微機(jī)接口技術(shù)第二章

第2章 微型機(jī)硬件系統(tǒng)組成更直觀的視角主板（MainBoard，MotherBoard，SystemBoard）是微型機(jī)各種硬件的載體通用的主板結(jié)構(gòu)主要包括AT，ATX和BTX三大類AT（AdvancedTechnology）結(jié)構(gòu)目前已經(jīng)被淘汰讓擴(kuò)展總線以微處理器相同的時(shí)鐘速率來運(yùn)行，即6MHz的286，總線也是6MHz尺寸非常大各種規(guī)格的BabyATATX(AdvancedTechnologyExtended）結(jié)構(gòu)針對(duì)AT不統(tǒng)一，過于陳舊目前最廣泛的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)化版MicroATX（也稱MiniATX）與ATX兼容BTX（BalancedTechnologyExtended）結(jié)構(gòu)是Intel公司2003年發(fā)布的新型主板架構(gòu)，目標(biāo)是取代ATX結(jié)構(gòu)完全取消傳統(tǒng)的串口、并口、PS/2等接口，并很好支持PCIExpress和串行ATA等新技術(shù)2006年，由于與ATX的兼容問題和產(chǎn)業(yè)換代成本過高，BTX規(guī)范被Intel放棄芯片組芯片組幾乎決定了這塊主板的全部功能，進(jìn)而影響到整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的發(fā)揮包括控制芯片組，主板BIOS芯片、CMOS芯片等控制芯片組南北橋體系結(jié)構(gòu)模式單芯片組體系結(jié)構(gòu)模式CPU+北橋+南橋的體系結(jié)構(gòu)模式CPU和內(nèi)存RAM之間需要專門的內(nèi)存控制器來進(jìn)行連接，這個(gè)內(nèi)存控制器就是北橋芯片各種I/O控制器集成在一個(gè)芯片上，這個(gè)芯片就是南橋芯片北橋芯片

（NorthBridge）MCH，Memory

Controller

Hub用來控制CPU、內(nèi)存和圖形加速器接口（AGP）等設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸一般需要安裝散熱片提供CPU前端總線FSB（Front

Side

Bus）目前前端總線的寬度是64位芯片組的名稱就是以北橋芯片的名稱來進(jìn)行命名Intel在Pentium4處理器采用了四倍傳輸率（Quad-pumped）的前端總線，該技術(shù)可以使系統(tǒng)總線在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)傳送4次數(shù)據(jù)。外頻為200MHz時(shí)，前端總線頻率為800MHz。求此時(shí)前端總線的數(shù)據(jù)傳輸性能峰值。200M×4×64÷8=6400MB/s=6.4G/s

MCH芯片的類型決定著內(nèi)存RAM的類型和容量早期的MCH提供的顯卡接口是AGP（Accelerated

Graphics

Port）現(xiàn)在已被數(shù)據(jù)傳輸速率更快的PCI-E（Peripheral

Component

Interconnect-Express）GMCH

（Graphics

and

Memory

Controller

Hub）若北橋芯片集成有顯卡核心，即圖形處理器（Graphis

Processing

Unit，GPU）這樣的北橋芯片稱為圖形和內(nèi)存控制中心南橋芯片

（SouthBridge）I/O控制中心ICH

(I/O

Controller

Hub)提供各種外部設(shè)備的接口來實(shí)現(xiàn)硬、軟盤和光驅(qū)等設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸一般都沒有覆蓋散熱片集成有IDE（Integrated

Drive

Electronics）控制器、USB（Universal

Serial

Bus）控制器、PCI控制器、音頻控制器、SATA（Serial

Advanced

Technology

Attachment）控制器和網(wǎng)絡(luò)控制器、DMA控制器、中斷控制器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制器RTC（Real-Time

Clock）和CMOS

RAM，并支持高級(jí)電源管理功能等2008年的ICH10是最后一個(gè)版本支持6條PCI-E通道、4個(gè)主PCI接口、12個(gè)USB2.0接口、并支持USB接口禁用功能，支持6個(gè)SATA3Gbps接口CPU+南橋的單芯片組體系結(jié)構(gòu)取消北橋芯片把內(nèi)存控制器、北橋芯片的其它部分包括GPU核心、PCI-E控制器等都集成到CPU里面稱平臺(tái)控制中心PCH（Platform

