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全面讲解电脑主板构造及原理图解

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-02-13 11:34
tags:

-

2021年2月13日发(作者:寝室)


虽然此帖较老


,


但不失为一骗不可多得的经典帖


.


希望能对大家有帮助


.

< p>
大家知道,主板是所有电脑配件的总平台,其重要性不言而喻。而下面我们就以图解的形式带你来全 面了


解主板。






一、主板图解




一块主板主要由线路板和它上面的各种元器件组成







1.


线路板






PCB


印 制电路板是所有电脑板卡所不可或缺的东东。它实际是由几层树脂材料粘合在一起的,内部采

用铜箔走线。一般的


PCB


线路板分有四层,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


接地和电源层放在中间,这样便可容易地 对信号线作出修正。而一些要求较高的主板的线路板可达到


6-8


层或更多。








主板< /p>


(


线路板


)


是如 何制造出来的呢?


PCB


的制造过程由玻璃环氧树脂

< p>
(Glass


Epoxy)


或类似材质制成的< /p>


PCB“


基板



开始。制作的第一步是光绘出零件间联机的布线,其方法是采用负片转印


(Subtra ctive




< br>transfer)


的方式将设计好的


PCB

< p>
线路板的线路底片



印刷



在金属导体上。






这项技巧是将整个表面铺上一层薄 薄的铜箔,并且把多余的部份给消除。而如果制作的是双面板,那


PCB


的基板两面都会铺上铜箔。


而要做多层板可将做好的 两块双面板用特制的粘合剂



压合


”< /p>


起来就行了。






接下来,


便可在


PCB


板上进行接插元器件所需的钻孔与电镀了。


在根据钻孔需求由机器设备钻孔之后,


孔璧里头必须经过电镀


(


镀通孔技术,


Plated- Through-Hole




< /p>


technology



PTH)


。在孔璧内部作金属处理后,可以让内部的各层线路能够彼此连接。






在开始 电镀之前,必须先清掉孔内的杂物。这是因为树脂环氧物在加热后会产生一些化学变化,而它

会覆盖住内部


PCB


层,


所以要先 清掉。清除与电镀动作都会在化学过程中完成。接下来,


需要将阻焊漆

< br>(



焊油墨


)

< br>覆盖在最外层的布线上,这样一来布线就不会接触到电镀部份了。






然后是 将各种元器件标示网印在线路板上,以标示各零件的位置,它不能够覆盖在任何布线或是金手

指上,不然可能会减低可焊性或是电流连接的稳定性。此外,如果有金属连接部位,这时


金手指



部份通


常会镀上金,这样在插入扩充槽时,才能确保高品质的电流连接。






最后, 就是测试了。测试


PCB


是否有短路或是断路的状况,可以使用 光学或电子方式测试。光学方式


采用扫描以找出各层的缺陷,电子测试则通常用飞针探测 仪


(Flying-Probe)


来检查所有连接。电子测试在 寻


找短路或断路比较准确,不过光学测试可以更容易侦测到导体间不正确空隙的问题。< /p>






线路板基板做好后,一块成品的主板就是在


PCB

基板上根据需要装备上大大小小的各种元器件



先用


SMT


自动贴片机将


IC

芯片和贴片元件



焊接上去,


再手 工接插一些机器干不了的活,


通过波峰


/


回流焊接工


艺将这些插接元器件牢牢固定在


PCB

< p>
上,于是一块主板就生产出来了。










另外,线路板要想在电脑上做主板 使用,还需制成不同的板型。其中


AT


板型是一种最基本板型, 其


特点是结构简单、价格低廉,其标准尺寸为


33.2cmX3 0.48cm



AT


主板需与


AT


机箱电源等相搭配使用,


现已被淘汰。而< /p>


ATX


板型则像一块横置的大


AT


板,这样便于


ATX


机箱的风扇对

< p>
CPU


进行散热,而且板


上的很多外部端口都被集 成在主板上,并不像


AT


板上的许多


C OM


口、打印口都要依靠连线才能输出。另


< br>ATX


还有一种


Micro


A TX


小板型,它最多可支持


4


个扩充槽 ,减少了尺寸,降低了电耗与成本



2.


