset)是主板的灵魂,它决定了主板性能的好坏和级别的高低,进而影响到整个电脑系统性能的发挥。主板芯片组的技术含量很高,有能力设计、生产主板芯片组的厂商不多;此外,主板芯片组须与CPU配套,因此目前的主板芯片组主要分为“For Intel ”和“For AMD
8、”两大类,即Intel平台主板和AMD平台主板。提供芯片组的厂商有Intel、nVIDIA、VIA、SIS等,他们构成主板芯片组市场中的主流产品。 (1)传统的南北桥结构 传统的南、北桥芯片组一般由两块芯片组成,横跨在AGP插槽左右两边。南桥多位于PCI插槽的上面;而CPU插槽旁边,被散热片盖住的就是北桥芯片。,北桥芯片主要负责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,处理CPU、内存、显卡之间的通信,由于发热量较大,因而需要散热片散热。南桥芯片则负责扩展槽的种类与数量、扩展接口的类型和数量,处理存储设备和PCI之间的数据流通。南桥和北桥合称芯片组,像桥梁或纽带一样
9、将系统中各个独立器件和设备连接起来形成整体,其在很大程度上决定了主板的功能和性能。主板中间,紧靠着CPU插槽,上面覆盖着银白色散热片的芯片就是主板的北桥芯片。图2-2显示VIA的一款北桥芯片。,(2)整合芯片组 整合芯片组整合了声卡、显卡、调制解调器、网卡其中一种或多种的主板。因为这种主板将各类常见的设备全部“浓缩”到一块高集成的芯片组中,这样它的布局走线会更加简洁,因此相对而言其稳定性更高、兼容性更好、价格更低,但缺点是性能不是很出色,如表2.1所示Intel等厂家的整合芯片组性能特点。 2. 总线 总线是计算机系统各部件或设备之间进行数据交换的传输线路,按功能可分为以下几种。 (1)CPU
10、总线包括地址线、数据线和控制线,它用来连接CPU和控制芯片。 (2)存储总线包括地址线、数据线和控制线,用来连接,存储控制器和DRAM。 (3)系统总线也称为I/O通道总线,包括地址线、数据线和控制线,用来与扩充插槽上的各扩充板卡相连接。系统总线有多种标准,以适用于各种系统。 (4)外部总线用来连接外设控制芯片,如主机板上的I/O控制器和键盘控制器。 3主板上的的插槽与插座 (1) CPU插座 如图2.4为典型的CPU插座。目前流行的CPU插座有:Socket A(462)、Socket 775、Socket 478、Socket AM2等几种,这些CPU插座都采用ZIF(Zero Inser
11、t Force)标准。,(2) ATX电源插座 主板、键盘和所有接口卡都由电源插座供电,如图2.5所示。主板上的电源插座共有两种规格,AT规格和ATX规格。 AT规格是一种较为传统的插座规格,AT主板的电源插座是12芯单列插座,没有防插错结构,电源插座看似连在一起,实际上分为两个插头,其编号为P8和P9,插接时应注意将P8与P9的两根接地黑线紧靠在一起,不能把插头插反,否则会烧毁主板。 ATX是目前广泛使用的电源插座规格,配合ATX电源使用。ATX电源插座是20芯双列插座,具有防插错结构,如果插头反了就插不进去,所以不必担心会烧毁主板。在软件的配合下,ATX电源可以实现软件关机、键盘开机和Mo
12、dem远程唤醒等电源管理功能。,(3) IDE、FLOPPY接口插座 IDE是现在普遍使用的外部接口,主要连接硬盘和光驱。采用16位数据并行传送方式,体积小,数据传输快。一个IDE接口只能接两个外部设备。 IDE接口为40针双排针插座,一些主板为了方便用户正确插入电缆插头,取消了未使用的第20针,形成了不对称的39针IDE接口插座,以区分连接方向;有的主板还在接口插针的四周加了围栏,其中一边有个小缺口,标准的电缆插头只能从一个方向插入,以避免连接错误。蓝色或红色围IDE1、白色为IDE2。,软驱接口用来接软驱,软盘驱动器就是我们平常所说的软驱,现今最常用的是3.5英寸的软驱,可以读写1.44M
13、B的3.5英寸软盘,5.25英寸的软盘已经淘汰,很少会见到。主板上只提供一个软驱接口,为一个34针双排针插座,标注为Floppy、FDC或FDD。一些主板为了方便用户正确插入电缆插头,把未使用的第5针取消,形成了不对称的33针软驱接口插座以区分连接方向。一个软驱接口插座可以接两台软盘驱动器,用一根扁平的34针数据线进行连接软驱。,4) DIMM插槽与SIMM插槽 内存条插槽的作用是安装内存条,内存是一组或多组具备数据输入出和数据存储功能的集成电路。目前流行的内存条有SDRAM、DDR SDRAM和RDRAM内存条。 SDRAM(Synchronous DRAM)即“同步动态随机存储器”,采用1
