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1、第1章 CPU、内存储器和主板 1.3 主板,主板（Main board），又称为系统板（System board）或母板（Mother board），是计算机系统最基本的部件之一。主板一般为矩形电路板，连接着中央处理器、存储器、输入输出设备等元件，并为这些元件提供插槽、接口和控制功能。主板的性能对整个微机系统有着直接和重要的影响。,1.3.1 总线,在计算机各部件之间传递数据信息的通道就叫做总线（Bus）。总线的作用是实现数据传输和交换。总线的数据通道越宽，能传输的数据就越多。而总线速度越高，数据传输的速度就越快。微机系统总线有五种类型：ISA（Industry Standard Archi
2、tecture，标准工业结构）、EISA（Extended Industry Standard Architecture，扩展标准工业结构）、MCA（Micro Channel Architecture，微通道结构）和局部总线（VESA、PCI）。,1.3.1 总线,ISA总线ISA总线是1984年IBM首先采用的总线结构，工作频率为8MHz，数据宽度为16位，数据传输率最高为8MB/s。1988年这种总线成为全世界计算机界所遵循的工业标准，被广泛应用于IBM PC及兼容机，386以下的计算机几乎都采用ISA总线结构。EISA和MCA总线1987年，IBM公司推出它的第一台386微机时，创造了
3、一个全新的系统总线标准MCA总线，其数据宽度为32位，最大数据传输率可达40MB/s，但IBM公司没有公布MCA总线标准，以求垄断市场。为突破IBM的技术垄断，1989年以COMPAQ为代表，包括HP、AST、NEC 等九大计算机厂家联合制定了开放式32位总线标准EISA，EISA总线的工作频率为8MHz，数据传输率为33MB/s。EISA不仅具有MCA的全部功能，还保持了与ISA总线百分之百的兼容。但EISA总线除在服务器上使用外，始终没有广泛应用在32位微机上。,1.3.1 总线, 局部总线系统总线虽然从ISA总线发展到MCA、EISA总线，但都不能充分利用CPU 的强大处理能力，大部分时
4、间内，CPU都处于写等待状态。特别是使硬盘、显示卡和其他一些高速外设只能通过一个慢速且狭窄的路径传输数据，从而影响了系统的整体工作效率，而局部总线则打破了这个瓶颈。VESA总线1991年，VESA（Video Electronics Standard Association，视频电子标准协会）与60余家公司联合推出了一个全开放的局部总线标准VESA Local Bus（简称VL总线）。VESA总线是一个通用的局部总线标准，数据宽度为32位，工作频率为33MHz，数据传输率可达132MB/s。由于VESA总线标准不够严格，兼容性差， 加之带负载能力较低，很快被PCI总线所取代。PCI总线1991
5、年底，Intel公司结构实验室推出PCI（Peripheral Component Interconnect，外围部件互联）总线的概念，并联合IBM、COMPAQ、AST、HP、 NEC等100多家公司成立了PCI集团，统筹及强化PCI标准，使其成为开放的、非专利的局部总线标准。PCI总线宽度为32位，并可升级为64位，工作频率为 33MHz ，数据传输率为132MB/s，升级后可达264MB/s。PCI总线支持并发工作，即PCI总线上的外围设备可与CPU并发工作，并能同时兼容ISA、EISA、MCA等总线，其图形显示能力和输入输出能力都高于VESA总线。,1.3.1 总线,系统总线频率CPU
6、通过系统总线与存储器或外设接口打交道，它们是主板芯片组、内存、主板上集成的高速缓存、PCI接口、AGP接口、外设接口等。决定主板及CPU的工作频率的并不是CPU，而是振荡晶体，简称晶振。晶振产生适当的频率，使主板工作在某个速度。系统总线频率又称为外部频率（与CPU的内频相对应），是计算机的主时钟频率（晶振频率）。计算机系统的整体工作速度主要取决于系统总线频率的高低，早期586主板的系统总线频率为66MHz，部分非Intel芯片组主板还支持75MHz和83MHz。以后的主板则分别支持100MHz或133MHz系统总线频率。电脑中各分支系统中所有不同工作频率都与主时钟相关联，ISA 总线的频率为1
