硬件X档案——主板篇 月亮鸟 1999年 第20期 20版 　　有人说主板是一台PC中最重要的部件，此话不假。因为主板是整个PC内部结构的基础，不管是CPU、内存、显示卡还是鼠标、键盘、声卡、网卡都得靠主 板这个“总调度员”来协调工作，主板不好，其它一切免谈。当你打开机箱时，会看到有一块大板，上面插着各种PC配件，那就是主板。下面我们就来简单介绍一下吧（^202001a^1）。 　　现在主板的品牌不下几十种，模样也不尽相同。按照板型划分主要有以下几种：AT板型、ATX板型、NLX板型等。AT板型是一种最基本板型，其特点是结构简单、价格低廉。一般的低价主板都采用这种结构。而ATX板型则像一块 横置的大AT板，这样便于ATX机箱的风扇对CPU进行吹风散热，而且板上的很多端口都“竖 立”起来，直接与外界“沟通”，并不像AT板上的许多COM口、打印口都要依靠连线才能输出。ATX还按尺寸分出一种“Mini ATX”，顾名思义此种板型只是 小了一号的ATX主板而已。最后一种是NLX板，它比较受品牌机厂商青睐，DIY迷们很难见到它，其外形像是插了一块显示卡的主板，由两个部分构成：一个部分是布有逻辑控制芯片和基本输入输出端口的基板，另一部分具有AGP、PCI、ISA等插槽的附加板则像显示卡一样插在基板的特殊端口中。这样做可以使一些很“高大”的板卡能够躺在主板上，不仅可使机箱迅速变矮，而且抽取起来更加方便，那些超薄的原装机机箱内一般都采用了 NLX主板。（^202001b^2） 　　认识了主板的外型，再来看看主板上众多的插槽、芯片到底都起了些什么作用。 #1主板上的王座——CPU插槽 众所周知，现在的CPU插座分为Slot 1和Socket 7两大主流，Slot 1是一条又长又宽的深槽，Socket 7则四四方方像一个扁平 的火柴盒（^202001c^3）。插在Slot 1上的CPU只有Intel的赛扬、PⅡ和PⅢ。Socket 370是Intel为了与赛扬 CPU配合而特意推出的，更像是大了一圈的Socket 7。Slot 2长像和Slot 1几乎一样，只是腰身粗一些而已，PⅡ CPU无法 插入（插进去也没用），只有Intel的顶级CPU——Xeon（至强）才能稳居其内，Slot 2主板只会出现在高 档PC工作站和服务器内。至于一些专有结构体系的计算机主板不在本文讨论范围内。采用Socket 7和Slot 1的两大类主板会在许多细节上有区别。 #1主板的控制中枢——芯片组 评定主板的性能首先要看它选用什么样的主芯片组，因为它决定了： 　　1.主板使用什么样的外部频率。一块使用100MHz外频的PⅡ 300在运行很多程序时都比在66MHz外频使用的PⅡ 333快。在K6－2上面得到的结果会更明显。VIA的MVP3和Intel BX芯片组都支持100MHz和66MHz两种标准外部总频率，而一些老的芯片组则只能支持到66MHz。 2.可以使用的内存有多少，是什么种类。如现在主板上流行的SDRAM内存在早期的芯片组Intel 430HX、440FX主板时都无法运行 ，而VIA的MVP3甚至可以支持改良型SDRAM——DDR－SDRAM，这都是主板芯片组的功效。另外不断的技术革新已使主板支持的最大内存容量由430TX的256M提升到450NX的4GB。 　　3.Cache能对内存提供多大的缓冲。TX芯片组的Cache只对64M以内的内存起作用， 而在64M以上的部分就要等一会了。VIA的MVP3可缓冲内存达到512M。 　　4.支持的Cache数量。TX芯片组主板可支持512K Cache ，而VIA、MVP3和ALI AladinV都可达到1M以上。 　　5.各种主要总线以及输出模式。Intel从TX芯片组开始支持UltraDMA33硬盘传输模式，而VIA的 Apollo Pro甚至已开始支持UltraDMA 66。另外Intel在LX以后的主板上开始出现一个新插口——AGP显示卡插口，VIA和ALI也开始有相应的芯片支持AGP。可别小看它，AGP的出现解决了显示卡与内存、CPU之间带宽不足的问题，使高速、大容量图形显示成为可能。AGP插口一般位于主板的PCI和ISA之前，长度也很短，但是它比PCI和ISA的带宽大很多倍，目前已达到533MB/S（2X模式），不久就可以达到1G/S的带宽（4X模式），前提是要得到新一代 芯片组的支持。 　　早期的主板芯片组包含三至四枚芯片，随着时间的推移，芯片封装技术飞速发展，现在的成品一般只有两块芯片了。在Slot 1主板上主要有Intel的440BX、LX、EX芯片组，VIA的Apollo Pro Plus、SIS的5600等，在Socket 7平台上最流行的则是VIA MVP3、Intel 430TX、ALI AladinV和SIS的5591/5595等，Socket 370主板也有自己的专用“心脏”Intel 440ZX，当然其它的芯片组Socket 370也能用，而Slot 2主板则有专用于工作站的440GX和用于服务器的450NX芯片组（各芯片组性能见^202001g^）。