电脑主板图文详解Word下载.docx
- 文档编号:20187847
- 上传时间:2023-01-17
- 格式:DOCX
- 页数:25
- 大小:2.11MB
电脑主板图文详解Word下载.docx
《电脑主板图文详解Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电脑主板图文详解Word下载.docx(25页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
主機板外觀
這是目前新的主機板的模樣,看起來密密麻麻跟鬼一樣。
你電腦裏裝的可能沒這麼高級,花樣也不一定這麼多,但某些東西是每一張主機板都會有的。
先把一定會有的東西框出來標號,依序做介紹。
1.CPU插槽(CPUSocket):
首先,主機板一定有個插槽放CPU,不同的主機板通常會有不同的CPU插槽造型,以支援不同的CPU,而即使插槽造型一樣,主機板也不一定都能支持,這跟CPU或主機板的世代交替,或是廠商自己劃分產品定位有關。
而在照片左端有一個八個洞白色插槽,那是給CPU供電用的。
這是插上電源插頭之後的樣子,在CPU的章節有提到,現在高階CPU的耗電TDP非常高,所以要有專門的電源模組,特別給CPU用。
另外,CPU是很精密的電子零件,它有固定範圍的工作電壓,過高過低都會傷到CPU,所以CPU插槽旁邊都會佈滿一顆顆的小圓柱(照片中銀色紫色交錯的東西)。
這些「電容」的作用像小型的電池,當輸入電壓較高時就存貯電力,輸入電壓較低時就釋放電力,而快速的存貯和釋放,會讓供電保持在一個較穩定的環境,而不是上上下下的暴風雨。
喜歡超頻的玩家會很在意這些電容,因為這是穩定電壓的零件之一,可提高電源的純淨度,玩家會講究電容的造型(固態或電解)、廠牌(日系或台系),甚至是安裝(插件式或SMD式)的方法,為的就是給CPU最穩定的環境,達到超頻的爽度。
※但要注意,穩壓不是只有電容在做,而是要搭配其他零件(如電容旁邊的R25方塊,電感)和整體線路,不一定用上高級電容就保證有高級電源,最重要的還是主機板的線路設計方式。
而現在主機板常常標榜的「分相」,就是把供電的電流和電壓分開成數個,比如原本輸入120W,可拆成四相各30W,由於每一相的負載較低,比較容易保持供電的穩定度。
一般說來分相愈多,電源的環境就愈好,但這並非絕對,設計功力還是最重要的。
而要看分幾相,可以數一下電容或電感的個數,電容數除二或電感個數通常就是相數,但這只是「通常」,依然不是絕對,照片中的主機板是四相電源。
2.存貯器插槽(DRAMSlot):
在第0篇的總論就有提到了,這長條狀的插槽就是插存貯器用的,一般主機板會有2~4條,或更多,緊鄰著CPU和北橋晶片。
3.北橋晶片(Northbridge):
北橋是主機板上最重要的晶片,負責連接CPU、存貯器和顯示卡,通常中階以上的主機板都會在北橋上裝散熱片或風扇,因為它就像CPU一樣會發熱。
照片中是拆下散熱器後的模樣,紫色的東西可能是散熱用的貼紙,我不敢硬摳下來,不過北橋就和CPU一樣,都是一顆晶片。
4.南橋晶片(Southbridge):
南橋是主機板上的老二,和北橋互連並連接其他周邊,我們熟知的主機板「功能」大多來自南橋,比如USB、網路、音效、SATA/IDE硬碟,都是從南橋連出來的。
它也是一顆晶片,照片中看起來好像比北橋還大,那只是晶片制程和封裝的造型不同。
現在主機板為了差異化,有時南北橋都會做散熱片,甚至還兼做造型,讓南北橋與CPU旁的穩壓線路全部連在一起做散熱。
當然,通常只有高階產品才會這樣做,入門主機板黏個散熱片就算很有義氣了。
5.擴充卡插槽(ExpansionCardSlot):
