计算机主板基础知识课件

本章要点主板的组成、分类以及选购主板的芯片组主板和主板驱动程序的安装主板的常见故障分析和处理3.1主板的简介3.2主板的主要组成

3.2.1PCB基板

3.2.2CPU插座

3.2.3主板芯片组

3.2.4总线扩展槽

3.2.5AGP接口插槽

3.2.6内存插槽

3.2.7BIOS单元

3.2.8供电单元

3.2.9硬盘和光驱接口

3.2.10板载声卡和网卡控制芯片

3.2.11USB与IEEE1394控制芯片

3.2.12时钟发生器

3.2.13硬件监控芯片

3.2.14I/O接口面板3.3主板的分类

3.3.1按主板上CPU架构分类

3.3.2按主板的结构分类

3.3.3按主板芯片组分类

3.3.4按是否为集成型主板分类

3.3.5按主板生产厂家分类3.8实验及实训

3.8.1实验及实训1-主板的安装和机箱内部连接

3.8.2实验及实训2-安装主板驱动程序

3.8.3实验及实训3-网上查询3.9本章小结3.10习题3.11习题参考答案3.1主板的简介 主板，又叫母板(Motherboard)或主机板，是微机中最基本最重要的部件之一，是电脑内部各种配件的载体，各种配件通过主板联系在一起，配件之间的数据传输，都是通过主板来实现的。主板性能的好坏，将直接影响整个系统的运作情况。每一种新型CPU的出现，都会推出与之配套的主板控制芯片组，否则新型CPU的性能就无法或正常发挥出来。3.2主板的主要组成 主板虽然档次和品牌很多，但是其组成和技术基本一致，除CPU接口和芯片组不同外，其组成结构几乎相同。下面我们以ATX主板为例，如图3-1所示，看一看主板上的主要组成部件及其功能。3.2.1PCB基板 PCB（PrintedCircuitBoard：印刷电路板）由多层构成，在每一层PCB板上都密布有信号走线。在系统运行的时候，信号线间难免会出现电磁干扰现象，最终导致信号不稳定和系统运行不稳定。因此，一般除了对走线的布局及间距进行改进外，好的主板多采用6层及其6层以上的PCB板结构，并在中间加入了屏蔽层来避免各层间的信号干扰现象，以达到运行稳定性的要求。3.2.2CPU插槽 目前，主流CPU的插槽多采用ZIF（ZeroInsertForce）标准，常见的CPU插槽类型有Socket478、Socket754、Socket939、LGA775和SocketAM2等，现在市场上主流CPU的插槽为SocketAM2插槽和LGA775插槽。 AMD的SocketAM2插槽采用全新设计，有940根针脚，如图3-2所示。这种类型的微处理器内建DDR2内存控制器，可以支持最高DDR2800MHz的内存。图3-2SocketAM2CPU插槽图3-3LGA775CPU插槽 在CPU插座内一般都有一个温度探头，用来探测CPU的温度，并将测得的温度在主板BIOS中显示出来。3.2.3主板芯片组 芯片组(Chipset)是主板的灵魂和中枢，它不仅负责主板上各种总线之间数据和指令的传输，而且还承担着硬件资源的分配与协调任务。按照芯片组在主板上位置的不同，通常可分为北桥芯片和南桥芯片。靠近CPU的那块芯片称为北桥芯片，它主要负责CPU、内存和显示卡之间的数据、指令的交换、控制和传输任务。南桥芯片负责外部存储器（硬盘和光驱）以及其他硬件资源（USB、PCI和ISA等设备）的控制、调配及传输任务。 随着主板集成技术的提高，许多主板芯片组已经开始用一块单一芯片来代替南桥芯片和北桥芯片。主板芯片组也逐渐开始集成显卡、声卡、调制解调器和网卡等部件。目前，主流芯片组生产厂家有Intel(英特尔公司)、VIA(威盛电子（中国）有限公司)、SiS(矽统科技股份有限公司)、ALI(扬智科技股份有限公司)、AMD(超微半导体（中国）有限公司)、nVIDIA(英伟达公司)和ATI(冶天：已经被AMD兼并)等，其中以Intel、nVIDIA、VIA和AMD最为常见，如图3-4所示。图3-4主板芯片组3.2.4总线扩展槽 总线扩展槽是用于扩展微机功能的插槽，它是总线的延伸，可以用来插接各种板卡，如显卡、声卡、网卡和视频采集卡等。目前使用的总线扩展槽主要有PCI插槽和PCI-E插槽。PCI插槽用于插接PCI总线的板卡，一般为乳白色，如图3-5所示。根据主板的不同，一般有3～5个PCI插槽。PCI-E插槽大大提高了微机图形接口的吞吐能力，目前多用于插接显卡，PCI-E插槽将会成为今后一段时间内的主流扩展插槽。3.2.5AGP接口插槽 加速图形端口（AcceleratedGraphicsPort，AGP）插槽是Intel为配合PentiumⅡ处理器的开发而提出的规范标准，用于解决3D图形处理能力不足的问题。 