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1、电脑主板的运作和其他知识电脑主板的运作和其他知识1、CPU 的自动检测 以前的老式主板，需要用户自己设定 CPU 的外频、倍频以及电压等参数（一般都是通过跳线来设定） 。现在生产的主板，都能自动检测到这些参数，进而正确设定这些参数，并保存在 CMOS 中。在CMOS 掉电时，也不需要打开机箱重新进行设置。另外，现在的主板还具有老式主板所没有的 CPU 温度检测报警功能。CPU 温度过高，会导致系统工作不稳定或者死机，甚至损坏 CPU 等。所以，对 CPU 的温度检测是很重要的。它会在 CPU 温度超出安全范围时，发出警告检测。温度的探头有两种：一种集成在处理器之中，依靠 BIOS 的支持；另一
2、种是外置的，在主板上面可以见到，通常是一颗热敏电阻。它们都是通过温度的改变来改变自身的电阻值，让温度检测电路探测到电阻的改变，从而改变温度数值。2、硬件错误的侦测由于硬件的安装错误、不兼容或硬件损坏等原因，容易引起硬件错误，从而导致轻则运行不正常，重则系统无法工作的故障。碰到此类情况，以前只能通过 POST 自检时的 BIOS 报警提示音，硬件替换法或通过 DEBUG 卡来查找故障原因。但这些方法，使用起来很不方便，而且对用户的专业知识也要求较高，对普通用户并不适用。针对此问题，现在的主板厂商加入了许多人性化的设计，以方便用户快速，准确地判断故障原因。例如，现在许多主板特别设计了硬件加电自检故
3、障的语言播报功能。以华硕的“POST 播报员”为例，这个功能主要由华邦电子的W83791SD 芯片，配合华硕自己设计芯片组合而成。可以监测 CPU 电压、CPU 风扇转速、CPU 温度、机壳风扇转速、电源风扇是否失效、机箱入侵警告等。这样，就较好地保持了电脑的最佳工作状态。当系统有某个设备出故障时，POST 播报员就会用语音提醒该配件出了故障。在硬件侦错报警方面，一些主板大厂都有自己非常独到的设计。譬如微星主板，用四支 LED 来反映主板的故障所在。而有的主板则干脆引入了早些年的 Debug 侦错卡的侦错技术，采用了更为直接的数码管来指出故障所在。另外，许多厂商还为主板设计了 AGP 保护电路
4、，除了起显卡保护作用之外，保护电路还用一个 LED 发光二极管，来告诉用户故障是否由显卡引起。3、硬件监控为了让用户能够了解硬件的工作状态（温度、转速、电压等） ，主板上通常有一块至两块专门用于监控硬件工作状态的硬件监控芯片。当硬件监控芯片与各种传感元件（电压、温度、转速）配合时，便能在硬件工作状态不正常时，自动采取保护措施或及时调整相应元件的工作参数，以保证电脑中各配件工作在正常状态下。常见的有“温度控制芯片”和“通用硬件监控芯片”等等。(1)温度控制芯片：主流芯片可以支持两组以上的温度检测，并在温度超过一定标准的时候，自动调整处理器散热风扇的转速，从而降低 CPU 的温度。超过预设温度时，
5、还可以强行自动关机，从而保护电脑系统。常见的温度控制芯片有 AnalogDevices 的 ADT7463 等等。(2)通用硬件监控芯片：这种芯片通常还整合了超级 I/O（输出/输出管理）功能，可以用来监控受监控对象的电压、温度、转速等。对于温度的监控需与温度传感元件配合；对风扇电机转速的监控，则需与 CPU 或显卡的散热风扇配合。比较常见的硬件监控芯片有：华邦公司的 W83697HF和 W83627HF；SMSC 公司的 LPC47M172；ITE 公司的IT8705F、IT8703F；ASUS 公司的 AS99172F（此芯片能同时对三组系统风扇和三组系统温度进行监控）等。4、电源回路电源
