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菜鸟成长手册——说说主板那些事儿

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发表于 2012-2-2 14:28:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
说说主板那些事儿


笔者通过收集,整理了一些有关主板的资料,望对一些又需要的新手有所帮助。
主板的组成依次为:
  电源回路,北桥芯片,S-ATA2,I/O地址,前端总线,南桥芯片,硬件错误侦测,板载声卡,CNR, BTX或ATX,硬件监控,硬盘接口,显示芯片,BIOS,CMOS,电容等等一些部分。
电源回路:电源回路是主板中的一个重要组成部分,其作用是对主机电源输送过来的电流进行电压的转换,将电压变换至CPU所能接受的内核电压值,使CPU正常工作,以及对主机电源输送过来的电流进行整形和过滤,滤除各种杂波和干扰信号以保证电脑的稳定工作。电源回路的主要部分一般都位于主板CPU插槽附近。
北桥芯片:负责与CPU的联系并控制内存,作用是在处理器与PCI总线、DRAM、AGP和L2高速缓存之间建立通信接口。北桥芯片提供对CPU类型,主频,内存的类型,内存的最大容量,PCI/AGP插槽等设备的支持。
Serial ATA:顾名思义,也就是采用串行方式(Serial ATA采用"序列式"的结构,把若干位(bit)数据打包,把数据分组形式传输至主机的方式)进行数据传输。
SATA2.0的规格特征:
   1)支持NCQ(Native Command Queue,本机命令队列). 由于磁道捕捉时间和转速的改善和优化,硬盘可更有效的进行信息捕捉/读/写数据。同时,由于硬盘读写头更加有效的转动,也使机械部件之间的磨损减少,增加了硬盘的寿命。
  
  2)SATA 2.0可将性能/带宽提升至300MB/秒,性能上的飞跃使SATA 2.0成为企业工作站和入门级服务器性价比最好的选择。
题外话:
PNP:就是即插即用,对于许多PC用户而言,如果需要为你的PC增加一些新的功能,比如欣赏CD唱盘、看VCD影碟、收发传真等等,那么就得为你的PC机增加一些新的设备,如声卡、CD-ROM、MPEG硬件解压卡、FAX/MODEM传真卡等一系列新设备,通常而言,安装新设备的过程为:
(1)
按照所购买设备的说明来设置开关和跳线。
(2)
正确地将新设备按规定的要求插入主板扩展槽中。
(3)
安装随新设备所配的驱动程序。
(4)
重新引导系统
I/O地址:I是input的简写,O是output的简写,也就是输入输出地址。每个设备都会有一个专用的I/O地址,用来处理自己的输入输出信息。因此这是绝对不能够重复的。如果这两个资源有了冲突,系统硬件就会工作不正常。
 前端总线:前端总线是处理器与主板北桥芯片或内存控制集线器之间的数据通道,其频率高低直接影响CPU访问内存的速度;BIOS可看作是一个记忆电脑相关设定的软件,可以通过它调整相关设定。BIOS存储于板卡上一块芯片中,这块芯片的名字叫COMS RAM。因为主板直接影响到整个系统的性能、稳定、功能与扩展性,其重要性不言而喻。人们常常以 MHz表示的速度来描述总线频率。前端总线的英文名字是Front Side Bus,通常用FSB表示,是将CPU连接到北桥芯片的总线。CPU就是通过前端总线(FSB)连接到北桥芯片,进而通过北桥芯片和内存、显卡交换数据。前端总线频率越大,代表着CPU与北桥芯片之间的数据传输能力越大,更能充分发挥出CPU的功能。
题外话:数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率,即数据带宽=(总线频率×数据位宽)÷8
南桥芯片: 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。南桥芯片负责I/O总线之间的通信,如PCI总线、 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。
硬件监控:为了让用户能够了解硬件的工作状态(温度、转速、电压等),主板上通常有一块至两块专门用于监控硬件工作状态的硬件监控芯片。当硬件监控芯片与各种传感元件(电压、温度、转速)配合时,便能在硬件工作状态不正常时,自动采取保护措施或及时调整相应元件的工作参数,以保证电脑中各配件工作在正常状态下。常见的有温度控制芯片和通用硬件监控芯片等等。温度控制芯片:主流芯片可以支持两组以上的温度检测,并在温度超过一定标准的时候自动调整处理器散热风扇的转速,从而降低CPU的温度。超过预设温度时还可以强行自动关机,从而保护电脑系统。
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。
题外话:从整体的角度上,硬盘接口分为IDE、SATA、SCSI和光纤通道四种。
BIOS:是只读存储器基本输入/输出系统的简写,它实际上是被固化到计算机中的一组程序,为计算机提供最低级的、最直接的硬件控制。准确地说,BIOS是硬件与软件程序之间的一个"转换器"或者说是接口(虽然它本身也只是一个程序),负责解决硬件的即时需求,并按软件对硬件的操作要求具体执行。
题外话:BIOS的功能:从功能上看,BIOS分为三个部分:
  
