第03章主板与总线-new.doc

第3章 主板与总线3.1 概述PC机系统最重要的部件是主板（Mainboard），或称为母板（Motherboard），有的公司把主板也称作系统底板（Systemboard）。它的重要之处在于：计算机中几乎所有的部件、设备都在它的基础上运行，一旦主板发生故障，整个系统都不可能正常工作。一块主板主要由以下部分组成： 电子元器件。包括芯片组、BIOS芯片、I/O芯片、时钟芯片、串口芯片、门电路芯片、监控芯片、电源控制芯片、三极管、场效应管、二极管、电阻、电容等。 接口。包括CPU接口、USB接口、IDE接口、SATA接口、FDD软驱接口、LPT并行接口、COM串行接口、PS/2键盘鼠标接口等，还包括集成声卡、网卡和显卡接口等。 电路。包括供电电路、时钟电路、复位电路、开机电路、BIOS电路、接口电路等。 总线。包括处理器总线、内存总线、I/O总线、连接器总线、特殊总线等。主板在加电并收到电源的Power_Good信号后，由时钟电路产生系统复位信号，CPU在复位信号的作用下开始执行BIOS中的POST程序。POST一旦顺利通过，就开始操作系统的引导及接受用户的任务直至关机。在计算机的整个运行期间，主板的工作就是在芯片组、时钟、BIOS的统一配合下，完成CPU与内存、内存与外设，外设与外设间的数据传送。也可以说，主板的作用就是同步、传递数据。在本章中，将讨论当前主板中的外形规格、芯片组及总线等。3.2 主板外形规格PC机主板有一些通用的外形规格。这些外形规格包括主板硬件尺寸大小，它决定了主板适用于哪种类型的机箱。有些是标准的（意味着所有具有该外形规格的主板是可互换的），而有些则并不够标准，从而不允许互换。比较通用的PC主板外形规格如下所示：过时的外形规格现代的外形规格XTATXBaby-ATMicro-ATXFull-size ATFlex-ATXLPXNLXBTXMicro-BTXPico-BTX这些年来，随着主板不断发展，从最初的用于IBM XT机的XT主板演化到现今的ATX、BTX主板。表3-1显示了现代工业标准的外形规格及其推荐用途。表3-1 工业标准的主板外形规格外形规格用途ATX标准卧式、中型立式及完全立式系统，当今最通用的外形规格，设计也最为灵活；可用低端服务器/工作站；ATX主板最多支持7个扩展插槽Mini-ATX比ATX稍小一点的版本，用途与ATX相同；许多自称是ATX的主板实际上都是Mini-ATX主板；Mini-ATX主板最多支持6个扩展插槽Micro-ATX中型卧式系统或小型立式系统Flex-ATX低端小型卧式或立式系统，用于娱乐和各种应用系统NLX卧式或小型立式系统；服务最容易且最快BTX高端台式系统Micro-BTX主流台式系统Pico-BTX迷你准系统在上表中，我们没有把早期的XT、Baby-AT、Full-size AT及LPX的外形规格列入，是因为它们并不是一个严格意义上的外形标准。它们现在均已被更新、更通用的外形规格所取代，如ATX、BTX等。新的外形规格实现了真正的标准化，增强了每种类型内部的可交换性。这意味着ATX主板可以同其他ATX主板互换，BTX可以与其他BTX主板互换，诸如此类。下面的将介绍几种目前主要的PC机主板外形规格。3.2.1 标准AT标准（Full-size）AT主板是符合原装IBM AT设计的主板。长约345mm，宽约300mm。标准AT主板是从XT主板出发，沿两个方向扩展（见图3-1）而产生的一种新的主板规格，通常这种规格也叫IBM-AT。这是因为这种规格的主板不光是由IBM设计，而且是首先用在IBM-AT机上。随后的各兼容机都采纳了这种规格的主板形状。图3-1 IBM AT主板标准AT主板规范发布一段时间后，IBM稍微减小了一点标准AT主板的尺寸，众多兼容机厂商将此版本的主板拷贝生产，这就是著名的小AT主板（Baby-AT）。目前这两种规格的主板形状已不再使用，在这里介绍，只是使大家了解最初主板的一些情况。图3-2展示了一款典型的Baby-AT主板图3-2 典型的Baby-AT主板3.2.2 ATXATX（AT Extended）的中文意思是AT扩展，它外形规格集中了Baby-AT及LPX规格设计中的优点而形成的，同时它还添加了许多新的增强特性。ATX主板外形规格实质上相当于把Baby-AT主板的机架竖立起来，并将CPU插座的位置、电源的连接形式，及各连接器的位置进行了相应的改变。这就使遵循ATX外形规格的主板同以前的Baby-AT及LPX设计均不兼容。因此，为匹配ATX主板，需要不同的机箱和电源。这些新的机箱及电源是目前应用最为普遍的。官方ATX规范由Intel于1995年7月发布，且是开放的工业规范。直至1996年中期，ATX主板才迅速占领市场并在新系统中取代了Baby-AT。从最初的1.0版本,先后经过了1.1、2.0、2.01、2.02、2.03等版本。Intel在这些版本中公布了详细的规范，这样其他生产商可以在其系统中使用ATX。ATX相对于Baby-AT及LPX主板，改进的主要方面有： 内置双高度外部I/O连接器面板。主板的后部包括一个堆栈式I/O连接器区域，有156mm宽，44mm高。