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1、第8章 总线与主板技术,本章首先介绍了总线的基本概念、分类及总线的层次结构，及几种常见系统总线，然后系统地介绍了主板的组成及主板芯片组。,8.1总线技术8.1.1总线的基本概念,1.概述 总线是计算机系统各功能部件之间进行信息传送的公共通道，它由一组导线和相关的控制、驱动电路组成。构成计算机系统的各功能部件/模块（如主板、存储器、I/O接口板等）通过总线来互连和通信，总线以分时的方法来为这些部件服务。总线结构很大程度上决定了计算机系统硬件的组成结构，是计算机系统总体结构的支柱，目前在计算机系统中常把总线作为一个独立的功能部件来看待。,2.总线的分类,按相对于CPU与其他芯片的位置可分为片内总线
2、和片外总线。按总线传送信息的类别，可分为地址总线、数据总线和控制总线。按照总线传送信息的方向，可分为单向总线和双向总线。按总线在微机系统中的位置，可分为机内总线和外设总线。按总线的层次结构可分为CPU总线、存储总线、系统总线和外部总线。,3.总线系统的主要技术参数,(1)总线的带宽(2)总线的位宽(3)总线的工作频率,8.1.2 总线层次结构,计算机的总线系统是由处于计算机系统不同层次上的若干总线组成的，一般可分为以下几个层次：CPU总线、存储总线、系统总线和外部总线。,8.1.3 系统总线的标准化,系统总线中的信号线可分为5个主要类型：数据线：决定数据宽度。地址线：决定直接寻址范围。控制线：
3、包括控制、时序和中断线，决定总线功能和适应性的好坏。电源线和地线：决定电源的种类及地线的分布和用法。备用线：留给厂家或用户自己定义。,有关这些信号线的标准主要涉及如下几个方面：信号的名称。信号的定时关系。信号的电平。连接插件的几何尺寸。连接插件的电气参数。引脚的定义、名称和序号。引脚的个数。引脚的位置。电源及地线。,8.2 常见的系统总线,随着微型计算机的发展，为了适应数据宽度的增加和系统性能的提高，依次推出了多种标准的系统总线，下面主要介绍现在常用的ISA总线、PCI总线、AGP总线和新型总线PCI Express。,8.2.1 ISA总线,ISA（Industry Standard Arc
4、hitecture，工业标准体系结构）总线，也叫AT总线，它是IBMPC/XT、AT及其兼容机所使用的总线，其总线带宽为8MBps或16MBps，支持8位或16位数据传送。,8.2.2 PCI总线,PCI是 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总线是以Intel公司为首的PCI集团于1992年推出的一种高性能的系统总线，它采用同步时序协议和集中式仲裁策略并具有自动配置能力，是目前最流行的PC扩展总线标准，其总线插槽的外形如下图所示。,8.2.3 AGP总线,
5、AGP是Accelerated Graphics Port（图形加速端口）的缩写，它是一种显示卡专用的局部总线，是为提高视频带宽而设计的总线规范。随着计算机的图形处理能力越来越强，显卡处理的数据越来越多，PCI总线越来越无法满足其需求。Intel公司于1996年7月正式推出了AGP接口，推出AGP的主要目的就是要大幅提高PC机的图形尤其是3D图形的处理能力。,8.2.4 新型总线PCI Express,随着计算机技术的不断发展，处理器的主频越来越高，显卡的速度越来越快，存储系统和网络的性能也越来越好，已经在PC系统中使用了10多年的PCI总线面对现在巨大的数据吞吐量，已经显得不堪重负，它已逐渐
6、成为当前计算机性能的瓶颈。AGP总线的出现解放了图形芯片，南北桥芯片之间也陆续地采用了专用的互连总线，比如Intel Hub Link架构、VIA V-Link和SiS MuTIOL-Link。服务器和工作站也陆续地在20世纪90年代末期开始采用66MHz/64-bit PCI总线，后来升级为PCI-X总线技术。然而这些改变只是局部的，真正要彻底解决PCI的瓶颈问题，必须从根本上改变总线设计，采用一种新的总线来彻底取代PCI。,8.3 主板,主板又称系统板（或称母板），是位于机箱内底部的一块多层印刷电路板。主板是微机硬件系统集中管理的核心载体，是PC机的核心部件。主板是一台PC机的主体所在，要
