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1:適用類型
主板適用類型,是指該主板所適用的應用類型。針對不同用戶的不同需求、不同應用範圍,主板被設計成各不相同的類型,即分為臺式機主板和伺服器/工作站主板。

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臺式機主板
臺式機主板,就是平常大部分場合所提到的應用於PC的主板,板型是ATX或Micro ATX結構,使用普通的機箱電源,採用的是臺式機晶片組,只支援單CPU,記憶體最大只能支援到4GB,而且一般都不支援ECC記憶體。存儲設備介面也是採用IDE或SATA介面,某些高檔產品會支援RAID。顯卡介面多半都是採用AGP 4X或AGP 8X,某些高檔產品也會採用AGP Pro介面以支援某些高能耗的高檔顯卡。擴展介面也比較豐富,有多個USB2.0/1.1,IEEE1394,COM,LPT,IrDA等介面以滿足用戶的不同需求。擴展插槽的類型和數量也比較多,有多個PCI,CNR,AMR等插槽適應用戶的需求。部分帶有整合的網卡晶片,有低檔的10/100Mbps自適應網卡,也有高檔的千兆網卡。在價格方面,既有幾百元的入門級或主流產品,也有五六千元的高檔產品以滿足不同用戶的需求,。臺式機主板的生產廠商和品牌也非常多,市場上常見的就有幾十種之多。

伺服器/工作站主板
伺服器/工作站主板,則是專用於伺服器/工作站的主板產品,板型為較大的ATX,EATX或WATX,使用專用的伺服器機箱電源。其中,某些低端的入門級產品會採用高端的臺式機晶片組,例如英代爾的I875P晶片組就被廣泛用在低端入門級產品上;而中高端產品則都會採用專用的伺服器/工作站晶片組,例如英代爾 E7501,Sever Works GC-SL等晶片組。對伺服器/工作站主板而言,最重要的是高可靠性和穩定性,其次才是高性能。因為大多數的伺服器都要滿足每天24小時、每週7天的滿負荷工作要求。由於伺服器/工作站資料處理量很大,需要採用多CPU並行處理結構,即一台伺服器/工作站中安裝2、4、8等多個CPU;對於伺服器而言,多處理器可用於資料庫處理等高負荷高速度應用;而對於工作站,多處理器系統則可以用於三維圖形製作和動畫檔編碼等單處理器無法實現的高處理速度應用。為適應長時間,大流量的高速資料處理任務,在記憶體方面,伺服器/工作站主板能支持高達十幾GB甚至幾十GB的記憶體容量,而且大多支援ECC記憶體以提高可靠性。

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伺服器主板

伺服器主板在存儲設備介面方面,中高端產品也多採用SCSI介面而非IDE介面,並且支援RAID方式以提高資料處理能力和資料安全性。在顯示設備方面,伺服器與工作站有很大不同,伺服器對顯示設備要求不高,一般多採用整合顯卡的晶片組,例如在許多伺服器晶片組中都整合有ATI的RAGE XL顯示晶片,要求稍高點的採用普通的AGP顯卡,甚至是PCI顯卡;而圖形工作站對顯卡的要求非常高,主板上的顯卡介面也多採用AGP Pro 150,而且多採用高端的3DLabs、ATI等顯卡公司的專業顯卡,如3DLabs的“野貓”系列顯卡,中低端則採用NVIDIA的Quandro系列以及ATI的Fire GL系列顯卡等等。在擴展插槽方面,伺服器/工作站主板與臺式機主板也有所不同,例如PCI插槽,臺式機主板採用的是標準的33MHz的32位PCI插槽,而伺服器/工作站主板則多採用64位的PCI X-66甚至PCI X-133,其工作頻率分別為66MHz和133MHz,資料傳輸帶寬得到了極大的提高,並且支援熱插拔,其電氣規範以及外型尺寸都與普通的PCI插槽不同。在網路介面方面,伺服器/工作站主板也與臺式機主板不同,伺服器主板大多配備雙網卡,甚至是雙千兆網卡以滿足局域網與Internet的不同需求。伺服器主板技術要求非常高,所以與臺式機主板相比,生產廠商也就少得多了,比較出名的也就是英代爾、超微、華碩、技嘉、泰安、艾崴等品牌,在價格方面,從五千多元的入門級產品到幾萬元甚至十幾萬元的高檔產品都有。

2:晶片組
晶片組(Chipset)是主板的核心組成部分,如果說中央處理器(CPU)是整個電腦系統的心臟,那麼晶片組將是整個身體的軀幹。在電腦界稱設計晶片組的廠家為Core Logic,Core的中文意義是核心或中心,光從字面的意義就足以看出其重要性。對於主板而言,晶片組幾乎決定了這塊主板的功能,進而影響到整個電腦系統性能的發揮,晶片組是主板的靈魂。晶片組性能的優劣,決定了主板性能的好壞與級別的高低。這是因為目前CPU的型號與種類繁多、功能特點不一,如果晶片組不能與CPU良好地協同工作,將嚴重地影響電腦的整體性能甚至不能正常工作。

主板晶片組幾乎決定著主板的全部功能,其中CPU的類型、主板的系統匯流排頻率,記憶體類型、容量和性能,顯卡插槽規格是由晶片組中的北橋晶片決定的;而擴展槽的種類與數量、擴展介面的類型和數量(如USB2.0/1.1,IEEE1394,串口,並口,筆電的VGA輸出介面)等,是由晶片組的南橋決定的。還有些晶片組由於納入了3D加速顯示(集成顯示晶片)、AC'97聲音解碼等功能,還決定著電腦系統的顯示性能和音頻播放性能等。

現在的晶片組,是由過去286時代的所謂超大型積體電路:閘陣列控制晶片演變而來的。晶片組的分類,按用途可分為伺服器/工作站,臺式機、筆電等類型,按晶片數量可分為單晶片晶片組,標準的南、北橋晶片組和多晶片晶片組(主要用於高檔伺服器/工作站),按整合程度的高低,還可分為整合型晶片組和非整合型晶片組等等。

臺式機晶片組要求有強大的性能,良好的相容性,互換性和擴展性,對性價比要求也最高,並適度考慮用戶在一定時間內的可升級性,擴展能力在三者中最高。在最早期的筆記本設計中並沒有單獨的筆電晶片組,均採用與臺式機相同的晶片組,隨著技術的發展,筆電專用CPU的出現,就有了與之配套的筆記本專用晶片組。筆電晶片組要求較低的能耗,良好的穩定性,但綜合性能和擴展能力在三者中卻也是最低的。伺服器/工作站晶片組的綜合性能和穩定性在三者中最高,部分產品甚至要求全年滿負荷工作,在支援的記憶體容量方面也是三者中最高,能支持高達十幾GB甚至幾十GB的記憶體容量,而且其對資料傳輸速度和資料安全性要求最高,所以其存儲設備也多採用SCSI介面而非IDE介面,而且多採用RAID方式提高性能和保證資料的安全性。

到目前為止,能夠生產晶片組的廠家有英代爾(美國)、VIA(臺灣)、SiS(臺灣)、ALi(臺灣)、AMD(美國)、NVIDIA(美國)、ATI(加拿大)、Server Works(美國)等幾家,其中以英代爾和VIA的晶片組最為常見。在臺式機的英代爾平臺上,英代爾自家的晶片組佔有最大的市場份額,而且產品線齊全,高、中、低端以及整合型產品都有,VIA、SIS、ALI和最新加入的ATI幾家加起來都只能佔有比較小的市場份額,而且主要是在中低端和整合領域。在AMD平臺上,AMD自身通常是扮演一個開路先鋒的角色,產品少,市場份額也很小,而VIA卻佔有AMD平臺晶片組最大的市場份額,但現在卻收到受到後起之秀NVIDIA的強勁挑戰,後者憑藉其nForce2晶片組的強大性能,成為AMD平臺最優秀的晶片組產品,進而從VIA手裏奪得了許多市場份額,。而SIS與ALi依舊是扮演配角,主要也是在中、低端和整合領域。筆記本方面,英代爾平臺具有絕對的優勢,所以英代爾的筆記本晶片組也佔據了最大的市場分額,其他廠家都只能扮演配角以及為市場份額極小的AMD平臺設計產品。伺服器/工作站方面,英代爾平臺更是絕對的優勢地位,英代爾自家的伺服器晶片組產品佔據著絕大多數中、低端市場,而Server Works由於獲得了英代爾的授權,在中高端領域佔有最大的市場份額,甚至英代爾原廠伺服器主板也有採用Server Works晶片組的產品,在伺服器/工作站晶片組領域,Server Works晶片組就意味著高性能產品;而AMD伺服器/工作站平臺由於市場份額較小,主要都是採用AMD自家的晶片組產品。

晶片組的技術這幾年來也是突飛猛進,從ISA、PCI到AGP,從ATA到SATA,Ultra DMA技術,雙通道記憶體技術,高速前端匯流排等等 ,每一次新技術的進步都帶來電腦性能的提高。2004年,晶片組技術又會面臨重大變革,最引人注目的就是PCI Express匯流排技術,它將取代PCI和AGP,極大的提高設備帶寬,從而帶來一場電腦技術的革命。另一方面,晶片組技術也在向著高整合性方向發展,例如AMD Athlon 64 CPU內部已經整合了記憶體控制器,這大大降低了晶片組廠家設計產品的難度,而且現在的晶片組產品已經整合了音頻,網路,SATA,RAID等功能,大大降低了用戶的成本。

3:支援CPU類型
是指能在該主板上所採用的CPU類型。CPU的發展速度相當快,不同時期CPU的類型是不同的,而主板支持此類型就代表著屬於此類的CPU大多能在該主板上運行(在主板所能支援的CPU頻率限制範圍內)。CPU類型從早期的386、486、Pentium、K5、K6、K6-2、Pentium II、Pentium III等,到今天的Pentium 4、Duron、AthlonXP、至強(XEON)、Athlon 64經歷了很多代的改進。每種類型的CPU在針腳、主頻、工作電壓、介面類型、封裝等方面都有差異,尤其在速度性能上差異很大。只有購買與主板支援CPU類型相同的CPU,二者才能配套工作。

4:CPU插槽類型
我們知道,CPU需要通過某個介面與主板連接的才能進行工作。CPU經過這麼多年的發展,採用的介面方式有引腳式、卡式、觸點式、針腳式等。而目前CPU的介面都是針腳式介面,對應到主板上就有相應的插槽類型。不同類型的CPU具有不同的CPU插槽,因此選擇CPU,就必須選擇帶有與之對應插槽類型的主板。主板CPU插槽類型不同,在插孔數、體積、形狀都有變化,所以不能互相接插。
(1):Socket 775
Socket 775又稱為Socket T,是目前應用于Intel LGA775封裝的CPU所對應的處理器插槽,能支援LGA775封裝的Pentium 4、Pentium 4 EE、Celeron D等CPU。Socket 775插槽與目前廣泛採用的Socket 478插槽明顯不同,非常複雜,沒有Socket 478插槽那樣的CPU針腳插孔,取而代之的是775根有彈性的觸鬚狀針腳(其實是非常纖細的彎曲的彈性金屬絲),通過與CPU底部對應的觸點相接觸而獲得信號。因為觸點有775個,比以前的Socket 478的478pin增加不少,封裝的尺寸也有所增大,為37.5mm×37.5mm。另外,與以前的Socket 478/423/370等插槽採用工程塑料製造不同,Socket 775插槽為全金屬製造,原因在於這種新的CPU的固定方式對插槽的強度有較高的要求,並且新的prescott核心的CPU的功率增加很多,CPU的表面溫度也提高不少,金屬材質的插槽比較耐得住高溫。在插槽的蓋子上還卡著一塊保護蓋。
Socket 775插槽由於其內部的觸針非常柔軟和纖薄,如果在安裝的時候用力不當就非常容易造成觸針的損壞;其針腳實在是太容易變形了,相鄰的針腳很容易搭在一起,而短路有時候會引起燒毀設備的可怕後果;此外,過多地拆卸CPU也將導致觸針失去彈性進而造成硬體方面的徹底損壞,這是其目前的最大缺點。
目前,採用Socket 775插槽的主板數量並不太多,主要是Intel 915/925系列晶片組主板,也有採用比較成熟的老晶片組例如Intel 865/875/848系列以及VIA PT800/PT880等晶片組的主板。不過隨著Intel加大LGA775平臺的推廣力度,Socket 775插槽最終將會取代Socket 478插槽,成為Intel平臺的主流CPU插槽。

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(2):Socket 754
Socket 754是2003年9月AMD64位桌面平臺最初發佈時的標準插槽,是目前低端的Athlon 64和高端的Sempron所對應的插槽標準,具有754個CPU針腳插孔,支援200MHz外頻和800MHz的HyperTransport匯流排頻率,但不支援雙通道記憶體技術。
Socket 754是目前廣泛採用的AMD64位平臺標準,與之配套的主板非常多。關於Socket 754的前途目前眾說紛紜,有說隨著Socket 939的普及,Socket 754最終會被完全淘汰;也有說Socket 754介面的Athlon 64將會完全停產而只保留Socket 754介面的Sempron的......不管究竟是怎麼樣,由於AMD64平臺的插槽標準過多,而且互不相容,Socket 754應該會逐漸被Socket 939所取代。

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(3):Socket 939
Socket 939是AMD公司2004年6月才發佈的64位桌面平臺標準,是目前高端的Athlon 64以及Athlon 64 FX所對應的插槽標準,具有939個CPU針腳插孔,支援200MHz外頻和1000MHz的HyperTransport匯流排頻率,並且支援雙通道記憶體技術。
Socket 939目前的配套主板也逐漸增多,將是AMD64位桌面平臺以後的主流平臺。

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(4):Socket 940
Socket 940是最早發佈的AMD64位平臺標準,是伺服器/工作站所使用的Opteron以及最初的Athlon 64 FX所對應的插槽標準,具有940個CPU針腳插孔,支援200MHz外頻和800MHz的HyperTransport匯流排頻率,並且支援雙通道記憶體技術。
由於Socket 940介面的CPU價格高昂,而且必須搭配昂貴的ECC記憶體才能使用,所以其總體採購成本是比較昂貴的。現在新出的Athlon 64 FX已經改用Socket 939介面,所以Socket 940將會成為Opteron的專用介面。

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(5):Socket 603
Socket 603的用途比較專業,應用于Intel平臺高端的伺服器/工作站主板,其對應的CPU是Xeon MP和早期的Xeon。Socket 603具有603個CPU針腳插孔,只能支援100MHz外頻以及400MHz前端匯流排頻率。Socket 603插槽並不能相容Socket 604介面的Xeon。

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(6):Socket 604
與Socket 603相仿,Socket 604仍然是應用于Intel平臺高端的伺服器/工作站主板,但與Socket 603的最大區別是增加了對133MHz外頻以及533MHz前端匯流排頻率的支援,2004年隨著Intel64位的支援EM64T技術的Xeon的發佈,又增加了對200MHz外頻以及800MHz前端匯流排頻率的支援。Socket 604插槽可以相容Socket 603介面的Xeon和Xeon MP。

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(7):Socket 478
Socket 478插槽是目前Pentium 4系列處理器所採用的介面類型,針腳數為478針。Socket 478的Pentium 4處理器面積很小,其針腳排列極為緊密。採用Socket 478插槽的主板產品數量眾多,是目前應用最為廣泛的插槽類型。

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(8):Socket A
Socket A介面,也叫Socket 462,是目前AMD公司Athlon XP和Duron處理器的插座標準。Socket A介面具有462插空,可以支援133MHz外頻。如同Socket 370一樣,降低了製造成本,簡化了結構設計。

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(9):Socket 423
Socket 423插槽是最初Pentium 4處理器的標準介面,Socket 423的外形和前幾種Socket類的插槽類似,對應的CPU針腳數為423。Socket 423插槽多是基於Intel 850晶片組主板,支援1.3GHz~1.8GHz的Pentium 4處理器。不過隨著DDR記憶體的流行,英代爾又開發了支援SDRAM及DDR記憶體的i845晶片組,CPU插槽也改成了Socket 478,Socket 423插槽也就銷聲匿跡了。

(10):Socket 370
Socket 370架構是英代爾開發出來代替SLOT架構,外觀上與Socket 7非常像,也採用零插拔力插槽,對應的CPU是370針腳。Socket 370主板多為採用Intel ZX、BX、i810晶片組的產品,其他廠商有VIA Apollo Pro系列、SIS 530系列等。最初認為,Socket 370的CPU升級能力可能不會太好,所以Socket 370的銷量總是不如SLOT 1介面的主板。但在英代爾推出的“銅礦”和”圖拉丁”系列CPU, Socket 370介面的主板一改低端形象,逐漸取代了SLOT 1介面。目前市場中還有極少部分的主板採用此種插槽。

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(11):SLOT 1
SLOT 1是英代爾公司為取代Socket 7而開發的CPU介面,並申請的專利。這樣其他廠商就無法生產SLOT 1介面的產品,也就使得AMD、VIA、SIS等公司不得不聯合起來,對Socket 7介面升級,也得到了Super 7介面。後來隨著Super 7介面的興起,英代爾又將SLOT 1結構主板的製造授權提供給了VIA、SIS、ALI等主板廠商,所以這些廠商也相應推出了採用SLOT 1介面的系列主板,豐富了主板市場。SLOT 1是英代爾公司為Pentium Ⅱ系列CPU設計的插槽,其將Pentium Ⅱ CPU及其相關控制電路、二級緩存都做在一塊子卡上,多數Slot 1主板使用100MHz外頻。SLOT 1的技術結構比較先進,能提供更大的內部傳輸帶寬和CPU性能。採用SLOT 1介面的主板晶片組有Intel的BX、i810、i820系列及VIA的Apollo系列,ALI 的Aladdin Pro Ⅱ系列及SIS的620、630系列等。此種介面已經被淘汰,市面上已無此類介面的主板產品。

