主板第一周天PPT課件

1、 FSB前端系統(tǒng)總線 Intel FSB 外頻，它指的是CPU和主板之間同步運行的速度，是建立在數(shù)字脈沖信號震蕩速度基礎之上的，也就是說，100MHz外頻特指數(shù)字脈沖信號每秒鐘發(fā)生一萬萬次的震蕩。說到外頻，就必須提到兩個概念：倍頻與主頻。主頻是CPU的時鐘頻率，倍頻即主頻與外頻之比的倍數(shù)。主頻/外頻/倍頻，其關系式為主頻外頻倍頻。 FSB，其全稱Front Side Bus，中文名為前端總線。它是將CPU和北橋芯片的連接起來的總線，電腦的前端總線頻率是由CPU和北橋芯片共同決定的。曾幾何時，F(xiàn)SB也和外頻混為一談，這是因為在早期，尤其是Pentium 4出現(xiàn)之前，前端總線與外頻在頻率上是相等的

2、，因此往往直接稱前端總線為外頻。隨著技術的發(fā)展，出現(xiàn)了QDR（四位并發(fā)總線技術）技術，它們使得前端總線的頻率成為外頻的兩倍或者是四倍，所有才有了PentiumD 820外頻為200MHz，前端總線為800MHz的說法 它是CPU與主板芯片組的聯(lián)系紐帶?？偩€和主板以相同速度工作，其決定了主機板的性能。單位為MHZ 前端系統(tǒng)總線頻率直接影響到CPU與內存直接數(shù)據交換速度，帶寬計算公式： 數(shù)據帶寬=前端總線頻率*數(shù)據位寬/8 目前主機板上的前端總線頻率有400MHZ、533MHZ、800MHZ、1066MHZ、1333MHZ幾種，前端總線頻率越高，CPU與內存之間的數(shù)據傳輸量越大，更能充分發(fā)揮出CP

3、U的性能。 INTEL的四位并發(fā)總線技術可以使系統(tǒng)總線在一個時鐘周期內傳送4次數(shù)據。 對于Intel的CPU而言，F(xiàn)SB外頻4第1頁/共24頁 AMD HT總線 AMD的K8處理器可說是劃時代的，它把內存控制器集成在了CPU里面，進一步降低了延遲，而且全面引入了HT（HyperTransport）總線的概念。這是一種高速點對點總線技術，在K8平臺上起到傳輸CPU和主板芯片組之間數(shù)據的作用。K8和以往的處理器最大的區(qū)別在于：由于CPU已不通過傳統(tǒng)的前端總線而是直接從內存獲得數(shù)據，在AMD發(fā)布的Athlon64 CPU規(guī)格表以及各個芯片組廠商發(fā)布的芯片組原理圖上，前端總線這個名詞消失了，取而代之的

4、是HT 。 它和FSB到底有什么具體的區(qū)別呢？首先，F(xiàn)SB和外頻是密不可分的，外頻提高之后，F(xiàn)SB會隨之提高，這是不可調的。但是K8平臺的超頻就不一樣，當提高CPU的外頻時，往往要將HT的倍數(shù)往下調！用AM2 Athlon64 3000+來打個比方，其默認外頻是200MHz，假設主板支持1000MHz的HT總線，外頻由200MHz超到250MHz時最好把HT的倍數(shù)從5調到4，使HT總線仍然保持在1000MHz上，這樣可以提高超頻的成功率 第2頁/共24頁 目前intel處理器主流的前端總線頻率有800MHz、1066MHz、1333MHz幾種，而就在2007年11月，intel再度將處理器的前

5、端總線頻率提升至1600MHz（默認外頻400MHz），這比2003年最高的800MHzFSB總線頻率整整提升了一倍。這樣高的前端總線頻率，其帶寬多大呢？前端總線為1333MHz時，處理器與北橋之間的帶寬為10.67GB/s，而提升到1600MHz能達到12.8GB/s，增加了20%。 雖然intel處理器的前端總線頻率看起來已經很高，但與同時不斷提升的內存頻率、高性能顯卡（特別是雙或多顯卡系統(tǒng)）相比，CPU與芯片組存在的前端總線瓶頸仍未根本改變。例如1333MHz的FSB所提供的內存帶寬是1333MHz64bit/8=10667MB/s=10.67GB/s，與雙通道的DDR2-667內存剛好

6、匹配，但如果使用雙通道的DDR2-800、DDR2-1066的內存，這時FSB的帶寬就小于內存的帶寬。更不用說和未來的三通道和更高頻率的DDR3內存搭配了（Nehalem平臺三通道DDR3-1333內存的帶寬可達32GB/s）。 與AMD的HyperTransport(HT)總線技術相比，F(xiàn)SB的帶寬瓶頸也很明顯。HT作為AMD CPU上廣為應用的一種端到端的總線技術，它可在內存控制器、磁盤控制器以及PCI-E總線控制器之間提供更高的數(shù)據傳輸帶寬。HT1.0在雙向32bit模式的總線帶寬為12.8GB/s，其帶寬便可匹敵目前最新的FSB帶寬。2004年AMD推出的HT2.0規(guī)格，最大帶寬又由1