7、完成计算机系统的管理和协调，支持各种CPU、功能卡和各总线接口的正常运行。主板不仅是用来承载电脑关键设备的基础平台，而且还起着硬件资源调度中心的作用，担负各种配件之间的通信、控制和传输任务。,8.3.1 主板上的主流芯片组简介,目前主板所用的芯片组主要由Intel、VIA、SiS、Ali、AMD等公司生产，其中以Intel的芯片组最为常见。芯片组与CPU有着密切的关系，每一代CPU都有与其配套的芯片组，例如，Pentium主要使用的芯片组有Intel的430FX/VX/HX/T系列芯片组以及VIA的VPl、VP2、VP3、VP4、MVP4系列芯片组；Pentium主要使用的芯片组有Intel的
8、440FXLXBXGXEXZX以及VIA的Apollo pro133133A芯片组系列；Pentium主要使用的芯片组有Intel的i810、i820、i815芯片组以及VIA的693694等；Pentium4主要使用的有i850芯片组等。,1.主板架构,(1)传统南/北桥架构（South Bridge/North Bridge）(2)加速集线架构AHA（Accelerated Hub Architecture）,2.主流芯片组简介,芯片组目前有两大阵营，一方是Intel阵营，Intel在生产CPU的同时也为自己的CPU设计相应的控制芯片组。另一方是以VIA、SIS及AMD为代表的非Intel
9、阵营，他们开发的芯片组有与Intel芯片组相近或者更高的性能，在价格上却比Intel芯片组便宜，因此也占领了相当一部分市场。,8.3.2 主板的主要组成部件,主板是一块矩形印刷电路板，它采用开放式结构，主要有以下组成部件：CPU插槽、内存条插槽、控制芯片组、BIOS及CMOS芯片、各类标准I/O插槽。,1.CPU插槽,CPU插槽用于插入CPU芯片，目前主流的CPU插槽主要有Socket 478和Socket A两种。,2.控制芯片组,控制芯片组是主板的关键部件，它由一组超大规模集成电路构成，芯片组固定在主板上，不能更换，芯片组一旦确定，整个系统所用的组件范围随即确定。,3.内存插槽,内存插槽用
10、于插入内存条。内存条通过正反两面都带有的金手指与主板连接。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和EDO DRAM，在内存发展进入SDRAM时代后，SIMM逐渐被DIMM技术取代。,4.BIOS芯片、CMOS芯片,(1)BIOS芯片 BIOS（Basic Input Output System，基本输入输出系统）芯片是主板上存放计算机基本输入输出程序的只读存储器，其功能是负责计算机的上电自检、开机引导、基本外设I/O以及系统CMOS设置。,(2)CMOS芯片 CMOS芯片是一块专用的静态存储器芯片，靠一块3
11、.5V的锂电池和主板上的电源共同供电，用来保存系统配置和设置程序。新型主板已把CMOS集成到南桥芯片中，清除CMOS数据只要把主板上CMOS插针的1、2脚拔下，短接到2、3脚即可。,5.标准I/O插槽,(1)PCI插槽 PCI总线插槽一般为白色，用来插入符合PCI接口的各种适配卡，主流主板上一般有35条PCI扩展槽。,(2)AGP插槽AGP是Intel公司推出的图形显示专用数据通道，只能安装AGP显示卡。它将显示卡同主板内存芯片组直接相连，大幅提高了3D图形的处理速度。主板上只有一个AGP插槽，长度比PCI插槽略短，一般为棕色。,(3)IDE接口插槽和FDD插槽 IDE接口是为连接硬盘和光驱等
12、设备而设的，主板上一般有两个IDE接口插座（IDEl、IDE2），每个插座可串接两台设备，共可接4台设备。FDD插槽是34芯的软驱接口，主板上只有一个FDD插槽。FDD插槽如下图。,(4)AMR、CNR和NCR插槽,AMR总线插槽用来插入AMR规范的声卡和Modem卡等。现在的新型主板上一般有CNR和NCR插槽，NCR是Intel发布的用来替代AMR的技术标准，它扩展了网络应用功能，但与AMR不兼容；CNR是AMD和VIA等厂家推出的网络通信接口标准，它与AMR卡完全兼容。CNR插槽如下图所示。,(5)各种外部设备的输入输出接口外部设备的输入输出接口简称I/O接口，是各种主板接口。一个打印机接口、两个串行接口（COMl、COM2）、两个USB接口、一个PS/2鼠标接口和一个PS/2键盘接口。另外，主板上还有电源输入插座，如图8-18所示。,8.3.3 主板的新技术,1.超线程技术2.PAT3.双通道DDR4.PCI Express5.Serial ATA7.四相供电电路技术,