Controller

Hub）PCH（Platform

Controller

Hub）采用一種新的總線:直接媒體接口DMI（Direct

Media

Interface）總線連接南橋芯片BIOS芯片BIOS（BasicInput/OutputSystem，基本輸入/輸出系統(tǒng)），其全稱是ROM-BIOS包括開機(jī)上電自檢程序和系統(tǒng)啟動(dòng)自舉程序、系統(tǒng)設(shè)置信息等早期的BIOS多為可重寫EPROM芯片現(xiàn)在多采用FlashROM(可擦可編程只讀存儲(chǔ)器)CMOS芯片CMOS芯片是電腦主板上的一塊可讀寫的RAM芯片保存當(dāng)前系統(tǒng)的硬件配置和用戶對(duì)某些參數(shù)的設(shè)定目前把CMOS程序做到了BIOS芯片中，開機(jī)時(shí)按特定鍵進(jìn)入CMOS設(shè)置程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行設(shè)置由電池供電單通道內(nèi)存技術(shù)在單通道系統(tǒng)中，北橋芯片內(nèi)部只有一個(gè)內(nèi)存控制器，系統(tǒng)安裝的多個(gè)內(nèi)存條連接到同一個(gè)內(nèi)存總線上。多個(gè)內(nèi)存條相當(dāng)于串行工作，一次只有一個(gè)內(nèi)存條工作，內(nèi)存條數(shù)目增多，只能增加容量，并不能增加帶寬。假定2條DDR400內(nèi)存條，工作在200MHz頻率下，每個(gè)時(shí)鐘可以傳送2次64位數(shù)據(jù)。單通道系統(tǒng)中內(nèi)存總線的總帶寬為？200M×2×64÷8=6400MB/s=3.2GB/s雙通道內(nèi)存技術(shù)與內(nèi)存本身無(wú)關(guān)，任何DDR內(nèi)存都可工作在支持雙通道技術(shù)的主板上，不存在所謂“內(nèi)存支持雙通道”的說法芯片組內(nèi)部有兩個(gè)內(nèi)存控制器，構(gòu)成雙通道內(nèi)存總線(DualChannelMemoryBus)當(dāng)連接兩條內(nèi)存時(shí)，總線寬度達(dá)到64×2=128位雙通道要求按主板上內(nèi)存插槽的顏色成對(duì)使用，如雙通道系統(tǒng)中安裝兩條2GB的內(nèi)存比安裝一條4GB的效果要好假定2條DDR400內(nèi)存條，工作在200MHz頻率下，每個(gè)時(shí)鐘可以傳送2次64位數(shù)據(jù)。雙通道系統(tǒng)中內(nèi)存總線的總帶寬為？2×200M×2×64÷8=6400MB/s=6.4GB/s

