新手装备手册——主板篇

李肖峰
2000年 第38期 

　　无论是Super 7或者PentiumⅡ、Pentium Ⅲ（包括其它公司兼容CPU）的主板，工作原理、主要器件的设置基本上都差不多。目前生产的通用主板上必然都设有CPU接口插座、内存插槽、AGP插槽（即使部分没有AGP插槽的整合主板也在芯片组中集成了AGP图形卡）、BIOS芯片和主板芯片组以及PCI总线扩展槽、各种外部设备接口等等（见^38010301a^1）。尤其是在实际组装电脑时，主板的结构将决定机箱的选择；CPU接口将决定使用哪种类型的CPU。而主板BIOS和芯片组更是对主板的功能有关键性的作用。
#1    一、主板结构
　　目前常用的主板结构有：ATX、Micro－ATX和Baby AT三种标准；另有一种NLX标准主板则供品牌机（主要是国外品牌）厂家生产整机使用。
　　1.ATX和Micro－ATX
　　标准ATX主板的尺寸通常“横长竖短”，俗称“大板”，主要特点是将串口、并口、鼠标和键盘接口都固定在主板上，内置声卡功能时还将声卡的接口也一并做在主板上（见^38010301b^2）。另外ATX主板必须使用ATX结构的机箱电源，这样才能保证ATX主板的定时开机、Modem唤醒、键盘开机等特殊功能的实现。
　　Micro－ATX主板俗称“小板”，它在结构上与标准ATX主板相同，区别只是Micro－ATX比标准ATX主板减少了部分扩展插槽，这样尺寸也就减小了不少，降低了厂家的生产成本和用户组装电脑时的投资。
　　现在又有厂家推出了所谓的Flex－ATX主板，根据笔者观察在结构和外形上与Micro－ATX主板并无太大区别，但只有两个PCI插槽，与Micro－ATX主板相比反而少了一个。
　　2.Baby－AT
　　Baby－AT主板也常简称为“AT”板，标准的Baby－AT主板从外形上看就是将标准ATX主板旋转了90度（见图2），但结构上简单了很多，除了设置一个键盘插座外，将串、并口等插座全部改用插座固定条用电缆连接安装在机箱上。不过目前市面上已经很难看到Baby－AT的主板了。
　　3.NLX主板
　　这类主板主要供品牌机厂家使用，它的结构特点是由主板和扩展槽板两部分组成，如果你看某台卧式机箱的电脑板卡横着（水平）插或者立式机箱板卡竖着（垂直）插时就基本上可以肯定它使用的就是NLX主板。
#1    二、CPU安装接口
　　目前主板常用的CPU接口类型可分为Socket（Super） 7、Socket 370和Socket （462）A主板以及Slot 1、Slot 2和Slot A主板。由于这些不同的CPU插座（槽）分别对应不同公司生产的不同规格、型号的CPU。所以只要看到主板上的CPU插座，就能知道这块主板使用哪种CPU。所有的Slot结构主板也都可以通过专用的Socket 转Slot 转接卡安装Socket结构的CPU。从发展眼光看，Slot 结构主板还是应该列入被淘汰的范围。
#1    三、总线和扩展槽
　　总线就是电脑系统中CPU与芯片组之间，或是芯片组与多台设备或器件之间用于传输数据、指令和寻址三类信号的公用线组的集合，这可能也是英语用“BUS”表示总线的原因之一。各总线上的数据传输速度取决于该总线的运行时钟频率，一般情况下时钟频率越高，则总线的数据传输率越高，但电脑中不同总线的时钟频率都有各自不同的标准。
　　总线的最大数据传输率也叫数据带宽，通常用公式：速率=总线数据宽度×时钟信号频率/8计算，计算结果的单位为MB，即每秒传送多少字节（Byte）数。公式中的总线数据宽度取决于各总线（接口）的技术标准。例如Pentium  Ⅱ电脑的内存总线数据宽度为64位，时钟信号与CPU外频频率相同，当CPU使用66MHz外频时，内存总线的最大数据传输率：532MB=64×66.6（MHz）/8；但当CPU使用100MHz外频时，数据传输速率则提高到：800MB=64×100（MHz）/8。这表明在保持总线数据宽度不变的情况下，可以通过提高总线时钟频率来相对提高最大数据传输速率。这也是目前CPU的外频频率和内存总线频率逐年攀高的原因之一。
