笔记本架构介绍

1、课程内容课程内容 1.主板架构. 2.总线介绍. 3.平台介绍. 4.笔记本电脑的保养. 笔记本架构及功能介绍笔记本架构及功能介绍 计算机5大组成部分 1.控制器 2.运算器 3.存储器 4.输入设备 5.输出设备 计算机工作三大重要信号计算机工作三大重要信号 1.电压 2.频率 3.复位 目录目录 1.ch5 block diagram overview 2.motherboard简介 3.notebook main feature介绍 4.q & a 1.1 block diagram 详图详图 1.2 block diagram 简图简图 2.1 motherboard bottom层示

2、意图层示意图 2.2 motherboard top层示意图层示意图 3.main feature 介绍介绍 从硬件上看，笔记本由cpu, chipset, cpu, chipset, 显卡显卡, , 内存内存, , 硬盘硬盘, audio, i/o , audio, i/o 口口等几大部分组成。这些硬件 又是通过不同的总线以及协议连接起来的。以下对一些比较常见的设备及总线进行具体介绍。 1）chipset 12）fsb 2）crt 13）dmi与lpc 3）lcd 14）ddr 4）hdmi 15）lvds 5）audio 16）pci与pci-e 6）ieee 1394 17）sata 7

3、）usb2.0 8）express card 9）rj45/rj11 10）bluetooth 11）wifi/wimax/3g 1）chipset: 芯片组（芯片组（chipset）是构成主板电路的核心。一定意义上讲，它决定了主板的级别和 档次。它就是“南桥南桥”和“北桥北桥”的统称，就是把以前复杂的电路和元件最大限度地集成在几颗 芯片内 的芯片组。如果说中央处理器（cpu）是整个电脑系统的大脑，那么芯片组将是整个身体的心 脏。在电脑界称设计芯片组的厂家为core logic，core的中文意义是核心或中心，光从字面的意 义就足以看出其重要性。对于主板而言，芯片组几乎决定了这块主板的功能，进

4、而影响到整个电 脑系统性能的发挥，芯片组是主板的灵魂。芯片组性能的优劣，决定了主板性能的好坏与级别的 高低。 北桥（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）。北桥芯片负责与cpu的联系并控制内存、提供对cpu的类型和主频、系统的前端总线 频率、内存的类型（sdram，ddr sdram以及rdram等等）和最大容量。整合型芯片组的北 桥芯片还集成了显示核心。nb就是主板上离cpu最近的芯片，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。 南桥（south bridge）负责i/o口之间的通信，

5、如pci总线、usb、lan、sata、音频控制 器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等。sb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，而是通过总线与北桥芯片相连。 2) crt: 阴极射线管阴极射线管(cathode ray tube)显示器显示器。crt的工作原理就是当显像 管内部的电子枪阴极发出的电子束，经强度控制、聚焦和加速后变成 细小的电子流，再经过偏转线圈的作用向正确目标偏离，穿越荫罩的 小孔或栅栏，轰击到荧光屏上的荧光粉。这时荧光粉被启动，就发出 光线来。r

6、、g、b三色荧光点被按不同比例强度的电子流点亮，就会 产生各种色彩。 3) lcd: 液晶显示器液晶显示器是 liquid crystal display 的简称，lcd 的构造是在两 片 平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的 细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射 出来产生画面。比crt要好的多，但是价钱较其贵。 4) hdmi: 英文全称是high definition multimedia interface，中文名称是高清晰高清晰 多媒体接口多媒体接口。hdmi能高品质地传输未经压缩的高清视频高清视频和多声道音多声道音 频频数据，最高数据传

7、输速度为5gbps。同时无需在信号传送前进行数/ 模或者模/数转换，可以保证最高质量的影音信号传送。 5) audio: 音频装置. 主要有codec, amplifier以及mic, speaker等组成.目前, 为了减小空间, codec和amplifier会集成到一个ic里面. 通俗地讲， 笔记本的codec部分就是声卡。声卡的工作原理其实很简单，我们 知道，mic和speaker所用的都是模拟信号，而电脑所能处理的都 是数字信号，两者不能混用，声卡的作用就是实现两者的转换。从 结构上分，声卡可分为模数转换电路和数模转换电路两部分,模数转 换电路负责将mic等声音输入设备采到的模拟声音信

