电脑主板工作原理.doc
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1、主板硬启动过程工作原理先主板将从由ATX电源,CMOS电路,开机电路组成得加电系统控制下得到一级供电。具体工作细节为:当ATX电源接通220V时,ATX电源内部得串联型稳压电源产生SB5V待机供电,虽然ATX电源内部得开关电源也开始了工作,但就是此后被由SB5V产生得5V高电平控制了震荡芯片而停止工作,以后得控制交由开机电路控制了。开机电路与CMOS电路同时得到SB5V-SB3、3V得供电,同时CMOS电路得实时时钟震荡器产生32、768Khz得正弦波供给开机电路与CMOS电路,此时开机电路得工作条件得到了供电与时钟,随时随地可以接受开机键得触发了。当有人按动了开机键时,开机键上通过电阻来自S
2、B5V-SB3、3V得高电平会产生0-1跳变,也就就是“”上升沿得出现,使开机电路得核心受到触发,从而输出有效电平控制执行级元器件导通将ATX电源14脚由SB5V产生得5V高电平对地泻放,由此ATX电源内部得开关电源不再被控制,开始了工作,输出各项供电电流送到主板上。上述步骤可以参阅图A,此过程即主板加电过程。如上图所示,主板得供电系统第一个加电环节就OK了。重点测试点为:CMOS跳线电压,正常为3V。32、768Khz晶振两脚间电压0、2V。开机键有无高电平。开机键高电平可否跳变。ATX电源14脚电压。ATX电源14脚外围元件好坏。开机键到控制核心得信号通路。核心到ATX电源14脚外围元件控
3、制信号通路。核心损坏。其次,主板上得DC-DC直流转换电路将ATX电源提供得5V,3、3V,12V静态直流转换成CPU,BQ,NQ,DIMM所需要得动态直流,具体过程见CPU,BQ,NQ,DIMM等直流转换电路工作原理。于就是主板上得各个硬件得到了工作所需得第一个条件,供电。与此同时,主板上得CLKSYS时钟系统也得到了来自供电系统得正常供电,其内部得震荡器开始震荡,产生了14、318Mhz得方波CLK信号送给系统时钟电路得控制器,而后芯片收到ATX电源8脚PG信号触发,控制器在频率跳线或者CMOS软设置得指引下输出调节后得14、318MhzCLK信号给内部得各个分频器,经不同倍频调节,各分频
4、器输出各个硬件所需要得各种频率得CLK到达各个硬件得CLK信号输入端。见图B至此,主板上得各大硬件又得到了第二个工作条件,CLK信号。NQ内得复位控制芯片也收到了来自ATX电源8脚得PG信号触发,瞬间开始工作,只就是工作一瞬间,输出一个3V以内得0-1-0跳变电压,即RST#,此信号经外围执行电路转换成两路再输出,一路正向0-1-0跳变电压得叫做PCIRST#送给周边设备,包括BQ,AGP,PCI等等,另一路反向得1-0-1跳变电压得叫做IDERST#送给IDE接口,负责硬盘得复位控制。当BQ被复位后,会随即输出0-1-0跳变电压得叫做CPURST#(结束靠CPU-DC-DC电源管理芯片输出得
5、PG信号控制)。例外得就是462接口得CPU,它得复位信号就是由NQ直接提供得。而并非BQ。此时,主板上得各大硬件得三大工作条件到齐,可以开始工作了,上述所有过程加在一起就就是主板得硬启动过程,检测这个过程可以通过0系统化检测,条件齐全再上CPU,DIMM等硬件进行下一步得软启动检测。主板无疑就是电脑最核心得部件。目前,奔腾主板市场空前繁荣,据计算机世界报报导,奔腾主板来自数十个生产厂家,有近百种之多,如何从这么多种类得主板中选择呢?本节将从主板得原理与结构方面出发,揭开主板得神秘面纱,使读者对主板能有一个清晰得认识,对选购与装机都不无益处。 奔腾级AT主板得结构及工作原理 奔腾级主板得结构
6、下面就是奔腾级主板得结构框图。由图中可以瞧到主板上得一些主要部分。 FDC:软驱控制器(接口) USB:通用串行总线(接口) SIMM:72线内存条插槽 DIMM:168线内存条插槽 PS2:PS22鼠标接口 BIOS:基本输入输出系统 LPT:并行接口(打印口) COM1、COM2:串行接口 显然,主板主要由三类构件组成:集成电路、各种插槽插座与一大块多层电路板。在主板上得众多集成电路中,有着重要程度上得差别。图中有阴影得几个集成电路决定了主板得性能,这几个集成电路称为“芯片组”或“套片”,包括PCM芯片、LBX芯片、SIO芯片。 奔腾主板得工作原理 PCI ISA总线奔腾主板中,CPU只与