　　1.CPU总线
　　CPU总线一般是指CPU与芯片组之间（Super 7主板上还包括CPU与L2 Cache之间）的公用连接线。CPU总线上的时钟频率通常就是我们常说的外频频率，目前使用的外频分别有66MHz、100MHz和133MHz三种。而AMD的K7系列CPU虽然也使用100MHz外频，但它的EV6 CPU总线通过DDR（一个时钟脉冲传送两次数据）技术使CPU和芯片组之间的数据传输以200MHz时钟进行，因此EV6总线的数据传输速率最高能达1600MB。
　　2.内存总线
　　内存总线用于内存插槽与芯片组之间的连接。一般内存总线的时钟频率通常与CPU外频相同。但目前使用VIA等兼容芯片组的主板支持内存总线使用和CPU总线不同的时钟运行。内存总线时钟与CPU时钟频率不相同的好处就是可以在保持CPU外频不变的前提下适当提高或降低内存的时钟频率，这样做的目的是能最大限度地发挥内存性能，又能在必要时降低系统对内存的技术性能要求。
　　3.AGP图形端口
　　AGP（Accelerated Graphics Port高速图形端口），也有人称为AGP总线，是Intel公司为提高电脑系统的3D显示速度而开发的，仅用于AGP显卡的安装。目前AGP端口标准已由原来的AGP 1.0（1×、2×）发展到AGP 2.0（AGP 4×），此时最大数据传输速率可高达1064Mbs。
　　4.PCI总线和PCI扩展槽
　　PCI总线又叫局部总线，它的标准数据宽度为32位，总线时钟频率为33MHz，所以PCI总线的最高数据传输率为133Mbs。PCI扩展槽一般使用白色，是主板中设置最多的一种插槽。通常用来安装声卡、电视卡或SCSI等扩展卡。PCI扩展槽在主板上均有编号，靠近AGP端口的PCI槽一般定为＃1，然后依次向ISA槽方向分别编为＃2至＃5。PCI槽编号在某些操作系统或应用软件中可能用到。
　　PCI插槽也有相应的技术规范，目前使用PCI 2.0或PCI 2.1，但在实际使用时没有发现这两种标准的差异对功能卡有什么直接影响。
　　5.ISA总线和ISA插槽
　　ISA总线源于IBM公司的第一台PC机，早先数据位仅有8位，直到286电脑（AT机）问世后才扩展到16位，所以也叫AT总线，就是主板上最长的黑色扩展槽。由于ISA总线数据宽度只有16位，时钟频率仅8.3MHz，所以ISA总线的最高数据传输率只有16MB（实际使用时还达不到），所以去年由Intel公司和微软公司联合推出PC＇99规范时就已经从电脑中取消了ISA总线。
　　6.AMR和CRN插槽
　　AMR（Audio Modem Riser）和CNR（Communication and Network Riser）都是在Intel i810芯片组问世后根据AC＇97规范所设计的声卡、通信和网络专用插槽，尺寸只有PCI槽的一半，一般设置在AGP槽旁边，或者紧靠ISA槽。
　　AMR槽的开发早于CNR，使用时需占用一个PCI槽的资源，支持符合AC＇97规范的软声卡和软Modem。由于AMR不支持局域网卡，用户实际使用和厂家支持都不多，目前已被逐步淘汰而被CNR所代替。
　　CNR插槽是Intel公司推出i815芯片时同时开发的，CNR与AMR槽外形相似，在主板上的位置也相同。但CNR槽仅占用ISA槽资源，为用户节约了一个PCI扩展槽。CNR同样支持软声卡和软Modem，但另增加对局域网卡的支持，并且符合PC＇99、PC＇2000规范。