这使得外部连接器可以直接定位在主板上且消除了Baby-AT设计中对从内部连接器到机箱背部的缆线的需要。 单独键控（Single keyed）内部电源连接器。这一更改，免除了Baby-AT系统在更换主板或电源时，进行电源连接时会烧毁主板的隐患。因为，ATX规格中只需要一个电源到主板的电源连接插头，而在Baby-AT中，有两个电源插头/座。ATX规范这一单独键控以及罩起来的电源连接器，可以很容易地将它插入且不会发生错误安装。这个电源连接器还可以为主板提供3.3V电压，从而使ATX主板无需使用易失效的内置稳压器。ATX规范还另外定义了两个可选的键控电源连接器，分别称为Auxiliary电源连接器（3.3V和5V）以及ATX 12V连接器，这是为适应那些需要多个电源的系统而设计的。 重新布置的CPU及内存。CPU与内存模块被重新布置，这样它们就不会与任何总线扩展插卡冲突，且可以容易地被升级而无须移去任何已安装的扩展卡。CPU与内存被重置于电源的旁边，是系统中主要散热风扇电源风扇的位置。，可以最大限度的带走CPU产生的热量。并且由于这个区域比较宽敞，给CPU被动散热提供了足够的空间。需要指出的是，多数系统的CPU仍然需要使用带有集成风扇的散热器。Intel和AMD零售处理器时捆绑着高质量的风扇。这种处理器被称为“盒装”处理器，因为它们在出售时使用盒作为数量的单位。而出售给计算机生产厂家的处理器是没有原装风扇的。因为零售用户可能不具备有关温度分析、温度测量和检测等专业知识，通过在处理器中加入一个高性能风扇，Intel和AMD就对盒装处理器提供了散热保障。专业的计算机生产厂家有能力选择适当的散热器，因而会在保证体系可靠性的同时降低成本。在使用非盒装处理器时，这种保障由系统销售方提供而非直接由处理器生产商提供。 重新布置的内部I/O连接器。软盘及硬盘驱动器的内部I/O连接器被重新布置于驱动器支架旁边且从主板扩展槽及驱动器支架区下部伸出来。这使得到达驱动器的电缆变得更短，且到达连接器无须移动插卡或驱动器。 改良的冷却设计。CPU及内存放置在可以由电源风扇直接冷却的位置，降低了对机箱或CPU风扇的需要。多数高速系统的CPU和主板仍然需要另外的风扇进行冷却。注意，ATX规范最初规定，ATX电源风扇是吹入机箱内部而不是向外吹风。这个反向气流或正压力设计，对机箱加压，并使灰尘及污物变少。最近，ATX规范修改为允许更为普通的、标准的气流，即通过使风扇向外吹使得机箱为负压力。由于规范在技术上允许这两种气流方向，且因为反向气流中制冷的总体效率有一定丢失，多数电源生产商提供带标准气流风扇（即向外吹风的风扇）的电源，被称为负压力设计。 制造成本的降低。图3-2显示了新的ATX系统的布局特点。扩展槽同主板的较短的边平行，且不会同CPU、内存、I/O连接器插座冲突（参见图3-3）。除了标准ATX规格，Intel还指定了一种Mini-ATX设计，它是一个规格上完全兼容的子系列且可以匹配相同的机箱。图3-3 ATX规格结构主板与机箱 标准ATX主板尺寸为305mm244mm。 Mini-ATX主板尺寸为284mm208mm。实际完全采用Mini-ATX尺寸的主板并不多，大多数的只是将标准ATX主板的深度减短，并没有对宽度进行改变。图3-4展示了一款典型的ATX主板。图3-5展示了典型的ATX主板外部I/O连接器面板的情况。图3-4 典型的ATX主板图3-5 典型的ATX主板外部I/O连接器面板目前，ATX主板各部件的布局基本固定，但外部I/O连接器的配置有许多变化，我们会看到某些系统不再具有两个串行接口，甚至PS/2鼠标和键盘接口，取也而代之的是IEEE-1394接口、网络接口、DVI显示接口、SP/DIF接口以及eSATA接口等等。图3-6就展示了这样一款配置相对独特的ATX主板外部I/O连接器面板。图3-6 配置独特的ATX主板外部I/O连接器面板3.2.3 Micro-ATXMicro-ATX主板外形规格由Intel在1997年12月推出，它是ATX用于较小的廉价系统的改进产品。同标准ATX相比，其较小的尺寸使得系统可以使用较小的机箱、主板与电源，从而降低了系统的整体费用。Micro-ATX外形规格也向后同ATX外形规格兼容且可以用于标准ATX机箱中。当然，Micro-ATX的机箱并不与标准ATX主板兼容。它的一点不足是，较小的尺寸会限制以后的系统升级。Micro-ATX同标准ATX或Mini-ATX的区别如下： 主板宽度尺寸为244mm，小于标准ATX主板的305mm和Mini-ATX主板的284mm。 较少的I/O总线扩展槽（最多4个，多数仅3个）。 电源功率减少（符合SFX规范）。Micro-ATX主板的最大尺寸只有244mm244mm，而标准ATX主板为305mm244mm，Mini-ATX尺寸为284mm208mm。图3-7展示了一款典型的Micro-ATX主板图3-7 典型的micro-ATX主板Micro-ATX系统使用一种新的、更小外形规格的SFX电源。SFX电源尺寸很小，使在机箱位置的选择上更灵活并使系统可以更小，从而降低总体耗电。