主板是什么?全面了解主板的构成与制造过程

日期: 2024-08-03 15:12:41|浏览: 560|编号: 59491

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众所周知,主板是所有电脑配件的总平台,其重要性不言而喻。下面学霸网小编就以图文并茂的形式带大家全面认识主板,希望对大家有所帮助!

电脑主板各部件详图1.主板图

主板主要由电路板及板上的各种元器件组成。

1.电路板

PCB印刷电路板是所有电脑板卡中不可缺少的一部分,它其实是由几层树脂材料粘合在一起,内部有铜箔布线而成。一般的PCB电路板有四层,最上层和最下层为信号层,中间两层为地线层和电源层。将地线层和电源层放在中间,方便对信号线进行修正。一些要求较高的主板可以有6-8层甚至更多。

主板(电路板)是如何制作的?PCB的制造工艺是玻璃环氧树脂(玻璃

环氧树脂)或类似材料。制作的第一步是光绘各部件之间的线路,这是通过负片转印(

)方法将设计好的PCB电路板电路膜“打印”在金属导体上。

这种技术是将整个表面覆盖一层薄薄的铜箔,然后去除多余的部分。如果制作双面板,则在 PCB 基板的两面都铺上铜箔。要制作多层板,可以用特殊的粘合剂将两块双面板“压”在一起。

接下来就可以在PCB板上进行连接元器件所需的钻孔和电镀了。根据钻孔要求用机器钻孔后,还要对孔壁进行电镀(镀通孔技术,-

-孔,PTH)。 经过孔壁内部的金属处理,使线路内层可以互相连通。

在开始电镀之前,必须先清除孔内的杂物。这是因为树脂环氧在加热后会产生一些化学变化,会覆盖在内部的PCB层上,所以必须先清除。清洁和电镀动作都是在化学过程中完成的。接下来需要在最外层的布线上覆盖阻焊层(阻焊油墨),让布线不会接触到电镀部分。

然后在电路板上印上各种元件标记网线,标示各零件的位置。其上不能覆盖任何接线或金手指,否则可能降低电流连接的可焊性或稳定性。另外,若有金属连接部位,一般会将“金手指”镀上金,以保证插入扩展槽时有高质量的电流连接。

最后,就到了测试的时候了。要测试 PCB 是否有短路或开路,可以使用光学或电子方法。光学方法使用扫描来查找每一层中的缺陷,而电子测试通常使用飞针来检查所有连接。电子测试在查找短路或开路方面更准确,但光学测试可以更容易地检测到导体之间间隙不正确的问题。

电路板基板完成后,一块成品主板就是在PCB基板上根据需要装配上各种大大小小的元器件——先用SMT自动贴片机把IC芯片与贴片元器件“焊接”好,然后再进行一些机器无法完成的工作,通过波峰/回流焊工艺把这些插件元器件牢牢的固定在PCB上,这样一块主板就制作出来了。

另外,如果电路板要作为电脑中的主板使用,则需要制成不同的板型。其中AT板型是最基本的板型,其特点是结构简单,价格便宜。其标准尺寸为

33..48cm,AT主板需要搭配AT机箱电源等使用,现在已经淘汰。ATX板就像一个大型的横向AT板,方便ATX机箱风扇

CPU 散热,主板上很多对外接口都集成在主板上,不像 AT 板上很多 COM 口、打印机口需要接输出。另外 ATX 还有一个 Micro

ATX小型外形尺寸,支持最多4个扩展槽,降低了尺寸、功耗和成本。

2.北桥芯片

芯片组是主板的核心部件,根据在主板上的排列位置不同,通常分为北桥芯片和南桥芯片,例如Intel的芯片组由

GMCH北桥芯片和ICH4()南桥芯片;而VIA

KT400芯片组由KT400北桥芯片和南桥芯片组成(也有单芯片产品,如/730等),北桥芯片为主桥,一般可以和不同的南桥芯片配合使用,实现不同的功能和性能。

北桥芯片一般提供对CPU类型及主频率、内存类型及最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等的支持,它一般位于主板上靠近CPU插槽的位置,由于这类芯片一般发热量较大,因此在此芯片上安装有散热片。