1.自检及初始化程序;
  
2.硬件中断处理;
  
3.程序服务请求。
BIOS的种类:主要的BIOS有AMI BIOS和Award BIOS。
主板BIOS的设计集成功能多寡,体现出主板生产厂商的研发实力和DIY人性化程度。
CMOS:CMOS(本意是指互补金属氧化物半导体——一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料)是主板上的一块可读写的RAM芯片,用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定。CMOS可由主板的电池供电,即使系统掉电,信息也不会丢失。
电容的用途非常多,主要有如下几种:
  1.隔直流:作用是阻止直流通过而让交流通过。
  2. 旁路:为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。
  3.耦合:作为两个电路之间的连接,允许交流信号通过并传输到下一级电路
  4.滤波:这个对DIY而言很重要,显卡上的电容基本都是这个作用。
  5.温度补偿:针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响,而进行补偿,改善电路的稳定性。
  6.计时:电容器与电阻器配合使用,确定电路的时间常数。
  7.调谐:对与频率相关的电路进行系统调谐。
  8.整流:在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。
  9.储能:储存电能,用于必须要的时候释放。
题外话:液态铝电容介电材料为电解液,而固态电容的介电材料则为导电性高分子。
由于固态电容采用导电性高分子产品作为介电材料,该材料不会与氧化铝产生作用,通电后不致于发生爆炸的现象;同时它为固态产品,自然也就不存在由于受热膨胀导致爆裂的情况了。固态电容具备环保、低阻抗、高低温稳定、耐高纹波及高信赖度等优越特性,是目前电解电容产品中最高阶的产品。由于固态电容特性远优于液态铝电容,固态电容耐温达摄氏 260度,且导电性、频率特性及寿命均佳,适用于低电压、高电流的应用。

下面笔者将通过一些实物图片的对比分析,为大家更详尽的阐述主板的方方面面。

  
de519061.jpg   




图为:华硕Rampage II Extreme

    829f7749.jpg    



    0fccb795.jpg    


从上面一些数据中我们可以大概了解到这款华硕Rampage II Extreme主板的基本情况:包括所支持CPU的规格,支持内存的规格,扩展插槽,I/O接口类型,一些相关的特色技术及供电信息等等。通过这些笔者就所提及的某些参数解释一下:

    24b406dc.jpg    


上图中我们可以看到华硕Rampage II Extreme主板的CPU供电部分使用了8相供电,每相都配备了两个并联的封闭电感,并且在电容的使用上都是使用了高品质的富士通电容
名词解释:
相——每相供电电路由一个电感线圈(CHOKE)、两个场效应管(MOS)和一个(或多个)电容构成。

    b537081f.jpg    


上图为3相供电
市面上常见的固态电容有五种,分别是:
一:紫色
三洋
贴片
铝壳 OS-CON固态电容

    1bb0405e.jpg    



二:蓝色
日本化工
铝壳
直插
固态电容

    e6af5a32.jpg    


三:红色
富士通
铝壳
直插 L8固态电容

    94b57fc2.jpg    


四:紫色
三洋
包皮
直插 OS-CON固态电容

    7bfc2aac.jpg    


五:黄色
富士通
包皮
直插 R5固态电容

    d628e5bc.jpg    


相比普通铝电解电容,固态电容ESR更低,耐热性更好,ESR受温度影响也较小,只要品质没有问题,用在开关供电的滤波处性能上是比普通铝电解电容全面胜出的。
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 楼主| 发表于 2012-2-2 14:28:50 | 显示全部楼层
771b6d2d.jpg      