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(12):SLOT 2
SLOT 2用途比較專業,都採用于高端伺服器及圖形工作站的系統。所用的CPU也是很昂貴的Xeon(至強)系列。Slot 2與Slot 1相比,有許多不同。首先,Slot 2插槽更長,CPU本身也都要大一些。其次,Slot 2能夠勝任更高要求的多用途計算處理,這是進入高端企業計算市場的關鍵所在。在當時標準伺服器設計中,一般廠商只能同時在系統中採用兩個 Pentium Ⅱ處理器,而有了Slot 2設計後,可以在一台伺服器中同時採用 8個處理器。而且採用Slot 2介面的Pentium Ⅱ CPU都採用了當時最先進的0.25微米製造工藝。支援SLOT 2介面的主板晶片組有440GX和450NX。

(13):SLOT A
SLOT A介面類似於英代爾公司的SLOT 1介面,供AMD公司的K7 Athlon使用的。在技術和性能上,SLOT A主板可完全相容原有的各種外設擴展卡設備。它使用的並不是Intel的P6 GTL+ 匯流排協定,而是Digital公司的Alpha匯流排協定EV6。EV6架構是種較先進的架構,它採用多線程處理的點到點拓撲結構,支援200MHz的匯流排頻率。支援SLOT A介面結構的主板晶片組主要有兩種,一種是AMD的AMD 750晶片組,另一種是VIA的Apollo KX133晶片組。此類介面已被Socket A介面全面取代。

(14):Socket 7
Socket 7:Socket在英文裏就是插槽的意思,Socket 7也被叫做Super 7。最初是英代爾公司為Pentium MMX系列CPU設計的插槽,後來英代爾放棄Socket 7介面轉向SLOT 1介面,AMD、VIA、ALI、SIS等廠商仍然沿用此介面,直至發展出Socket A介面。該插槽基本特徵為321插孔,系統使用66MHz的匯流排。Super 7主板增加了對100MHz外頻和AGP介面類型的支援。Super 7採用的晶片組有VIA公司的MVP3、MVP4系列,SIS公司的530/540系列及ALI的Aladdin V系列等主板產品。對應Super 7介面CPU的產品有AMD K6-2、K6-Ⅲ 、Cyrix M2及一些其他廠商的產品。此類介面目前已被淘汰,只有部分老產品才能見到。

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5:超線程技術
CPU生產商為了提高CPU的性能,通常做法是提高CPU的時鐘頻率和增加緩存容量。不過目前CPU的頻率越來越快,如果再通過提升CPU頻率和增加緩存的方法來提高性能,往往會受到製造工藝上的限制以及成本過高的制約。

儘管提高CPU的時鐘頻率和增加緩存容量後的確可以改善性能,但這樣的CPU性能提高在技術上存在較大的難度。實際上在應用中基於很多原因,CPU的執行單元都沒有被充分使用。如果CPU不能正常讀取資料(匯流排/記憶體的瓶頸),其執行單元利用率會明顯下降。另外就是目前大多數執行線程缺乏ILP(Instruction-Level Parallelism,多種指令同時執行)支援。這些都造成了目前CPU的性能沒有得到全部的發揮。因此,Intel則採用另一個思路去提高CPU的性能,讓CPU可以同時執行多重線程,就能夠讓CPU發揮更大效率,即所謂“超線程(Hyper-Threading,簡稱“HT”)”技術。超線程技術就是利用特殊的硬體指令,把兩個邏輯內核類比成兩個物理晶片,讓單個處理器都能使用線程級平行計算,進而相容多線程作業系統和軟體,減少了CPU的閒置時間,提高的CPU的運行效率。

採用超線程及時可在同一時間裏,應用程式可以使用晶片的不同部分。雖然單線程晶片每秒鐘能夠處理成千上萬條指令,但是在任一時刻只能夠對一條指令進行操作。而超線程技術可以使晶片同時進行多線程處理,使晶片性能得到提升。

超線程技術是在一顆CPU同時執行多個程式而共同分享一顆CPU內的資源,理論上要像兩顆CPU一樣在同一時間執行兩個線程,P4處理器需要多加入一個Logical CPU Pointer(邏輯處理單元)。因此新一代的P4 HT的die的面積比以往的P4增大了5%。而其餘部分如ALU(整數運算單元)、FPU(浮點運算單元)、L2 Cache(二級緩存)則保持不變,這些部分是被分享的。

雖然採用超線程技術能同時執行兩個線程,但它並不象兩個真正的CPU那樣,每個CPU都具有獨立的資源。當兩個線程都同時需要某一個資源時,其中一個要暫時停止,並讓出資源,直到這些資源閒置後才能繼續。因此超線程的性能並不等於兩顆CPU的性能。

英代爾P4 超線程有兩個運行模式,Single Task Mode(單任務模式)及Multi Task Mode(多工模式),當程式不支援Multi-Processing(多處理器作業)時,系統會停止其中一個邏輯CPU的運行,把資源集中於單個邏輯CPU中,讓單線程程式不會因其中一個邏輯CPU閒置而減低性能,但由於被停止運行的邏輯CPU還是會等待工作,佔用一定的資源,因此Hyper-Threading CPU運行Single Task Mode程式模式時,有可能達不到不帶超線程功能的CPU性能,但性能差距不會太大。也就是說,當運行單線程運用軟體時,超線程技術甚至會降低系統性能,尤其在多線程作業系統運行單線程軟體時容易出現此問題。

需要注意的是,含有超線程技術的CPU需要晶片組、軟體支援,才能比較理想的發揮該項技術的優勢。作業系統如:Microsoft Windows XP、Microsoft Windows 2003,Linux kernel 2.4.x以後的版本也支援超線程技術。目前支援超線程技術的晶片組包括如:

Intel晶片組:
845、845D和845GL是不支援支援超線程技術的;845E晶片組自身是支援超線程技術的,但許多主板都需要升級BIOS才能支援;在845E之後推出的所有晶片組都支援支援超線程技術,例如845PE/GE/GV以及所有的865/875系列以及915/925系列晶片組都支援超線程技術。


VIA晶片組:
P4X266、P4X266A、P4M266、P4X266E和P4X333是不支援支援超線程技術的,在P4X400之後推出的所有晶片組都支援支援超線程技術,例如P4X400、P4X533、PT800、PT880、PM800和PM880都支援超線程技術。


SIS晶片組:
SIS645、SIS645DX、SIS650、SIS651和SIS648是不支援支援超線程技術的;SIS655、SIS648FX、SIS661FX、SIS655FX、SIS655TX、SIS649和SIS656則都支援超線程技術。


ULI晶片組:
M1683和M1685都支援超線程技術。


ATI晶片組:
ATI在Intel平臺所推出的所有晶片組都支援超線程技術,包括Radeon 9100 IGP、Radeon 9100 Pro IGP和RX330。


nVidia晶片組:
即將推出的nForce5系列晶片組都支援超線程技術。

6:前端匯流排頻率
匯流排是將資訊以一個或多個源部件傳送到一個或多個目的部件的一組傳輸線。通俗的說,就是多個部件間的公共連線,用於在各個部件之間傳輸資訊。人們常常以MHz表示的速度來描述匯流排頻率。匯流排的種類很多,前端匯流排的英文名字是Front Side Bus,通常用FSB表示,是將CPU連接到北橋晶片的匯流排。電腦的前端匯流排頻率是由CPU和北橋晶片共同決定的。

北橋晶片負責聯繫記憶體、顯卡等資料吞吐量最大的部件,並和南橋晶片連接。CPU就是通過前端匯流排(FSB)連接到北橋晶片,進而通過北橋晶片和記憶體、顯卡交換資料。前端匯流排是CPU和外界交換資料的最主要通道,因此前端匯流排的資料傳輸能力對電腦整體性能作用很大,如果沒足夠快的前端匯流排,再強的CPU也不能明顯提高電腦整體速度。資料傳輸最大帶寬取決於所有同時傳輸的資料的寬度和傳輸頻率,即資料帶寬=(匯流排頻率×資料位元寬)÷8。目前PC機上所能達到的前端匯流排頻率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz幾種,前端匯流排頻率越大,代表著CPU與北橋晶片之間的資料傳輸能力越大,更能充分發揮出CPU的功能。現在的CPU技術發展很快,運算速度提高很快,而足夠大的前端匯流排可以保障有足夠的資料供給給CPU,較低的前端匯流排將無法供給足夠的資料給CPU,這樣就限制了CPU性能得發揮,成為系統瓶頸。

外頻與前端匯流排頻率的區別:前端匯流排的速度指的是CPU和北橋晶片間匯流排的速度,更實質性的表示了CPU和外界資料傳輸的速度。而外頻的概念是建立在數位脈衝信號震盪速度基礎之上的,也就是說,100MHz外頻特指數位脈衝信號在每秒鐘震盪一萬萬次,它更多的影響了PIC及其他匯流排的頻率。之所以前端匯流排與外頻這兩個概念容易混淆,主要的原因是在以前的很長一段時間裏(主要是在Pentium 4出現之前和剛出現Pentium 4時),前端匯流排頻率與外頻是相同的,因此往往直接稱前端匯流排為外頻,最終造成這樣的誤會。隨著電腦技術的發展,人們發現前端匯流排頻率需要高於外頻,因此採用了QDR(Quad Date Rate)技術,或者其他類似的技術實現這個目的。這些技術的原理類似於AGP的2X或者4X,它們使得前端匯流排的頻率成為外頻的2倍、4倍甚至更高,從此之後前端匯流排和外頻的區別才開始被人們重視起來。此外,在前端匯流排中比較特殊的是AMD64的HyperTransport。

目前各種晶片組所支援的前端匯流排頻率(FSB):

Intel平臺系列

Intel晶片組:
845、845D、845GL所支援的前端匯流排頻率是400MHz,845E、845G、845GE、845PE、845GV以及865P、910GL所支援的前端匯流排頻率是533MHz,而865PE、865G、865GV、848P、875P、915P、915G、915GV、925X所支援的前端匯流排頻率是800MHz,925XE所支援的前端匯流排頻率是1066MHz,這是目前PC機最高的前端匯流排頻率。


VIA晶片組:
P4X266、P4X266A、P4M266所支援的前端匯流排頻率是400MHz,P4X266E、P4X333、P4X400、P4X533所支援的前端匯流排頻率是533MHz,PT800、PT880、PM800、PM880所支援的前端匯流排頻率是800MHz。


SIS晶片組:
SIS645、SIS645DX、SIS650所支援的前端匯流排頻率是400MHz,SIS651、SIS655、SIS648所支援的前端匯流排頻率是533MHz,SIS648FX、SIS661FX、SIS655FX、SIS655TX、SIS649、SIS656所支援的前端匯流排頻率是800MHz。


ATI晶片組:
Radeon 9100 IGP、Radeon 9100 Pro IGP、RX330所支援的前端匯流排頻率是800MHz。


ULI晶片組:
M1683和M1685所支援的前端匯流排頻率是800MHz。


AMD平臺系列
VIA晶片組:
KT266、KT266A、KM266所支援的前端匯流排頻率是266MHz,KT333、KT400、KT400A、KM400、KN400所支援的前端匯流排頻率是333MHz,KT600和KT880所支援的前端匯流排頻率是400MHz。


SIS晶片組:
SIS735、SIS745、SIS746、SIS740所支援的前端匯流排頻率是266MHz,SIS741GX和SIS746FX所支援的前端匯流排頻率是333MHz,SIS741和SIS748所支援的前端匯流排頻率是400MHz。


Uli晶片組:
M1647所支援的前端匯流排頻率是266MHz。


nVidia晶片組:
nForce2 IGP、nForce2 400和nForce2 Ultra 400所支援的前端匯流排頻率是400MHz。

此外,由於AMD64系列CPU內部整合了記憶體控制器,其HyperTransport頻率只與CPU介面類型有關,而與主板晶片組無關,所以其HyperTransport頻率的區分是相當簡單的:Socket 754平臺的HyperTransport頻率是800MHz,Socket 939平臺的HyperTransport頻率是1000MHz,而Socket 940平臺的HyperTransport頻率也是800MHz。

7:主板結構
由於主板是電腦中各種設備的連接載體,而這些設備的各不相同的,而且主板本身也有晶片組,各種I/O控制晶片,擴展插槽,擴展介面,電源插座等元器件,因此制定一個標準以協調各種設備的關係是必須的。所謂主板結構就是根據主板上各元器件的佈局排列方式,尺寸大小,形狀,所使用的電源規格等制定出的通用標準,所有主板廠商都必須遵循。

主板結構分為AT、Baby-AT、ATX、Micro ATX、LPX、NLX、Flex ATX、EATX、WATX以及BTX等結構。其中,AT和Baby-AT是多年前的老主板結構,現在已經淘汰;而LPX、NLX、Flex ATX則是ATX的變種,多見於國外的品牌機,國內尚不多見;EATX和WATX則多用於伺服器/工作站主板;ATX是目前市場上最常見的主板結構,擴展插槽較多,PCI插槽數量在4-6個,大多數主板都採用此結構;Micro ATX又稱Mini ATX,是ATX結構的簡化版,就是常說的“小板”,擴展插槽較少,PCI插槽數量在3個或3個以下,多用於品牌機並配備小型機箱;而BTX則是英代爾制定的最新一代主板結構。

(1):AT
在PC推出後的第三年即1984年,IBM公佈了PCAT。AT主板的尺寸為13"×12",板上集成有控制晶片和8個I/0擴充插槽。由於AT主板尺寸較大,因此系統單元(機箱)水準方向增加了2英寸,高度增加了1英寸,這一改變也是為了支持新的較大尺寸的AT格式介面卡。將8位元資料、20位元位址的XT擴展槽改變到16位元資料、24位元位址的AT擴展槽。為了保持向下相容,它保留62腳的XT擴展槽,然後在同列增加36腳的擴展槽。XT擴展卡仍使用62腳擴展槽(每側31腳),AT擴展卡使用共98腳的的兩個同列擴展槽。這種PC AT匯流排結構演變策略使得它仍能在當今的任何一個PC Pentium/PCI系統上正常運行。

PC AT的初始設計是讓擴展匯流排以微處理器相同的時鐘速率來運行,即6MHz 的286,匯流排也是6MHz;8MHz的微處理器,則匯流排就是8MHz。隨著微處理器速度的增加,增加擴展匯流排的速度也很簡單。後來一些PC AT系統的擴展總線速度達到了10和12MHz。不幸的是,某些適配器不能以這樣的速度工作或者能很好得工作。因此,絕大多數的PC AT仍以8或8.33MHz為擴展匯流排的速率,在此速度下絕大多數適配器都不能穩定工作。

(2):Baby AT
AT主板尺寸較大,板上能放置較多的元件和擴充插槽。但隨著電子元件集成化程度的提高,相同功能的主板不再需要全AT的尺寸。因此在1990年推出了Baby/Mini AT主板規範,簡稱為Baby AT主板。

Baby AT主板是從最早的XT主板繼承來的,它的大小為15"×8.5",比AT主板是略長,而寬度大大窄於AT主板。Baby AT主板沿襲了AT主板的I/0擴展插槽、鍵盤插座等外設介面及元件的擺放位置,而對記憶體槽等內部元件結構進行了緊縮,再加上大型積體電路使內部元件減少,使得Baby AT主板比AT主板佈局緊湊而功能不減。

但隨著電腦硬體技術的進一步發展,電腦主板上集成功能越來越多,Baby AT主板有點不負重荷,而AT主板又過於龐大,於是很多主板商又採取另一種折衷的方案,即一方面取消主板上使用較少的零部件以壓縮空間(如將I/0擴展槽減為7個甚至6個,另一方面將Baby AT主板適當加寬,增加使用面積,這就形成了眾多的規格不一的Baby AT主板。當然這些主板對基本I/0插槽、週邊設備介面及主板固定孔的位置不加改動,使得即使是最小的Baby AT主板也能在標準機箱上使用。最常見的Baby AT主板尺寸是3/4Baby AT主板(26.5cm×22cm即10.7"×8.7"),採用7個I/0擴展槽。

(3):ATX
由於Baby AT主板市場的不規範和AT主板結構過於陳舊,英代爾在95年1月公佈了擴展AT主板結構,即ATX(AT extended)主板標準。這一標準得到世界主要主板廠商支持,目前已經成為最廣泛的工業標準。97年2月推出了ATX2.01版。

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Baby AT結構標準的首先表現在主板橫向寬度太窄(一般為22cm),使得直接從主板引出介面的空間太小。大大限制了對外介面的數量,這對於功能越來越強、對外介面越來越多的微機來說,是無法克服的缺點。其次,Baby AT主板上CPU和I/0插槽的位置安排不合理。早期的CPU由於性能低、功耗小,散熱的要求不高。而今天的CPU性能高、功耗大,為了使其工作穩定,必須要有良好的散熱裝置,加裝散熱片或風扇,因而大大增加了CPU的高度。在AT結構標準裏CPU位於擴展槽的下方,使得很多全長的擴展卡插不上去或插上去後阻礙CPU風扇運轉。記憶體的位置也不盡合理。早期的電腦記憶體大小是固定的,對安裝位置無特殊要求。Baby AT主板在結構上按習慣把記憶體插槽安放在機箱電源的下方,安裝、更換記憶體條往往要拆下電源或主板,很不方便。記憶體條散熱條件也不好。此外,由於軟硬碟控制器及軟硬碟支架沒有特定的位置,這造成了軟硬碟線纜過長,增加了電腦內部連線的混亂,降低了電腦的中靠性。甚至由於硬碟線纜過長,使很多高速硬碟的轉速受到影響。ATX主板針對AT和Baby AT主板的缺點做了以下改進:

主板外形在Baby AT的基礎上旋轉了90度,其幾何尺寸改為30.5cm×24.4cm。
採用7個I/O插槽,CPU與I/O插槽、記憶體插槽位置更加合理。
優化了軟硬碟驅動器介面位置。
提高了主板的相容性與可擴充性。
採用了增強的電源管理,真正實現電腦的軟體開/關機和綠色節能功能。

(4):Micro ATX
Micro ATX保持了ATX標準主板背板上的外設介面位置,與ATX相容。

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Micro ATX主板把擴展插槽減少為3-4只,DIMM插槽為2-3個,從橫向減小了主板寬度,其總面積減小約0.92平方英寸,比ATX標準主板結構更為緊湊。按照Micro ATX標準,板上還應該集成圖形和音頻處理功能。目前很多品牌機主板使用了Micro ATX標準,在DIY市場上也常能見到Micro ATX主板。

(5):BTX
BTX是英代爾提出的新型主板架構Balanced Technology Extended的簡稱,是ATX結構的替代者,這類似於前幾年ATX取代AT和Baby AT一樣。革命性的改變是新的BTX規格能夠在不犧牲性能的前提下做到最小的體積。新架構對介面、匯流排、設備將有新的要求。重要的是目前所有的雜亂無章,接線淩亂,充滿噪音的PC機將很快過時。當然,新架構仍然提供某種程度的向後相容,以便實現技術革命的順利過渡。

BTX具有如下特點:
支援Low-profile,也即窄板設計,系統結構將更加緊湊;
針對散熱和氣流的運動,對主板的線路佈局進行了優化設計;
主板的安裝將更加簡便,機械性能也將經過最優化設計。
而且,BTX提供了很好的相容性。目前已經有數種BTX的派生版本推出,根據板型寬度的不同分為標準BTX (325.12mm), microBTX (264.16mm)及Low-profile的picoBTX (203.20mm),以及未來針對伺服器的Extended BTX。而且,目前流行的新匯流排和介面,如PCI Express和串列ATA等,也將在BTX架構主板中得到很好的支持。

值得一提的是,新型BTX主板將通過預裝的SRM(支援及保持模組)優化散熱系統,特別是對CPU而言。另外,散熱系統在BTX的術語中也被稱為熱模組。一般來說,該模組包括散熱器和氣流通道。目前已經開發的熱模組有兩種類型,即full-size及low-profile。

得益于新技術的不斷應用,將來的BTX主板還將完全取消傳統的串口、並口、PS/2等介面。

8:北橋晶片
北橋晶片(North Bridge)是主板晶片組中起主導作用的最重要的組成部分,也稱為主橋(Host Bridge)。一般來說,晶片組的名稱就是以北橋晶片的名稱來命名的,例如英代爾 845E晶片組的北橋晶片是82845E,875P晶片組的北橋晶片是82875P等等。北橋晶片負責與CPU的聯繫並控制記憶體、AGP、PCI資料在北橋內部傳輸,提供對CPU的類型和主頻、系統的前端匯流排頻率、記憶體的類型(SDRAM,DDR SDRAM以及RDRAM等等)和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC糾錯等支援,整合型晶片組的北橋晶片還集成了顯示核心。北橋晶片就是主板上離CPU最近的晶片,這主要是考慮到北橋晶片與處理器之間的通信最密切,為了提高通信性能而縮短傳輸距離。因為北橋晶片的資料處理量非常大,發熱量也越來越大,所以現在的北橋晶片都覆蓋著散熱片用來加強北橋晶片的散熱,有些主板的北橋晶片還會配合風扇進行散熱。因為北橋晶片的主要功能是控制記憶體,而記憶體標準與處理器一樣變化比較頻繁,所以不同晶片組中北橋晶片是肯定不同的,當然這並不是說所採用的記憶體技術就完全不一樣,而是不同的晶片組北橋晶片間肯定在一些地方有差別。

由於已經發佈的AMD K8核心的CPU將記憶體控制器集成在了CPU內部,於是支援K8晶片組的北橋晶片變得簡化多了,甚至還能採用單晶片晶片組結構。這也許將是一種大趨勢,北橋晶片的功能會逐漸單一化,為了簡化主板結構、提高主板的集成度,也許以後主流的晶片組很有可能變成南北橋合一的單晶片形式(事實上SIS老早就發佈了不少單晶片晶片組)。

由於每一款晶片組產品就對應一款相應的北橋晶片,所以北橋晶片的數量非常多。針對不同的平臺,目前主流的北橋晶片有以下產品(不包括較老的產品而且只對用戶最多的英代爾晶片組作較詳細的說明)

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上圖主板中間,緊靠著CPU插槽,上面覆蓋著銀白色散熱片的晶片就是主板的北橋晶片。摘掉散熱片後如下圖:

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Intel平臺:
Intel:
845系列晶片組的82845E/82845GL/82845G/82845GV/82845GE/82845PE,除82845GL以外都支持533MHz FSB(82845GL只支援400MHz FSB),支援記憶體方面,所有845系列北橋都支援最大2GB記憶體。82845GL/82845E支援DDR 266,其餘都支援DDR 333。除82845GL/82845GV之外都支援AGP 4X規範。865系列晶片組的82865P/82865G/82865PE/82865GV/82848P,除82865P之外都支持800MHz FSB,DDR 400(82865P只支持533MHz FSB,DDR 333,除82848P之外都支援雙通道記憶體以及最大4GB記憶體容量(82848P只支援單通道最大2GB記憶體),除82865GV之外都支援AGP 8X規範;還有目前最高端的875系列的82875P北橋,支持800MHz FSB,4GB雙通道DDR 400以及PAT功能。英代爾的晶片組或北橋晶片名稱中帶有“G”字樣的還整合了圖形核心。

比較新的有915/925系列的82910GL、82915P、82915G、82915GV、82925X和82925XE六款北橋晶片。在支援的前端匯流排頻率方面,82910GL只支持533MHz FSB,而82925XE則支援1066MHz FSB,其餘的82915P、82915G、82915GV和82925X都支持800MHz FSB;在記憶體支援方面,82910GL只支援DDR記憶體(DDR 400),82925X和82925XE則只支援DDR2記憶體(DDR2 533),其餘的82915P、82915G和82915GV都能支援DDR記憶體(DDR 400)和DDR2記憶體(DDR2 533),所有這六款北橋晶片都能支援雙通道記憶體技術,最大支援4GB記憶體容量;82910GL、82915G和82915GV集成了支援DirectX 9.0的Intel GMA900顯示晶片(Intel Graphics Media Accelerator 900);在外接顯卡介面方面,82915P、82915G、82925X和82925XE都提供一條PCI Express X16顯卡插槽,而82910GL和82915GV則不支持獨立的顯卡插槽。82925X由於自身尷尬定位的原因,性能比915系列強不了多少,而卻比82925XE差得多,面臨著停產或限產的命運。

SIS:
主要有支援DDR SDRAM記憶體的SIS648FX、SIS655FX、SIS655TX、SIS656、SIS649以及集成了SiS Mirage顯示晶片的SIS 661FX。其中,SIS655FX、SIS655TX和SIS656支援雙通道記憶體技術;SIS648FX、SIS655FX、SIS655TX和SIS 661FX支援AGP 8X規範,而SIS656和SIS649則支援PCI Express X16規範;所有這六款北橋晶片都支援DDR 400記憶體,而SIS 649則能支援DDR2 533記憶體,SIS 656更能支援DDR2 667記憶體。

ATI:
主要就是Radeon 9100系列北橋晶片。Radeon 9100 IGP、Radeon 9100 Pro IGP和RX330這三款北橋晶片都能支援800MHz FSB、雙通道DDR 400記憶體和AGP 8X規範,Radeon 9100 IGP和Radeon 9100 Pro IGP還集成了支援DirectX 8.1的Radeon 9200顯示晶片。

VIA:
主要有比較新的PT800/PT880/PM800/PM880以及較早期的P4X400/P4X333/P4X266/P4X266A/P4X266E/P4M266等等,其中,VIA晶片組名稱或北橋名稱中帶有“M”字樣的還整合了圖形核心(英代爾平臺和AMD平臺都如此)。PT800、PT880、PM800和PM880這四款北橋晶片都能支援800MHz FSB和DDR 400記憶體,並且都支援AGP 8X規範。其中PT880和PM880支援雙通道記憶體技術,PM800和PM880還集成了S3 UniChrome Pro顯示晶片。

ULI:
離開晶片組市場多年,目前產品不多,主要是M1683和M1685,這兩款北橋晶片都能支援800MHz FSB,其中,M1683支援AGP 8X規範和DDR 500記憶體,而M1685則支援PCI Express X16規範和DDR2 667記憶體。



AMD平臺:
VIA:
除了支援K7系列CPU(Athlon/Duron/Athlon XP)的KT880/KT600/KT400A以及較早期的KT400/KM400/KT333/KT266A/KT266/KT133/KT133A外,還有有K8M800、K8T800、K8T800 Pro、K8T890和K8T890 Pro。其中,支援K7系列的KT600和KT880支援400MHz FSB、DDR 400記憶體和AGP 8X規範,KT880還支援雙通道記憶體技術。支援K8系列的K8M800和K8T800支援800MHz HyperTransport頻率,K8T800 Pro、K8T890和K8T890 Pro支援1000MHz HyperTransport頻率,K8M800、K8T800和K8T800 Pro支援AGP 8X規範,而K8T890和K8T890 Pro則支援PCI Express X16規範,並且與nVidia的nForce4 SLI相同,K8T890 Pro同樣也能支持兩塊nVidia的Geforce 6系列顯卡之間的SLI連接以提升系統的圖形性能;K8M800還集成了S3 UniChrome Pro顯示晶片。。

SIS:
主要有支援K7系列CPU的SIS748/SIS746/SIS746FX/SIS745/SIS741/SIS741GX/SIS740/SIS735,以及支援k8系列CPU的SIS755、SIS755FX、SIS760和SIS756。其中,SIS755和SIS760支援800MHz HyperTransport頻率,SIS755FX和SIS756則支援1000MHz HyperTransport頻率;SIS755、SIS755FX和SIS760支援AGP 8X規範,而SIS756則支援PCI Express X16規範;SIS760還集成了支援DirectX 8.1的SIS Mirage 2顯示晶片。。

NVIDIA:
除了早期的支援K7系列CPU的nForce2 IGP/SPP,nForce2 Ultra 400,nForce2 400等,比較新的是支援K8系列CPU的nForce3系列的nForce3 250、nForce3 250Gb、nForce3 Ultra、nForce3 Pro以及nForce4系列的nForce4、nForce4 Ultra和nForce4 SLI,這些全都是單晶片晶片組,其中nForce3系列支援AGP 8X規範,而nForce4系列則支援PCI Express X16規範,nForce4 SLI更能支援兩塊nVidia的Geforce 6系列顯卡(支援SLI技術的GeForce 6800Ultra 、GeForce 6800GT、GeForce 6600GT)之間的SLI連接,極大地提升系統的圖形性能。

ULI:
離開晶片組市場多年,目前產品不多,主要就是單晶片的支援K8系列CPU的M1689,比較特別的是,M1689能支援所有的K8系列CPU,包括桌面平臺(Athlon 64和Athlon 64 FX)、移動平臺(Mobile Athlon 64)和伺服器/工作站平臺(Opteron)。支援800MHz HyperTransport頻率和AGP 8X規範。

ATI:
ATI剛進入AMD平臺晶片組市場,目前只有支援K8系列CPU的Radeon Xpress 200(北橋晶片是RS480)和Radeon Xpress 200P(北橋晶片是RX480),這二者都支援PCI Express X16規範,其中,Radeon Xpress 200還集成了支援DirectX 9.0的Radeon X300顯示晶片。Radeon Xpress 200有兩項技術比較有特色,一是“HyperMemory”技術,簡單的說就是在主板的北橋晶片旁邊板載整合圖形核芯專用的本地顯存,ATI也為HyperMemory技術做了很靈活的設計,可以單獨使用板載顯存,也可以和系統共用記憶體,更可以同時使用板載顯存和系統記憶體;二是“SurroundView”功能,即再添加一塊獨立顯卡配合整合的圖形核心,可以實現三屏顯示輸出功能。

9:南橋晶片
南橋晶片(South Bridge)是主板晶片組的重要組成部分,一般位於主板上離CPU插槽較遠的下方,PCI插槽的附近,這種佈局是考慮到它所連接的I/O匯流排較多,離處理器遠一點有利於佈線。相對於北橋晶片來說,其資料處理量並不算大,所以南橋晶片一般都沒有覆蓋散熱片。南橋晶片不與處理器直接相連,而是通過一定的方式(不同廠商各種晶片組有所不同,例如英代爾的英代爾Hub Architecture以及SIS的Multi-Threaded“妙渠”)與北橋晶片相連。

南橋晶片負責I/O匯流排之間的通信,如PCI匯流排、USB、LAN、ATA、SATA、音頻控制器、鍵盤控制器、即時時鐘控制器、高級電源管理等,這些技術一般相對來說比較穩定,所以不同晶片組中可能南橋晶片是一樣的,不同的只是北橋晶片。所以現在主板晶片組中北橋晶片的數量要遠遠多於南橋晶片。例如早期英代爾不同架構的晶片組Socket 7的430TX和Slot 1的440LX其南橋晶片都採用82317AB,而近兩年的晶片組845E/845G/845GE/845PE等配置都採用ICH4南橋晶片,但也能搭配ICH2南橋晶片。更有甚者,有些主板廠家生產的少數產品採用的南北橋是不同晶片組公司的產品,例如以前升技的KG7-RAID主板,北橋採用了AMD 760,南橋則是VIA 686B。
南橋晶片的發展方向主要是集成更多的功能,例如網卡、RAID、IEEE 1394、甚至WI-FI無線網路等等。

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上圖中,中間靠下的那個較大的晶片,就是主板的南橋晶片,放大後效果如下圖:

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10:顯示晶片
顯示晶片是指主板所板載的顯示晶片,有顯示晶片的主板不需要獨立顯卡就能實現普通的顯示功能,以滿足一般的家庭娛樂和商業應用,節省用戶購買顯卡的開支。板載顯示晶片可以分為兩種類型:整合到北橋晶片內部的顯示晶片以及板載的獨立顯示晶片,市場中大多數板載顯示晶片的主板都是前者,如常見的865G/845GE主板等;而後者則比較少見,例如精英的“遊戲悍將”系列主板,板載SIS的Xabre 200獨立顯示晶片,並有64MB的獨立顯存。

主板板載顯示晶片的歷史已經非常悠久了,從較早期VIA的MVP4晶片組到後來英代爾的810系列,815系列,845GL/845G/845GV/845GE,865G/865GV以及即將推出的910GL/915G/915GL/915GV等晶片組都整合了顯示晶片。而英代爾也正是依靠了整合的顯示晶片,才佔據了圖形晶片市場的較大份額。

目前各大主板晶片組廠商都有整合顯示晶片的主板產品,而所有的主板廠商也都有對應的整合型主板。英代爾平臺方面整合晶片組的廠商有英代爾,VIA,SIS,ATI等,AMD平臺方面整合晶片組的廠商有VIA,SIS,NVIDIA等等。從性能上來說,英代爾平臺方面顯示晶片性能最高的是ATI的Radeon 9100 IGP晶片組,而AMD平臺方面顯示晶片性能最高的是NVIDIA的nForce2 IGP晶片組。

11:板載音效
板載音效是指主板所整合的音效卡晶片型號或類型。

音效卡是一台多媒體電腦的主要設備之一,現在的音效卡一般有板載音效卡和獨立音效卡之分。在早期的電腦上並沒有板載音效卡,電腦要發聲必須通過獨立音效卡來實現。隨著主板整合程度的提高以及CPU性能的日益強大,同時主板廠商降低用戶採購成本的考慮,板載音效卡出現在越來越多的主板中,目前板載音效卡幾乎成為主板的標準配置了,沒有板載音效卡的主板反而比較少了。

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板載音效卡一般有軟音效卡和硬音效卡之分。這裏的軟硬之分,指的是板載音效卡是否具有音效卡主處理晶片之分,一般軟音效卡沒有主處理晶片,只有一個解碼晶片,通過CPU的運算來代替音效卡主處理晶片的作用。而板載硬音效卡帶有主處理晶片,很多音效處理工作就不再需要CPU參與了。

AC'97
AC'97的全稱是Audio CODEC'97,這是一個由英代爾、雅瑪哈等多家廠商聯合研發並制定的一個音頻電路系統標準。它並不是一個實實在在的音效卡種類,只是一個標準。目前最新的版本已經達到了2.3。現在市場上能看到的音效卡大部分的CODEC都是符合AC'97標準。廠商也習慣用符合CODEC的標準來衡量音效卡,因此很多的主板產品,不管採用的何種音效卡晶片或音效卡類型,都稱為AC'97音效卡。

HD Audio
HD Audio是High Definition Audio(高保真音頻)的縮寫,原稱Azalia,是Intel與杜比(Dolby)公司合力推出的新一代音頻規範。目前主要是Intel 915/925系列晶片組的ICH6系列南橋晶片所採用。