AGP不是一种总线结构，它是点对点的连接，即连接控制芯片和AGP显卡。AGP在内存与显卡之间提供了一条直接通道，使得3D图形数据越过PCI总线，直接送入显示子系统，这样就能突破由于PCI总线形成的系统瓶颈，从而达到高性能3D图形的描绘功能。AGP标准可以让显卡通过AGP接口调用系统内存做显存，这是一种解决显卡板载显示内存不足的廉价解决方案。3.2.6内存插槽 内存插槽是用来安装内存条的，目前应用比较多的是DDR和DDRⅡ插槽，其中DDR插槽有184个触点，而DDRⅡ插槽有240个触点。随着CPU和主板技术的更新，DDRⅡ内存已经变成主流配置。 对于支持双通道内存的主板，4条内存插槽分别用两种不同的颜色来区分，如图3-6所示，要实现双通道必须成对配置内存。用不同颜色区分就可以方便用户配置双通道，只需将两条完全一样的内存条插入同一颜色的内存插槽中即可。3.2.7BIOS单元 BIOS（BasicInputOutputSystem，基本输入输出系统），全称是ROM-BIOS，即只读存储器基本输入输出系统。BIOS程序是微机中最基础、最重要的程序，它为计算机提供最底层、最直接的硬件控制。这段程序固化在计算机主板上的一个ROM芯片中。BIOS程序包括：基本输入输出的程序、系统设置信息、开机上电自检程序和系统启动自举程序。它是连接软件与硬件设备的接口程序，负责解决硬件的即时要求，并按软件对硬件的操作要求具体执行。简单的说，它是连接计算机硬件与操作系统的桥梁。 微机接通电源后，BIOS最先被启动，然后它会对电脑的硬件设备进行完全彻底的检验和测试。如果发现严重故障就停机，不给出任何提示或信号；如果是非严重故障则给出屏幕提示或声音报警信号，等待用户处理；如果未发现问题，则将硬件设置为备用状态。在完成自检后，ROM-BIOS将按照系统CMOS设置中的启动顺序搜寻软硬盘驱动器及CD-ROM/DVD-ROM、网络服务器等有效的启动驱动器，读入操作系统引导记录，然后将系统控制权交给引导记录，由引导记录完成系统的启动。1．BIOS芯片 主板BIOS主要有AwardBIOS、AMIBIOS和PhoenixBIOS三种类型。国内品牌机和组装机的主板上多使用AwardBIOS芯片和AMIBIOS芯片，进口品牌机中多使用Phoenix或其它的BIOS芯片。 用户在BIOS中设置的各项参数保存在南桥芯片的RAM单元中。关机后，为了维持BIOS的设置参数和主板上系统时钟的运行，主板上都装有一块电池。另外，在电池旁边都有一个用来清除BIOS用户设置参数的跳线或DIP开关，这样，用户在错误地设置了BIOS参数或忘记BIOS口令后，可通过放电来恢复出厂默认设置。2．CMOS与BIOS的区别 主板上用来存储BIOS程序的芯片，被称为BIOSROM；用来保存当前系统的硬件配置信息和用户对某些参数设定的芯片，称为CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor互补金属氧化物半导体)RAM。CMOS芯片由主板上的电池供电，即使系统断电，内容也不会丢失。CMOS芯片只有保存数据的功能，而对CMOS中各项参数的修改却要通过BIOS的设定程序来实现。 现在的主板厂商大多将CMOSRAM芯片和RTC（Real-TimeClock，实时时钟）集成在南桥芯片中。这样，在主板上只能看到给CMOSRAM供电的电池和BIOSROM芯片。如图3-7所示。图3-7BIOS芯片CMOS电池BIOSROM3.2.8供电单元 主板上不同的硬件子系统需要不同的电压，主要分为三大类：键盘控制器和BIOS芯片等部件需要+5V电压；内存和AGP通道等系统I/O电压则需要+3.3V；而不同的CPU的核心电压并不一样，现在主流CPU的电压只有1.5V左右。3.2.9硬盘和光驱接口 硬盘和光驱都是通过数据线与主板相连的，因此主板上有与硬盘和光驱的数据线连接的接口，以前硬盘和光驱数据线在主板上的接口是IDE接口，现在大多采用SATA接口。SATAⅡ接口IDE接口图3-10硬盘、光驱的接口3.2.10板载声卡和网卡控制芯片 声卡是多媒体计算机的重要设备之一，有板载声卡和独立声卡之分，独立声卡是专门用来处理声音的板卡，插在PCI插槽中，而板载声卡是集成在主板上的音效芯片，如图3-11所示。板载音效芯片处理能力不断提升，在2GHz以上处理器的配合下，板载声卡和普通独立声卡之间性能差异越来越小。对于非专业用户来说，板载声卡配上一套好的音箱，效果也不错。 随着各种宽带接入方式和网络的普及，网卡已经成为计算机的标准配置之一，并且网卡集成到主板上已经成为主流。