上图可看出华硕 Rampage II Extreme还提供了6SATA接口和一个IDE接口,并且在背部I/O接口部分还有一个E-SATA接口。
    bf78d42a.jpg      


华硕 Rampage II Extreme主板上的3PCI-E 2.0 16X插槽,可以实现三路SLI,确实是非常豪华的设计,此外,还提供了两条PCI-E 2.0 1X插槽和1PCI插槽。另外,主板还提供了丰富的按键功能等。
上述只是个例子,绝无广告成分


    072419e8.jpg      




另外,主板还提供了丰富的功能芯片,如图

下面笔者就主板的设计布局,带大家看看如何才是一块“合格”的主板。
首先看看一些主板的CPU供电设计:



    d6fa0603.jpg      


这块主板的CPU供电接口就被一个热管挡在了下面,当拔插电源线时就会比较麻烦。

    3424713f.jpg      


这块主板的CPU供电接口和其他部件贴的很近,特别是在靠着热管的一面,由于供电插口还有一个扣具,热管让用户在压扣具拔出电源线时很不方便。

    4d6610ca.jpg      


这主板供电插口三面都紧贴着别的部件,这样的插口用着也不方便。

    b0124dd7.jpg      


这块主板的CPU供电插口就很方便了,基本不受到其他部件的影响。


    19e97bdb.jpg      


现在DDR3的内存方兴未艾,而DDR2的内存也并未被淘汰,拥有混合这两种内存插槽的主板当然更符合广大玩家的需要,如图

    54655431.jpg      


接下来看看IDE和SATA接口的布局
在这个主板上,SATA接口和IDE接口离得非常的近,以至于如果用户在同时使用这几个接口的时候,很可能当需要拔出一个排线时,还需要先把其他的线先拔出来的情况,特别是当使用有扣具的SATA线的时候,由于扣具是靠IDE接口这边,不把IDE线拔开是拔不出SATA线的。



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发表于 2012-2-2 14:28:52 | 显示全部楼层
吃饭了,没时间看,留名先
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 楼主| 发表于 2012-2-2 14:29:13 | 显示全部楼层
e8e7a27a.jpg      


在使用较大较长的中高端显卡的时候,直立向上的SATA接口很容易被挡住,这时候SATA接口就不方便使用了。

    ed2a61cc.jpg      


而上面这种设计方式就不会给插上其他配件带来麻烦了 。
PCI-E插槽扣具的设计同样会影响我们的操作。


    1d99330e.jpg      


这样的设计当使用比较粗大的显卡的时候,就会因为显卡挡住了这个开关而使得拔出显卡是一件非常麻烦的事情。

    87f73590.jpg      


这个设计犯的错误是想要卡住显卡,操作更是不方便,还需要用户用手把卡具拨回扣住的位置 。
电源开关设计:


    ea7e178d.jpg      


这块主板,按键在一个IDE排线接口下面,如果用户接上了一个IDE接口的设备,那么这两个按钮势必会受到影响,可能会被挡住,也有可能在开机运行的过程中,动到排线,排线压下来按到按钮。

    4de057a9.jpg      


这块主板的按钮被挡住了一个,还有两个是可以使用的,但是放在显卡后面,如果不注意都会被忽略掉,就算注意到了,也要把手绕过显卡来按按钮。

    292cdb98.jpg      


这块主板的设计就不错,按钮不会受到其他东西的影响。

USB接口的设计:

    42481631.jpg      


USB接口不合理设计

    dfa0f39a.jpg      


这两个主板的USB接口就离的太近,容易被挡住,影响使用。

上述笔者提出了多是一些主板细节设计上的反面例子,希望对大家更好了解主板的设计布局有所帮助。


上述是笔者对主板方面的内容的一些整理,望对有需要学习这方面的兄弟姐妹有帮助;同时,由于笔者水平极度有限,加上不大善于排版,望多多包涵。谢谢!!!
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发表于 2012-2-2 14:29:15 | 显示全部楼层
不错的知识,值得学习
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 楼主| 发表于 2012-2-2 14:29:16 | 显示全部楼层
那个黄色的不是固态电容。是电解电容,固态电容顶端是没有开防爆条的。
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发表于 2012-2-2 14:29:17 | 显示全部楼层
看看
最狠的是那种电解电容
还没防爆纹的
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