7、.0的12.8GB/s提升到了22.4GB/s。而最新的HT3.0又將工作頻率從HT2.0最高的1.4GHz提高到了2.6GHz，提升幅度幾乎又達到了一倍。這樣，HT3.0在2.6GHz高頻率32bit高位寬運行模式下，即可提供高達41.6GB/s的總線帶寬（即使在16bit的位寬下也能提供20.8GB/s 帶寬），相比FSB優(yōu)勢明顯，應付未來兩年內內存、顯卡和處理器的升級需要也沒有問題。第3頁/共24頁 CPU接口信號 FSB主要連接CPU和GMCH之間數(shù)據通路。CPU的大部分信號直接與GMCH相連，其中地址線和數(shù)據線連接到GMCH芯片，VID是CPU輸出到電源控制IC來選擇CPU內核電壓的

8、 CPU的控制信號主要和GMCH、ICH、電源等部件相連接 CPU接口信號是主板維修中經常要檢測的。首先測試VID是否輸出正常，保證CPU的內核工作電壓正常是基本的條件。測試時鐘和電源。測試主要控制信號：RST#、Clock、Power-Good、A20M、INIT等信號的跳變和有效電平等情況，接下來還可以檢測數(shù)據和地址信號。檢測CPU信號是為了檢測GMCH的信號功能，并不是為了維修CPU本身 CPU接口信號說明（參閱教材P67）第4頁/共24頁 PCI總線的認識 PCI總線漸漸地取代了ISA總線。它有許多優(yōu)點，比如即插即用(Plug and Play)、中斷共享等。在這里我們對PCI總線做一

9、個深入的介紹。從數(shù)據寬度上看，PCI總線有32bit、64bit之分；從總線速度上分，有33MHz、66MHz兩種。目前流行的是32bit 33MHz，而64bit系統(tǒng)正在普及中。改良的PCI系統(tǒng)，PCI-X，最高可以達到64bit 133MHz，這樣就可以得到超過1GB/s的數(shù)據傳輸速率。如果沒有特殊說明，以下的討論以32bit 33MHz為例。 一、基本概念不同于ISA總線，PCI總線的地址總線與數(shù)據總線是分時復用的。這樣做的好處是，一方面可以節(jié)省接插件的管腳數(shù)，另一方面便于實現(xiàn)突發(fā)數(shù)據傳輸。在做數(shù)據傳輸時，由一個PCI設備做發(fā)起者(主控，Initiator或Master)，而另一個PCI

10、設備做目標(從設備，Target或Slave)?？偩€上的所有時序的產生與控制，都由Master來發(fā)起。PCI總線在同一時刻只能供一對設備完成傳輸，這就要求有一個仲裁機構(Arbiter)，來決定在誰有權力拿到總線的主控權。第5頁/共24頁 電路圖第6頁/共24頁PCICOMPLIANTDEVICEAD31:00AD63:32C/BE3:0#C/BE7:4#PARFRAME#TRDY#IRDY#STOP#DEVSEL#PERR#SERR#IDSELCLKRST#GNT#REQ#PAR64REQ64#ACK64#LOCK#INTA#INTB#INTD#INTC#TDITCKTMSTRST#TDO必

11、用引腳必用引腳選用引腳選用引腳地址和數(shù)據接口控制出錯報告仲裁(主設備有效)系統(tǒng)64位擴展接口控制中斷JTAG(IEEE 1149.1)第7頁/共24頁信號定義： 32bit PCI系統(tǒng)的管腳按功能來分有以下幾類：系統(tǒng)控制： CLK：PCI時鐘，上升沿有效 RST# ：Reset信號 傳輸控制： FRAME#：標志傳輸開始與結束 IRDY#：Master可以傳輸數(shù)據的標志 DEVSEL#：當Slave發(fā)現(xiàn)自己被尋址時置低應答 TRDY#：Slave可以轉輸數(shù)據的標志 STOP#：Slave主動結束傳輸數(shù)據的信號 IDSEL：在即插即用系統(tǒng)啟動時用于選中板卡的信號 地址與數(shù)據總線： AD31:0：