6、回路是主板中的一个重要组成部分，其作用是对主机电源输送过来的电流进行电压的转换，将电压变换至 CPU 所能接受的内核电压值，使 CPU 正常工作，以及对主机电源输送过来的电流进行整形和过滤，滤除各种杂波和干扰信号，以保证电脑的稳定工作。电源回路的主要部分，一般都位于主板 CPU 插槽附近。电源回路依其工作原理，可分为“线性电源供电方式”和“开关电源供电方式”两种。(1)线性电源供电方式这是好多年以前的主板供电方式，它是通过改变晶体管的导通程度来实现的。晶体管相当于一个可变电阻，串接在供电回路中。由于可变电阻与负载流过相同的电流，因此要消耗掉大量的能量并导致升温，电压转换效率低。尤其是在需要大电
7、流的供电电路中，线性电源无法使用。目前，这种供电方式早已经被淘汰掉了。(2)开关电源供电方式这是目前广泛采用的供电方式，PWM 控制器 IC 芯片提供脉宽调制，并发出脉冲信号，使得场效应管 MOSFET1 与 MOSFET2 轮流导通。扼流圈 L0 与 L1 是作为储能电感使用，并与相接的电容组成 LC 滤波电路。其工作原理是这样的：当负载两端的电压 VCORE（如 CPU 需要的电压）要降低时，通过 MOSFET 场效应管的开关作用，外部电源对电感进行充电，并达到所需的额定电压。当负载两端的电压升高时，通过 MOSFET 场效应管的开关作用，外部电源供电断开，电感释放出刚才充入的能量，这时的
8、电感就变成了电源继续对负载供电。随着电感上存储能量的消耗，负载两端的电压开始逐渐降低，外部电源通过 MOSFET 场效应管的开关作用又要充电。依此类推，在不断地充电和放电过程中，就行成了一种稳定的电压，永远使负载两端的电压不会升高也不会降低，这就是开关电源的最大优势。还有就是由于 MOSFET 场效应管工作在开关状态，导通时的内阻和截止时的漏电流都较小，所以自身耗电量很小，避免了线性电源串接在电路中的电阻部分消耗大量能量的问题。这也就是所谓的“单相电源回路”的工作原理。单相供电一般可以提供最大 25A 的电流，而现今常用的 CPU 早已超过了这个数字，P4 处理器功率可以达到 70-80 瓦，
9、工作电流甚至达到 50A，单相供电无法提供足够可靠的动力。所以，现在主板的供电电路设计，都采用了两相甚至多相的设计。如图 46 就是一个两相供电的示意图，很容易看懂，就是两个单相电路的并联。因此，它可以提供双倍的电流供给，理论上可以绰绰有余地满足目前 CPU的需要了。但上述只是纯理论，实际情况还要添加很多因素，如开关元件性能、导体的电阻，都是影响 Vcore 的要素。实际应用中，存在供电部分的效率问题，电能不会 100%转换，一般情况下消耗的电能都转化为热量散发出来。所以，我们常见的任何稳压电源，总是电器中最热的部分。要注意的是，温度越高，代表其效率越低。这样一来，如果电路的转换效率不是很高，
10、那么采用两相供电的电路就可能无法满足 CPU 的需要，所以又出现了三相甚至更多相供电电路。但是，这也带来了主板布线复杂化，如果此时布线设计不很合理，就会影响高频工作的稳定性等一系列问题。目前在市面上见到的主流主板产品，有很多采用三相供电电路，虽然可以供给 CPU足够的动力，但由于电路设计的不足，使主板在极端情况下的稳定性，受到了一定程度的限制。如要解决这个问题，必然会在电路设计布线方面下更大的力气，而成本也随之上升了。电源回路采用多相供电的原因，是为了提供更平稳的电流，从控制芯片 PWM 发出来的，是那种脉冲方波信号，经过 LC 震荡回路，整形为类似直流的电流，方波的高电位时间很短，相越多，整
11、形出来的准直流电越接近直流。电源回路对电脑的性能的发挥以及工作的稳定性，起着非常重要的作用，是主板一个重要的性能参数。在选购时，应该选择主流大厂设计精良、用料充足的产品。5、BIOS计算机用户在使用计算机的过程中，都会接触到 BIOS，它在计算机系统中起着非常重要的作用。一块主板性能优越与否，很大程度上取决于主板上的 BIOS 管理功能是否先进。(1)BIOS（BasicInput/OutputSystem，基本输入输出系统）简介全称是 ROMBIOS，是只读存储器基本输入输出系统的简写。它实际是一组被固化到电脑中，为电脑提供最低级最直接的硬件控制的程序。它是连通软件程序和硬件设备之间的枢纽，