雖然某些主機板已經內建了「所有」必要的東西,比如網路、音效、甚至顯示晶片,但還是有擴充的需求,這些插槽就是拿來裝別的卡,比如插上電視卡就可以在電腦上看天下第一味,或是插無線網卡,讓桌上型電腦也能無線化。
而最常見的,就是插一張顯示卡。
這是顯示卡插上PCI-Express插槽,網路卡插上PCI插槽的樣子。
PCI-Express或PCI都是擴充卡的插槽造型,從名字也看得出來,PCI-Express比較先進。
6.硬碟/光碟機插槽(IDE、SATA):
藍色小插槽和黃色長一堆針的,都是連接硬碟或光碟機用的,藍色的是SATA、黃色的是IDE(或叫PATA),現在IDE通常只有光碟在用了,硬碟幾乎快全面轉換到SATA了。
左邊那堆黃綠紅的小針腳是連接機殼用的,比如機殼上的USB、電源鍵、燈號等等,這部分的安裝通常要參考主機板說明書,每一張主機板的針腳並不固定。
SATA和IDE的排線,很明顯看的出來SATA的插拔方便多了。
7.整合周邊(IntegratedPeripherals):
這些主機板本身功能的輸出輸入口。
USB和網路插孔應該認得出來,右邊六個洞是音訊輸出和輸入,左邊兩個圓的是PS/2,插舊型的鍵盤和滑鼠,其他光纖輸出(音訊)、eSATA(外接硬碟)、IEEE1394(周邊)的位置如圖所示。
8.BIOS:
那個看起來像水銀電池的東西,嗯....就是電池。
用來供電給BIOS,存貯主機板的設置和時間,就算電源拔掉,資料也可以保留很長一段時間。
至於BIOS(BasicInput/OutputSystem),有點像是主機板內建的「軟體」,用來辨識主機板上的各式裝置,調整各種設置,再交給作業系統啟動,BIOS是開機過程中的第一步,BIOS辨識完畢之後再給作業系統接手。
BIOS軟體通常放在一個很小的FlashROM存貯裝置(可以刷BIOS更新內容),照片中貼著綠色貼紙的就是,和旁邊的插槽相比真的超小。
電腦開機時可能會秀這樣的圖形或文字,通常一閃而過,但一定會顯示按什麼鍵可以進入BIOS設置,一般是按DEL或F1。
早期的BIOS可以用一個方法「定住」,就是把鍵盤線拔掉,BIOS就會停在一個錯誤資訊,可以仔細看清楚,但現在不一定管用了,只能用各位高超的動態視覺,或是按「Pause」鍵停住。
哈!
突然想到一個關於BIOS的冷笑話,很久很久以前,隨插即用的USB鍵盤還沒那麼普及時,BIOS預設若沒抓到PS/2鍵盤就會停住,然後出現「keyboardnotpresent,pleasepressF1keytocontinue」,請按F1鍵繼續。
[b][size=3]這是最常見的BIOS畫面,現在BIOS不止拿來做基本的硬體設置,最重要功能已經變成是超頻了,BIOS也是各家主機板廠差異化的主要部分,之後我們會有完整一個章節來介紹BIOS。
9.電源輸入(ATXPowerConnector):
南北橋要吃電、存貯器要吃電、顯示卡要吃電,就連USB也要吃電(雖然不多),而電就從這個20或24針的電源插座進來,供電給整張主機板。
這插槽是給電源供應器插的地方,就像主機板其他有電源輸入的地方一樣,旁邊一定有電容排排站。
主機板基本結構
看完這一堆,應該不難想像主機板上到底塞了多少東西,這裏寫的還是簡化過的,內建顯示、音效Codec和網路Phy晶片還沒提到呢!
但這只是主機板的第一篇而已,之後會在「北橋」和「南橋」篇另外解說。
說到南北橋,其實上面所有的東西可以簡單的分割成三大部分,主機板就是由「CPU」、「北橋」和「南橋」組合而成,其中南北橋晶片合稱「晶片組」(Chipset)。
只要把CPU想成大腦,晶片組的北橋和南橋則是脊椎的兩個部分,一切就不難理解了。
我把CPU裝上主機板,並把南北橋的散熱器拔掉,露出晶片。
是不是有一種「三位一體」的神力流貫你全身的感覺?
