全程圖解電腦主機板
 

全程圖解電腦主機板

大家知道，主機板是所有電腦配件的總平台，其重要性不言而喻。而下面我們就以圖解的形式帶你來全面瞭解主機板。
一、主機板圖解　　一塊主機板主要由線路板和它上面的各種元件器組成
1.線路板
　　PCB印製電路板是所有電腦板卡所不可或缺的東東。它實際是由幾層樹脂材料粘合在一起的，內部採用銅箔走線。


一般的PCB線路板分有四層，最上和最下的兩層是信號層，中間兩層是接地層和電源層，將接地和電源層放在中間，這樣便可容易地對信號線作出修正。而一些要求較高的主機板的線路板可達到6-8層或更多。



　　主機板(線路板)是如何製造出來的呢？PCB的製造程序由玻璃環氧樹脂(Glass Epoxy)或類似材質製成的PCB「基板」開始。製作的第一步是光繪出零件間聯機的布線，其方法是採用負片轉印(Subtractive transfer)的方式將設計好的PCB線路板的線路底片「印刷」在金屬導體上。


　　這項技巧是將整個表面鋪上一層薄薄的銅箔，並且把多餘的部份給消除。而如果製作的是雙面板，那麼PCB的基板兩面都會鋪上銅箔。而要做多層板可將做好的兩張雙面板用特製的粘合劑「壓合」起來就行了。

　　接下來，便可在PCB板上進行接插元件器所需的鑽孔與電鍍了。在根據鑽孔需求由機器設備鑽孔之後，孔璧裡頭必須經過電鍍(鍍通孔技術，Plated-Through-Hole technology，PTH)。在孔璧內部作金屬處理後，可以讓內部的各層線路能夠彼此連接。


　　在開始電鍍之前，必須先清掉孔內的雜物。這是因為樹脂環氧物在加熱後會產生一些化學變化，而它會覆蓋住內部PCB層，所以要先清掉。


清除與電鍍動作都會在化學程序中完成。接下來，需要將阻焊漆(阻焊油墨)覆蓋在最外層的布線上，這樣一來布線就不會接觸到電鍍部份了。


　　然後是將各種元件器標示網印在線路板上，以標示各零件的位置，它不能夠覆蓋在任何布線或是金手指上，不然可能會減低可焊性或是電流連接的穩定性。



此外，如果有金屬連接部位，這時「金手指」部份通常會鍍上金，這樣在插入擴充槽時，才能確保高品質的電流連接。 　　

最後，就是測試了。測試PCB是否有短路或是斷路的狀況，可以使用光學或電子方式測試。光學方式採用掃瞄以找出各層的缺陷，電子測試則通常用飛針探測儀(Flying-Probe)來檢查所有連接。電子測試在尋找短路或斷路比較準確，不過光學測試可以更容易偵測到導體間不正確空隙的問題。



　　線路板基板做好後，一塊成品的主機板就是在PCB基板上根據需要裝備上大大小小的各種元件器—先用SMT自動貼片機將IC晶片和貼片元件「焊接上去，再手工接插一些機器幹不了的活，通過波峰/回流焊接工藝將這些插接元件器牢牢固定在PCB上，於是一塊主機板就生產出來了。




　　另外，線路板要想在電腦上做主機板使用，還需製成不同的板型。

其中AT板型是一種最基本板型，其特點是結構簡單、價格低廉，其標準尺寸為33.2cmX30.48cm，AT主機板需與AT電源供應器等相搭配使用，現已被淘汰。

而ATX板型則像一塊橫置的大AT板，這樣便於ATX機箱的風扇對CPU進行散熱，而且板上的很多外部連接阜都被整合在主機板上，並不像AT板上的許多COM口、列印口都要依靠連線才能輸出。另外ATX還有一種Micro ATX小板型，它最多可支持4個擴充槽，減少了尺寸，降低了電耗與成本。


2.北橋晶片

　　晶片組(Chipset)是主機板的核心組成部分，按照在主機板上的排列位置的不同，通常分為北橋晶片和南橋晶片，如Intel的i845GE晶片組由82845GE GMCH北橋晶片和ICH4(FW82801DB)南橋晶片組成；而VIA KT400晶片組則由KT400北橋晶片和VT8235等南橋晶片組成(也有單晶片的產品，如SIS630/730等)，其中北橋晶片是主橋，其一般可以和不同的南橋晶片進行搭配使用以實現不同的功能與效能。



　　北橋晶片一般提供對CPU的檔案類型和主頻、記憶體的檔案類型和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC糾錯等支持，通常在主機板上靠近CPU插槽的位置，由於此類晶片的發熱量一般較高，所以在此晶片上裝有散熱片。

