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一、主板综述

    主板是电脑系统中z大的一块电路板，它的英文名字叫做“Mainboard”或“Motherboard”，简称

M/B。主板上布满了各种电子元件、插槽、接口等。它为CPU、内存和各种功能（声、图、通信、网络、TV

、SCSI等）卡提供安装插座（槽）；为各种磁、光存储设备、打印和扫描等I/O设备以及数码相机、摄像

头、“猫”（Modem）等多媒体和通讯设备提供接口，实际上电脑通过主板将CPU等各种器件和外部设备有

机地结合起来形成一套完整的系统。电脑在正常运行时对系统内存、存储设备和其它I/O设备的操控都必

须通过主板来完成，因此电脑的整体运行速度和稳定性在相当程度上取决于主板的性能。

1．主板的分类

不同的CPU需要搭配不同的主板，在早期的电脑系统（包括早期的486电脑）里，CPU都是直接焊接在主板

上的。到了486时代，为了增强用户购买电脑的灵活性和便于用户升级电脑，就在焊接CPU的位置装上了

CPU插座，而不再将CPU焊在主板上。现在根据主板上所设置的CPU安装插座类型分为Slot 架构和Socket架

构。其中Slot 架构中又分为Slot 1、Slot 2和Slot A三种，目前Slot 1、Slot 2仅用于Intel的CPU，而

Slot A则仅用于AMD公司的K7（Athlon）；在Socket架构中分为Socket 7、Socket8、Socket 370和Socket

A三种。其中Socket 7为586级CPU使用，Socket8、Socket 370则用于Intel的CPU，Socket A则为AMD的CPU

使用。

现在市场里经常看到一些将声卡、显卡的功能集成到主板上的一体化主板，例如：Intel 810、815主板、

Sis620及Sis630主板、VIA的一些主板。还有将CPU、部分内存、显卡和声卡都集成在一起的更一体化的

586主板，例如Cyrix MediaGX主板（使用的CPU与我们平常所用的各类Slot或Socket结构CPU在安装上不兼

容）。这种“一体化”主板实际上是早期“ALL IN ONE”主板的技术拓展，只要接上电源、显示器、键盘

和软（硬）盘就组成了一台z基本的电脑。

    主板按结构标准分为ATX、Micro-ATX、Baby-AT、NLX和FLEX五种：

Baby－AT型：这种主板是我们以前常用的，它的特征是串口和打印口等需要用电缆联接后安装在机箱后框

上。

ATX和Micro ATX型：这种主板是将Baby－AT旋转90度，并将串、并口和鼠标接口等直接设计在主板上，取

消了联接电缆，使串、并、键盘等接口集中在一起，对机箱工艺有一定要求。Micro ATX主板与ATX基本相

同，但通常只有两个PCI和两个ISA扩展槽，两个168线的DIMM内存槽，整个主板尺寸减少很多，需要特制

的Micro ATX机箱。

NLX型：NLX结构是英语“Now Low Profile Extension/新型小尺寸扩展结构”的意思，这是进口品牌机经

常使用的主板，它在将各串、并等接口直接安装在主板上后，专门用一块电路板将扩展槽设置在上面，然

后再将这块插入主板上预留的一个安装接口槽，这样可以将机箱尺寸做得比较小。

FLEX型：比Micro ATX主板面积小1／3，主要用于高度整合电脑中。

2．主板基础知识

　  如果把中央处理器CPU比喻为整个电脑系统的心脏，那么主板上的芯片组就是整个身体的躯干。在电

脑界称设计芯片组的厂家为Core Logic，Core的中文意义是核心或中心，光由字面的意义就足以看出其重

要性。对于主板而言，芯片组几乎决定了这块主板的功能，进而影响到整个电脑系统性能的发挥，芯片组

是主板的灵魂。

　  芯片组（Chipset）是主板的核心组成部分，按照在主板上的排列位置的不同，通常分为北桥芯片和

南桥芯片。北桥芯片提供对CPU的类型和主频、内存的类型和z大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支

持。南桥芯片则提供对KBC（键盘控制器）、RTC（实时时钟控制器）、USB（通用串行总线）、Ultra

DMA/66（100)EIDE数据传输方式和ACPI（best能源管理）等的支持。其中北桥芯片起着主导性的作用，也

称为主桥（Host Bridge）。

除了z通用的南北桥结构外，目前芯片组正向更best的加速集线架构发展，Intel的8xx系列芯片组就是这

类芯片组的代表，它将一些子系统如IDE接口、音效、MODEM和USB直接接入主芯片，能够提供比PCI总线宽

一倍的带宽，达到了266MB/s。

下面就来具体介绍主板的各部分技术特点：

1）、印制电路板(PCB)