8、号转换为电 脑能处理的数字信号；而数模转换电路负责将电脑使用的数字声音 信号转换为speaker等设备能使用的模拟信号，就这么简单。 6) ieee 1394：计算机接口ieee 1394，俗称火线（firewire）接口，主要 用于视频的采集，在笔记本主板与数码摄像机(dv)等数码产品上均可见。 是由苹果公司领导的开发联盟开发的一种高速度传送接口，数据传输率 一般为800mbps。但随着硬盘价格愈来愈便宜，加上usb 2.0(480mbps) 开发便宜，速度也不太慢，从而取代了ieee 1394，成为了外接电脑硬盘 及其它周边装置的最常用界面。 7) usb2.0: usb（universa

9、l serial bus）通用串行总线。usb现在的版本 有usb1.1和usb2.0两种。其中usb1.1的传输速率为12mbps而 usb2.0传输速率最高可达480mbps，最长连线5米，需要usb控制器控 制数据传输，最多支持127个外围设备，和usb1.1接头规格相同并向下 兼容usb1.1。usb成型是在1995年，但是到了win97才开始以外挂形式 支持usb设备。1998年microsoft推出内置usb接口模块的win98，usb 设备才得到全面发展。目前比较流行的操作系统win me2000xp将 usb做为一项标准接口，真正实现了即插即用。 8) express card

10、：express card规格有两种： a)expresscard/54(54 mm 宽，l 形，带有 34 mm 连接器)； b)34 mm 的插卡适用于 34 mm 和 54 mm 插卡插槽。54 mm 的插卡仅 适用于 54 mm 插卡插 槽。 express card 不仅体积细小，而且传输速度更快，适合于移动或者桌 面平台 系统，并且支持并且支持usb 2.0以及以及pci express 。这种新一代的卡具 有两种规格，其中最小的卡是expresscard/34 标准，这种尺寸更适合于移 动设备的接入，比如pda等。第二种是expresscard/54 标准，这种标准用 来支持那些

11、需要更大尺寸卡的技术，其中这些应用包括了smaercard 读 卡器，cf卡读卡器，以及1.8英寸的硬盘驱动器。不过所有express card 标准都是5mm厚。 由于卡同时支持usb2.0 规格和pci express 界面规格，因此卡的生产 商可以任意选用一种总线来支持它们的应用程序。要么是性能强大的pci express 界面规格，要么是应用广泛的usb 2.0 规格。 9) rj45/rj11：rj-45插头是一种只能沿固定方向插入并自动防止脱落的塑 料接头，俗称“水晶头”，专业术语为rj-45连接器（rj-45是一种网络接 口规范，类似的还有rj-11接口，就是我们平常所用的“电话

12、接口”，用 来连接电话线）。之所把它称之为“水晶头”，是因为它的外表晶莹透亮 的原因。双绞线的两端必须都安装这种rj-45插头，以便插在网卡（nic）、 集线器（hub）或交换机（switch）的rj-45接口上，进行网络通讯。 10) bluetooth：蓝牙（bluetooth）是由东芝、爱立信、ibm、intel和诺基亚 于 1998年5月共同提出的近距离无线数据通讯技术标准。它能够在10米的 半径范围内实现单点对多点的无线数据和声音传输，其数据传输带宽可达 1mbps。通讯介质为频率在2.402ghz到2.480ghz之间的电磁波。 11）wifi/wimax/3g wifi、wima

