主機(jī)板架構(gòu)簡介

1、主機(jī)板架構(gòu)簡介,Steven YuCMMSG R&D2005.03.16,直觀的主板架構(gòu)圖,,,,,,,266MB/s,,1.06GB/s,3.2GB/s,1.06GB/s,1.6GB/sor2.1GB/s,FlashBIOS,,Hi-Speed USB6 ports, 480Mb/s,,Debug PortLegacy-free support,,,,VGA,,,,,,,,,,,,Mux’edDVO,,LPC

2、I/F,All brand names, trademarks or registered trademarks belongs to their respective companies.,,主機(jī)板電路圖中的架構(gòu)劃分,主板元件之間的連接,,主板元件之間是通過“信號”聯(lián)系起來的,“信號” 在主板外觀上指直接表現(xiàn)為：,SMT pad:,元件針腳:,BGA 球:,PCB 走線:,主板架構(gòu)認(rèn)識,CPU,,BIOS,,Memory,,ICH4,

3、,SIO,,,,,,,,,MCH,,,,,,,,,,,LAN(NIC),,Audio,,PCI slot,,,,,,,,,,VRD,,IDE,,,,,,主板各功能模塊介紹---晶片組,芯片組（Chipset）：是構(gòu)成主板電路的核心。一定意義上講，它決定了主板的級別和檔次。它就是“南橋”和“北橋”的統(tǒng)稱，就是把以前復(fù)雜的電路和元件最大限度地集成在幾顆芯片內(nèi)的芯片組。 北橋：就是主板上離CPU最近的一塊芯片，負(fù)責(zé)與CPU的聯(lián)系并控制內(nèi)存

4、、AGP、PCI數(shù)據(jù)在北橋內(nèi)部傳輸。 南橋：主板上的一塊芯片，主要負(fù)責(zé)I/O接口以及IDE設(shè)備的控制等。 GMCH（graphics memory controller hub）：內(nèi)存控制器中心，負(fù)責(zé)連接CPU，AGP總線和內(nèi)存。 ICH（I/O controller hub）：輸入/輸出控制器中心，負(fù)責(zé)連接PCI總線，IDE設(shè)備，I/O設(shè)備等。,何謂晶片組?,Chipset feature & Comparison

5、,主板各功能模塊介紹---CPU,CPU(Central Processing Unit:中央處理器）：通常也稱為微處理器。它被人們稱為電腦的心臟。它實(shí)際上是一個電子元件，它的內(nèi)部由幾百萬個晶體管組成的，可分為控制單元、邏輯單元和存儲單元三大部分。其工作原理為：控制單元把輸入的指令調(diào)動分配后，送到邏輯單元進(jìn)行處理再形成數(shù)據(jù)，然后存儲到儲存器里，最后等著交給應(yīng)用程序使用。,,主板各功能模塊介紹---CPU,CPU完成一個指令所需的時間稱為

6、運(yùn)行週期，而一個運(yùn)行週期，則需要數(shù)個時鐘週期才能完成。如果完成一個指令需要5 clocks，且該CPU頻率為500MHz，則指令速度為500/5=100MIPS (百萬個位元組/每秒),主頻：CPU內(nèi)部的時鐘頻率，是CPU進(jìn)行運(yùn)算時的工作頻率。一般來說，主頻越高，一個時鐘周期里完成的指令數(shù)也越多，CPU的運(yùn)算速度也就越快。但由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，并非所有時鐘頻率相同的CPU性能一樣。外頻：即系統(tǒng)總線，CPU與周邊設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的頻率，具體是

7、指CPU到芯片組之間的總線速度。倍頻：原先并沒有倍頻概念，CPU的主頻和系統(tǒng)總線的速度是一樣的，但CPU的速度越來越快，倍頻技術(shù)也就應(yīng)允而生。它可使系統(tǒng)總線工作在相對較低的頻率上，而CPU速度可以通過倍頻來無限提升。那么CPU主頻的計(jì)算方式變?yōu)椋褐黝l = 外頻 x 倍頻。也就是倍頻是指CPU和系統(tǒng)總線之間相差的倍數(shù)，當(dāng)外頻不變時，提高倍頻，CPU主頻也就越高。,EX: Pentium4 3.06G的FSB為533MHZ,主頻是3060