北桥芯片






芯片组


(Chipset)


是主板的核心组成部分,

< br>按照在主板上的排列位置的不同,


通常分为北桥芯片和南桥芯

片,如


Intel



i845GE


芯片组由


82845GE GMCH


北 桥芯片和


ICH4(FW82801DB)


南桥芯片组成;而< /p>


VIA





KT400


芯片组则由


KT400


北桥芯片和


VT8235


等南桥芯片组成< /p>


(


也有单芯片的产品,



SIS630/730



)



其中北桥芯片是主桥,其一般可以和不同的南桥芯片进行搭配使用以实现不同的功能与性 能。









北桥芯 片一般提供对


CPU


的类型和主频、内存的类型和最大


容量、


ISA/PCI/AGP


插槽、


ECC


纠错等支持,通常在主板上靠近


CPU< /p>


插槽的位置,


由于此类芯片的发热量一般较高,

< br>所以在此芯片


上装有散热片。















3.


南桥芯片










南桥芯 片主要用来与


I/O


设备及


ISA


设备相连,


并负责管理中断及


DMA


通道,让设备工作得更顺


畅,其提供对


KBC (


键盘控制器


)


RTC(


实时时钟控


制器


)



USB(


通用串行总线

)



Ultra





DMA/33(66)EIDE< /p>


数据传输方式和


ACPI(


高级能


源管理


)


等的支持,在靠近

< br>PCI


槽的位置。

























插座




CPU


插座就是主板上安装处理器的地方。主流的

< br>CPU


插座主要有


Socket370

< br>、


Socket



478



Socket 423



Socket A


几种。


其中


Socket370


支持的是


PIII


及新赛扬,


CYRIXIII


等处理器;


Socket


< br>423


用于早期


Pentium4


处理器,而


Socket 478


则用于目前主流

< p>
Pentium4


处理器。










Socket


A(Socket4 62)


支持的则是


AMD


的毒龙及速龙 等处理器。另外还有的


CPU


插座类型为支持奔



/


奔腾


MMX



K6/K6-2


等处理器的


Socket7


插座;支持


PII



PIII



SLOT1


插座及


AMD ATHLON


使用

过的


SLOTA


插座等等。




5.


内存插槽










内存插 槽是主板上用来安装内存的地方。目前常见的内存插槽为


SDRAM

内存、


DDR


内存插槽,其它


的还 有早期的


EDO


和非主流的


RDRAM


内存插槽。


需要说明的是不同的内存插槽它们的引脚,


电压,


性能


功能都是不尽相同的,不同的内存在 不同的内存插槽上不能互换使用。对于


168


线的


SDRAM


内存和


184


线 的


DDR


SDRAM


内存,其主要外 观区别在于


SDRAM


内存金手指上有两个缺口,而

< p>
DDR


SDRAM


内存


只有一个。




插槽










PCI(peripheral component





interconnect)


总线插槽它是由


I ntel


公司推出的一种局部总线。它定义了


32


位数据总线,且可扩展为


64


位。它为显卡、声卡、 网卡、电视卡、


MODEM


等设备提供了连接接口,它的基本工 作频率为


33MHz


,最


大传输速率可 达


132MB/s








插槽










AGP


图 形加速端口


(Accelerated Graphics





Port)


是专供


3D


加速卡


(3D

< p>
显卡


)


使用的接口。它直接与主板的北桥芯片相连 ,且该接口让视频处理器


与系统主内存直接相连,


避免经过窄带 宽的


PCI


总线而形成系统瓶颈,


增加


3D


图形数据传输速度,


而且在


显存不足的情况下还可以调用系统主内存,所以它拥有很高的传输速率,这是

< br>PCI


等总线无法与其相比拟


的。


AGP


接口主要可分为


AGP1X/2X/PRO/4X/8 X


等类型。







接口






A


TA< /p>


接口是用来连接硬盘和光驱等设备而设的。主流的


IDE


接口有


ATA33/66/100/133


,< /p>


A


TA33


又称


Ultra




< br>DMA/33


,它是一种由


Intel

< br>公司制定的同步


DMA


协定,传统的

IDE


传输使用数据触发信号的单边来


传输数据,而


Ultra





DMA


在传输数据时使用数据触发信号的两边,因此它具备


33MB/S


的传输速度。






A


TA66/100/133


则是在


Ultr a





D MA/33


的基础上发展起来的,它们的传输速度可反别达到


6 6MB/S



100M



133MB/S


,只不过要想


达到

< br>66MB/S


左右速度除了主板芯片组的支持外,


还要使 用一根


ATA66/100


专用


40P IN



80


线的专用

< br>EIDE


排线。










此外,现在很多新型主板如


I865


系列等都提供了一种


Serial





A


TA


即串行


ATA


插槽,


它是一种完全不同于并行


A


TA


的新型硬盘接口类型,


它用来支持


SA TA


接口的


硬盘,其传输率可达


150 MB/S







9.