HD Audio的制定是為了取代目前流行的AC’97音頻規範,與AC’97有許多共通之處,某種程度上可以說是AC’97的增強版,但並不能向下相容AC’97標準。它在AC’97的基礎上提供了全新的連接匯流排,支援更高品質的音頻以及更多的功能。與AC’97音頻解決方案相類似,HD Audio同樣是一種軟硬混合的音頻規範,集成在ICH6晶片中(除去Codec部分)。與現行的AC’97相比,HD Audio具有資料傳輸帶寬大、音頻重播精度高、支援多聲道陣列麥克風音頻輸入、CPU的佔用率更低和底層驅動程式可以通用等特點。


特別有意思的是HD Audio有一個非常人性化的設計,HD Audio支援設備感知和介面定義功能,即所有輸入輸出介面可以自動感應設備接入並給出提示,而且每個介面的功能可以隨意設定。該功能不僅能自行判斷哪個埠有設備插入,還能為介面定義功能。例如用戶將MIC插入音頻輸出介面,HD Audio便能探測到該介面有設備連接,並且能自動偵測設備類型,將該介面定義為MIC輸入介面,改變原介面屬性。由此看來,用戶連接音箱、耳機和MIC就像連接USB設備一樣簡單,在控制面板上點幾下滑鼠即可完成介面的切換,即便是複雜的多聲道音箱,菜鳥級用戶也能做到“即插即用”。

板載音效卡優缺點
因為板載軟音效卡沒有音效卡主處理晶片,在處理音頻資料的時候會佔用部分CPU資源,在CPU主頻不太高的情況下會略微影響到系統性能。目前CPU主頻早已用GHz來進行計算,而音頻資料處理量卻增加的並不多,相對於以前的CPU而言,CPU資源佔用旅已經大大降低,對系統性能的影響也微乎其微了,幾乎可以忽略。


“音質”問題也是板載軟音效卡的一大弊病,比較突出的就是信噪比較低,其實這個問題並不是因為板載軟音效卡對音頻處理有缺陷造成的,主要是因為主板製造廠商設計板載音效卡時的佈線不合理,以及用料做工等方面,過於節約成本造成的。

而對於板載的硬音效卡,則基本不存在以上兩個問題,其性能基本能接近並達到一般獨立音效卡,完全可以滿足普通家庭用戶的需要。

集成音效卡最大的優勢就是性價比,而且隨著音效卡驅動程式的不斷完善,主板廠商的設計能力的提高,以及板載音效卡晶片性能的提高和價格的下降,板載音效卡越來越得到用戶的認可。

板載音效卡的劣勢卻正是獨立音效卡的優勢,而獨立音效卡的劣勢又正是板載音效卡的優勢。獨立音效卡從幾十元到幾千元有著各種不同的檔次,從性能上講集成音效卡完全不輸給中低端的獨立音效卡,在性價比上集成音效卡又占盡優勢。在中低端市場,在追求性價的用戶中,集成音效卡是不錯的選擇

12:網卡晶片
主板網卡晶片是指整合了網路功能的主板所集成的網卡晶片,與之相對應,在主板的背板上也有相應的網卡介面(RJ-45),該介面一般位於音頻介面或USB介面附近。

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板載RTL8100B網卡晶片

以前由於寬頻上網很少,大多都是撥號上網,網卡並非電腦的必備配件,板載網卡晶片的主板很少,如果要使用網卡就只能採取擴展卡的方式;而現在隨著寬頻上網的流行,網卡逐漸成為電腦的基本配件之一,板載網卡晶片的主板也越來越多了。

在使用相同網卡晶片的情況下,板載網卡與獨立網卡在性能上沒有什麼差異,而且相對與獨立網卡,板載網卡也具有獨特的優勢。首先是降低了用戶的採購成本,例如現在板載千兆網卡的主板越來越多,而購買一塊獨立的千兆網卡卻需要好幾百元;其次,可以節約系統擴展資源,不佔用獨立網卡需要佔用的PCI插槽或USB介面等;再次,能夠實現良好的相容性和穩定性,不容易出現獨立網卡與主板相容不好或與其他設備資源衝突的問題。

板載網卡晶片以速度來分可分為10/100Mbps自適應網卡和千兆網卡,以網路連接方式來分可分為普通網卡和無線網卡,以晶片類型來分可分為晶片組內置的網卡晶片(某些晶片組的南橋晶片,如SIS963)和主板所附加的獨立網卡晶片(如Realtek 8139系列)。部分高檔家用主板、伺服器主板還提供了雙板載網卡。

板載網卡晶片主要生產商是英代爾,3Com,Realtek,VIA和SIS等等。

13:板載RAID
RAID是英文Redundant Array of Inexpensive Disks的縮寫,中文簡稱為廉價磁片冗餘陣列。RAID就是一種由多塊硬碟構成的冗餘陣列。雖然RAID包含多塊硬碟,但是在作業系統下是作為一個獨立的大型存儲設備出現。利用RAID技術於存儲系統的好處主要有以下三種:

(1):通過把多個磁片組織在一起作為一個邏輯卷提供磁片跨越功能
(2):通過把資料分成多個資料塊(Block)並行寫入/讀出多個磁片以提高訪問磁片的速度
(3):通過鏡像或校驗操作提供容錯能力
最初開發RAID的主要目的是節省成本,當時幾塊小容量硬碟的價格總和要低於大容量的硬碟。目前來看RAID在節省成本方面的作用並不明顯,但是RAID可以充分發揮出多塊硬碟的優勢,實現遠遠超出任何一塊單獨硬碟的速度和吞吐量。除了性能上的提高之外,RAID還可以提供良好的容錯能力,在任何一塊硬碟出現問題的情況下都可以繼續工作,不會受到損壞硬碟的影響。

RAID技術分為幾種不同的等級,分別可以提供不同的速度,安全性和性價比。根據實際情況選擇適當的RAID級別可以滿足用戶對存儲系統可用性、性能和容量的要求。常用的RAID級別有以下幾種:NRAID,JBOD,RAID0,RAID1,RAID0+1,RAID3,RAID5等。目前經常使用的是RAID5和RAID(0+1)。

NRAID
NRAID即Non-RAID,所有磁片的容量組合成一個邏輯盤,沒有資料塊分條(no block stripping)。NRAID不提供資料冗餘。要求至少一個磁片。

JBOD
JBOD代表Just a Bunch of Drives,磁片控制器把每個物理磁片看作獨立的磁片,因此每個磁片都是獨立的邏輯盤。JBOD也不提供資料冗餘。要求至少一個磁片。

RAID 0
RAID 0即Data Stripping(資料分條技術)。整個邏輯盤的資料是被分條(stripped)分佈在多個物理磁片上,可以並行讀/寫,提供最快的速度,但沒有冗餘能力。要求至少兩個磁片。我們通過RAID 0可以獲得更大的單個邏輯盤的容量,且通過對多個磁片的同時讀取獲得更高的存取速度。RAID 0首先考慮的是磁片的速度和容量,忽略了安全,只要其中一個磁片出了問題,那麼整個陣列的資料都會不保了。

RAID 1
RAID 1,又稱鏡像方式,也就是資料的冗餘。在整個鏡像過程中,只有一半的磁片容量是有效的(另一半磁片容量用來存放同樣的資料)。同RAID 0相比,RAID 1首先考慮的是安全性,容量減半、速度不變。

RAID 0+1
為了達到既高速又安全,出現了RAID 10(或者叫RAID 0+1),可以把RAID 10簡單地理解成由多個磁片組成的RAID 0陣列再進行鏡像。

RAID 3和RAID 5
RAID 3和RAID 5都是校驗方式。RAID 3的工作方式是用一塊磁片存放校驗資料。由於任何資料的改變都要修改相應的資料校驗資訊,存放資料的磁片有好幾個且並行工作,而存放校驗資料的磁片只有一個,這就帶來了校驗資料存放時的瓶頸。RAID 5的工作方式是將各個磁片生成的資料校驗切成塊,分別存放到組成陣列的各個磁片中去,這樣就緩解了校驗資料存放時所產生的瓶頸問題,但是分割資料及控制存放都要付出速度上的代價。

按照硬碟介面的不同,RAID分為SCSI RAID,IDE RAID和SATA RAID。其中,SCSI RAID主要用於要求高性能和高可靠性的伺服器/工作站,而臺式機中主要採用IDE RAID和SATA RAID。

以前RAID功能主要依靠在主板上插接RAID控制卡實現,而現在越來越多的主板都添加了板載RAID晶片直接實現RAID功能,目前主流的RAID晶片有HighPoint的HTP372和Promise的PDC20265R,而英代爾更進一步,直接在主板晶片組中支援RAID,其ICH5R南橋晶片中就內置了SATA RAID功能,這也代表著未來板載RAID的發展方向---晶片組集成RAID。

Matrix RAID:
Matrix RAID即所謂的“矩陣RAID”,是ICH6R南橋所支援的一種廉價的磁片冗餘技術,是一種經濟性高的新穎RAID解決方案。Matrix RAID技術的原理相當簡單,只需要兩塊硬碟就能實現了RAID 0和RAID 1磁碟陣列,並且不需要添加額外的RAID控制器,這正是我們普通用戶所期望的。Matrix RAID需要硬體層和軟體層同時支援才能實現,硬體方面目前就是ICH6R南橋以及更高階的ICH6RW南橋,而Intel Application Acclerator軟體和Windows作業系統均對軟體層提供了支援。


Matrix RAID的原理就是將每個硬碟容量各分成兩部分(即:將一個硬碟虛擬成兩個子硬碟,這時子硬碟總數為4個),其中用兩個虛擬子硬碟來創建RAID0模式以提高效能,而其他兩個虛擬子硬碟則透過鏡像備份組成RAID 1用來備份資料。在Matrix RAID模式中資料存儲模式如下:兩個磁碟機的第一部分被用來創建RAID 0陣列,主要用來存儲作業系統、應用程式和交換檔,這是因為磁片開始的區域擁有較高的存取速度,Matrix RAID將RAID 0邏輯分割區置於硬碟前端(外圈)的主因,是可以讓需要效能的模組得到最好的效能表現;而兩個磁碟機的第二部分用來創建RAID1模式,主要用來存儲用戶個人的檔和資料。


例如,使用兩塊120GB的硬碟,可以將兩塊硬碟的前60GB組成120GB的邏輯分割區,然後剩下兩個60GB區塊組成一個60GB的資料備份分割區。像需要高效能、卻不需要安全性的應用,就可以安裝在RAID 0分割區,而需要安全性備分的資料,則可安裝在RAID 1分割區。換言之,使用者得到的總硬碟空間是180GB,和傳統的RAID 0+1相比,容量使用的效益非常的高,而且在容量配置上有著更高的彈性。如果發生硬碟損毀,RAID 0分割區資料自然無法復原,但是RAID 1分割區的資料卻會得到保全。


可以說,利用Matrix RAID技術,我們只需要2個硬碟就可以在獲取高效資料存取的同時又能確保資料安全性。這意味著普通用戶也可以低成本享受到RAID 0+1應用模式。

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NV RAID:
NV RAID是nVidia自行開發的RAID技術,隨著nForce各系列晶片組的發展也不斷推陳出新。相對於其他RAID技術而言,目前最新的nForce4系列晶片組的NV RAID具有自己的鮮明特點,主要是以下幾點:

(1)交錯式RAID(Cross-Controller RAID):交錯式RAID即俗稱的混合式RAID,也就是將SATA介面的硬碟與IDE介面的硬碟聯合起來組成一個RAID模式。交錯式RAID在nForce3 250系列晶片組中便已經出現,在nForce 4系列晶片組身上該功能得到延續和增強。
(2)熱冗餘備份功能:在nForce 4系列晶片組中,因支援Serial ATA 2.0的熱插拔功能,用戶可以在使用過程中更換損壞的硬碟,並在運行狀態下重新建立一個新的鏡像,確保重要資料的安全性。更為可喜的是,nForce 4的nVIDIA RAID控制器還允許用戶為運行中的RAID系統增加一個冗餘備份特性,而不必理會系統採用哪一種RAID模式,用戶可以在驅動程式提供的“管理工具”中指派任何一個多餘的硬碟用作RAID系統的熱備份。該熱冗餘硬碟可以讓多個RAID系統(如一個RAID 0和一個RAID1)共用,也可以為其中一個RAID系統所獨自佔有,功能類似于時下的高端RAID系統。
(3)簡易的RAID模式遷移:nForce 4系列晶片組的NV RAID模組新增了一個名為“Morphing”的新功能,用戶只需要選擇轉換之後的RAID模式,而後執行“Morphing”操作,RAID刪除和模式重設的工作可以自動完成,無需人為干預,易用性明顯提高。

14:支援記憶體類型
支援記憶體類型是指主板所支援的具體記憶體類型。不同的主板所支援的記憶體類型是不相同的。記憶體類型主要有FPM,EDO,SDRAM,RDRAM已經DDR DRAM等。

(1):FPM記憶體
FPM是Fast Page Mode(快頁模式)的簡稱,是較早的PC機普遍使用的記憶體,它每隔3個時鐘脈衝週期傳送一次資料。現在早就被淘汰掉了。
(2):EDO記憶體
EDO是Extended Data Out(擴展資料輸出)的簡稱,它取消了主板與記憶體兩個存儲週期之間的時間間隔,每隔2個時鐘脈衝週期傳輸一次資料,大大地縮短了存取時間,使存取速度提高30%,達到60ns。EDO記憶體主要用於72線的SIMM記憶體條,以及採用EDO記憶體晶片的PCI顯示卡。這種記憶體流行在486以及早期的奔騰電腦系統中,它有72線和168線之分,採用5V工作電壓,帶寬32 bit,必須兩條或四條成對使用,可用於英代爾430FX/430VX甚至430TX晶片組主板上。目前也已經被淘汰,只能在某些老爺機上見到。
(3):SDRAM記憶體
SDRAM是Synchronous Dynamic Random Access Memory(同步動態隨機記憶體)的簡稱,是前幾年普遍使用的記憶體形式。SDRAM採用3.3v工作電壓,帶寬64位元,SDRAM將CPU與RAM通過一個相同的時鐘鎖在一起,使RAM和CPU能夠共用一個時鐘週期,以相同的速度同步工作,與 EDO記憶體相比速度能提高50%。SDRAM基於雙存儲體結構,內含兩個交錯的存儲陣列,當CPU從一個存儲體或陣列訪問資料時,另一個就已為讀寫資料做好了準備,通過這兩個存儲陣列的緊密切換,讀取效率就能得到成倍的提高。SDRAM不僅可用作主存,在顯示卡上的顯存方面也有廣泛應用。SDRAM曾經是長時間使用的主流記憶體,從430TX晶片組到845晶片組都支援SDRAM。但隨著DDR SDRAM的普及,SDRAM也正在慢慢退出主流市場。
(4):RDRAM記憶體
RDRAM是Rambus Dynamic Random Access Memory(記憶體匯流排式動態隨機記憶體)的簡稱,是Rambus公司開發的具有系統帶寬、晶片到晶片介面設計的記憶體,它能在很高的頻率範圍下通過一個簡單的匯流排傳輸資料,同時使用低電壓信號,在高速同步時鐘脈衝的兩邊沿傳輸資料。最開始支持RDRAM的是英代爾820晶片組,後來又有840,850晶片組等等。RDRAM最初得到了英代爾的大力支持,但由於其高昂的價格以及Rambus公司的專利許可限制,一直未能成為市場主流,其地位被相對廉價而性能同樣出色的DDR SDRAM迅速取代,市場份額很小。
(5):DDR SDRAM記憶體
DDR SDRAM是Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory(雙數據率同步動態隨機記憶體)的簡稱,是由VIA等公司為了與RDRAM相抗衡而提出的記憶體標準。DDR SDRAM是SDRAM的更新換代產品,採用2.5v工作電壓,它允許在時鐘脈衝的上升沿和下降沿傳輸資料,這樣不需要提高時鐘的頻率就能加倍提高SDRAM的速度,並具有比SDRAM多一倍的傳輸速率和記憶體帶寬,例如DDR 266與PC 133 SDRAM相比,工作頻率同樣是133MHz,但記憶體帶寬達到了2.12 GB/s,比PC 133 SDRAM高一倍。目前主流的晶片組都支援DDR SDRAM,是目前最常用的記憶體類型。
(6):DDR2記憶體
DDR2的定義:
DDR2(Double Data Rate 2) SDRAM是由JEDEC(電子設備工程聯合委員會)進行開發的新生代記憶體技術標準,它與上一代DDR記憶體技術標準最大的不同就是,雖然同是採用了在時鐘的上升/下降延同時進行資料傳輸的基本方式,但DDR2記憶體卻擁有兩倍於上一代DDR記憶體預讀取能力(即:4bit數據讀預取)。換句話說,DDR2記憶體每個時鐘能夠以4倍外部匯流排的速度讀/寫資料,並且能夠以內部控制匯流排4倍的速度運行。

此外,由於DDR2標準規定所有DDR2記憶體均採用FBGA封裝形式,而不同于目前廣泛應用的TSOP/TSOP-II封裝形式,FBGA封裝可以提供了更為良好的電氣性能與散熱性,為DDR2記憶體的穩定工作與未來頻率的發展提供了堅實的基礎。回想起DDR的發展歷程,從第一代應用到個人電腦的DDR200經過DDR266、DDR333到今天的雙通道DDR400技術,第一代DDR的發展也走到了技術的極限,已經很難通過常規辦法提高記憶體的工作速度;隨著Intel最新處理器技術的發展,前端匯流排對記憶體帶寬的要求是越來越高,擁有更高更穩定運行頻率的DDR2記憶體將是大勢所趨。

