计算机主板简介

主板又名主机板、母板、系统板等。
　　在一台微型计算机里，主板上安装了计算机的主要电路系统，并具有扩展槽和插有各种插件。计算机的质量与主板的设计和工艺有极大的关系。所以从计算机诞生开始，各厂家和用户都十分重视主板的体系结构和加工水平。了解主板的特性及使用情况，对购机、装机、用机都是极有价值的。下面我们分别介绍当前流行的Pentium级主板和Pentium Ⅱ 级主板的主要技术特性和使用的有关问题。

　　主板上的新技术
　　计算机行业的技术更新无疑是最频繁和最迅速的，一种主板从投入市场到淘汰一般只有1～2年的时间。目前市场中销售的主板普遍使用了一些常见的新技术，并具有一些共同的特点。主要是：采用Flash BIOS，用户只需软件即可升级；采用同步突发式(PB Cache)二级高速缓存，与以前的异步缓存相比，可提高速度和效率；主板集成两个串口、一个并口和一个软驱接口；主板集成2个通道的增强型(EIDE)硬盘接口，用于连接硬盘、IDE光驱、磁带机等设备。有些主板还设有PS／2鼠标口、通用串行总线(USB)、DMI资源管理等。下面对一些典型技术作一介绍。

　　支持MMX
　　CPU技术的更新和主板产品的更新换代是密切相关的。一旦有新一代的CPU问世，就会有新的芯片组(Chip Set)与之配合，当然也需要新一代的主板支持。目前最热门的话题当然是MMX技术。
　　为了更好地和MMX CPU配合，Intel公司推出了430TX芯片组。该芯片组在集成度与速度上进行了优化，支持168线同步内存，采用ACPI（高级配置电源接口）方式的电源管理以便应用于笔记本电脑，另外TX芯片组采用Ultra DMA方式管理IDE设备，除兼容老的Mode 4的硬盘外，对于新一代ATAPI 3硬盘，可提供高达33MB／Sec的传输速率，可与SCSI硬盘媲美。目前，基于Intel 430TX芯片组的主板大量上市，主要有技嘉、华硕、微星等厂家的产品。
　　在高能奔腾级产品，Intel公司也在加紧把MMX技术应用到Pentium Pro处理器中去，构成1998年高档微机的主流CPU芯片，原代号为Klamath的Pentium Ⅱ。
　　Pentium Ⅱ 一改原来的陶瓷封装形式而采用CPU插卡结构，CPU卡一面作为CPU主体及散热片，另一面可集成CPU的二级缓存。在1998年的今天，Pentium Ⅱ CPU已成为主流芯片大量上市。相应的基于支持芯片组440LX、440BX等的主板也大量面市。

　　ATX结构
　　ATX乃ATeXternal的缩写，是由Intel公司首创以提升微机主板整体性能的新技术。与以前的Baby／MiniAT主板相比，ATX板的优点简述于下。后面将对AT主板和ATX主板进行较详细比较。

　　　　(1)ATX的主板看上去像是旋转了90度的Baby AT，但它却使输入／输出接口及其连接器可直接做在主板上。
　　(2)在ATX主板中，CPU和内存插槽均远离扩展槽，所有扩展槽都可以插全长的扩展卡，内存的插拔也很方便。此外，因CPU靠近电源，电源风扇也可给CPU散热。
　　(3)在ATX主板上，软硬盘连接器正好位于软硬盘支架附近，因此只需较短的连线就可连接它们。并在主板上集成了串并口和PS／2鼠标键盘接口。
　　(4)ATX主板还对整机的电源做了改进，使其更节省能源。新的ATX电源提供3V电压，以适应新的CPU需要。
　　另外，ATX主板上还可提供Soft Power(软电源开关)功能，即由主板控制电源开关，这样可实现遥控开机和Win95自动关机等功能。但ATX主板需用专门的ATX机箱。值得一提的是，有些主板厂家为方便用户使用和升级，在BABY－AT主板上做了普通和ATX两种电源接口，使用户不必使用ATX机箱，在普通机箱上加上ATX电源即可享有ATX电源的功能。