尽管可以使用这种较小的SFX电源，但对于更快、配置更完整的系统来说，它缺少足够的电源输出。现在，多数系统都需要大量电源，并且SFX电源与标准ATX电源连接器是一致的，因此，Micro-ATX也支持标准的ATX电源。3.2.4 Flex-ATX1993年3月，Intel继Micro-ATX规范之后又公布了Flex-ATX。这为主板增加了一个新的、更小的ATX外形规格变种。Flex-ATX的更小设计是为了允许新PC设计中的变化，尤其是极廉价的、小型的、面向消费者的应用类型系统。Flex-ATX定义的主板尺寸仅为229mm191mm，是ATX主板族系中最小的。除了较小的尺寸之外，Flex-ATX外形规格同Micro-ATX外形规格相比另一个重要区别是Flex-ATX只支持插座式处理器。这意味着Flex-ATX主板不支持Slot 1、Slot 2或Slot A之类的处理器插槽。由于Intel和AMD在其最新的设计的处理器中都使用插座式接口，所以与插槽式处理器的兼容性损失不是太大。除了尺寸较小以及要求插座处理器外，Flex-ATX的其余部分同标准ATX兼容，使用同一系列的螺丝孔设置及相同的I/O与电源连接器规范。图3-8展示了一款MicroATX主板图3-8 Flex-ATX主板大多数Flex-ATX系统使用SFX类型的电源（在Micro-ATX规范中有介绍），尽管如此，如果机箱空间允许，仍可使用标准的ATX电源。注意，一些主板，特别是服务器系统中的主板，往往是非标准的ATX类型，通常称之为“扩展ATX”。这种术语可以命名任何大于ATX标准尺寸的其他类型的主板。需要指出的是，由于没有官方的“扩展ATX”标准，任何这样声称的主板在形状和大小上都可能很特殊，因而可能不适合用户现有的机箱。增加了Flex-ATX后，ATX主板家族已包括4种尺寸规格，如表3-2所示。表3-2 ATX主板外形规格外形规格最大宽度最大深度ATX305mm244mmMini-ATX284mm208mmMicro-ATX244mm244mmFlex-ATX229mm191mm注意这些尺寸是主板的最大尺寸。只要符合相应规范中关于螺孔及连接器放置的要求，甚至可以设计更小的主板。对于一般的家庭用户和小型商业用户来说较少的扩展槽不会引发问题，因为越来越多的部件，如音频与视频设备，倾向于集成到主板中，从而无须独立的插槽，同时更高的集成程度也降低了成本。3.2.5 NLXNLX（New Low-profile Extended）的中文意思是新型小尺寸扩展。这种系统将强电、扩展槽等一些最容易损坏的部分单独设置在一块扩展竖板上，大大提高了主板的可靠性，降低了生产和维护成本。同时由于扩展竖板和主板本身相对独立，为OEM厂商提供了更多的灵活性。厂商可以用同一块主板搭配不同扩展竖板来满足不同配置的要求，或用同一扩展竖板搭配装载了不同档次芯片组的主板来配置出不同档次的主板，从而最大限度地减少了再设计和再生产的成本。在布局方面，NLX系统也较ATX更为先进。由于IDE、软驱、电源等接口以转移到了扩展竖板上，使其距离硬盘、软驱等设备更近，连接线缆更短。这样不但可以减少了信号传输中所受的干扰和衰减，提高传输的速度和质量，更为简化机箱内部的混乱程度作出了贡献。另外由于CPU和内存位置作出了进一步的调整，散热空间加大，使其散热效果更加出色。空间利用率的提高，使得NLX主板特别适合应用在小型或迷你型机箱内，符合计算机小型化的发展方向。NLX主板由于需要特殊的机箱配合，同时主板线路也要有较大的改动，机箱内部扩展空间也有一定限制，因而短期内还很难大面积推广，但这种NLX系统的优势还是比较非常明显的。图3-9展示了NLX系统的布局。图3-9 NLX系统的布局3.2.6 BTXBTX（Balanced Technology Extended）的中文意思是平衡技术扩展。Intel于2003年9月发布了BTX 详细规格，做为ATX的替代者，新规范仍然提供某种程度的向后兼容，以便实现顺利过渡。图3-10展示了BTX系统的布局。图3-10 BTX架构的布局BTX具有如下特点： 针对散热和气流的运动，对主板的线路布局进行了优化设计。 支持Low-profile，也即窄板设计，系统结构更加紧凑。 主板的安装更加简便，机械性能也经过最优化设计。 比较ATX和BTX主板，可以很快发现两者最大的区别在于处理器的位置。BTX主板将处理器插座移到了机箱前部，这就使它能够从机箱外得到更为顺畅、凉爽的气流，其独立风道式设计也进一步提升了散热效率。处理器后面是芯片组，在风道式结构中也同样可以得到良好的散热。在ATX主板中，内存槽的位置是垂直摆放的，这样的布局会阻挡气流通过。BTX主板将内存插槽转了90度，使气流可以顺着内存通过，对于工作频率越来越高的内存来说，此举也可以让内存得到更好的散热条件。 BTX主板的外部I/O连接器和扩展槽的位置与ATX相比刚好交换了位置。图3-11展示了BTX和ATX主板的比较图3-11 BTX和ATX主板的比较BTX提供了很好的兼容性。目前已经有数种BTX的派生版本推出，根据主板宽度的不同分为标准BTX（325mm）、Micro-BTX（264mm）及支持Low-profile的Pico-BTX（203mm），以及未来针对服务器的Extended BTX。