3.南橋晶片


　　南橋晶片主要用來與I/O設備及ISA設備相連，並負責管理中斷及DMA通道，讓設備工作得更順暢，其提供對KBC(鍵盤控制器)、RTC(既時時鍾控制器)、USB(通用串行總線)、Ultra DMA/33(66)EIDE資料傳輸方式和ACPI(進階能源管理)等的支持，在靠近PCI槽的位置。



4.CPU插座
　　CPU插座就是主機板上安裝處理器的地方。

主流的CPU插座主要有Socket370、Socket 478、Socket 423和Socket A幾種。其中Socket370支持的是PIII及新賽揚，CYRIXIII等處理器；Socket 423用於早期Pentium4處理器，而Socket 478則用於目前主流Pentium4處理器。


　　而Socket A(Socket462)支持的則是AMD的毒龍及速龍等處理器。另外還有的CPU插座檔案類型為支持奔騰/奔騰MMX及K6/K6-2等處理器的Socket7插座；支持PII或PIII的SLOT1插座及AMD ATHLON使用過的SLOTA插座等等。
5.記憶體插槽


　　記憶體插槽是主機板上用來安裝記憶體的地方。


目前一般的記憶體插槽為SDRAM記憶體、DDR記憶體插槽，其它的還有早期的EDO和非主流的RDRAM記憶體插槽。


需要說明的是不同的記憶體插槽它們的引腳，電壓，效能功能都是不盡相同的，不同的記憶體在不同的記憶體插槽上不能互換使用。對於168線的SDRAM記憶體和184線的DDR SDRAM記憶體，其主要外觀區別在於SDRAM記憶體金手指上有兩個缺口，而DDR SDRAM記憶體只有一個。



6.PCI插槽


　　PCI(peripheral component interconnect)總線插槽它是由Intel公司推出的一種局部總線。


它定義了32位資料總線，且可增強為64位。它為顯示卡、音效卡、網路卡、電視卡、MODEM等設備提供了連接接頭，它的基本工作頻率為33MHz，最大傳輸速率可達132MB/s。



7.AGP插槽


　　AGP圖形加速連接阜(Accelerated Graphics Port)是專供3D加速卡(3D顯示卡)使用的接頭。


它直接與主機板的北橋晶片相連，且該接頭讓視瀕處理器與系統主記憶體直接相連，避免經過窄帶寬的PCI總線而形成系統瓶頸，增加3D圖形資料傳輸速度，而且在顯示記憶體不足的情況下還可以使用系統主記憶體，所以它擁有很高的傳輸速率，這是PCI等總線無法與其相比擬的。AGP接頭主要可分為AGP1X/2X/PRO/4X/8X等檔案類型。



8.ATA接頭
　　ATA接頭是用來連接硬碟和光碟等設備而設的。


主流的IDE接頭有ATA33/66/100/133，ATA33又稱Ultra DMA/33，它是一種由Intel公司制定的同步DMA協定，傳統的IDE傳輸使用資料觸發信號的單邊來傳輸資料，而Ultra DMA在傳輸資料時使用資料觸發信號的兩邊，因此它具備33MB/S的傳輸速度。




　　而ATA66/100/133則是在Ultra DMA/33的基礎上發展起來的，它們的傳輸速度可反別達到66MB/S、100M和133MB/S，只不過要想達到66MB/S左右速度除了主機板晶片組的支持外，還要使用一根ATA66/100專用40PIN的80線的專用EIDE排線。


　　此外，現在很多新型主機板如I865系列等都提供了一種Serial ATA即串行ATA插槽，它是一種完全不同於並行ATA的新型硬碟接頭檔案類型，它用來支持SATA接頭的硬碟，其傳輸率可達150MB/S。


9.軟式磁碟機接頭


　　軟式磁碟機接頭共有34根針腳，顧名思義它是用來連接軟碟機的，它的外形比IDE接頭要短一些。

10.電源插口及主機板供電部分

　　電源插座主要有AT電源插座和ATX電源插座兩種，有的主機板上同時具備這兩種插座。AT插座套用已久現已淘汰。


而採用20口的ATX電源插座，採用了防插反設計，不會像AT電源一樣因為插反而燒壞主機板。除此而外，在電源插座附近一般還有主機板的供電及穩壓電路。
新的接頭更有24接口



　　主機板的供電及穩壓電路也是主機板的重要組成部分，它一般由電容，穩壓塊或三極管場效應管，濾波線圈，穩壓控制整合電路塊等元件器組成。此外，P4主機板上一般還有一個4口專用12V電源插座。

11.BIOS及電池
　　BIOS(BASIC INPUT/OUTPUT SYSTEM)基本輸入輸出系統是一塊裝入了啟動和自我檢驗程序的EPROM或EEPROM整合塊。


實際上它是被固定在電腦ROM(只讀儲存於器)晶片上的一組程序，為電腦提供最低級的、最直接的硬體控制與支持。


除此而外，在BIOS晶片附近一般還有一塊電池元件，它為BIOS提供了啟動時需要的電流。






　　一般BIOS晶片的識別主機板上的ROM BIOS晶片是主機板上唯一貼有標籤的晶片，一般為雙排直插式封裝(DIP)，上面一般印有「BIOS」字樣，另外還有許多PLCC32封裝的BIOS。


　　早期的BIOS多為可重寫EPROM晶片，上面的標籤起著保護BIOS內容的作用，因為紫外線照射會使EPROM內容丟失掉，所以不能隨便撕下。且需跳線才能讀寫更新....

