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电脑主板构造及原理

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-02-13 11:39
tags:

-

2021年2月13日发(作者:回执单)


虽然此帖较老


,


但不失为一篇不可多得的经典帖


.


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


(Glass


Epoxy)



类似材质制成的


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


(Subtractive


tr ansfer)


的方式将设计好的


PCB


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

< p>
是双面板,那么


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



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


technology



P

TH)


。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


1



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


(


阻焊油墨


)


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

< p>
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-Prob e)


来检查所有连接。


电子测试在寻找短路或断路比较准确,< /p>


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


上,于是一块主 板就


生产出来了。









2







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


33.2cmX30.48cm



AT


主板需与


A


T


机箱电源等相搭 配使用,现已被淘汰。而


ATX


板型则像一块横置的大


AT


板,这样便于


ATX


机箱的风扇对


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


A


T


板上的许多


COM


口、打印口都要依靠连线才能输出。另外


ATX


还有一种


Micro


ATX



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,按照在主板上的排 列位置的不同,通常分为北












Intel



i845GE






82845GE


GMCH




< p>



ICH4(FW82801DB)

< p>
南桥芯片组成;



VIA KT400

< p>
芯片组则由


KT400


北桥芯片和


VT8235



南桥芯片组成


(


也有单芯片的产品,如


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。

< br>







3






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,


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

< p>
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


数据传输方式和


AC PI(


高级能源管理


)


等的支持,在靠 近


PCI


槽的位


置。

< br>





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



4



Socket 423



Socket A


几种。其中


Socket370


支持的是


PIII


及新赛扬,


CYRIXIII


等处理器 ;


Socket 423


用于早期


Pe ntium4


处理器,而


Socket 478


则用于目前主流


Pentium4


处理器。

< p>











Socket

< br>A(Socket462)


支持的则是


AMD

< p>
的毒龙及速龙等处理器。另外还有的


CPU



座类型为支持奔腾


/


奔腾

< br>MMX



K6/K6-2


等处理 器的


Socket7


插座;


支持


PII



PIII



SLOT1


插座及


AMD ATHLO N


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,< /p>


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< /p>


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



SDRAM


内存金手指上有两个缺口,而

< p>
DDR SDRAM


内存只有一个。




插槽




5









PCI(peripheral component interconnect)< /p>


总线插槽它是由


Intel


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



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


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


PCI


等总线无法与其相比拟的。


AGP


接口主要可分为


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


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



ATA33


又称


Ultra DMA/33


,它是一种由


Intel

< p>
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。




6





AT A66/100/133


则是在


Ultra

< br>DMA/33


的基础上发展起来的,它们的传输速度可反别达到

< br>66MB/S



100M



133MB/S


,只不过要想达到


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


40PIN

< p>


80


线的专用


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 ATA

即串行


ATA


插槽,它


是一种完全 不同于并行


ATA


的新型硬盘接口类型,它用来支持

< p>
SATA


接口的硬盘,其传输


率可达


150MB/S







9.


软驱接口







7






软驱接口共有


34

< br>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

< p>
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



专用


12V


电源插座。




及电池






BIOS(BASIC


INPUT/OUTPUT


SYSTEM)

< br>基本输入输出系统是一块装入了启动和自检


程序的


EPR OM



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、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。








8






常见


BIOS


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)



上 面一般印有


“BIOS”


字样,另外还有许多

< br>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


EPROM


内 容丢失,所以不能随便撕下。现在的


ROM


BIOS


多采用


Flash


ROM


(


可擦可编程只读存储器


)


,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< /p>


主要有


Award


BIOS



AMI


BIOS



Phoenix


BIOS


三种


类型。


A ward


BIOS


是由


Award


Software


公司开发的


BIOS


产品,


在目前的主板中使用最为


广泛。


Award


BIOS


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


BI


OS







AMI


BIOS

< br>是


AMI


公司出品的


BIOS< /p>


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


9




Phoenix


公司产品,


Pho enix




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< /p>


Phoeni


x


已和

Award


公司合并,共同推出具备两者标示的


BIOS< /p>


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

< br>结构的机箱上有一个总电源的开关接线


(Power


S W)


,其是个两


芯的插头,它和


Res et


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


Reset


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。



PC


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


S


pea ker


插针上。在连接时,注意红线对应


1

的位置。




13.


外部接口




10










A


TX< /p>


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



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 CO DEC



97


,这是一个由

< p>
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


(



A LC201



ALC650



AD1885



)


,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

< br>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

< p>
CPU


的占用很小。






网卡芯片




11








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

< br>10/100M



RealTek


公司的


8100(8139C/8139D


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



3 COM



Alten



Broadcom


的千兆网卡芯片等,如


Intel< /p>



i82547EI


< br>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

< br>芯片主


要有


HighPoint



Promise


等公司的产品的功能简化版本。


例如


Promise


公司的


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


HighPoint

< p>
公司



RAID


芯片如< /p>


HighPoint HPT370/372/374


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

< p>
的管理与支持。


常见的


I/O

控制芯片有华邦电子


(WINBOND)



W83627HF



W83627THF



12


-


-


-


-


-


-


-


-



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