什么是主板

袁育民

主板，又叫主机板(mainboard)、系统板(systemboard)和母板(motherboard)；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。主板的另一特点，是采用了开放式结构。主板上大都有6-8个扩展插槽，供PC机外围设备的控制卡(适配器)插接。通过更换这些插卡，可以对微机的相应子系统进行局部升级，使厂家和用户在配置机型方面有更大的灵活性。 总之，主板在整个微机系统中扮演着举足轻重的角色。可以说，主板的类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。常见的PC机主板的分类方式有以下几种
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　　工作原理
　　在电路板下面，是错落有致的电路布线；在上面，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，并进入操作系统发挥出支撑系统平台工作的功能。
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主板的分类　　常见的PC机主板的分类方式有以下几种：
　　一、按主板上使用的CPU分有：
　　386主板、486主板、奔腾(Pentium，即586)主板、高能奔腾(Pentium Pro，即686)主板。 同一级的CPU往往也还有进一步的划分，如奔腾主板，就有是否支持多能奔腾(P55C，MMX要求主板内建双电压)， 是否支持Cyrix 6x86、 AMD 5k86 (都是奔腾级的CPU，要求主板有更好的散热性)等区别。
　　二、按主板上I/O总线的类型分
　　·ISA(Industry Standard Architecture)工业标准体系结构总线.
　　·EISA(Extension Industry Standard Architecture)扩展标准体系结构总线.
　　·MCA(Micro Channel)微通道总线. 此外，为了解决CPU与高速外设之间传输速度慢的"瓶颈"问题，出现了两种局部总线，它们是：
　　·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，而奔腾主板多采用PCI总线。 目前，继PCI之后又开发了更外围的接口总线，它们是：USB(Universal Serial Bus)通用串行总线。IEEE1394(美国电气及电子工程师协会1394标准)俗称"火线(Fire Ware)"。
　　三、按逻辑控制芯片组分
　　这些芯片组中集成了对CPU、CACHE、I/0和总线的控制586以上的主板对芯片组的作用尤为重视。 Intel公司出品的用于586主板的芯片组有：LX 早期的用于Pentium 60和66MHz CPU的芯片组
　　·NX 海王星(Neptune)，支持Pentium 75 MHz以上的CPU，在Intel 430 FX芯片组推出之前很流行，现在已不多见。
　　·FX 在430和440两个系列中均有该芯片组，前者用于Pentium，后者用于Pentium Pro。HX Intel 430系列，用于可靠性要求较高的商用微机。VX Intel 430系列，在HX基础上针对普通的多媒体应用作了优化和精简。有被TX取代的趋势。TX Intel 430系列的最新芯片组，专门针对Pentium MMX技术进行了优化。GX、KX Intel 450系列，用于Pentium Pro，GX为服务器设计，KX用于工作站和高性能桌面PC。MX Intel 430系列，专门用于笔记本电脑的奔腾级芯片组，参见《Intel 430 MX芯片组》。 非Intel公司的芯片组有：VT82C5xx系列 VIA公司出品的586芯片组。
　　·SiS系列 SiS公司出品，在非Intel芯片组中名气较大。
　　·Opti系列 Opti公司出品，采用的主板商较少。
　　四、按主板结构分
　　·AT 标准尺寸的主板，IBM PC/A机首先使用而得名，有的486、586主板也采用AT结构布局
　　·Baby AT 袖珍尺寸的主板，比AT主板小，因而得名。很多原装机的一体化主板首先采用此主板结构
　　·ATX &127; 改进型的AT主板，对主板上元件布局作了优化，有更好的散热性和集成度，需要配合专门的ATX机箱使用
　　·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，但也 有维修不便和升级困难的缺点。在原装品牌机中采用较多
　　·NLX Intel最新的主板结构，最大特点是主板、CPU的升级灵活方便有效，不再需要每推出一种CPU就必须更新主板设计 此外还有一些上述主板的变形结构，如华硕主板就大量采用了3/4 Baby AT尺寸的主板结构。
　　五、按功能分
　　·PnP功能 带有PnP BIOS的主板配合PnP操作系统(如Win95)可帮助用户自动配置主机外设，做到"即插即用"
　　·节能(绿色)功能 一般在开机时有能源之星(Energy Star)标志，能在用户不使用主机时自动进入等待和休眠状态，在 此期间降低CPU及各部件的功耗
　　·无跳线主板 这是一种新型的主板，是对PnP主板的进一步改进。在这种主板上，连CPU的类型、工作电压等都无须用跳线开关，均 自动识别，只需用软件略作调整即可。经过Remark的CPU在这种主板上将无所遁形. 486以前的主板一般没有上述功能，586以上的主板均配有PnP和节能功能，部分原装品牌机中还可通过主板控制主机电源 的通断，进一步做到智能开/关机，这在兼容机主板上还很少见，但肯定是将来的一个发展方向。无跳线主板将是主板发 展的另一个方向。
　　六、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。