DDR2與DDR的區別:
在瞭解DDR2記憶體諸多新技術前,先讓我們看一組DDR和DDR2技術對比的資料。

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(1)、延遲問題:
從上表可以看出,在同等核心頻率下,DDR2的實際工作頻率是DDR的兩倍。這得益於DDR2記憶體擁有兩倍於標準DDR記憶體的4BIT預讀取能力。換句話說,雖然DDR2和DDR一樣,都採用了在時鐘的上升延和下降延同時進行資料傳輸的基本方式,但DDR2擁有兩倍於DDR的預讀取系統命令資料的能力。也就是說,在同樣100MHz的工作頻率下,DDR的實際頻率為200MHz,而DDR2則可以達到400MHz。

這樣也就出現了另一個問題:在同等工作頻率的DDR和DDR2記憶體中,後者的記憶體延時要慢於前者。舉例來說,DDR 200和DDR2-400具有相同的延遲,而後者具有高一倍的帶寬。實際上,DDR2-400和DDR 400具有相同的帶寬,它們都是3.2GB/s,但是DDR400的核心工作頻率是200MHz,而DDR2-400的核心工作頻率是100MHz,也就是說DDR2-400的延遲要高於DDR400。

(2)、封裝和發熱量:
DDR2記憶體技術最大的突破點其實不在於用戶們所認為的兩倍於DDR的傳輸能力,而是在採用更低發熱量、更低功耗的情況下,DDR2可以獲得更快的頻率提升,突破標準DDR的400MHZ限制。

DDR記憶體通常採用TSOP晶片封裝形式,這種封裝形式可以很好的工作在200MHz上,當頻率更高時,它過長的管腳就會產生很高的阻抗和寄生電容,這會影響它的穩定性和頻率提升的難度。這也就是DDR的核心頻率很難突破275MHZ的原因。而DDR2記憶體均採用FBGA封裝形式。不同于目前廣泛應用的TSOP封裝形式,FBGA封裝提供了更好的電氣性能與散熱性,為DDR2記憶體的穩定工作與未來頻率的發展提供了良好的保障。

DDR2記憶體採用1.8V電壓,相對於DDR標準的2.5V,降低了不少,從而提供了明顯的更小的功耗與更小的發熱量,這一點的變化是意義重大的。

DDR2採用的新技術:
除了以上所說的區別外,DDR2還引入了三項新的技術,它們是OCD、ODT和Post CAS。

OCD(Off-Chip Driver):也就是所謂的離線驅動調整,DDR II通過OCD可以提高信號的完整性。DDR II通過調整上拉(pull-up)/下拉(pull-down)的電阻值使兩者電壓相等。使用OCD通過減少DQ-DQS的傾斜來提高信號的完整性;通過控制電壓來提高信號品質。

ODT:ODT是內建核心的終結電阻器。我們知道使用DDR SDRAM的主板上面為了防止資料線終端反射信號需要大量的終結電阻。它大大增加了主板的製造成本。實際上,不同的記憶體模組對終結電路的要求是不一樣的,終結電阻的大小決定了資料線的信號比和反射率,終結電阻小則資料線信號反射低但是信噪比也較低;終結電阻高,則資料線的信噪比高,但是信號反射也會增加。因此主板上的終結電阻並不能非常好的匹配記憶體模組,還會在一定程度上影響信號品質。DDR2可以根據自已的特點內建合適的終結電阻,這樣可以保證最佳的信號波形。使用DDR2不但可以降低主板成本,還得到了最佳的信號品質,這是DDR不能比擬的。

Post CAS:它是為了提高DDR II記憶體的利用效率而設定的。在Post CAS操作中,CAS信號(讀寫/命令)能夠被插到RAS信號後面的一個時鐘週期,CAS命令可以在附加延遲(Additive Latency)後面保持有效。原來的tRCD(RAS到CAS和延遲)被AL(Additive Latency)所取代,AL可以在0,1,2,3,4中進行設置。由於CAS信號放在了RAS信號後面一個時鐘週期,因此ACT和CAS信號永遠也不會產生碰撞衝突。

總的來說,DDR2採用了諸多的新技術,改善了DDR的諸多不足,雖然它目前有成本高、延遲慢能諸多不足,但相信隨著技術的不斷提高和完善,這些問題終將得到解決。

ECC並不是記憶體類型,ECC(Error Correction Coding或Error Checking and Correcting)是一種具有自動糾錯功能的記憶體,英代爾的82430HX晶片組就開始支援它,使用該晶片組的主板都可以安裝使用ECC記憶體,但由於ECC記憶體成本比較高,所以主要應用在要求系統運算可靠性比較高的商業電腦中,例如伺服器/工作站等等。由於實際上記憶體出錯的情況不會經常發生,而且普通的主板也並不支援ECC記憶體,所以一般的家用與辦公電腦也不必採用ECC記憶體。

一般情況下,一塊主板只支援一種記憶體類型,但也有例外。有些主板具有兩種記憶體插槽,可以使用兩種記憶體,例如以前有些主板能使用EDO和SDRAM,現在有些主板能使用SDRAM和DDR SDRAM。

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上圖中的主板就支援兩種記憶體類型(SDRAM和DDR SDRAM),採用兩種類型的記憶體插槽(藍色和黑色)區分。值得注意的是,在這些主板上不能同時使用兩種記憶體,而只能使用其中的一種,這是因為其電氣規範和工作電壓是不同的,混用會引起記憶體損壞和主板損壞的問題。

15:支援記憶體傳輸標準
記憶體傳輸標準是指主板所支援的記憶體傳輸帶寬大小或主板所支援的記憶體的工作頻率。不同類型的記憶體其傳輸標準是不相同的。主板支援記憶體傳輸標準決定著,主板所能採用最高性能的記憶體規格,是選擇購買主板的關鍵之一。
以下分別說明各種主流記憶體的傳輸標準。

(1):SDRAM記憶體傳輸標準
標準的SDRAM分為66MHz SDRAM(即俗稱的PC 66,但PC 66並非正規術語),PC 100以及PC 133,其標準工作頻率分別為66MHz,100MHz和133MHz,對應的記憶體傳輸帶寬分別為533MB/sec,800MB/sec和1.06GB/sec。非標準的還有PC 150等。需要注意的是,對所有的記憶體而言,記憶體的標準工作頻率只是指其在此頻率下能穩定工作,而並非只能工作在該頻率下。高標準的SDRAM可以工作在較低的頻率下,例如PC 133也可以工作在100MHz,只是此時記憶體性能不能得到完全發揮,性能大打折扣;而低標準的記憶體通過超頻也可以工作在較高頻率上以獲得較高的記憶體性能,只是穩定性和可靠性要大打折扣。

SDRAM記憶體傳輸標準表:
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(2):DDR SDRAM記憶體傳輸標準
標準的DDR SDRAM分為DDR 200,DDR 266,DDR 333以及DDR 400,其標準工作頻率分別100MHz,133MHz,166MHz和200MHz,對應的記憶體傳輸帶寬分別為1.6GB/sec,2.12GB/sec,2.66GB/sec和3.2GB/sec,非標準的還有DDR 433,DDR 500等等。初學者常被DDR 266,PC 2100等字眼搞混淆,在這裏要說明一下,DDR 266與PC 2100其實就是一回事,只是表述方法不同罷了。DDR 266是指的該記憶體的工作頻率(實際工作頻率為133MHz,等效於266MHz 的SDRAM),而PC 2100則是指其記憶體傳輸帶寬(2100MB/sec)。同理,PC 1600就是DDR 200,PC 2700就是DDR 333,PC 3200就是DDR 400。
DDR SDRAM記憶體傳輸標準表:
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(3):DDR2記憶體傳輸標準
DDR2可以看作是DDR技術標準的一種升級和擴展:DDR的核心頻率與時鐘頻率相等,但資料頻率為時鐘頻率的兩倍,也就是說在一個時鐘週期內必須傳輸兩次數據。而DDR2採用“4 bit Prefetch(4位預取)”機制,核心頻率僅為時鐘頻率的一半、時鐘頻率再為資料頻率的一半,這樣即使核心頻率還在200MHz,DDR2記憶體的資料頻率也能達到800MHz—也就是所謂的DDR2 800。

目前,已有的標準DDR2記憶體分為DDR2 400和DDR2 533,今後還會有DDR2 667和DDR2 800,其核心頻率分別為100MHz、133MHz、166MHz和200MHz,其匯流排頻率(時鐘頻率)分別為200MHz、266MHz、333MHz和400MHz,等效的資料傳輸頻率分別為400MHz、533MHz、667MHz和800MHz,其對應的記憶體傳輸帶寬分別為3.2GB/sec、4.3GB/sec、5.3GB/sec和6.4GB/sec,按照其記憶體傳輸帶寬分別標注為PC2 3200、PC2 4300、PC2 5300和PC2 6400。

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(4):RDRAM記憶體傳輸標準
目前RDRAM有PC 600,PC 800,PC 1066和PC 1600等,其工作頻率分別為300MHz,400MHz,533MHz和800MHz,其對應的記憶體傳輸帶寬分別為1.2GB/sec,1.6GB/sec,2.12GB/sec和2.4GB/sec,並可組成雙通道或四通道獲得驚人的記憶體帶寬。使用RDRAM時必須將記憶體插槽全部插滿,如果記憶體條數量不夠,必須使用專用的連接器插滿記憶體插槽。
在選購好CPU和主板之後選購記憶體時,必須注意該主板所支援的記憶體類型和記憶體傳輸標準,以及是否支援雙通道等等。要選購符合該主板要求的記憶體才能獲得最佳的性能。
RDRAM記憶體傳輸標準表:
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16:支援記憶體最大容量
主板所能支援記憶體的最大容量是指最大能在該主板上插入多大容量的記憶體條,超過容量的記憶體條即便插在主板上,主板也無不支持。主板支援的最大記憶體容量理論上由晶片組所決定,北橋決定了整個晶片所能支援的最大記憶體容量。但在實際應用中,主板支援的最大記憶體容量還受到主板上記憶體插槽數量的限制,主板製造商出於設計、成本上的需要,可能會在主板上採用較少的記憶體插槽,此時即便晶片組支援很大的記憶體容量,但主板上並沒有足夠的記憶體插槽供適用,就沒法達到理論最大值。

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比如KT600北橋最大能支援4GB的記憶體,但大部分的主板廠商只提供了兩個或三個184pin的DDR DIMM記憶體插槽,其支援最大記憶體容量就只能達到2GB或3GB。

17:雙通道記憶體
雙通道記憶體技術其實是一種記憶體控制和管理技術,它依賴於晶片組的記憶體控制器發生作用,在理論上能夠使兩條同等規格記憶體所提供的帶寬增長一倍。它並不是什麼新技術,早就被應用於伺服器和工作站系統中了,只是為了解決臺式機日益窘迫的記憶體帶寬瓶頸問題它才走到了臺式機主板技術的前臺。在幾年前,英代爾公司曾經推出了支援雙通道記憶體傳輸技術的i820晶片組,它與RDRAM記憶體構成了一對黃金搭檔,所發揮出來的卓絕性能使其一時成為市場的最大亮點,但生產成本過高的缺陷卻造成了叫好不叫座的情況,最後被市場所淘汰。由於英代爾已經放棄了對RDRAM的支援,所以目前主流晶片組的雙通道記憶體技術均是指雙通道DDR記憶體技術,主流雙通道記憶體平臺英代爾方面是英代爾 865/875系列,而AMD方面則是NVIDIA Nforce2系列。

雙通道記憶體技術是解決CPU匯流排帶寬與記憶體帶寬的矛盾的低價、高性能的方案。現在CPU的FSB(前端匯流排頻率)越來越高,英代爾 Pentium 4比AMD Athlon XP對記憶體帶寬具有高得多的需求。英代爾 Pentium 4處理器與北橋晶片的資料傳輸採用QDR(Quad Data Rate,四次資料傳輸)技術,其FSB是外頻的4倍。英代爾 Pentium 4的FSB分別是400/533/800MHz,匯流排帶寬分別是3.2GB/sec,4.2GB/sec和6.4GB/sec,而DDR 266/DDR 333/DDR 400所能提供的記憶體帶寬分別是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec。在單通道記憶體模式下,DDR記憶體無法提供CPU所需要的資料帶寬從而成為系統的性能瓶頸。而在雙通道記憶體模式下,雙通道DDR 266/DDR 333/DDR 400所能提供的記憶體帶寬分別是4.2GB/sec,5.4GB/sec和6.4GB/sec,在這裏可以看到,雙通道DDR 400記憶體剛好可以滿足800MHz FSB Pentium 4處理器的帶寬需求。而對AMD Athlon XP平臺而言,其處理器與北橋晶片的資料傳輸技術採用DDR(Double Data Rate,雙倍資料傳輸)技術,FSB是外頻的2倍,其對記憶體帶寬的需求遠遠低於英代爾 Pentium 4平臺,其FSB分別為266/333/400MHz,匯流排帶寬分別是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec,使用單通道的DDR 266/DDR 333/DDR 400就能滿足其帶寬需求,所以在AMD K7平臺上使用雙通道DDR記憶體技術,可說是收效不多,性能提高並不如英代爾平臺那樣明顯,對性能影響最明顯的還是採用集成顯示晶片的整合型主板。

NVIDIA推出的nForce晶片組是第一個把DDR記憶體介面擴展為128-bit的晶片組,隨後英代爾在它的E7500伺服器主板晶片組上也使用了這種雙通道DDR記憶體技術,SiS和VIA也紛紛回應,積極研發這項可使DDR記憶體帶寬成倍增長的技術。但是,由於種種原因,要實現這種雙通道DDR(128 bit的並行記憶體介面)傳輸對於眾多晶片組廠商來說絕非易事。DDR SDRAM記憶體和RDRAM記憶體完全不同,後者有著高延時的特性並且為串列傳輸方式,這些特性決定了設計一款支援雙通道RDRAM記憶體晶片組的難度和成本都不算太高。但DDR SDRAM記憶體卻有著自身局限性,它本身是低延時特性的,採用的是平行傳輸模式,還有最重要的一點:當DDR SDRAM工作頻率高於400MHz時,其信號波形往往會出現失真問題,這些都為設計一款支援雙通道DDR記憶體系統的晶片組帶來不小的難度,晶片組的製造成本也會相應地提高,這些因素都制約著這項記憶體控制技術的發展。

普通的單通道記憶體系統具有一個64位元的記憶體控制器,而雙通道記憶體系統則有2個64位元的記憶體控制器,在雙通道模式下具有128bit的記憶體位元寬,從而在理論上把記憶體帶寬提高一倍。雖然雙64位元記憶體體系所提供的帶寬等同於一個128位元記憶體體系所提供的帶寬,但是二者所達到效果卻是不同的。雙通道體系包含了兩個獨立的、具備互補性的智慧記憶體控制器,理論上來說,兩個記憶體控制器都能夠在彼此間零延遲的情況下同時運作。比如說兩個記憶體控制器,一個為A、另一個為B。當控制器B準備進行下一次存取記憶體的時候,控制器A就在讀/寫主記憶體,反之亦然。兩個記憶體控制器的這種互補“天性”可以讓等待時間縮減50%。雙通道DDR的兩個記憶體控制器在功能上是完全一樣的,並且兩個控制器的時序參數都是可以單獨編程設定的。這樣的靈活性可以讓用戶使用二條不同構造、容量、速度的DIMM記憶體條,此時雙通道DDR簡單地調整到最低的記憶體標準來實現128bit帶寬,允許不同密度/等待時間特性的DIMM記憶體條可以可靠地共同運作。

支援雙通道DDR記憶體技術的臺式機晶片組,英代爾平臺方面有英代爾的865P/865G/865GV/865PE/875P以及之後的915/925系列;VIA的PT880,ATI的Radeon 9100 IGP系列,SIS的SIIS 655,SIS 655FX和SIS 655TX;AMD平臺方面則有VIA的KT880,NVIDIA的nForce2 Ultra 400,nForce2 IGP,nForce2 SPP及其以後的晶片。

18:記憶體插槽
記憶體插槽是指主板上所採用的記憶體插槽類型和數量。主板所支援的記憶體種類和容量都由記憶體插槽來決定的。目前主要應用於主板上的記憶體插槽有:

SIMM(Single Inline Memory Module,單內聯記憶體模組)

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168針SIMM插槽

記憶體條通過金手指與主板連接,記憶體條正反兩面都帶有金手指。金手指可以在兩面提供不同的信號,也可以提供相同的信號。SIMM就是一種兩側金手指都提供相同信號的記憶體結構,它多用於早期的FPM和EDD DRAM,最初一次只能傳輸8bif資料,後來逐漸發展出16bit、32bit的SIMM模組,其中8bit和16bitSIMM使用30pin介面,32bit的則使用72pin介面。在記憶體發展進入SDRAM時代後,SIMM逐漸被DIMM技術取代。

DIMM

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184針DIMM插槽

DIMM與SIMM相當類似,不同的只是DIMM的金手指兩端不像SIMM那樣是互通的,它們各自獨立傳輸信號,因此可以滿足更多資料信號的傳送需要。同樣採用DIMM,SDRAM 的介面與DDR記憶體的介面也略有不同,SDRAM DIMM為168Pin DIMM結構,金手指每面為84Pin,金手指上有兩個卡口,用來避免插入插槽時,錯誤將記憶體反向插入而導致燒毀;DDR DIMM則採用184Pin DIMM結構,金手指每面有92Pin,金手指上只有一個卡口。卡口數量的不同,是二者最為明顯的區別。DDR2 DIMM為240pin DIMM結構,金手指每面有120Pin,與DDR DIMM一樣金手指上也只有一個卡口,但是卡口的位置與DDR DIMM稍微有一些不同,因此DDR記憶體是插不進DDR2 DIMM的,同理DDR2記憶體也是插不進DDR DIMM的,因此在一些同時具有DDR DIMM和DDR2 DIMM的主板上,不會出現將記憶體插錯插槽的問題。