(有才怪......)
標上框線和箭頭,應該清楚多了。
這就是一個「平臺」的結構圖,會叫北橋和南橋,是因為畫這種結構圖時,北橋都會在上面,南橋在下面。
以最快的方法解釋:
北橋連接高速周邊,傳輸速度以每秒數GB來計算的,比如CPU(8~10GB/s)、存貯器(8~10GB/s)、顯示卡(8GB/s);
而南橋連接慢速周邊,傳輸速度以每秒數MB來計算,比如硬碟(375MB/s)、USB(60MB/s)、PCI(133MB/s)、網路、音效等等。
換句話說,北橋直接影響電腦的「效能」,南橋決定電腦的「功能」。
所以,當你從USB隨身碟讀一個資料,資料就從USB→南橋→北橋→存貯器→CPU。
而連接北橋和南橋之間的通道,則依晶片組廠商的設計而不同,Intel過去是用專屬的HubLink,新的晶片組則用標準化的PCI-Express,至於NVIDIA和AMD則習慣用HyperTransport。
由於北橋最重要的就是存貯器控制器,有時也叫MemoryControllerHub,南橋是各式輸出入周邊,所以也叫I/OControllerHub,你想繞英文我不反對,但我自己是習慣南北橋的稱呼啦!
(PS:
MB是MegaByte,GB則是GigaByte=1024MB。
)
結語
雖然一般主機板通常會有南北橋,但沒有規定說這兩顆晶片不能塞在一起變一顆,尤其AMD最近的CPU都內建存貯器控制器,把北橋最重要的功能轉移到CPU內,這讓晶片組的設計變得非常好玩,北橋可以變南橋,橫跨世代完全利用。
在接下來的北橋和南橋篇,會有更完整的平臺升級和周邊I/O的介紹。
界線模糊的北橋和南橋
當初規畫這一系列教學文章時,我最怕的就是寫到南北橋晶片組的部分。
一方面是晶片組產品又亂又複雜,有點不知如何下手,在樓上的認識主機板裏就講到,主機板是把電腦裏所有零元件兜在一起的平臺,所以晶片組的規格一定會扯到所有零元件和周邊的規格,而每項規格都是十幾年演變的成果,真的要細寫,這篇大概十萬字都寫不完。
仔細考慮之後,決定還是以晶片組的大方向著手,至於細部規格實在太多,所以稍微簡單介紹就好,在各零元件的章節都還會再講到。
這篇主要目的是希望未來有新的晶片組產品發表時,大家能有基本的瞭解。
而原本打算北橋和南橋是分開寫成兩個章節,但想想這兩個實在緊密難分,所以還是合在一起寫吧!
為什麼要分南北橋
南北橋是主機板上最主要的晶片,通常是上游晶片組廠商(NVIDIA、AMD、Intel)賣出晶片,下游板卡廠(華碩、技嘉、微星等等)再做成主機板,某些極少數的主機板是由晶片組廠商自行生產,再以完整的板子賣給下游板卡廠去出貨。
先來一張之前用過的晶片組簡易結構圖:
為什麼要分成北橋和南橋?