12、地址/數(shù)據分時復用總線 C/BE#3:0：命今/字節(jié)使能信號 PAR：奇偶校驗信號 仲裁號： REQ#：Master用來請求總線使用權的信號 GNT#：Arbiter允許Master得到總線使用權的信號 錯誤報告： PERR#：數(shù)據奇偶校驗錯 SERR#：系統(tǒng)奇偶校驗錯 第8頁/共24頁PCI測試治具第9頁/共24頁把PCI量測治具插到PCI插槽上。把萬用表功能選到測二級管檔。將紅色表筆接在主板的地上。用黑色表筆測量信號。測量結果：（1）如果測量值很高，說明是開路（2）如果測量值很低，說明是短路（3）如果測量值是零，說明與地短路第10頁/共24頁 AGP總線的認識 AGP（Accelerate

13、d Graphics Port）加速圖形端口是在PCI圖形接口的基礎上發(fā)展而來的。隨著3 D游戲做得越來越復雜，使用了大量的3 D特效和紋理，使原來傳輸速率為133MB/S的PCI總線越來越不堪重負，籍此原因擁有高帶寬的AGP才得以浮出水面。這是一種與PCI總線迥然不同的圖形接口，它完全獨立于PCI總線之外，直接把顯卡與主板控制芯片聯(lián)在一起，使得3D圖形數(shù)據省略了越過PCI總線的過程，從而很好地解決了低帶寬PCI接口造成的系統(tǒng)瓶頸問題。可以說，AGP代替PCI成為新的圖形端口是技術發(fā)展的必然 1996年7月AGP 1.0 圖形標準問世，分為1X和2X兩種模式，數(shù)據傳輸帶寬分別達到了266MB/

14、s和533MB/s。這種圖形接口規(guī)范是在66MHz PCI2.1規(guī)范基礎上經過擴充和加強而形成的，其工作頻率為66MHz，工作電壓為3.3v，在一段時間內基本滿足了顯示設備與系統(tǒng)交換數(shù)據的需要。 第11頁/共24頁 AGP 2X顯示卡第12頁/共24頁 但顯示芯片的發(fā)展實在是太快了，圖形卡單位時間內所能處理的數(shù)據呈幾何級數(shù)成倍增長，AGP 1.0 圖形標準越來越難以滿足技術的進步了，由此AGP 2.0便應運而生了。 1998年5月份，AGP 2.0 規(guī)范正式發(fā)布，工作頻率依然是66MHz，但工作電壓降低到了1.5v，并且增加了4x模式，這樣它的數(shù)據傳輸帶寬達到了1066MB/s，數(shù)據傳輸能力大

15、大地增強了。第13頁/共24頁 AGP 8X作為新一代AGP并行接口總線，在數(shù)據傳輸頻寬上和它的先輩AGP 4X一樣都是32bit，但總線速度將達到史無前例的66MHz8=533MHz，在數(shù)據傳輸帶寬上也會達到2.1GB/s的高度，這些都是原來的AGP并行接口無法企及的。它的推出正好適應了CPU和GPU（圖形工作站的飛速發(fā)展）第14頁/共24頁 AGP標準第15頁/共24頁 電路圖第16頁/共24頁 PCI-E總線的認識 1. PCI Express總線的起源和現(xiàn)狀 2001年春季的IDF上Intel正式公布PCI Express，是取代PCI總線的第三代IO技術，也稱為3GIO。該總線的規(guī)范

16、由Intel支持的AWG（Arapahoe Working Group）負責制定。2002 年4月17日，AWG正式宣布3GIO 1.0規(guī)范草稿制定完畢，并移交PCI-SIG進行審核。開始的時候大家都以為它會被命名為Serial PCI（受到串行ATA的影響），但最后卻被正式命名為PCI Express。2006年正式推出Spec2.0（2.0規(guī)范）。 PCI Express總線技術的演進過程，實際上是計算系統(tǒng)IO接口速率演進的過程。PCI總線是一種33MHz32bit或者66MHz64bit的并行總線，總線帶寬為133MB/s到最大533MB/s，連接在PCI總線上的所有設備共享133MB/

17、s533MB/s帶寬。這種總線用來應付聲卡、10/100M網卡以及USB 1.1等網絡接口基本不成問題。隨著計算機和通信技術的進一步發(fā)展，新一代的IO接口大量涌現(xiàn)，比如千兆（GE）、萬兆（10GE）的以太網技術、4G/8G的FC技術，使得PCI總線的帶寬已經無力應付計算系統(tǒng)內部大量高帶寬并行讀寫的要求，PCI總線也成為系統(tǒng)性能提升的瓶頸，于是就出現(xiàn)了PCI Express總線。PCI Express總線技術在當今新一代的存儲系統(tǒng)已經普遍的應用。第17頁/共24頁 PCI Express總線能夠提供極高的帶寬，來滿足系統(tǒng)的需求。如下表所示： 2. PCI Express總線的起源和現(xiàn)狀 PCI總線的最大優(yōu)點是總線結構簡單、成本低