主板术语详解一(转东转西)

 

1
:适用类型

   
主板适用类型,是指该主板所适用的应用类型。针对不同用户的不同需求、不同应用范围,主板被设计成各不相同的类型,即分为台式机主板和服务器
/
工作站主板。

    
    




                             

台式机主板

  
     

台式机主板,就是平常大部分场合所提到的应用于
PC
的主板,板型是
ATX

Micro ATX
结构,使用普通的机箱电源,采用的是台式机芯片组,只支持单
CPU
,内存最大只能支持到
4GB
,而且一般都不支持
ECC
内存。存储设备接口也是采用
IDE

SATA
接口,某些高档产品会支持
RAID
。显卡接口多半都是采用
AGP 4X

AGP 8X
,某些高档产品也会采用
AGP Pro
接口以支持某些高能耗的高档显卡。扩展接口也比较丰富,有多个
USB2.0/1.1

IEEE1394

COM

LPT

IrDA
等接口以满足用户的不同需求。扩展插槽的类型和数量也比较多,有多个
PCI

CNR

AMR
等插槽适应用户的需求。部分带有整合的网卡芯片,有低档的
10/100Mbps
自适应网卡,也有高档的千兆网卡。在价格方面,既有几百元的入门级或主流产品,也有一二千元的高档产品以满足不同用户的需求,。台式机主板的生产厂商和品牌也非常多,市场上常见的就有几十种之多。

 
服务器
/
工作站主板


  服务器
/
工作站主板,则是专用于服务器
/
工作站的主板产品,板型为较大的
ATX

EATX

WATX
,使用专用的服务器机箱电源。其中,某些低端的入门级产品会采用高端的台式机芯片组,例如英特尔的
I875P
芯片组就被广泛用在低端入门级产品上;而中高端产品则都会采用专用的服务器
/
工作站芯片组,例如英特尔
 E7501

Sever Works GC-SL
等芯片组。对服务器
/
工作站主板而言,最重要的是高可靠性和稳定性,其次才是高性能。因为大多数的服务器都要满足每天
24
小时、每周
7
天的满负荷工作要求。由于服务器
/
工作站数据处理量很大,需要采用多
CPU
并行处理结构,即一台服务器
/
工作站中安装
2

4

8
等多个
CPU
;对于服务器而言,多处理器可用于数据库处理等高负荷高速度应用;而对于工作站,多处理器系统则可以用于三维图形制作和动画文件编码等单处理器无法实现的高处理速度应用。为适应长时间,大流量的高速数据处理任务,在内存方面,服务器
/
工作站主板能支持高达十几
GB
甚至几十
GB
的内存容量,而且大多支持
ECC
内存以提高可靠性。




                          

服务器主板


服务器主板在存储设备接口方面,中高端产品也多采用
SCSI
接口而非
IDE
接口,并且支持
RAID
方式以提高数据处理能力和数据安全性。在显示设备方面,服务器与工作站有很大不同,服务器对显示设备要求不高,一般多采用整合显卡的芯片组,例如在许多服务器芯片组中都整合有
ATI

RAGE XL
显示芯片,要求稍高点的采用普通的
AGP
显卡,甚至是
PCI
显卡;而图形工作站对显卡的要求非常高,主板上的显卡接口也多采用
AGP Pro 150
,而且多采用高端的
3DLabs

ATI
等显卡公司的专业显卡,如
3DLabs


野猫

系列显卡,中低端则采用
NVIDIA

Quandro
系列以及
ATI

Fire GL
系列显卡等等。在扩展插槽方面,服务器
/
工作站主板与台式机主板也有所不同,例如
PCI
插槽,台式机主板采用的是标准的
33MHz

32

PCI
插槽,而服务器
/
工作站主板则多采用
64
位的
PCI X-66
甚至
PCI X-133
,其工作频率分别为
66MHz

133MHz
,数据传输带宽得到了极大的提高,并且支持热插拔,其电气规范以及外型尺寸都与普通的
PCI
插槽不同。在网络接口方面,服务器
/
工作站主板也与台式机主板不同,服务器主板大多配备双网卡,甚至是双千兆网卡以满足局域网与
Internet
的不同需求。服务器主板技术要求非常高,所以与台式机主板相比,生产厂商也就少得多了,比较出名的也就是英特尔、超微、华硕、技嘉、泰安、艾崴等品牌,在价格方面,从一千多元的入门级产品到几万元甚至十几万元的高档产品都有。

2
:芯片组

  
    

芯片组(
Chipset
)是主板的核心组成部分,如果说中央处理器(
CPU
)是整个电脑系统的心脏,那么芯片组将是整个身体的躯干。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。这是因为目前
CPU
的型号与种类繁多、功能特点不一,如果芯片组不能与
CPU
良好地协同工作,将严重地影响计算机的整体性能甚至不能正常工作。


  主板芯片组几乎决定着主板的全部功能,其中
CPU
的类型、主板的系统总线频率,内存类型、容量和性能,显卡插槽规格是由芯片组中的北桥芯片决定的;而扩展槽的种类与数量、扩展接口的类型和数量(如
USB2.0/1.1

IEEE1394
,串口,并口,笔记本的
VGA
输出接口)等,是由芯片组的南桥决定的。还有些芯片组由于纳入了
3D
加速显示(集成显示芯片)、
AC

97
声音解码等功能,还决定着计算机系统的显示性能和音频播放性能等。


  现在的芯片组,是由过去
286
时代的所谓超大规模集成电路:门阵列控制芯片演变而来的。芯片组的分类,按用途可分为服务器
/
工作站,台式机、笔记本等类型,按芯片数量可分为单芯片芯片组,标准的南、北桥芯片组和多芯片芯片组(主要用于高档服务器
/
工作站),按整合程度的高低,还可分为整合型芯片组和非整合型芯片组等等。


  台式机芯片组要求有强大的性能,良好的兼容性,互换性和扩展性,对性价比要求也最高,并适度考虑用户在一定时间内的可升级性,扩展能力在三者中最高。在最早期的笔记本设计中并没有单独的笔记本芯片组,均采用与台式机相同的芯片组,随着技术的发展,笔记本专用
CPU
的出现,就有了与之配套的笔记本专用芯片组。笔记本芯片组要求较低的能耗,良好的稳定性,但综合性能和扩展能力在三者中却也是最低的。服务器
/
工作站芯片组的综合性能和稳定性在三者中最高,部分产品甚至要求全年满负荷工作,在支持的内存容量方面也是三者中最高,能支持高达十几
GB
甚至几十
GB
的内存容量,而且其对数据传输速度和数据安全性要求最高,所以其存储设备也多采用
SCSI
接口而非
IDE
接口,而且多采用
RAID
方式提高性能和保证数据的安全性。


  到目前为止,能够生产芯片组的厂家有英特尔(美国)、
VIA
(中国台湾)、
SiS
(中国台湾)、
ALi
(中国台湾)、
AMD
(美国)、
NVIDIA
(美国)、
ATI
(加拿大)、
Server Works
(美国)等几家,其中以英特尔和
VIA
的芯片组最为常见。在台式机的英特尔平台上,英特尔自家的芯片组占有最大的市场份额,而且产品线齐全,高、中、低端以及整合型产品都有,
VIA

SIS

ALI
和最新加入的
ATI
几家加起来都只能占有比较小的市场份额,而且主要是在中低端和整合领域。在
AMD
平台上,
AMD
自身通常是扮演一个开路先锋的角色,产品少,市场份额也很小,而
VIA
却占有
AMD
平台芯片组最大的市场份额,但现在却收到受到后起之秀
NVIDIA
的强劲挑战,后者凭借其
nForce2
芯片组的强大性能,成为
AMD
平台最优秀的芯片组产品,进而从
VIA
手里夺得了许多市场份额,。而
SIS

ALi
依旧是扮演配角,主要也是在中、低端和整合领域。笔记本方面,英特尔平台具有绝对的优势,所以英特尔的笔记本芯片组也占据了最大的市场分额,其它厂家都只能扮演配角以及为市场份额极小的
AMD
平台设计产品。服务器
/
工作站方面,英特尔平台更是绝对的优势地位,英特尔自家的服务器芯片组产品占据着绝大多数中、低端市场,而
Server Works
由于获得了英特尔的授权,在中高端领域占有最大的市场份额,甚至英特尔原厂服务器主板也有采用
Server Works
芯片组的产品,在服务器
/
工作站芯片组领域,
Server Works
芯片组就意味着高性能产品;而
AMD
服务器
/
工作站平台由于市场份额较小,主要都是采用
AMD
自家的芯片组产品。


  芯片组的技术这几年来也是突飞猛进,从
ISA

PCI

AGP
,从
ATA

SATA

Ultra DMA
技术,双通道内存技术,高速前端总线等等 
,每一次新技术的进步都带来电脑性能的提高。
2004
年,芯片组技术又会面临重大变革,最引人注目的就是
PCI Express
总线技术,它将取代
PCI

AGP
,极大的提高设备带宽,从而带来一场电脑技术的革命。另一方面,芯片组技术也在向着高整合性方向发展,例如
AMD Athlon 64 CPU
内部已经整合了内存控制器,这大大降低了芯片组厂家设计产品的难度,而且现在的芯片组产品已经整合了音频,网络,
SATA

RAID
等功能,大大降低了用户的成本。

3
:支持
CPU
类型

    
是指能在该主板上所采用的
CPU
类型。
CPU
的发展速度相当快,不同时期
CPU
的类型是不同的,而主板支持此类型就代表着属于此类的
CPU
大多能在该主板上运行(在主板所能支持的
CPU
频率限制范围内)。
CPU
类型从早期的
386

486

Pentium

K5

K6

K6-2

Pentium II

Pentium III
等,到今天的
Pentium 4

Duron

AthlonXP
、至强(
XEON
)、
Athlon 64
经历了很多代的改进。每种类型的
CPU
在针脚、主频、工作电压、接口类型、封装等方面都有差异,尤其在速度性能上差异很大。只有购买与主板支持
CPU
类型相同的
CPU
,二者才能配套工作。

4

CPU
插槽类型

 
   

我们知道,
CPU
需要通过某个接口与主板连接的才能进行工作。
CPU
经过这么多年的发展,采用的接口方式有引脚式、卡式、触点式、针脚式等。而目前
CPU
的接口都是针脚式接口,对应到主板上就有相应的插槽类型。不同类型的
CPU
具有不同的
CPU
插槽,因此选择
CPU
,就必须选择带有与之对应插槽类型的主板。主板
CPU
插槽类型不同,在插孔数、体积、形状都有变化,所以不能互相接插。

    1

Socket 775 
    Socket 775

又称为
Socket T
,是目前应用于
Intel LGA775
封装的
CPU
所对应的处理器插槽,能支持
LGA775
封装的
Pentium 4

Pentium 4 EE

Celeron D

CPU

Socket 775
插槽与目前广泛采用的
Socket 478
插槽明显不同,非常复杂,没有
Socket 478
插槽那样的
CPU
针脚插孔,取而代之的是
775
根有弹性的触须状针脚
(
其实是非常纤细的弯曲的弹性金属丝
)
,通过与
CPU
底部对应的触点相接触而获得信号。因为触点有
775
个,比以前的
Socket 478

478pin
增加不少,封装的尺寸也有所增大,为
37.5mm
×37.5mm
。另外,与以前的
Socket 478/423/370
等插槽采用工程塑料制造不同,
Socket 775
插槽为全金属制造,原因在于这种新的
CPU
的固定方式对插槽的强度有较高的要求,并且新的
prescott
核心的
CPU
的功率增加很多,
CPU
的表面温度也提高不少,金属材质的插槽比较耐得住高温。在插槽的盖子上还卡着一块保护盖。
 

  
Socket 775
插槽由于其内部的触针非常柔软和纤薄,如果在安装的时候用力不当就非常容易造成触针的损坏;其针脚实在是太容易变形了,相邻的针脚很容易搭在一起,而短路有时候会引起烧毁设备的可怕后果;此外,过多地拆卸
CPU
也将导致触针失去弹性进而造成硬件方面的彻底损坏,这是其目前的最大缺点。


  目前,采用
Socket 775
插槽的主板数量并不太多,主要是
Intel 915/925
系列芯片组主板,也有采用比较成熟的老芯片组例如
Intel 865/875/848
系列以及
VIA PT800/PT880
等芯片组的主板。不过随着
Intel
加大
LGA775
平台的推广力度,
Socket 775
插槽最终将会取代
Socket 478
插槽,成为
Intel
平台的主流
CPU
插槽。



     2

Socket 754 
     Socket 754


2003

9

AMD64
位桌面平台最初发布时的标准插槽,是目前低端的
Athlon 64
和高端的
Sempron
所对应的插槽标准,具有
754

CPU
针脚插孔,支持
200MHz
外频和
800MHz

HyperTransport
总线频率,但不支持双通道内存技术。


  
Socket 754
是目前广泛采用的
AMD64
位平台标准,与之配套的主板非常多。关于
Socket 754
的前途目前众说纷纭,有说随着
Socket 939
的普及,
Socket 754
最终会被完全淘汰;也有说
Socket 754
接口的
Athlon 64
将会完全停产而只保留
Socket 754
接口的
Sempron

……
不管究竟是怎么样,由于
AMD64
平台的插槽标准过多,而且互不兼容,
Socket 754
应该会逐渐被
Socket 939
所取代。



        3

Socket 939
        Socket 939


AMD
公司
2004

6
月才发布的
64
位桌面平台标准,是目前高端的
Athlon 64
以及
Athlon 64 FX
所对应的插槽标准,具有
939

CPU
针脚插孔,支持
200MHz
外频和
1000MHz

HyperTransport
总线频率,并且支持双通道内存技术。


  
Socket 939
目前的配套主板也逐渐增多,将是
AMD64
位桌面平台以后的主流平台。



      4

Socket 940 
      Socket 940

是最早发布的
AMD64
位平台标准,是服务器
/
工作站所使用的
Opteron
以及最初的
Athlon 64 FX
所对应的插槽标准,具有
940

CPU
针脚插孔,支持
200MHz
外频和
800MHz

HyperTransport
总线频率,并且支持双通道内存技术。


  由于
Socket 940
接口的
CPU
价格高昂,而且必须搭配昂贵的
ECC
内存才能使用,所以其总体采购成本是比较昂贵的。现在新出的
Athlon 64 FX
已经改用
Socket 939
接口,所以
Socket 940
将会成为
Opteron
的专用接口。



     5

Socket 603 
     Socket 603

的用途比较专业,应用于
Intel
平台高端的服务器
/
工作站主板,其对应的
CPU

Xeon MP
和早期的
Xeon

Socket 603
具有
603

CPU
针脚插孔,只能支持
100MHz
外频以及
400MHz
前端总线频率。
Socket 603
插槽并不能兼容
Socket 604
接口的
Xeon



     6

Socket 604 
     


Socket 603
相仿,
Socket 604
仍然是应用于
Intel
平台高端的服务器
/
工作站主板,但与
Socket 603
的最大区别是增加了对
133MHz
外频以及
533MHz
前端总线频率的支持,
2004
年随着
Intel64
位的支持
EM64T
技术的
Xeon
的发布,又增加了对
200MHz
外频以及
800MHz
前端总线频率的支持。
Socket 604
插槽可以兼容
Socket 603
接口的
Xeon

Xeon MP



      7

Socket 478
      Socket 478

插槽是目前
Pentium 4
系列处理器所采用的接口类型,针脚数为
478
针。
Socket 478

Pentium 4
处理器面积很小,其针脚排列极为紧密。采用
Socket 478
插槽的主板产品数量众多,是目前应用最为广泛的插槽类型。



       8

Socket A
       Socket A

接口,也叫
Socket 462
,是目前
AMD
公司
Athlon XP

Duron
处理器的插座标准。
Socket A
接口具有
462
插空,可以支持
133MHz
外频。如同
Socket 370
一样,降低了制造成本,简化了结构设计。



       9

Socket 423
       Socket 423

插槽是最初
Pentium 4
处理器的标准接口,
Socket 423
的外形和前几种
Socket
类的插槽类似,对应的
CPU
针脚数为
423

Socket 423
插槽多是基于
Intel 850
芯片组主板,支持
1.3GHz

1.8GHz

Pentium 4
处理器。不过随着
DDR
内存的流行,英特尔又开发了支持
SDRAM

DDR
内存的
i845
芯片组,
CPU
插槽也改成了
Socket 478

Socket 423
插槽也就销声匿迹了。

       
       10


Socket 370
       Socket 370

架构是英特尔开发出来代替
SLOT
架构,外观上与
Socket 7
非常像,也采用零插拔力插槽,对应的
CPU

370
针脚。
Socket 370
主板多为采用
Intel ZX

BX

i810
芯片组的产品,其他厂商有
VIA Apollo Pro
系列、
SIS 530
系列等。最初认为,
Socket 370

CPU
升级能力可能不会太好,所以
Socket 370
的销量总是不如
SLOT 1
接口的主板。但在英特尔推出的

铜矿



图拉丁

系列
CPU

 Socket 370
接口的主板一改低端形象,逐渐取代了
SLOT 1
接口。目前市场中还有极少部分的主板采用此种插槽。



       11

SLOT 1 
       SLOT 1

是英特尔公司为取代
Socket 7
而开发的
CPU
接口,并申请的专利。这样其它厂商就无法生产
SLOT 1
接口的产品,也就使得
AMD

VIA

SIS
等公司不得不联合起来,对
Socket 7
接口升级,也得到了
Super 7
接口。后来随着
Super 7
接口的兴起,英特尔又将
SLOT 1
结构主板的制造授权提供给了
VIA