　　上期我们说过了主板的结构和总线等内容，这次让我们再深入一步，去了解了解主板的BIOS和芯片组。要知道它们是决定主板性能的关键部件，主板的各种功能主要取决于BIOS和芯片组。
#1    主板“灵魂”——BIOS
#1    1.BIOS的功能
　　如果说电脑的“灵魂”是软件，那么主板的“灵魂”就是BIOS（Base I／O System，基本输入／输出系统）。在主板中BIOS负责从开始加电（开机）到完成操作系统引导之前的各个部件和接口的检测、运行管理。在操作系统引导完成后，则在CPU的控制下完成对存储设备和I／O设备的各种操作、系统各部件的能源管理等。另外由于主板在生产时很多新设备正在开发中，所以对具体设备的支持还无法实现，但只要具体的设备正式投入使用之后，主板制造商就可以将对新设备的识别和支持增加到BIOS中，因此主板在厂商主页上公布的BIOS版本越新，所能识别和支持的CPU、内存或其它设备的类型就越多，主板的功能也就越全，出现不兼容的问题就越少，这就是我们在实际使用主板的过程中仍然有必要进行BIOS版本升级的原因。
#1    2.BIOS版本和封装芯片
　　目前国内的主板主要使用“AWARD”和“AMI”两种BIOS，在进口品牌中则多使用“Phoenix”BIOS或专用BIOS。这几种BIOS的设置内容和方法大同小异，一般在主板加电时都将提示按什么键进入BIOS CMOS设置，并在设置过程中提示参数设置范围等。
　　早期主板上的BIOS通常采用EPROM（可擦可编程只读存储器）芯片封装，出厂后用户一般无法更新版本。而现在的Pentium Ⅱ和Pentium Ⅲ级主板上的BIOS则普遍采用2MB容量的闪存（Flash ROM即EEPROM）芯片封装（见^38010301c^3），用户可使用专用软件对BIOS版本进行更新。
#1    芯片组的构成及功能
　　目前主板中所使用的芯片组（^38010301d^4）根据其电路结构特点可分为传统的南、北桥和中心加速型两类。
#1    1.南、北桥结构
　　南、北桥结构的芯片组主要由北桥芯片和南桥芯片共同组成，其中北桥芯片负责CPU、内存、显示和PCI总线的支持，南桥芯片则负责系统外部设备如IDE、USB、以及Super I/O等设备接口的支持，其电路结构及功能分配见^38010301e^5。
　　芯片组以南、北桥命名的原因，按较为统一的说法是根据这两块芯片在主板上的位置而定的。即在多数情况下如果将主板按看地图的方法以键盘插座向上（即上北下南） 平放在桌上，那么负责支持CPU的北桥芯片确实偏“北”（上），而主要负责I／O接口的南桥芯片偏“南”（下），当然并不是在所有的主板上南、北桥芯片都如此排列，不过一般紧靠CPU插座（槽）并加有散热片的芯片通常都是北桥芯片。
　　目前在主板上使用最多的南、北桥结构芯片组主要有Intel公司的i440BX和VIA公司生产的的Apollo 133系列和KT－133、KX－133系列。
#1    2.中心加速型结构
　　中心加速型芯片组是Intel公司专利，是继i440BX之后推出的。目前中心加速型芯片组主要是整合了AGP显示芯片的i810、i815系列，以及还在使用的i820系列。中心加速型芯片组仅用于使用Intel公司CPU的主板。
　　在中心加速型芯片组中，GMCH芯片（英语“图形、存储系统加速中心”的缩写）负责CPU、内存、显示和PCI总线接口的支持，ICH芯片（英语“I／O设备加速中心”的缩写）负责IDE、USB、Super I/O和传统的串、并口设备的支持，至于所谓的FWH芯片（英语“固件”的缩写），目前只使用其中的BIOS功能（部分其它功能还没开发应用）。因此中心加速型芯片组在功能分配和电路结构等方面实际上仍然和南、北桥结构芯片组差不多。