7、1.1MHz，PCI总线的频率为33.3MHz，AGP接口总线为66.6MHz。 由于各种总线的频率不同，所以其数据传输率也不同，这必然造成各个部件之间数据传输的瓶颈问题，因此要采用分频技术使不同总线相互配合。当主时钟为66MHz时，ISA为1:6分频，PCI为1:2分频，AGP为1:1分频；当主时钟为100MHz时，ISA为1:9分频，PCI为1:3分频，AGP为1:1.5 分频。,1.3.1 总线,AGP接口AGP（Accelerated Graphics Port，图形加速接口）是Intel公司为了配合Pentium II处理器而开发的，专门用于安装具有图形加速功能显示卡接口标准，现在大
8、多数显示卡使用AGP接口。AGP接口的工作原理是将显示芯片独立设置在系统总线上，把显示芯片同芯片组的内存控制器直接相连，进行点对点传输，因此速度成倍提高。AGP仅仅是一种一对一连接的“端口”（Port），和前面介绍的总线不同，它不是一种系统总线，甚至称为“总线”也是不严密的，因为“总线”必须是两个以上设备之间数据传输的公共通道。AGP 仅仅是对PCI总线在3D图形显示等方面性能不足的一种补充。AGP经历了1、2和4三种工作模式。1模式采用66MHz工作频率，数据传输率是266MB/s；从AGP 2开始，工作频率为66MHz，但它采用上下沿触发的工作方式，使得传输频宽加倍，达到533MB/s；A
9、GP 4的触发方式同AGP 2相当，不过每个频率周期所能传输的数据宽度却增加为16个字节，最高传输带宽的理论值可达到1GB/s。AGP 8是Intel在2000年8月发布的新型端口标准，它定义为一条32位宽的并行总线，可以提供两倍于AGP 4的带宽，达到2.1GB/ s，AGP 8可向下兼容AGP 4，但并不支持AGP 1和AGP 2，不是真正的向下兼容。,1.3.2 芯片组,控制芯片组（Chipset）是由焊接在主板上的若干相关的IC芯片的集合，也称套片，是主板上最为重要的部件，它不仅决定主板自身性能和档次，还决定整个电脑系统的性能。芯片组是CPU与所有元件的接口，CPU通过芯片组对主板上的
10、各个部件进行控制，CPU只与芯片组直接打交道，芯片组负责处理CPU与内存、高速缓存、接口电路适配卡、硬盘等外部设备的交往。主板能支持哪些CPU、是否支持高速硬盘等都取决于芯片组。芯片组由一组（片片）超大规模集成电路芯片构成，并固定在主板上。586以后主板采用的芯片组有Intel的824x0、828xx系列、 VIA （威盛）的Apollo（阿波罗）系列、SiS（矽统）的SiS系列、ALi（扬智）的Aladdin 系列等。芯片组按照在主板上的排列位置不同，分为南桥芯片和北桥芯片。北桥芯片靠近CPU插座（或插槽），芯片上通常会覆盖着一块散热片。北桥芯片提供对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量
11、、ISAPCIAGP插槽、ECC纠错等支持。南桥芯片一般靠近PCI插槽，提供对KBC（键盘控制器）、RTC（实时时钟控制器）、USB（通用串行总线）、Ultra DMA/33（66）EIDE数据传输方式和ACPI（高级能源管理）等的支持。对电脑使用CPU和内存类型起到决定性作用的是北桥，因此北桥芯片也称为主桥（Host Bridge）。,1.3.2 芯片组,（一）Intel芯片组,Intel研制的Pentium系列芯片组主要有以下几种：82430系列是Intel为Pentium开发的芯片组，它有LX（支持P5 ），NX （支持Pentium 75/90/100），FX（支持Pentium751