目前流行的总线和接口，如PCI Express和SATA等，也将在BTX系统中得到很好的支持。图3-12展示了三种BTX系统的应用。图3-12 三种BTX版本的应用值得一提的是，BTX拥有可选的SRM（Support and Retention Module支持及保持模块），CPU散热器固定在机箱SRM模块，不但可有效防止主板变形，而且SRM模块还能大大降低外力对整体系统的冲击力。另外，散热系统在BTX的术语中也被称为热模块。一般来说，该模块包括散热器和气流通道。目前已经开发的热模块有两种类型，即Full-size及Low-profile。3.3 芯片组体系结构在讨论主板时不能不提到芯片组。主板上的芯片组不仅控制计算机中各部件或设备如何工作，何时工作，还决定了一个计算机系统中可以使用什么样的部件、设备，如：可以使用的CPU类型、内存的类型及各种接口、总线等。可以这样说，如果处理器是计算机的大脑，那么，芯片组就是计算机的中枢神经系统。任何有相同芯片组的主板，其功能是基本一致的。当IBM生产出第一块PC机主板时，它使用几个分离的芯片以完成设计。除处理器及可选的数学协处理器外，还要求有许多其他部件以完成整个系统。这些部件包括时钟生成器、总线控制器、系统定时器、中断及DMA控制器、CMOS RAM/实时时钟、键盘控制器。为完成整个主板线路，还要有大量其他简单逻辑芯片。1986年，一个名为Chips and Technologies的公司引入了一种叫做82C206的革命性部件，它是第一个PC芯片组的主要部分。这是一个集成了AT兼容系统中主板芯片的所有主要功能的单芯片。它的功能包括时钟生成器、总线控制器、系统定时器、中断及DMA控制器，甚至还包括CMOS RAM/实时时钟芯片。勿庸置疑，这是PC主板生产上的革命性概念。不仅使得生产PC主板的费用降低许多，还使主板设计更容易。较少的部件数目还意味着有更多的空间来集成其他最初在扩展卡上出现的器件。早期的386微机中采用的芯片组是82C30系列。82C30芯片组采用了六片结构，再加上一片外设控制芯片构成完整的386微机控制系统。82C30芯片组单片芯片的集成度小，功能差，是 CT公司的早期产品，但是它的某些基本功能至今仍然在使用。除了82C30系列外，典型的386芯片组还有OPTI公司的W8386PC/AT芯片组。486微机采用的芯片组在功能上与386芯片组没有大的变化，只是由于486处理器把协处理器（即FPU）集成到 CPU内部，芯片组的局部性能有小的调整而已。常见的486芯片组有：FRX46C401、FRX46C402、HT321、HT342；M1489、 M1487、82C406、82C496等。486芯片组大多为两片结构，即由系统控制器和数据缓冲控制器组成。严格说来，在这个时候，主板的发展还很不成规模，甚至可以说是原始，这样的局面在INTEL推出奔腾处理器的时候开始发生了变化。我们要探讨也是从此时开始的芯片组相关技术的发展。3.3.1 南北桥(North/South Bridge)体系结构Intel的早期芯片组以及其他生产厂商的大多数芯片组采用的是多层体系，该体系被称为南北桥（North/South Bridge）架构。北桥芯片（North Bridge）是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分，也称为主桥（Host Bridge）。一般来说，芯片组的名称就是以北桥芯片的名称来命名的。例如，Intel 440BX芯片组的北桥芯片是440BX，VIA PT800芯片组的北桥芯片是PT800等等。北桥芯片通常负责CPU、内存和显卡三者间的“交通协调”，决定了主板支持的CPU类型、前端总线频率、内存的类型和最大容量、显卡接口类型等，整合型芯片组的北桥芯片还集成了图形芯片。北桥芯片通常距离CPU比较近，这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切，为了提高通信性能而缩短传输距离。北桥芯片的数据处理量非常大，发热量也越来越大，现在的北桥芯片都覆盖着散热片用来加强北桥芯片的散热，有些主板的北桥芯片还会配合风扇进行散热。北桥芯片的一个重要功能是控制内存，而内存标准与处理器一样变化比较频繁，所以不同芯片组中的北桥芯片是肯定不同的，当然这并不是说所采用的内存技术就完全不一样，而是不同芯片组中的北桥芯片间肯定存在一些差别。值得注意的是，K8核心的AMD 64位处理器将内存控制器集成在了处理器内部，于是支持K8核心处理器的北桥芯片变得简化很多，甚至还能采用单芯片芯片组结构。由于每一款芯片组产品就对应一款相应的北桥芯片，所以北桥芯片的种类非常多。南桥芯片（South Bridge）一般位于主板上离CPU插座（槽）较远的下方、PCI插槽的附近，这种布局是考虑到它所连接的I/O总线较多，离处理器远一点有利于布线。相对于北桥芯片来说，其数据处理量并不算大，所以南桥芯片一般都没有覆盖散热片。