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1、第4章 主板与总线4.1 主板外形因素毫无疑问，PC机系统最重要的组成部分是主板，或者被叫做母板。有的公司把主板称作系统底板（system board）或平板（planar）。母板（mother board）、主板（main board）、系统底板（system board）和平板（planar）这些名词是可互换（interchangeable）的。在本章中，将会讨论现有的、不同类型的主板，以及主板、主板接口连接器通常所包含的部件。PC机主板有一些通用的外形因素。这些外形因素包括底板硬件尺寸大小，它决定了底板适用于哪种类型的机箱。有些的确是标准的（意味着所有具有该外形因素的底板是可互换的），而
2、有些则并不够标准，从而不允许互换。不幸的是，这些非标准的外形因素妨碍了其可升级性，因此应尽量避开它们。比较通用的PC主板外形因素如下所示：过时的外形因素现代的外形因素所有其他外形因素Baby-ATATXProprietary Designs（Certain Compaq, Packard Bell,Full-size ATMicro-ATXHewlett-Packard, notebook/portable systems等）LPX（semiproprietary）Flex-ATXNLXWTX（不再生产）这些年来，主板不断发展，从最初的用于IBM PC的XT的Baby-AT规模与外形的底板演化
3、到现今的大部分完全规模的（full-size）台式与立式（tower）系统使用的ATX、NLX底板。ATX有许多变种，包括Micro-ATX（是ATX外形因素用于较小系统的较小规模版本）和Flex-ATX（用于售价最低的家用PC的更小规模的版本）。NLX是为全体台式类型系统设计的。WTX用于工作站及中等职责服务器（medium-duty servers），但从没有成为流行样式。表4-1显示了现代工业标准的外形因素及其推荐用途。表4-1 工业标准的主板外形因素外形因素用途ATX标准台式、小型立式及完全立式系统，当今最通用的外形因素，设计也最为灵活；可用作高端应用、低端服务器/工作站、高端家庭系统
4、；ATX主板最多支持7个扩展插槽Mini-ATX比ATX稍小一点的版本，用途与ATX相同；许多自称是ATX的主板实际上都是Mini-ATX主板；Mini-ATX主板最多支持6个扩展插槽Micro-ATX中型台式系统或小型立式系统Flex-ATX更廉价的低端小型台式或立式系统，用于娱乐和各种应用系统NLX全体台式或小型立式系统；服务最容易且最快WTX中高性能工作站、服务器尽管Baby-AT、完全规模的AT及LPX主板曾经很流行，但它们均已被更新、更通用的外形因素所取代。新的外形因素实现了真正的标准化，增强了每种类型内部的可交换性。这意味着 ATX主板可以同其他ATX主板互换，NLX与其他NLX主
5、板互换，诸如此类。同过时的外形因素比较，这些底板所增加的特性，以及真正的可交换性，使得迁移到新的外形因素快速且容易。当今，我只推荐购买具有当前工业标准外形因素的系统。任何不符合工业标准的外形因素被认为是专用的。除非是在特殊环境下，否则我不推荐购买使用专用主板设计的系统。实际上，它们不可能升级且以后的维修费用也会相当昂贵，因为主板、机箱、电源与其他类型的同类产品无法互换。我把采用专用外形因素的系统称为“可处理掉的” PC，因为处理掉它们是当它们速度极慢，或在超出保修期后需要维修时经常必须采取的举措。切记 “随意使用的（Disposable）”PC机越来越普及了。有些人士估计今天有60的PC机是随