而网卡控制芯片，是集成网卡的核心元件，比较常见的有RTL8100B、BCM5702CKMB、IntelRC82540、IntelDA82562ET和Marvel88E8001-LKJ等，如图3-12所示。图3-11音效芯片图3-12网卡控制芯片3.2.11USB与IEEE1394控制芯片 通用串行总线（UniversalSerialBus，USB）传输规范有两种：USB1.0和USB2.0。USB2.0为目前的主流，数据传输速率为480Mbps。USB设备具有支持热插拔、无需电源插座、同时支持127个外部设备，并且不会损失带宽等优势。常见的支持USB2.0功能的控制芯片有VIA的VT6202和NEC的D720100AGM等，如图3-13所示。 IEEE1394也是一种传输速率非常高的传输规范，许多数码摄像机都采用IEEE1394接口。为了更为有效地支持众多数码产品，许多主板集成了IEEE1394控制芯片，如图3-14所示。常见的IEEE1394控制芯片有德州仪器的TSB43AB22A和TSB43AB23和VIA的VT6306等。图3-14IEEE1394控制芯片图3-13USB2.0控制芯片3.2.12时钟发生器 时钟发生器的作用是： 在主板启动时提供初始化时钟信号，让主板能够启动。 在主板正常运行时提供各种总线所需要的时钟信号，以协调内存芯片的时钟频率。图3-15时钟发生器和晶振3.2.13硬件监控芯片 主板上通常有一块至两块专门用于监控硬件工作状态的硬件监控芯片，如图3-16所示。当硬件监控芯片与各种传感元件（电压、温度、转速）配合时，便能在硬件工作状态不正常时，自动采取保护措施或及时调整相应元件的工作参数，以保证电脑中各配件工作在正常状态下。比较常见的硬件监控芯片有华邦公司的W83697HF和W83627HF，SMSC公司的LPC47M172，ITE公司的IT8705F，ASUS公司的AS99172F等。图3-16硬件监控芯片3.2.14I/O接口面板 主板上的I/O接口面板是CPU与外部设备进行数据交换的桥梁。主板外围设备品种繁多，其相应的接口电路也各不相同，如今主板上自带的I/O接口越来越齐全，如图3-17所示。 随着USB设备的大量普及（USB键盘、USB鼠标主USB打印机等），PS/2、LPT和COM等低速接口终究会被USB接口所取代。图3-17I/O接口PS/2接口LPT接口COM接口USB2.0接口IEEE1394接口音频接口RJ-45网络接口3.3主板的分类 主板的分类方式很多，常见的微机主板分类方式有以下几种。3.3.1按主板上CPU架构分类 主板上的CPU接口类型是区分主板的一个重要标准，按照CPU接口类型可分为Socket478、socket754、Socket939、SocketAM2和LGA775等，其中Socket478、LGA775是Intel公司CPU的接口类型，Socket754、Socket939、SocketAM2是AMD公司CPU的接口类型，目前比较常见的主板是LGA775接口和SocketAM2接口的主板。3.3.2按主板的结构分类 按照主板上各元器件的排列方式、主板尺寸大小和主板形状等的不同，主板可分为AT、Baby-AT、ATX、MicroATX以及BTX等结构。其中，AT和Baby-AT结构已经淘汰，而ATX主板是目前最常见的主板结构，图3-1所示，而BTX则是Intel制定的新一代主板结构，图3-18所示。图3-18BTX主板3.3.3按主板芯片组分类 主板芯片组是主板上最重要的部件，主板的功能取决于芯片组。因此，每出一种新型CPU，就会推出与其配套的主板控制芯片组。主板也常常按芯片组来分类，例如，Intel845芯片组主板、Intel865芯片组主板、Intel965芯片组主板和IntelP35芯片组主板。3.3.4按是否为集成型主板分类 集成型（All-In-One）主板，又称整合型主板或一体化主板，即主板上集成了音频、视频处理和网卡等功能。