　　通用串行总线(USB)接口技术
　　通用串行总线USB(Universal Serial Bus)是Intel和其它一些公司共同倡导的一种新型接口标准。随着计算机应用的发展，外设越来越多，调制解调器、扫描仪、<a href="http://product.yesky.com/tapedrive">[url=http://product.yesky.com/tape/]磁带机</a>[/url]等各种各样的外设使计算机本身所带的有限接口显得异常紧张。通用串行总线USB可以简单地解决这一问题。按目前的工业标准，它是一种四芯的串行通信设备接口，可以连接多达128个外围设备，并支持即插即用。主要用作计算机与外设之间的连接。通信速率可达12MB／s，比传统的RS－233C串行通信接口要快得多。今后USB总线的可用速率还会提高。采用USB总线可以把键盘、鼠标器、打印机、扫描仪、调制解调器、网络（HUB）等设备按统一的接口方式连接起来，使用户安装这些设备变得更简单。
　　采用USB总线后，计算机后面的许多接口都可以免去，而剩下一两个统一的USB接口。使用USB总线要求有USB驱动程序来配合各种USB设备，而USB驱动程序的基础部分一般是放在BIOS中的。现在市场上的许多奔腾类主板已经能够支持USB总线，并具有USB接口，但多数主板却没有配USB接口线，BIOS中可能也没有USB总线的驱动程序。所以大家不能仅从主板的说明书看到有USB接口，就以为你的主板今后可以使用USB总线。目前，符合USB标准的硬盘已经问世，不久将来还会出现更多带有USB的外设。在国内市场上支持USB接口的主板有大众、联讯、华硕等公司的产品。

　　桌面管理界面DMI技术
　　DMI，即Desktop Management Interface桌面管理接口，是用来让系统保存自身及外围设备相关资料的应用程序。通过DMI可以在操作系统级查询系统配置信息(不用进入BIOS)，包括CPU、内存、I／O扩充插槽等。DMI可以将上述资料存储在BIOS中的特定位置，也可以利用DMI对资料库中系统配置情况作出修改以适应不同环境的系统需求(不必进入BIOS)。
　　主板上的BIOS会尽可能地收集系统信息，将它存在主板上Flash EPROM中一个4K的小块中，DMI可以恢复数据库中的系统信息??这个数据库叫作MIFD(Management Information Format Database)。该BIOS允许动态实时更新DMI信息，DMI还允许在手工加入BIOS不能探测到的信息如使用者姓名、销售商、计算机编号等。管理者根据DMI提供的信息，很容易地发现系统故障。该接口不仅为管理者提供更多的方便，还能降低维护成本。

　　对称多处理结构
　　由于CPU速度和性能不断提高，微机服务器和工作站由于其突出的性能价格比，越来越受到重视。于是，支持对称多处理器结构的主板也相继问世。目前市场常见的多为支持两颗CPU的Pentium、Pentium Pro和Pentium Ⅱ 主板，主要用于小型服务器领域。在安装两颗CPU的情况下，性能比一颗时提高60％～80％。当然，只有在支持对称多处理器的操作系统下，比如Windows NT，才能发挥两颗CPU的功能。