這主要是兩個考量:
設計和製造。
就晶片設計的角度,如果要讓東西溝通的速度越快,那就讓它們越靠近越好,只要一分離,勢必就得拉出傳輸的通道,而有通道就要佈線、就有傳輸的推遲。
如果可以的話,最好是把所有功能全部塞進一顆晶片內,可是必須考量到晶片製造的難度,廠商一定想賺錢,如果設計出一顆根本生產不出來、或太貴沒人要買的晶片也沒用。
北橋和南橋就是在這樣的取捨下分離,現在晶片組搭載的功能超多,而且很多周邊的速度太快,很難在一顆晶片內搞定,所以就讓需要高速傳輸的功能靠近CPU,並獨立城北橋晶片,而其他較慢速的周邊就變成南橋來連接北橋,與CPU做間接傳輸。
當然,整合南北橋變成一顆晶片是絕對是可行的,只要設計和製造難度允許,很多廠商都出過單晶片的產品,但通常是AMD平臺或功能較少的入門晶片組,因為花樣少、製造難度較低,做成單晶片會有利於降低成本。
南北橋的功用
我們先以最標準的Intel的南北橋結構做解說,特別的案例最後再聊。
這部分免不了要看晶片組的結構圖,別太緊張,其實看結構圖會比看實際的板子更容易瞭解晶片組的設計,只不過是一些PowerPoint的方塊圖而已XD。
IntelP35晶片組的結構圖,這是非常標準的南北橋設計,由P35北橋加ICH9南橋,旁邊都有標上通道的速度,可明顯看出南橋連出去的周邊都比北橋慢。
北橋所連的都是高速傳輸的周邊,包括CPU、存貯器和顯示卡,也就是電腦最核心的三項零元件,只要其中有一項產品出現大改的新規格,相對應的北橋就一定要出新版,而換北橋就是出新的主機板,換主機板差不多就是砍掉重練整台電腦,也就是大家常說的世代交替或敗家升級了。
基本上,北橋可視為一堆通道的集合體,有專屬的通道連往CPU、存貯器、顯示卡和南橋,通過北橋這個轉運中心,CPU就可接收和送出資料給所有電腦周邊。
1.CPU通道:
北橋和CPU連接的通道就是Intel的FSB或AMD的HyperTransport,在CPU的章節已經提過很多次,這是CPU對外的溝通管道,也就是和北橋連接,進而與所有周邊溝通。
很直覺的,CPU和北橋的FSB和HyperTransport,兩邊一定要配對才能使用,或是北橋支援的FSB/HyperTransport速度要高於CPU的,也就是新主機板能向下相容舊CPU,但舊主機板不一定能向上相容新CPU(注意是不一定,例外到處都有,能不斷向上相容的板子很多,臺灣板卡廠RD太強了)。
CPU每隔一兩年,對外的FSB或HyperTransport的速度就會提高,自然就會有新的北橋出現與它搭配,比如AMD最近要推新的AM2+CPU,支持HyperTransport到最新的3.0版,時脈達2GHz(之前的是1GHz),AMD就推出新的RD790北橋來搭配。
除了CPU與北橋之間的通道要匹配之外,當然還有CPU腳位的問題,如果CPU更改傳輸腳位元的定義,主機板上的北橋通常也要更新或修改才能支持。
2.存貯器通道:
北橋另一個重點是存貯器控制器,直接決定支持的存貯器種類和時脈,時脈的部分,就是由CPU的外頻,乘上北橋裏控制器內附的比值,計算出存貯器時脈。
比如CPU的外頻是266,北橋設置的比值是1:
1.5,那存貯器的真實時脈就會是266x1.5=400MHz,DDR之後就是800MHz。
這個比值有很多種,計算方式也不一定都是這樣,但無論如何,都是由北橋的存貯器控制器來決定演算法和時脈。
至於存貯器種類,北橋通常只會支持一種存貯器,比如現在主流的DDR2,但在世代交替的當口,就會出現同時支持兩種存貯器的北橋,以緩和世代轉換的陣痛,像Intel現在正要推行DDR3新規格,P35/X38晶片組就同時支持DDR2和DDR3。
這是IntelX38晶片組的主機板,共有六個存貯器插槽,其中有兩個和另外四個的防呆缺口位置不同,這是世代交替下的產物,DDR2/DDR3通用的主機板,防呆缺口較靠近邊邊的是新的DDR3。
由於北橋控制FSB/HyperTransport和存貯器的時脈,它會影響整體的超頻能力,所以一些高階主機板的北橋散熱才會愈做愈誇張,連水冷都出來了(有時我會懷疑,北橋真的有「這麼」熱嗎?