通俗地解释，就是将显卡、声卡和网卡等扩展卡都被做到主板上了。集成主板具有高性价比、高性能和高集成度等优点。3.3.5按主板生产厂家分类 主板芯片组的生产厂家虽然只有Intel、AMD、nVIDIA、VIA和SiS等几家，但生产主板的厂家却很多，常见的主板品牌有：华硕（ASUS）、微星（MSI）、磐正（EPoX）、升技（Abit）、佰钰（Acorp）、建碁（Aopen）、硕泰克（Soltek）、映泰（BIOSTAR）、捷波（Jetway）和技嘉（Gigabyte）等。3.4主流主板芯片组简介3.4.1IntelPentium4平台 主流的Intel平台一向有很多的芯片组可供选择，IntelLGA775接口的芯片组也特别多，下面介绍几款支持LGA775的芯片组：1．Intel915P 915P可以看做是正宗的LGA775平台的主板，定位中端，支持DDR、DDRⅡ双通道和PCI-EX16接口和SATA接口，除了不能很好的支持双核，其他的升级空间都是很大的。2．Intel945P Intel945P是真正定位中高端的产品，能够很好的支持双核CPU，芯片组性能也比915P系列强。3．Intel955X 955X是性能最强的Intel芯片组之一，除了不能支持酷睿，它几乎和975X没有区别，能支持1066MHz外频的DDRⅡ内存。4．Intel975X 975X芯片是最高端的Intel芯片组，能提供最高可达4G的DDRⅡ1066MHz内存的支持，并且支持ATICROSSFIRE双显卡技术，能很好的支持酷睿。5．IntelP35 目前，P35芯片组已经上市，采用先进制造工艺生产，能够保证低压高频，并且正式原生支持1333MHzFSB以及DDR3内存。特别增加了处理器、芯片组和内存之间的数据带宽，能够完美的支持Core2以及未来45nm的“Penryn”处理器。3.4.2AMDAthlonXP平台 1．整合主板芯片组 现在，主流的整合主板芯片组是AMD的690G（北桥RS690+南桥SB600）和nVIDIA的C68PV（单芯片Geforce7050+nForce630A），两款芯片组在显示性能方面，690G的3D性能略强，而且690G还支持Avivo功能，但是C68PV支持DX9.0c、SM3.0，690G只支持DX9.0b，不支持SM3.0。两款芯片组都带有DVI和HDMI接口，此外，C68PV还带有TV-OUT接口。在磁盘性能和存储方面，C68PV稍强些，整体性能两者相差不多。2．中端主流芯片组 中端主流芯片组有nVIDIA单芯片设计的nForce570Ultra，nForce570SLI和AMD的570X。nForce570Ultra/SLI对比nForce550，多了DualNet、FirstPacket技术，而且支持双千兆网络，而nForce550只支持单千兆网络，nForce570Ultra/SLI的磁盘性能也更强。nForce570Ultra和nForce570SLI唯一的区别是nForce570SLI支持8X+8X双显卡SLI。570X是AMD针对nForce570SLI推出的一款芯片组，支持16X+8X双显卡CrossFire，整体性能比nForce570SLI稍逊一些。3．高端主流芯片组 高端主流芯片组当属nVIDIA的nForce590SLI，它比nForce570SLI多了LinkBoost、SLI-ReadyMemory技术，最大的不同时是nForce590SLI支持16X+16X双显卡SLI。3.5主板的选购1．制造工艺 主板的制造工艺很重要，例如，各焊点接合处及波峰焊点是否工整简洁、走线是否简洁清晰、电路板的层数是否为多层板、元件布局是否合理等。2．品牌 购买主板应该选择一些有名的品牌，因为他们具有一定的开发研制实力和良好的售后服务网络，而且对于主板的使用和CPU超频的稳定都很重要。目前，主流的主板有华硕、微星、Intel、磐英、精英和技嘉等品牌。3．升级和扩充