6、意使用的机器，这不仅是因为主板的原因（目前流行的是Flex或Micro-ATX主板，此前LPX主板比较盛行），而且还有微型SFX电源系统以及微型立式机箱等原因，这些都是今天的零售市场比较受欢迎的。尽管使用小型底盘和电源系统的低成本的PC机理论上说比以前随意使用的PC机更容易升级，但如果需要3个扩展插槽，或者需要2个或3个内部驱动器时，你就会觉得这也不是很适合。因为小型的立式机所受的种种限制，笔者认为，这些小型立式机同以前的它们所替代的LPX系统一样，都是随意使用型的产品。还应该注意的是系统是否符合工业标准，例如从1998年9月出品直到现在的Dell计算机，这些机器使用另一种ATX电源和主板电源
7、连接器，这两种部件与标准的主板和电源系统都不兼容。如果需要升级这种电源系统，必须使用特殊的与Dell兼容的电源；如果想要升级主板，必须购买标准电源才能与之匹配。如果真的以后需要升级系统，最好使用Micro-ATX或Full-ATX主板，并使用中型或者更大一点的带有至少5个驱动器插槽的立式机箱。下面的章节详细描述了每种标准的外形因素。4.1.1 Baby-AT第一个流行的PC主板，当然是1981年发布的最初的IBM PC。图4-1显示了这个底板的外观。 1983年，IBM随后推出了XT主板，基本外形与PC底板相同，但有8个插槽，而不是5个。同时，插槽之间的距离为0.8英寸，而不是PC中的1英寸间
8、距（见图4-2）。XT主板还清除掉了后部的奇怪的磁带接口（cassette port），它被假定用于将BASIC程序存储在磁带盒，而不必存储于更昂贵（在当时）的软盘驱动器中。注意 本书附带的光盘中包含PC（5150）及XT（5160）的详细信息。见CD中的技术参考部分。那里的所有信息都可以打印。插槽位置上小的差别以及后部单独的键盘连接器要求对机箱进行小的重新设计。这个主板变得非常流行，当时很多其他PC主板生产商开始模仿IBM的XT的设计并生产出了类似的底板。在大量的克隆或兼容系统出现的同时，IBM发布了AT系统，它最初使用一个较大尺寸的外形因素主板。由于电路小型化的进展，这些厂商发现他们可以将
9、16位AT主板上附加的电路应用到XT主板外形因素中。与其称这些底板为XT规模，使得人们认为它们是采用8位设计，厂商们更愿意称它们为Baby-AT，代表它们是具有AT主板设计特征（16位或更高）的XT规模底板。图4-1 IBM PC主板（circa 1981）这样，Baby-AT外形因素实质上与最初的IBM XT主板相同。惟一的区别是一个螺丝孔的位置有很小的改变，以适应AT类型的机箱。这些主板为了匹配机箱上的螺丝孔，键盘以及插槽连接器也有特定的布置。注意，实质上所有完全规模的AT及Baby-AT主板的键盘均使用标准的5针 DIN类型连接器。Baby-AT主板可用来替换完全规模的AT主板，并且适用
10、于大量不同的机箱设计。由于其灵活性，从1983年至1996年初，Baby-AT外形因素是最流行的主板类型。从1996年中期开始，Baby-AT被较为高级的ATX主板取代，ATX不是直接可互换的。1996年之后出售的系统大部分使用改进型ATX、micro-ATX或NLX设计，而Baby-AT的市场份额逐步萎缩。图4-3显示了一款后期的Baby-AT主板的外观。更早期的Baby-AT主板具有同样的布局，但缺少一些高级特征，如USB连接器，DIMM内存插座以及AGP插槽。任何可以使用完全规模的AT主板的机箱也可以使用采用Baby-AT设计的主板。从它1983年在IBM XT主板中首次亮相直到1996
11、年，Baby-AT主板是最流行的设计。尽管在Pentium /的类别中的检选（pickings）要纤细一些，但仍可以找到这种设计下使用从最初的8088直至最快的 Pentium 处理器的主板。因此，使用Baby-AT主板的系统被认为是可升级的系统。由于任何 Baby-AT主板都可以用任何其他Baby-AT主板替换，因此，这是一个可互换的设计。图4-2 IBM PC-XT主板（circa 1983）图4-3 Baby-AT主板外形因素尺寸即使Baby-AT（如图4-3）的设计有些过时，但ATX仍然继承了其可互换特性；图4-4介绍了一款后期的Baby-AT主板，该主板包括USB兼容性SIMM和DI