14、68线结构,是赛扬、P时代使用范围最广泛也是最普通的内存了。DDR SDRAM也就是采用了DDR(Double Data Rate SDRAM双数据速度)技术的SDRAM。与普通的SDRAM相比,它们的时钟周期是一样的,但DDR SDRAM能在时钟脉冲的上升和下降沿都能传输数据,而SDRAM只在信号的上升沿时读取数据,因此理论上DDR SDRAM可提供双倍于SDRAM的速度,这样也将带来双倍的性能。RDRAM(Rambus DRAM):总线式动态随机存储器,是由RAMBUS公司与INTEL公司合作提出的一项专利技术,它采用了串行的数据传输模式,数据传输率最高可达800MHZ,而它的总线宽度却仅
15、为16bit,远远小于现在的SDRAM的64bit。,SDRAM内存条共有168(82 X 2面)个接触点,故这种内存又被称为168线内存;DDR SDRAM有184个接触点。虽然SDRAM内存条和DDR SDRAM内存条的长度相同,而且其内存颗粒的形状也几乎完全一样,但仔细比较会发现,SDRAM的金手指(内存条、显示卡等与主板接触的金色印刷电路部分)有两个缺口,而DDR SDRAM只有一个缺口。这是辨别SDRAM 和DDR SDRAM 最简单有效的办法。RDRAM内存条也有184个接触点。SDRAM、DDR SDRAM的内存插槽称为双列直插式内存(DIMM)插槽;RDRAM内存条的插槽称为存
16、储器总线直连内存(RIMM)插槽。,(5) ISA、PCI和AGP扩展槽 扩展槽是主板上用于固定扩展卡并将其连接到系统总线上的插槽。扩展槽如图2.8所示。,ISA插槽是基于ISA总线(Industrial Standard Architecture,工业标准结构总线)的扩展插槽,其颜色一般为黑色,比PCI接口插槽要长些,位于主板的最下端。其工作频率为8MHz左右,为16位插槽,最大传输率16MB/sec,可插接显卡,声卡,网卡已及所谓的多功能接口卡等扩展插卡。其缺点是CPU资源占用太高,数据传输带宽太小,是已经被淘汰的插槽接口。 旧的主板上保留它是为了兼容已有的大量ISA插卡。 PCI,外设组
17、件互连标准(Peripheral Component Interconnect),英特尔(Intel)公司1991年推出的用于定义局部总线的标准。此标准允许在计算机内安装多达10个遵从PCI标准的扩展卡,最早提出的PCI总线工作在33MHz频率之下,传输带宽达到133MB/s。从结构上看,PCI是在CPU和外设之间插入的一级总线,具体由一个桥接电路实现对这一层的管理,并实,现上下之间的接口以协调数据的传送。与CPU及时钟频率无关,能自动识别外设。PCI扩展槽为白色,能插PCI显示卡、PCI声卡、PCI网卡等扩展卡。 AGP(Accelerate Graphical Port),加速图形接口,是
18、显示卡的专用扩展插槽,它是在PCI图形接口的基础上发展而来的。AGP规范是英特尔公司解决电脑处理(主要是显示)3D图形能力差的问题而出台的。AGP并不是一种总线,而是一种接口方式。AGP完全独立于PCI总线之外,直接把显卡与主板控制芯片联在一起,使得3D图形数据省略了越过PCI总线的过程,从而很好地解决了低带宽PCI接口造成的系统瓶颈问题。在主板上,AGP显卡比PCI显卡短一些,显色也不相同,AGP插槽只能用来插AGP显卡,PCI插槽不光可以插PCI显卡,还有一些槽是用来插网卡的以及一些其它的卡。,PCI-Expresss是目前比较流行的接口标准,主要优势是数据传输率高。PCI-Express
19、也有多种规格,从PCI-Express1X到PCI-Express16X,能满足一定时间内高速设备传输需求。下图所示就是采用PCI-Express总线的主板图,图中黑色的那条就是PCI-E插槽。,4. 外置I/O接口,如下图所示,ATX主板的后I/O面板上的外部设备接口有键盘、鼠标、串口、并口、USB、MIDI/游戏杆及音频接口。ATX主板已经将这些设备的接口焊接到主板上。,(1) PS/2接口 PS/2接口是目前最常见的鼠标和键盘接口,最初是IBM公司的专利,俗称“小口”。这是一种鼠标和键盘的专用接口,是一种6针的圆型接口。但鼠标只使用其中的4针传输数据和供电,其余2个为空脚。PS/2接口的
20、传输速率比COM接口稍快一些,而且是ATX主板的标准接口,是目前应用最为广泛的鼠标接口之一,但仍然不能使高档鼠标完全发挥其性能,而且不支持热插拔。 ATX主板I/O面板使用PS/2型的六针微型DIN型键盘和鼠标口插座,该插座集成在ATX主板上,键盘接口一般为紫色,鼠标接口一般为绿色。,(3) 并行口插座 并行口主要连接打印机,也称打印口(LPT、PRN)。ATX主板上已经集成了并口,并口的连接器采用25针D型插座。 (4) 串行口插座 串行接口也叫COM口,“COM”就是通信的缩写。是采用串行通信协议的扩展接口。串口的出现是在1980年前后,数据传输率是115kbps230kbps,串口一般用
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- 任东晓 电子科技 大学 成都 学院 2009
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