SIS

ALI
等主板厂商,所以这些厂商也相应推出了采用
SLOT 1
接口的系列主板,丰富了主板市场。
SLOT 1
是英特尔公司为
Pentium 

系列
CPU
设计的插槽,其将
Pentium 

 CPU
及其相关控制电路、二级缓存都做在一块子卡上,多数
Slot 1
主板使用
100MHz
外频。
SLOT 1
的技术结构比较先进,能提供更大的内部传输带宽和
CPU
性能。采用
SLOT 1
接口的主板芯片组有
Intel

BX

i810

i820
系列及
VIA

Apollo
系列,
ALI 

Aladdin Pro 

系列及
SIS

620

630
系列等。此种接口已经被淘汰,市面上已无此类接口的主板产品。



        12

SLOT 2 
        SLOT 2

用途比较专业,都采用于高端服务器及图形工作站的系统。所用的
CPU
也是很昂贵的
Xeon
(至强)系列。
Slot 2

Slot 1
相比,有许多不同。首先,
Slot 2
插槽更长,
CPU
本身也都要大一些。其次,
Slot 2
能够胜任更高要求的多用途计算处理,这是进入高端企业计算市场的关键所在。在当时标准服务器设计中,一般厂商只能同时在系统中采用两个
 Pentium 

处理器,而有了
Slot 2
设计后,可以在一台服务器中同时采用
 8
个处理器。而且采用
Slot 2
接口的
Pentium 

 CPU
都采用了当时最先进的
0.25
微米制造工艺。支持
SLOT 2
接口的主板芯片组有
440GX

450NX

 
      
        13


SLOT A
        SLOT A

接口类似于英特尔公司的
SLOT 1
接口,供
AMD
公司的
K7 Athlon
使用的。在技术和性能上,
SLOT A
主板可完全兼容原有的各种外设扩展卡设备。它使用的并不是
Intel

P6 GTL+ 
总线协议,而是
Digital
公司的
Alpha
总线协议
EV6

EV6
架构是种较先进的架构,它采用多线程处理的点到点拓扑结构,支持
200MHz
的总线频率。支持
SLOT A
接口结构的主板芯片组主要有两种,一种是
AMD

AMD 750
芯片组,另一种是
VIA

Apollo KX133
芯片组。此类接口已被
Socket A
接口全面取代。

       14

Socket 7
       Socket 7


Socket
在英文里就是插槽的意思,
Socket 7
也被叫做
Super 7
。最初是英特尔公司为
Pentium MMX
系列
CPU
设计的插槽,后来英特尔放弃
Socket 7
接口转向
SLOT 1
接口,
AMD

VIA

ALI

SIS
等厂商仍然沿用此接口,直至发展出
Socket A
接口。该插槽基本特征为
321
插孔,系统使用
66MHz
的总线。
Super 7
主板增加了对
100MHz
外频和
AGP
接口类型的支持。
Super 7
采用的芯片组有
VIA
公司的
MVP3

MVP4
系列,
SIS
公司的
530/540
系列及
ALI

Aladdin V
系列等主板产品。对应
Super 7
接口
CPU
的产品有
AMD K6-2

K6-
 

Cyrix M2
及一些其他厂商的产品。此类接口目前已被淘汰,只有部分老产品才能见到。



 


5

:超线程技术
 

     CPU
生产商为了提高
CPU
的性能,通常做法是提高
CPU
的时钟频率和增加缓存容量。不过目前
CPU
的频率越来越快,如果再通过提升
CPU
频率和增加缓存的方法来提高性能,往往会受到制造工艺上的限制以及成本过高的制约。


  尽管提高
CPU
的时钟频率和增加缓存容量后的确可以改善性能,但这样的
CPU
性能提高在技术上存在较大的难度。实际上在应用中基于很多原因,
CPU
的执行单元都没有被充分使用。如果
CPU
不能正常读取数据(总线
/
内存的瓶颈),其执行单元利用率会明显下降。另外就是目前大多数执行线程缺乏
ILP

Instruction-Level Parallelism
,多种指令同时执行)支持。这些都造成了目前
CPU
的性能没有得到全部的发挥。因此,
Intel
则采用另一个思路去提高
CPU
的性能,让
CPU
可以同时执行多重线程,就能够让
CPU
发挥更大效率,即所谓

超线程(
Hyper-Threading
,简称
“HT”


技术。超线程技术就是利用特殊的硬件指令,把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片,让单个处理器都能使用线程级并行计算,进而兼容多线程操作系统和软件,减少了
CPU
的闲置时间,提高的
CPU
的运行效率。


  采用超线程及时可在同一时间里,应用程序可以使用芯片的不同部分。虽然单线程芯片每秒钟能够处理成千上万条指令,但是在任一时刻只能够对一条指令进行操作。而超线程技术可以使芯片同时进行多线程处理,使芯片性能得到提升。


  超线程技术是在一颗
CPU
同时执行多个程序而共同分享一颗
CPU
内的资源,理论上要像两颗
CPU
一样在同一时间执行两个线程,
P4
处理器需要多加入一个
Logical CPU Pointer
(逻辑处理单元)。因此新一代的
P4 HT

die
的面积比以往的
P4
增大了
5%
。而其余部分如
ALU
(整数运算单元)、
FPU
(浮点运算单元)、
L2 Cache
(二级缓存)则保持不变,这些部分是被分享的。


  虽然采用超线程技术能同时执行两个线程,但它并不象两个真正的
CPU
那样,每个
CPU
都具有独立的资源。当两个线程都同时需要某一个资源时,其中一个要暂时停止,并让出资源,直到这些资源闲置后才能继续。因此超线程的性能并不等于两颗
CPU
的性能。


  英特尔
P4 
超线程有两个运行模式,
Single Task Mode
(单任务模式)及
Multi Task Mode
(多任务模式),当程序不支持
Multi-Processing
(多处理器作业)时,系统会停止其中一个逻辑
CPU
的运行,把资源集中于单个逻辑
CPU
中,让单线程程序不会因其中一个逻辑
CPU
闲置而减低性能,但由于被停止运行的逻辑
CPU
还是会等待工作,占用一定的资源,因此
Hyper-Threading CPU
运行
Single Task Mode
程序模式时,有可能达不到不带超线程功能的
CPU
性能,但性能差距不会太大。也就是说,当运行单线程运用软件时,超线程技术甚至会降低系统性能,尤其在多线程操作系统运行单线程软件时容易出现此问题。


  需要注意的是,含有超线程技术的
CPU
需要芯片组、软件支持,才能比较理想的发挥该项技术的优势。操作系统如:
Microsoft Windows XP

Microsoft Windows 2003

Linux kernel 2.4.x
以后的版本也支持超线程技术。目前支持超线程技术的芯片组包括如:

Intel
芯片组:


  
845

845D

845GL
是不支持支持超线程技术的;
845E
芯片组自身是支持超线程技术的,但许多主板都需要升级
BIOS
才能支持;在
845E
之后推出的所有芯片组都支持支持超线程技术,例如
845PE/GE/GV
以及所有的
865/875
系列以及
915/925
系列芯片组都支持超线程技术。

VIA
芯片组:


  
P4X266

P4X266A

P4M266

P4X266E

P4X333
是不支持支持超线程技术的,在
P4X400
之后推出的所有芯片组都支持支持超线程技术,例如
P4X400

P4X533

PT800

PT880

PM800

PM880
都支持超线程技术。

SIS
芯片组:


  
SIS645

SIS645DX

SIS650

SIS651

SIS648
是不支持支持超线程技术的;
SIS655

SIS648FX

SIS661FX

SIS655FX

SIS655TX

SIS649

SIS656
则都支持超线程技术。

ULI
芯片组:


  
M1683

M1685
都支持超线程技术。

ATI
芯片组:


  
ATI

Intel
平台所推出的所有芯片组都支持超线程技术,包括
Radeon 9100 IGP

Radeon 9100 Pro IGP

RX330

nVidia
芯片组:


  即将推出的
nForce5
系列芯片组都支持超线程技术。

 
  
6

:前端总线频率

    
总线是将信息以一个或多个源部件传送到一个或多个目的部件的一组传输线。通俗的说,就是多个部件间的公共连线,用于在各个部件之间传输信息。人们常常以
MHz
表示的速度来描述总线频率。总线的种类很多,前端总线的英文名字是
Front Side Bus
,通常用
FSB
表示,是将
CPU
连接到北桥芯片的总线。计算机的前端总线频率是由
CPU
和北桥芯片共同决定的。

    
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

400MHz

533MHz

800MHz
几种,前端总线频率越大,代表着
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。

    
外频与前端总线频率的区别:前端总线的速度指的是
CPU
和北桥芯片间总线的速度,更实质性的表示了
CPU
和外界数据传输的速度。而外频的概念是建立在数字脉冲信号震荡速度基础之上的,也就是说,
100MHz
外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一万万次,它更多的影响了
PIC
及其他总线的频率。之所以前端总线与外频这两个概念容易混淆,主要的原因是在以前的很长一段时间里(主要是在
Pentium 4
出现之前和刚出现
Pentium 4
时),前端总线频率与外频是相同的,因此往往直接称前端总线为外频,最终造成这样的误会。随着计算机技术的发展,人们发现前端总线频率需要高于外频,因此采用了
QDR

Quad Date Rate
)技术,或者其他类似的技术实现这个目的。这些技术的原理类似于
AGP

2X
或者
4X
,它们使得前端总线的频率成为外频的
2
倍、
4
倍甚至更高,从此之后前端总线和外频的区别才开始被人们重视起来。此外,在前端总线中比较特殊的是
AMD64

HyperTransport


目前各种芯片组所支持的前端总线频率
(FSB)

 
   
     Intel

平台系列

     Intel
芯片组:

   845


845D

845GL
所支持的前端总线频率是
400MHz

845E

845G

845GE

845PE

845GV
以及
865P

910GL
所支持的前端总线频率是
533MHz
,而
865PE

865G

865GV

848P

875P

915P

915G

915GV

925X
所支持的前端总线频率是
800MHz

925XE
所支持的前端总线频率是
1066MHz
,这是目前
PC
机最高的前端总线频率。

VIA
芯片组:

   P4X266


P4X266A

P4M266
所支持的前端总线频率是
400MHz

P4X266E

P4X333

P4X400

P4X533
所支持的前端总线频率是
533MHz

PT800

PT880

PM800

PM880
所支持的前端总线频率是
800MHz

SIS
芯片组:

   SIS645


SIS645DX

SIS650
所支持的前端总线频率是
400MHz

SIS651

SIS655

SIS648
所支持的前端总线频率是
533MHz

SIS648FX

SIS661FX

SIS655FX

SIS655TX

SIS649

SIS656
所支持的前端总线频率是
800MHz

ATI
芯片组:

   Radeon 9100 IGP


Radeon 9100 Pro IGP

RX330
所支持的前端总线频率是
800MHz

ULI
芯片组:

   M1683


M1685
所支持的前端总线频率是
800MHz

   AMD
平台系列

  
   VIA

芯片组:

   KT266


KT266A

KM266
所支持的前端总线频率是
266MHz

KT333

KT400

KT400A

KM400

KN400
所支持的前端总线频率是
333MHz

KT600

KT880
所支持的前端总线频率是
400MHz

SIS
芯片组:

   SIS735


SIS745

SIS746

SIS740
所支持的前端总线频率是
266MHz

SIS741GX

SIS746FX
所支持的前端总线频率是
333MHz

SIS741

SIS748
所支持的前端总线频率是
400MHz

Uli
芯片组:

   M1647

所支持的前端总线频率是
266MHz

nVidia
芯片组:

   nForce2 IGP


nForce2 400

nForce2 Ultra 400
所支持的前端总线频率是
400MHz

    
此外,由于
AMD64
系列
CPU
内部整合了内存控制器,其
HyperTransport
频率只与
CPU
接口类型有关,而与主板芯片组无关,所以其
HyperTransport
频率的区分是相当简单的:
Socket 754
平台的
HyperTransport
频率是
800MHz

Socket 939
平台的
HyperTransport
频率是
1000MHz
,而
Socket 940
平台的
HyperTransport
频率也是
800MHz

7
:主板结构

  
    

由于主板是电脑中各种设备的连接载体,而这些设备的各不相同的,而且主板本身也有芯片组,各种
I/O
控制芯片,扩展插槽,扩展接口,电源插座等元器件,因此制定一个标准以协调各种设备的关系是必须的。所谓主板结构就是根据主板上各元器件的布局排列方式,尺寸大小,形状,所使用的电源规格等制定出的通用标准,所有主板厂商都必须遵循。


  主板结构分为
AT

Baby-AT

ATX

Micro ATX

LPX

NLX

Flex ATX

EATX

WATX
以及
BTX
等结构。其中,
AT

Baby-AT
是多年前的老主板结构,现在已经淘汰;而
LPX

NLX

Flex ATX
则是
ATX
的变种,多见于国外的品牌机,国内尚不多见;
EATX

WATX
则多用于服务器
/
工作站主板;
ATX
是目前市场上最常见的主板结构,扩展插槽较多,
PCI
插槽数量在
4-6
个,大多数主板都采用此结构;
Micro ATX
又称
Mini ATX
,是
ATX
结构的简化版,就是常说的

小板

,扩展插槽较少,
PCI
插槽数量在
3
个或
3
个以下,多用于品牌机并配备小型机箱;而
BTX
则是英特尔制定的最新一代主板结构。

     1

AT
     


PC
推出后的第三年即
1984
年,
IBM
公布了
PCAT

AT
主板的尺寸为
13″×12″
,板上集成有控制芯片和
8

I/0
扩充插槽。由于
AT
主板尺寸较大,因此系统单元(机箱)水平方向增加了
2
英寸,高度增加了
1
英寸,这一改变也是为了支持新的较大尺寸的
AT
格式适配卡。将
8
位数据、
20
位地址的
XT
扩展槽改变到
16
位数据、
24
位地址的
AT
扩展槽。为了保持向下兼容,它保留
62
脚的
XT
扩展槽,然后在同列增加
36
脚的扩展槽。
XT
扩展卡仍使用
62
脚扩展槽(每侧
31
脚),
AT
扩展卡使用共
98
脚的的两个同列扩展槽。这种
PC AT
总线结构演变策略使得它仍能在当今的任何一个
PC Pentium/PCI
系统上正常运行。


  
PC AT
的初始设计是让扩展总线以微处理器相同的时钟速率来运行,即
6MHz 

286
,总线也是
6MHz

8MHz
的微处理器,则总线就是
8MHz
。随着微处理器速度的增加,增加扩展总线的速度也很简单。后来一些
PC AT
系统的扩展总线速度达到了
10

12MHz
。不幸的是,某些适配器不能以这样的速度工作或者能很好得工作。因此,绝大多数的
PC AT
仍以
8

8.33MHz
为扩展总线的速率,在此速度下绝大多数适配器都不能稳定工作。

      2

Baby AT
      AT

主板尺寸较大,板上能放置较多的元件和扩充插槽。但随着电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
主板规范,简称为
Baby AT
主板。


  
Baby AT
主板是从最早的
XT
主板继承来的,它的大小为
15″×8.5″
,比
AT
主板是略长,而宽度大大窄于
AT
主板。
Baby AT
主板沿袭了
AT
主板的
I/0
扩展插槽、键盘插座等外设接口及元件的摆放位置,而对内存槽等内部元件结构进行了紧缩,再加上大规模集成电路使内部元件减少,使得
Baby AT
主板比
AT
主板布局紧凑而功能不减。


  但随着计算机硬件技术的进一步发展,计算机主板上集成功能越来越多,
Baby AT
主板有点不负重荷,而
AT
主板又过于庞大,于是很多主板商又采取另一种折衷的方案,即一方面取消主板上使用较少的零部件以压缩空间(如将
I/0
扩展槽减为
7
个甚至
6
个,另一方面将
Baby AT
主板适当加宽,增加使用面积,这就形成了众多的规格不一的
Baby AT
主板。当然这些主板对基本
I/0
插槽、外围设备接口及主板固定孔的位置不加改动,使得即使是最小的
Baby AT
主板也能在标准机箱上使用。最常见的
Baby AT
主板尺寸是
3/4Baby AT
主板(
26.5cm
×22cm

10.7″×8.7″
),采用
7

I/0
扩展槽。

       3

ATX
       

由于
Baby AT
主板市场的不规范和
AT
主板结构过于陈旧,英特尔在
95

1
月公布了扩展
AT
主板结构,即
ATX

AT extended
)主板标准。这一标准得到世界主要主板厂商支持,目前已经成为最广泛的工业标准。
97

2
月推出了
ATX2.01
版。



Baby AT
结构标准的首先表现在主板横向宽度太窄(一般为
22cm
),使得直接从主板引出接口的空间太小。大大限制了对外接口的数量,这对于功能越来越强、对外接口越来越多的微机来说,是无法克服的缺点。其次,
Baby AT
主板上
CPU

I/0
插槽的位置安排不合理。早期的
CPU
由于性能低、功耗小,散热的要求不高。而今天的
CPU
性能高、功耗大,为了使其工作稳定,必须要有良好的散热装置,加装散热片或风扇,因而大大增加了
CPU
的高度。在
AT
结构标准里
CPU
位于扩展槽的下方,使得很多全长的扩展卡插不上去或插上去后阻碍
CPU
风扇运转。内存的位置也不尽合理。早期的计算机内存大小是固定的,对安装位置无特殊要求。
Baby AT
主板在结构上按习惯把内存插槽安放在机箱电源的下方,安装、更换内存条往往要拆下电源或主板,很不方便。内存条散热条件也不好。此外,由于软硬盘控制器及软硬盘支架没有特定的位置,这造成了软硬盘线缆过长,增加了电脑内部连线的混乱,降低了电脑的中靠性。甚至由于硬盘线缆过长,使很多高速硬盘的转速受到影响。
ATX
主板针对
AT