8、MHZ,其外頻為133MHZ, 倍頻係數(shù)為3060/133=23,EX: Pentium III 800/100,主頻是800MHZ,外頻是100MHZ, 倍頻係數(shù)為800/100=8,主板各功能模塊介紹---Memory,SDRAM， 即 Synchronous DRAM （ 同 步 動 態(tài) 隨 機(jī) 存 儲 器 ） ，它 是 同 步 的 ， 也 就 是 其 工 作 速 度 與 系 統(tǒng) 總 線 速 度 是 同 步

9、的 。記 憶 體 被 定 為 是 PC100 或 PC133 由 其 所 工 作 的 系 統(tǒng) 總 線 為 100MHz 或 133MHz 而 產(chǎn) 生 的 ； 理 論 上 PC100 記 憶 體 具 有 800MBps 的 記 憶 體 子 系 統(tǒng) 帶 寬 。 如 果 記 憶 體 是 PC133 型 的 ， 那 麼 記 憶 體 帶 寬 將 具 有 1.1GBps 或 1100MBps。,DDR SDRAM（ 雙 數(shù) 據(jù) 速 度 SDRAM

10、 ） ， 這 是 採 用 了 最 新 的 記 憶 體 技 術(shù) 而 推 出 的 產(chǎn) 品 。 DDR 記 憶 體 可 提 供 雙 倍 於 SDRAM 的 速 度 ， 這 樣 也 將 帶 來 雙 倍 的 性 能 。 與 SDRAM 一 樣 ， DDR 也 是 與 系 統(tǒng) 總 線 時 鐘 同 步 的 ， 不 同 點(diǎn) 在 於 DDR 在 信 號 的 上 升 沿 與 下 降 沿 時 都 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 處 理 與 傳 輸 ， 而 SDRAM 只 在

11、 信 號 的 上 升 沿 對 讀 取 數(shù) 據(jù) ， 因 此 DDR 的 速 度 是 SDRAM 的 雙 倍 。 因 此 133MHz 的 DDR 記 憶 體 其 性 能 就 相 當(dāng) 於 266MHz 的 SDRAM 記 憶 體 。,DRDRAM (Direct Rambus DRAM)是Rambus公司的專有技術(shù)，它與傳統(tǒng)的DRAM的區(qū)別在於引腳定義會隨命令而變，同一組引腳線可以被定義成地址，也可以被定義城控制線，其引腳數(shù)僅為正常DRAM

12、的1/3 。此種晶片可以支持400MHZ的外頻，再利用上升沿與下降沿兩次傳輸數(shù)據(jù)，可以使數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到800MHZ。由於DRDRAM這種內(nèi)存速度快，發(fā)熱量大，所以在內(nèi)存經(jīng)騙上還加有帶金屬鋁的散熱片,目前市場上主流的雙通道DDR,所謂雙通道DDR，簡單來說，就是芯片組可以在兩個不同的數(shù)據(jù)通道上分別尋址、讀取數(shù)據(jù)。這兩個相互獨(dú)立工作的內(nèi)存通道是依附于兩個獨(dú)立并行工作的，位寬為64-bit的內(nèi)存控制器下，因此使普通的DDR內(nèi)存可以達(dá)到128

13、-bit的位寬，如果是DDR333的話，雙通道技術(shù)可以使其達(dá)到DDR667的效果，內(nèi)存帶寬陡增一倍。 雙通道技術(shù)是一種關(guān)系到主板芯片組的技術(shù)，與內(nèi)存自身無關(guān)，只要廠商在芯片內(nèi)部整合兩個內(nèi)存控制器，就可以構(gòu)成雙通道DDR系統(tǒng)。而主板廠商只需要按照內(nèi)存通道將DIMM分為Channel 1與Channel 2，用戶也需要成雙成對地插入內(nèi)存，就如同RDRAM那樣。如果只插單根內(nèi)存，那么兩個內(nèi)存控制器中只會工作一個，也就沒有了雙通