#1    3.两种芯片组技术特性比较
　　虽然从电路结构和功能分配方面看，南、北桥结构和中心加速型结构的芯片组有些类似，但这两种结构芯片组的关键区别在于两块主要芯片之间连接总线的数据传输速率（带宽）。其中南、北桥结构的两片主要芯片之间通过数据带宽只有133M的PCI总线连接，而中心加速型的GMCH和ICH芯片之间采用数据带宽为266M的专用总线连接，谁优谁劣一目了然。因此在当前存储设备的ATA／IDE接口速率已经高达100M（ATA100 ）速率时，由于中心加速型的芯片组GMCH和ICH芯片之间的专用总线带宽为266M，所以ATA100的应用对其影响不大。而对于南、北桥结构的芯片组来说，由于其南、北芯片之间仍然使用带宽仅有133M的PCI总线进行系统连接，所以当内存和存储设备通过北桥和南桥之间的总线进行数据交换时，就将会构成数据通道瓶颈，这是南、北桥结构芯片组的致命弱点。现在VIA公司已经觉察到这一点，并着手开发新型的芯片组准备取代目前的Apollo Pro 133A和KT－133、KX－133系列芯片组。
#1    芯片组在主板上的应用
　　目前在非整合型主板方面的应用，Intel芯片组和VIA芯片组接近势均力敌；而在整合型主板上的应用仍是Intel公司的i815系列芯片组占主导地位。
#1    1.Intel i440BX及兼容芯片组
　　目前支持Intel公司Pentium Ⅱ、Celeron和Pentium Ⅲ和VIA公司的Cyrix Ⅲ的主板中，基本上以Intel i440BX及VIA公司的VT82C693A和VT82C694X芯片组为主，但由于i440BX主板在兼容性、稳定性和速度方面仍然占有优势，所以尽管它存在着不支持133MHz标准外频和不支持AGP 4×及ATA66／ATA100的缺点，却仍然能被不少用户所接受。
　　由于VIA公司的VT82C694X芯片组主板在市场售价、运行速度和系统稳定性方面已经逐渐和i440BX主板接近，加上VT82C694X芯片组能支持标准的133MHz外频以及AGP 4×和ATA100（配VT82C686B南桥芯片）等新功能，因此在支持Intel公司Pentium Ⅱ、Celeron和Pentium Ⅲ和VIA公司的Cyrix Ⅲ的通用型主板中已占多数，并向逐步完全取代i440BX主板的方向发展。
　　在支持AMD公司K7系列CPU主板上，几乎全部使用VIA公司的KX－133、KT－133芯片组，特别是AMD公司近期推出Socket A结构的雷鸟和钻龙后，在速度上已经完全超过了同主频的Intel Pentium Ⅲ和Celeron Ⅱ系列CPU，因此促使支持AMD 钻龙和雷鸟的KT－133主板市场占有率直线上升。
#1    2.整合型芯片组
　　整合型主板中使用的芯片组仍然以Intel公司的i810－DC100和i815系列为主。这两种芯片组能支持标准133MHz外频、AGP 4×以及ATA 66（仅i815E支持ATA100 IDE接口），并且GMCH芯片中整合了AGP i752显卡，由于采用这两种芯片组所生产的主板性价比较高，因此颇受一般家庭和商业用户的欢迎。但也正是由于其中整合了形同“鸡肋”的AGP i752显卡，在运行3D游戏和3D图形处理等软件时显示成了瓶颈，因此在用于图形处理等方面时需另行安装性能较好的显卡，所以采用整合型芯片组生产的主板不受广大电脑爱好者和图形处理较多的用户青睐。
　　整合型主板中使用兼容芯片组的产品如SiS630等主板不占优势，但由于兼容芯片组的功能与Intel公司芯片组功能相近并在市场售价上略有优势，因此目前也有一定的用户。