软驱接口










软驱接 口共有


34


根针脚,顾名思义它是用来连接软盘驱动器的,它的 外形比


IDE


接口要短一些。






10.


电源插口及主板供电部分






电源插 座主要有


AT


电源插座和


A

< p>
TX


电源插座两种,


有的主板上同时具备这两种插 座。


AT


插座应用已


久现已淘汰。


而采用


20


口的


A TX


电源插座,


采用了防插反设计,


不 会像


AT


电源一样因为插反而烧坏主板。


除此而外,在电源插座附近一般还有主板的供电及稳压电路。











主板的供电及稳压电路也是主板的重要组成部分,它一般由电容,稳压块或三极管场效应管, 滤波线


圈,稳压控制集成电路块等元器件组成。此外,


P4


主板上一般还有一个


4


口专用


12V


电源插座。




及电池






BIOS(BASIC





INPUT/OUTPUT





SYSTEM)


基本输入输出系统是 一块装入了启动和自检程序的


EPROM


EEPROM


集成块。


实际上它是


被固化在计算机


ROM(


只读存储器


)


芯片上的一组程序,


为计算机提供最低级的、

< br>最直接的硬件控制与支持。


除此而外,在


BIOS


芯片附近一般还有一块电池组件,它为


BIOS


提供了启动时需要的电流。











常见


BI OS


芯片的识别主板上的


ROM





BIOS


芯片是主板上唯一贴有标签的芯片,一般为双排直插式封装


(DIP)

< br>,上面一般印有


“BIOS”


字样,

另外还有许多


PLCC32


封装的


BIOS










早期的


BIOS

多为可重写


EPROM


芯片,上面的标签起着保护


BIOS


内容的作用,因为紫外线照射会使


EP


ROM


内容丢失,所以不能随便撕下。现在的

< br>ROM





BIOS


多采用


Flash


ROM(


可擦可编程只读存储器


)< /p>


,通过刷新程序,可以对


Flash





ROM


进 行重写,方便地实现


BIOS


升级。






目前市 面上较流行的主板


BIOS


主要有


Aw ard


BIOS



AMI


BIOS



Phoenix





BIOS


三种类型。


Award


BIOS


是由


Award

< p>
Software


公司开发的


BIOS

< p>
产品,在目前的主板中使用最为


广泛。


Award





BIO S


功能较为齐全,支持许多新硬件,目前市面上主机板都采用了这种

BIOS







AMI





BIOS



AMI


公司出品的


BIOS


系统软件,开发于


80


年代中期,它对各种软、 硬件的适应性好,能保


证系统性能的稳定,在


90


年代后


AMI





BIOS


应用较少;


Phoenix


BIOS



Phoenix

< p>
公司产品,


Phoenix





BIOS


多用于高档的原装品牌机和笔记本电脑上,其画面简洁,便于操作,现在


Phoenix


已和


Award


司合并,共同推出具备两者标示的


BIOS


产品。







12.


机箱前置面板接头






机箱前 置面板接头是主板用来连接机箱上的电源开关、系统复位、硬盘电源指示灯等排线的地方。一

般来说,


ATX


结构的机箱上有一个总电源的开关接线


(Power





SW)


,其是个两芯的插头,它和< /p>


Reset


的接头一样,按下时短路,松开时开路,按一下,电脑 的总电源


就被接通了,再按一下就关闭。






而硬盘 指示灯的两芯接头,一线为红色。在主板上,这样的插针通常标着


IDE





LED



HD





LED


的字样,连接时要红线对一。这条线接好后,当电脑在读写硬盘时,机箱上的硬盘的灯会 亮。电


源指示灯一般为两或三芯插头,使用


1

< br>、


3


位,


1

线通常为绿色。











在主板上,插针通常标记为


Power





LED


,连接时注意绿色线对应于第一针


(+)


。当它连接好后,电脑一打开,电源灯就一直亮着,指示电


源已经打开了。而复位接头


(Reset)


要接到主板上


Rese t


插针上。主板上


Reset


针的作用 是这样的:当它们短


路时,电脑就重新启动。而


PC

< p>
喇叭通常为四芯插头,但实际上只用


1



4


两根线,一线通常为红色,它是


接在主板


Speaker


插针上。在连接时,注意红线对应

< br>1


的位置。




13.