RIMM
RIMM是Rambus公司生產的RDRAM記憶體所採用的介面類型,RIMM記憶體與DIMM的外型尺寸差不多,金手指同樣也是雙面的。RIMM有也184 Pin的針腳,在金手指的中間部分有兩個靠的很近的卡口。RIMM非ECC版有16位元資料寬度,ECC版則都是18位寬。由於RDRAM記憶體較高的價格,此類記憶體在DIY市場很少見到,RIMM介面也就難得一見了。

19:顯卡插槽
介面類型是指顯卡與主板連接所採用的介面種類。顯卡的介面決定著顯卡與系統之間資料傳輸的最大帶寬,也就是瞬間所能傳輸的最大資料量。不同的介面能為顯卡帶來不同的性能。,而且也決定著主板是否能夠使用此顯卡。只有在主板上有相應介面的情況下,顯卡才能使用。顯卡發展至今共出現ISA、PCI、AGP等幾種介面,所能提供的資料帶寬依次增加。而採用下一代的PCI Express介面的顯卡也將在2004年正式被推出,屆時顯卡的資料帶寬將得到進一步的增大,以解決顯卡與系統資料傳輸的瓶頸問題。

(1):PCI介面
PCI是Peripheral Component Interconnect(外設部件互連標準)的縮寫,它是目前個人電腦中使用最為廣泛的介面,幾乎所有的主板產品上都帶有這種插槽。PCI插槽也是主板帶有最多數量的插槽類型,在目前流行的臺式機主板上,ATX結構的主板一般帶有5~6個PCI插槽,而小一點的MATX主板也都帶有2~3個PCI插槽,可見其應用的廣泛性。

PCI是由Intel公司1991年推出的一種區域匯流排。從結構上看,PCI是在CPU和原來的系統匯流排之間插入的一級匯流排,具體由一個橋接電路實現對這一層的管理,並實現上下之間的介面以協調資料的傳送。管理器提供了信號緩衝,使之能支援10種外設,並能在高時鐘頻率下保持高性能,它為顯卡,音效卡,網卡,MODEM等設備提供了連接介面,它的工作頻率為33MHz/66MHz。

最早提出的PCI 匯流排工作在33MHz 頻率之下,傳輸帶寬達到了133MB/s(33MHz X 32bit/8),基本上滿足了當時處理器的發展需要。隨著對更高性能的要求,1993年又提出了64bit 的PCI 匯流排,後來又提出把PCI 匯流排的頻率提升到66MHz 。目前廣泛採用的是32-bit、33MHz 的PCI 匯流排,64bit的PCI插槽更多是應用於伺服器產品。

由於PCI 匯流排只有133MB/s 的帶寬,對音效卡、網卡、視頻卡等絕大多數輸入/輸出設備顯得綽綽有餘,但對性能日益強大的顯卡則無法滿足其需求。目前PCI介面的顯卡已經不多見了,只有較老的PC上才有,廠商也很少推出此類介面的產品。

(2):AGP介面
AGP(Accelerate Graphical Port),加速圖形介面。隨著顯示晶片的發展,PCI匯流排日益無法滿足其需求。英代爾於1996年7月正式推出了AGP介面,它是一種顯示卡專用的區域匯流排。嚴格的說,AGP不能稱為匯流排,它與PCI匯流排不同,因為它是點對點連接,即連接控制晶片和AGP顯示卡,但在習慣上我們依然稱其為AGP匯流排。AGP介面是基於PCI 2.1 版規範並進行擴充修改而成,工作頻率為66MHz。

AGP匯流排直接與主板的北橋晶片相連,且通過該介面讓顯示晶片與系統主記憶體直接相連,避免了窄帶寬的PCI匯流排形成的系統瓶頸,增加3D圖形資料傳輸速度,同時在顯存不足的情況下還可以調用系統主記憶體。所以它擁有很高的傳輸速率,這是PCI等匯流排無法與其相比擬的。

由於採用了資料讀寫的流水線操作減少了記憶體等待時間,資料傳輸速度有了很大提高;具有133MHz及更高的資料傳輸頻率;位址信號與資料信號分離可提高隨機記憶體訪問的速度;採用平行作業允許在CPU訪問系統RAM的同時AGP顯示卡訪問AGP記憶體;顯示帶寬也不與其他設備共用,從而進一步提高了系統性能。

AGP標準在使用32位元匯流排時,有66MHz和133MHz兩種工作頻率,最高資料傳輸率為266Mbps和533Mbps,而PCI匯流排理論上的最大傳輸率僅為133Mbps。目前最高規格的AGP 8X模式下,資料傳輸速度達到了2.1GB/s。

AGP介面的發展經歷了AGP1.0(AGP1X、AGP2X)、AGP2.0(AGP Pro、AGP4X)、AGP3.0(AGP8X)等階段,其傳輸速度也從最早的AGP1X的266MB/S的帶寬發展到了AGP8X的2.1GB/S。

AGP 1.0(AGP1X、AGP2X)
1996年7月AGP 1.0 圖形標準問世,分為1X和2X兩種模式,資料傳輸帶寬分別達到了266MB/s和533MB/s。這種圖形介面規範是在66MHz PCI2.1規範基礎上經過擴充和加強而形成的,其工作頻率為66MHz,工作電壓為3.3v,在一段時間內基本滿足了顯示設備與系統交換資料的需要。這種規範中的AGP帶寬很小,現在已經被淘汰了,只有在前幾年的老主板上還見得到。

AGP2.0(AGP4X)
顯示晶片的飛速發展,圖形卡單位時間內所能處理的資料呈幾何級數成倍增長,AGP 1.0 圖形標準越來越難以滿足技術的進步了,由此AGP 2.0便應運而生了。1998年5月份,AGP 2.0 規範正式發佈,工作頻率依然是66MHz,但工作電壓降低到了1.5v,並且增加了4x模式,這樣它的資料傳輸帶寬達到了1066MB/sec,資料傳輸能力大大地增強了。

AGP Pro
AGP Pro介面與AGP 2.0同時推出,這是一種為了滿足顯示設備功耗日益加大的現實而研發的圖形介面標準,應用該技術的圖形介面主要的特點是比AGP 4x略長一些,其加長部分可容納更多的電源引腳,使得這種介面可以驅動功耗更大(25-110w)或者處理能力更強大的AGP顯卡。這種標準其實是專為高端圖形工作站而設計的,完全相容AGP 4x規範,使得AGP 4x的顯卡也可以插在這種插槽中正常使用。AGP Pro在原有AGP插槽的兩側進行延伸,提供額外的電能。它是用來增強,而不是取代現有AGP插槽的功能。根據所能提供能量的不同,可以把AGP Pro細分為AGP Pro110和AGP Pro50。在某些高檔臺式機主板上也能見到AGP Pro插槽,例如華碩的許多主板。

AGP 3.0(AGP8X)
2000年8月,Intel推出AGP3.0規範,工作電壓降到0.8V,並增加了8x模式,這樣它的資料傳輸帶寬達到了2133MB/sec,資料傳輸能力相對於AGP 4X成倍增長,能較好的滿足當前顯示設備的帶寬需求。

AGP介面的模式傳輸方式
不同AGP介面的模式傳輸方式不同。1X模式的AGP,工作頻率達到了PCI匯流排的兩倍—66MHz,傳輸帶寬理論上可達到266MB/s。AGP 2X工作頻率同樣為66MHz,但是它使用了正負沿(一個時鐘週期的上升沿和下降沿)觸發的工作方式,在這種觸發方式中在一個時鐘週期的上升沿和下降沿各傳送一次資料,從而使得一個工作週期先後被觸發兩次,使傳輸帶寬達到了加倍的目的,而這種觸發信號的工作頻率為133MHz,這樣AGP 2X的傳輸帶寬就達到了266MB/s×2(觸發次數)=533MB/s的高度。AGP 4X仍使用了這種信號觸發方式,只是利用兩個觸發信號在每個時鐘週期的下降沿分別引起兩次觸發,從而達到了在一個時鐘週期中觸發4次的目的,這樣在理論上它就可以達到266MB/s×2(單信號觸發次數)×2(信號個數)=1066MB/s的帶寬了。在AGP 8X規範中,這種觸發模式仍然使用,只是觸發信號的工作頻率變成266MHz,兩個信號觸發點也變成了每個時鐘週期的上升沿,單信號觸發次數為4次,這樣它在一個時鐘週期所能傳輸的資料就從AGP4X的4倍變成了8倍,理論傳輸帶寬將可達到266MB/s×4(單信號觸發次數)×2(信號個數)=2133MB/s的高度了。

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目前常用的AGP介面為AGP4X、AGP PRO、AGP通用及AGP8X介面。需要說明的是由於AGP3.0顯卡的額定電壓為0.8—1.5V,因此不能把AGP8X的顯卡插接到AGP1.0規格的插槽中。這就是說AGP8X規格與舊有的AGP1X/2X模式不相容。而對於AGP4X系統,AGP8X顯卡仍舊在其上工作,但僅會以AGP4X模式工作,無法發揮AGP8X的優勢。

(3):PCI Express介面
PCI Express是下一代的匯流排界面,而採用此類介面的顯卡產品,也將在2004年晚些時候正式面世。早在2001年的春季“英代爾開發者論壇”上,英代爾公司就提出了要用新一代的技術取代PCI匯流排和多種晶片的內部連接,並稱之為第三代I/O匯流排技術。隨後在2001年底,包括Intel、AMD、DELL、IBM在內的20多家業界主導公司開始起草新技術的規範,並在2002年完成,對其正式命名為PCI Express。

PCI Express採用了目前業內流行的點對點串列連接,比起PCI以及更早期的電腦匯流排的共用並行架構,每個設備都有自己的專用連接,不需要向整個匯流排請求帶寬,而且可以把資料傳輸率提高到一個很高的頻率,達到PCI所不能提供的高帶寬。相對于傳統PCI匯流排在單一時間週期內只能實現單向傳輸,PCI Express的雙單工連接能提供更高的傳輸速率和品質,它們之間的差異跟半雙工和全雙工類似。

PCI Express的介面根據匯流排位元寬不同而有所差異,包括X1、X4、X8以及X16(X2模式將用於內部介面而非插槽模式)。較短的PCI Express卡可以插入較長的PCI Express插槽中使用。PCI Express介面能夠支援熱拔插,這也是個不小的飛躍。PCI Express卡支援的三種電壓分別為+3.3V、3.3Vaux以及+12V。用於取代AGP介面的PCI Express介面位元寬為X16,將能夠提供5GB/s的帶寬,即便有編碼上的損耗但仍能夠提供約為4GB/s左右的實際帶寬,遠遠超過AGP 8X的2.1GB/s的帶寬。

PCI Express規格從1條通道連接到32條通道連接,有非常強的伸縮性,以滿足不同系統設備對資料傳輸帶寬不同的需求。例如,PCI Express X1規格支援雙向資料傳輸,每向資料傳輸帶寬250MB/s,PCI Express X1已經可以滿足主流聲效晶片、網卡晶片和存儲設備對資料傳輸帶寬的需求,但是遠遠無法滿足圖形晶片對資料傳輸帶寬的需求。 因此,必須採用PCI Express X16,即16條點對點資料傳輸通道連接來取代傳統的AGP匯流排。PCI Express X16也支持雙向資料傳輸,每向資料傳輸帶寬高達4GB/s,雙向資料傳輸帶寬有8GB/s之多,相比之下,目前廣泛採用的AGP 8X資料傳輸只提供2.1GB/s的資料傳輸帶寬。

儘管PCI Express技術規格允許實現X1(250MB/秒),X2,X4,X8,X12,X16和X32通道規格,但是依目前形式來看,PCI Express X1和PCI Express X16將成為PCI Express主流規格,同時晶片組廠商將在南橋晶片當中添加對PCI Express X1的支援,在北橋晶片當中添加對PCI Express X16的支持。除去提供極高資料傳輸帶寬之外,PCI Express因為採用串列資料包方式傳遞資料,所以PCI Express介面每個針腳可以獲得比傳統I/O標準更多的帶寬,這樣就可以降低PCI Express設備生產成本和體積。另外,PCI Express也支援高階電源管理,支援熱插拔,支援資料同步傳輸,為優先傳輸資料進行帶寬優化。

在相容性方面,PCI Express在軟體層面上相容目前的PCI技術和設備,支援PCI設備和記憶體模組的初始化,也就是說目前的驅動程式、作業系統無需推倒重來,就可以支援PCI Express設備。

(4):AGI與AGU介面
因為節省購買系統成本的原因,有很多消費者在購買主板產品的時候,都選擇了集成顯示晶片的主板產品,但是由於部分集成顯示晶片的主板(如:使用Intel865GV/845GV晶片組的主板)不具備AGP插槽,使得用戶在想升級顯卡的時候非常的麻煩。因為雖然也有PCI介面的顯卡,但是比較少見,不容易購買,並且價格也比較高。針對這種情況,為了方便用戶今後升級,一些主板廠商自己開發了一些可以相容AGP顯卡的介面,實現在這樣的主板上使用獨立的AGP顯卡,目前主要有華擎的AGI(ASRock Graphics Interface)介面和倍嘉的AGU(Advanced Graphics Upgrade)介面。

這種介面外形和AGP介面一樣,可以相容AGP8X/4X規格顯卡,支援微軟DirectX 9.0標準,甚至可以使用配套的技術實現獨立顯卡和主板集成顯卡同時工作,可以作為簡易的雙頭顯示升級方案。有了這樣的介面就可以在Intel865GV/i845GV平臺上升級外接顯卡,靈活的升級系統,提高系統性能,提升主板的價值。

需要說明的是,這種介面相容AGP8X/4X規格,但並不是真正的AGP介面。插上AGP顯卡後性能方面比真正的AGP顯卡差一些,並且建議使用者為帶有這樣顯卡介面的主板購買顯卡時參考主板廠商提供的顯卡相容性列表,以免出現相容方面的問題。不論是AGI介面還是AGU介面,它們更注重的是在儘量不增加成本的同時給用戶提供新的功能,便於使用市場主流顯卡,提高系統的性能。

20:硬碟介面類型
硬碟介面是硬碟與主機系統間的連接部件,作用是在硬碟緩存和主機記憶體之間傳輸資料。不同的硬碟介面決定著硬碟與電腦之間的連接速度,在整個系統中,硬碟介面的優劣直接影響著程式運行快慢和系統性能好壞。從整體的角度上,硬碟介面分為IDE、SATA、SCSI和光纖通道四種,IDE介面硬碟多用於家用產品中,也部分應用於伺服器,SCSI介面的硬碟則主要應用於伺服器市場,而光纖通道只在高端伺服器上,價格昂貴。SATA是種新生的硬碟介面類型,還正出於市場普及階段,在家用市場中有著廣泛的前景。在IDE和SCSI的大類別下,又可以分出多種具體的介面類型,又各自擁有不同的技術規範,具備不同的傳輸速度,比如ATA100和SATA;Ultra160 SCSI和Ultra320 SCSI都代表著一種具體的硬碟介面,各自的速度差異也較大。

IDE
IDE的英文全稱為“Integrated Drive Electronics”,即“電子集成驅動器”,它的本意是指把“硬碟控制器”與“盤體”集成在一起的硬碟驅動器。把盤體與控制器集成在一起的做法減少了硬碟介面的電纜數目與長度,資料傳輸的可靠性得到了增強,硬碟製造起來變得更容易,因為硬碟生產廠商不需要再擔心自己的硬碟是否與其他廠商生產的控制器相容。對用戶而言,硬碟安裝起來也更為方便。IDE這一介面技術從誕生至今就一直在不斷發展,性能也不斷的提高,其擁有的價格低廉、相容性強的特點,為其造就了其他類型硬碟無法替代的地位。

IDE代表著硬碟的一種類型,但在實際的應用中,人們也習慣用IDE來稱呼最早出現IDE類型硬碟ATA-1,這種類型的介面隨著介面技術的發展已經被淘汰了,而其後發展分支出更多類型的硬碟介面,比如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等介面都屬於IDE硬碟。

IDE:
IDE是Integrated Device Electronics的簡稱,是一種硬碟的傳輸介面,它有另一個名稱叫做ATA(AT Attachment),這兩個名詞都有廠商在用,指的是相同的東西。IDE的規格後來有所進步,而推出了EIDE(Enhanced IDE)的規格名稱,而這個規格同時又被稱為Fast ATA。所不同的是Fast ATA是專指硬碟介面,而EIDE還制定了連接光碟等非硬碟產品的標準。而這個連接非硬碟類的IDE標準,又稱為ATAPI介面。而之後再推出更快的介面,名稱都只剩下ATA的字樣,像是Ultra ATA、ATA/66、ATA/100等。

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主板IDE介面

早期的IDE介面有兩種傳輸模式,一個是PIO(Programming I/O)模式,另一個是DMA(Direct Memory Access)。雖然DMA模式系統資源佔用少,但需要額外的驅動程式或設置,因此被接受的程度比較低。後來在對速度要求愈來愈高的情況下,DMA模式由於執行效率較好,作業系統開始直接支援,而且廠商更推出了愈來愈快的DMA模式傳輸速度標準。而從英代爾的430TX晶片組開始,就提供了對Ultra DMA 33的支援,提供了最大33MB/sec的的資料傳輸率,以後又很快發展到了ATA 66,ATA 100以及邁拓提出的ATA 133標準,分別提供66MB/sec,100MB/sec以及133MB/sec的最大資料傳輸率。值得注意的是,邁拓提出的ATA 133標準並沒能獲得業界的廣泛支援,硬碟廠商中只有邁拓自己才採用ATA 133標準,而日立(IBM),希捷和西部資料則都採用ATA 100標準,晶片組廠商中也只有VIA,SIS,ALi以及nViidia對次標準提供支援,晶片組廠商中英代爾則只支援ATA 100標準。