南桥芯片不与处理器直接相连，而是通过一定的方式（PCI总线、VIA的V-Link总线、NVIDIA的HT总线以及SiS的MuTIOL总线）与北桥芯片相连。南桥芯片负责外部设备的数据处理与传输，如PCI总线、USB、LAN、ATA、SATA、音频控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等。南桥芯片也决定了主板对这些设备的支持规格情况。例如，是否支持USB 2.0，是否支持SATA-300，是否支持High Definition Audio等。这些技术相对来说比较稳定，所以不同芯片组中的南桥芯片可能是一样的，不同的只是北桥芯片。例如，Intel公司推出的430TX和440LX芯片组采用的南桥芯片都是82317AB，很多VIA的芯片组都使用同样的VT8237南桥芯片。甚至有些主板上采用的南北桥芯片是不同生产厂商的产品。 南桥芯片的发展方向主要是集成更多的功能，例如网络、RAID、IEEE-1394、甚至WI-FI无线网络等等。超级I/O芯片是一个独立的芯片，附加在ISA总线上，而且通常不被当做芯片组的组成部分，它经常由第三方如National Semiconductor或SMSc（Standard MicroSystems Corp）提供。超级I/O芯片将通常使用的外围设备的控制器都整合到一块芯片里。例如，多数超级I/O芯片提供串行接口、并行接口、软驱以及键盘/鼠标接口。还可以选择性地包含进CMOS RAM/实时时钟、IDE控制器、游戏接口等。图3-13展示了使用南北桥体系的主板。图3-13 典型的南北桥体系主板3.3.2 HUB体系结构Intel公司从8xx系列芯片组开始使用HUB体系结构。在HUB体系结构中，北桥芯片被称做Graphics /Memory Controller Hub（GMCH/MCH），其中GMCH集成了图形芯片；南桥芯片被称做I/O Controller Hub（ICH）。它们经由Hub-Link总线，而不是如同标准南北桥设计中的通过PCI总线来连接，前者速度远高于后者；915/925系列芯片组之后采用速度更快的，基于PCI Express技术的DMI（Direct Media Interface）总线连接MCH（GMCH）和ICH；HUB体系结构中还包括Firmware Hub（FWH）部件。与传统的南北桥结构相比，HUB结构具有以下几个优点： 速度更快。Hub-Link的速率为466MHz1Byte=266MB/s，这是PCI输出（33MHz32bit=133MB/s）的2倍。DMI总线更是达到了2.0 GB/s的并发带宽。 PCI负载减少。HUB接口独立于PCI总线，它不共享或抢占芯片组和超级I/O的PCI总线带宽，由于PCI总线不再处理这些相关的事务，因而提高了与PCI总线相连的其他设备的性能。 主板布线减少。尽管HUB接口速率是PCI的2倍，但它只需要8bit宽，DMI更是采用了串行点对点的连接方式。图3-14展示了使用HUB体系的主板。图3-14 典型的HUB体系主板3.4芯片组主要生产厂商目前，芯片组的生产厂商主要有Intel、NVIDIA、VIA、SiS、ATI、ULI和AMD。其中，ULI已经被NVIDIA收购，极有可能退出芯片组市场；AMD通常是扮演自家新款处理器配套芯片组的开路先锋角色，产品型号很少，市场份额也非常低。3.4.1 IntelIntel公司由于同时设计、生产处理器和芯片组，所以Intel芯片组配合自家的处理器在使用时稳定性非常高。Intel仅仅提供针对Intel 处理器的芯片组，高、中、低端以及整合型产品都有，在Intel 平台上占有最大的市场份额。430LX是Intel推出的最早针对Pentium处理器的芯片组。与之搭配的处理器是Pentium 60/66。其前端总线速度为66MHz，支持的内存类型为FPM（Fast Page Mode快速页模式）内存，最大容量192MB，支持PCI 2.0规范。430FX搭配Pentium 75及后续Pentium芯片，前端总线速度为66MHz，支持最大128MB的FPM和EDO（Extended Data Out 扩展数据输出）内存。430HX搭配Pentium 100及后续产品，Pentium 75等早期产品也可以在其上运行。同430FX相比，430HX提供了最高512MB内存的支持，但它仍然仅支持FPM和EDO内存。另外，430HX还提供了对PCI 2.1规范的支持。430VX是430HX的精简版本。仅支持最大128MB内存，但除了FPM和EDO内存外，430VX还支持SDRAM（Synchronous DRAM）。在430VX之后，Intel推出了430TX芯片组。430TX在430VX的基础上提供了更大的内存支持，达到了256MB。430TX主要搭配Pentium MMX处理器。随着Pentium处理器的发布，Intel推出了440FX芯片组，总线速度为66MHz，最大支持1GB的FPM/EDO/BEDO（Burst EDO 突发式EDO）内存，作为从Pentium Pro平台转移过来的芯片组，440FX和同时期支持Pentium Pro处理器的450FX一样都支持SMP。