14、道的效果。,128M,128M,,,單通道,128M,128M,,雙通道,,主板各功能模塊介紹---Memory,DDR 數(shù)據(jù)傳輸帶寬=時鐘頻率 (MHZ) X數(shù)據(jù)總線寬 X 2雙通道DDR 數(shù)據(jù)傳輸帶寬=時鐘頻率 (MHZ) X數(shù)據(jù)總線寬 X 2 X2,主板各功能模塊介紹---AGP,AGP（Accelerated Graphics Port）加速圖形端口是Intel為了提高圖形和視頻性能而設(shè)計(jì)的高帶寬總線規(guī)范，它雖然是基于PCI總

15、線設(shè)計(jì)，但是在電器特性、邏輯上都獨(dú)立于PCI總線。它們有相似的地方也有不同的地方，比如PCI總線可以連接多個PCI設(shè)備，而AGP總線僅僅是為了AGP接口的顯卡準(zhǔn)備的。通常為棕色，比PCI插槽短一些,此類型的匯流排是 64 bit 的資料寬度，具有高達(dá) 66 MHz 的頻率，理論上最高的傳輸速率可以達(dá)到 503.54 MB/Sec。而現(xiàn)在使用的 PCI Bus 則是具有 32 bit 資料寬度、33 MHz，最高 125.88 MB/Se

16、c 的效率。兩者比較起來，AGP 的效率是 PCI 的四倍。,AGP Pro,所謂的“AGP Pro”插槽就是“加長型”的AGP插槽,是針對高階桌上型電腦、或?qū)I(yè)繪圖工作站電腦所設(shè)計(jì)的，其作用只有一個：提供AGP顯示卡更大的供電電源. AGP Pro也已經(jīng)提出一段時間，其v1.1版規(guī)格于1999年4月提出，而稍后于4個月后又追加一些規(guī)格描述補(bǔ)充，于1999年8月提出v1.1a版。 在原來只有AGP插槽時，只能給AG

17、P顯示卡提供25W的供電，而使用了AGP Pro插槽后，AGP Pro可以提供50W與110W的供電(含原先AGP所提供的25W)，供電50W的稱為AGP Pro50，供電110W的稱為AGPPro110。,主板各功能模塊介紹---PCI,PCI (Peripheral Component Interconnect:外部設(shè)備互連）：一個連接外部、內(nèi)部設(shè)備的I/O總線。屬于局部總線，是由PCI集團(tuán)90年代推出的總線結(jié)構(gòu)。,主板各功能模

18、塊介紹---PCI,PCI Express： 是第三代I/O體系結(jié)構(gòu)，ISA和PCI分別為第一代和第二代體系結(jié)構(gòu)。作為一種高速串行I/O互連，PCI Express開始即可提供每秒2.5G的速率。它支持多種寬度(數(shù)據(jù)“通道”從1到32)，并能夠擴(kuò)充到銅線的極限。PCI Express將統(tǒng)一針對臺式電腦、移動式電腦、服務(wù)器、通信平臺、工作站和嵌入設(shè)備的I/O體系結(jié)構(gòu)，并兼容PCI和USB連接類型。 現(xiàn)在已顯得老邁的PC

19、I是一個連接外部、內(nèi)部設(shè)備的I/O總線，與90年代誕生，對于現(xiàn)在越來越多、越來越快的I/O操作已經(jīng)有些力不從心了。這在幾年前就表現(xiàn)了出來。高性能的顯卡在五年前就襯托出PCI總線的蒼白，并宣告了AGP的誕生。在90年代末，服務(wù)器和工作站中的高速硬盤和網(wǎng)絡(luò)適配器就轉(zhuǎn)移到了66Mz/64位PCI總線上，現(xiàn)在更是用上了PCI-X和PCI 2.0。目前南橋和北橋之間的互連也比PCI總線要快的多，Intel的800系列芯片組使用的就是HubLink