　　绿色环保电脑
　　在计算机使用过程中，很多时候计算机设备是空闲的，可是却全功率运行着，既耗电也加快了系统的老化。绿色环保电脑增强了电脑的电源管理功能，使其在没有人使用或无程序运行时自动减少各部件的功耗，达到节省能源和保护机器的目的。
　　目前绿色环保电脑一般遵循EPA(Environmentd Protection Agency，美国环境保护署)标准，符合该标准的电脑在开机启动时会有一个黄色或绿色的EPA或Energy Star(能源之星)标志出现在屏幕上，如开机启动时的EPA显示图所示。EPA电脑在省电模式下系统耗电量低于30W，其各部件的定义如下：
　　(1)CPU (如Pentium)正常耗电约5W，进入休眠状态后只耗0.4W；
　　(2)显示器(一般符合DPMS规范)：ON(开机)→等待(Standby)(<15W)→休眠(Suspend)(<15W)→off(<5W)；
　　(3)硬盘：正常耗电3－10W，休眠时马达停转，耗电<1W。
　　由此可见，绿色环保电脑由“绿色主板”、“绿色CPU”、“绿色显示器”和“绿色硬盘”等部件组成，其中主板是关键部件，统率着各外围设备及CPU的绿色功能和对节能参数的设置。当某个外围设备不支持绿色环保功能时只影响到该子系统的省电模式不能实施，而主板不支持绿色功能则使所有的外设节能功能失效。
　　绿色环保电脑的省电模式按无操作时间长短(可设定)分以下几个档次：
　　◇Doze(打盹)：CPU时钟频率降低，程序运行变慢。
　　◇Stand by(等待)：CPU时钟频进一步降低，显示器黑屏。
　　◇Suspend(休眠)：CPU停止运行，所有程序处于停顿状态，显示器进入关闭模式。有的主板将硬盘停转时间单独设置，也有的将其归入Suspend。一些新型的主板还支持Suspend状态下CPU风扇的停转，而ATX规格的主板更是支持软件控制开／关机，达到完全意义上的“绿色环保”。
　　在上述任何一种省电模式，只要接收到系统认可的启动信号，如鼠标移动、击键、MODEM呼叫等，均会激活电脑使其进入正常工作状态。
　　省电模式的等待时间间隔与系统认可的启动信号均在系统BIOS中设置。在配备了PC97要求的ACPI(高级电源管理)的主板上也可以通过操作系统(如Windows95)进行节能设置。

　　智慧型主板
　　所谓的智慧型主板，不同的主板生产厂家有不同的说法，有的认为智慧型主板应该没有跳线(NO JUMPER)、能自动设置CPU的类型、频率和内外电压；也有的认为能够自动侦测CPU和进行电压设置、CPU过热可以自动报警的主板称为智慧型主板；还有的主板本身并不是智慧型主板，但厂商称可以通过升级卡升级到智慧型主板。那么，到底什么样的主板才算是真正的智慧型主板呢？一般认为，应该满足下面两个条件:
　　1.智慧型主板首先应该采用无跳线技术设计
