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一、主板的组成
主板的平面是一块印制电路板,分为4层板和6层板。为了节约成本,有的主板为4层板:主信号层、接地层、电源层、次信号层。而6层板增加了辅助电源层和中信号层。6层PCB的主板抗电磁干扰能力更强,主板也更加稳定。在电路板上面是错落有致的电路分布线;再上面则为棱角分明的各个部件: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,主板会根据BIOS(基本输入输出系统)来识别硬件,并进入操作系统。
1.1主板上的外部接口
随着主板技术的增加,主板上集成的接口越来越多,ATX主板的后侧I/O背板上的外部设备接口有键盘接口、鼠标接口、COM接口、PRN接口、USB接口、IEEE 1394接口、RJ-45网络接口、MIDI/Game接口、Mic接口、Line In音频输入接口、Line Out音频输出接口、S/PDIF Out光纤接口、HDMI接口等。现在主板上自带的I/O接口背板中的接口越来越齐全。接口品种越来越多表示该主板的功能越强。
1.VGA接口
整合了显示芯片的主板上具有VGA接口。它是显卡输出模拟信号的接口,也叫D-Sub接口。VGA接口是应用最广泛的显卡接口类型,多数显卡都带有此接口。
2.DVI接口和HDMI接口
DIV(数字视频接口)和HDMI(高清晰多媒体接口)是较新的数字视频传输标准接口。DVI接口是近年来随着数字化设备发展起来的一种显示接口。HDMI接口提供高达5Gbps的数据传输带宽,可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号,几乎成为目前液晶电视等高清显示设备的必备接口。
3.3.5mm模拟音频接口和S/PDIF接口
3.5mm模拟音频接口主要用于连接耳机、音箱、麦克风等,独立声卡或集成声卡的主板上都有这些接口。它符合PC99规格,采用彩色接口,容易辨别。其中蓝色的Speaker接口,红色的为Mic接口,绿色的为Line-In接口。Speaker接口连接音箱、耳机等音频输出设备。Mic接口是麦克风的输入口,主要有两个作用:一是给麦克风提供工作电压,二是将麦克风信号无衰减地提供给放大器。
S/PDIF接口是一种数字传输接口,普遍使用光纤和同轴电缆输出,它能保持高保真的输出结果。集成了显示芯片的主板上一般有一个S/PDIF输出接口(黄色),有些还有一个S/PDIF输入接口(红色)。其主要作用是改善音质,提高信噪比,以提供更加纯正的听觉效果。支持S/PDIF技术的声卡提供S/PDIF In、S/PDIF Out接口。如果有数字解码器或带有数字音频解码的音箱,可以使用S/PDIF接口作为数字音频输出,使用外置的DAC(数字/模拟转换器,简称数模转换器)进行解码,以达到更好的音质。
4.USB接口
USB是英文universal serial BUS的缩写,中文含义是“通用串行总线”。它不是一种新的总线标准,而是应用在PC领域的接口技术。USB是一个外部总线标准,用于规范计算机与外部设备的连接和通信。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。USB用一个4针插头作为标准插头,采用菊花链形式可以将所有的外设连接起来,最多可以连接127个外部设备,并且不会损失带宽。
USB具有传输速度快(USB1.1是12Mbps,USB2.0是480Mbps,USB3.0是5Gbps),使用方便,支持热插拔,连接灵活,独立供电等优点,可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘、MP3、手机、数码相机、移动硬盘、外置光驱、USB网卡、ADSL Modem、Cable Modem等几乎所有的外部设备。
5.E-SATA接口