3.南桥芯片

南桥芯片主要用于连接I/O设备和ISA设备,负责管理中断和DMA通道,使设备工作更加顺畅。它提供KBC(键盘控制器)、RTC(实时时钟控制器)、USB(通用串行总线)、Ultra

PCI 插槽附近支持 DMA/33(66) EIDE 数据传输方法和 ACPI(高级电源管理)。

4.CPU插槽

CPU插槽是主板上安装处理器的地方,主流的CPU插槽有478、423和

A.其中支持的处理器有PIII、新款等。

423 对于早期的处理器,而

478是目前主流处理器采用的。

A() 支持 AMD 的 Duron 和 处理器。还有支持 / MMX 和 K6/K6-2 处理器的 CPU 插槽类型;支持 PII 或 PIII 和 AMD 的 SLOT1 插槽

使用了 SLOTA 插座等等。

5. 内存插槽

内存插槽就是主板上安装内存的地方,目前最常见的内存插槽有SDRAM内存和DDR内存插槽,其他还有早期的EDO和非主流的RDRAM内存插槽。需要注意的是,不同的内存插槽针脚、电压、性能功能都不一样,不同的内存不能互换使用在不同的内存插槽上。针对168线的SDRAM内存和184线的DDR内存,下面是一些常见的内存插槽:

SDRAM内存在外观上的主要区别是SDRAM内存金手指上有两个缺口,而DDR

只有一个SDRAM内存。

6.PCI 插槽

PCI(

) 总线插槽

Intel推出的一种局部总线,定义32位数据总线,可扩展到64位,为显卡、声卡、网卡、电视卡、MODEM等设备提供连接接口,基本工作频率为33MHz,最大传输速率可达132MB/s。

7.AGP插槽

AGP 加速图形端口 (

AGP Port是3D加速卡(3D显卡)专用的接口,它直接与主板的北桥芯片相连,该接口可以让视频处理器直接与系统主存相连,避免了PCI总线带宽较窄形成的系统瓶颈,增加了3D图形数据传输速度,同时在显存不足时还可以调用系统主存,因此具有极高的传输速率,这是PCI等总线无法比拟的。AGP接口主要分为AGP1X/2X/PRO/4X/8X等类型。

8.ATA接口

ATA接口用于连接硬盘和光驱,主流的IDE接口有ATA33/66/100/133,ATA33又称为Ultra

DMA/33 是 Intel 开发的同步 DMA 协议,传统 IDE 传输采用单边数据触发信号传输数据,而 Ultra

DMA在传输数据时使用数据触发信号的两侧,因此它的传输速度为33MB/S。

ATA66/100/133 处于超高水平

在DMA/33基础上发展起来的,它们的传输速度分别可以达到66MB/S、100M、133MB/S,不过要达到66MB/S左右的速度,除了需要主板芯片组的支持外,还需要专用的ATA66/100 40PIN 80线专用EIDE排线。

此外,许多新主板(如 I865 系列)现在提供

ATA是 ATA插槽的缩写,是一种与 ATA完全不同的新型硬盘接口,用于支持SATA接口的硬盘,传输速率可达150MB/S。

9.软驱接口

软驱接口一共有34个针脚,顾名思义就是用来连接软盘驱动器的,其外观比IDE接口要短一些。

10. 电源插座及主板电源

电源插座主要有两种:AT电源插座和ATX电源插座,有的主板两种插座都有。AT插座使用时间较长,目前已经淘汰。20口ATX电源插座采用防反插设计,不会像AT电源那样因为反插而烧坏主板。另外,电源插座附近一般都有给主板供电和稳压电路。

主板的供电稳压电路也是主板的重要组成部分,一般由电容、稳压块或者三极管场效应管、滤波线圈、稳压控制集成电路块等元器件组成,另外P4主板一般带有4口专用12V电源插座。

11.BIOS 和电池

BIOS(基本输入/

)基本输入输出系统是一个装载了启动和自检程序的EPROM或集成块。其实它是一组固定在计算机ROM(只读存储器)芯片上的程序,为计算机提供最低级、最直接的硬件控制和支持。另外,BIOS芯片附近通常还有一个电池组件,提供BIOS启动所需的电流。