)。
但超頻牽涉的因素很多,CPU、存貯器、主機板佈線等等,北橋並不是唯一會影響的。
3.顯示卡:
顯示卡是近幾年才變成高速周邊的,當它開始需要大頻寬時,北橋其實並沒有對應的匯流排可用(PCI的每秒133MB頻寬太慢了),所以才會有AGP的出現。
AGP是專門給顯示卡用的擴充「埠」,它是一對一的通道,不是匯流排,北橋內建一個AGP埠就只能插一張顯示卡。
由於AGP限制太多,所以現在都改用PCI-Express,希望可以統合PCI和AGP,做為擴充卡的匯流排單一標準。
不過結果大家都看的到,AGP是差不多淘汰了,但PCI還活的好好的。
PCI-Express的設計是以Lane為主,每條Lane就像一條獨立車道,雙向頻寬是每秒500MB,北橋會支持一個固定的Lane數,但可自由調配組合成寬度不一的道路。
比如NVIDIAMCP55支援PCI-ELanesx28,當插一張顯示卡時,就可以用PCI-Ex16的速度,插兩張顯示卡時就變x8加x8,剩下的12Lanes,可以再分成x8、x4、x1等不同數目的插槽,給不同的擴充卡周邊使用。
另外,一些低階的北橋產品也會直接內建顯示晶片,當然,在設計與製造成本的考量下,內建顯示晶片通常就是拿來「顯示」而已,3D能力絕對比不上同一個世代的獨立顯示卡,不過針對它所在的定位,只要能顯示畫面就很夠了。
好久不見的主機板AGP插槽,現在新出的主機板已經非常非常難看到AGP了。
NVIDIAGeForce6800GTAGP版顯示卡,骨董一張。
自從上一代顯示晶片之後(GeForce7與RadeonX1000),NVIDIA和ATI就不再生產原生AGP的顯示晶片,不過AGP顯示卡仍然一直有出,都是用橋接晶片從PCI-Express轉到AGP。
主機板的PCI-Express插槽,那兩根很短的就是PCI-Expressx1的插槽,目前好像只有電視卡、音效卡和少數顯示卡有這種介面。
最左邊的兩條則是傳統PCI,通常是由南橋接出來。
4.包山包海的南橋:
相對於北橋都是高速周邊,南橋就是比較功能面的,除了以上那些核心零元件之外,其他都是放在南橋,比如PCI插槽、IDE/SATA硬碟介面、大家一定用過的USB、AC97或HDAudio音效和10/100/1000網路,如果板卡廠願意,還可以另加晶片和南橋連接,讓主機板的附加價值更高,比如快閃存貯器(ReadyBoost)、無線網路、IEEE1394、RAID晶片......。
由於南橋晶片的獨立性和它所控制的功能面,晶片組廠商都會讓一顆北橋搭配不同的南橋,做出不同定位與附加功能的晶片組產品。
IDE、SATA、和主機板背後的這些插孔,都是從南橋連接出來。
雖然現在晶片組的南橋都已經包山包海,但廠商為了增加附加價值,可能自己還會在主機板外加晶片,塞進更多功能,比如這顆VIAVT6308P就是讓主機板多出IEEE1394功能的晶片。
現在的南橋都有內建音效,但那只有「數位音效處理」,要讓主機板可以直接發聲,必需把數位音訊轉換成類比輸出,才能連接耳機或喇叭,而這個數位/類比的轉換晶片,南橋通常不會內建,所以主機板都會有一顆類似照片中「ALC888T」的AudioCodec,負責轉換成類比輸出,或是顛倒過來,把類比轉成數位做出錄音功能。
南橋的網路功能通常只有提供MAC,做為網路數位資料的傳輸功能,但要真正支援實體網路線的電子訊號傳輸,還要另外再加網路PHY晶片,比如照片中的RTL811B。
非傳統設計的晶片組
以前晶片組的設計廠商很多,但在一連串收購之後(NVIDIA並ULi,AMD並ATI),現在晶片組廠商主要有三大廠:
Intel、AMD/ATI和NVIDIA,國產之光VIA和SIS其實也很不錯(尤其是SIS),只是近幾年很少有板卡廠願意生產VIA和SIS晶片組的主機板,因此曝光度大減,蠻可惜的。