12、33），HX、VX、TX（支持Pentium MMX）六类芯片组。82440FX是为Pentium PRO开发的芯片组；440LX是为Pentium设计的产品， 支持AGP图形显示；440EX则是支持“赛扬”处理器的芯片组；440BX是为支持高主频Pentium（即100MHz系统总线频率、350MHz以上主频CPU）而开发的，可支持1GB内存和AGP图形显示卡，是PentiumCPU的主流芯片组；440GX支持Slot 2架构的芯片组；440ZX则是专门为Socket 370设计的芯片组；810/815支持Celeron、Pentium III系列CPU；815E/EP支持Celeron和T
13、ualatin核心的Pentium III；820则增加了对Celeron 的支持；840的定位是服务器市场，支持两个Pentium 或Xeon 处理器；845/850则支持Pentium 处理器。,1.3.2 芯片组,（一）Intel芯片组,i82810/815/820芯片组Intel i82810、i82815和i82820（简写为810、815和820）芯片组的设计思想是一样的。它们都引入了最新集线器概念，只不过所面对的市场定位不同。加速集线器结构正式的133MHz外频 支持新型内存 整合技术 Intel i82840与以前的芯片组相比，840具有如下特点：两个Rambus通道（820只
14、有一个）。理论峰值带宽3.2GBs（PC100和PC133体系分别为0.8GBs和1GBs）。提供133MHz外频，支持AGP 4。840的定位是服务器市场，支持两个Pentium 或Xeon 处理器。双PCI总线，一个33MHz32位，一个66MHz64位；840芯片组由82840 MCH、82801 ICH、82802 FWH芯片组成。,（一）Intel芯片组,1.3.2 芯片组,Intel i82845/850Intel 845/850系列芯片组不再有北桥芯片和南桥芯片之分，而是用MCH和ICH两颗核心芯片代替，MCH就相当于传统意义上的北桥，ICH相当于传统意义上的南桥。850850E
15、芯片组850是Intel推出的支持Pentium 处理器的芯片组。发布的时间是2001年1月，支持的CPU接口为Socket 423/478。MCH芯片支持Pentium ，可以达到3.2GB/s的数据交换速度，支持双Rambus通道，可以提供3.2GB/s的带宽。可以为AGP接口提供1GB/s的带宽，全面支持AGP24标准。850E芯片组是850芯片组的升级版本，和850最大的区别就是可以支持533MHz前端总线。,（一）Intel芯片组,1.3.2 芯片组,845845D由于850芯片组只支持RDRAM内存，使得Pentium 一时成了高贵的象征。Intel公司为了开拓市场，在2001年7
16、月正式推出了845芯片组，和850芯片组的区别是它不支持RDRAM，而支持廉价的SDRAM。845主板的MCH和850芯片组最大的差别是支持内存的型号不同。由于支持SDRAM，所以内存带宽最大可以达到1.06GB/s，最大内存容量为2048MB。ICH2和850芯片组的ICH2一样，支持2个ATA100硬盘接口，向下支持ATA66/33，提供4个支持USB1.1规范的接口，提供6声道输出，为PCI设备提供了133MB/s的带宽。,（一）Intel芯片组,1.3.2 芯片组,845E845G845GL845E支持533前端总线。ICH4和ICH2相比最大的改变是可以支持USB2.0规范，并且可以
17、提供6个USB输出端口。845G和815E采用同一个概念，整合了图形显示芯片组。845G和845E相比，ICH方面没有变化，也是支持USB2.0，6声道输出，集成了网卡。但是MCH方面就不一样了，845G支持数字图像输出，支持DDR333和533MHz前端总线。支持最大内存容量为3072MB。845GL是Intel为Pentium 系列整合主板开发的芯片组，相当于Pentium 系列中的810主板。845GL主板和845G主板相比，只是不能外接AGP显示卡，其他的方面完全一样。集成在845G/845GL中的显示图形芯片叫做Intel Extreme Graphics，中文大概是“极度的图形芯片”的意思，性能规格如下：200MHz的工作频率，256Bit的图形引擎，350MHz的RAMDAC，支持硬件DVD解码，支持双屏同步显示。,