13、x和3g都是一种无线接入技术。可以简单地把它们作一个区 分： 1) wifi网络属于局域网（lan），其覆盖范围比较窄，通常比较适合用于室内 或者小型公共场所。 2) wimax网络属于城域网（man)，其覆盖范围可以达到一个城市。 3) 3g网络属于广域网（wan），其覆盖范围最广，通常可以包含一个国家。 3g除了可以提供城市内的无线网络服务，还可以在城市之间提供漫游服 务。可以这样认为3g网络在建成之后，只要有手机讯号的地方就可以连上 3g网络。 12） fsb：前端总线的全称是front side bus，通常用fsb表示。是cpu与北桥芯片之间的数据 传输通道，前端总线频率越大，代表着

14、cpu与北桥芯片之间的数据传输能力越大，总线宽度直接 影响cpu与系统其它部分连接的速度，它还影响内存时钟。 北桥芯片负责联系内存、显卡等数据吞吐量最大的部件，并和南桥芯片连接。cpu就是通过 前端总线（fsb）连接到北桥芯片，进而通过北桥芯片和内存、显卡交换数据。前端总线是cpu 和外界交换数据的最主要通道，因此前端总线的数据传输能力对计算机整体性能作用很大，如果 没足够快的前端总线，再强的cpu也不能明显提高计算机整体速度。 数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率，即数据带宽（总线频率 数据位宽）8。目前pc机上所能达到的前端总线频率有266mhz、333mhz、400m

15、hz、33mhz、 800mhz 、1066mhz等几种，前端总线频率越大，代表cpu与北桥芯片之间的数据传输能力越大， 更能充分发挥出cpu的功能。现在的cpu技术发展很快，运算速度提高很快，而足够大的前端总 线可以保障有足够的数据供给给cpu，较低的前端总线将无法供给足够的数据给cpu，这样就限 制了cpu性能得发挥，成为系统瓶颈。显然同等条件下，前端总线越快，系统性能越好。 13）dmi：全称为direct media interface，直接媒体接口，这是英特尔（intel）用来 连接南北桥的总线，取代了以前的pci总线。dmi采用点对点的连接方式，时钟频率为时钟频率为 100mhz，

16、由于它是基于，由于它是基于pci-express总线总线，因此具有pci-e总线的优势。dmi实现了上 行与下行各1gb/s的数据传输率，总带宽达到2gb/s。 lpc：全称为：全称为 low pin count ,是连接southbridge和super i/o（俗称ec，连接一 些低速外设，如tp，kb，fan）的一根bus。 lpc由 intel 所提出. 是为了在 pc 上把 isa 取消而制定的一个新规格. 其目的是把 非常慢速的 isa 总线取消. 而为了让一些原本在 isa 上跑的硬件在没有 isa 的机器上能 够运作所以制定了此一规格. 例如一般 k/b ,tp , fan等慢

17、速外围即可用支持 lpc 的 super io 芯片控制. 而且在软件上是完全兼容的. lpc 既然是既然是 low pin count 表示其表示其 所用脚位很少所用脚位很少. 而且是在而且是在 pci 33mhz 上运作上运作. 不像 isa 脚位很多却只在 8mhz 下运作。 所以在 桌上型计算机或笔记型计算机上都有很多的优点。 14）ddr的原理：的原理： ddr sdram内存？首先从字面上理解，ddr就是双倍数据传输率（double data rate）的sdram，ddr内存是更先进的sdram。sdram只在时钟周期的上升沿只在时钟周期的上升沿 传输指令、地址和数据。而传输指令

18、、地址和数据。而ddr内存的数据线有特殊的电路，可以让它在时钟的上内存的数据线有特殊的电路，可以让它在时钟的上 下沿都传输数据。下沿都传输数据。所以ddr在每个时钟周期可以传输两个字(四个字节)，而sdram 只能传输一个字。所以ddr代表 ddr内存在dram阵列和数据线之间有一个特殊的逻辑部件，这个叫dqs的部件产 生闪频信号使得数据输出与外部时钟信号同步。数据在输出时不必等待下一个时钟的 上升沿，转而以dqs信号为依据就可以在时钟的下沿也同步地输出数据。简单地说， 就是用dqs信号来增加一个特殊的时钟上沿，而这个时钟上沿与外部时钟的下沿 相对应。写入数据时，由芯片组的内存接口电路产生dq