外部接口











A


TX


主板的外部接口都是统一集成在主板 后半部的。现在的主板一般都符合


PC'99


规范,也就是用不


同的颜色表示不同的接口,以免搞错。一般键盘和鼠标都是采用


PS/2


圆口,只是键盘接口一般为蓝色,鼠


标接口一般为绿色 ,便于区别。而


USB


接口为扁平状,可接

MODEM


,光驱,扫描仪等


USB


接口的外设。


而串口可连接


MODEM


和方口鼠标等,并口一般连接打印机。







14.


主板上的其它主要芯片






除此而外主板上还有很多重要芯片:






AC97


声卡芯片






AC'97


的全称是


Audio





COD EC



97


,这是一个由


Intel



Yamaha


等多家厂商联合研发并制定的一个音频电路系统标准。主板


上集成的

AC97


声卡芯片主要可分为软声卡和硬声卡芯片两种。所谓的

AC'97


软声卡,只是在主板上集成


了数字模拟信号转换 芯片


(



ALC201



ALC650



AD188 5



)


,而真正的声卡被集成到北桥中 ,这样会加重


CPU


少许的工作负担。











所谓的


AC'97


硬声卡,是在主板上集成 了一个声卡芯片


(



创新


CT5880


和支持


6


声道 的


CMI8738



)



这个声卡芯片提供了独立的声音处理,最终输出模拟的声音信号。这种硬件声 卡芯片相对比软声卡在成本


上贵了一些,但对


CPU

< p>
的占用很小。






网卡芯片









现在很多主板都集成了网卡。在主板上常见的整合网卡所选择 的芯片主要有


10/100M



Rea lTek


公司的


8100(8139C/8139D

< p>
芯片


)


系列芯片以及威盛网卡芯片等。除此而外, 一些中高端主板还另外板载有


Intel


3COM



Alten



Broadcom


的千兆网卡芯片等,如


Int el



i82547EI


< p>
3COM





3C940


等等。


(


见图


18-3COM 3C940


千兆网卡芯片


)





IDE


阵列芯片











一些主板采用了额外的


IDE


阵列芯片提供 对磁盘阵列的支持,其采用


IDE





RAID


芯片主



HighPoint



Promise




司的


产品的功


能简化版本。




Promise



司 的


PDC20276/20376


系列芯片能提供支持


0



1



RAID


配置,具自动数据恢复功能。美国高端


Hi ghPoint


公司



RAID


芯片如


HighPoint





HPT370/372/374< /p>


系列芯片,


SILICON





SIL312ACT114


芯片等等。







I/O


控制芯片






I/O


控制芯片


(


输入


/


输出控制芯片


)


提供了对并串口、


PS2


口、


USB

口,以及


CPU


风扇等的管理与支持。

常见的


I/O


控制芯片有华邦电子


(WINBOND)



W83627HF



W83627THF


系列等,


例如 其最新的


W83627THF


芯片为


I 865/I875


芯片组提供了良好的支持,除可支持键盘、鼠标、软盘、并列端口、摇 杆控制等传统功能


外,更创新地加入了多样新功能,例如,针对英特尔下一代的


Prescott


内核微处理器,提供符合


VR D10.0


规格的微处理器过电压保护,如此可避免微处理器因为工作电压过高而造成烧 毁的危险。











此外,


W 83627THF


内部硬件监控的功能也同时大幅提升,除可监控


PC


系统及其微处理器的温度、电


压和风扇外,在风扇转速的 控制上,更提供了线性转速控制以及智能型自动控转系统,相较于一般的控制


方式,此系 统能使主板完全线性地控制风扇转速,以及选择让风扇是以恒温或是定速的状态运转。这两项

新加入的功能,不仅能让使用者更简易地控制风扇,并延长风扇的使用寿命,更重要的是还能将风扇运转


所造成的噪音减至最低。


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