第3章主板剖析.ppt

第3章 主板,,3.1主板定义与分类,3.1.1主板的定义 主板（Main Board)又称系统板或母板, 是装在主机箱中的一块最大的多层印刷电路板，上面分布着构成计算机的主系统电路的各种元器件和接插件，是计算机的连接枢纽 3.1.2主板的分类 按物理结构可分为： XT（eXtended Type） （286以前，1981年至1984年） 、 AT（Advanced Technology， 286——586，1984年至1995年）、 ATX（Advanced Technology eXternal， Pentium——Core i7，1995年至现在）和BTX (Balance Technology Extended, 2003年开始今后将力推的产品)我们只介绍目前在用的两种主板ATX与BTX1、ATX（Advanced Technology eXternal）结构标准 (1)定义；ATX结构规范是INTEL公司1995年7月提出的一种主板标准，是对主板上CPU、RAM、长短卡的位置进行优化设计而成的 (2)特点：使用ATX电源和ATX机箱，把2个串口、1个并口、1个PS/2鼠标口、1个PS/2键盘口（小口）、USB（通用串行接口）口和AVC（音频接口）口全部集成在主板上。

(3)优点： ①当板卡过长时，不会触及其它元件 ②外设线和硬盘线变短，更靠近硬盘 ③ 散热系统更加合理 ④为USB应用提供了支持 (4)适用范围： Pentium至现在的所有类型CPU5)ATX的规格 ①ATX标准板:尺寸为305mm×244mm和MinATX主板尺寸为284mm×208mm ②MICRO ATX主板:尺寸为244mm×244mm，用于紧凑机 ③FLEX ATX主板:尺寸为229mm×191mm，用于低档机 ④Mini-ITX主板：Mini-ITX 超微型主板是近年兴起的高集成的原生 x86ATX 主板，尺寸只有 170mm x 170mm，它比 FlexATX 主板小 33%，功率小于100瓦，一般只有一个PCI-E插槽和1-2根内存插槽 注意：小板可以装在大机箱而大板肯定是装不进小机箱的目前市场上流行的三种ATX主板,2、BTX结构标准 （1）BTX的特点 ①出色的散热性能 ：在BTX架构中， CPU与大风扇装在一块，风可以吹向南北桥、内存与显卡,②更科学的安装与固定方式 ③大量采用新型总线及接口 在BTX规范中，大量采用新型总线及接口，而一些老的总线及接口将会消失，譬如串口和并口， BTX规范增加了面板上USB接口的数量。

当然空余出来的位置将用于以太网、蓝牙等新型设备或接口 3.2主板的组成,主板由印刷电路板（PCB板）、控制芯片组、BIOS芯片、供电电路、时钟电路、CPU插座、内存插槽、扩充插槽及各种输入输出接口等组成主板华硕P6X58D-E中各器件组成如图所示,3.2.1主板的芯片组 1、定义：芯片组是与CPU相配合的系统控制集成电路，通常分为南桥与北桥两个芯片，北桥（靠近CPU）连接主机的CPU、内存、显卡等南桥连接总线、接口等 随着AMD公司的Fusion整合型处理器的出现，PC核心将由传统的中央处理器/北桥/南桥等三颗芯片，转变为中央处理器/南桥等二颗芯片，北桥芯片或图形芯片的功能都内建至处理器中 2、功用：北桥芯片通过前端总路线与CPU进行数据交换，并将处理过的数据信号的控制信号传送给内存、南桥和显卡的图形控制芯片南桥与BIOS芯片相通，主要负责对外部设备数据的传输与处理，管理所有设备及接口3．目前市场流行芯片组简介 2013年，INTEL CPU正处于新旧交替时，流行的主板芯片组也种类繁多，大体可分为： 支持LGA1155接口CPU的Intel 7系列主板芯片组，如H61、Z77、H77、Z75、B75等； 2013新推出的支持LGA 1150接口CPU的Intel 8系列芯片组，分别是高性能可超频的Z87、主流的H87、低端的B85等。

支持AMD公司的CPU的主板芯片组分别为 支持AM3+接口的AMD 900系列主板包括990FX、990X、970； 支持第一代APU接口FM1的A55、A75以及 支持第二代APU接口FM2的A55、A75、A85X等1）Intel 7系列主板芯片组 ①Intel 7系列主板芯片组规格对比,②Intel H77芯片组介绍 该芯片组适用于台式机；适用于Ivy Bridge架构的处理器；CPU插槽为LGA 1155；支持的CPU数量为1颗；支持超线程技术；支持DDR3的内存；支持支持PCI Express 2.0的显卡；支持USB2.0和3.0的接口，具体为：支持10个USB2.0接口，4个USB3.0接口；支持SATA接口：支持4个SATA II，2个SATA III接口；还支持RAID 0，1，5，10；支持PCI-E信道：8（5GT/s），另外有1个PCI-E 3.0 X16H77芯片组的数据传递关系图,（2）Intel 8系列芯片组 LGA 1150接口是Intel公司2013年最新推出的CPU接口，相应地Intel公司推出支持该接口的Intel 8系列芯片组，主要有Z87、H87、B85和H81。