PCB 是所有组件赖以“生存”的基础。它实际是由几层树脂材料粘合在一起的，内部采用铜箔走线，名为

“迹线”。一块典型的PCB共有四层，z上和z下的两层叫做 “信号层”。中间两层则叫做“接地层”和

“电源层”（见图1）。将接地和电源层放在中间，这样便可更容易地对信号线作出修正。

当需要安装双处理器，或者处理器引脚数量超过425根时，就要求主板达到六层。这是由于信号线必须相

距足够远的距离，以防止“相互干扰”。六层板可能有三个或四个信号层、一个接地层、以及一个或两个

电源层，以提供足够的电力供应。

为使系统正常工作，信号迹线的布局与长度是至关重要的因素。它的设计宗旨是尽量避免由于其它迹线的

干扰，造成信号失真。一条迹线过长，或者信号频率过高，相互干扰的可能性便会大增，所以要求在相邻

的两条迹线之间，留出足够大的间距。有些迹线必须限制它的z大长度，以确保信号的“完整性”，比如

同处理器连接的那些迹线。与同一个设备连接的迹线在长度上都必须接近(但不是所有的设备与迹线都有

此要求)；或者说，长度的区别必须在一个容许的公差范围之内。

即便主板全部采用z高品质的电子元件制造，仍有可能不稳定，这正是由于迹线布局有误，使信号不易保

持完整性。要想知道信号是否完整，普通的视波器没有任何帮助，只有使用一些更zy的设备对其进行测

量。对超频者来说，这一点尤其重要。因为超频后，往往要求主板在标称的规格之外运行。若布局不佳，

可靠性及稳定性便会大打折扣。

2）、电压调节器

同主板连接的不同组件需要不同的电压。z常用的包括5V（BIOS芯片、实时钟芯片、键盘控制器等）和3V

（二级缓存、芯片组、SDRAM芯片等）。而处理器要求的电压可以高达3.5V，也可以低于2V以下。电压调

节器主要不是用来防止电压骤升，而是用来得到所期望的稳定电压。

主机电源直接向主板提供5V 的电压所以只有部分设备，才需要更改这个电压。电压调节有两个办法，要

么使用名为VRM的一种插入模块，要么使用一个电压调节电路（焊接到PCB上的一个集成电路）。如果是老

式的奔腾处理器，通常都要用到两个电压调节器——一个用于提供I/O电压（3.3V/1.5V等），另一个用于

提供处理器内核电压。

由于主板需要支持不同类型的处理器，所以必须支持一定范围内的电压输出。在老主板上，这可以通过跳

线实现。通过不同的跳线组合，使电压调节器输出所期望的在允许范围内的电压。新主板则大多能自动侦

测电压，不再需要用跳线来调节，在一定程度上保证了安全。

许多老用户可能对“双电压CPU”记忆犹新，因为它们的内核电压和I/O电压是不同的。而一些更老的CPU

，比如老奔腾和一些比较新的IDT CPU，只要求3.3V或3.5V的电压，它们称作“单电压CPU”。

3）、电容

电容其实是保证主板质量的关键环节。电容主要用于保证电压和电流的稳定。处理器的耗电量处于极不稳

定的状态，可能突然增大，也可能突然减少，特别是在执行了一条HALT （待机）指令，或者恢复至正常

工作状态的时候。而对电压调节器来说，无论如何都不可能立即对这些变化作出响应。这就好像一座拦江

的水坝，尽管它能控制水流的速度，但仅凭它自身的力量是无法保证江水一直稳定流动的。所以，需要与

水库配合，通过放水或蓄水，来稳定水的流速。

铝电容的缺点在于，随着使用年限的增加，它会快速呈“干涸”趋势，z终失去电容能力。此外，这种电

容的准确度不高，易受高温的影响。而钽电容有效地解决了这些问题。

挑选电容时，另一个重要的因素是ESR （Equivalent Series Resistance，等效串联电阻）值。通常，需

要将几个电容并行联置，以便有效地保护电路，并保持一个较低的电阻值。电阻越大，消耗的电压越高，

发热就越厉害(发热不是主要的，CPU所要求的瞬间大电流才是z重要的。)，所以ESR值越低越好。设计电

容时，各个电容的排列位置和ESR值是两项非常重要的因素，甚至比制造材料还来得重要。

4）、时钟生成器

任何计算机设备都是以时钟的“滴答”为基本步调工作的。但是，并非每个设备都在“监听”相同的时钟