E-SATA是外置的SATA规范,它将主板的SATA接口连接到E-SATA接口上,E-SATA接口与普通SATA硬盘相连。SATA2.0接口的最大传输率为3Gbps,远远超过USB2.0和IEEE 1394等外部传输技术的速度。
6.PS/2接口
PS/2接口是常见的鼠标接口,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针的圆形接口。但鼠标只使用其中的4针传输数据和供电,其余两个为空脚。PS/2接口的传输速率比COM接口稍微快一些,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。在BTX主板规范中,这也是即将被淘汰掉的接口。
需要注意的是,在连接PS/2接口鼠标时不能错误地插入键盘PS/2接口(当然,也不能将PS/2键盘插入鼠标PS/2接口)。一般情况下,符合PC99规范地主板,其鼠标地接口为绿色、键盘地接口为紫色,另外也可以从PS/2接口地相对位置来判断:靠近主板PCB的是键盘接口,其上方的是鼠标接口。
7.RJ-45接口
RJ-45接口是见得最多、应用最广的一种网络接口类型,它属于双绞线以太网接口类型。现在一般集成了网卡的主板上都有RJ-45接口,它主要是上网时连接网线用的。
8.光纤接口
光纤接口负责音频输出,用光纤接功放可以直接实现数字输出。
9.IEEE 1394接口
IEEE 1394接口别名火线接口,是由苹果公司开发的一种串行高速传送接口,支持同步数据传输。它理论上可以将64台设备串接在同一网络上。传输速率有100Mbps、200Mbps、1.6Gbps和3.2Gbps等规格。
1.2主板的内部组成
主板的内部主要由PCB基板、CPU插槽、内存条插槽、扩展插槽、硬盘接口、软盘驱动器接口、基本输入输出系统(BIOS)、互补金属氧化物半导体存储器(CMOS RAM)、电池、电源插槽、芯片组等部件组成。
1.PCB基板
PCB(印制电路板)是由几层树脂材料粘合在一起的。在每一层PCB上都密布有信号线,一般的PCB有4层,最上和最下的两层是信号层,中间两层是接地层和电源层。将接地层和电源层放在中间,这样便可以容易地对信号线做出修正。而一些要求较高的主板的线路板可达到6~8层或更多。
2.CPU插槽
CPU需要通过某个接口与主板连接才能进行工作。CPU经过这么多年的发展,采用的接口方式有引脚式、卡式、触点式、针脚式等。不同类型的CPU具有不同的CPU卡槽,因此选择CPU就必须选择带有与之对应插槽类型的主板。主板CPU插槽类型不同,在插孔数、体积、形状上都有变化,所以不能互相接插。现在市场上的CPU接口大多是针脚式和触点式的。
3.内存插槽
内存插槽的作用是安装内存。目前使用的内存有DDR、DDRⅠ和DDRⅡ内存条,相应的内存插槽也有三种。DDR有184个接触点,DDRⅠ和DDRⅡ都有240个接触点。虽然这三种内存插槽的长度相同,但它们与内存条接触点的数量和防插错隔板的位置不同。
4.扩展插槽
扩展插槽是主板与其他一些扩展功能卡的接口。目前,计算机的扩展硬件很多,且功能不一,主板上相应地也提供了这些接口,这些接口有PCI插槽、PCI-Express插槽、AGP插槽和SATA接口等等。
4.1PCI总线扩展插槽
PCI插槽是基于PCI局部总线地扩展插槽,其颜色一般为白色。PCI接口的数据宽度为32bit或64bit,工作频率为33.3MHz,最大数据传输速率分别为133Mbps或266Mbps。PCI总线能自动识别外设,能插PCI显示卡、声卡、网卡、USB2.0卡、IEEE1394卡、电视卡、视频采集卡、内置Modem、内置ADSL Modem等扩展卡。PCI插槽是主板的主要扩展插槽,通过插接不同的扩展卡可以获得目前微机能实现的几乎所有外接功能。
4.2PCI-Express总线扩展插槽
PCI-Express是新一代的总线接口。采用了目前业内流行的点对点串行连接,比起PCI及更早期的计算机总线的共享并行架构,每个设备都有自己的专用连接,不需要向整个总线请求带宽,而且可以将数据传输速率增加到一个很高的频率,达到PCI所不能提供的高带宽。