Baby AT
主板的缺点做了以下改进:


主板外形在
Baby AT
的基础上旋转了
90
度,其几何尺寸改为
30.5cm
×24.4cm

 

采用
7

I/O
插槽,
CPU

I/O
插槽、内存插槽位置更加合理。
 

优化了软硬盘驱动器接口位置。
 

提高了主板的兼容性与可扩充性。
 

采用了增强的电源管理,真正实现电脑的软件开
/
关机和绿色节能功能。

     4

Micro ATX
     Micro ATX

保持了
ATX
标准主板背板上的外设接口位置,与
ATX
兼容。



Micro ATX
主板把扩展插槽减少为
3-4
只,
DIMM
插槽为
2-3
个,从横向减小了主板宽度,其总面积减小约
0.92
平方英寸,比
ATX
标准主板结构更为紧凑。按照
Micro ATX
标准,板上还应该集成图形和音频处理功能。目前很多品牌机主板使用了
Micro ATX
标准,在
DIY
市场上也常能见到
Micro ATX
主板。

       5

BTX
       BTX

是英特尔提出的新型主板架构
Balanced Technology Extended
的简称,是
ATX
结构的替代者,这类似于前几年
ATX
取代
AT

Baby AT
一样。革命性的改变是新的
BTX
规格能够在不牺牲性能的前提下做到最小的体积。新架构对接口、总线、设备将有新的要求。重要的是目前所有的杂乱无章,接线凌乱,充满噪音的
PC
机将很快过时。当然,新架构仍然提供某种程度的向后兼容,以便实现技术革命的顺利过渡。

 
    BTX

具有如下特点:


支持
Low-profile
,也即窄板设计,系统结构将更加紧凑;
 

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;
 

主板的安装将更加简便,机械性能也将经过最优化设计。


  而且,
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,根据板型宽度的不同分为标准
BTX 

325.12mm
),
 microBTX 

264.16mm
)及
Low-profile

picoBTX 

203.20mm
),以及未来针对服务器的
Extended BTX
。而且,目前流行的新总线和接口,如
PCI Express
和串行
ATA
等,也将在
BTX
架构主板中得到很好的支持。


  值得一提的是,新型
BTX
主板将通过预装的
SRM
(支持及保持模块)优化散热系统,特别是对
CPU
而言。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

low-profile


  得益于新技术的不断应用,将来的
BTX
主板还将完全取消传统的串口、并口、
PS/2
等接口。


    

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,例如英特尔
 845E
芯片组的北桥芯片是
82845E

875P
芯片组的北桥芯片是
82875P
等等。北桥芯片负责与
CPU
的联系并控制内存、
AGP

PCI
数据在北桥内部传输,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、
ISA/PCI/AGP
插槽、
ECC
纠错等支持,整合型芯片组的北桥芯片还集成了显示核心。北桥芯片就是主板上离
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。因为北桥芯片的数据处理量非常大,发热量也越来越大,所以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。因为北桥芯片的主要功能是控制内存,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,而是不同的芯片组北桥芯片间肯定在一些地方有差别。


  由于已经发布的
AMD K8
核心的
CPU
将内存控制器集成在了
CPU
内部,于是支持
K8
芯片组的北桥芯片变得简化多了,甚至还能采用单芯片芯片组结构。这也许将是一种大趋势,北桥芯片的功能会逐渐单一化,为了简化主板结构、提高主板的集成度,也许以后主流的芯片组很有可能变成南北桥合一的单芯片形式(事实上
SIS
老早就发布了不少单芯片芯片组)。


  由于每一款芯片组产品就对应一款相应的北桥芯片,所以北桥芯片的数量非常多。针对不同的平台,目前主流的北桥芯片有以下产品(不包括较老的产品而且只对用户最多的英特尔芯片组作较详细的说明)




上图主板中间,紧靠着
CPU
插槽,上面覆盖着银白色散热片的芯片就是主板的北桥芯片。摘掉散热片后如下图:



    

     Intel
平台:

    
     Intel




  
845
系列芯片组的
82845E/82845GL/82845G/82845GV/82845GE/82845PE
,除
82845GL
以外都支持
533MHz FSB

82845GL
只支持
400MHz FSB
),支持内存方面,所有
845
系列北桥都支持最大
2GB
内存。
82845GL/82845E
支持
DDR 266
,其余都支持
DDR 333
。除
82845GL/82845GV
之外都支持
AGP 4X
规范。
865
系列芯片组的
82865P/82865G/82865PE/82865GV/82848P
,除
82865P
之外都支持
800MHz FSB

DDR 400

82865P
只支持
533MHz FSB

DDR 333
,除
82848P
之外都支持双通道内存以及最大
4GB
内存容量(
82848P
只支持单通道最大
2GB
内存),除
82865GV
之外都支持
AGP 8X
规范;还有目前最高端的
875
系列的
82875P
北桥,支持
800MHz FSB

4GB
双通道
DDR 400
以及
PAT
功能。英特尔的芯片组或北桥芯片名称中带有
“G”
字样的还整合了图形核心。


  比较新的有
915/925
系列的
82910GL

82915P

82915G

82915GV

82925X

82925XE
六款北桥芯片。在支持的前端总线频率方面,
82910GL
只支持
533MHz FSB
,而
82925XE
则支持
1066MHz FSB
,其余的
82915P

82915G

82915GV

82925X
都支持
800MHz FSB
;在内存支持方面,
82910GL
只支持
DDR
内存
(DDR 400)

82925X

82925XE
则只支持
DDR2
内存
(DDR2 533)
,其余的
82915P

82915G

82915GV
都能支持
DDR
内存
(DDR 400)

DDR2
内存
(DDR2 533)
,所有这六款北桥芯片都能支持双通道内存技术,最大支持
4GB
内存容量;
82910GL

82915G

82915GV
集成了支持
DirectX 9.0

Intel GMA900
显示芯片
(Intel Graphics Media Accelerator 900)
;在外接显卡接口方面,
82915P

82915G

82925X

82925XE
都提供一条
PCI Express X16
显卡插槽,而
82910GL

82915GV
则不支持独立的显卡插槽。
82925X
由于自身尴尬定位的原因,性能比
915
系列强不了多少,而却比
82925XE
差得多,面临着停产或限产的命运。

SIS



  主要有支持
DDR SDRAM
内存的
SIS648FX

SIS655FX

SIS655TX

SIS656

SIS649
以及集成了
SiS Mirage
显示芯片的
SIS 661FX
。其中,
SIS655FX

SIS655TX

SIS656
支持双通道内存技术;
SIS648FX

SIS655FX

SIS655TX

SIS 661FX
支持
AGP 8X
规范,而
SIS656

SIS649
则支持
PCI Express X16
规范;所有这六款北桥芯片都支持
DDR 400
内存,而
SIS 649
则能支持
DDR2 533
内存,
SIS 656
更能支持
DDR2 667
内存。

ATI



  主要就是
Radeon 9100
系列北桥芯片。
Radeon 9100 IGP

Radeon 9100 Pro IGP

RX330
这三款北桥芯片都能支持
800MHz FSB
、双通道
DDR 400
内存和
AGP 8X
规范,
Radeon 9100 IGP

Radeon 9100 Pro IGP
还集成了支持
DirectX 8.1

Radeon 9200
显示芯片。

VIA



  主要有比较新的
PT800/PT880/PM800/PM880
以及较早期的
P4X400/P4X333/P4X266/P4X266A/P4X266E/P4M266
等等,其中,
VIA
芯片组名称或北桥名称中带有
“M”
字样的还整合了图形核心(英特尔平台和
AMD
平台都如此)。
PT800

PT880

PM800

PM880
这四款北桥芯片都能支持
800MHz FSB

DDR 400
内存,并且都支持
AGP 8X
规范。其中
PT880

PM880
支持双通道内存技术,
PM800

PM880
还集成了
S3 UniChrome Pro
显示芯片。

ULI



  离开芯片组市场多年,目前产品不多,主要是
M1683

M1685
,这两款北桥芯片都能支持
800MHz FSB
,其中,
M1683
支持
AGP 8X
规范和
DDR 500
内存,而
M1685
则支持
PCI Express X16
规范和
DDR2 667
内存。

    AMD
平台:

    
    VIA




  除了支持
K7
系列
CPU

Athlon/Duron/Athlon XP
)的
KT880/KT600/KT400A
以及较早期的
KT400/KM400/KT333/KT266A/KT266/KT133/KT133A
外,还有有
K8M800

K8T800

K8T800 Pro

K8T890

K8T890 Pro
。其中,支持
K7
系列的
KT600

KT880
支持
400MHz FSB

DDR 400
内存和
AGP 8X
规范,
KT880
还支持双通道内存技术。支持
K8
系列的
K8M800

K8T800
支持
800MHz HyperTransport
频率,
K8T800 Pro

K8T890

K8T890 Pro
支持
1000MHz HyperTransport
频率,
K8M800

K8T800

K8T800 Pro
支持
AGP 8X
规范,而
K8T890

K8T890 Pro
则支持
PCI Express X16
规范,并且与
nVidia

nForce4 SLI
相同,
K8T890 Pro
同样也能支持两块
nVidia

Geforce 6
系列显卡之间的
SLI
连接以提升系统的图形性能;
K8M800
还集成了
S3 UniChrome Pro
显示芯片。。

SIS



  主要有支持
K7
系列
CPU

SIS748/SIS746/SIS746FX/SIS745/SIS741/SIS741GX/SIS740/SIS735
,以及支持
k8
系列
CPU

SIS755

SIS755FX

SIS760

SIS756
。其中,
SIS755

SIS760
支持
800MHz HyperTransport
频率,
SIS755FX

SIS756
则支持
1000MHz HyperTransport
频率;
SIS755

SIS755FX

SIS760
支持
AGP 8X
规范,而
SIS756
则支持
PCI Express X16
规范;
SIS760
还集成了支持
DirectX 8.1

SIS Mirage 2
显示芯片。。

NVIDIA



  除了早期的支持
K7
系列
CPU

nForce2 IGP/SPP

nForce2 Ultra 400

nForce2 400
等,比较新的是支持
K8
系列
CPU

nForce3
系列的
nForce3 250

nForce3 250Gb

nForce3 Ultra

nForce3 Pro
以及
nForce4
系列的
nForce4

nForce4 Ultra

nForce4 SLI
,这些全都是单芯片芯片组,其中
nForce3
系列支持
AGP 8X
规范,而
nForce4
系列则支持
PCI Express X16
规范,
nForce4 SLI
更能支持两块
nVidia

Geforce 6
系列显卡
(
支持
SLI
技术的
GeForce 6800Ultra 

GeForce 6800GT

GeForce 6600GT)
之间的
SLI
连接,极大地提升系统的图形性能。

ULI



  离开芯片组市场多年,目前产品不多,主要就是单芯片的支持
K8
系列
CPU

M1689
,比较特别的是,
M1689
能支持所有的
K8
系列
CPU
,包括桌面平台
(Athlon 64

Athlon 64 FX)
、移动平台
(Mobile Athlon 64)
和服务器
/
工作站平台
(Opteron)
。支持
800MHz HyperTransport
频率和
AGP 8X
规范。

ATI



  
ATI
刚进入
AMD
平台芯片组市场,目前只有支持
K8
系列
CPU

Radeon Xpress 200(
北桥芯片是
RS480)

Radeon Xpress 200P(
北桥芯片是
RX480)
,这二者都支持
PCI Express X16
规范,其中,
Radeon Xpress 200
还集成了支持
DirectX 9.0

Radeon X300
显示芯片。
Radeon Xpress 200
有两项技术比较有特色,一是
“HyperMemory”
技术,简单的说就是在主板的北桥芯片旁边板载整合图形核芯专用的本地显存,
ATI
也为
HyperMemory
技术做了很灵活的设计,可以单独使用板载显存,也可以和系统共用内存,更可以同时使用板载显存和系统内存;二是
“SurroundView”
功能,即再添加一块独立显卡配合整合的图形核心,可以实现三屏显示输出功能。

     
 


9

:南桥芯片

  
    

南桥芯片(
South Bridge
)是主板芯片组的重要组成部分,一般位于主板上离
CPU
插槽较远的下方,
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(不同厂商各种芯片组有所不同,例如英特尔的英特尔
Hub Architecture
以及
SIS

Multi-Threaded“
妙渠

)与北桥芯片相连。


  南桥芯片负责
I/O
总线之间的通信,如
PCI
总线、
USB

LAN

ATA

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,这些技术一般相对来说比较稳定,所以不同芯片组中可能南桥芯片是一样的,不同的只是北桥芯片。所以现在主板芯片组中北桥芯片的数量要远远多于南桥芯片。例如早期英特尔不同架构的芯片组
Socket 7

430TX

Slot 1

440LX
其南桥芯片都采用
82317AB
,而近两年的芯片组
845E/845G/845GE/845PE
等配置都采用
ICH4
南桥芯片,但也能搭配
ICH2
南桥芯片。更有甚者,有些主板厂家生产的少数产品采用的南北桥是不同芯片组公司的产品,例如以前升技的
KG7

RAID
主板,北桥采用了
AMD 760
,南桥则是
VIA 686B


   

南桥芯片的发展方向主要是集成更多的功能,例如网卡、
RAID

IEEE 1394
、甚至
WI-FI
无线网络等等。





上图中,中间靠下的那个较大的芯片,就是主板的南桥芯片,放大后效果如下图:



 


10

:显示芯片

    
显示芯片是指主板所板载的显示芯片,有显示芯片的主板不需要独立显卡就能实现普通的显示功能,以满足一般的家庭娱乐和商业应用,节省用户购买显卡的开支。板载显示芯片可以分为两种类型:整合到北桥芯片内部的显示芯片以及板载的独立显示芯片,市场中大多数板载显示芯片的主板都是前者,如常见的
865G
/845GE
主板等;而后者则比较少见,例如精英的

游戏悍将

系列主板,板载
SIS

Xabre 200
独立显示芯片,并有
64MB
的独立显存。


  主板板载显示芯片的历史已经非常悠久了,从较早期
VIA

MVP4
芯片组到后来英特尔的
810
系列,
815
系列,
845GL/845G/845GV/845GE

865G
/865GV
以及即将推出的
910GL/915G/915GL/915GV
等芯片组都整合了显示芯片。而英特尔也正是依靠了整合的显示芯片,才占据了图形芯片市场的较大份额。


  目前各大主板芯片组厂商都有整合显示芯片的主板产品,而所有的主板厂商也都有对应的整合型主板。英特尔平台方面整合芯片组的厂商有英特尔,
VIA

SIS

ATI
等,
AMD
平台方面整合芯片组的厂商有
VIA

SIS

NVIDIA
等等。从性能上来说,英特尔平台方面显示芯片性能最高的是
ATI

Radeon 9100 IGP
芯片组,而
AMD
平台方面显示芯片性能最高的是
NVIDIA

nForce2 IGP
芯片组。

11
:板载音效

    
板载音效是指主板所整合的声卡芯片型号或类型。


  声卡是一台多媒体电脑的主要设备之一,现在的声卡一般有板载声卡和独立声卡之分。在早期的电脑上并没有板载声卡,电脑要发声必须通过独立声卡来实现。随着主板整合程度的提高以及
CPU
性能的日益强大,同时主板厂商降低用户采购成本的考虑,板载声卡出现在越来越多的主板中,目前板载声卡几乎成为主板的标准配置了,没有板载声卡的主板反而比较少了。




板载声卡一般有软声卡和硬声卡之分。这里的软硬之分,指的是板载声卡是否具有声卡主处理芯片之分,一般软声卡没有主处理芯片,只有一个解码芯片,通过
CPU
的运算来代替声卡主处理芯片的作用。而板载硬声卡带有主处理芯片,很多音效处理工作就不再需要
CPU
参与了。

AC’97
  AC’97
的全称是
Audio CODEC’97
,这是一个由英特尔、雅玛哈等多家厂商联合研发并制定的一个音频电路系统标准。它并不是一个实实在在的声卡种类,只是一个标准。目前最新的版本已经达到了
2.3
。现在市场上能看到的声卡大部分的
CODEC
都是符合
AC’97
标准。厂商也习惯用符合
CODEC
的标准来衡量声卡,因此很多的主板产品,不管采用的何种声卡芯片或声卡类型,都称为
AC’97
声卡。

HD Audio

  
HD Audio

High Definition Audio(
高保真音频
)
的缩写,原称
Azalia
,是
Intel
与杜比
(Dolby)
公司合力推出的新一代音频规范。目前主要是
Intel 915/925
系列芯片组的
ICH6
系列南桥芯片所采用。


  
HD Audio
的制定是为了取代目前流行的
AC’97
音频规范,与
AC’97
有许多共通之处,某种程度上可以说是
AC’97
的增强版,但并不能向下兼容
AC’97
标准。它在
AC’97
的基础上提供了全新的连接总线,支持更高品质的音频以及更多的功能。与
AC’97
音频解决方案相类似,
HD Audio
同样是一种软硬混合的音频规范,集成在
ICH6
芯片中
(
除去
Codec
部分
)
。与现行的
AC’97
相比,
HD Audio
具有数据传输带宽大、音频回放精度高、支持多声道阵列麦克风音频输入、
CPU
的占用率更低和底层驱动程序可以通用等特点。