1997年8月发布的440LX在440FX的基础上增加了对SDRAM和AGP 2x的支持。不过搭配SDRAM时，440LX支持的最大内存数为512MB，而搭配FPM/EDO/BEDO内存时可以支持1GB，并且支持SPM。1998年4月，Intel发布440BX和它的简版440EX芯片组。440BX正式将前端总线的频率提升到了100MHz，支持SMP，并且支持1GB容量的SDRAM。440EX为440BX的精简版本，其主要面对Celeron处理器，因此取消了对SMP的支持。在内存上最大也只能支持256MB的EDO/SDRAM。1999年初推出的440ZX芯片组分为440ZX-100和440ZX-66两种版本。二者的唯一区别就是ZX-100支持100MHz前端总线，而ZX-66只支持66MHz前端总线。 Intel在1999年4月发布了810系列芯片组。从此，Intel使用了Hub体系结构代替了传统的南北桥总线架构。810系列芯片组主要包括810、810E和810E2三款。支持的最大内存为512MB SDRAM，但是不支持SMP，集成了Intel自己的I752图形芯片，支持PCI 2.2规范，取消了对ISA的支持。810芯片组支持66/ 100MHz前端总线，810E、810E2提供了133MHz前端总线的支持，810、810E芯片组提供了对ATA/66的支持，810E2支持ATA/100。由于810系列芯片组没有提供AGP插槽，因此，Intel推出了新的815系列芯片组。2000年6月推出的815G和815EG芯片组支持Pentium、Pentium 和Celeron处理器，不支持SMP，支持66/100/133MHz前端总线，支持最大512MB SDRAM内存，集成了I752图形芯片，提供额外的AGP 4x插槽。后期推出的815P芯片组取消了集成的I752图形芯片。Intel分别在1999年11月和2000年6月发布了820、820E芯片组。两者的区别是820采用ICH南桥，820E采用ICH2南桥，其余部分相同。均支持66/100/133MHz前端总线和最高1GB的PC800 RDRAM，支持AGP 4x。850系列芯片组是第一款为Pentium 4处理器设计的芯片组，因而也是首款支持NetBurst微体系结构的芯片组。接着Intel相继发布了845系列、848P、865/875系列、915/925系列、945/955/975系列芯片组，我们在下面的章节将会具体介绍。3.4.2 NVIDIANVIDIA公司原先是显示芯片设计厂商，在进入芯片组领域后推出的第一款产品是针对K7核心AMD处理器的nForce系列，但并没有取得预期的理想效果。第二款芯片组nForce2系列同样是针对K7核心的AMD处理器，凭借优异的性能表现，奠定了NVIDIA在主板芯片组领域的地位，使其成功超越了VIA，成为支持AMD平台的第一芯片组厂商。为了配合AMD的K8核心处理器的发布，NVIDIA又推出了nForce3、nForce4和C51系列芯片组。在Intel平台方面，获得Intel的交叉授权后，NVIDIA迅速推出了nForce4 Intel Edition芯片组来支持Intel LGA775接口的处理器。目前，NVIDIA的产品线涵盖了主流AMD和Intel的处理器，随着面向AMD和Intel两大处理器平台的nForce 500系列芯片组的发布，NVIDIA芯片组高规格、高性能的形象再次得到确立。3.4.3 VIAVIA公司是重要的芯片组和处理器生产厂商。早期的VIA以芯片组著称，1999年收购了Cyrix处理器和IDT的Centaur处理器之后，它也成为一个处理器生产厂商。此外，VIA还与SonicBLUE（以前称为S3）合资，在部分芯片组产品中集成图形处理能力，该合资公司就是S3 Graphic有限公司。目前，VIA在Intel和AMD平台上均有完整的芯片组产品线。VIA在芯片组的设计中采用了V-MAP架构，这是相当灵活的设计，可以实现针脚兼容和统一驱动程序，主板生产厂商可以根据自己的需要更换南桥芯片。例如，PT800芯片组既可以采用最初发布时搭配的VT8237A南桥芯片，也可以采用VIA后期发布的VT8251南桥芯片。因此，VIA在Intel平台和AMD平台的芯片组中使用了相同的南桥芯片。Intel平台方面，最初VIA推出了Apollo VPl、Apollo VP2系列芯片组产品支持采用Socket 7接口的Pentium处理器，这些芯片组不支持AGP接口。Apollo MVP3是VIA第一款支持AGP接口和100MHz前端总线的芯片组。紧接着发布的MVP4则是一款高度集成化的芯片组，在MVP4的北桥芯片中集成了2D/3D AGP图形芯片。Pentium、Pentium 时代，VIA发布了Apollo Pro系列芯片组，其实也就是我们熟悉的693和694系列。其中，694系列支持AGP 4x和133MHz前端总线，因为性能强大，这些成为了当时市场上的核心产品。VIA Pro 266芯片组率先开始支持DDR内存。