12、MM插座，甚至还有一个补充的 ATX电源连接器。不打开机箱鉴别Baby-AT外形因素系统最容易的方式是观看机箱后部。在Baby-AT主板中，插卡以90角垂直插入底板，换句话说，机箱上插卡的插槽与主板正交。而且，Baby-AT主板只有一个可见的连接器直接附加到底板上，它是键盘连接器。通常，这个连接器是完全规模的5针DIN类型连接器。少量的Baby-AT系统使用较小的6针min-DIN连接器（有时叫做PS/2类型连接器）且可能还有一个鼠标连接器。所有其他连接器都安装在机箱或插卡的边侧托架并经由电缆附到主板上。键盘连接器可以通过机箱上专门设计的孔洞被看到。1）LPX（12针）电源连接器2）5针DIN
13、键盘连接器3）PS/2鼠标口电缆连接器4）IDE主适配器电缆连接器（2个）5）32位PCI扩展插槽（3个）6）BIOS芯片7）Combo PCUISA扩展插槽8）USB口电缆连接器9）COM串口电缆连接器（2个）10）LPT并口电缆连接器11）软驱控制器电缆连接器12）ATX（20针）电源连接器13）CPU风扇电源连接器14）72针SIMM插座（2个）15）168针DIMM插座（3组）16）AGP显卡插槽17）VIA Apollo MVP3芯片组（2片）18）二级缓存（2片共1MB）19）Super Socket 7 CPU插座20）机箱喇叭、Reset按钮及其他面板设备连接器21）机箱风扇电
14、源连接器22）ISA扩展插槽（3组）23）保持CMOS（RTC/NVRAM）内容的CR2032电池24）电压整流器25）CPU温度感应器26）CPU风扇电源连接器图4-4 一个较新版本的Baby-AT主板模型Tyan Trinity 100AT（S1590）。Tyan计算机公司供图参见18.2.6节“键盘/鼠标接口连接器”。Baby-AT主板均遵照特定的宽度、螺孔、插槽及键盘连接器位置安排，可以变化的是底板的长度。已有长度小于13英寸的版本，它们经常被称为Mini-AT，Micro-AT，或被称为2/3-Baby及1/2-Baby。尽管它们不具备完全的长度，它们仍被置入相同的机箱，就如同一个标
15、准的Baby-AT主板那样，且可以直接替换。4.1.2 完全规模的AT完全规模（Full-size）的AT主板符合最初的IBM AT主板设计。它允许大到12英寸宽，13.8英寸长的底板。当完全规模的AT主板最初出现于1984年时，IBM为了从PC/XT的8位体系结构迁移到AT的16位体系结构，需要为附加电路提供更多空间。这样，IBM开始从XT底板出发，沿两个方向扩展它（见图4-5）。图4-5 IBM AT主板（circa 1984）在该底板推出一年多以后，它被重新设计，以使它变得稍小些。以后，IBM又一次重新设计它，将它收缩到XT-286系统中的XT大小。XT-286底板大小实质上与最初的XT底板大小相同，且在它如同Baby-AT那样出名时被大多数PC兼容系统制造商所采纳。注意 书中所附光盘包含ATY及XT类型286的详细内容。参见CD中的技术参考章节。完全规模的AT底板中的键盘连接器及插槽连接器仍遵从相同的特定放置要求以适应正在使用中的XT机箱上的螺孔，但是需要一个较大的机箱来容纳较大的底板。由于底板的尺寸变大，完全规模的AT主板只能适用于完全规模的AT台式或立式机箱。由于这些主板不适用于较小的Baby-AT或mini-tower机箱，且由于部件趋于小型化有优势，除了某些双处理器服务器应用的情况，多数主板生产商不再生产它们。注意，总可以用