  特别有意思的是
HD Audio
有一个非常人性化的设计,
HD Audio
支持设备感知和接口定义功能,即所有输入输出接口可以自动感应设备接入并给出提示,而且每个接口的功能可以随意设定。该功能不仅能自行判断哪个端口有设备插入,还能为接口定义功能。例如用户将
MIC
插入音频输出接口,
HD Audio
便能探测到该接口有设备连接,并且能自动侦测设备类型,将该接口定义为
MIC
输入接口,改变原接口属性。由此看来,用户连接音箱、耳机和
MIC
就像连接
USB
设备一样简单,在控制面板上点几下鼠标即可完成接口的切换,即便是复杂的多声道音箱,菜鸟级用户也能做到

即插即用



板载声卡优缺点


  因为板载软声卡没有声卡主处理芯片,在处理音频数据的时候会占用部分
CPU
资源,在
CPU
主频不太高的情况下会略微影响到系统性能。目前
CPU
主频早已用
GHz
来进行计算,而音频数据处理量却增加的并不多,相对于以前的
CPU
而言,
CPU
资源占用旅已经大大降低,对系统性能的影响也微乎其微了,几乎可以忽略。


  

音质

问题也是板载软声卡的一大弊病,比较突出的就是信噪比较低,其实这个问题并不是因为板载软声卡对音频处理有缺陷造成的,主要是因为主板制造厂商设计板载声卡时的布线不合理,以及用料做工等方面,过于节约成本造成的。


  而对于板载的硬声卡,则基本不存在以上两个问题,其性能基本能接近并达到一般独立声卡,完全可以满足普通家庭用户的需要。


  集成声卡最大的优势就是性价比,而且随着声卡驱动程序的不断完善,主板厂商的设计能力的提高,以及板载声卡芯片性能的提高和价格的下降,板载声卡越来越得到用户的认可。


  板载声卡的劣势却正是独立声卡的优势,而独立声卡的劣势又正是板载声卡的优势。独立声卡从几十元到几千元有着各种不同的档次,从性能上讲集成声卡完全不输给中低端的独立声卡,在性价比上集成声卡又占尽优势。在中低端市场,在追求性价的用户中,集成声卡是不错的选择。

12
:网卡芯片

 
    

主板网卡芯片是指整合了网络功能的主板所集成的网卡芯片,与之相对应,在主板的背板上也有相应的网卡接口(
RJ-45
),该接口一般位于音频接口或
USB
接口附近。




                    

板载
RTL8100B
网卡芯片

     
以前由于宽带上网很少,大多都是拨号上网,网卡并非电脑的必备配件,板载网卡芯片的主板很少,如果要使用网卡就只能采取扩展卡的方式;而现在随着宽带上网的流行,网卡逐渐成为电脑的基本配件之一,板载网卡芯片的主板也越来越多了。


  在使用相同网卡芯片的情况下,板载网卡与独立网卡在性能上没有什么差异,而且相对与独立网卡,板载网卡也具有独特的优势。首先是降低了用户的采购成本,例如现在板载千兆网卡的主板越来越多,而购买一块独立的千兆网卡却需要好几百元;其次,可以节约系统扩展资源,不占用独立网卡需要占用的
PCI
插槽或
USB
接口等;再次,能够实现良好的兼容性和稳定性,不容易出现独立网卡与主板兼容不好或与其它设备资源冲突的问题。


  板载网卡芯片以速度来分可分为
10/100Mbps
自适应网卡和千兆网卡,以网络连接方式来分可分为普通网卡和无线网卡,以芯片类型来分可分为芯片组内置的网卡芯片(某些芯片组的南桥芯片,如
SIS963
)和主板所附加的独立网卡芯片(如
Realtek 8139
系列)。部分高档家用主板、服务器主板还提供了双板载网卡。


  板载网卡芯片主要生产商是英特尔,
3Com

Realtek

VIA

SIS
等等。

13
:板载
RAID
 
    RAID

是英文
Redundant Array of Inexpensive Disks
的缩写,中文简称为廉价磁盘冗余阵列。
RAID
就是一种由多块硬盘构成的冗余阵列。虽然
RAID
包含多块硬盘,但是在操作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现。利用
RAID
技术于存储系统的好处主要有以下三种:

    1
:通过把多个磁盘组织在一起作为一个逻辑卷提供磁盘跨越功能
 
    2

:通过把数据分成多个数据块(
Block
)并行写入
/
读出多个磁盘以提高访问磁盘的速度
 
    3

:通过镜像或校验操作提供容错能力


  最初开发
RAID
的主要目的是节省成本,当时几块小容量硬盘的价格总和要低于大容量的硬盘。目前来看
RAID
在节省成本方面的作用并不明显,但是
RAID
可以充分发挥出多块硬盘的优势,实现远远超出任何一块单独硬盘的速度和吞吐量。除了性能上的提高之外,
RAID
还可以提供良好的容错能力,在任何一块硬盘出现问题的情况下都可以继续工作,不会受到损坏硬盘的影响。


  
RAID
技术分为几种不同的等级,分别可以提供不同的速度,安全性和性价比。根据实际情况选择适当的
RAID
级别可以满足用户对存储系统可用性、性能和容量的要求。常用的
RAID
级别有以下几种:
NRAID

JBOD

RAID0

RAID1

RAID0+1

RAID3

RAID5
等。目前经常使用的是
RAID5

RAID

0+1
)。

NRAID

  
NRAID

Non-RAID
,所有磁盘的容量组合成一个逻辑盘,没有数据块分条(
no block stripping
)。
NRAID
不提供数据冗余。要求至少一个磁盘。

JBOD

  
JBOD
代表
Just a Bunch of Drives
,磁盘控制器把每个物理磁盘看作独立的磁盘,因此每个磁盘都是独立的逻辑盘。
JBOD
也不提供数据冗余。要求至少一个磁盘。

RAID 0

  
RAID 0

Data Stripping
(数据分条技术)。整个逻辑盘的数据是被分条(
stripped
)分布在多个物理磁盘上,可以并行读
/
写,提供最快的速度,但没有冗余能力。要求至少两个磁盘。我们通过
RAID 0
可以获得更大的单个逻辑盘的容量,且通过对多个磁盘的同时读取获得更高的存取速度。
RAID 0
首先考虑的是磁盘的速度和容量,忽略了安全,只要其中一个磁盘出了问题,那么整个阵列的数据都会不保了。

RAID 1

  
RAID 1
,又称镜像方式,也就是数据的冗余。在整个镜像过程中,只有一半的磁盘容量是有效的(另一半磁盘容量用来存放同样的数据)。同
RAID 0
相比,
RAID 1
首先考虑的是安全性,容量减半、速度不变。

RAID 0+1

  为了达到既高速又安全,出现了
RAID 10
(或者叫
RAID 0+1
),可以把
RAID 10
简单地理解成由多个磁盘组成的
RAID 0
阵列再进行镜像。

RAID 3

RAID 5

  
RAID 3

RAID 5
都是校验方式。
RAID 3
的工作方式是用一块磁盘存放校验数据。由于任何数据的改变都要修改相应的数据校验信息,存放数据的磁盘有好几个且并行工作,而存放校验数据的磁盘只有一个,这就带来了校验数据存放时的瓶颈。
RAID 5
的工作方式是将各个磁盘生成的数据校验切成块,分别存放到组成阵列的各个磁盘中去,这样就缓解了校验数据存放时所产生的瓶颈问题,但是分割数据及控制存放都要付出速度上的代价。


  按照硬盘接口的不同,
RAID
分为
SCSI RAID

IDE RAID

SATA RAID
。其中,
SCSI RAID
主要用于要求高性能和高可靠性的服务器
/
工作站,而台式机中主要采用
IDE RAID

SATA RAID


  以前
RAID
功能主要依靠在主板上插接
RAID
控制卡实现,而现在越来越多的主板都添加了板载
RAID
芯片直接实现
RAID
功能,目前主流的
RAID
芯片有
HighPoint

HTP372

Promise

PDC20265R
,而英特尔更进一步,直接在主板芯片组中支持
RAID
,其
ICH5R
南桥芯片中就内置了
SATA RAID
功能,这也代表着未来板载
RAID
的发展方向

芯片组集成
RAID

Matrix RAID



  
Matrix RAID
即所谓的

矩阵
RAID”
,是
ICH6R
南桥所支持的一种廉价的磁盘冗余技术,是一种经济性高的新颖
RAID
解决方案。
Matrix RAID
技术的原理相当简单,只需要两块硬盘就能实现了
RAID 0

RAID 1
磁盘阵列,并且不需要添加额外的
RAID
控制器,这正是我们普通用户所期望的。
Matrix RAID
需要硬件层和软件层同时支持才能实现,硬件方面目前就是
ICH6R
南桥以及更高阶的
ICH6RW
南桥,而
Intel Application Acclerator
软件和
Windows
操作系统均对软件层提供了支持。


  
Matrix RAID
的原理就是将每个硬盘容量各分成两部分
(
即:将一个硬盘虚拟成两个子硬盘,这时子硬盘总数为
4

)
,其中用两个虚拟子硬盘来创建
RAID0
模式以提高效能,而其它两个虚拟子硬盘则透过镜像备份组成
RAID 1
用来备份数据。在
Matrix RAID
模式中数据存储模式如下:两个磁盘驱动器的第一部分被用来创建
RAID 0
阵列,主要用来存储操作系统、应用程序和交换文件,这是因为磁盘开始的区域拥有较高的存取速度,
Matrix RAID

RAID 0
逻辑分割区置于硬盘前端
(
外圈
)
的主因,是可以让需要效能的模块得到最好的效能表现;而两个磁盘驱动器的第二部分用来创建
RAID1
模式,主要用来存储用户个人的文件和数据。


  例如,使用两块
120GB
的硬盘,可以将两块硬盘的前
60GB
组成
120GB
的逻辑分割区,然后剩下两个
60GB
区块组成一个
60GB
的数据备份分割区。像需要高效能、却不需要安全性的应用,就可以安装在
RAID 0
分割区,而需要安全性备分的数据,则可安装在
RAID 1
分割区。换言之,使用者得到的总硬盘空间是
180GB
,和传统的
RAID 0+1
相比,容量使用的效益非常的高,而且在容量配置上有着更高的弹性。如果发生硬盘损毁,
RAID 0
分割区数据自然无法复原,但是
RAID 1
分割区的数据却会得到保全。


  可以说,利用
Matrix RAID
技术,我们只需要
2
个硬盘就可以在获取高效数据存取的同时又能确保数据安全性。这意味着普通用户也可以低成本享受到
RAID 0+1
应用模式。

     



    NV RAID



  
NV RAID

nVidia
自行开发的
RAID
技术,随着
nForce
各系列芯片组的发展也不断推陈出新。相对于其它
RAID
技术而言,目前最新的
nForce4
系列芯片组的
NV RAID
具有自己的鲜明特点,主要是以下几点:

   (1)
交错式
RAID(Cross-Controller RAID)
:交错式
RAID
即俗称的混合式
RAID
,也就是将
SATA
接口的硬盘与
IDE
接口的硬盘联合起来组成一个
RAID
模式。交错式
RAID

nForce3 250
系列芯片组中便已经出现,在
nForce 4
系列芯片组身上该功能得到延续和增强。

   (2)

热冗余备份功能:在
nForce 4
系列芯片组中,因支持
Serial ATA 2.0
的热插拔功能,用户可以在使用过程中更换损坏的硬盘,并在运行状态下重新建立一个新的镜像,确保重要数据的安全性。更为可喜的是,
nForce 4

nVIDIA RAID
控制器还允许用户为运行中的
RAID
系统增加一个冗余备份特性,而不必理会系统采用哪一种
RAID
模式,用户可以在驱动程序提供的

管理工具

中指派任何一个多余的硬盘用作
RAID
系统的热备份。该热冗余硬盘可以让多个
RAID
系统
(
如一个
RAID 0
和一个
RAID1)
共享,也可以为其中一个
RAID
系统所独自占有,功能类似于时下的高端
RAID
系统。

   (3)

简易的
RAID
模式迁移:
nForce 4
系列芯片组的
NV RAID
模块新增了一个名为
“Morphing”
的新功能,用户只需要选择转换之后的
RAID
模式,而后执行
“Morphing”
操作,
RAID
删除和模式重设的工作可以自动完成,无需人为干预,易用性明显提高。

14
:支持内存类型

   
支持内存类型是指主板所支持的具体内存类型。不同的主板所支持的内存类型是不相同的。内存类型主要有
FPM

EDO

SDRAM

RDRAM
已经
DDR DRAM
等。

   
    1


FPM
内存
 
    FPM


Fast Page Mode
(快页模式)的简称,是较早的
PC
机普遍使用的内存,它每隔
3
个时钟脉冲周期传送一次数据。现在早就被淘汰掉了。
 
    2


EDO
内存
 
    EDO


Extended Data Out
(扩展数据输出)的简称,它取消了主板与内存两个存储周期之间的时间间隔,每隔
2
个时钟脉冲周期传输一次数据,大大地缩短了存取时间,使存取速度提高
30
%,达到
60ns

EDO
内存主要用于
72
线的
SIMM
内存条,以及采用
EDO
内存芯片的
PCI
显示卡。这种内存流行在
486
以及早期的奔腾计算机系统中,它有
72
线和
168
线之分,采用
5V
工作电压,带宽
32 bit
,必须两条或四条成对使用,可用于英特尔
430FX/430VX
甚至
430TX
芯片组主板上。目前也已经被淘汰,只能在某些老爷机上见到。
  
    3


SDRAM
内存

    SDRAM


Synchronous Dynamic Random Access Memory
(同步动态随机存储器)的简称,是前几年普遍使用的内存形式。
SDRAM
采用
3.3v
工作电压,带宽
64
位,
SDRAM

CPU

RAM
通过一个相同的时钟锁在一起,使
RAM

CPU
能够共享一个时钟周期,以相同的速度同步工作,与
 EDO
内存相比速度能提高
50
%。
SDRAM
基于双存储体结构,内含两个交错的存储阵列,当
CPU
从一个存储体或阵列访问数据时,另一个就已为读写数据做好了准备,通过这两个存储阵列的紧密切换,读取效率就能得到成倍的提高。
SDRAM
不仅可用作主存,在显示卡上的显存方面也有广泛应用。
SDRAM
曾经是长时间使用的主流内存,从
430TX
芯片组到
845
芯片组都支持
SDRAM
。但随着
DDR SDRAM
的普及,
SDRAM
也正在慢慢退出主流市场。
 
     4


RDRAM
内存

     RDRAM


Rambus Dynamic Random Access Memory
(存储器总线式动态随机存储器)的简称,是
Rambus
公司开发的具有系统带宽、芯片到芯片接口设计的内存,它能在很高的频率范围下通过一个简单的总线传输数据,同时使用低电压信号,在高速同步时钟脉冲的两边沿传输数据。最开始支持
RDRAM
的是英特尔
820
芯片组,后来又有
840

850
芯片组等等。
RDRAM
最初得到了英特尔的大力支持,但由于其高昂的价格以及
Rambus
公司的专利许可限制,一直未能成为市场主流,其地位被相对廉价而性能同样出色的
DDR SDRAM
迅速取代,市场份额很小。
 
      5


DDR SDRAM
内存

      DDR SDRAM


Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory
(双数据率同步动态随机存储器)的简称,是由
VIA
等公司为了与
RDRAM
相抗衡而提出的内存标准。
DDR SDRAM

SDRAM
的更新换代产品,采用
2.5v
工作电压,它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿传输数据,这样不需要提高时钟的频率就能加倍提高
SDRAM
的速度,并具有比
SDRAM
多一倍的传输速率和内存带宽,例如
DDR 266

PC 133 SDRAM
相比,工作频率同样是
133MHz
,但内存带宽达到了
2.12 GB/s
,比
PC 133 SDRAM
高一倍。目前主流的芯片组都支持
DDR SDRAM
,是目前最常用的内存类型。
 
       6


DDR2
内存

       DDR2

的定义:

    DDR2

Double Data Rate 2

 SDRAM
是由
JEDEC
(电子设备工程联合委员会)进行开发的新生代内存技术标准,它与上一代
DDR
内存技术标准最大的不同就是,虽然同是采用了在时钟的上升
/
下降延同时进行数据传输的基本方式,但
DDR2
内存却拥有两倍于上一代
DDR
内存预读取能力(即:
4bit
数据读预取)。换句话说,
DDR2
内存每个时钟能够以
4
倍外部总线的速度读
/
写数据,并且能够以内部控制总线
4
倍的速度运行。

    
此外,由于
DDR2
标准规定所有
DDR2
内存均采用
FBGA
封装形式,而不同于目前广泛应用的
TSOP/TSOP-II
封装形式,
FBGA
封装可以提供了更为良好的电气性能与散热性,为
DDR2
内存的稳定工作与未来频率的发展提供了坚实的基础。回想起
DDR
的发展历程,从第一代应用到个人电脑的
DDR200
经过
DDR266

DDR333
到今天的双通道
DDR400
技术,第一代
DDR
的发展也走到了技术的极限,已经很难通过常规办法提高内存的工作速度;随着
Intel
最新处理器技术的发展,前端总线对内存带宽的要求是越来越高,拥有更高更稳定运行频率的
DDR2
内存将是大势所趋。

    DDR2


DDR
的区别:

    

在了解
DDR2
内存诸多新技术前,先让我们看一组
DDR

DDR2
技术对比的数据。



1
、延迟问题:

    
从上表可以看出,在同等核心频率下,
DDR2
的实际工作频率是
DDR
的两倍。这得益于
DDR2
内存拥有两倍于标准
DDR
内存的
4BIT
预读取能力。换句话说,虽然
DDR2