12、通俗地说，BIOS 是硬件与软件程序之间的一个“转换器” ，或者说是接口（虽然它本身也只是一个程序） ，负责解决硬件的即时要求，并按软件对硬件的操作要求具体执行。BIOS 芯片是主板上一块长方型或正方型芯片。BIOS 中主要存放：自诊断程序通过读取 CMOSRAM 中的内容，识别硬件配置，并对其进行自检和初始化；CMOS 设置程序引导过程中，用特殊热键启动，进行设置后，存入 CMOSRAM 中；系统自举装载程序在自检成功后，将磁盘相对 0 道 0 扇区上的引导程序装入内存，让其运行以装入系统；主要 IO 设备的驱动程序和中断服务；由于 BIOS 直接和系统硬件资源打交道，因此总是针对某一类型的
13、硬件系统，而各种硬件系统又各有不同，所以，存在各种不同种类的 BIOS。随着硬件技术的发展，同一种 BIOS 也先后出现了不同的版本，新版本的 BIOS 比起老版本来说，功能更强。(2)BIOS 的功能目前，市场上主要的 BIOS 有：AMIBIOS 和 AwardBIOS 以及PhoenixBIOS。其中，Award 和 Phoenix 已经合并，二者的技术也互有融合。从功能上看，BIOS 分为三个部分：一是自检及初始化程序；二是硬件中断处理；三是程序服务请求。(a)自检及初始化在电脑的启动过程中，BIOS 的自检及初始化具体分三个步骤：第一个步骤，开机自检。是用于电脑刚接通电源时，对硬件部
14、分的检测，也叫做加电自检（PowerOnSelfTest，简称 POST） ，功能是检查电脑是否良好。通常完整的 POST 自检，将包括对 CPU、640K基本内存、1M 以上的扩展内存、ROM、主板、CMOS 存储器、串并口、显示卡、软硬盘等子系统及键盘进行测试，一旦在自检中发现问题，系统将给出提示信息或鸣笛警告。自检中如发现有错误，将按两种情况处理：对于严重故障（致命性故障）则停机，此时由于各种初始化操作还没完成，不能给出任何提示或信号。对于非严重故障，则给出提示或声音报警信号，等待用户处理。第二个步骤，是初始化。包括创建中断向量、设置寄存器、对一些外部设备进行初始化和检测等。其中，很重要
15、的一部分是 BIOS设置，主要是对硬件设置的一些参数。当电脑启动时，会读取这些参数，并和实际硬件设置进行比较，如果不符合，会影响系统的启动。最后一个步骤，是引导操作系统。功能是引导 DOS、Windows 或其他操作系统。BIOS 先从软盘或硬盘的开始扇区读取引导记录，如果没有找到，则会在显示器上显示没有引导设备。如果找到了引导记录，就会把电脑的控制权转给引导记录，由引导记录把操作系统装入电脑。在电脑启动成功后，BIOS 的这部分任务也就完成了。(b)程序服务处理和硬件中断处理这两部分是两个独立的内容，但在使用上密切相关。程序服务处理程序，主要是为应用程序和操作系统服务，这些服务主要与输入输出
16、设备有关。例如，读磁盘、文件输出到打印机等。为了完成这些操作，BIOS 必须直接与计算机的 IO 设备打交道，它通过端口发出命令，向各种外部设备传送数据以及从它们那儿接收数据，使程序能够脱离具体的硬件操作。而硬件中断处理，则分别处理 PC 机硬件的需求。因此，这两部分分别为软件和硬件服务，组合到一起，使计算机系统正常运行。BIOS 的服务功能，是通过调用中断服务程序来实现的。这些服务分为很多组，每组有一个专门的中断。例如视频服务，中断号为10H；屏幕打印，中断号为 05H；磁盘及串行口服务，中断号为 14H等。每一组又根据具体功能细，分为不同的服务号。应用程序需要使用哪些外设、进行什么操作，只需要在程序中用相应的指令说明即可，无需直接控制。(3)CMOS 与 BIOS 的区别CMOS 是互补金属氧化物半导体的缩写。其本意是指制造大规模集成电路芯片用的一种技术，或用这种技术制造出来的芯片。在这里，通常是指电脑主板上的一块可读写的 RAM 芯片。它存储了电脑系统的实时钟信息和硬件配置信息等。系统在加电引导机器时，要读取 CMOS 信息，用来初始化机器各个部件的状