主板上常见BIOS芯片ROM的识别

BIOS芯片是主板上唯一贴有标签的芯片,一般为双列直插式封装(DIP),上面印有“BIOS”字样,也有不少封装好的BIOS。

早期的BIOS多为可擦写的EPROM芯片,上面的标签是为了保护BIOS内容,由于紫外线会导致EPROM内容丢失,所以不能随便撕掉。

ROM BIOS多采用Flash ROM(可擦除可编程只读存储器),通过刷新程序可以对Flash ROM进行改写,方便BIOS的升级。

目前市场上比较流行的主板BIOS有Award BIOS、AMI BIOS、BIOS。

BIOS 是

公司研制的BIOS产品是目前主板上应用最为广泛的BIOS产品。

该BIOS功能比较齐全,支持较多新型硬件,目前市面上所有主板均采用此类BIOS。

急性心肌梗死

BIOS 是 AMI 公司出品的 BIOS 系统软件,开发于 80 年代中期,对各种软硬件有很好的适应性,能保证系统性能的稳定性。90 年代以后,AMI 公司开始

BIOS 很少使用;BIOS 是公司产品。

BIOS多用于高端原装品牌电脑、笔记本,画面简洁,操作方便,现已与Award合并,共同推出印有两家公司logo的BIOS产品。

12.机箱前面板连接器

机箱前面板接口是主板连接机箱上的电源开关、系统复位、硬盘电源指示灯等线缆的地方,一般来说ATX机箱上都有一个主电源开关接口。

复位按钮(Reset ,又称SW)是一个两芯插头,它和Reset接头是一样的,按下时短路,松开时开路,按一次电脑主电源接通,再按一次电脑关机。

硬盘指示灯的两针接口中有一个红色针脚。在主板上,此类针脚通常标有 IDE LED 或 HD

LED字样,接上去的时候,红线应该是一根,这条线接上之后,当电脑在读写硬盘的时候,机箱上的硬盘灯就会亮起来。电源指示灯一般是两芯或者三芯的插头,用的是1号和3号的位置,1号线一般是绿色的。

在主板上,该针脚通常标记为电源

LED,连接时注意绿线对应第一针(+),接好后只要开机电源灯就会一直亮,表示电源已接通,复位接头(Reset)应接在主板上

主板上的 Reset 针脚就是用来做这个用途的:当它们短路时,电脑会重新启动。PC 音箱通常有四针插头,但实际上只用到 1 和 4 两根线。一根线通常是红色的,连接到主板针脚上。连接时,注意红线对应 1 的位置。

13. 外部接口

ATX主板的对外接口全部集成在主板的后半部分。现在的主板一般都符合PC'99规范,也就是说用不同的颜色来代表不同的接口,以免混淆。一般键盘、鼠标都是采用PS/2圆形接口,但键盘接口一般为蓝色,鼠标接口一般为绿色,容易区分。USB接口为扁平状,可接MODEM、光驱、扫描仪等USB接口外设;串口可接MODEM和方口鼠标等;并口一般接打印机。

14.主板上其他主要芯片

另外,主板上还有许多重要的芯片:

AC97声卡芯片

AC'97 的全名是 Audio

CODEC'97是英特尔、Intel等厂商共同开发制定的音频电路系统标准。主板上集成的AC97声卡芯片主要分为软声卡和硬声卡芯片两种。所谓的AC'97软声卡只是主板上集成的数模信号转换芯片(如、、等),而真正的声卡是集成在北桥里的,这会稍微增加CPU的工作负荷。

所谓AC'97硬声卡,就是主板上集成的声卡芯片(比如支持6声道等),这种声卡芯片提供独立的声音处理,最终输出模拟声音信号。这种硬件声卡芯片比软声卡价格要贵一些,但是占用CPU很少。

网卡芯片

现在很多主板都有集成网卡,主板上集成网卡常用的芯片主要有10/100M公司的8100(8139C/8139D芯片)系列芯片和VIA网卡芯片,另外一些中高端主板上还有Intel、3COM、Alten等公司的千兆网卡芯片,比如Intel的

、3COM

3C940等(参见图18-3COM 3C940千兆网卡芯片)