　　使用跳线的主要好处就是可以在同一主板上使用多种品牌型号的CPU，但缺点是存在跳线错误，轻则机器不能启动，重则烧毁CPU。486出现以前由于大多数CPU是焊死在主板上的，无法更换，所以真正自己跳过线的用户很少。随着奔腾时代的到来，部分主板已开始使用DIP开关取代跳线来控制CPU的工作状态。一般情况下，安装不同的CPU只需对照说明书拨动DIP跳线开关即可，这比装跳线器方便得多。
　　但CPU的种类和型号不断增多，设置DIP开关也变得越来越复杂，而且对普通用户来说仍显得太困难。正是在这样的环境下，无跳线的主板才应运而生。第一块这样的主板是联想生产的，随后联想又推出了430TX、40LX系列主板，这类主板的共同特点就是通过BIOS来设置CPU的类型、主频、总线频率和内外电压。一般情况下，用户只须插好CPU，开机启动，主板BIOS即可自动识别CPU种类、型号，并自动根据识别的CPU设置工作电压，根本不用关心是单电压还是双电压。当然，用户也可以自己手工设定CPU的时钟频率，BIOS将根据CPU类型设定缺省电压，用户还可以手工设定核心电压值，简单而灵活。如果因设置错误造成连续三次无法启动时，BIOS可自动将CPU频率设成最低并将BIOS参数设成缺省，进入BIOS重新设定。因为BIOS的数据库中存储有各种CPU的参数，所以对新式CPU的识别理论上可以通过升级BIOS来实现，当然这需要硬件上的支持，如主板提供的电压是否可满足新式CPU要求。因此，理论上的智慧型主机板可以将因错误设置跳线而造成的灾难性后果减小到零。由于无跳线技术的优越性，在联想的PDI－P51430系列之后，升技推出了X5、TX5 、IT5V、IT5H、SM5、SM5－A、AR5，承启推出了5TDM，联讯推出了KTX430、ATX431。
　　随着时间的推移，无跳线主板设计将成为一种潮流和时尚。需要说明的是，虽同为无跳线技术，但不同的主板厂家为其命名却各不相同，联想称这为SPEEDEASY，承启称之为SEEPU，联讯称之为SMARTSOFT，升技称之为SOFTMENU。
　　2.能够对CPU及系统运行状态进行自动监测
　　这一点主要体现在具有自动系统监察和能源管理方面，在自动系统监察方面，可自动监察CPU温度、CPU风扇转动情况、系统电压、温度、资源(包括内存资源和硬盘空间)、信号、输入、病毒入侵等，如当CPU或系统风扇停转、温度过高、系统电压问题、系统资源不足、病毒入侵时，将显示警告信息，如果未能引起用户的注意，将自动采取处理措施，例如当CPU温度过高时，将在屏幕上显示警告信息并自动将CPU运行速度减慢(如仅以75MHz运行)，避免将CPU烧毁。
　　对CPU及系统的监控一般是通过使用LM75和LM78专用芯片来实现的。较高级的主板上，在CPU插座下面均安装有温度感应器，如LM75芯片(8个管脚)，可感应CPU温度，当CPU温度过热时会发出警报。
　　在能源管理方面，应能支持PC97／98设计指南中的ACPI(高级配置和电源接口)标准，待机模式下可自动停止风扇转动，关闭硬盘、光驱、软驱等部件的电源，以降低耗电和噪音。另外应具备软件关机功能和调制解调器唤醒功能(如果在待机模式中有信号从调制解调器进入，将自动开机并启动接收功能，接收后恢复原状)。

