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主板結構

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主板作為其他硬件運行的平台,為電腦的運行發揮聯通和紐帶的作用。
中文名
主板結構
外文名
Main board structure
含    義
主板作為其他硬件運行的平台
作    用
電腦的運行發揮聯通和紐帶的作用

主板結構主板結構介紹

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,而且主板本身也有芯片組,各種I/O控制芯片,擴展插槽擴展接口,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。

主板結構主板板型分類

分為AT、Baby-ATATXMicro ATX、LPX、NLXFlex 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;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則多用於服務器/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,就是常説的“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則是英特爾制定的最新一代主板結構。
PCAT主板
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",板上集成有控制芯片和8個I/0擴充插槽。由於AT主板尺寸較大,因此係統單元(機箱)水平方向增加了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格式適配卡。將8位數據、20位地址的XT擴展槽改變到16位數據、24位地址的AT擴展槽。為了保持向下兼容,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總線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總線微處理器相同的時鐘速率來運行,即6MHz 的286,總線也是6MHz;8MHz的微處理器,則總線就是8MHz。隨着微處理器速度的增加,增加擴展總線的速度也很簡單。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為擴展總線的速率,在此速度下絕大多數適配器都不能穩定工作。
AT主板尺寸較大,板上能放置較多的元件和擴充插槽。但隨着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、鍵盤插座等外設接口及元件的擺放位置,而對內存槽等內部元件結構進行了緊縮,再加上大規模集成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。
但隨着計算機硬件技術的進一步發展,計算機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、外圍設備接口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。
由於Baby AT主板市場的不規範和AT主板結構過於陳舊,英特爾在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。
ATX結構主板
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接口的空間太小。大大限制了對外接口的數量,這對於功能載來越強、對外接口越來越多的微機來説,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。內存的位置也不盡合理。早期的計算機內存大小是固定的,對安裝位置無特殊要求。Baby AT主板在結構上按習慣把內存插槽安放在機箱電源的下方,安裝、更換內存條往往要拆下電源或主板,很不方便。內存條散熱條件也不好。此外,由於軟硬盤控制器及軟硬盤支架沒有特定的位置,這造成了軟硬盤線纜過長,增加了電腦內部連線的混亂,降低了電腦的中靠性。甚至由於硬盤線纜過長,使很多高速硬盤的轉速受到影響。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、內存插槽位置更加合理。
優化了軟硬盤驅動器接口位置。
提高了主板的兼容性可擴充性
採用了增強的電源管理,真正實現電腦的軟件開/關機和綠色節能功能。
Micro ATX保持了ATX標準主板背板上的外設接口位置,與ATX兼容。
MATX結構主板
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。在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。
BTX是英特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。新架構對接口、總線、設備將有新的要求。重要的是所有的雜亂無章,接線凌亂,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兼容,以便實現技術革命的順利過渡。
BTX具有如下特點
支持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提供了很好的兼容性。在已經有數種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),以及未來針對服務器的Extended BTX。而且,現在流行的新總線和接口,如PCI Express和串行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(支持及保持模塊)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塊。一般來説,該模塊包括散熱器和氣流通道。在已經開發的熱模塊有兩種類型,即full-size及low-profile。
得益於新技術的不斷應用,將來的BTX主板還將完全取消傳統的串口、並口PS/2等接口。
Mini-ITX主板
Mini-ITX是由威盛電子主推的主板規格。Mini-ITX主板能用於microATX或ATX機箱,尺寸為17.02x 17.02釐米,剛剛好能包括四顆固定螺絲和一條擴充插槽。由於擴充性不大,Mini-ITX主要用於嵌入式系統英特爾亦有推出使用 Mini-ITX 規格的桌面系統主板,尺寸為171.45mmx 171.45mm,但在網頁上標示為“uATX”而非 Mini-ITX
ITX主板相對於普通的ATX和mATX主板要小巧的多,而且功能也相當齊全。集成CPU的ITX主板可以大大降低平台的組建成本,以Intel集成ATOM的ITX主板為例,主板售價499元,加上2G的內存大概150元,電源大概150元左右,對於不同用户對硬盤要求不同如果是下載用户配上1TB的硬盤599元整個平台造價為1398元,遠遠要比組裝一台低價的電腦要便宜很多,而且價格可能要比市面上售賣的1TB的NAS還便宜,功能要比NAS更為強大。