各種IDE標準都能很好的向下相容,例如ATA 133相容ATA 66/100和Ultra DMA33,而ATA 100也相容Ultra DMA 33/66。

要特別注意的是,對ATA 66以及以上的IDE介面傳輸標準而言,必須使用專門的80芯IDE排線,其與普通的40芯IDE排線相比,增加了40條地線以提高信號的穩定性。

以上這些都是傳統的並行ATA傳輸方式,現在又出現了串列ATA(Serial ATA,簡稱SATA),其最大資料傳輸率更進一步提高到了150MB/sec,將來還會提高到300MB/sec,而且其介面非常小巧,排線也很細,有利於機箱內部空氣流動從而加強散熱效果,也使機箱內部顯得不太淩亂。與並行ATA相比,SATA還有一大優點就是支援熱插拔。

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主板SATA介面

在選購主板時,其實並無必要太在意IDE介面傳輸標準有多快,其實在ATA 100,ATA 133以及SATA 150下硬碟性能都差不多,因為受限於硬碟的機械結構和資料存取方式,硬碟的性能瓶頸是硬碟的內部資料傳輸率而非外部介面標準,目前主流硬碟的內部資料傳輸率離ATA 100的100MB/sec都還差得很遠。所以要按照自己的具體需求選購。

SCSI
SCSI的英文全稱為“Small Computer System Interface”(小型電腦系統介面),是同IDE(ATA)完全不同的介面,IDE介面是普通PC的標準介面,而SCSI並不是專門為硬碟設計的介面,是一種廣泛應用於小型機上的高速資料傳輸技術。SCSI介面具有應用範圍廣、多工、帶寬大、CPU佔用率低,以及熱插拔等優點,但較高的價格使得它很難如IDE硬碟般普及,因此SCSI硬碟主要應用于中、高端伺服器和高檔工作站中。

光纖通道
光纖通道的英文拼寫是Fibre Channel,和SCIS介面一樣光纖通道最初也不是為硬碟設計開發的介面技術,是專門為網路系統設計的,但隨著存儲系統對速度的需求,才逐漸應用到硬碟系統中。光纖通道硬碟是為提高多硬碟存儲系統的速度和靈活性才開發的,它的出現大大提高了多硬碟系統的通信速度。光纖通道的主要特性有:熱插拔性、高速帶寬、遠端連接、連接設備數量大等。

光纖通道是為在像伺服器這樣的多硬碟系統環境而設計,能滿足高端工作站、伺服器、海量存儲子網路、外設間通過集線器、交換機和點對點連接進行雙向、串列資料通訊等系統對高資料傳輸率的要求。

SATA
使用SATA(Serial ATA)口的硬碟又叫串口硬碟,是未來PC機硬碟的趨勢。2001年,由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的Serial ATA委員會正式確立了Serial ATA 1.0規範,2002年,雖然串列ATA的相關設備還未正式上市,但Serial ATA委員會已搶先確立了Serial ATA 2.0規範。Serial ATA採用串列連接方式,串列ATA匯流排使用嵌入式時鐘信號,具備了更強的糾錯能力,與以往相比其最大的區別在於能對傳輸指令(不僅僅是資料)進行檢查,如果發現錯誤會自動矯正,這在很大程度上提高了資料傳輸的可靠性。串列介面還具有結構簡單、支援熱插拔的優點。

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支援Serial-ATA技術的標誌

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主板上的Serial-ATA介面

串口硬碟是一種完全不同於並行ATA的新型硬碟介面類型,由於採用串列方式傳輸資料而知名。相對於並行ATA來說,就具有非常多的優勢。首先,Serial ATA以連續串列的方式傳送資料,一次只會傳送1位元資料。這樣能減少SATA介面的針腳數目,使連接電纜數目變少,效率也會更高。實際上,Serial ATA 僅用四支針腳就能完成所有的工作,分別用於連接電纜、連接地線、發送資料和接收資料,同時這樣的架構還能降低系統能耗和減小系統複雜性。其次,Serial ATA的起點更高、發展潛力更大,Serial ATA 1.0定義的資料傳輸率可達150MB/s,這比目前最新的並行ATA(即ATA/133)所能達到133MB/s的最高資料傳輸率還高,而在Serial ATA 2.0的資料傳輸率將達到300MB/s,最終SATA將實現600MB/s的最高資料傳輸率。

21:CPU自動檢測
以前的老式主板需要用戶自己設定CPU的外頻,倍頻以及電壓等參數(一般都是通過跳線來設定),現在生產的主板都能自動檢測到這些參數,進而正確設定這些參數,並保存在CMOS中。在CMOS掉電時,也不需要打開機箱重新進行設置。

另外,現在的主板還具有老式主板所沒有的CPU溫度檢測報警功能。CPU溫度過高會導致系統工作不穩定或者死機,甚至損壞CPU等,所以對CPU的溫度檢測是很重要的。它會在CPU溫度超出安全範圍時發出警告檢測。溫度的探頭有兩種:一種集成在處理器之中,依靠BIOS的支持;另一種是外置的,在主板上面可以見到,通常是一顆熱敏電阻。它們都是通過溫度的改變來改變自身的電阻值,讓溫度檢測電路探測到電阻的改變,從而改變溫度數值。

22:硬體錯誤偵測
由於硬體的安裝錯誤、不相容或硬體損壞等原因,容易引起的硬體錯誤,從而導致輕則運行不正常,重則系統無法工作的故障。碰到此類情況,以前只能通過POST自檢時的BIOS報警提示音,硬體替換法或通過DEBUG卡來查找故障原因。但這些方法使用起來很不方便,而且對用戶的專業知識也要求較高,對普通用戶並不適用。

針對此問題,現在的主板廠商加如了許多人性化的設計,以方便用戶快速,準確地判斷故障原因。

例如,現在許多主板特別設計了硬體加電自檢故障的語言播報功能。以華碩的“POST播報員”為例,這個功能主要由華邦電子的W83791SD晶片,配合華碩自己設計晶片組合而成。可以監測CPU電壓、CPU風扇轉速、CPU溫度、機殼風扇轉速、電源風扇是否失效、機箱入侵警告等。這樣就較好地保持了電腦的最佳工作狀態。當系統有某個設備出故障時,POST播報員就會用語音提醒該配件出了故障。

在硬體偵錯報警方面,一些主板大廠都有自己非常獨到的設計,譬如微星主板,用四支LED來反映主板的故障所在。而有的主板則乾脆引入了早些年的Debug偵錯卡的偵錯技術,採用了更為直接的數碼管來指出故障所在。

另外,許多廠商還為主板設計了AGP保護電路,除了起顯卡保護作用之外,保護電路還用一個LED發光二極體來告訴用戶故障是否由顯卡引起。

23:擴展插槽
擴展插槽是主板上用於固定擴展卡並將其連接到系統匯流排上的插槽,也叫擴展槽、擴充插槽。擴展槽是一種添加或增強電腦特性及功能的方法。例如,不滿意主板整合顯卡的性能,可以添加獨立顯卡以增強顯示性能;不滿意板載音效卡的音質,可以添加獨立音效卡以增強音效;不支持USB2.0或IEEE1394的主板可以通過添加相應的USB2.0擴展卡或IEEE1394擴展卡以獲得該功能等。

目前擴展插槽的種類主要有ISA,PCI,AGP,CNR,AMR,ACR和比較少見的WI-FI,VXB,以及筆記本電腦專用的PCMCIA等。歷史上出現過,早已經被淘汰掉的還有MCA插槽,EISA插槽以及VESA插槽等等。未來的主流擴展插槽是PCI Express插槽。

(1):ISA插槽
ISA插槽是基於ISA匯流排(Industrial Standard Architecture,工業標準結構匯流排)的擴展插槽,其顏色一般為黑色,比PCI介面插槽要長些,位於主板的最下端。其工作頻率為8MHz左右,為16位插槽,最大傳輸率8MB/sec,可插接顯卡,音效卡,網卡已及所謂的多功能介面卡等擴展插卡。其缺點是CPU資源佔用太高,資料傳輸帶寬太小,是已經被淘汰的插槽介面。目前還能在許多老主板上看到ISA插槽,現在新出品的主板上已經幾乎看不到ISA插槽的身影了,但也有例外,某些品牌的845E主板甚至875P主板上都還帶有ISA插槽,估計是為了滿足某些特殊用戶的需求。

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上圖中左側最長的插槽為ISA插槽(黑色),中間白色的為PCI插槽,右邊棕色的插槽為AGP插槽。

(2):PCI插槽
PCI插槽是基於PCI區域匯流排(Pedpherd Component Interconnect,周邊元件擴展介面)的擴展插槽,其顏色一般為乳白色,位於主板上AGP插槽的下方,ISA插槽的上方。其位寬為32位或64位元,工作頻率為33MHz,最大資料傳輸率為133MB/sec(32位)和266MB/sec(64位)。可插接顯卡、音效卡、網卡、內置Modem、內置ADSL Modem、USB2.0卡、IEEE1394卡、IDE介面卡、RAID卡、電視卡、視頻採集卡以及其他種類繁多的擴展卡。PCI插槽是主板的主要擴展插槽,通過插接不同的擴展卡可以獲得目前電腦能實現的幾乎所有外接功能。

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上圖中左側最長的插槽為ISA插槽(黑色),中間白色的為PCI插槽,右邊棕色的插槽為AGP插槽。

(3):AGP插槽
AGP(Accelerated Graphics Port)是在PCI匯流排基礎上發展起來的,主要針對圖形顯示方面進行優化,專門用於圖形顯示卡。AGP標準也經過了幾年的發展,從最初的AGP 1.0、AGP2.0 ,發展到現在的AGP 3.0,如果按倍速來區分的話,主要經歷了AGP 1X、AGP 2X、AGP 4X、AGP PRO,目前最新片版本就是AGP 3.0,即AGP 8X。AGP 8X的傳輸速率可達到2.1GB/s,是AGP 4X傳輸速度的兩倍。AGP插槽通常都是棕色,還有一點需要注意的是它不與PCI、ISA插槽處於同一水準位置,而是內進一些,這使得PCI、ISA卡不可能插得進去當然AGP插槽結構也與PCI、ISA完全不同,根本不可能插錯的。

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上圖中左側最長的插槽為ISA插槽(黑色),中間白色的為PCI插槽,右邊棕色的插槽為AGP插槽。

(4):AMR插槽
AMR(Audio Modem Riser,聲音和數據機插卡)規範,它是1998年英代爾公司發起並號召其他相關廠商共同制定的一套開放工業標準,旨在將數位信號與類比信號的轉換電路單獨做在一塊電路卡上。因為在此之前,當主板上的類比信號和數位信號同處在一起時,會產生互相干擾的現象。而AMR規範就是將音效卡和數據機功能集成在主板上,同時又把數位信號和類比信號隔離開來,避免相互干擾。這樣做既降低了成本,又解決了音效卡與Modem子系統在功能上的一些限制。由於控制電路和數位電路能比較容易集成在晶片組中或主板上,而介面電路和類比電路由於某些原因(如電磁干擾、電氣介面不同)難以集成到主板上。因此,英代爾公司就專門開發出了AMR插槽,目的是將類比電路和I/O介面電路轉移到單獨的AMR插卡中,其他部件則集成在主板上的晶片組中。AMR插槽的位置一般在主板上PCI插槽(白色)的附近,比較短(大約只有5釐米),外觀呈棕色。可插接AMR音效卡或AMR Modem卡,不過由於現在絕大多數整合型主板上都集成了AC'97音效晶片,所以AMR插槽主要是與AMR Modem配合使用。但由於AMR Modem卡比一般的內置軟Modem卡更占CPU資源,使用效果並不理想,而且價格上也不比內置Modem卡占多大優勢,故此AMR插槽很快被CNR所取代。

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AMR插槽

(5):CNR插槽
為順應寬頻網路技術發展的需求,彌補AMR規範設計上的不足,英代爾適時推出了CNR(CommunicATIon Network Riser,通訊網絡插卡)標準。與AMR規範相比,新的CNR標準應用範圍更加廣泛,它不僅可以連接專用的CNR Modem,還能使用專用的家庭電話網絡(Home PNA),並符合PC 2000標準的即插即用功能。最重要的是,它增加了對10/100MB局域網功能的支援,以及提供對AC’97相容的AC-Link、SMBus介面和USB(1.X或2.0)介面的支援。另外,CNR標準支援ATX、Micro ATX和Flex ATX規格的主板,但不支持NLX形式的主板(AMR支持)。從外觀上看,CNR插槽比AMR插槽比較相似(也呈棕色),但前者要略長一點,而且兩者的針腳數也不相同,所以AMR插槽與CNR插槽無法相容。CNR支援的插卡類型有Audio CNR、Modem CNR、USB Hub CNR、Home PNA CNR、LAN CNR等。但市場對CNR的支援度不夠,相應的產品很少,所以大多數主板上的CNR插槽也成了無用的擺設。

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CNR插槽

(6):ACR插槽
ACR是Advanced CommuniATIon Riser(高級通訊插卡)的縮寫,它是VIA(威盛)公司為了與英代爾的AMR相抗衡而聯合AMD、3Com、Lucent(朗訊)、Motorola(摩托羅拉)、NVIDIA、Texas Instruments等世界著名廠商于2001年6月推出的一項開放性行業技術標準,其目的也上為了拓展AMR在網路通訊方面的功能。ACR不但能夠與AMR規範完全相容,而且定義了一個非常完善的網路與通訊的標準介面。ACR插卡可以提供諸如Modem、LAN(局域網)、Home PNA、寬頻網(ADSL、Cable Modem)、無線網路和多聲道音效處理等功能。ACR插槽大多都設計放在原來ISA插槽的地方。ACR插槽採用120針腳設計,相容普通的PCI插槽,但方向正好與之相反,這樣可以保證兩種類型的插卡不會混淆。管ACR和CNR標準都包含了AMR標準的全部內容,但這兩者並不相容,甚至可以說是互相排斥(這也是市場競爭的惡果)。兩者最明顯的差別是,CNR放棄了原有的基礎架構,即放棄了對AMR標準的相容,而ACR標準在增加了眾多新功能的同時保留了與AMR的相容性。但與CNR一樣,市場對ACR的支援度不夠,相應的產品很少,所以大多數主板上的ACR插槽也成了無用的擺設。

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上圖中最左側的插槽為ACR插槽,注意其與右側5個PCI插槽的區別。

(7):PCI Express插槽
PCI-Express是最新的匯流排和介面標準,它原來的名稱為“3GIO”,是由英代爾提出的,很明顯英代爾的意思是它代表著下一代I/O介面標準。交由PCI-SIG(PCI特殊興趣組織)認證發佈後才改名為“PCI-Express”。這個新標準將全面取代現行的PCI和AGP,最終實現匯流排標準的統一。它的主要優勢就是資料傳輸速率高,目前最高可達到10GB/s以上,而且還有相當大的發展潛力。PCI Express也有多種規格,從PCI Express 1X到PCI Express 16X,能滿足現在和將來一定時間內出現的低速設備和高速設備的需求。能支持PCI Express的主要是英代爾的i915和i925系列晶片組。當然要實現全面取代PCI和AGP也需要一個相當長的過程,就象當初PCI取代ISA一樣,都會有個過渡的過程。


在選購主板產品時,擴展插槽的種類和數量的多少是決定購買的一個重要指標。有多種類型和足夠數量的擴展插槽就意味著今後有足夠的可升級性和設備擴展性,反之則會在今後的升級和設備擴展方面碰到巨大的障礙。這點對初學者尤其重要。例如不滿意整合主板的遊戲性能想升級為獨立顯卡卻發現主板上沒有AGP插槽;想添加一塊視頻採集卡卻發現使用的PCI插槽都已插滿等等。但擴展插槽也並非越多越好,過多的插槽會導致主板成本上升從而加大用戶的購買成本,而且過多的插槽對許多用戶而言並沒有作用,例如一台只需要做文本處理和上網的辦公電腦卻配有6個PCI插槽而且配有獨立顯卡,就是一種典型的資源浪費,這種類型的電腦只用整合型的Micro ATX主板就能完全滿足使用要求。所以在具體產品的選購上要根據自己的需要來選購,符合自己的才是最好的。

24:擴展介面
擴展介面是主板上用於連接各種外部設備的介面。通過這些擴展介面,可以把印表機,外置Modem,掃描器,快閃記憶體盤,MP3播放機,DC,DV,移動硬碟,手機,寫字板等外部設備連接到電腦上。而且,通過擴展介面還能實現電腦間的互連。

目前,常見的擴展介面有串列介面(Serial Port),平行介面(Parallel Port),通用串列匯流排界面(USB),IEEE 1394介面等。

串列介面
串列介面,簡稱串口,也就是COM介面,是採用串列通信協定的擴展介面。串口的出現是在1980年前後,資料傳輸率是115kbps~230kbps,串口一般用來連接滑鼠和外置Modem以及老式攝像頭和寫字板等設備,目前部分新主板已開始取消該介面。

平行介面
平行介面,簡稱並口,也就是LPT介面,是採用並行通信協定的擴展介面。並口的資料傳輸率比串口快8倍,標準並口的資料傳輸率為1Mbps,一般用來連接印表機、掃描器等。所以並口又被稱為列印口。