DDR
一样,都采用了在时钟的上升延和下降延同时进行数据传输的基本方式,但
DDR2
拥有两倍于
DDR
的预读取系统命令数据的能力。也就是说,在同样
100MHz
的工作频率下,
DDR
的实际频率为
200MHz
,而
DDR2
则可以达到
400MHz

    
这样也就出现了另一个问题:在同等工作频率的
DDR

DDR2
内存中,后者的内存延时要慢于前者。举例来说,
DDR 200

DDR2-400
具有相同的延迟,而后者具有高一倍的带宽。实际上,
DDR2-400

DDR 400
具有相同的带宽,它们都是
3.2GB/s
,但是
DDR400
的核心工作频率是
200MHz
,而
DDR2-400
的核心工作频率是
100MHz
,也就是说
DDR2-400
的延迟要高于
DDR400

2
、封装和发热量:

    DDR2
内存技术最大的突破点其实不在于用户们所认为的两倍于
DDR
的传输能力,而是在采用更低发热量、更低功耗的情况下,
DDR2
可以获得更快的频率提升,突破标准
DDR

400MHZ
限制。

    DDR
内存通常采用
TSOP
芯片封装形式,这种封装形式可以很好的工作在
200MHz
上,当频率更高时,它过长的管脚就会产生很高的阻抗和寄生电容,这会影响它的稳定性和频率提升的难度。这也就是
DDR
的核心频率很难突破
275MHZ
的原因。而
DDR2
内存均采用
FBGA
封装形式。不同于目前广泛应用的
TSOP
封装形式,
FBGA
封装提供了更好的电气性能与散热性,为
DDR2
内存的稳定工作与未来频率的发展提供了良好的保障。

    DDR2
内存采用
1.8V
电压,相对于
DDR
标准的
2.5V
,降低了不少,从而提供了明显的更小的功耗与更小的发热量,这一点的变化是意义重大的。

DDR2
采用的新技术:

    
除了以上所说的区别外,
DDR2
还引入了三项新的技术,它们是
OCD

ODT

Post CAS

    OCD

Off-Chip Driver
):也就是所谓的离线驱动调整,
DDR II
通过
OCD
可以提高信号的完整性。
DDR II
通过调整上拉(
pull-up

/
下拉(
pull-down
)的电阻值使两者电压相等。使用
OCD
通过减少
DQ-DQS
的倾斜来提高信号的完整性;通过控制电压来提高信号品质。

    ODT

ODT
是内建核心的终结电阻器。我们知道使用
DDR SDRAM
的主板上面为了防止数据线终端反射信号需要大量的终结电阻。它大大增加了主板的制造成本。实际上,不同的内存模组对终结电路的要求是不一样的,终结电阻的大小决定了数据线的信号比和反射率,终结电阻小则数据线信号反射低但是信噪比也较低;终结电阻高,则数据线的信噪比高,但是信号反射也会增加。因此主板上的终结电阻并不能非常好的匹配内存模组,还会在一定程度上影响信号品质。
DDR2
可以根据自已的特点内建合适的终结电阻,这样可以保证最佳的信号波形。使用
DDR2
不但可以降低主板成本,还得到了最佳的信号品质,这是
DDR
不能比拟的。

    Post CAS
:它是为了提高
DDR II
内存的利用效率而设定的。在
Post CAS
操作中,
CAS
信号(读写
/
命令)能够被插到
RAS
信号后面的一个时钟周期,
CAS
命令可以在附加延迟(
Additive Latency
)后面保持有效。原来的
tRCD

RAS

CAS
和延迟)被
AL

Additive Latency
)所取代,
AL
可以在
0

1

2

3

4
中进行设置。由于
CAS
信号放在了
RAS
信号后面一个时钟周期,因此
ACT

CAS
信号永远也不会产生碰撞冲突。

    
总的来说,
DDR2
采用了诸多的新技术,改善了
DDR
的诸多不足,虽然它目前有成本高、延迟慢能诸多不足,但相信随着技术的不断提高和完善,这些问题终将得到解决。

     ECC
并不是内存类型,
ECC

Error Correction Coding

Error Checking and Correcting
)是一种具有自动纠错功能的内存,英特尔的
82430HX
芯片组就开始支持它,使用该芯片组的主板都可以安装使用
ECC
内存,但由于
ECC
内存成本比较高,所以主要应用在要求系统运算可靠性比较高的商业电脑中,例如服务器
/
工作站等等。由于实际上存储器出错的情况不会经常发生,而且普通的主板也并不支持
ECC
内存,所以一般的家用与办公电脑也不必采用
ECC
内存。


  一般情况下,一块主板只支持一种内存类型,但也有例外。有些主板具有两种内存插槽,可以使用两种内存,例如以前有些主板能使用
EDO

SDRAM
,现在有些主板能使用
SDRAM

DDR SDRAM


   



   
上图中的主板就支持两种内存类型(
SDRAM

DDR SDRAM
),采用两种类型的内存插槽(蓝色和黑色)区分。值得注意的是,在这些主板上不能同时使用两种内存,而只能使用其中的一种,这是因为其电气规范和工作电压是不同的,混用会引起内存损坏和主板损坏的问题。


15

:支持内存传输标准

   
   

内存传输标准是指主板所支持的内存传输带宽大小或主板所支持的内存的工作频率。不同类型的内存其传输标准是不相同的。主板支持内存传输标准决定着,主板所能采用最高性能的内存规格,是选择购买主板的关键之一。


以下分别说明各种主流内存的传输标准。

     1

SDRAM
内存传输标准
 
     

标准的
SDRAM
分为
66MHz SDRAM
(即俗称的
PC 66
,但
PC 66
并非正规术语),
PC 100
以及
PC 133
,其标准工作频率分别为
66MHz

100MHz

133MHz
,对应的内存传输带宽分别为
533MB/sec

800MB/sec

1.06GB/sec
。非标准的还有
PC 150
等。需要注意的是,对所有的内存而言,内存的标准工作频率只是指其在此频率下能稳定工作,而并非只能工作在该频率下。高标准的
SDRAM
可以工作在较低的频率下,例如
PC 133
也可以工作在
100MHz
,只是此时内存性能不能得到完全发挥,性能大打折扣;而低标准的内存通过超频也可以工作在较高频率上以获得较高的内存性能,只是稳定性和可靠性要大打折扣。

   
    SDRAM

内存传输标准表:



     2

DDR SDRAM
内存传输标准

     

标准的
DDR SDRAM
分为
DDR 200

DDR 266

DDR 333
以及
DDR 400
,其标准工作频率分别
100MHz

133MHz

166MHz

200MHz
,对应的内存传输带宽分别为
1.6GB/sec

2.12GB/sec

2.66GB/sec

3.2GB/sec
,非标准的还有
DDR 433

DDR 500
等等。初学者常被
DDR 266

PC 2100
等字眼搞混淆,在这里要说明一下,
DDR 266

PC 2100
其实就是一回事,只是表述方法不同罢了。
DDR 266
是指的该内存的工作频率(实际工作频率为
133MHz
,等效于
266MHz 

SDRAM
),而
PC 2100
则是指其内存传输带宽(
2100MB/sec
)。同理,
PC 1600
就是
DDR 200

PC 2700
就是
DDR 333

PC 3200
就是
DDR 400


       DDR SDRAM

内存传输标准表:

    
  



        3

DDR2
内存传输标准
 
        DDR2

可以看作是
DDR
技术标准的一种升级和扩展:
DDR
的核心频率与时钟频率相等,但数据频率为时钟频率的两倍,也就是说在一个时钟周期内必须传输两次数据。而
DDR2
采用
“4 bit Prefetch(4
位预取
)”
机制,核心频率仅为时钟频率的一半、时钟频率再为数据频率的一半,这样即使核心频率还在
200MHz

DDR2
内存的数据频率也能达到
800MHz—
也就是所谓的
DDR2 800


  目前,已有的标准
DDR2
内存分为
DDR2 400

DDR2 533
,今后还会有
DDR2 667

DDR2 800
,其核心频率分别为
100MHz

133MHz

166MHz

200MHz
,其总线频率
(
时钟频率
)
分别为
200MHz

266MHz

333MHz

400MHz
,等效的数据传输频率分别为
400MHz

533MHz

667MHz

800MHz
,其对应的内存传输带宽分别为
3.2GB/sec

4.3GB/sec

5.3GB/sec

6.4GB/sec
,按照其内存传输带宽分别标注为
PC2 3200

PC2 4300

PC2 5300

PC2 6400



       4

RDRAM
内存传输标准

       

目前
RDRAM

PC 600

PC 800

PC 1066

PC 1600
等,其工作频率分别为
300MHz

400MHz

533MHz

800MHz
,其对应的内存传输带宽分别为
1.2GB/sec

1.6GB/sec

2.12GB/sec

2.4GB/sec
,并可组成双通道或四通道获得惊人的内存带宽。使用
RDRAM
时必须将内存插槽全部插满,如果内存条数量不够,必须使用专用的连接器插满内存插槽。

   

在选购好
CPU
和主板之后选购内存时,必须注意该主板所支持的内存类型和内存传输标准,以及是否支持双通道等等。要选购符合该主板要求的内存才能获得最佳的性能。

       
        RDRAM

内存传输标准表:




16

:支持内存最大容量

    
主板所能支持内存的最大容量是指最大能在该主板上插入多大容量的内存条,超过容量的内存条即便插在主板上,主板也无不支持。主板支持的最大内存容量理论上由芯片组所决定,北桥决定了整个芯片所能支持的最大内存容量。但在实际应用中,主板支持的最大内存容量还受到主板上内存插槽数量的限制,主板制造商出于设计、成本上的需要,可能会在主板上采用较少的内存插槽,此时即便芯片组支持很大的内存容量,但主板上并没有足够的内存插槽供适用,就没法达到理论最大值。




比如
KT600
北桥最大能支持
4GB
的内存,但大部分的主板厂商只提供了两个或三个
184pin

DDR DIMM
内存插槽,其支持最大内存容量就只能达到
2GB

3GB

17
:双通道内存

    
双通道内存技术其实是一种内存控制和管理技术,它依赖于芯片组的内存控制器发生作用,在理论上能够使两条同等规格内存所提供的带宽增长一倍。它并不是什么新技术,早就被应用于服务器和工作站系统中了,只是为了解决台式机日益窘迫的内存带宽瓶颈问题它才走到了台式机主板技术的前台。在几年前,英特尔公司曾经推出了支持双通道内存传输技术的
i820
芯片组,它与
RDRAM
内存构成了一对黄金搭档,所发挥出来的卓绝性能使其一时成为市场的最大亮点,但生产成本过高的缺陷却造成了叫好不叫座的情况,最后被市场所淘汰。由于英特尔已经放弃了对
RDRAM
的支持,所以目前主流芯片组的双通道内存技术均是指双通道
DDR
内存技术,主流双通道内存平台英特尔方面是英特尔
 865/875
系列,而
AMD
方面则是
NVIDIA Nforce2
系列。


  双通道内存技术是解决
CPU
总线带宽与内存带宽的矛盾的低价、高性能的方案。现在
CPU

FSB
(前端总线频率)越来越高,英特尔
 Pentium 4

AMD Athlon XP
对内存带宽具有高得多的需求。英特尔
 Pentium 4
处理器与北桥芯片的数据传输采用
QDR

Quad Data Rate
,四次数据传输)技术,其
FSB
是外频的
4
倍。英特尔
 Pentium 4

FSB
分别是
400/533/800MHz
,总线带宽分别是
3.2GB/sec

4.2GB/sec

6.4GB/sec
,而
DDR 266/DDR 333/DDR 400
所能提供的内存带宽分别是
2.1GB/sec

2.7GB/sec

3.2GB/sec
。在单通道内存模式下,
DDR
内存无法提供
CPU
所需要的数据带宽从而成为系统的性能瓶颈。而在双通道内存模式下,双通道
DDR 266/DDR 333/DDR 400
所能提供的内存带宽分别是
4.2GB/sec

5.4GB/sec

6.4GB/sec
,在这里可以看到,双通道
DDR 400
内存刚好可以满足
800MHz FSB Pentium 4
处理器的带宽需求。而对
AMD Athlon XP
平台而言,其处理器与北桥芯片的数据传输技术采用
DDR

Double Data Rate
,双倍数据传输)技术,
FSB
是外频的
2
倍,其对内存带宽的需求远远低于英特尔
 Pentium 4
平台,其
FSB
分别为
266/333/400MHz
,总线带宽分别是
2.1GB/sec

2.7GB/sec

3.2GB/sec
,使用单通道的
DDR 266/DDR 333/DDR 400
就能满足其带宽需求,所以在
AMD K7
平台上使用双通道
DDR
内存技术,可说是收效不多,性能提高并不如英特尔平台那样明显,对性能影响最明显的还是采用集成显示芯片的整合型主板。


  
NVIDIA
推出的
nForce
芯片组是第一个把
DDR
内存接口扩展为
128-bit
的芯片组,随后英特尔在它的
E7500
服务器主板芯片组上也使用了这种双通道
DDR
内存技术,
SiS

VIA
也纷纷响应,积极研发这项可使
DDR
内存带宽成倍增长的技术。但是,由于种种原因,要实现这种双通道
DDR

128 bit
的并行内存接口)传输对于众多芯片组厂商来说绝非易事。
DDR SDRAM
内存和
RDRAM
内存完全不同,后者有着高延时的特性并且为串行传输方式,这些特性决定了设计一款支持双通道
RDRAM
内存芯片组的难度和成本都不算太高。但
DDR SDRAM
内存却有着自身局限性,它本身是低延时特性的,采用的是并行传输模式,还有最重要的一点:当
DDR SDRAM
工作频率高于
400MHz
时,其信号波形往往会出现失真问题,这些都为设计一款支持双通道
DDR
内存系统的芯片组带来不小的难度,芯片组的制造成本也会相应地提高,这些因素都制约着这项内存控制技术的发展。


  普通的单通道内存系统具有一个
64
位的内存控制器,而双通道内存系统则有
2

64
位的内存控制器,在双通道模式下具有
128bit
的内存位宽,从而在理论上把内存带宽提高一倍。虽然双
64
位内存体系所提供的带宽等同于一个
128
位内存体系所提供的带宽,但是二者所达到效果却是不同的。双通道体系包含了两个独立的、具备互补性的智能内存控制器,理论上来说,两个内存控制器都能够在彼此间零延迟的情况下同时运作。比如说两个内存控制器,一个为
A
、另一个为
B
。当控制器
B
准备进行下一次存取内存的时候,控制器
A
就在读
/
写主内存,反之亦然。两个内存控制器的这种互补

天性

可以让等待时间缩减
50%
。双通道
DDR
的两个内存控制器在功能上是完全一样的,并且两个控制器的时序参数都是可以单独编程设定的。这样的灵活性可以让用户使用二条不同构造、容量、速度的
DIMM
内存条,此时双通道
DDR
简单地调整到最低的内存标准来实现
128bit
带宽,允许不同密度
/
等待时间特性的
DIMM
内存条可以可靠地共同运作。

    

  支持双通道
DDR
内存技术的台式机芯片组,英特尔平台方面有英特尔的
865P/865G/865GV/865PE/875P
以及之后的
915/925
系列;
VIA

PT880

ATI

Radeon 9100 IGP
系列,
SIS

SIIS 655

SIS 655FX

SIS 655TX

AMD
平台方面则有
VIA

KT880

NVIDIA

nForce2 Ultra 400

nForce2 IGP

nForce2 SPP
及其以后的芯片。

18
:内存插槽

    
内存插槽是指主板上所采用的内存插槽类型和数量。主板所支持的内存种类和容量都由内存插槽来决定的。目前主要应用于主板上的内存插槽有:

SIMM

Single Inline Memory Module
,单内联内存模块)




                   168


SIMM
插槽

 
内存条通过金手指与主板连接,内存条正反两面都带有金手指。金手指可以在两面提供不同的信号,也可以提供相同的信号。
SIMM
就是一种两侧金手指都提供相同信号的内存结构,它多用于早期的
FPM

EDD DRAM
,最初一次只能传输
8bif
数据,后来逐渐发展出
16bit

32bit

SIMM
模组,其中
8bit

16bitSIMM
使用
30pin
接口,
32bit
的则使用
72pin
接口。在内存发展进入
SDRAM
时代后,
SIMM
逐渐被
DIMM
技术取代。

DIMM
   
     




                       184


DIMM
插槽

DIMM

SIMM
相当类似,不同的只是
DIMM
的金手指两端不像
SIMM
那样是互通的,它们各自独立传输信号,因此可以满足更多数据信号的传送需要。同样采用
DIMM

SDRAM 
的接口与
DDR
内存的接口也略有不同,
SDRAM DIMM

168Pin DIMM
结构,金手指每面为
84Pin
,金手指上有两个卡口,用来避免插入插槽时,错误将内存反向插入而导致烧毁;
DDR DIMM
则采用
184Pin DIMM
结构,金手指每面有
92Pin
,金手指上只有一个卡口。卡口数量的不同,是二者最为明显的区别。
DDR2 DIMM

240pin DIMM
结构,金手指每面有
120Pin
,与
DDR DIMM
一样金手指上也只有一个卡口,但是卡口的位置与
DDR DIMM
稍微有一些不同,因此
DDR
内存是插不进
DDR2 DIMM
的,同理
DDR2
内存也是插不进
DDR DIMM
的,因此在一些同时具有
DDR DIMM