三通道內(nèi)存技術(shù)隨著IntelCorei7平臺(tái)發(fā)布而出現(xiàn)，是雙通道內(nèi)存技術(shù)的后續(xù)技術(shù)發(fā)展將同色的三根內(nèi)存插槽插上內(nèi)存即可，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別，并進(jìn)入三通道模式如果插上非3或非6條的內(nèi)存，如4根內(nèi)存，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入單通道模式。CPU插槽接口方式有引腳式、卡式、觸點(diǎn)式、針腳式常見的CPU插槽類型可分為Slot架構(gòu)和Socket架構(gòu)兩種內(nèi)存插槽早期的8位和16位SIMM(SingleInlineMemoryModule)內(nèi)存模組使用30Pin接口32位SIMM模組使用72Pin接口SDRAM開始使用DIMM結(jié)構(gòu)的插槽SDRAMDIMM為168PinDIMM結(jié)構(gòu)，每面為84Pin，有兩個(gè)卡口，用來避免插入插槽時(shí)，錯(cuò)誤將內(nèi)存反向插入DDRDIMM則采用184PinDIMM結(jié)構(gòu)，每面有92Pin，只有一個(gè)卡口。DDR2、DDR3DIMM為240PinDIMM結(jié)構(gòu)，每面有120Pin電源插槽有AT電源插座和ATX電源插座兩種AT電源插座為12芯單列插座，目前已被淘汰ATX電源插座早期為D型20芯雙列插座從ATX12V2.0開始，電源接口從傳統(tǒng)的20芯升級(jí)為24芯，多出的4芯主要是為解決功耗較大的PCI-E顯卡供電問題CPU電源4芯的+12V接插頭，單獨(dú)向處理器供電服務(wù)器平臺(tái)上由于對(duì)供電要求更高，很早引入了更強(qiáng)的8PIN12V接口風(fēng)扇插槽Intel從915主板芯片組開始引入了4芯風(fēng)扇接口PCI插槽PCI（PeripheralComponentInterconnect，外設(shè)部件互連總線）Intel公司1991年推出的用于定義局部總線的標(biāo)準(zhǔn)，支持即插即用在CPU和原來的ISA總線之間插入的一級(jí)總線工作頻率一般為33MHz/66MHz，提供32位和64位兩種位寬33MHz下最大數(shù)據(jù)傳輸率為133MB/sec(32位)和266MB/sec(64位)目前被PCIE（PCIExpress）逐步取代PCIE插槽完全兼容PCI較短的PCI-E卡可以插入較長(zhǎng)的PCI-E插槽中使用，支持熱拔插IDE也稱作并行ATA（ParallelATA）ICH有2個(gè)IDE通道，每個(gè)通道上可以連接2個(gè)IDE設(shè)備（如硬盤、光驅(qū)等），其中一個(gè)為主設(shè)備（Master），另一個(gè)為從設(shè)備（Master）已經(jīng)被SATA接口所取代SATASerialATA采用串行方式傳輸數(shù)據(jù)，只需要7芯電纜就能連接主板和硬盤。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，支持熱插拔，數(shù)據(jù)傳輸可靠性高，傳輸?shù)乃俣冗_(dá)到600MB/s甚至更高機(jī)箱接位線用來連接主板和機(jī)箱面板計(jì)算機(jī)狀態(tài)指示以及外延主板開關(guān)和接口一般黑色/白色為負(fù)，其他顏色為正主板外部接口主要包括用于操作控制、音視頻輸出/輸入、網(wǎng)絡(luò)接入、外置存儲(chǔ)接入等的接口PS/2接口來源于Personal2，IBM個(gè)人電腦用于鼠標(biāo)、鍵盤等設(shè)備的輸入裝置接口，不是傳輸接口只有采樣率，沒有傳輸速率VGA、DVI和HDMI接口VGA是傳輸模擬信號(hào)，DVI和HDMI傳輸數(shù)字信號(hào)。后兩者傳輸數(shù)字信號(hào)的抗干擾性和傳輸穩(wěn)定性比VGA好。與DVI相比，HDMI主要優(yōu)勢(shì)是能夠同時(shí)傳輸音頻數(shù)據(jù)，在視頻數(shù)據(jù)的傳輸上沒有差別USB接口UniversalSerialBus1996年Intel牽頭推出是連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與外部設(shè)備的一種串口總線標(biāo)準(zhǔn)，也是一種輸入輸出接口的技術(shù)規(guī)范目前為3.0版本，傳輸速度達(dá)到4.8Gbpse-SATA擴(kuò)展的SATA接口讓外部I/O接口使用SATA功能可以把SATA設(shè)備直接從外部連接到系統(tǒng)當(dāng)中，而不用打開機(jī)箱USBPLUS接口，在接口中提供5V供電和3.0GB/s的傳輸速度網(wǎng)絡(luò)接口RJ-45以太網(wǎng)接口，遵循IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率通常為10M/100/1000Mbps線序常用有兩種568A標(biāo)準(zhǔn)和568B標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)一般都用568B標(biāo)準(zhǔn)音頻接口、IEEE1394火線、LPT（LinePrintTerminal）并行接口和COM（ClusterCommunicationPort）串行接口擴(kuò)展插槽上的板卡顯卡（VideoCard，GraphicsCard）、網(wǎng)卡(NetworkInterfaceCard，NIC)、聲卡（SoundCard）顯卡集成在主板上，稱為集成顯卡。例如，Intel的G