①LGA 1150接口Intel 8系列芯片组规格对比,②LGA 1150接口Intel 8系列芯片组的特点 LGA 1150接口Intel 8系列芯片组的命名延续了过去的规则，Z代表高端，H为主流，B为商用，同时数字越大则定位越高8系芯片组的共同特点就是支持Haswell架构的LGA1150接口处理器，而除此之外的其他功能，比如显卡、内存、硬盘支持上有所差异 ③Intel双芯片（4系）与单芯片（5系）结构比较示意图,（3）AMD 990FX芯片组 AMD 9系列主板北桥分为990FX、990X、970三种型号，区别主要是PCI-E2.0插槽数量和带宽不同 AMD990FX平台结构图,（4）A85芯片组 A85芯片组面向于AMD Trinity架构的APU处理器，它支持全新的FM2接口，无法向下兼容FM1接口的APU处理器，采用单芯片的设计3.2.2主板BIOS电路 主板BIOS电路它主要由FLASH ROM芯片和CMOS RAM 芯片及电池供电电路组成 主板BIOS芯片里面写有BIOS程序，它是硬件又含软件，把这种含有软件的硬件芯片又可称为固件，它是系统中硬件与软件之间交换信息的链接器。

CMOS RAM 芯片有通过BIOS程序设置的各种参数，为了保持此参数，计算机断电时是由电池供电电路供电，计算机工作时是由主机电源供电，并向电池充电3.2.3主板的时钟电路 大多数时钟电路由一个晶振、一个时钟芯片、电阻、电容等构成，部分主板由一个晶振、多个时钟芯片构成它是系统频率发生器，产生主板的外频和各类接口的基准频率其工作原理为：晶体振荡器工作之后会输出一个基本频率，由时钟芯片（又叫分频器）分割成不同频率（周期）的信号，再对这些信号进行升频或降频处理，最后通过时钟芯片旁边的电阻（外围元件）输出 超外频时是通过调整时钟芯片的输出频率达到的3.2.4主板的供电路 现在高档的主板，甚至内存、主板芯片组都设计有专门的供电电路，其原理与CPU的供电路一样，我们只讨论CPU的供电电路 1、CPU供电电路的组成 它由电感、场效管、MOSFET drive和滤波电容组成通常供电电路环绕在CPU四周 ，整个CPU供电路还有一个“PWM”（ Pulse Width Modulation脉冲宽度调制）控制器 如图所示2、CPU供电电路的相位 CPU供电电路的工作中有几个电路平行提供相同的输出电压­——CPU电压，然而，他们在不同一时间工作，因此命名为“相位”。

CPU供电电路的相位数的判断，一般判断标准是一个线圈、两个场效应管和一个电容构成一相电路；两相供电回路则是两个电感加上四个场效应管；三相供电回路则是三个电感加上六个场效应管依次类推，N相也就是N个电感加上2N个场效应管如图所示为三相供电电路,3、CPU供电电路的工作原理 当电脑开机后，电源管理芯片（PWM ，Pulse Width Modulation）在获得ATX的电源输出的+5V或+12V供电后，为CPU中的电压自动识别电路（VID）供电，接着CPU电压自动识别引脚发出电压识别信号VID（VID0-VID7 8位）给电源管理芯片电源管理芯片再根据CPU的VID电压，发出驱动控制信号，控制两个场效应管导通的顺序和频率，使其输出的电压与电源达到CPU核心供电需求，为CPU提供工作需要的核心电压CPU二相供电电路示意图,CPU三相供电电路示意图,CPU单相、二相、三相供电电路的滤波前后的电压波形示意图,3.2.5 主板CPU插座的种类 主板CPU插座从Socket 4、Socket 5到Socket 7都是INTEL和AMD公司的CPU通用（CPU从486——Pentium、K6，1997年以前）。

但从Pentium2开始INTEL和AMD公司的CPU插座不能共用，分为INTEL和AMD两大系列 1． INTEL CPU插座种类 （1）Slot 1（1998—1999年） （2）Socket 370（1997—2002年） （3）Socket423（2000—2001年） （4）Socket 478 （2001—2005年）支持英特尔公司的Pentium 4系列和P4 赛扬系列 5）LGA 775（2005年至今）接口它支持 Pentium 4、Pentium 4 EE、Celeron D以及双核心的Pentium D和Pentium EE 、Intel酷睿双核（Core 2 Duo ）、酷睿四核系列（Core 2 Quad ）、酷睿2E系列和酷睿2Q系列等CPU （6）LGA 1366接口（2009年启用）只支持Intel第一代Core i7 9XXCPU （7）LGA 1156（2010年启用）接口LGA 1156亦称Socket H，是Intel继LGA 1366后的CPU插座，支持的第一代Core i7 、 Core i5和 Core i3CPU，读取速度比LGA 775高。

（8）LGA 1155（2011年启用），又称Socket H2，支持第二、第三代Core i3、Core i5及Core i7处理器，取代LGA 1156，两者并不相容 （9）LGA 1150（2013年启用）又称Socket H3是Intel最新的桌面型CPU插座，供基于Haswell微架构的处理器使用，将取代现行的LGA 1155（Socket H2），支持最新的第四代Core i3、Core i5及Core i7处理器INTEL公司典型的CPU插座如图所示,2．AMD CPU插座的种类 （1）Socket754（2003年推出） （2） Socket939（2004年推出） （3）Socket AM22006年推出） （4）Socket AM2+（2007年推出） （5）Socket AM3（2009年推出） （6）Socket AM3+（2011年推出）AM3+支持HyperTransport 3.1， CPU有938支针脚AM3+/AM3 CPU内置的内存控制器能支援DDR3，不同的是AM3最高只支援至DDR3-1600，AM3+则推进至DDR3-2133 （7）Socket FM1（2011年推出）。

针脚有905个，支持HyperTransport 3.2支持第一代的APU系列的CPU （8）Socket FM2（2012年推出），FM2接口，是FM1接口的升级，针脚有904个适用于代号Trinity及Richland的第二代APU处理器3.2.6主板的内存插槽 内存插槽是指主板上所采用的内存插槽类型和数量主板所支持的内存种类和容量都由内存插槽来决定的 1．DDR SDR。