　　ATX主板与AT主板的比较
　　前面提到“ATX”，是Intel制定的新的主板结构标准。“ATX”是“AT Extend”的缩写，那么95年Intel制定的ATX标准在哪些方面不同于84年IMB制定的已经成为工业标准的AT标准呢？其实，对于软件来说，AT主板和ATX主板是没有区别的，ATX相对于AT改进的主要方面是主板上各个元件的相对位置，因为随着CPU等元件的进步和电脑向多媒体、网络化方面发展，AT主板元件位置的不合理，越来越影响电脑的扩充能力和可靠性。ATX较好地解决了这些问题，必将成为下一代电脑内部结构的标准。目前，很多整机生产厂家都采用了ATX标准。下面我们详细地比较一下ATX主板和AT主板的情况，以便读者选用时参考。

　　AT主板的缺陷
　　AT主板的缺陷主要体现在下列四个方面：
　　1.CPU的位置不合理，造成了两方面的不良影响
　　首先，由于CPU所处位置散热通风条件不好，造成现在的高功耗CPU都需要一个专门的小风扇散热。在整个电脑中，这个小风扇的可靠性是最差的，往往因为小风扇的停转造成CPU的散热不良，从而导致频繁死机甚至CPU被烧毁。
　　其次，由于CPU位于扩展槽的后面，造成全长的扩展板卡无法插入，直接影响了电脑的扩充能力。另外，CPU旁边用于给CPU提供3.3V直流电源的稳压电路所用的散热片也影响了全长扩展板卡的使用。由于这两方面因素的影响，某些奔腾主板竟然无法插入一块全长扩充板卡。
　　全长扩展板现在还是很常见的，特别是多媒体方面，比如创通的所有SB声卡、VB视卡都是全长的。其它公司生产的电视卡、多媒体卡、影象捕捉卡大部分也是全长的板卡。
　　2.内存位置不合理，造成内存升级困难，也造成内存条散热不良
　　由于原来的AT标准中没有规定内存的位置，因此，造成现在主板上内存被安置在一个狭小而又不通风的角落里，影响了内存的安装、升级。特别是现代电脑的内存量越来越大，内存条上采用的内存芯片也越来越多，散热问题也越发重要，使矛盾更加突出。
　　3.主板的横向宽度太窄，使得直接从主板上引出接口的空间太小
　　目前由于多媒体化、网络化，电脑上安插的扩展板卡越来越多，为了缓解这种需求，可以把某些扩充卡的功能集成到主机板上，就象现在的主板都具有多功能卡的功能一样。但是问题出来了，虽然目前的技术已经可以在主板上集成更多的功能，但是由于输入输出信号线没有空间从主板上直接引出，必须使用特制线缆转到机箱的后部，占用扩展卡的位置转接出来。线缆的增多提高了成本，增加了电脑内的混乱程度，也给安装、维修带来不便，更为不利的是降低了整机的可靠性。
　　4.没有规定软硬盘接口及软硬盘支架的位置
　　组装电脑的时候，如果使用的是大型立式机箱，人们常在软硬盘的线缆上大费周折，因为大部分主板提供的线缆都是针对中小型机箱的，长度不够。软硬盘线缆过长，不仅也增加了电脑内连线的混乱，甚至还会因为硬盘线缆过长，造成某些高速硬盘无法发挥其特长，制约了电脑整体性能的提高。

　　ATX主板的改进
　　ATX与AT的区别，是把AT（Baby AT）主板上的组件旋转了90度。当然这只是表面现象，ATX具体的改进是：
　　1.把CPU的位置放在靠近主机电源的第二风扇的位置，让主机电源的散热风扇直接吹CPU，因此CPU上只需要一个散热片即可，甩掉了直接扣在CPU上性能不可靠的小散热风扇。CPU和稳压电路的散热片再也不会影响全长的扩展板卡的安装了。
　　2.内存条位于主板的中央，使得升级、安装方便。同时，从主机电源第二风扇吹来的气流也使得内存条的散热情况大大好转。
　　3.ATX主板的边缘直接提供了2个串口、1个并口、1个PS／2键盘和1个PS／2鼠标的接口，甚至有的主板还提供有一个游戏接口和三个音频接口，如华硕的SP98AGP－X主板。有效地减少了主机内部线缆的数目，提高了整机的可靠性，降低了电磁辐射和信号裒耗改善了整机的性能。
　　4.软硬盘接口现在放到了距软硬盘支架最近的地方，缩短了线缆的长度，有利于使用高速的UltraI硬盘。
　　5.ATX主板提供了3.3V直流电源。为了降低功耗，主板上使用3.3V低电压的设备越来越多，比如CPU、168线SDRAM内存等。采用ATX标准以后，主机电源直接提供了3.3V电压，因此减少了主板上采用的元件数，不仅降低了主板的成本，同时也有利于提高可靠性和机器的总体性能。
　　
　　6.ATX标准的机箱在电源关闭的时候仍然可以提供5V、100 mA的直流电流，维持电脑内部一小部分电路在关机的情况下依然保持工作状态，便于实现遥控开机、软件关机、定时关机的功能。比如接到遥控开机信号或者电话呼叫信号之后，自动打开电脑电源进行处理。这个特征使电脑更象消费类电器。

　　ATX主板对机箱的要求
　　ATX主板必须使用ATX机箱，ATX机箱也只能安装ATX主板。这大概是使用ATX主板的限制。各种扩展板卡，无论是全长的ISA、EISA卡，还是PCI卡、键盘、串并口插头都能与AT主板通用。在ATX主板上的键盘和鼠标接口是PS／2，因此需要有这样的转换插头才能用现在的AT键盘。
　　目前的支持Pentium Ⅱ的主板多为ATX主板。显然，ATX主板必然是当今微电脑的主流。
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