。ISA、PCI、AGP、USB和系统总线分别以不同的速度运行，所以都要求专门的时钟信号。处理器也要求一

个专门的时钟信号，同步内存芯片（比如用于L2缓存的SRAM和用于主内存的SDRAM）也要求自己的时钟。

时钟生成器可以提供所有这些时钟信号。

每种主板芯片组都具备一定的“计时”能力，但却并不提供实际的时钟信号。时钟生成器芯片便是为具体

的主板芯片组设计的，用于决定可选的系统时钟范围，以及相关的PCI总线速度。AGP总线的工作速度则不

一定要由时钟生成器来决定，440BX 芯片组便是这样的一个例子。ISA和USB时钟是固定的，要由时钟芯片

来决定。

主板厂商会根据选用的是什么芯片组，配备多少个PCI/SDRAM 插槽，以及要支持多大范围内的系统总线速

度，以此来决定时钟生成器芯片的设计。即使芯片组本身允许不同的PCI分频（1/4，1/2等），时钟生成

器芯片也有可能不允许，而且主板厂商也不会采用这种时钟生成器芯片。许多人都奇怪系统和PCI总线速

度在不同的主板上为何有不同的实现方法，答案便在于时钟生成器芯片的能力有别。

5）、BIOS和RTC

计算机要想运行一种操作系统，必须使用一个“引导”或“自举”程序。这个程序从一个已知的内存位置

载入，并提供访问关键设备的一些信息，以完成操作系统的载入。例如，这个程序必须载入软驱和硬盘的

设备信息，以及基本的显示信息。这样一来，等接力棒交到操作系统手中时，才有足够的前提完成后续的

装载。

在PC 上，这些引导信息保存在一片快闪内存(Flash Merory)芯片中，名为BIOS（基本输入/输出系统），

可保存256KB～4MB的数据，在主板出厂时预先录好。以后想升级这些信息，便必须使用专门的程序，用新

数据覆盖老数据，我们称之为“BIOS升级”，或者BIOS的“烧录”。

PC 加电后，首先经历的一个名为“加电自检”（POST）的过程，它可识别出安装了什么处理器、多大内

存以及BIOS上定义的各个设备是否都能正常工作。完成后，引导程序会在每个可引导设备的特定位置寻找

一系列特定的指令。满足条件的第一套指令会载入内存，并加以执行。如一切通过，这些指令便会完成引

导过程，并开始装载操作系统。

要想使BIOS 知道自己需要支持哪些设备，必须提供一片特殊的CMOS集成电路，其中包含了由用户指定的

参数，在识别出处理器之后读入。这个电路实际是集成到“实时钟” （RTC）芯片内的，后者负责对具体

的日期和时间进行跟踪。要想显示出CMOS中的参数，可在加电自检过程中进入一个特殊的菜单。通常按

DEL键，便可唤出这个菜单，然后人工修改或输入。作出的改动必须保存下来，以便下次启动时生效。

倘若设备设置有误，便可能无法装载操作系统，或者在进入操作系统后，无法访问设备。RTC和CMOS只有

在有供电的前提下，才能维持由用户定义的参数。这个电力是由主板上的一个小电池提供的。如电池失效

，或断开，CMOS中的数据便会丢失，必须在下次引导的时候重新输入。

6）、其他组件

芯片组集成的控制器越来越多。不知大家是否还记得，早期的IDE和软盘控制器是各自独立的。但今天的

新芯片组已包括了大多数必要的控制器，以支持常用的一系列设备，比如键盘、PS/2鼠标和USB设备等等

。

当然，这样做会增加芯片组的成本，所以除非极其常用的东西，否则仍然需要独立出去,如SCSI控制器等

。假如主板厂家想支持一种芯片组本身不支持的设备，便必须增加一个独立的控制器芯片。例如，有些厂

家试图提早提供对UDMA/66硬盘的支持，所以在板上集成了一个单独的IDE控制器。这样一来，便可多支持

四个通道和八个设备。比如升技的BE6-Ⅱ。

7）、主板制造规格

现在的主板大多采用ATX规格。这是1995年由Intel颁布的一项标准，取代流行了许久、但缺点甚多的AT结

构。ATX的新增特性包括：

● 集成I/O连接器——ATX要求将I/O端口集成到主板上，不再从上面“引出”，从而减轻了安装的难度，

也提高了可靠性

● 集成PS/2鼠标接口

● 驱动器不易挡住主板——ATX主板看起来就像AT主板旋转了90度，所以将整个板子都展现出来了，操作