20、互連。目前的芯片組集成了EIDE、USB（或是USB 2.0）以及10/100網(wǎng)卡，而不再通過PCI總線。我們的系統(tǒng)機(jī)箱里實(shí)際上是一個互連的大雜燴。為了更大的帶寬需求加上如今的PCI瓶頸，業(yè)界需要一個標(biāo)準(zhǔn)化的高速的PCI技術(shù)來取代老的。,,,,PCI-E,PCI-X,PCI,主板各功能模塊介紹----ATA&SATA,IDE.EIDE接口：IDE(Integrated Device Electronics)：一種磁盤驅(qū)動器的接口

21、類型，也稱為ATA(Advanced Technology Attachment)接口。是由Compag和Conner共同開發(fā)并由Western Digital公司生產(chǎn)的控制器接口，現(xiàn)已作為一種接口標(biāo)準(zhǔn)被廣泛的應(yīng)用。它最多可連接兩個IDE接口設(shè)備，控制線和數(shù)據(jù)線合用一根40芯的扁平電纜與硬盤接口卡連接。ATA接口發(fā)展到今，細(xì)分可以分成ATA-1（IDE）、ATA-2（EIDE Enhanced IDE/Fast ATA）、ATA-3（

22、FastATA-2）、Ultra ATA、Ultra ATA/33、Ultra ATA/66、Ultra ATA/100及Serial ATA。,Parallel ATA規(guī)范數(shù)據(jù)傳輸率,主板各功能模塊介紹---ATA&SATA,技術(shù)特征 第一代 第二代 第三代 近似速度(8B) 1.2GBits/s

23、 2.4GBits/s 4.8GBits/s 近似速度(10B) 1.5GBits/s 3.0GBits/s 6.0GBits/s 估計(jì)推介日期 2001年年中 2004年年中 2007年年中 接口組件 連接電纜

24、 (0-1米) 與第一代一樣 未定,可能會所有更新,Serial ATA中文直譯過來也就是串行ATA，它與目前廣泛采用的ATA/100或ATA/133等接口最根本的不同在于，以前硬盤所有的ATA接口類型都是采用并行方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，因而統(tǒng)稱并行ATA。而Serial ATA，顧名思義，也就是采用串行方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,主板各功能模塊介紹---ATA&SATA,Parallel ATA V

25、s. Serial ATA,主板各功能模塊介紹---SATA,主板各功能模塊介紹 --- DVI,DVI (Digital Visual Interface) 是一種連接顯卡系統(tǒng)和顯示設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，特別是純數(shù)碼顯示設(shè)備，比如LCD等。由數(shù)字顯示工作組 (DDWG) 開發(fā)，可提供計(jì)算設(shè)備（例如圖形卡）與顯示設(shè)備之間的低成本連接，同時也是用于數(shù)字臺式計(jì)算機(jī)顯示器和投影儀的標(biāo)準(zhǔn)連接器。數(shù)字圖像信息就會被直接傳送到顯示設(shè)備上，由于沒有D/A和A/

26、D轉(zhuǎn)換過程，避免了圖像細(xì)節(jié)的丟失，從而保證計(jì)算機(jī)生成的圖像真實(shí)和完整性，而且D/D的數(shù)字信號直接傳輸，減少了與模擬信號的轉(zhuǎn)換周折，使液晶響應(yīng)的速度也更快，更流暢 他將是VGA的取代者。,主板各功能模塊介紹---DVI,主板各功能模塊介紹--- USB,USB是英文Universal Serial Bus的縮寫，中文含義是“通用串行總線”。它是一種應(yīng)用在PC領(lǐng)域的新型接口技術(shù)。早在1995年，就已經(jīng)有PC機(jī)帶有USB接

27、口了，但由于缺乏軟件及硬件設(shè)備的支持，這些PC機(jī)的USB接口都閑置未用。1998年后，隨著微軟在Windows 98中內(nèi)置了對USB接口的支持模塊，加上USB設(shè)備的日漸增多，USB接口才逐步走進(jìn)了實(shí)用階段。,主板各功能模塊介紹---IEEE 1394,IEEE1394 是一種高速序列匯流排的定義標(biāo)準(zhǔn)。 起源于Apple1986年命名的 FireWire，1995年由IEEE 發(fā)佈，稱為IEEE1394，Sony及TI 再次宣佈另