而三大廠中,Intel當然只支持IntelCPU;
NVIDIA沒有出CPU,所以兩邊都做,AMD是收購ATI的晶片組產品,目前還是兩邊都有,但未來可能不會支持IntelCPU(不過AMD說的很含糊,搞不好還是會有,但也要看Intel願不願意授權)。
由於Intel晶片組佔有率實在太高,其他廠商為了和Intel競爭,通常花樣會比較有趣,也不會像Intel南北橋設計那麼中規中矩,而且ATI和NVIDIA都是顯示晶片起家,他們的晶片組產品也特別強調顯示卡的特殊應用,比如CrossFire和SLI的顯示卡串連技術。
另一方面,AMD在K8結構之後,CPU內建存貯器控制器,等於把一大部分北橋的功能挖掉,這就讓晶片組設計的玩法更具變化性了。
NVIDIA:
以NVIDIA來說,他們就很喜歡把前一代AMD平臺的北橋,弄成下一代Intel平臺的南橋。
由於AMD平臺的北橋沒有存貯器控制器,少了一大塊就容易做成單晶片產品,把PCI-Express、HyperTransport和其他周邊功能全整合在一顆北橋晶片內。
而換到Intel平臺時,因為要做存貯器控制器,所以一定要有一顆新的北橋,但這時AMD的平臺的北橋就可以變成Intel平臺的南橋,不會有存貯器控制器重覆的問題,而且會變功能超強的南橋,因為南北橋都有大量的PCI-ELanes。
NVIDIA就靠這個達成雙PCI-Ex16SLI串連技術,而且不會因為晶片組的世代交替而浪費掉舊產品,比如AMD平臺的nForce570SLI就是用MCP55單晶片北橋,而同一顆北橋就變成nForce680i的南橋,甚至用到NVIDIA即將出的下一代Intel平臺晶片組。
正好AMD接北橋是用HyperTransport,而NVIDIA南北橋互連也是HyperTransport,接來接去都剛剛好。
NVIDIAnForce680iSLI晶片組的南橋是MCP55,也就是AMD平臺nForce570SLI的單晶片北橋,這讓nForce680i的南北橋都有PCI-Ex16,插的兩張顯示卡都能有PCI-Ex16的全速,相較於一般SLI(雙PCI-Ex8)會快一點。
可是因為兩張顯示卡分別位於南北橋,所以串連效能會卡在南北橋之間的通道上,NVIDIA下一代的北橋就直接支援PCI-Ex32Lanes,雙PCI-Ex16都在北橋上,想必可以避開瓶頸,增加效能。
ATI:
如果說NVIDIA把高速的PCI-Ex16移到南橋去算特例的話,那ATI的RS690G也算很特別的設計了。
RS690G是內建顯示晶片的產品,正好現在藍光、HDMI吵的很熱,RS690G想內建HDMI輸出帶起話題,但HDMI的優勢是同時輸出視訊和音訊,而音訊功能「傳統上」是放在南橋,如果北橋的顯示晶片想做HDMI輸出,音訊資料就得經過北橋到南橋,然後再接回北橋統一HDMI輸出,有點大繞遠路,所以RS690G就直接把音訊改到北橋,節省路徑,統一輸出。
AMD690晶片組的結構,為了讓北橋的內建顯示晶片能直接輸出HDMI的視訊加音訊,音訊(Audio)功能從南橋移到北橋。
除了Intel維持比較傳統的南北橋分界,其他兩家都開始玩一些創意,像是三卡SLI串連、四卡CrossFire串連、插上顯示卡時不關閉內建顯示、內建顯示輔助運算等等。
大家對南北橋的定義也不必那麼嚴格,畢竟創意無限,而且隨著時代進步,很多高速周邊都會變慢速周邊,很久以前,慢到死的PCI介面就是放在北橋的。
因為太多高階技術講不完,所以這裏沒辦法仔細介紹每一家的晶片組產品,大家不妨到他們的官方網站上瞧瞧,但他們通常不會寫出南北橋的代號或結構圖,這種細部資料得去駭客的網站上請人偷出這些資料,呵呵!
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电脑 主板 图文 详解