更方便

● 处理器不再和扩展卡的安装发生冲突——处理器从主板靠近扩展槽的前方位置移到主板的后上部，接

近电源。这样一来，用户可以轻松地安装一张全长的扩展卡，不必担心会碰到CPU

● 电源进行了重大改进——主板集成一个20针电源插座，而AT主板是两个插座靠在一起

● 散热更佳

● 3.3V/1.5V供电——大部分主板采用ATX电源提供的3.3V/1.5V电压供电。

8）、芯片组

主板上z重要的组件恐怕就是芯片组。前面说过，芯片组决定了能够支持哪些处理器、可使用什么内存以

及主板具有的其它大量功能。直到z近，Intel仍是芯片组市场的龙头老大，但威盛（VIA）、矽统（SiS

）、扬智（ALi）、超微（AMD）的芯片组出货量也在逐渐增加，终于形成了对Intel的真正威胁。

9）、主板接口技术新生代--认识AMR、CNR和ACR

A、AMR 说起AMR(Audio Modem Riser，声音和调制解调器插卡)规范，它是1998年Intel公司发起并号召其

它相关厂商共同制定的一套开放工业标准，旨在将数字信号与模拟信号的转换电路单独做在一块电路卡上

。因为在此之前，当主板上的模拟信号和数字信号同处在一起时，会产生互相干扰的现象。而AMR规范就

是将声卡和调制解调器功能集成在主板上，同时又把数字信号和模拟信号隔离开来，避免相互干扰。这样

做既降低了成本又解决了声卡与Modem子系统在功能上的一些限制。由于控制电路和数字电路能比较容易

集成在芯片组中或主板上，而接口电路和模拟电路由于某些原因(如电磁干扰、电气接口不同)难以集成到

主板上。因此，Intel公司就专门开发出了AMR插槽，目的是将模拟电路和I/O接口电路转移到单独的AMR插

卡中，其它部件则集成在主板上的芯片组中。AMR插槽的位置一般在主板上PCI插槽(白色)的附近，比较短

(大约只有5厘米)，外观呈棕色(如图1)。 z早体现Intel这一构思的产品当属它自己发布的810芯片组。

因为在i810芯片组的ICH(输入输出控制芯片)中就整合了AC’97控制器和Modem控制器，只要搭配一块AMR

声卡或一块AMR Modem卡就可以实现软声卡或软Modem的功能。不过由于现在绝大多数整合型主板上都集成

了AC’97音效芯片，所以AMR插槽主要是与AMR Modem配合使用。 但由于AMR Modem卡比一般的内置软

Modem卡更占CPU资源，使用效果并不理想，而且价格上也不比内置Modem卡占多大优势，故此AMR插槽正逐

渐成为整合型主板的一块“鸡肋”。

B、CNR 为顺应宽频网络技术发展的需求，弥补AMR规范设计上的不足，Intel适时推出了CNR

(Communication Network Riser，通讯网络插卡)标准。与AMR规范相比，新的CNR标准应用范围更加广泛

，它不仅可以连接专用的CNR Modem，还能使用专用的家庭电话网络(Home PNA)，并符合PC 2000标准的即

插即用功能。z重要的是，它增加了对10/100MB局域网功能的支持，以及提供对AC’97兼容的AC-Link、

SMBus接口和USB(1.X或2.0)接口的支持。另外，CNR标准支持ATX、Micro ATX和Flex ATX规格的主板，但

不支持NLX形式的主板(AMR支持)。 从外观上看，CNR插槽比AMR插槽比较相似(也呈棕色)，但前者要略长

一点(如图2)，而且两者的针脚数也不相同，所以AMR插槽与CNR插槽无法兼容。 在主板支持方面，目前只

有基于Intel的815/815E芯片组的主板提供了CNR插槽，而且从i815E芯片组的南桥芯片ICH2所整合的功能

可以看出，CNR支持的插卡类型有Audio CNR、Modem CNR、USB Hub CNR、Home PNA CNR、LAN CNR等。不

过，基于i815芯片组(南桥芯片为ICH)的主板只能使用Audio CNR和Modem CNR两种插卡。虽然现在市场上

还没有相应的CNR插卡产品问世，但随着i815(E)及其相关主板的日渐成熟，CNR的前景比较乐观。