IDE阵列芯片

一些主板使用附加的IDE阵列芯片来提供对磁盘阵列的支持。

RAID芯片主要有 、 等公司产品的简化版,如 、 等公司的/20376系列芯片,可以支持0、1 RAID配置,并具有数据自动恢复功能。美国高端公司的RAID芯片有

/372/374系列芯片,芯片等等。

输入输出控制芯片

I/O控制芯片(输入/输出控制芯片)提供并口、串口、PS2口、USB口、CPU风扇的管理和支持。常见的I/O控制芯片有华邦电子

()系列为例,其最新芯片对I865/I875芯片组提供了良好的支持,除了支持键盘、鼠标、软盘、并口、摇杆控制等传统功能外,还创新性地增加了多种新功能,例如针对Intel的下一代核心微处理器,提供了

VRD10.0规格的微处理器过压保护,可避免因工作电压过高造成微处理器烧毁的风险。

此外,内部硬件监控功能也得到了很大的提升,除了可以监控PC系统及其微处理器的温度、电压和风扇外,还提供了风扇转速控制的线性转速控制和智能自动控制系统。与一般的控制方式相比,此系统可使主板完全线性地控制风扇转速,并选择让风扇以恒定温度或恒定转速运行。这两项新增的功能不仅让用户能够更轻松地控制风扇,延长风扇的使用寿命,更重要的是,它们还可以最大程度地降低风扇运转时产生的噪音。

频率发生器芯片

频率也可以称为时钟信号。频率对主板的运行起着决定性的作用。我们现在说的CPU速度其实就是CPU的频率,比如P4

1.7GHz,这是CPU的主频。一台电脑要想正确的传输数据,正常运行,就离不开时钟信号。时钟信号在电路中的主要作用就是同步;因为在数据传输的过程中,对时序有严格的要求,只有这样才能保证数据在传输过程中不出错。

时钟信号首先立下了一个基准,我们可以借此来决定其他信号的宽度。另外,时钟信号可以保证发送方和接收方的同步。对于CPU来说,时钟信号就是一个基准,CPU内部所有的信号处理都要以它为标尺,这样就决定了CPU指令的执行速度。

时钟信号的频率会加快所有数据传输的速度,提高CPU处理数据的速度,这也是超频可以提高机器速度的原因。主板上产生时钟信号需要特殊的信号发生器,也叫频率发生器。

但主板电路是由多个部分组成的,每个部分的功能都不一样,由于每个部分都有自己独立的传输协议、规范和标准,所以它们正常工作的时钟频率也不同,比如CPU的外频可达几百兆,I/O口的时钟频率为24MHz,USB的时钟频率为48MHz,所以不可能单独设计那么多组频率输出,所以主板采用专用的频率产生芯片进行控制。

频率发生器芯片种类繁多,性能各异,但基本原理类似。例如,ICS

时钟频率发生器在/GE主板上应用十分广泛,通过BIOS内置的“AGP/PCI频率锁定”功能,可以保证在任何时钟频率下都能正确进行PCI/AGP分频。有了这个“AGP/PCI频率锁定”功能,无论系统时钟多高,都不用担心硬盘里的宝贵数据,也不用担心显卡、声卡等的安全问题。超频只取决于CPU和内存的好坏。

2. 结论

最后我们通过一张详细的大图来彻底讲解一下主板。

1是集成声音芯片,

2是I/O控制芯片,

3是光驱音源插座,

4为外接音源辅助插座,

5 是 SPDIF 接口,

6是USB插头,

7是底盘打开的连接器,

8 是 PCI 插槽,

9 是 AGP4X 插槽,

10为机箱正面的通用USB接口。

11 是 BIOS,

12是底盘面板连接器,

13是南桥芯片,

14 是 IDE1 插座,

15 是 IDE2 插座,

16是电源指示灯接口,

17 是明确的 CMO

S 内存跳线

18是风扇电源插座,

19 是电池,

20 是软盘驱动器插槽,

21是ATX电源插座,

22 是内存插槽,

23为风扇电源插座,

24是北桥芯片,

25是CPU风扇支架,

26 是 CPU 插槽,

27是电源插座,

28为第二个音源插座。

29 是 PS/2 键盘和鼠标插座,

30 是 USB 插座,

31是并行串行端口,

32 是游戏控制器和音频源插座,

33是插座。

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