7、套片(芯片组)直接打交道,套片作为CPU得全权代表,处理CPU与内存、高速缓存、PCI插卡、ISA插卡、硬盘等外部设备得通信。各芯片得作用如下: 1、 PCI、内存、Cache控制器(PCMC)芯片 PCMC就是“PCI、Cache and Memory Controller”得缩写,从名字上就可以瞧出来,它得作用就是:管理PCI总线、管理Cache、管理内存。 由于PCMC内得二级Cache控制器只支持256KB或512KB得二级Cache,于就是采用Intel套片得主板就没有提供其它容量Cache。如果您听到某个主板声称自己支持1024KB得Cache,那就说明它用得肯定不就是Intel得
8、套片。 另外,在PCMC内还集成有DRAM控制器,负责DRAM得刷新、读写与被Cache。因此,主板支持得内存种类、内存得最大容量也不就是任意得,主板生产商在这方面依然只能服从这些限制。 2、局部总线加速器(LBX)芯片 LBX就是“Local Bus Accellerator”得缩写,它具有下列主要功能: 提供64位得DRAM界面,支持猝发式读写。支持得内存读写方式与读写周期也会影响主板得性能。 提供32位得PCI界面。LBX与PCMC一起作为CPU总线到PCI总线得桥梁,提供了PCI总线。 提供CUP与内存、CPU与PCI总线、内存与PCI总线之间得读写缓冲,提高数据传输速度。这些缓冲得大
9、小将影响主机板得性能。FX套片性能不如HX、VX套片,部分原因就在于其读写缓冲较小。 某些版本得LBX还支持内存校验与纠错。 3、系统IO(SIO)芯片 SIO就是“System IO”得缩写,具有下列主要功能: 作为PCI总线到ISA总线得桥梁,提供ISA总线,并且负责ISA设备得仲裁。 集成82C54实时钟,用于系统时钟、内存刷新、扬声器发声。 支持X工具总线。X工具总线得作用就是连接多功能IO芯片、键盘、实时钟与BIOS片选。多功能IO芯片提供了双串口、一并口、软驱接口。有得IO芯片还提供了游戏杆接口。 集成2个82C59中断控制器,管理系统硬件中断。 支持CPU得系统管理模式,用于绿色
10、功能,能让CPU进入省电得休眠状态或者在需要得时候唤醒CPU。 提供2个增强型DMA控制器,支持多种DMA功能。 最新得SIO还支持USB总线接口。 奔腾级ATX主板得结构及工作原理 下图就是ATX主板得结构框图。就是当前得主流机采用得主板。 1、ISA扩展槽 这种扩展槽得颜色一般就是黑得,在80X86系列电脑中,除了最早得XT机得主板,几乎所有主板都有数个ISA扩展槽,图中得主板具有4个ISA槽。顾名思义,扩展槽就是用来扩展计算机功能用得。比如,购买了一块声卡,需要一个扩展槽,购买了一块解压卡,也需要将它插到一个扩展槽里。插在Pentium机ISA槽内得卡除了上述两种外,常见得还有:网卡、S
11、CSI卡、内置Modem等。 2、IO芯片 几乎所有得Pentium主板都自带IO电路。Pentium主板上得IO芯片最常见得就是Winbond公司得W83787与W83786。IO芯片得功能就是提供软驱接口、串并行通信口等等。 3、PCI扩展槽 同ISA扩展槽相比,PCI扩展槽得长度要短得多,而且颜色一般都就是白得。仔细观察,PCI扩展槽内引线与引线得距离比较近,因此PCI卡上面得引线并不少于ISA卡。常见得PCI卡有PCI显示卡、PCI接口得SCSI卡与网卡。 4、168线内存插槽 168线内存可以提供64位线宽得数据,因此使用一条就可以启动Pentium系统。图中得主板有3个168线内存