接口根据总线位宽不同而有所差异,包括x1、x4、x8,以及x16(x2模式将用于内部接口而非插槽模式),支持热插拔,支持的三种电压分别为+3.3V、3.3Vaux及+12V。用于取代AGP接口的位宽位x16,将能提供5Gpbs的带宽。
PCI-Express规格从1条通道连接到32条通道连接,有非常强的伸缩性,以满足不同系统设备对数据传输带宽不同的需求。
4.3IDE接口
IDE接口主要用来连接硬盘和光驱等IDE设备也叫ATA接口。一块主板上一般有两个IDE接口,分别称为IDE1和IDE2,为了方便用户确认,许多主板的IDE接口分别用不同的颜色来标识。
4.4STATA接口
使用STATA接口的硬盘又叫串口硬盘,是未来PC硬盘的趋势。禁用四根针脚就能完成所有的工作,分别用于连接电源、连接地线、发送数据和接收数据。STATA1.0定义的数据传输率为150Mbps,STATA2.0的数据传输率为300Mbps,STATA3.0将实现600Mbps的数据传输速率。STATA接口插槽带有防插错设计,可以很方便地拔、插。STATA接口地设备与IDE设备不同,没有主、从之分。
5.BIOS
全称应该是ROM-BIOS,意思是只读存储器基本输入输出系统。其实它是依据固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序,它保存着计算机最重要的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。
一般是一块32针的双列直插式的集成电路,上面印有BIOS字样。586以前的BIOS多为可重写EPROM芯片,上面的标签起着保护BIOS内容的作用(紫外线照射会使EPROM内容丢失),不能随边撕下。586以后的ROM BIOS多采用EEPROM(电可擦写只读ROM),通过跳线开关和系统佩带的驱动程序盘可以对EEPROM进行重写,方便地实现BIOS升级。
常见地BIOS芯片有Award、AMI、Phoenix、MR等。
6.主板芯片组
芯片组是主板地核心组成部分。主板地芯片组一般有北桥芯片和南桥芯片组成。北桥芯片是主板芯片组中起主导作用地最重要的组成部分,也称为主桥。一般来说,芯片组地名称就是以北桥芯片地名称来命名的。
北桥芯片主要负责实现与CPU、内存、AGP接口之间的数据传输,同时还通过特定的数据通道与南桥芯片相连接。最初使用BGA封装模式,到现在Intel的北桥芯片已经转变为FC-PGA封装模式,不过为AMD处理器设计的主板北桥芯片依旧使用BGA封装模式。
南桥芯片主要负责和IDE设备、PCI设备、声音设备、网络设备,以及其他的I/O设备的沟通,南桥芯片到目前位置还只能见到传统的BGA封装模式一种。
7.显示芯片
显示芯片是指主板板载的显示芯片,有显示芯片的主板不需要独立显卡就能实现普通的显示功能,以满足一般的家庭娱乐和商业应用,节省用户购买显卡的开支。
8.IEEE 1394控制芯片
为了更有效地支持当前大量涌现地数码产品,许多主板采用了IEEE1394控制芯片,并在主板上提供了IEEE1394接口。常见地IEEE1394控制芯片有德州仪器的TSB43AB22A和TSB43AB23、VIA的VT6306和VT6307、Agree的FW232-06等。
9.声卡控制芯片
对于集成了AC97软声卡的主板,一般在PCI插槽上端的主板上能看到一块小小的AC97芯片。
10.网卡控制芯片
11.板载RAID
RAID就是一种由多块硬盘构成的冗余阵列。在操作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现的。利用RAID技术存储系统的好处主要有以下三种:通过将多个磁盘组织在一起作为一个逻辑卷提供磁盘跨越功能;通过将数据分成多个数据块并行写入/读出多个磁盘以提高访问磁盘的速度;通过镜像或校验操作提供容错能力。