現在的ROM BIOS多採用Flash ROM( 可擦可編程只讀儲存於器)，通過重新整理程序，可以對Flash ROM進行重寫，方便地實現BIOS昇級。


　　目前市面上較流行的主機板BIOS主要有Award BIOS、AMI BIOS、Phoenix BIOS三種檔案類型。Award BIOS是由Award Software公司開發的BIOS產品，在目前的主機板中使用最為廣泛。Award BIOS功能較為齊全，支持許多新硬體，目前市面上主機板都採用了這種BIOS。


　　AMI BIOS是AMI公司出品的BIOS系統軟體，開發於80年代中期，它對各種軟、硬體的適應性好，能保證系統效能的穩定，在90年代後AMI BIOS套用較少；Phoenix BIOS是Phoenix公司產品，Phoenix BIOS多用於高階的原裝品牌機和筆記型電腦上，其畫面簡潔，便於操作，現在Phoenix已和Award公司合併，共同推出具備兩者標示的BIOS產品。


至於電池就是供電保池BIOS設置儲存於中...開機使用!譬如 要清掉BIOS不當設置,可拔掉電源線!,圓電池挑掉..通常需跳線(通常在電池旁)等幾秒...清掉在恢復 ,如同新主機板一般時間日期都要重新設定...

12.電腦機箱前置面板接頭

　　機箱前置面板接頭是主機板用來連接機箱上的電源開關、系統復位、硬碟電源指示燈等排線的地方。


一般來說，ATX結構的機箱上有一個總電源的開關接線(Power SW)，其是個兩芯的插頭，它和Reset的接頭一樣，按下時短路，鬆開時開路，按一下，電腦的總電源就被接通了，再按一下就關閉。

　　而硬碟指示燈的兩芯接頭，一線為紅色。在主機板上，這樣的插針通常標著IDE LED或HD LED的字樣，連接時要紅線對一。

這條線接好後，當電腦在讀寫硬碟時，機箱上的硬碟的燈會亮。電源指示燈一般為兩或三芯插頭，使用1、3位，1線通常為綠色。



　　在主機板上，插針通常標記為Power LED，連接時注意綠色線對應於第一針(+)。當它連接好後，電腦一開啟，電源燈就一直亮著，指示電源已經開啟了。


而復位接頭(Reset)要接到主機板上Reset插針上。主機板上Reset針的作用是這樣的：當它們短路時，電腦就重新啟動。


而PC喇叭通常為四芯插頭，但實際上只用1、4兩根線，一線通常為紅色，它是接在主機板Speaker插針上。在連接時，注意紅線對應1的位置。


13.外部接頭


　　ATX主機板的外部接頭都是統一整合在主機板後半部的。現在的主機板一般都符合PC'99規範，也就是用不同的顏色表示不同的接頭，以免搞錯。

一般鍵盤和滑鼠都是採用PS/2圓口，只是鍵盤接頭一般為藍色，滑鼠接頭一般為綠色，便於區別。而USB接頭為扁平狀，可接MODEM，光碟，掃瞄儀等USB接頭的外設。而串列阜可連接MODEM和方口滑鼠等，並列阜一般連接列印機。


14.主機板上的其它主要晶片
　　除此而外主機板上還有很多重要晶片：
AC97音效卡晶片
　　AC'97的全稱是Audio CODEC′97，這是一個由Intel、Yamaha等多家廠商聯合研發並制定的一個音瀕電路系統標準。


主機板上整合的AC97音效卡晶片主要可分為軟音效卡和硬音效卡晶片兩種。所謂的AC'97軟音效卡，只是在主機板上整合了數位模擬信號轉換晶片(如ALC201、ALC650、AD1885等)，而真正的音效卡被整合到北橋中，這樣會加重CPU少許的工作負擔。


　　所謂的AC'97硬音效卡，是在主機板上整合了一個音效卡晶片(如創新CT5880和支持6聲道的CMI8738等)，這個音效卡晶片提供了獨立的聲音處理，最終輸出模擬的聲音信號。這種硬體音效卡晶片相對比軟音效卡在成本上貴了一些，但對CPU的佔用很小。
網路卡晶片


