第三章 主板结构及功能介绍

(1) AT結構

AT是最基本的板型，一般应用在以前的主板上。AT主板的尺寸较大，板上可放置较多元器件和扩充插槽。它是采用直式的设计，键盘插座所处边为上沿，主板的左上方有8个I/O扩充插槽。但是一些外设的接口（如：串口、并行口等）需要用电缆连接后再安装在机箱上，大量的线缆导致计算机内部结构复杂，视线混乱，布局不合理. 如下圖

1.1所示:

第三章 主板結構及功能介紹

第一节 主板的結構

一.主板結構的定義:

1.所谓主板结构就是根据主板上各元器件的布局排列方式，尺寸大小，形状，所使用的电源规格等制定出的通用标准，所有主板厂商都必须遵循。

二.主板結構的分類:

1.主板结构分为AT、Baby-AT、ATX、Micro ATX、LPX、NLX、Flex ATX、EATX、WATX以及BTX等结构。其中，AT和Baby-AT是多年前的老主板结构，现在已经淘汰；而LPX、NLX、Flex ATX则是ATX的变种，多见于国外的品牌机，国内尚不多见；

EATX和WATX则多用于服务器/工作站主板；ATX是目前市场上最常见的主板结构，扩展插槽较多，PCI插槽数量在4-6个，大多数主板都采用此结构；Micro ATX又称Mini ATX，是ATX结构的简化版，就是常说的“小板”，扩展插槽较少，PCI插槽数量在3个或3个以下，多用于品牌机并配备小型机箱；而BTX则是英特尔制定的最新一代主板结构。品質理念﹕想人之所想﹐急人之所急 第 12 页，共 164

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(2) Baby-AT结构

Baby AT主板是从最早的AT主板继承来的,比AT主板略长，而宽度大大窄于AT主板。Baby AT主板沿袭了AT主板的I/0扩展插槽、键盘插座等外设接口及元件的摆放位置，而对内存槽等内部元件结构进行了紧缩，再加上大规模集成电路使内部元件减少，使得Baby AT主板比AT主板布局紧凑而功能不减。 但Baby AT结构主板横向宽度太窄,使得直接从主板引出接口的空间太小。大大限制了对外接口的数量，这对于功能越来越强、对外接口越来越多的微机来说，是无法克服的缺点 。如下圖1.2所示

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(3)ATX結構

ATX是目前最常见的主板结构，它在Baby AT的基础上逆时针旋转了90度，这使主板的长边紧贴机箱后部，外设接口可以直接集成到主板上。ATX结构中具有标准的I/O面板插座，提供有两个串行口、一个并行口、一个PS/2鼠标接口和一个PS/2键盘接口,这些I/O接口信号直接从主板上引出，取消了连接线缆，也就消除了争用空间等弊端.另外在主板设计上，由于横向宽度加宽，内存插槽可以紧挨最右边的I/O槽设计，CPU插槽也设计在内存插槽的右侧或下部，使I/O槽上插全长板卡不再受限.如下圖1.3所示

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(4) Micro ATX 結構

Micro ATX也称Mini ATX结构，它是ATX结构的简化版。Micro ATX规格被推出的最主要目的是为了降低个人电脑系统的总体成本与减少电脑系统对电源的需求量。Micro ATX结构的主要特性：更小的主板尺寸、更小的电源供应器，减小主板与电源供应器的尺寸直接反应的就是对于电脑系统的成本下降。虽然减小主板的尺寸可以降低成本，但是主板上可以使用的I/O扩充槽也相对减少了，Micro ATX支持最多到四个扩充槽，这些扩充槽可以是PCI-E、PCI或AGP等各种规格的组合，依主板制造厂商而定。如下圖1.4 所示

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(5)BTX結構

BTX是英特尔提出的新型主板架构Balanced Technology Extended的简称，是ATX结构的替代者，这类似于前几年ATX取代AT和Baby AT一样。革命性的改变是新的BTX规格能够在不牺牲性能的前提下做到最小的体积。新架构对接口、总线、设备将有新的要求。如下圖1.5所示

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第二节 主板的組成及功能介紹

一.主板的作用

主板实际上就是一块电路板，上面安装了各式各样的电子零件并布满了大量电子线路。当微机工作时由输入设备输入数据，由CPU来完成大量的数据运算，再由主板负责组织输送到各个设备，最后经输出设备反映到我们的感官。这个过程看上去很简单，输入设备就是键盘、鼠标等，输出设备就是显示器、打印机之类，可是CPU的运算结果哪个先送去，哪个后送走，这些就要靠主板上的系统芯片来控制。而且主板上还不止系统芯片一个部件，由此看来，主板的地位相当重要。