买主板时还需要考虑电脑和主板将来升级扩展的能力，比如扩充内存、增加扩展卡和升级CPU等方面的能力。主板插槽越多，扩展能力就越好，不过价格也更贵。3.6主板的新技术介绍3.6.1PCIExpress(PCI-E)总线 PCIExpress（PCI-E）是最新的总线和接口标准，将全面取代现行的PCI和AGP，最终实现总线标准的统一。它的主要优势就是数据传输速率高，目前最高可达到10GB/s以上，而且还有发展潜力。PCI-E有多种规格，从PCI-EX1到PCI-EX16，能满足现在和将来出现的低速和高速设备的需求。当然要全面取代PCI和AGP还需要一个过程。 尽管PCI-E技术允许实现X1（250MB/S），X2，X4，X8，X12，X16和X32通道规格，但是依目前形式来看，PCI-EX1和PCI-EX16已成为PCI-E主流规格，3.6.2新主板规范-BTX BTX是Intel提出的新型主板架构，图3-18所示。BTX和ATX结构布局不一样，CPU、南北桥在一条直线上。另外，BTX规范在散热方面更加注重整体效果，处理器转移到主板的前端，靠近外侧，跟进风口接近，这样更加有利于冷风的进入，方便CPU散热。紧挨着CPU的北桥芯片和南桥芯片通过CPU散热器的气流，带走芯片组上的热量，同时带走在芯片组旁边显卡上的一部分热量，而已经达到I/O接口一侧的空气，被风扇抽出。3.7主板常见故障分析与处理1．主板启动电容损坏 故障现象：开机后，电脑没有任何反应，显示器黑屏，CPU风扇也不转动。 分析处理：可能是主板的启动电容出了问题，电脑启动时需要一个启动装置，此装置大部分都在主板上，其中有一个启动电容，如果这个电容被损坏，就会出现上述故障现象。拿起主板，仔细观察，你会发现一个铁质的电解电容，它通常被一个金属丝环绕住，特征明显，很容易找到，换一个好的电容，故障就会排除。2．系统时钟经常变慢 故障现象：一台使用时间较长的电脑，出现系统时间变慢现象，多次较准，但不久后便会慢很多。 分析处理：出现时钟变慢的情况，大多数是主板电池电量不足造成的。如果更换电池后问题没有解决，就要检查主板的时钟电路了。控制电脑系统时钟的电路一般在电池附件，很像电子表中的石英电路。用无水酒精谨慎清洁电路，若故障还存在，需要联系经销商或者生产厂家进行修理。3．安装第三条内存后无法启动系统 故障现象：Intel845D芯片组主板，提供三个DIMM内存插槽，原来安装有两条内存，一切正常，但是安装第三条内存后，系统不能正常启动。 分析处理：Intel845D芯片组只提供4组Banks，即可以支持两条双面内存，或者一条双面、两条单面内存。如果三个内存插槽都使用了双面内存，则不能正常工作。建议查阅主板说明书，确定各个插槽是否支持双面内存，然后选用合适的内存条。3.8实验及实训3.8.1实验及实训1-主板的安装和机箱内部连接1．安装主板 机箱内部接线 机箱内部接线的过程详见本书第十四章3.8.2实验及实训2-安装主板的驱动程序 一般情况下，不安装主板驱动程序也可以使用，但是只有在主板驱动程序正确安装后，操作系统才能够正确识别主板上各种型号的芯片组，而且会大大提高电脑的性能，下面我们以Intel芯片组主板为例说明主板驱动程序的安装。 首先将配套的主板驱动光盘放入光驱或下载配套的主板驱动程序，然后双击安装文件(一般为Setup.exe或Install.exe)，在欢迎对话框中，如图3-19所示，单击“下一步”按钮，系统开始自动安装，安装完成后需要重启计算机。图3-19主板驱动程序的安装 重新启动计算机后，用鼠标右键单击“我的电脑”，在弹出的快捷菜单中选择“属性(R)”命令打开“系统属性”对话框。单击“硬件”选项卡，再单击“设备管理器(D)”按钮打开“设备管理器”对话框，如图3-20所示。在设备管理器中可以检查驱动程序安装成功与否，只要相关选项没有红色“×”号或黄色“!”号就表示安装成功，各种芯片组驱动程序的安装大同小异。图3-20“设备管理器”对话框3.8.3实验及实训3-网上查询1．上网查询（1）上网查询主流主板的型号、价格和品牌等信息。（2）上网查询主流主板芯片组的信息。（3）上网查询BTX主板结构规范和PCI-E总线方面的信息。2．上网下载 上网下载（如CPU-Z、WCPUID和AIDA32等）软件测试所用计算机的主板信息。3.9本章小结 本章重点介绍了主板的组成、分类、选购以及主流主板芯片组，并且对主板和主板驱动程序的安装进行了详细的说明，最后对主板的新技术进行了介绍。通过本章的学习要对主板有一个全面的认识，要学会主板常见故障的分析和处理。3.10习题一.选择题1．主板芯片组又称逻辑控制芯片组，通常分为（）。A．南桥芯片，北桥芯片 B．主，辅助 C．一级，二级 D．总线，时钟2．芯