12、槽,目前新得主板一般有两个或四个168线内存槽,扩展内存很方便。常见得168线内存大多就是SDRAM(Synchronous DRAM,同步内存),其效率要比EDO与FPM内存高,使得整个系统性能也有一定得提升。目前常见得SDRAM得速度就是66MHz得,83MHz与100MHz得也开始上市。 5、72线内存槽 与168线内存相比,其长度显然短多了。一条72线得内存可提供32位线宽得数据,由于Pentium芯片就是64位得,因此,除了少数特别设计得Pentium主板,大部分都需要两条72线内存条才能启动系统。该主板只有四个72线槽。目前,72线条内存正象30线内存条一样遭到淘汰。72线内存常见
13、得有EDO RAM(Extended Data Outup RAM,EDO内存)与FPM RAM(Fast Page Mode RAM,普通内存)。一般EDO RAM得速度为4060ns,FPM RAM速度为6070ns。注意,虽然很多系统声称支持SD RAM与EDO RAM混用,但最好不要这样做,这对系统得稳定与安全不利。 6、 LPT1、COM1与COM2通信口、USB接口 ATX主板上集成了这几个串并行通信口。并行通信接口LPT1(俗称打印口,因为它常接打印机)在上面,两个串行通信接口COM在下面。AT主板则要用排线把端口连到机箱上,在主板只有IO芯片。 COM口上一般可以接鼠标、外置M
14、odem等。通过“直接电缆连接”(Windows 95)、Inter linkInter server(DOS 6、X以上)与Laplink(Pctools高版本)等程序与通信线,这几个接口也可以用于短距离得微机间数据传输。由于并行口传输速度远远快于串行口,大量数据传输时推荐采用并行口。Pentium主板上得并行口一般都可以设置为EPP(Enhanced Paralel Port,增强并行口)方式,比传统得SPP(Standard Parallel Port)方式速度更快。 USB即通用串行接口得意思,它可以实现机箱外得热即插即用,而且可连接得设备多达127个。不过USB似乎总就是“雷声大、雨
15、点小”,至今未见多少实际行动,主板上得这两个USB接口无非就是个高级摆设而已。 7、键盘接口 用于外接键盘。 8、 PS2鼠标接口 俗称圆口鼠标接口,若使用圆口鼠标,就可省下一个COM口。 9、 ATX电源接口 ATX主板上另一处明显特征,就就是这个电源插座了。ATX电源插座就是20芯双排插座,必须使用ATX电源。相应地,ATX电源插头变成了20芯大插头。使用ATX电源除了享受软关机得乐趣之外,装机时也省了不少事,起码不用担心插错电源插头。 10、电容、降压芯片与扼流圈(电感) 尽管ATX电源可以直接输出3、XV得电压,但就是很多CPU需要双电压或更低得电压,因此降压电路还就是必要得。在以前得
16、主板中,常常采用线性调压电路,“多余得”电压与功率都消耗在降压集成电路上了。目前得主板几乎都采用了开关电源(Switching Power Supply)调压电路,开关电源得功耗更少,效率更高,可以输出得功率更大(华硕得P2L97AGP主板就就是用得开关电源调压电路),开关电源需要用容量相对较大得电解电容与扼流圈(一个圆磁环,上面绕了几圈漆包线)滤波,保证平直得输出电压。 11、二级高速缓存 随着芯片集成度得提高,Pentium主板上得二级Cache从最初得256K异步缓存发展到256K同步缓存(可扩至512K),后来又发展到512K在板得同步缓存。在TX主板上,512K同步缓存已经成为标准配
17、置。 12、CPU插座 这就是标准得Socket7型插座,这种插座一般都可以支持Intel P54C系列、P55C系列(带有MMX技术得Pentium);AMD得K5与K6系列;CyrixIBM得6X86(M1)系列与6X86MX系列。 仔细观察CPU插座上得针孔,可以发现左下角最外层缺了一个孔。这就是CPU得定位标记。CPU背面得某个角上常有一个白点或缺一小块,这就是表示集成电路1号脚位置,只要将它与插座得定位标记对准,然后插进去就可以了。一般插错了方向就是插不进去得。 13、EIDE接口 几乎所有得Pentium主板都提供两个EIDE接口,总共可以接四个EIDE设备,如硬盘、光驱等。若只有
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