Pnetium 4处理器发布后，VIA先是推出了P4X266芯片组，这款芯片组既能够支持普通的SDRAM，同时也支持DDR200/266内存，市场接受程度好于Intel 当时力推的支持RDRAM的芯片组。VIA在推出P4X333、P4X400及P4X533系列后续产品之后，芯片组的编号也发生了悄然改变，从原来的P4X过渡到了PT，PT800、PT880及PT890系列相继被推出。在AMD平台方面，K7核心的AMD Athlon处理器发布后，VIA与AMD合作开发了VIA Apollo KX133芯片组支持Slot A接口的CPU。Socket A接口的AMD处理器推出后，VIA适时发布了KT133系列芯片组。接下来的KT266系列取得了很大的成功，使VIA芯片组几乎成了AMD处理器在当时的唯一搭档。不过，之后的VIA的产品虽然也在不停的更新换代，KT333、KT400、KT600及KT880系列相继问世，但还是被NVIDIA凭借性能更高、规格更全的nForce系列芯片组超越了。 K8核心的AMD处理器发布后，VIA的产品编号也发生了改变，由KT改为了K8T。K8T800系列是VIA最早支持K8核心处理器的芯片组，之后又陆续发布了K8T890和K8T900系列。3.4.4 SiSSiS公司的芯片组产品主要面向OEM厂商，并且主攻中低端市场，多为整合性主板所采用，集成的图形芯片能够满足日常办公需要。同时SiS也是第一个设计制造单芯片主板的厂商。目前，在SiS的产品线定义中，SiS6XX系列芯片组支持Intel平台，SiS7XX系列芯片组支持AMD 平台。3.4.5 ATIATI公司生产芯片组的时间不长，推出的产品型号也不是很多，但ATI芯片组的特色就是规格支持的全面高端化。目前主要有四个系列，分别是Radeon Xpress 200 、Radeon Xpress 1100、CrossFire Xpress 1600、CrossFire Xpress 3200。对应的具体芯片产品有：在AMD平台方面有RD480、RS480、RS482、RS485、RX480、RD580等几款芯片组。在Intel平台方面，ATI推出了RS300、RC300、RS350、RX330、RD400、RS400、RC400、RC410以及RXC410等产品。3.5 Intel平台芯片组产品3.5.1 Intel公司产品Intel芯片组的命名规则Intel在每一个芯片组系列中会细分出很多不同的版本，例如，845系列芯片组就有845、845D、845E、845PE、845G、845GE、845GV和845GL等不同的版本，它们之间在性能和支持的规格方面存在差异。总体来说，Intel芯片组的命名方式没有什么严格的规则，大致情况如下： 没有后缀字母通常是最初版本。 P是主流版本，无集成图形芯片。 E是进化版本，无集成图形芯片。 PL相对于P是简化版本。 PE相对于P是进化版本。 G是主流的集成图形芯片的版本。 GV和GL相对于G是集成图形芯片的简化版，没有外接显卡插槽，GL在规格上有所简化。 GE相对于G是集成图形芯片的进化版。 X和XE出现在9XX系列的高端芯片组中，无集成图形芯片。最近，Intel芯片组的命名方式发生了变化，取消后缀，而采用前缀方式，例如P965和Q965等。850系列Intel 850是第一款为Intel Pentium 4处理器设计的芯片组，因而也是首款支持NetBurst微体系结构的芯片组。850系列芯片组包括850和850E两个版本，支持的内存类型均是RDRAM，搭配的ICH芯片是ICH2。另外，850E能够支持533MHz前端总线和PC1066 RDRAM。850E芯片组具有以下特性： 400MHz、533MHz前端总线。 双通道ECC、Non-ECC PC1066 RDRAM。 AGP 4x显卡接口。 2个ATA/100接口。 4个USB 1.1接口。 Intel Application Accelerator。 集成Audio-Codec97（AC97）控制器。 低能睡眠模式。图3-15显示了850芯片组的系统结构。图3-15 Intel 850芯片组系统结构845系列Intel 845系列芯片组是与850系列兼容的一组芯片组。它与850系列的主要区别是：850系列支持的内存类型是RDRAM，而845系列支持SDRAM和DDR。845系列芯片组有845、845D、845E、845PE、845G、845GE、845GV和845GL等不同的版本。845、845D、845GL支持400MHz的前端总线，其余的支持533MHz；845支持SDRAM，845D、845E支持DDR266，845G、845GV、845GL同时支持DDR266和SDRAM，845GE、845PE支持DDR333内存。所有845系列芯片组都支持最大2GB内存，部分版本支持超线程技术和集成Intel Extreme Graphics图形芯片，没有集成图形芯片的版本都支持AGP 4x。采用的ICH芯片有ICH2和ICH4两种。搭配ICH4芯片的版本还提供USB2.0支持。845E芯片组具有如下特性： 400MHz、533MHz前端总线。 