芯片组对于主板来说实在是太重要了，在这里将目前主流的两类芯片组各选出一个代表来说明芯片组是什么样，以及它的工作方式。 我们先以Intel目前的主流BX芯片组为例加以介绍。它由两枚芯片组成，在主板上就是标有“AGP Set”的那枚，学名“82443BX”，芯片上面还刻有出厂编号， 、产地等。它负责CPU、内存、AGP、外频的产生以及与南桥芯片的联系与调度等，可以说是重中之重。因为它功能如此复杂，所以芯片面积很大，采用BGA封装，共有496个引脚。主板的南桥芯片——8Z371EB任务相对要轻一些，它一般与外部设备打交道，如USB、ISA以及PCI到ISA的联系等，它的功能较少所以晶体管数量也少，面积比北桥小得多，引脚也只有324针，它还有个俗名叫“PⅡX4”。（Intel 82443BX芯片组工作方式见^202001d^4）。主板Socket 7平台上的当红小生非VIA MVP3莫属。大家现在见到的MVP3芯片组主要有“CD”版和“CE”版两种，从北桥芯片上标有的字样即可看出，如果是 “CE”版则第一行有“VT82CS98 MVP”，如果是“CD”版则是“VT82C 598AT”，而第二行更是（“CD”版与“CE”）版图案见^202001e^五）一目了然。“CE”版芯片的性能当然比“CD” 版要好，至少“CE”版芯片在支持i740显示卡上基本没问题，而“CD”版则麻烦较多。与Inte l的BX芯片组不同，MVP3并没有都采用BGA芯片，它的北桥是BGA封装的，而南桥仍采用FQFP，看上去两枚芯片一圆一方，不过从功能上说它不亚于BX芯片组，其南、北桥芯片所掌管的主板部件以及工作方式和“BX”也相差无几，只不过MVP3的北桥芯片还担负着“PCI TO IDE”的艰巨任务（MVP3工作方式见^202001f^六）。 #1即将逝去的辉煌——二级Cache Socket 7主板除了CPU插槽不同于Slot 1主板外，还多一项二级Cache（高速缓存）。大家都知道Intel的PⅡ CPU内含两级Cache，而AMD（K6－3除外）和Cyrix的CPU则只有一级片内Cache，因此它们主要依靠主板上的缓存来提高CPU命中率。对于Socke 7主板来说，Cache 真是效率倍增器，其大小从256K到1M不等，一般分为一至两片，布置在离CPU较近的地方。Cache也叫SRAM，内置晶体管数量庞大，制造工艺复杂，价格昂贵。Cache的速度在其商标下第一行就已标明，如“WZSP222AF－4A”，这里的“－4”就代表Cache延迟时间一般在10ns左右，而现在的Cache最短延迟时间甚至可在3ns以内。不过随着时间的推移，越来越多的CPU开始包含二级Cache，主板上的独立二级Cache会渐渐消失。 #1体贴的温控芯片 现在的主板上发热的东西太多：CPU 、显示卡、北桥芯片都纷纷争着装散热片。为了系统的稳定，人们在主板上又添置了一片指甲盖大小的芯片，用于CPU及系统的温度监测。比较流行的产品是美国国家半导体公司生产的LM75/ LM78套片以及WinBond的WB83781D等。前者使用较为普及，而后者是最近才出现在主板上。 #1主板的大脑——BIOS 主板上还有一个与我们联系非常紧密的大件——BIOS（Basic I/O System）。从BIOS的英文名称就可以看出它掌管的是主板一些最基本的输入和输出，如果说芯片组是主板的心脏的话，那么BIOS 就是大脑，它告诉主板应该如何工作，各个中断地址的使用状况，以及把一些特定的开关打开等。BIOS还有一个用途是支持即插即用（PNP）设备，它通知系统正在使用什么CPU、显示卡、硬盘、光驱、声卡、网卡等设备，从开机的画面上就可以看出各个设备的型号以及联接是否正常。BIOS芯片的生产厂商主要有三家：WinBond、SST和Atmel，容量从512K到2M不等，现在的BIOS大多可以通过软件直接更新，这样方便了不少用户的升级。可是CIH病毒也大摇大摆地破坏了整个主板，本人倒是早期的BIOS，想更新就必须拿到紫光灯下面刷一下，虽然比较繁，安全第一嘛。有新的可刷新BIOS的用户可要注意，最好在平时将可刷新功能屏蔽（通过跳线设置）。BIOS必须依靠固化在其中的软件才能让它发挥作用，应该说BIOS是芯片及芯片内的软件共同构成的。BIOS的编写公司也是“三足鼎立”，Award是大众化产品，性价比高，其操作界面也很简单明了，适应范围很广，初级到高级的玩家都很喜爱它。AMI的操作画面完全采用窗口方式，使用鼠标就可搞定了，不过真正操作起来却有些让人摸不着头脑。最复杂最昂贵的BIOS来自Phoenix，一般DIY市场上的主板很难觅得它的芳踪。笔者所在单位里无数的HP、IBM、DELL、COMPAQ等品牌机，从PC到工作站、服务器主板全部采用Phoenix。它的设置相当专业化，还有相当一部分已为特定机器专门设计，因此想把这种BIOS玩好要花些功夫，对PC硬件的了解要透，一不小心就会让你当场死机。