　　·按元件安装及焊接工艺分类又有表面安装焊接工艺板和DIP传统工艺板。
　　板的构成
　　主板的平面是一块PCB(印刷电路板)，一般采用四层板或六层板。相对而言，为节省成本，低档主板多为四层板：主信号层、接地层、电源层、次信号层，而六层板则增加了辅助电源层和中信号层，因此，六层PCB的主板抗电磁干扰能力更强，主板也更加稳定。
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主板构成部分　　1.芯片部分
　　BIOS芯片：是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，当然不利的一面便是会让主板遭受诸如CIH病毒的袭击。
　　南北桥芯片：横跨AGP插槽左右两边的两块芯片就是南北桥芯片。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。芯片组以北桥芯片为核心，一般情况，主板的命名都是以北桥的核心名称命名的（如P45的主板就是用的P45的北桥芯片）。北桥芯片主要负责处理CPU、内存、显卡三者间的“交通”，由于发热量较大，因而需要散热片散热。南桥芯片则负责硬盘等存储设备和PCI之间的数据流通。南桥和北桥合称芯片组。芯片组在很大程度上决定了主板的功能和性能。需要注意的是，AMD平台中部分芯片组因AMD CPU内置内存控制器，可采取单芯片的方式，如nVIDIA nForce 4便采用无北桥的设计。从AMD的K58开始，主板内置了内存控制器，因此北桥便不必集成内存控制器，这样不但减少了芯片组的制作难度，同样也减少了制作成本。现在在一些高端主板上将南北桥芯片封装到一起，只有一个芯片，这样大大提高了芯片组的功能。
　　RAID控制芯片：相当于一块RAID卡的作用，可支持多个硬盘组成各种RAID模式。目前主板上集成的RAID控制芯片主要有两种：HPT372 RAID控制芯片和Promise RAID控制芯片。
　　2、扩展槽部分
　　所谓的“插拔部分”是指这部分的配件可以用“插”来安装，用“拔”来反安装。
　　内存插槽：内存插槽一般位于CPU插座下方。图中的是DDR SDRAM插槽，这种插槽的线数为184线。
　　AGP插槽：颜色多为深棕色，位于北桥芯片和PCI插槽之间。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×）。
　　PCI Express插槽：随着3D性能要求的不断提高，AGP已越来越不能满足视频处理带宽的要求，目前主流主板上显卡接口多转向PCI Exprss。PCI Exprss插槽有1×、2×、4×、8×和16×之分。注:目前主板支持双卡:(NVIDIA SLI/ ATI 交叉火力)
　　PCI插槽：PCI插槽多为乳白色，是主板的必备插槽，可以插上软Modem、声卡、股票接受卡、网卡、多功能卡等设备。
　　CNR插槽：多为淡棕色，长度只有PCI插槽的一半，可以接CNR的软Modem或网卡。这种插槽的前身是AMR插槽。CNR和AMR不同之处在于：CNR增加了对网络的支持性，并且占用的是ISA插槽的位置。共同点是它们都是把软Modem或是软声卡的一部分功能交由CPU来完成。这种插槽的功能可在主板的BIOS中开启或禁止。
　　3、.对外接口部分
　　硬盘接口：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。
　　软驱接口：连接软驱所用，多位于IDE接口旁，比IDE接口略短一些，因为它是34针的，所以数据线也略窄一些。
　　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，现在市面上已很难找到基于该接口的产品。
　　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，但这么多年使用之后，虽然现在绝大多数主板依然配备该接口，但支持该接口的鼠标和键盘越来越少，大部分外设厂商也不再推出基于该接口的外设产品，更多的是推出USB接口的外设产品，不过值得一提的时候，由于该接口使用非常广泛，因此很多使用者即使在使用USB也更愿意通过PS/2-USB转接器插到PS/2上使用，外加键盘鼠标每一代产品的寿命都非常长，因此接口现在依然使用效率极高，但在不久的将来，被USB接口所完全取代的可能性极高。
　　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。USB3.0规范正在研究中。
　　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。现在使用LPT接口的打印机与扫描仪已经基本很少了，多为使用USB接口的打印机与扫描仪。
　　MIDI接口：声卡的MIDI接口和游戏杆接口是共用的。接口中的两个针脚用来传送MIDI信号，可连接各种MIDI设备，例如电子键盘等，现在市面上已很难找到基于该接口的产品。
　　SATA接口：SATA的全称是Serial Advanced Technology Attachment（串行高级技术附件，一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口），是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范，在IDF Fall 2001大会上，Seagate宣布了Serial ATA 1.0标准，正式宣告了SATA规范的确立。SATA规范将硬盘的外部传输速率理论值提高到了150MB/s，比PATA标准ATA/100高出50%，比ATA/133也要高出约13%，而随着未来后续版本的发展，SATA接口的速率还可扩展到2X和4X（300MB/s和600MB/s）。从其发展计划来看，未来的SATA也将通过提升时钟频率来提高接口传输速率，让硬盘也能够超频。