　　現在很多主機板都整合了網路卡。在主機板上一般的整合網路卡所選項的晶片主要有10/100M的RealTek公司的8100(8139C/8139D晶片)系列晶片以及威盛網路卡晶片等。


除此而外，一些中高端主機板還另外板載有Intel、3COM、Alten和Broadcom的千兆網路卡晶片等，如Intel的i82547EI、3COM 3C940等等。(見圖18-3COM 3C940千兆網路卡晶片)
IDE陣列晶片





　　一些主機板採用了額外的IDE陣列晶片提供對磁牒陣列的支持，其採用IDE RAID容錯式獨立磁碟陣列晶片主要有HighPoint、Promise等公司的產品的功能簡化版本。


例如Promise公司的PDC20276/20376系列晶片能提供支持0，1的RAID容錯式獨立磁碟陣列組態，具自動資料恢復功能。美國高端HighPoint公司的RAID容錯式獨立磁碟陣列晶片如HighPoint HPT370/372/374系列晶片，SILICON SIL312ACT114晶片等等。


I/O控制晶片
　　I/O控制晶片(輸入/輸出控制晶片)提供了對並串列阜、PS2口、USB口，以及CPU風扇等的管理與支持。

一般的I/O控制晶片有華邦電子(WINBOND)的W83627HF、W83627THF系列等，例如其最新的W83627THF晶片為I865/I875晶片組提供了良好的支持，除可支持鍵盤、滑鼠、軟碟、並列連接阜、搖桿控制等傳統功能外，更創新地加入了多樣新功能，例如，針對英特爾下一代的Prescott內核微處理器，提供符合VRD10.0規格的微處理器過電壓保護，如此可避免微處理器因為工作電壓過高而造成燒燬的危險。





　　此外，W83627THF內部硬體監控的功能也同時大幅提升，除可監控PC系統及其微處理器的溫度、電壓和風扇外，在風扇轉速的控制上，更提供了線性轉速控制以及智能型自動控轉系統，相較於一般的控制方式，此系統能使主機板完全線性地控制風扇轉速，以及選項讓風扇是以恆溫或是定速的狀態運轉。


這兩項新加入的功能，不僅能讓使用者更簡易地控制風扇，並延長風扇的使用壽命，更重要的是還能將風扇運轉所造成的噪音減至最低。


頻率發生器晶片

　　頻率也可以稱為時鍾信號，頻率在主機板的工作中起著決定性的作用。我們目前所說的CPU速度，其實也就是CPU的頻率，如P4 1.7GHz，這就是CPU的頻率。


電腦要進行正確的資料傳送以及正常的執行，沒有時鍾信號是不行的，時鍾信號在電路中的主要作用就是同步；因為在資料傳送程序中，對時序都有著嚴格的要求，只有這樣才能保證資料在傳輸程序不出差錯。


　　時鍾信號首先設定了一個基準，我們可以用它來確定其它信號的寬度，另外時鍾信號能夠保證收發資料雙方的同步。


對於CPU而言，時鍾信號作為基準，CPU內部的所有信號處理都要以它作為標尺，這樣它就確定CPU指令的執行速度。


　　時鍾信號頻率的擔任，會使所有資料傳送的速度加快，並且提高了CPU處理資料的速度，這就是我們為什麼超頻可以提高機器速度的原因。要產生主機板上的時鍾信號，那就需要專門的信號發生器，也稱為頻率發生器。


　　但是主機板電路由多個部分組成，每個部分完成不同的功能，而各個部分由於存在自己的獨立的傳輸傳輸協定、規範、標準，因此它們正常工作的時鍾頻率也有所不同，如CPU的FSB可達上百兆，I/O口的時鍾頻率為24MHz，USB的時鍾頻率為48MHz，因此這麼多組的頻率輸出，不可能單獨設計，所以主機板上都採用專用的頻率發生器晶片來控制。


　　頻率發生器晶片的型號非常繁多，其效能也各有差異，但是基本原理是相似的。

例如ICS 950224AF時鍾頻率發生器，是在I845PE/GE的主機板上得到普遍採用時鍾頻率發生器，通過BIOS內建的「AGP/PCI頻率鎖定」功能，能夠保證在任何時鍾頻率之下提供正確的PCI/AGP分頻，有了起提供的這「AGP/PCI頻率鎖定」功能，使用多高的系統時鍾都不用擔心硬碟裡面精貴的資料了，也不用擔心顯示卡、音效卡等的安全了，超頻，只取決於CPU和記憶體的品質而已了。

不錯喔~~講解的蠻清楚的
對剛想要了解電腦的新手蠻有幫助的

圖文並茂.......真是精彩
感謝大大辛苦 :ddrf567h:

謝謝大大的分享...........

感謝大大的分享
 

真是太棒了，謝謝您的分享！

大大共真的辛苦你了，
你讓我學習更多、了解更深。銘感！

太好了 . . .