二.主板的组成

主板是一块安装有各种插件和控制芯片的电路板，其电路结构和工作原理比较复杂。大致说来，主板由芯片部分,擴展插槽部分和對外接口部分等几个部分组成。如下图所示

1. 芯片部分

2. 擴展插槽部分

3. 對外接口部分

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1.芯片部分

1.1芯片组（Chipset）是主板的核心组成部分，联系CPU和其他周边设备的运作。主板上最重要的芯组就是南桥和北桥。

(1)北桥芯片：（North Bridge）是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分，也称为主桥（Host Bridge）。一般来说，芯片组的名称就是以北桥芯片的名称来命名的。 北桥作用：北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存(仅限于Intel的cpu，AMD系列cpu 在K8系列以后就在cpu中集成了内存控制器，因此AMD平台的北桥芯片不控制内存)、AGP数据在北桥内部传输，提供对CPU的类型和主频、系统的前端总线频率、内存的类型（SDRAM，DDR SDRAM以及RDRAM等等）和最大容量、AGP插槽、ECC纠错等支持，為了提高通信性能和縮短傳輸距離,北橋芯片離主板CPU很近，同時控制位于北橋于南橋之間的PCI總線。　1.2 BIOS芯片：基本输入输出系统，是只读存储器基本输入输出系统的简写，它实际是一组被固化在电脑中，为电脑提供最低级最直接的硬件控制程序，它是连通软件程序和硬盘设备之间的枢纽。BIOS芯片是主板上一块方块状的存储器，里面存有与该主板搭配的基本输入输出系统程序。能够让主板识别各种硬件，还可以设置引导系统的设备，调整CPU外频等。BIOS芯片是可以写入的，这方便用户更新BIOS的版本，以获取更好的性能及对电脑最新硬件的支持。

1.3 电源管理芯片又称电源IC，又叫脉宽调制芯片（PWM），主板用的叫：可编程脉宽调制芯片，主要负责控制CPU的主供电，一般位于CPU插座附近，可看型号识别。 常见型号：

RT系列 : RT9238、RT9241…

RC系列 : RC5051、RC5057…

LM系列 : LM2637、LM2638…

SC系列 : SC2643、SC1189…

ISL系列 : ISL6524、ISL6556B…

ADP系列 : ADP3168、ADP3418…

HIP系列 : HIP6021、HIP6301…

(2)南桥芯片：南桥芯片（South Bridge）是主板芯片组的重要组成部分，一般位于主板上离CPU插槽较远的下方，PCI插槽的附近，这种布局是考虑到它所连接的I/O总线较多，离处理器远一点有利于布线。相对于北桥芯片来说，其数据处理量并不算大，所以南桥芯片一般都没有覆盖散热片。南桥芯片不与处理器直接相连，而是通过一定的方式与北桥芯片相连。

南桥作用：南桥芯片负责I/O总线之间的通信，如USB、LAN、ATA、SATA、音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等，这些技术一般相对来说比较稳定，所以不同芯片组中可能南桥芯片是一样的，不同的只是北桥芯片，所以现在主板芯片组中北桥芯片的数量要远远多于南桥芯片。南桥芯片的发展方向主要是集成更多的功能，例如网卡、RAID、IEEE 1394、甚至WI-FI无线网络等等。

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1.4 串口芯片 : 负责控制主板上的串口（COM口）.

常见型号 : GD75232﹑GD75185﹑HT6571﹑HT8687R , 前三種為20針 , 一個芯片負責管理一個串口 ; HT8687R 為48針 , 一個芯片同時管理兩個串口 .

1.5 I/O芯片 : 主要负责控制软件驱、打印口、键盘鼠标等接口 .

I/O芯片常见型号：

W83627HF、IT8712F、IT8705F，这三种芯片中集成了监控功能；还有一些集成了电源管理功能（但不能控制主供电）如：W83627F/TF/EF、W83697F、IT8712F、IT8702F 、8671F。

1.6 时钟芯片 : 時鍾芯片与晶振连接在一起，是主板上所有设备的时钟信号产生源。时钟芯片给主板所有设备提供频率，（以时钟晶振的频率为基础，进行频率的叠加和分频，提供给主板的其它设备，PCI、AGP、内存、CPU）,时钟芯片受南桥控制.