DDR2 DIMM
的主板上,不会出现将内存插错插槽的问题。

RIMM

  
RIMM

Rambus
公司生产的
RDRAM
内存所采用的接口类型,
RIMM
内存与
DIMM
的外型尺寸差不多,金手指同样也是双面的。
RIMM
有也
184 Pin
的针脚,在金手指的中间部分有两个靠的很近的卡口。
RIMM

ECC
版有
16
位数据宽度,
ECC
版则都是
18
位宽。由于
RDRAM
内存较高的价格,此类内存在
DIY
市场很少见到,
RIMM
接口也就难得一见了。

19
:显卡插槽

    
接口类型是指显卡与主板连接所采用的接口种类。显卡的接口决定着显卡与系统之间数据传输的最大带宽,也就是瞬间所能传输的最大数据量。不同的接口能为显卡带来不同的性能。,而且也决定着主板是否能够使用此显卡。只有在主板上有相应接口的情况下,显卡才能使用。显卡发展至今共出现
ISA

PCI

AGP
等几种接口,所能提供的数据带宽依次增加。而采用下一代的
PCI Express
接口的显卡也将在
2004
年正式被推出,届时显卡的数据带宽将得到进一步的增大,以解决显卡与系统数据传输的瓶颈问题。

     1

PCI
接口

     PCI


Peripheral Component Interconnect
(外设部件互连标准)的缩写,它是目前个人电脑中使用最为广泛的接口,几乎所有的主板产品上都带有这种插槽。
PCI
插槽也是主板带有最多数量的插槽类型,在目前流行的台式机主板上,
ATX
结构的主板一般带有
5

6

PCI
插槽,而小一点的
MATX
主板也都带有
2

3

PCI
插槽,可见其应用的广泛性。


  
PCI
是由
Intel
公司
1991
年推出的一种局部总线。从结构上看,
PCI
是在
CPU
和原来的系统总线之间插入的一级总线,具体由一个桥接电路实现对这一层的管理,并实现上下之间的接口以协调数据的传送。管理器提供了信号缓冲,使之能支持
10
种外设,并能在高时钟频率下保持高性能,它为显卡,声卡,网卡,
MODEM
等设备提供了连接接口,它的工作频率为
33MHz/66MHz


  最早提出的
PCI 
总线工作在
33MHz 
频率之下,传输带宽达到了
133MB/s(33MHz X 32bit/8)
,基本上满足了当时处理器的发展需要。随着对更高性能的要求,
1993
年又提出了
64bit 

PCI 
总线,后来又提出把
PCI 
总线的频率提升到
66MHz 
。目前广泛采用的是
32-bit

33MHz 

PCI 
总线,
64bit

PCI
插槽更多是应用于服务器产品。


  由于
PCI 
总线只有
133MB/s 
的带宽,对声卡、网卡、视频卡等绝大多数输入
/
输出设备显得绰绰有余,但对性能日益强大的显卡则无法满足其需求。目前
PCI
接口的显卡已经不多见了,只有较老的
PC
上才有,厂商也很少推出此类接口的产品。

     2


AGP
接口

     AGP


Accelerate Graphical Port
),加速图形接口。随着显示芯片的发展,
PCI
总线日益无法满足其需求。英特尔于
1996

7
月正式推出了
AGP
接口,它是一种显示卡专用的局部总线。严格的说,
AGP
不能称为总线,它与
PCI
总线不同,因为它是点对点连接,即连接控制芯片和
AGP
显示卡,但在习惯上我们依然称其为
AGP
总线。
AGP
接口是基于
PCI 2.1 
版规范并进行扩充修改而成,工作频率为
66MHz


  
AGP
总线直接与主板的北桥芯片相连,且通过该接口让显示芯片与系统主内存直接相连,避免了窄带宽的
PCI
总线形成的系统瓶颈,增加
3D
图形数据传输速度,同时在显存不足的情况下还可以调用系统主内存。所以它拥有很高的传输速率,这是
PCI
等总线无法与其相比拟的。


  由于采用了数据读写的流水线操作减少了内存等待时间,数据传输速度有了很大提高;具有
133MHz
及更高的数据传输频率;地址信号与数据信号分离可提高随机内存访问的速度;采用并行操作允许在
CPU
访问系统
RAM
的同时
AGP
显示卡访问
AGP
内存;显示带宽也不与其它设备共享,从而进一步提高了系统性能。
 


  
AGP
标准在使用
32
位总线时,有
66MHz

133MHz
两种工作频率,最高数据传输率为
266Mbps

533Mbps
,而
PCI
总线理论上的最大传输率仅为
133Mbps
。目前最高规格的
AGP 8X
模式下,数据传输速度达到了
2.1GB/s


  
AGP
接口的发展经历了
AGP1.0(AGP1X

AGP2X)

AGP2.0(AGP Pro

AGP4X)

AGP3.0(AGP8X)
等阶段,其传输速度也从最早的
AGP1X

266MB/S
的带宽发展到了
AGP8X

2.1GB/S

AGP 1.0

AGP1X

AGP2X



 
 1996

7

AGP 1.0 
图形标准问世,分为
1X

2X
两种模式,数据传输带宽分别达到了
266MB/s

533MB/s
。这种图形接口规范是在
66MHz PCI2.1
规范基础上经过扩充和加强而形成的,其工作频率为
66MHz
,工作电压为
3.3v
,在一段时间内基本满足了显示设备与系统交换数据的需要。这种规范中的
AGP
带宽很小,现在已经被淘汰了,只有在前几年的老主板上还见得到。

AGP2.0(AGP4X)

  显示芯片的飞速发展,图形卡单位时间内所能处理的数据呈几何级数成倍增长,
AGP 1.0 
图形标准越来越难以满足技术的进步了,由此
AGP 2.0
便应运而生了。
1998

5
月份,
AGP 2.0 
规范正式发布,工作频率依然是
66MHz
,但工作电压降低到了
1.5v
,并且增加了
4x
模式,这样它的数据传输带宽达到了
1066MB/sec
,数据传输能力大大地增强了。

AGP Pro

  
AGP Pro
接口与
AGP 2.0
同时推出,这是一种为了满足显示设备功耗日益加大的现实而研发的图形接口标准,应用该技术的图形接口主要的特点是比
AGP 4x
略长一些,其加长部分可容纳更多的电源引脚,使得这种接口可以驱动功耗更大(
25-110w
)或者处理能力更强大的
AGP
显卡。这种标准其实是专为高端图形工作站而设计的,完全兼容
AGP 4x
规范,使得
AGP 4x
的显卡也可以插在这种插槽中正常使用。
AGP Pro
在原有
AGP
插槽的两侧进行延伸,提供额外的电能。它是用来增强,而不是取代现有
AGP
插槽的功能。根据所能提供能量的不同,可以把
AGP Pro
细分为
AGP Pro110

AGP Pro50
。在某些高档台式机主板上也能见到
AGP Pro
插槽,例如华硕的许多主板。

AGP 3.0(AGP8X)

  
2000

8
月,
Intel
推出
AGP3.0
规范,工作电压降到
0.8V,
并增加了
8x
模式,这样它的数据传输带宽达到了
2133MB/sec
,数据传输能力相对于
AGP 4X
成倍增长,能较好的满足当前显示设备的带宽需求。

AGP
接口的模式传输方式


  不同
AGP
接口的模式传输方式不同。
1X
模式的
AGP
,工作频率达到了
PCI
总线的两倍
—66MHz
,传输带宽理论上可达到
266MB/s

AGP 2X
工作频率同样为
66MHz
,但是它使用了正负沿(一个时钟周期的上升沿和下降沿)触发的工作方式,在这种触发方式中在一个时钟周期的上升沿和下降沿各传送一次数据,从而使得一个工作周期先后被触发两次,使传输带宽达到了加倍的目的,而这种触发信号的工作频率为
133MHz
,这样
AGP 2X
的传输带宽就达到了
266MB/s×2
(触发次数)=
533MB/s
的高度。
AGP 4X
仍使用了这种信号触发方式,只是利用两个触发信号在每个时钟周期的下降沿分别引起两次触发,从而达到了在一个时钟周期中触发
4
次的目的,这样在理论上它就可以达到
266MB/s×2
(单信号触发次数)
×2
(信号个数)=
1066MB/s
的带宽了。在
AGP 8X
规范中,这种触发模式仍然使用,只是触发信号的工作频率变成
266MHz
,两个信号触发点也变成了每个时钟周期的上升沿,单信号触发次数为
4
次,这样它在一个时钟周期所能传输的数据就从
AGP4X

4
倍变成了
8
倍,理论传输带宽将可达到
266MB/s×4
(单信号触发次数)
×2
(信号个数)=
2133MB/s
的高度了。





目前常用的
AGP
接口为
AGP4X

AGP PRO

AGP
通用及
AGP8X
接口。需要说明的是由于
AGP3.0
显卡的额定电压为
0.8—1.5V
,因此不能把
AGP8X
的显卡插接到
AGP1.0
规格的插槽中。这就是说
AGP8X
规格与旧有的
AGP1X/2X
模式不兼容。而对于
AGP4X
系统,
AGP8X
显卡仍旧在其上工作,但仅会以
AGP4X
模式工作,无法发挥
AGP8X
的优势。

      3


PCI Express
接口

      PCI Express

是下一代的总线接口,而采用此类接口的显卡产品,也将在
2004
年晚些时候正式面世。早在
2001
年的春季

英特尔开发者论坛

上,英特尔公司就提出了要用新一代的技术取代
PCI
总线和多种芯片的内部连接,并称之为第三代
I/O
总线技术。随后在
2001
年底,包括
Intel

AMD

DELL

IBM
在内的
20
多家业界主导公司开始起草新技术的规范,并在
2002
年完成,对其正式命名为
PCI Express


  
PCI Express
采用了目前业内流行的点对点串行连接,比起
PCI
以及更早期的计算机总线的共享并行架构,每个设备都有自己的专用连接,不需要向整个总线请求带宽,而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率,达到
PCI
所不能提供的高带宽。相对于传统
PCI
总线在单一时间周期内只能实现单向传输,
PCI Express
的双单工连接能提供更高的传输速率和质量,它们之间的差异跟半双工和全双工类似。


  
PCI Express
的接口根据总线位宽不同而有所差异,包括
X1

X4

X8
以及
X16

X2
模式将用于内部接口而非插槽模式)。较短的
PCI Express
卡可以插入较长的
PCI Express
插槽中使用。
PCI Express
接口能够支持热拔插,这也是个不小的飞跃。
PCI Express
卡支持的三种电压分别为
+3.3V

3.3Vaux
以及
+12V
。用于取代
AGP
接口的
PCI Express
接口位宽为
X16
,将能够提供
5GB/s
的带宽,即便有编码上的损耗但仍能够提供约为
4GB/s
左右的实际带宽,远远超过
AGP 8X

2.1GB/s
的带宽。

    PCI Express
规格从
1
条通道连接到
32
条通道连接,有非常强的伸缩性,以满足不同系统设备对数据传输带宽不同的需求。例如,
PCI Express X1
规格支持双向数据传输,每向数据传输带宽
250MB/s

PCI Express X1
已经可以满足主流声效芯片、网卡芯片和存储设备对数据传输带宽的需求,但是远远无法满足图形芯片对数据传输带宽的需求。 
因此,必须采用
PCI Express X16
,即
16
条点对点数据传输通道连接来取代传统的
AGP
总线。
PCI Express X16
也支持双向数据传输,每向数据传输带宽高达
4GB/s
,双向数据传输带宽有
8GB/s
之多,相比之下,目前广泛采用的
AGP 8X
数据传输只提供
2.1GB/s
的数据传输带宽。
 

    
尽管
PCI Express
技术规格允许实现
X1

250MB/
秒),
X2

X4

X8

X12

X16

X32
通道规格,但是依目前形式来看,
PCI Express X1

PCI Express X16
将成为
PCI Express
主流规格,同时芯片组厂商将在南桥芯片当中添加对
PCI Express X1
的支持,在北桥芯片当中添加对
PCI Express X16
的支持。除去提供极高数据传输带宽之外,
PCI Express
因为采用串行数据包方式传递数据,所以
PCI Express
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 Express
设备生产成本和体积。另外,
PCI Express
也支持高阶电源管理,支持热插拔,支持数据同步传输,为优先传输数据进行带宽优化。
 

    
在兼容性方面,
PCI Express
在软件层面上兼容目前的
PCI
技术和设备,支持
PCI
设备和内存模组的初始化,也就是说目前的驱动程序、操作系统无需推倒重来,就可以支持
PCI Express
设备。

       4


AGI

AGU
接口

       

因为节省购买系统成本的原因,有很多消费者在购买主板产品的时候,都选择了集成显示芯片的主板产品,但是由于部分集成显示芯片的主板(如:使用
Intel865GV/845GV
芯片组的主板)不具备
AGP
插槽,使得用户在想升级显卡的时候非常的麻烦。因为虽然也有
PCI
接口的显卡,但是比较少见,不容易购买,并且价格也比较高。针对这种情况,为了方便用户今后升级,一些主板厂商自己开发了一些可以兼容
AGP
显卡的接口,实现在这样的主板上使用独立的
AGP
显卡,目前主要有华擎的
AGI

ASRock  Graphics  Interface
)接口和倍嘉的
AGU

Advanced Graphics Upgrade
)接口。

    
这种接口外形和
AGP
接口一样,可以兼容
AGP8X/4X
规格显卡,支持微软
DirectX 9.0
标准,甚至可以使用配套的技术实现独立显卡和主板集成显卡同时工作,可以作为简易的双头显示升级方案。有了这样的接口就可以在
Intel865GV/i845GV
平台上升级外接显卡,灵活的升级系统,提高系统性能,提升主板的价值。

    
需要说明的是,这种接口兼容
AGP8X/4X
规格,但并不是真正的
AGP
接口。插上
AGP
显卡后性能方面比真正的
AGP
显卡差一些,并且建议使用者为带有这样显卡接口的主板购买显卡时参考主板厂商提供的显卡兼容性列表,以免出现兼容方面的问题。不论是
AGI
接口还是
AGU
接口,它们更注重的是在尽量不增加成本的同时给用户提供新的功能,便于使用市场主流显卡,提高系统的性能。

作为版主板块:
[
主板讨论版
,
驱动交流版
]

20

:硬盘接口类型

   
    

硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件,作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。不同的硬盘接口决定着硬盘与计算机之间的连接速度,在整个系统中,硬盘接口的优劣直接影响着程序运行快慢和系统性能好坏。从整体的角度上,硬盘接口分为
IDE

SATA

SCSI
和光纤通道四种,
IDE
接口硬盘多用于家用产品中,也部分应用于服务器,
SCSI
接口的硬盘则主要应用于服务器市场,而光纤通道只在高端服务器上,价格昂贵。
SATA
是种新生的硬盘接口类型,还正出于市场普及阶段,在家用市场中有着广泛的前景。在
IDE

SCSI
的大类别下,又可以分出多种具体的接口类型,又各自拥有不同的技术规范,具备不同的传输速度,比如
ATA100

SATA

Ultra160 SCSI

Ultra320 SCSI
都代表着一种具体的硬盘接口,各自的速度差异也较大。

IDE
    IDE
的英文全称为
“Integrated Drive Electronics”
,即

电子集成驱动器

,它的本意是指把

硬盘控制器



盘体

集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到了增强,硬盘制造起来变得更容易,因为硬盘生产厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容。对用户而言,硬盘安装起来也更为方便。
IDE
这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展,性能也不断的提高,其拥有的价格低廉、兼容性强的特点,为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。

    IDE
代表着硬盘的一种类型,但在实际的应用中,人们也习惯用
IDE
来称呼最早出现
IDE
类型硬盘
ATA-1
,这种类型的接口随着接口技术的发展已经被淘汰了,而其后发展分支出更多类型的硬盘接口,比如
ATA

Ultra ATA

DMA

Ultra DMA
等接口都属于
IDE
硬盘。

     IDE


     IDE


Integrated Device Electronics
的简称,是一种硬盘的传输接口,它有另一个名称叫做
ATA

AT Attachment
),这两个名词都有厂商在用,指的是相同的东西。
IDE
的规格后来有所进步,而推出了
EIDE

Enhanced IDE
)的规格名称,而这个规格同时又被称为
Fast ATA
。所不同的是
Fast ATA
是专指硬盘接口,而
EIDE
还制定了连接光盘等非硬盘产品的标准。而这个连接非硬盘类的
IDE
标准,又称为
ATAPI
接口。而之后再推出更快的接口,名称都只剩下
ATA
的字样,像是
Ultra ATA

ATA/66

ATA/100
等。

 




                        

主板
IDE
接口

     
早期的
IDE
接口有两种传输模式,一个是
PIO

Programming I/O
)模式,另一个是
DMA

Direct Memory Access
)。虽然
DMA
模式系统资源占用少,但需要额外的驱动程序或设置,因此被接受的程度比较低。后来在对速度要求愈来愈高的情况下,
DMA
模式由于执行效率较好,操作系统开始直接支持,而且厂商更推出了愈来愈快的
DMA
模式传输速度标准。而从英特尔的
430TX
芯片组开始,就提供了对
Ultra DMA 33
的支持,提供了最大
33MB/sec
的的数据传输率,以后又很快发展到了
ATA 66

ATA 100
以及迈拓提出的
ATA 133
标准,分别提供
66MB/sec

100MB/sec
以及
133MB/sec
的最大数据传输率。值得注意的是,迈拓提出的
ATA 133
标准并没能获得业界的广泛支持,硬盘厂商中只有迈拓自己才采用
ATA 133
标准,而日立(
IBM
),希捷和西部数据则都采用
ATA 100
标准,芯片组厂商中也只有
VIA