支持超线程技术。 单通道DDR266内存。 AGP 4x显卡接口。 2个ATA/100接口。 6个USB 2.0接口（ICH4）。 Intel Application Accelerator。 集成Audio-Codec97（AC97）控制器。 Communications Network Riser Card。 低能睡眠模式。图3-16显示了845E芯片组的系统结构。图3-16 Intel 845E芯片组系统结构865/875系列2003年4月，Intel推出了865/875系列芯片组。865系列芯片组针对桌面平台的PC系统，包括865P、865PE、865G和865GV四个版本。875系列主要是指875P芯片组，针对高端桌面系统和工作站。它们间的主要差异在于875P芯片组支持PAT内存优化模式，而865系列芯片组不支持。与845系列芯片组相比，865系列芯片组最高支持800MHz前端总线，双通道DDR400内存，AGP 8x接口以及CSA通信流架构，部分版本还集成了Intel Extreme Graphics 2图形芯片。865/875系列所搭配的ICH芯片是ICH5，加入了对SATA的支持，传输速率高达150MB/s。ICH5分为ICH5和ICH5R两个版本，之间的区别主要在于是否支持RAID，ICH5R支持SATA RAID功能，ICH5不支持。865P芯片组具有以下的特性： 400MHz、533MHz前端总线。 支持超线程技术。 双通道DDR333内存。 AGP 8x显卡接口。 8个USB 2.0 接口。 2个ATA/100接口。 2个SATA-150接口。 支持SATA RAID（RAID 0/1）（ICH5R）。 集成Audio-Codec97（AC97）控制器。 支持CSA（Communications Streaming Architecture，通信流架构）。 低能睡眠模式。2006年Intel发布了新版865G和865GV芯片组。与2003年发布的版本相比，加入了对LGA775接口和Pentium D处理器的支持，其他的性能参数没有变化。图3-17显示了865P芯片组的系统结构图3-17 865P芯片组系统结构848P芯片组2004年，Intel在中高端芯片组方面已经推出了865/875系列，对800MHz前端总线和双通道DDR400内存提供了稳定的支持，在低端方面却还只有规格不高的845系列芯片组。因此，Intel在2004年8月份推出848P芯片组。848P芯片组其实就是865PE的简化版，除了不能提供双通道的支持外，其他与865PE基本一样的。848P芯片组具有以下的特性： 400MHz、533MHz、800MHz前端总线。 支持超线程技术。 单通道DDR400内存。 AGP 8x显卡接口。 8个USB 2.0接口。 2个ATA/100接口。 2个SATA-150接口。 支持SATA RAID（RAID 0和RAID 1）（ICH5R）。 集成Audio-Codec97（AC97）控制器。 支持CSA（Communications Streaming Architecture，通信流架构）。 低能睡眠模式。图3-18显示了848P芯片组的系统结构图3-18 848P芯片组系统结构915/925系列芯片组2004年6月，Intel正式发布了915/925系列芯片组。925系列芯片组包括925X和925XE两个版本，是面向高端应用和发烧领域的高性能芯片组，它的技术象征意义大于实用意义。915系列芯片组则更为实用，包括915GL、915PL、915P、915G和915GV五个版本。Intel在915/925系列芯片组中集成了众多的新技术、新功能，是芯片组领域里一次重要的技术革新。 915/925系列芯片组开始支持LGA775接口的处理器，芯片组均能支持800MHz前端总线，925XE更能支持1066MHz，同时也都支持超线程技术。915/925系列芯片组开始支持DDR2内存，提供了比DDR更高的内存带宽。915/925系列芯片组带来的另一个重要改变就是PCI Express总线的出现，提供的PCI Express x16接口单向传输速度高达4GB/s，双向传输则是达到了惊人的8GB/s，相对于AGP 8x的2.1GB/s的速度足足提高了接近4倍。部分版本集成的Intel第三代图形芯片Intel Extreme Graphics 3（Intel GMA 900）使用PCI Express x1接口。915/925系列芯片组搭配的ICH芯片是ICH6系列。ICH6系列提供4个PCI Express x1接口，只提供1个IDE接口，支持2个PATA设备，但同时提供了4个SATA接口，是865/875系列芯片组的两倍。Intel另外发布了一款低端的910GL芯片组，仅仅提供了533MHz前端总线的支持，同时也不支持DDR2内存。值得注意的是，Intel采用基于PCI Express技术的DMI连接MCH（GMCH）和ICH，最大2GB/s的数据传速率远远超过266MB/s的Hub-Link。ICH6系列主要分为ICH6和I