主板結構北橋芯片

北橋芯片(North Bridge)是主板芯片組中起主導作用的最重要的組成部分,也稱為主橋(Host Bridge)。一般來説,芯片組的名稱就是以北橋芯片的名稱來命名的,例如英特爾965P芯片組的北橋芯片是82965P,975P芯片組的北橋芯片是82975P等等。北橋芯片負責與CPU的聯繫並控制內存、AGPPCI-E數據在北橋內部傳輸,提供對CPU的類型和主頻、系統的前端總線頻率、內存的類型(SDRAM,DDR,DDR2以及DDR3等等)和最大容量、AGP插槽、PCI-E插槽,ECC糾錯等支持,整合型芯片組的北橋芯片還集成了顯示核心。通常在主板上靠近CPU插槽的位置,這主要是考慮到北橋芯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。因為北橋芯片的數據處理量非常大,發熱量也越來越大,北橋芯片都覆蓋着散熱片用來加強北橋芯片的散熱,有些主板的北橋芯片還會配合風扇進行散熱。

主板結構南橋芯片

南橋芯片(South Bridge)也是主板芯片組的重要組成部分。主要負責I/O總線之間的通信以及IDE設備的控制等。例如英特爾P35芯片組所搭配的南橋芯片就是ICH9系列,根據不同需要和定位南橋規格略有不同。

主板結構CPU插座

我們知道,CPU需要通過某個接口與主板連接的才能進行工作。CPU經過這麼多年的發展,採用的接口方式有引腳式、卡式、觸點式、針腳式等。而CPU的接口都是針腳式接口,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。
Socket 775又稱為Socket T,支持Pentium 4、Pentium 4 EE、Celeron D以及雙核心Pentium DPentium EE和Core架構的Cornoe處理器等CPU,採用觸鬚狀針腳,通過與CPU底部對應的觸點相接觸而獲得信號,是InTEL平台的主流CPU插槽
Socket AM2是2006年5月底發佈的支持DDR2內存的AMD64位桌面CPU的插槽標準,支持AMD Athlon 64 FX/Athlon 64 X2/Athlon 64/Sempron等處理器。Socket AM2具有940個CPU針腳插孔,支持200MHz外頻和1000MHz的HyperTransport總線頻率,支持雙通道DDR2內存。
Socket AM2+針腳跟現行AM2完全一樣,只是HyperTransport總線提高到3.0標準,支持最高2.6GHz的工作頻率,該頻率下數據傳輸帶寬將達到5.2GT/s 即20.8GB/s ,是AMD K10處理器的標準插槽,可以兼容AM2。

主板結構內存插槽

內存插槽是主板上用來安裝內存的地方。需要注意的是不同類型的內存插槽它們的引腳,電壓,性能功能都是不盡相同的,不同的內存在不同的內存插槽上不能互相兼容
SDRAM是Synchronous Dynamic Random Access Memory(同步動態隨機存儲器)的簡稱,採用3.3伏工作電壓,168Pin的DIMM接口,帶寬為64位,有PC66、PC100、PC133等不同規格,SDRAM內存金手指上有兩個缺口。
DDR應該叫DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的縮寫,採用的是2.5V電壓,184pin,內存金手指有一個缺口。
DDR2(Double Data Rate 2)是由JEDEC(電子設備工程聯合委員會)進行開發的新生代內存技術標準是目前主流的內存類型,電壓為1.8V,針腳數量為240pin,雖然和DDR金手指同樣有一個缺口,但兩者缺口的位置略有不同,所以不可兼容。
DDR3(Double Data Rate 3)電壓為1.5V,針腳數量為240pin。

主板結構PCI插槽

PCI插槽是基於PCI局部總線(Peripheral Component Interconnect,周邊元件擴展接口)的擴展插槽。其位寬為32位或64位,工作頻率為33MHz,最大數據傳輸率為133MB/sec(32位)和266MB/sec(64位)。可插接顯卡、聲卡、網卡、內置Modem、內置ADSL Modem、USB2.0卡、IEEE1394卡、IDE接口卡、RAID卡電視卡視頻採集卡以及其它種類繁多的擴展卡。