另外,串口和並口都能通過直接電纜連接的方式實現雙機互連,在此方式下資料只能低速傳輸。多年來PC的串口與並口的功能和結構並沒有什麼變化。在使用串並口時,原則上每一個外設必須插在一個介面上,如果所有的介面均被用上了就只能通過添加插卡來追加介面。串、並口不僅速度有限,而且在使用上很不方便,例如不支援熱插拔等。隨著USB介面的普及,目前都已經很少使用了,而且隨著BTX規範的推廣,是必然會被淘汰的。

USB
USB是英文Universal Serial Bus的縮寫,中文含義是“通用串列匯流排”。它不是一種新的匯流排標準,而是應用在PC領域的介面技術。USB是在1994年底由英代爾、康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯合提出的。不過直到近期,它才得到廣泛地應用。從1994年11月11日發表了USB V0.7版本以後,USB版本經歷了多年的發展,到現在已經發展為2.0版本,成為目前電腦中的標準擴展介面。目前主板中主要是採用USB1.1和USB2.0,各USB版本間能很好的相容。USB用一個4針插頭作為標準插頭,採用菊花鏈形式可以把所有的外設連接起來,最多可以連接127個外部設備,並且不會損失帶寬。USB需要主機硬體、作業系統和外設三個方面的支援才能工作。目前的主板一般都採用支援USB功能的控制晶片組,主板上也安裝有USB介面插座,而且除了背板的插座之外,主板上還預留有USB插針,可以通過連線接到機箱前面作為前置USB介面以方便使用(注意,在接線時要仔細閱讀主板說明書並按圖連接,千萬不可接錯而使設備損壞)。而且USB介面還可以通過專門的USB連機線實現雙機互連,並可以通過Hub擴展出更多的介面。USB具有傳輸速度快(USB1.1是12Mbps,USB2.0是480Mbps),使用方便,支持熱插拔,連接靈活,獨立供電等優點,可以連接滑鼠、鍵盤、印表機、掃描器、攝像頭、快閃記憶體盤、MP3機、手機、數碼相機、移動硬碟、外置光軟盤機、USB網卡、ADSL Modem、Cable Modem等,幾乎所有的外部設備。

IEEE 1394
IEEE 1394的前身即Firewire(火線),是1986年由蘋果電腦公司針對高速資料傳輸所開發的一種傳輸介面,並於1995年獲得美國電機電子工程師協會認可,成為正式標準。現在大家看到的IEEE1394、Firewire和i.LINK其實指的都是這個標準,通常,在PC個人電腦領域將它稱為IEEE1394,在電子消費品領域,則更多的將它稱為i.LINK,而對於蘋果機則仍以最早的Firewire稱之。IEEE 1394也是一種高效的串列介面標準,功能強大而且性能穩定,而且支援熱拔插和即插即用。IEEE 1394可以在一個埠上連接多達63個設備,設備間採用樹形或菊花鏈拓撲結構。

IEEE 1394標準定義了兩種匯流排模式,即:Backplane模式和Cable模式。其中Backplane模式支援12.5、25、50Mbps的傳輸速率;Cable模式支援100、200、400Mbps的傳輸速率。目前最新的IEEE 1394b標準能達到800Mbps的傳輸速率。IEEE1394是橫跨PC及家電產品平臺的一種通用介面,適用於大多數需要高速資料傳輸的產品,如高速外置式硬碟、CD-ROM、DVD-ROM、掃描器、印表機、數碼相機、攝影機等。IEEE 1394分為有供電功能的6針A型介面和無供電功能的4針B型介面,A型介面可以通過轉接線相容B型,但是B型轉換成A型後則沒有供電的能力。6針的A型介面在Apple的電腦和周邊設備上使用很廣,而在消費類電子產品以及PC上多半都是採用的簡化過的4針B型介面,需要配備單獨的電源適配器。IEEE1394介面可以直接當做網卡聯機,也可以通過Hub擴展出更多的介面。沒有IEEE1394介面的主板也可以通過插接IEEE 1394擴展卡的方式獲得此功能。

25:硬體監控
為了讓用戶能夠瞭解硬體的工作狀態(溫度、轉速、電壓等),主板上通常有一塊至兩塊專門用於監控硬體工作狀態的硬體監控晶片。當硬體監控晶片與各種傳感元件(電壓、溫度、轉速)配合時,便能在硬體工作狀態不正常時,自動採取保護措施或及時調整相應元件的工作參數,以保證電腦中各配件工作在正常狀態下。常見的有溫度控制晶片和通用硬體監控晶片等等。

溫度控制晶片:主流晶片可以支援兩組以上的溫度檢測,並在溫度超過一定標準的時候自動調整處理器散熱風扇的轉速,從而降低CPU的溫度。超過預設溫度時還可以強行自動關機,從而保護電腦系統。常見的溫度控制晶片有Analog Devices的ADT7463等等。

通用硬體監控晶片:這種晶片通常還整合了超級I/O(輸出/輸出管理)功能,可以用來監控受監控物件的電壓、溫度、轉速等。對於溫度的監控需與溫度傳感元件配合;對風扇電機轉速的監控,則需與CPU或顯卡的散熱風扇配合。比較常見的硬體監控晶片有華邦公司的W83697HF和W83627HF,SMSC公司的LPC47M172,ITE公司的IT8705F、IT8703F,ASUS公司的AS99172F(此晶片能同時對三組系統風扇和三組系統溫度進行監控)等。

26:電源回路
電源回路是主板中的一個重要組成部分,其作用是對主機電源輸送過來的電流進行電壓的轉換,將電壓變換至CPU所能接受的內核電壓值,使CPU正常工作,以及對主機電源輸送過來的電流進行整形和過濾,濾除各種雜波和干擾信號以保證電腦的穩定工作。電源回路的主要部分一般都位於主板CPU插槽附近。

電源回路依其工作原理可分為線性電源供電方式和開關電源供電方式。

(1):線性電源供電方式
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這是好多年以前的主板供電方式,它是通過改變電晶體的導通程度來實現的,電晶體相當於一個可變電阻,串接在供電回路中。由於可變電阻與負載流過相同的電流,因此要消耗掉大量的能量並導致升溫,電壓轉換效率低。尤其是在需要大電流的供電電路中線性電源無法使用。目前這種供電方式早已經被淘汰掉了。

(2):開關電源供電方式
這是目前廣泛採用的供電方式,PWM控制器IC晶片提供脈寬調製,並發出脈衝信號,使得場效應管MOSFET1與MOSFET2輪流導通。扼流圈L0與L1是作為儲能電感使用並與相接的電容組成LC濾波電路。

其工作原理是這樣的:當負載兩端的電壓VCORE(如CPU需要的電壓)要降低時,通過MOSFET場效應管的開關作用,外部電源對電感進行充電並達到所需的額定電壓。當負載兩端的電壓升高時,通過MOSFET場效應管的開關作用,外部電源供電斷開,電感釋放出剛才充入的能量,這時的電感就變成了電源繼續對負載供電。隨著電感上存儲能量的消耗,負載兩端的電壓開始逐漸降低,外部電源通過MOSFET場效應管的開關作用又要充電。依此類推在不斷地充電和放電的過程中就行成了一種穩定的電壓,永遠使負載兩端的電壓不會升高也不會降低,這就是開關電源的最大優勢。還有就是由於MOSFET場效應管工作在開關狀態,導通時的內阻和截止時的漏電流都較小,所以自身耗電量很小,避免了線性電源串接在電路中的電阻部分消耗大量能量的問題。這也就是所謂的“單相電源回路”的工作原理。

單相供電一般可以提供最大25A的電流,而現今常用的CPU早已超過了這個數字,P4處理器功率可以達到70-80瓦,工作電流甚至達到50A,單相供電無法提供足夠可靠的動力,所以現在主板的供電電路設計都採用了兩相甚至多相的設計。(如圖2)就是一個兩相供電的示意圖,很容易看懂,就是兩個單相電路的並聯,因此它可以提供雙倍的電流供給,理論上可以綽綽有餘地滿足目前CPU的需要了。但上述只是純理論,實際情況還要添加很多因素,如開關元件性能,導體的電阻,都是影響Vcore的要素。實際應用中存在供電部分的效率問題,電能不會100%轉換,一般情況下消耗的電能都轉化為熱量散發出來,所以我們常見的任何穩壓電源總是電器中最熱的部分。要注意的是,溫度越高代表其效率越低。這樣一來,如果電路的轉換效率不是很高,那麼採用兩相供電的電路就可能無法滿足CPU的需要,所以又出現了三相甚至更多相供電電路。但是,這也帶來了主板佈線複雜化,如果此時佈線設計如果不很合理,就會影響高頻工作的穩定性等一系列問題。目前在市面上見到的主流主板產品有很多採用三相供電電路,雖然可以供給CPU足夠動力,但由於電路設計的不足使主板在極端情況下的穩定性一定程度上受到了限制,如要解決這個問題必然會在電路設計佈線方面下更大的力氣,而成本也隨之上升了。

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電源回路採用多相供電的原因是為了提供更平穩的電流,從控制晶片PWM發出來的是那種脈衝方波信號,經過LC震盪回路整形為類似直流的電流,方波的高電位時間很短,相越多,整形出來的准直流電越接近直流。

電源回路對電腦的性能發揮以及工作的穩定性起著非常重要的作用,是主板的一個重要的性能參數。在選購時應該選擇主流大廠設計精良,用料充足的產品。

27:BIOS
電腦用戶在使用電腦的過程中,都會接觸到BIOS,它在電腦系統中起著非常重要的作用。一塊主板性能優越與否,很大程度上取決於主板上的BIOS管理功能是否先進。

BIOS(Basic Input/Output System,基本輸入輸出系統)全稱是ROM-BIOS,是唯讀記憶體基本輸入/輸出系統的簡寫,它實際是一組被固化到電腦中,為電腦提供最低級最直接的硬體控制的程式,它是連通軟體程式和硬體設備之間的樞紐,通俗地說,BIOS是硬體與軟體程式之間的一個“轉換器”或者說是介面(雖然它本身也只是一個程式),負責解決硬體的即時要求,並按軟體對硬體的操作要求具體執行。

BIOS晶片是主板上一塊長方型或正方型晶片,BIOS中主要存放:

自診斷程式:通過讀取CMOS RAM中的內容識別硬體配置,並對其進行自檢和初始化;
CMOS設置程式:引導過程中,用特殊熱鍵啟動,進行設置後,存入CMOS RAM中;
系統自舉裝載程式:在自檢成功後將磁片相對0道0磁區上的引導程式裝入記憶體,讓其運行以裝入DOS系統;
主要I/O設備的驅動程式和中斷服務;
由於BIOS直接和系統硬體資源打交道,因此總是針對某一類型的硬體系統,而各種硬體系統又各有不同,所以存在各種不同種類的BIOS,隨著硬體技術的發展,同一種BIOS也先後出現了不同的版本,新版本的BIOS比起老版本來說,功能更強。

(1):BIOS的功能
目前市場上主要的BIOS有AMI BIOS和Award BIOS以及Phoenix BIOS,其中,Award和Phoenix已經合併,二者的技術也互有融合。從功能上看,BIOS分為三個部分:
*自檢及初始化程式;
*硬體中斷處理;
*程式服務請求;

(一)自檢及初始化
這部分負責啟動電腦,具體有三個部分,第一個部分是用於電腦剛接通電源時對硬體部分的檢測,也叫做加電自檢(Power On Self Test,簡稱POST),功能是檢查電腦是否良好,通常完整的POST自檢將包括對CPU,640K基本記憶體,1M以上的擴展記憶體,ROM,主板,CMOS記憶體,串並口,顯示卡,軟硬碟子系統及鍵盤進行測試,一旦在自檢中發現問題,系統將給出提示資訊或鳴笛警告。自檢中如發現有錯誤,將按兩種情況處理:對於嚴重故障(致命性故障)則停機,此時由於各種初始化操作還沒完成,不能給出任何提示或信號;對於非嚴重故障則給出提示或聲音報警信號,等待用戶處理。

第二個部分是初始化,包括創建中斷向量、設置寄存器、對一些外部設備進行初始化和檢測等,其中很重要的一部分是BIOS設置,主要是對硬體設置的一些參數,當電腦啟動時會讀取這些參數,並和實際硬體設置進行比較,如果不符合,會影響系統的啟動。

最後一個部分是引導程式,功能是引導DOS或其他作業系統。BIOS先從軟碟或硬碟的開始磁區讀取引導記錄,如果沒有找到,則會在顯示器上顯示沒有引導設備,如果找到引導記錄會把電腦的控制權轉給引導記錄,由引導記錄把作業系統裝入電腦,在電腦啟動成功後,BIOS的這部分任務就完成了。

(二)程式服務處理和硬體中斷處理
這兩部分是兩個獨立的內容,但在使用上密切相關。
程式服務處理程式主要是為應用程式和作業系統服務,這些服務主要與輸入輸出設備有關,例如讀磁片、檔輸出到印表機等。為了完成這些操作,BIOS必須直接與電腦的I/O設備打交道,它通過埠發出命令,向各種外部設備傳送資料以及從它們那兒接收資料,使程式能夠脫離具體的硬體操作,而硬體中斷處理則分別處理PC機硬體的需求,因此這兩部分分別為軟體和硬體服務,組合到一起,使電腦系統正常運行。

BIOS的服務功能是通過調用中斷服務程式來實現的,這些服務分為很多組,每組有一個專門的中斷。例如視頻服務,中斷號為10H;螢幕列印,中斷號為05H;磁片及串列口服務,中斷14H等。每一組又根據具體功能細分為不同的服務號。應用程式需要使用哪些外設、進行什麼操作只需要在程式中用相應的指令說明即可,無需直接控制。

CMOS是互補金屬氧化物半導體的縮寫。其本意是指製造大型積體電路晶片用的一種技術或用這種技術製造出來的晶片。在這裏通常是指電腦主板上的一塊可讀寫的RAM晶片。它存儲了電腦系統的實時鐘資訊和硬體配置資訊等。系統在加電引導機器時,要讀取CMOS資訊,用來初始化機器各個部件的狀態。它靠系統電源和後備電池來供電,系統掉電後其資訊不會丟失。

(2):CMOS與BIOS的區別
由於CMOS與BIOS都跟電腦系統設置密切相關,所以才有CMOS設置和BIOS設置的說法。也正因此,初學者常將二者混淆。CMOS RAM是系統參數存放的地方,而BIOS中系統設置程式是完成參數設置的手段。因此,準確的說法應是通過BIOS設置程式對CMOS參數進行設置。而我們平常所說的CMOS設置和BIOS設置是其簡化說法,也就在一定程度上造成了兩個概念的混淆。

(3):升級BIOS的作用
現在的BIOS晶片都採用了Flash ROM,都能通過特定的寫入程式實現BIOS的升級,升級BIOS主要有兩大目的:
*免費獲得新功能
升級BIOS最直接的好處就是不用花錢就能獲得許多新功能,比如能支援新頻率和新類型的CPU,例如以前的某些老主板通過升級BIOS支持圖拉丁核心Pentium III和Celeron,現在的某些主板通過升級BIOS能支持最新的Prescott核心Pentium 4E CPU;突破容量限制,能直接使用大容量硬碟;獲得新的啟動方式;開啟以前被遮罩的功能,例如英代爾的超線程技術,VIA的記憶體交錯技術等;識別其他新硬體等。

*解決舊版BIOS中的BUG
BIOS既然也是程式,就必然存在著BUG,而且現在硬體技術發展日新月異,隨著市場競爭的加劇,主板廠商推出產品的週期也越來越短,在BIOS編寫上必然也有不盡如意的地方,而這些BUG常會導致莫名其妙的故障,例如無故重啟,經常死機,系統效能低下,設備衝突,硬體設備無故“丟失”等等。在用戶回饋以及廠商自己發現以後,負責任的廠商都會及時推出新版的BIOS以修正這些已知的BUG,從而解決那些莫名其妙的故障。

由於BIOS升級具有一定的危險性,各主板廠商針對自己的產品和用戶的實際需求,也開發了許多BIOS特色技術。例如BIOS刷新方面的有著名的技嘉的@BIOS Writer,支持技嘉主板線上自動查找新版BIOS並自動下載和刷新BIOS,免除了用戶人工查找新版BIOS的麻煩,也避免了用戶誤刷不同型號主板BIOS的危險,而且技嘉@BIOS還支持許多非技嘉主板在windows下備份和刷新BIOS;其他相類似的BIOS特色技術還有華碩的Live Update,升技的Abit Flash Menu,QDI的Update Easy,微星的Live Update 3等等,微星的Live Update 3除了主板BIOS,對微星出品的顯卡BIOS以及光存儲設備的Firmware也能自動線上刷新,是一款功能非常強大的微星產品專用工具。此外,英代爾原裝主板的Express BIOS Update技術也支援在windows下刷新BIOS,而且此技術是BIOS檔與刷新程式合一的可執行程式,非常適合初學者使用。在預防BIOS被破壞以及刷新失敗方面有技嘉的雙BIOS技術,QDI的金剛鎖技術,英代爾原裝主板的Recovery BIOS技術等等。

除了廠商的新版BIOS之外,其實我們自己也能對BIOS作一定程度上的修改而獲得某些新功能,例如更改能源之星LOGO,更改全屏開機畫面,獲得某些品牌主板的特定功能(例如為非捷波主板添加捷波恢復精靈模組),添加顯卡BIOS模組拯救BIOS損壞的顯卡,打開被主板廠商遮罩了的晶片組功能,甚至支援新的CPU類型,直接支援大容量的硬碟而不用DM之類的軟體等等。不過這些都需要對BIOS非常熟悉而且有一定的動手能力和經驗以後才能去做。

PS:以上摘錄自PConline
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