12.SATA控制芯片
虽然很多南桥芯片都直接提供了对SATA硬盘的支持,但是还有一些主板的南桥并不支持SATA。因此,这些主板往往会通过集成第三方芯片来提供SATA接口。SATA控制芯片能提供多个SATA接口,具有RAID功能的SATA控制器可将几个硬盘组成磁盘阵列以提高系统性能和稳定性。
13.电源插座
电源插座是用于连接电源插头的地方,在计算机的内部硬件中,除了硬盘、光驱是由电源直接供电外,其他设备都需要通过主板供电,目前主板上电源插座分别为主电源插座、辅助供电插座和CPU风扇插座。
二、主板的分类
1.ATX主板(6~8个扩展插槽)
广泛用于家用计算机。
2.Micro ATM主板(3~4个扩展插槽)
市场主板结构的驻留。
3.BTX主板
对于PC的机箱、电源、主板布局都做出了新的统一规定。
三、主板的性能指标
芯片组、主板的结构、支持CPU的类型与频率范围、对内存的支持、对显卡的支持、对硬盘与光驱的支持、扩展性能与外围接口、BIOS技术、前端总线频率。
四、主板的选购
1.实际需求
用户应按照自己的实际需求来选购主板。比如说,对一般的办公处理来说,如没有较高的娱乐性需求,则可选购一款性能适中的主板。
2.主板布局结构的安排
更小的空间里放上同样多的扩展为,还要维持稳定性及限制干扰。至于如何鉴别是否是公版设计,那就要看对芯片组的掌握程度。例如,某芯片组提供6个PCI插槽,主板虽然采用此芯片组,但只提供了4个PCI插槽,这就是非公版设计。
3.主板布线设计
北桥芯片到CPU、内存、显卡插槽的距离相等是主板布线设计的基本要求,即所谓的“时钟线等长”。作为CPU与内存连接桥梁的北桥芯片在布局上很有讲究,现在有一些研发实力的主板厂商在北桥芯片安排布局上采用旋转45°的巧妙设计,不但缩短了北桥与CPU、内存槽、AGP槽之间的走线长度,而且使时钟线等长。
4.主板的做工用料
主板的做工主要是指PCB(印制电路板)的做工和SMT(表面贴装)元器件的做工。质量有保证的PCB板色彩基本保持一致,光洁度好,看起来油光发亮的一般质量就比较好。PCB板层数一般的标准是4、6层板,当然6层板质量更好。
5.主板的技术性能
主板厂家研发的强弱也可以从主板的技术性能来实现。主板的特色技术主要体现在:超频稳定性能、安全稳定性能、方便快捷性能、升级扩充性能和其他技术性能。
6.主板产品的售后服务
性能再好的主板也难免会出现问题,所以主板厂家是否提供良好的售后服务也非常重要。最好选择可以在所在地调换产品的商家,这样就可以及时地解决所出现地问题。
7.品牌
主板厂商主要有华硕、微星、生技、梅捷、精英、浩鑫、建基、钻石、磐英、技嘉。
五、主板的维护
1.主板的正确安装
主板的正确安装是指将主板平稳地安装在机箱内,不能出现变形、主板受力不均匀等现象。
2.CPU的正确安装
CPU的正确安装是指CPU正确完整地插入主板地CPU插座中,CPU针脚不出现弯曲、断针等情况,并正确地安装CPU散热风扇,保证CPU散热正常。
3.板卡的正确插拔
板卡的正确插拔是指板卡的插拔过程中主板不发生形变,并且不能出现主板的插槽内弹簧接触片脱落等现象。
4.驱动程序的正确安装
只有安装了正确的主板驱动程序才能发挥主板的最佳性能,因此必须保证安装了主板的驱动程序。
5.正确连接主板内的连线
主板内的连线包括主板电源线、各种存储设备的电源线和数据线、前置USB接口和声卡接口的连线、主板上指示灯的连线、主板面板上电源和复位启动连线等。如果连线连接不正常,很可能出现不能启动计算机,甚至烧毁主板的情况。
6.对主板进行清理和维护
对主板进行清理和维护必须保证在完全断掉计算机电源的情况下进行,并且保证双手不带静电,以防止主板上的元件被击穿。还要注意的是,不能用清洁剂对主板进行清洁,可用干净抹布沾上适量污水酒精在主板的表面上抹去灰尘。
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