SIS

ALi
以及
nViidia
对次标准提供支持,芯片组厂商中英特尔则只支持
ATA 100
标准。


  各种
IDE
标准都能很好的向下兼容,例如
ATA 133
兼容
ATA 66/100

Ultra DMA33
,而
ATA 100
也兼容
Ultra DMA 33/66


  要特别注意的是,对
ATA 66
以及以上的
IDE
接口传输标准而言,必须使用专门的
80

IDE
排线,其与普通的
40

IDE
排线相比,增加了
40
条地线以提高信号的稳定性。


  以上这些都是传统的并行
ATA
传输方式,现在又出现了串行
ATA

Serial ATA
,简称
SATA
),其最大数据传输率更进一步提高到了
150MB/sec
,将来还会提高到
300MB/sec
,而且其接口非常小巧,排线也很细,有利于机箱内部空气流动从而加强散热效果,也使机箱内部显得不太凌乱。与并行
ATA
相比,
SATA
还有一大优点就是支持热插拔。




                           

主板
SATA
接口


在选购主板时,其实并无必要太在意
IDE
接口传输标准有多快,其实在
ATA 100

ATA 133
以及
SATA 150
下硬盘性能都差不多,因为受限于硬盘的机械结构和数据存取方式,硬盘的性能瓶颈是硬盘的内部数据传输率而非外部接口标准,目前主流硬盘的内部数据传输率离
ATA 100

100MB/sec
都还差得很远。所以要按照自己的具体需求选购。

    SCSI
    SCSI
的英文全称为
“Small Computer System Interface”
(小型计算机系统接口),是同
IDE

ATA
)完全不同的接口,
IDE
接口是普通
PC
的标准接口,而
SCSI
并不是专门为硬盘设计的接口,是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。
SCSI
接口具有应用范围广、多任务、带宽大、
CPU
占用率低,以及热插拔等优点,但较高的价格使得它很难如
IDE
硬盘般普及,因此
SCSI
硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。


光纤通道

    

光纤通道的英文拼写是
Fibre Channel
,和
SCIS
接口一样光纤通道最初也不是为硬盘设计开发的接口技术,是专门为网络系统设计的,但随着存储系统对速度的需求,才逐渐应用到硬盘系统中。光纤通道硬盘是为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开发的,它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。光纤通道的主要特性有:热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。

    
光纤通道是为在像服务器这样的多硬盘系统环境而设计,能满足高端工作站、服务器、海量存储子网络、外设间通过集线器、交换机和点对点连接进行双向、串行数据通讯等系统对高数据传输率的要求。

SATA
    
使用
SATA

Serial ATA
)口的硬盘又叫串口硬盘,是未来
PC
机硬盘的趋势。
2001
年,由
Intel

APT

Dell

IBM
、希捷、迈拓这几大厂商组成的
Serial ATA
委员会正式确立了
Serial ATA 1.0
规范,
2002
年,虽然串行
ATA
的相关设备还未正式上市,但
Serial ATA
委员会已抢先确立了
Serial ATA 2.0
规范。
Serial ATA
采用串行连接方式,串行
ATA
总线使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。

    




                      

支持
Serial-ATA
技术的标志




                     

主板上的
Serial-ATA
接口

    
串口硬盘是一种完全不同于并行
ATA
的新型硬盘接口类型,由于采用串行方式传输数据而知名。相对于并行
ATA
来说,就具有非常多的优势。首先,
Serial ATA
以连续串行的方式传送数据,一次只会传送
1
位数据。这样能减少
SATA
接口的针脚数目,使连接电缆数目变少,效率也会更高。实际上,
Serial ATA 
仅用四支针脚就能完成所有的工作,分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据,同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。其次,
Serial ATA
的起点更高、发展潜力更大,
Serial ATA 1.0
定义的数据传输率可达
150MB/s
,这比目前最新的并行
ATA
(即
ATA/133
)所能达到
133MB/s
的最高数据传输率还高,而在
Serial ATA 2.0
的数据传输率将达到
300MB/s
,最终
SATA
将实现
600MB/s
的最高数据传输率。

      
21


CPU
自动检测

 
    

以前的老式主板需要用户自己设定
CPU
的外频,倍频以及电压等参数(一般都是通过跳线来设定),现在生产的主板都能自动检测到这些参数,进而正确设定这些参数,并保存在
CMOS
中。在
CMOS
掉电时,也不需要打开机箱重新进行设置。


  另外,现在的主板还具有老式主板所没有的
CPU
温度检测报警功能。
CPU
温度过高会导致系统工作不稳定或者死机,甚至损坏
CPU
等,所以对
CPU
的温度检测是很重要的。它会在
CPU
温度超出安全范围时发出警告检测。温度的探头有两种:一种集成在处理器之中,依靠
BIOS
的支持;另一种是外置的,在主板上面可以见到,通常是一颗热敏电阻。它们都是通过温度的改变来改变自身的电阻值,让温度检测电路探测到电阻的改变,从而改变温度数值。

22
:硬件错误侦测

    
由于硬件的安装错误、不兼容或硬件损坏等原因,容易引起的硬件错误,从而导致轻则运行不正常,重则系统无法工作的故障。碰到此类情况,以前只能通过
POST
自检时的
BIOS
报警提示音,硬件替换法或通过
DEBUG
卡来查找故障原因。但这些方法使用起来很不方便,而且对用户的专业知识也要求较高,对普通用户并不适用。


  针对此问题,现在的主板厂商加如了许多人性化的设计,以方便用户快速,准确地判断故障原因。


  例如,现在许多主板特别设计了硬件加电自检故障的语言播报功能。以华硕的
“POST
播报员

为例,这个功能主要由华邦电子的
W83791SD
芯片,配合华硕自己设计芯片组合而成。可以监测
CPU
电压、
CPU
风扇转速、
CPU
温度、机壳风扇转速、电源风扇是否失效、机箱入侵警告等。这样就较好地保持了电脑的最佳工作状态。当系统有某个设备出故障时,
POST
播报员就会用语音提醒该配件出了故障。


  在硬件侦错报警方面,一些主板大厂都有自己非常独到的设计,譬如微星主板,用四支
LED
来反映主板的故障所在。而有的主板则干脆引入了早些年的
Debug
侦错卡的侦错技术,采用了更为直接的数码管来指出故障所在。


  另外,许多厂商还为主板设计了
AGP
保护电路,除了起显卡保护作用之外,保护电路还用一个
LED
发光二极管来告诉用户故障是否由显卡引起。

 
  

23
:扩展插槽

    
扩展插槽是主板上用于固定扩展卡并将其连接到系统总线上的插槽,也叫扩展槽、扩充插槽。扩展槽是一种添加或增强电脑特性及功能的方法。例如,不满意主板整合显卡的性能,可以添加独立显卡以增强显示性能;不满意板载声卡的音质,可以添加独立声卡以增强音效;不支持
USB2.0

IEEE1394
的主板可以通过添加相应的
USB2.0
扩展卡或
IEEE1394
扩展卡以获得该功能等。


  目前扩展插槽的种类主要有
ISA

PCI

AGP

CNR

AMR

ACR
和比较少见的
WI-FI

VXB
,以及笔记本电脑专用的
PCMCIA
等。历史上出现过,早已经被淘汰掉的还有
MCA
插槽,
EISA
插槽以及
VESA
插槽等等。未来的主流扩展插槽是
PCI Express
插槽。

     1

ISA
插槽
 
     ISA

插槽是基于
ISA
总线(
Industrial Standard Architecture
,工业标准结构总线)的扩展插槽,其颜色一般为黑色,比
PCI
接口插槽要长些,位于主板的最下端。其工作频率为
8MHz
左右,为
16
位插槽,最大传输率
8MB/sec
,可插接显卡,声卡,网卡已及所谓的多功能接口卡等扩展插卡。其缺点是
CPU
资源占用太高,数据传输带宽太小,是已经被淘汰的插槽接口。目前还能在许多老主板上看到
ISA
插槽,现在新出品的主板上已经几乎看不到
ISA
插槽的身影了,但也有例外,某些品牌的
845E
主板甚至
875P
主板上都还带有
ISA
插槽,估计是为了满足某些特殊用户的需求。




   

上图中左侧最长的插槽为
ISA
插槽(黑色),中间白色的为
PCI
插槽,右边棕色的插槽为
AGP
插槽。

        2


PCI
插槽

        PCI

插槽是基于
PCI
局部总线(
Pedpherd Component Interconnect
,周边元件扩展接口)的扩展插槽,其颜色一般为乳白色,位于主板上
AGP
插槽的下方,
ISA
插槽的上方。其位宽为
32
位或
64
位,工作频率为
33MHz
,最大数据传输率为
133MB/sec

32
位)和
266MB/sec

64
位)。可插接显卡、声卡、网卡、内置
Modem
、内置
ADSL Modem

USB2.0
卡、
IEEE1394
卡、
IDE
接口卡、
RAID
卡、电视卡、视频采集卡以及其它种类繁多的扩展卡。
PCI
插槽是主板的主要扩展插槽,通过插接不同的扩展卡可以获得目前电脑能实现的几乎所有外接功能。

       




    

上图中左侧最长的插槽为
ISA
插槽(黑色),中间白色的为
PCI
插槽,右边棕色的插槽为
AGP
插槽。

         3


AGP
插槽
 
         AGP


Accelerated Graphics Port
)是在
PCI
总线基础上发展起来的,主要针对图形显示方面进行优化,专门用于图形显示卡。
AGP
标准也经过了几年的发展,从最初的
AGP 1.0

AGP2.0 
,发展到现在的
AGP 3.0
,如果按倍速来区分的话,主要经历了
AGP 1X

AGP 2X

AGP 4X

AGP PRO
,目前最新片版本就是
AGP 3.0
,即
AGP 8X

AGP 8X
的传输速率可达到
2.1GB/s
,是
AGP 4X
传输速度的两倍。
AGP
插槽通常都是棕色,还有一点需要注意的是它不与
PCI

ISA
插槽处于同一水平位置,而是内进一些,这使得
PCI

ISA
卡不可能插得进去当然
AGP
插槽结构也与
PCI

ISA
完全不同,根本不可能插错的。




    

上图中左侧最长的插槽为
ISA
插槽(黑色),中间白色的为
PCI
插槽,右边棕色的插槽为
AGP
插槽。

       4:AMR

插槽

       AMR


Audio Modem Riser
,声音和调制解调器插卡)规范,它是
1998
年英特尔公司发起并号召其它相关厂商共同制定的一套开放工业标准,旨在将数字信号与模拟信号的转换电路单独做在一块电路卡上。因为在此之前,当主板上的模拟信号和数字信号同处在一起时,会产生互相干扰的现象。而
AMR
规范就是将声卡和调制解调器功能集成在主板上,同时又把数字信号和模拟信号隔离开来,避免相互干扰。这样做既降低了成本,又解决了声卡与
Modem
子系统在功能上的一些限制。由于控制电路和数字电路能比较容易集成在芯片组中或主板上,而接口电路和模拟电路由于某些原因(如电磁干扰、电气接口不同)难以集成到主板上。因此,英特尔公司就专门开发出了
AMR
插槽,目的是将模拟电路和
I/O
接口电路转移到单独的
AMR
插卡中,其它部件则集成在主板上的芯片组中。
AMR
插槽的位置一般在主板上
PCI
插槽(白色)的附近,比较短(大约只有
5
厘米),外观呈棕色。可插接
AMR
声卡或
AMR Modem
卡,不过由于现在绝大多数整合型主板上都集成了
AC

97
音效芯片,所以
AMR
插槽主要是与
AMR Modem
配合使用。但由于
AMR Modem
卡比一般的内置软
Modem
卡更占
CPU
资源,使用效果并不理想,而且价格上也不比内置
Modem
卡占多大优势,故此
AMR
插槽很快被
CNR
所取代。




                          AMR

插槽

       5:CNR

插槽

       

为顺应宽带网络技术发展的需求,弥补
AMR
规范设计上的不足,英特尔适时推出了
CNR

CommunicATIon Network Riser
,通讯网络插卡)标准。与
AMR
规范相比,新的
CNR
标准应用范围更加广泛,它不仅可以连接专用的
CNR Modem
,还能使用专用的家庭电话网络(
Home PNA
),并符合
PC 2000
标准的即插即用功能。最重要的是,它增加了对
10/100MB
局域网功能的支持,以及提供对
AC’97
兼容的
AC-Link

SMBus
接口和
USB

1.X

2.0
)接口的支持。另外,
CNR
标准支持
ATX

Micro ATX

Flex ATX
规格的主板,但不支持
NLX
形式的主板(
AMR
支持)。从外观上看,
CNR
插槽比
AMR
插槽比较相似(也呈棕色),但前者要略长一点,而且两者的针脚数也不相同,所以
AMR
插槽与
CNR
插槽无法兼容。
CNR
支持的插卡类型有
Audio CNR

Modem CNR

USB Hub CNR

Home PNA CNR

LAN CNR
等。但市场对
CNR
的支持度不够,相应的产品很少,所以大多数主板上的
CNR
插槽也成了无用的摆设。




                           CNR

插槽

        6:ACR

插槽

        ACR


Advanced CommuniATIon Riser
(高级通讯插卡)的缩写,它是
VIA
(威盛)公司为了与英特尔的
AMR
相抗衡而联合
AMD

3Com

Lucent
(朗讯)、
Motorola
(摩托罗拉)、
NVIDIA

Texas Instruments
等世界著名厂商于
2001

6
月推出的一项开放性行业技术标准,其目的也上为了拓展
AMR
在网络通讯方面的功能。
ACR
不但能够与
AMR
规范完全兼容,而且定义了一个非常完善的网络与通讯的标准接口。
ACR
插卡可以提供诸如
Modem

LAN
(局域网)、
Home PNA
、宽带网(
ADSL

Cable Modem
)、无线网络和多声道音效处理等功能。
ACR
插槽大多都设计放在原来
ISA
插槽的地方。
ACR
插槽采用
120
针脚设计,兼容普通的
PCI
插槽,但方向正好与之相反,这样可以保证两种类型的插卡不会混淆。管
ACR

CNR
标准都包含了
AMR
标准的全部内容,但这两者并不兼容,甚至可以说是互相排斥(这也是市场竞争的恶果)。两者最明显的差别是,
CNR
放弃了原有的基础架构,即放弃了对
AMR
标准的兼容,而
ACR
标准在增加了众多新功能的同时保留了与
AMR
的兼容性。但与
CNR
一样,市场对
ACR
的支持度不够,相应的产品很少,所以大多数主板上的
ACR
插槽也成了无用的摆设。




   

上图中最左侧的插槽为
ACR
插槽,注意其与右侧
5

PCI
插槽的区别。

       7:PCI Express

插槽

       PCI-Express

是最新的总线和接口标准,它原来的名称为
“3GIO”
,是由英特尔提出的,很明显英特尔的意思是它代表着下一代
I/O
接口标准。交由
PCI-SIG

PCI
特殊兴趣组织)认证发布后才改名为
“PCI-Express”
。这个新标准将全面取代现行的
PCI

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,而且还有相当大的发展潜力。
PCI Express
也有多种规格,从
PCI Express 1X

PCI Express 16X
,能满足现在和将来一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。能支持
PCI Express
的主要是英特尔的
i915

i925
系列芯片组。当然要实现全面取代
PCI

AGP
也需要一个相当长的过程,就象当初
PCI
取代
ISA
一样,都会有个过渡的过程。
  
  

      
在选购主板产品时,扩展插槽的种类和数量的多少是决定购买的一个重要指标。有多种类型和足够数量的扩展插槽就意味着今后有足够的可升级性和设备扩展性,反之则会在今后的升级和设备扩展方面碰到巨大的障碍。这点对初学者尤其重要。例如不满意整合主板的游戏性能想升级为独立显卡却发现主板上没有
AGP
插槽;想添加一块视频采集卡却发现使用的
PCI
插槽都已插满等等。但扩展插槽也并非越多越好,过多的插槽会导致主板成本上升从而加大用户的购买成本,而且过多的插槽对许多用户而言并没有作用,例如一台只需要做文本处理和上网的办公电脑却配有
6

PCI
插槽而且配有独立显卡,就是一种典型的资源浪费,这种类型的电脑只用整合型的
Micro ATX
主板就能完全满足使用要求。所以在具体产品的选购上要根据自己的需要来选购,符合自己的才是最好的。

24
:扩展接口

    
扩展接口是主板上用于连接各种外部设备的接口。通过这些扩展接口,可以把打印机,外置
Modem
,扫描仪,闪存盘,
MP3
播放机,
DC

DV
,移动硬盘,手机,写字板等外部设备连接到电脑上。而且,通过扩展接口还能实现电脑间的互连。


  目前,常见的扩展接口有串行接口(
Serial Port
),并行接口(
Parallel Port
),通用串行总线接口(
USB
),
IEEE 1394
接口等。


串行接口


  串行接口,简称串口,也就是
COM
接口,是采用串行通信协议的扩展接口。串口的出现是在
1980
年前后,数据传输率是
115kbps

230kbps
,串口一般用来连接鼠标和外置
Modem
以及老式摄像头和写字板等设备,目前部分新主板已开始取消该接口。


并行接口


  并行接口,简称并口,也就是
LPT
接口,是采用并行通信协议的扩展接口。并口的数据传输率比串口快
8
倍,标准并口的数据传输率为
1Mbps
,一般用来连接打印机、扫描仪等。所以并口又被称为打印口。