C、ACR ACR是Advanced Communiation Riser(best通讯插卡)的缩写，它是VIA(威盛)公司联合AMD、3Com

、Lucent(朗讯)、Motorola(摩托罗拉)、NVIDIA、Texas Instruments等世界著名厂商于今年6月推出的一

项开放性行业技术标准，其目的也上为了拓展AMR在网络通讯方面的功能。ACR不但能够与AMR规范完全兼

容，而且定义了一个非常完善的网络与通讯的标准接口。ACR插卡可以提供诸如Modem、LAN(局域网)、

Home PNA、宽带网(ADSL、Cable Modem)、无线网络和多声道音效处理等功能。 由于现在很多主板上已经

开始淘汰ISA插槽，所以ACR插槽也大多会设计放在原来ISA插槽的地方。ACR插槽采用120针脚设计，兼容

普通的PCI插槽，但方向正好与之相反(如图3)，这样可以保证两种类型的插卡不会混淆。作为一种新生事

物，ACR的市场接受度要靠时间来检验。 尽管ACR和CNR标准都包含了AMR标准的全部内容，但这两者并不

兼容，甚至可以说是互相排斥。两者z明显的差别是，CNR放弃了现有的基础架构，即放弃了对AMR标准的

兼容，而ACR标准在增加了众多新功能的同时保留了与AMR的兼容性。到底谁是网络和通讯插卡标准竞争的

z终赢家，让我们拭目以待！

10、主板认证规格

作为连接电脑各部件的中枢和纽带，主板在电脑中的地位举足轻重。因此，它的质量好坏直接影响着整个

系统能否正常运行。而判断一块主板质量好坏的z根本标准就是看它所选用的电子元器件及整体电路设计

等方面是否符合各种权威性的认证规格。现在世界上关于主板的主要认证标准有CE、FCC、PC’99、

ISO9001/9002/14001、C-TicK、NSTL等。

A、CE认证：我们常常会在主板上看到有“CE”字样的标志。这就是欧盟所推行的一种证明产品符合指令

规定要求的合格产品标志，CE就是“欧盟”拉丁文的缩写。CE标志是强制性的 通行证，它要求主板产品

必须保护使用者的健康安全及符合环保基本要求。 CE标志认证的产品范围很广，除主板外，显示器、电

源、光驱，乃至键盘等大多数电脑配件上都可看到它的“踪迹”。

B、FCC认证：FCC是美国联邦通信委员会的英文缩写，它是一项关于电子产品在电磁辐射方面的规范，着

重对数字设备及开关电源等发出的辐射噪音量进行了限制。要测试主板是否符合FCC标准，应先拆卸机箱

用47 CFR 15.31标准进行测试。如果主板通过测试，则说明该主板具备了低辐射的特性，可使用各种材质

的机箱进行组装。 FCC认证主要是针对能产生高频信号的电脑配件。它分为A、B两类，其中B类技术要求

更严格。

C、PC’99认证：PC’99 认证规格是由微软、 Intel 等公司共同制定推广的一项业界标准。 PC'99 的认

证规定极多。如对总线设计发展的限制，人体工学环保等。在主板设计方面主要规范了产品的设计要求，

它提出主板的设计必须符合人体工学的要求。产品布局必须合理，以保证安装者能正常装配使用主板。此

外主板各接口必须采用有色标识以方便识别。这些都无疑大大的方便了使用者，使不熟悉主板设备的使用

者也能尽快的安装好相应的接口设备。

D、ISO9001/9002/14001认证：ISO9001/9002/14001是ISO(国际化标准组织)所颁布的有关产品方面的标准

，其中ISO9001/9002是第一个质量管理和质量保证系列标准ISO9000当中的两种。符合这两种标准的主板

说明其质量和设计方面都达到了较高的水平。ISO14001是第二个环境管理性系列标准的一种，达到该标准

的主板说明其用料及生产过程均符合绿色环保的要求。

E、NSTL认证：NSTL(国际软件检测协会)是国际上权威的计算机软件和硬件认证机构，也是公认的2000年

兼容性认证机构。NSTL开发的测试工具——YMARK2000是一个公开用来检测电脑系统是否有Y2K(千年虫)问

题的行业标准。具有NSTL标志的主板说明在不存在Y2K问题。