28、一種規(guī)格為IEEE 1394a ，Sony稱它為 i.Link，以上所有的名稱皆代表同一樣技術(shù)，不過以 IEEE1394 (或僅 1394) 這個名稱較為常用。 IEEE1394 提供隨插即用的功能，其連接線有6芯線，其中包擴(kuò)2條電源線和兩對雙絞線，當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備斷電或損壞時，整個網(wǎng)絡(luò)可以運(yùn)作，能保持結(jié)構(gòu)完整，IEEE1394設(shè)備不需外接電源，自身可提供40伏特(VOLT)1.5安培的電流,適用於消費(fèi)性電子聲訊 / 視訊 (A/V)

29、 產(chǎn)品、儲存週邊及可攜式裝置。 配置 1394 的電腦將可提供: 1.高速通訊。該標(biāo)準(zhǔn)的IEEE-1394A規(guī)範(fàn)可支持100、200、400Mbps的速率。隨著標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展，下一代規(guī)範(fàn)IEEE-1394B將可支持高於800Mbps/1.2Gbps/3.2Gbps的速率 2.自我組態(tài)定址。使用者不需要設(shè)定位址切換。不會發(fā)生潛在的位址衝突問題。 3.層列的星狀拓樸，最多可連接 63 個裝置,主板各功能模塊介紹---IEEE

30、1394,傳輸介面的效能與周邊搭配比較表,雖然現(xiàn)在已經(jīng)有新的IEEE 1394b規(guī)格，傳輸速度是每秒1GB，但是IEEE 1394b的晶片成本較高，目前只有一家在做（TI，德州儀器），加上各大資訊廠商對IEEE 1394的行銷方式並不相同，例如在Mac上它叫Firewire，在SONY的產(chǎn)品上叫iLINK，加上現(xiàn)在的USB 2.0速度較快，成本又較便宜，造成IEEE 1394無法獲得晶片組廠商青睞，將逐漸被USB 2.0取代。,主板各功

31、能模塊介紹--- AC’97,1996年6月，以Intel為首的五個PC廠商Intel、Creative Labs、NS、Analog Device與Yamaha共同提出了Audio Codec’97（簡稱AC’97，意為“音效多媒體數(shù)字信號編／解碼器”）的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。最大的創(chuàng)新就是“雙芯片”結(jié)構(gòu)，使ADC（Analog－to－Digital Conversion，模擬轉(zhuǎn)數(shù)字）與 DAC（Digital－to－Analog Convers

32、ion，數(shù)字轉(zhuǎn)模擬）的轉(zhuǎn)換盡可能地脫離系統(tǒng)，這樣就可以避免大部分?jǐn)?shù)字/模擬信號轉(zhuǎn)換時所產(chǎn)生的雜波，從而得到較好的音效品質(zhì)。AC '97是Audio Codec '97的縮寫，它所定義的是一種在主流PC中實(shí)現(xiàn)音頻特性的方法，后來又?jǐn)U展了實(shí)現(xiàn)Modem的功能。AC '97利用核心芯片組的功能和外圍的模擬設(shè)備共同實(shí)現(xiàn)音頻卡/Modem的功能。目前主要有三種AC '97設(shè)備： Audio Codec，通常縮寫

33、為AC '97或AC； Modem Codec，通?？s寫為MC '97或MC； Audio/Modem合成Codec，通?？s寫為AMC '97或AMC。,主板各功能模塊介紹--- AC’97,人們常常把AC’97作為聲卡的代名詞，其實(shí)這完全是個認(rèn)識上的誤區(qū)。目前所有的聲卡都支持了AC’97。并不是單純地特指主板上集成的軟聲卡。而AC’97軟聲卡就是另一個概念了。它只是一片基于AC’97的CODEC芯片，不含數(shù)