  另外,串口和并口都能通过直接电缆连接的方式实现双机互连,在此方式下数据只能低速传输。多年来
PC
的串口与并口的功能和结构并没有什么变化。在使用串并口时,原则上每一个外设必须插在一个接口上,如果所有的接口均被用上了就只能通过添加插卡来追加接口。串、并口不仅速度有限,而且在使用上很不方便,例如不支持热插拔等。随着
USB
接口的普及,目前都已经很少使用了,而且随着
BTX
规范的推广,是必然会被淘汰的。

USB

  
USB
是英文
Universal Serial Bus
的缩写,中文含义是

通用串行总线

。它不是一种新的总线标准,而是应用在
PC
领域的接口技术。
USB
是在
1994
年底由英特尔、康柏、
IBM

Microsoft
等多家公司联合提出的。不过直到近期,它才得到广泛地应用。从
1994

11

11

发表了
USB V0.7
版本以后,
USB
版本经历了多年的发展,到现在已经发展为
2.0
版本,成为目前电脑中的标准扩展接口。目前主板中主要是采用
USB1.1

USB2.0
,各
USB
版本间能很好的兼容。
USB
用一个
4
针插头作为标准插头,采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来,最多可以连接
127
个外部设备,并且不会损失带宽。
USB
需要主机硬件、操作系统和外设三个方面的支持才能工作。目前的主板一般都采用支持
USB
功能的控制芯片组,主板上也安装有
USB
接口插座,而且除了背板的插座之外,主板上还预留有
USB
插针,可以通过连线接到机箱前面作为前置
USB
接口以方便使用(注意,在接线时要仔细阅读主板说明书并按图连接,千万不可接错而使设备损坏)。而且
USB
接口还可以通过专门的
USB
连机线实现双机互连,并可以通过
Hub
扩展出更多的接口。
USB
具有传输速度快(
USB1.1

12Mbps

USB2.0

480Mbps
),使用方便,支持热插拔,连接灵活,独立供电等优点,可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘、
MP3
机、手机、数码相机、移动硬盘、外置光软驱、
USB
网卡、
ADSL Modem

Cable Modem
等,几乎所有的外部设备。

IEEE 1394

  
IEEE 1394
的前身即
Firewire
(火线),是
1986
年由苹果电脑公司针对高速数据传输所开发的一种传输介面,并于
1995
年获得美国电机电子工程师协会认可,成为正式标准。现在大家看到的
IEEE1394

Firewire

i.LINK
其实指的都是这个标准,通常,在
PC
个人计算机领域将它称为
IEEE1394
,在电子消费品领域,则更多的将它称为
i.LINK
,而对于苹果机则仍以最早的
Firewire
称之。
IEEE 1394
也是一种高效的串行接口标准,功能强大而且性能稳定,而且支持热拔插和即插即用。
IEEE 1394
可以在一个端口上连接多达
63
个设备,设备间采用树形或菊花链拓扑结构。


  
IEEE 1394
标准定义了两种总线模式,即:
Backplane
模式和
Cable
模式。其中
Backplane
模式支持
12.5

25

50Mbps
的传输速率;
Cable
模式支持
100

200

400Mbps
的传输速率。目前最新的
IEEE 1394b
标准能达到
800Mbps
的传输速率。
IEEE1394
是横跨
PC
及家电产品平台的一种通用界面,适用于大多数需要高速数据传输的产品,如高速外置式硬盘、
CD-ROM

DVD-ROM
、扫描仪、打印机、数码相机、摄影机等。
IEEE 1394
分为有供电功能的
6

A
型接口和无供电功能的
4

B
型接口,
A
型接口可以通过转接线兼容
B
型,但是
B
型转换成
A
型后则没有供电的能力。
6
针的
A
型接口在
Apple
的电脑和周边设备上使用很广,而在消费类电子产品以及
PC
上多半都是采用的简化过的
4

B
型接口,需要配备单独的电源适配器。
IEEE1394
接口可以直接当做网卡联机,也可以通过
Hub
扩展出更多的接口。没有
IEEE1394
接口的主板也可以通过插接
IEEE 1394
扩展卡的方式获得此功能。

25
:硬件监控

    
为了让用户能够了解硬件的工作状态(温度、转速、电压等),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。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。常见的有温度控制芯片和通用硬件监控芯片等等。


  温度控制芯片:主流芯片可以支持两组以上的温度检测,并在温度超过一定标准的时候自动调整处理器散热风扇的转速,从而降低
CPU
的温度。超过预设温度时还可以强行自动关机,从而保护电脑系统。常见的温度控制芯片有
Analog Devices

ADT7463
等等。


  通用硬件监控芯片:这种芯片通常还整合了超级
I/O
(输出
/
输出管理)功能,可以用来监控受监控对象的电压、温度、转速等。对于温度的监控需与温度传感元件配合;对风扇电机转速的监控,则需与
CPU
或显卡的散热风扇配合。比较常见的硬件监控芯片有华邦公司的
W83697HF

W83627HF

SMSC
公司的
LPC47M172

ITE
公司的
IT8705F

IT8703F

ASUS
公司的
AS99172F
(此芯片能同时对三组系统风扇和三组系统温度进行监控)等。

26
:电源回路

    
电源回路是主板中的一个重要组成部分,其作用是对主机电源输送过来的电流进行电压的转换,将电压变换至
CPU
所能接受的内核电压值,使
CPU
正常工作,以及对主机电源输送过来的电流进行整形和过滤,滤除各种杂波和干扰信号以保证电脑的稳定工作。电源回路的主要部分一般都位于主板
CPU
插槽附近。


  电源回路依其工作原理可分为线性电源供电方式和开关电源供电方式。

      1
:线性电源供电方式



      
这是好多年以前的主板供电方式,它是通过改变晶体管的导通程度来实现的,晶体管相当于一个可变电阻,串接在供电回路中。由于可变电阻与负载流过相同的电流,因此要消耗掉大量的能量并导致升温,电压转换效率低。尤其是在需要大电流的供电电路中线性电源无法使用。目前这种供电方式早已经被淘汰掉了。

    2
:开关电源供电方式


  这是目前广泛采用的供电方式,
PWM
控制器
IC
芯片提供脉宽调制,并发出脉冲信号,使得场效应管
MOSFET1

MOSFET2
轮流导通。扼流圈
L0

L1
是作为储能电感使用并与相接的电容组成
LC
滤波电路。

    
    

其工作原理是这样的:当负载两端的电压
VCORE
(如
CPU
需要的电压)要降低时,通过
MOSFET
场效应管的开关作用,外部电源对电感进行充电并达到所需的额定电压。当负载两端的电压升高时,通过
MOSFET
场效应管的开关作用,外部电源供电断开,电感释放出刚才充入的能量,这时的电感就变成了电源继续对负载供电。随着电感上存储能量的消耗,负载两端的电压开始逐渐降低,外部电源通过
MOSFET
场效应管的开关作用又要充电。依此类推在不断地充电和放电的过程中就行成了一种稳定的电压,永远使负载两端的电压不会升高也不会降低,这就是开关电源的最大优势。还有就是由于
MOSFET
场效应管工作在开关状态,导通时的内阻和截止时的漏电流都较小,所以自身耗电量很小,避免了线性电源串接在电路中的电阻部分消耗大量能量的问题。这也就是所谓的

单相电源回路

的工作原理。
 


  单相供电一般可以提供最大
25A
的电流,而现今常用的
CPU
早已超过了这个数字,
P4
处理器功率可以达到
70-80
瓦,工作电流甚至达到
50A
,单相供电无法提供足够可靠的动力,所以现在主板的供电电路设计都采用了两相甚至多相的设计。(如图
2
)就是一个两相供电的示意图,很容易看懂,就是两个单相电路的并联,因此它可以提供双倍的电流供给,理论上可以绰绰有余地满足目前
CPU
的需要了。但上述只是纯理论,实际情况还要添加很多因素,如开关元件性能,导体的电阻,都是影响
Vcore
的要素。实际应用中存在供电部分的效率问题,电能不会
100%
转换,一般情况下消耗的电能都转化为热量散发出来,所以我们常见的任何稳压电源总是电器中最热的部分。要注意的是,温度越高代表其效率越低。这样一来,如果电路的转换效率不是很高,那么采用两相供电的电路就可能无法满足
CPU
的需要,所以又出现了三相甚至更多相供电电路。但是,这也带来了主板布线复杂化,如果此时布线设计如果不很合理,就会影响高频工作的稳定性等一系列问题。目前在市面上见到的主流主板产品有很多采用三相供电电路,虽然可以供给
CPU
足够动力,但由于电路设计的不足使主板在极端情况下的稳定性一定程度上受到了限制,如要解决这个问题必然会在电路设计布线方面下更大的力气,而成本也随之上升了。



    
电源回路采用多相供电的原因是为了提供更平稳的电流,从控制芯片
PWM
发出来的是那种脉冲方波信号,经过
LC
震荡回路整形为类似直流的电流,方波的高电位时间很短,相越多,整形出来的准直流电越接近直流。


  电源回路对电脑的性能发挥以及工作的稳定性起着非常重要的作用,是主板的一个重要的性能参数。在选购时应该选择主流大厂设计精良,用料充足的产品。

27

BIOS

    
计算机用户在使用计算机的过程中,都会接触到
BIOS
,它在计算机系统中起着非常重要的作用。一块主板性能优越与否,很大程度上取决于主板上的
BIOS
管理功能是否先进。
 


  
BIOS

Basic Input/Output System
,基本输入输出系统)全称是
ROM

BIOS
,是只读存储器基本输入/输出系统的简写,它实际是一组被固化到电脑中,为电脑提供最低级最直接的硬件控制的程序,它是连通软件程序和硬件设备之间的枢纽,通俗地说,
BIOS
是硬件与软件程序之间的一个

转换器

或者说是接口(虽然它本身也只是一个程序),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。

BIOS
芯片是主板上一块长方型或正方型芯片,
BIOS
中主要存放:


自诊断程序:通过读取
CMOS RAM
中的内容识别硬件配置,并对其进行自检和初始化;
 
CMOS

设置程序:引导过程中,用特殊热键启动,进行设置后,存入
CMOS RAM
中;
 

系统自举装载程序:在自检成功后将磁盘相对
0

0
扇区上的引导程序装入内存,让其运行以装入
DOS
系统;
 

主要
I

O
设备的驱动程序和中断服务;


由于
BIOS
直接和系统硬件资源打交道,因此总是针对某一类型的硬件系统,而各种硬件系统又各有不同,所以存在各种不同种类的
BIOS
,随着硬件技术的发展,同一种
BIOS
也先后出现了不同的版本,新版本的
BIOS
比起老版本来说,功能更强。

      
      1


BIOS
的功能
 
      

目前市场上主要的
BIOS

AMI BIOS

Award BIOS
以及
Phoenix BIOS
,其中,
Award

Phoenix
已经合并,二者的技术也互有融合。从功能上看,
BIOS
分为三个部分:

       *
自检及初始化程序;
 
       *

硬件中断处理;
 
       *

程序服务请求;


(一)自检及初始化


  这部分负责启动电脑,具体有三个部分,第一个部分是用于电脑刚接通电源时对硬件部分的检测,也叫做加电自检(
Power On Self Test
,简称
POST
),功能是检查电脑是否良好,通常完整的
POST
自检将包括对
CPU

640K
基本内存,
1M
以上的扩展内存,
ROM
,主板,
CMOS
存储器,串并口,显示卡,软硬盘子系统及键盘进行测试,一旦在自检中发现问题,系统将给出提示信息或鸣笛警告。自检中如发现有错误,将按两种情况处理:对于严重故障(致命性故障)则停机,此时由于各种初始化操作还没完成,不能给出任何提示或信号;对于非严重故障则给出提示或声音报警信号,等待用户处理。


  第二个部分是初始化,包括创建中断向量、设置寄存器、对一些外部设备进行初始化和检测等,其中很重要的一部分是
BIOS
设置,主要是对硬件设置的一些参数,当电脑启动时会读取这些参数,并和实际硬件设置进行比较,如果不符合,会影响系统的启动。


  最后一个部分是引导程序,功能是引导
DOS
或其他操作系统。
BIOS
先从软盘或硬盘的开始扇区读取引导记录,如果没有找到,则会在显示器上显示没有引导设备,如果找到引导记录会把电脑的控制权转给引导记录,由引导记录把操作系统装入电脑,在电脑启动成功后,
BIOS
的这部分任务就完成了。


(二)程序服务处理和硬件中断处理


  这两部分是两个独立的内容,但在使用上密切相关。


  程序服务处理程序主要是为应用程序和操作系统服务,这些服务主要与输入输出设备有关,例如读磁盘、文件输出到打印机等。为了完成这些操作,
BIOS
必须直接与计算机的
I

O
设备打交道,它通过端口发出命令,向各种外部设备传送数据以及从它们那儿接收数据,使程序能够脱离具体的硬件操作,而硬件中断处理则分别处理
PC
机硬件的需求,因此这两部分分别为软件和硬件服务,组合到一起,使计算机系统正常运行。


  
BIOS
的服务功能是通过调用中断服务程序来实现的,这些服务分为很多组,每组有一个专门的中断。例如视频服务,中断号为
10H
;屏幕打印,中断号为
05H
;磁盘及串行口服务,中断
14H
等。每一组又根据具体功能细分为不同的服务号。应用程序需要使用哪些外设、进行什么操作只需要在程序中用相应的指令说明即可,无需直接控制。

CMOS
是互补金属氧化物半导体的缩写。其本意是指制造大规模集成电路芯片用的一种技术或用这种技术制造出来的芯片。在这里通常是指电脑主板上的一块可读写的
RAM
芯片。它存储了电脑系统的实时钟信息和硬件配置信息等。系统在加电引导机器时,要读取
CMOS
信息,用来初始化机器各个部件的状态。它靠系统电源和后备电池来供电,系统掉电后其信息不会丢失。

      2


CMOS

BIOS
的区别
 
      

由于
CMOS

BIOS
都跟电脑系统设置密切相关,所以才有
CMOS
设置和
BIOS
设置的说法。也正因此,初学者常将二者混淆。
CMOS RAM
是系统参数存放的地方,而
BIOS
中系统设置程序是完成参数设置的手段。因此,准确的说法应是通过
BIOS
设置程序对
CMOS
参数进行设置。而我们平常所说的
CMOS
设置和
BIOS
设置是其简化说法,也就在一定程度上造成了两个概念的混淆。

      3

:升级
BIOS
的作用

      

现在的
BIOS
芯片都采用了
Flash ROM
,都能通过特定的写入程序实现
BIOS
的升级,升级
BIOS
主要有两大目的:

    *
免费获得新功能


  升级
BIOS
最直接的好处就是不用花钱就能获得许多新功能,比如能支持新频率和新类型的
CPU
,例如以前的某些老主板通过升级
BIOS
支持图拉丁核心
Pentium III

Celeron
,现在的某些主板通过升级
BIOS
能支持最新的
Prescott
核心
Pentium 4E CPU
;突破容量限制,能直接使用大容量硬盘;获得新的启动方式;开启以前被屏蔽的功能,例如英特尔的超线程技术,
VIA
的内存交错技术等;识别其它新硬件等。

     *
解决旧版
BIOS
中的
BUG

  
BIOS
既然也是程序,就必然存在着
BUG
,而且现在硬件技术发展日新月异,随着市场竞争的加剧,主板厂商推出产品的周期也越来越短,在
BIOS
编写上必然也有不尽如意的地方,而这些
BUG
常会导致莫名其妙的故障,例如无故重启,经常死机,系统效能低下,设备冲突,硬件设备无故

丢失

等等。在用户反馈以及厂商自己发现以后,负责任的厂商都会及时推出新版的
BIOS
以修正这些已知的
BUG
,从而解决那些莫名其妙的故障。


  由于
BIOS
升级具有一定的危险性,各主板厂商针对自己的产品和用户的实际需求,也开发了许多
BIOS
特色技术。例如
BIOS
刷新方面的有著名的技嘉的
@BIOS Writer
,支持技嘉主板在线自动查找新版
BIOS
并自动下载和刷新
BIOS
,免除了用户人工查找新版
BIOS
的麻烦,也避免了用户误刷不同型号主板
BIOS
的危险,而且技嘉
@BIOS
还支持许多非技嘉主板在
windows
下备份和刷新
BIOS
;其它相类似的
BIOS
特色技术还有华硕的
Live Update
,升技的
Abit Flash Menu

QDI

Update Easy
,微星的
Live Update 3
等等,微星的
Live Update 3
除了主板
BIOS
,对微星出品的显卡
BIOS
以及光存储设备的
Firmware
也能自动在线刷新,是一款功能非常强大的微星产品专用工具。此外,英特尔原装主板的
Express BIOS Update
技术也支持在
windows
下刷新
BIOS
,而且此技术是
BIOS
文件与刷新程序合一的可执行程序,非常适合初学者使用。在预防
BIOS
被破坏以及刷新失败方面有技嘉的双
BIOS
技术,
QDI
的金刚锁技术,英特尔原装主板的
Recovery BIOS
技术等等。


  除了厂商的新版
BIOS
之外,其实我们自己也能对
BIOS
作一定程度上的修改而获得某些新功能,例如更改能源之星
LOGO
,更改全屏开机画面,获得某些品牌主板的特定功能(例如为非捷波主板添加捷波恢复精灵模块),添加显卡
BIOS
模块拯救
BIOS
损坏的显卡,打开被主板厂商屏蔽了的芯片组功能,甚至支持新的
CPU
类型,直接支持大容量的硬盘而不用
DM
之类的软件等等。不过这些都需要对
BIOS
非常熟悉而且有一定的动手能力和经验以后才能去做。