常见型号：

ICS系列：950213AF、93725AF、950208BF、9248DF-39…

Winbond系列：W83194AR-96、W83194R-39A…

其它系列：W211BH、W144H…

1.7 声卡芯片 : 板载声卡一般有软声卡和硬声卡之分。这里的软硬之分，指的是板载声卡是否具有声卡主处理芯，一般软声卡没有主处理芯片，只有一个解码芯片，通过CPU的运算来代替声卡主处理芯片的作用；而板载硬声卡带有主处理芯片，很多音效处理工作不再需要CPU参与了。

常见型号：

ALC101、ALC655、VIA1616、CMI9739A、CMI8738等。

1.8 网卡芯片 : 主板网卡芯片指整合了网络功能的主板所集成的网卡芯片，与之相对应，在主板的背板上也有相应的网卡接口（RJ-45）。

常见型号：

RTL8100C、VT6103、3COM等。

1.9 RAID芯片

RAID，中文简称为谦价磁盘冗余阵列。RAID就是一种由多块硬盘构成的冗余阵列。虽然RAID包含多块硬盘，但是在操作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现的。其最主要的用途有二个，一个就是资料备份(Mirroring)，或称资料保全，另一个用途就是加速存取(Stripping) 。板载的RAID芯片有HighPoint的HTP372和Promise的PDC20265R，Intel的ICH5R南桥芯片也内置了SATA RAID功能。

2.0 监控芯片 : 用来监测CPU温度、风扇转速、CPU工作电压等。

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2.3 ISA插槽

ISA（Industry Standard architecture,标准工业结构总线），它是早期的IBM公司在PC机中最早

推出的一种总线标准。在早期的AT型主板上常见，为黑色，具有24位地址线，8位或16位的

数据线，时钟频率为8.33MHz，传输率为16.67MB/S。（注：最大数据传输率=（时钟频

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2.擴展插槽部分

2.1AGP 插槽

AGP(Accelerated Graphics Port)即加速图形端口，位于北桥芯片和PCI插槽之间，它通过专用的AGP 总线直接与北桥芯片相连，所以AGP 显卡的传输速率大大超过与其他设备共享总线的PCI 显卡。AGP插槽有1×、2×、4×和8×之分。AGP4×的插槽中间没有间隔，AGP2×则有。在PCI Express出现之前，AGP显卡较为流行，其传输速度最高可达到2133MB/s(AGP8×）。 2.2 内存插槽

内存插槽一般位于CPU插座下方,是主板上用来安装内存的地方, 按所接内存条划分，内存插槽包括EDO 、SDRAM 、RDRAM 和DDR ﹑DDR2﹑DDR3等。不同插槽的引脚数量、额定电压和性能也不尽相同。目前常用的是SDRAM 插槽，有168 个引脚。而DDR 系列插槽则是今后的发展方向。

(1)SDRAM是Synchronous Dynamic Random Access Memory（同步动态随机存储器）的简称，采用3.3伏工作电压，168Pin的DIMM接口，带宽为64位，有PC66、PC100、PC133等不同规格，SDRAM内存金手指上有两个缺口。

(2)DDR应该叫DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的缩写，采用的是2.5V电压，184pin，内存金手指有一个缺口。

(3)DDR2（Double Data Rate 2）是由JEDEC（电子设备工程联合委员会）进行开发的新生代内存技术标准，是目前的主流内存类型，电压为1.8V，针脚数量为240pin，虽然和DDR金手指同样有一个缺口，但两者缺口的位置略有不同，所以不可兼容。

(4)DDR3（Double Data Rate 3）凭借着更高运行频率，DDR3拥有更高内存带宽，相比现今DDR2 800所拥有的12.8GB/s数据带宽，达到DDR3 1600MHz时，带宽将上升至

25.6GB/s，是DDR2 的两倍。DDR3内存模块拥有比DDR2更好的带宽功耗比（Bandwitdh per watt）。 在DDR2工作电压1.8V的基础上，DDR3将工作电压降至1.5V，这样DDR3要比DDR2要节省30%的功耗。对比现有的DDR2-800产品，DDR3-800、1066及1333的功耗比分别为0.72X、0.83X及0.95X，功耗表现更好。

3.6 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。

3.7 1394接口

IEEE 1394接口是一种高速串行总线,最高传输速率为400MB/s,但1394b将达到

800MB/s的传输速率。它与USB类似，它也支持即插即用、热拨插、多设备无PC连接等。由于它的标准使用费比较高，目前仍受到许多限制，只是在一些高档设备中应用普遍，如数码相机、高档扫描仪等。

品質理念之二十﹕質量就是效益 第 21页，共 164 页 3.1硬盘接口

硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件，作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。不同的硬盘接口决定着硬盘与计算机之间的连接速度，在整个系统中，硬盘接口的优劣直接影响着程序运行快慢和系统性能好坏。硬盘接口可分为IDE接口和SATA 接口。在型号老些的主板上，多集成2个IDE口，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)。而新型主板上，IDE接口大多缩减，甚至没有，代之以SATA接口。 3.2 软驱接口

它是34针的,主要连接软驱所用。

3.3 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。 3.5 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。

3.4 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。

3. 對外接口部分