19、s信号，使数据输入与时钟 同步，实现在时钟上下沿写入。这些闪频电路虽然会增加芯片内核的面积，但增加的 量很小，可以忽略不计。 ram类型位宽频率每周期传输数据数最大带宽 ddr40064位200mhz2200 x2x64bit/8bit=3200mb/s ddr20064位100mhz2 100264bit/8bit=1600mb/s sdram13364位133mhz1 13364bit/8bit=1064mb/s 15）lvds：low voltage differential signaling，低电压差分信号，低电压差分信号。 lvds传输支持速率一般在 155mbps（大约为77mh

20、z）以上。 lvds是一种低摆幅的差分信号技术，它使得信号能在 差分pcb线对或平衡电缆上以几百mbps的速率传输，其低压幅和低电流驱动输出实现了其低压幅和低电流驱动输出实现了 低噪声和低功耗低噪声和低功耗。 lvds信号传输一般由三部分组成：差分信号发送器，差分信号互联器，差分信号接收器。信号传输一般由三部分组成：差分信号发送器，差分信号互联器，差分信号接收器。 发送器：将非平衡传输的 ttl信号转换成平衡传输的 lvds信号。通常由一个 ic来完成； 接收器：将平衡传输的 lvds信号转换成非平衡传输的 ttl信号。通常由一个 ic来完成； 互联器：包括联接线（电缆或者 pcb走线），终端

21、匹配电阻。按照 ieee规定，电阻为 100欧。我 们通常选择为 100，120欧。 16）pci 与与pci-e： 在工作原理上，pci express与并行体系的pci没有任何相似之处， 第一：第一：它采用串行方式传输数据串行方式传输数据，而依靠高频率来获得高性能。由于串行传输不存在信 号干扰，总线频率提升不受阻碍，pci express很顺利就达到2.5ghz的超高工作频 率。 第二：第二：pci express采用全双工运作模式全双工运作模式，最基本的pci express拥有4根传输线路，其 中2线用于数据发送，2线用于数据接收，也就是发送数据和接收数据可以同时进行。 相比之下，pc

22、i总线和pci-x总线在一个时钟周期内只能作单向数据传输，效率只有 pciexpress的一半；加之pci-express使用8b/10b编码的内嵌时钟技术，时钟信息 被直接写入数据流中，这比pci总线能更有效节省传输通道，提高传输效率。 第三：第三：pci express没有沿用传统的共享式结构，它采用点对点工作模式（peer to peer， 也被简称为p2p），每个pci express设备都有自己的专用连接，这样就无需向整条 总线申请带宽，避免多个设备争抢带宽的糟糕情形发生。 由于工作频率高达2.5ghz，最基本的pci express总线可提供的单向带宽便达到 250mbps（2.5

23、gbps1 b/8bit8b/10b=250mbps），再考虑全双工运作，该总线的总 带宽达到500mbps这仅仅是最基本的pci express 1模式。如果使用两个通道捆 绑的2模式，pci express便可提供1gbps的有效数据带宽。依此类推，pci express 4、8和16模式的有效数据传输速率分别达到2gbps、4gbps和8gbps。这与pci 总线可怜的共享式133mbps速率形成极其鲜明的对比。 尽管pci-e技术规格允许实现x1（250mb/s），x2，x4，x8，x12，x16 和x32通道规格，但是依目前形式来看，pci-e x1和和pci-e x16已成为已成为pci-e主主 流规格流规格，同时很多芯片组厂商在南桥芯片当中添加对pci-e x1的支持，在北桥芯 片当中添加对pci-e x16的支持。除去提供极高数据传输带宽之外，pci-e因为 采用串行数据包方式传递数据，所以pci-e接口每个针脚可以获得比传统i/o标准 更多的带宽，这样就可以降低pci-e设备生产成本和体积。另外，pci-