主板知識詳解:主板結構

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（01）主板知識詳解:主板結構由於主板是電腦中各種設備的連接載體，而這些設備又各不相同，而且主板本身也有芯片組、各種 I/O 控制芯片、擴展插槽、擴展接口、電源插座等元器件，因此，制定一個標準以協調各種設備的關係是必須的。所謂主板結構，就是根據主板上各元器件的佈局排列方式、尺寸大小、形狀、所使用的電源規格等，制定出的通用標準，所有主板廠商都必須遵循。主板結構分爲 AT、Baby-AT、ATX、Micro ATX、LPX、NLX、Flex ATX、EATX、WATX 以及 BTX 等結構。其中：AT 和 Baby-AT 是多年前的老主板結構，現在已經淘汰。而 LPX、NLX、Flex ATX 則是 ATX 的變種，多見於國外的品牌機，國內尚不多見。EATX 和 WATX 則多用於服務器/工作站主板。ATX 是目前市場上最常見的主板結構，擴展插槽較多，PCI 插槽數量在 4-6 個，大多數主板都採用此結構。Micro ATX 又稱 Mini ATX，是 ATX 結構的簡化版，就是常說的“小板”，擴展插槽較少，PCI 插槽數量在 3 個或 3 個以下，多用於品牌機並配備小型機箱。而 BTX 則是英特爾制定的最新一代主板結構。1) AT在 PC 推出後的第三年，即 1984 年，IBM 公佈了 PCAT。AT 主板的尺寸爲 13"×12"，板上集成有控制芯片和 8 個 I/0 擴充插槽。由於AT 主板尺寸較大，因此係統單元（機箱）水平方向增加了 2 英寸，高度增加了 1 英寸。這一改變也是爲了支援新的較大尺寸的 AT 格式適配卡。將 8 位數據、20 位地址的 XT 擴展槽，改變爲 16 位數據、24 位地址的 AT 擴展槽。爲了保持向下相容，它保留 62 腳的 XT 擴展槽，然後在同列增加 36 腳的擴展槽。XT 擴展卡仍使用 62 腳擴展槽（每側 31 腳），AT 擴展卡使用共 98 腳的的兩個同列擴展槽。這種 PC AT總線結構演變策略，使得它仍能在當今的任何一個 PC Pentium/PCI 系統上正常執行。PC AT 的初始設計，是讓擴展總線以微處理器相同的時鐘速率來執行，即 6MHz 的 286，總線也是 6MHz；8MHz 的微處理器，則總線就是8MHz。隨着微處理器速度的增加，增加擴展總線的速度也很簡單。後來一些 PC AT 系統的擴展總線速度達到了 10 和 12MHz。不幸的是，某些適配器不能以這樣的速度工作或者能很好得工作。因此，絕大多數的 PC AT 仍以 8 或 8.33MHz 爲擴展總線的速率，在此速度下，絕大多數適配器都不能穩定工作。2) Baby ATAT 主板尺寸較大，板上能放置較多的元件和擴充插槽。但隨着電子元件集成化程度的提高，相同功能的主板，不再需要全 AT 的尺寸。因此，在 1990 年推出了 Baby/Mini AT 主板規範，簡稱爲 Baby AT 主板。Baby AT 主板是從最早的 XT 主板繼承來的，它的大小爲 15"×8.5"，比 AT 主板是略長，而寬度大大窄於 AT 主板。Baby AT 主板沿襲了AT 主板的 I/0 擴展插槽、鍵盤插座等外設接口及元件的擺放位置，而對內存槽等內部元件結構進行了緊縮，再加上大規模集成電路使內部元件減少，使得 Baby AT 主板比 AT 主板佈局緊湊而功能不減。但隨着計算機硬件技術的進一步發展，計算機主板上的集成功能越來越多，Baby AT 主板有點不負重荷，而 AT 主板又過於龐大，於是，很多主板商又採取另一種折衷的方案，即一方面取消主板上使用較少的零部件，以壓縮空間（如將 I/0 擴展槽減爲 7 個甚至 6 個，另一方面將Baby AT 主板適當加寬，增加使用面積，這就形成了衆多的規格不一的 Baby AT 主板。當然這些主板對基本 I/0 插槽、外圍設備接口及主板固定孔的位置不加改動，使得即使是最小的 Baby AT 主板，也能在標準機箱上使用。最常見的 Baby AT 主板尺寸是 3/4Baby AT 主板（662.5px×550px 即 10.7"×8.7"），採用 7 個 I/0 擴展槽。3) ATX由於 Baby AT 主板市場的不規範和 AT 主板結構過於陳舊，英特爾在 95 年 1 月公佈了擴展 AT 主板結構，即 ATX（AT extended）主板標準。這一標準得到世界主要主板廠商支援。目前，已經成爲最廣泛的工業標準。97 年 2 月推出了 ATX 2.01 版。圖15過去，由於 Baby AT 的結構標準首先表現在主板橫向寬度太窄（一般爲 550px），使得直接從主板引出接口的空間太小。大大限制了對外接口的數量。這對於功能越來越強、對外接口越來越多的微機來說，是無法克服的缺點。其次，Baby AT 主板上 CPU 和 I/0 插槽的位置安排不合理。早期的 CPU 由於性能低、功耗小，散熱的要求不高。而今天的 CPU 性能高、功耗大，爲了使其工作穩定，必須要有良好的散熱裝置，加裝散熱片或風扇，因而大大增加了 CPU 的高度。在 AT 結構標準裏，CPU 位於擴展槽的下方，使得很多全長的擴展卡插不上去或插上去後阻礙 CPU風扇運轉。內存的位置也不盡合理。早期的計算機內存大小是固定的，對安裝位置無特殊要求。Baby AT 主板在結構上按習慣把內存插槽安放在機箱電源的下方，安裝、更換內存條往往要拆下電源或主板，很不方便。內存條散熱條件也不好。此外，由於軟硬盤控制器及軟硬盤支架沒有特定的位置，這造成了軟硬盤線纜過長，增加了電腦內部連線的混亂，降低了電腦的可靠性。甚至由於硬盤線纜過長，使很多高速硬盤的轉速受到影響。有鑑於此，ATX 結構的主板，針對 AT 和 Baby AT 主板的上述缺點，做了以下改進：一是主板外形在 Baby AT 的基礎上旋轉了 90 度，其幾何尺寸改爲 762.5px×610px。二是採用 7 個 I/O 插槽，CPU 與 I/O 插槽、內存插槽位置更加合理。三是優化了軟硬盤驅動器接口位置。四是提高了主板的相容性與可擴充性。五是採用了增強的電源管理，真正實現電腦的軟件開/關機和綠色節能功能。4) Micro ATXMicro ATX 保持了 ATX 標準主板背板上的外設接口位置，與 ATX 相容。圖16 MATX 結構主板Micro ATX 主板把擴展插槽減少爲 3-4 只，DIMM 插槽爲 2-3 個，從橫向減小了主板寬度，其總面積減小約 0.92 平方英寸，比 ATX 標準主板結構更爲緊湊。按照 Micro ATX 標準，板上還應該集成圖形和音頻處理功能。目前很多品牌機主板使用了 Micro ATX 標準，在 DIY 市場上，也常能見到 Micro ATX 主板。5) BTXBTX 是英特爾提出的新型主板架構 Balanced Technology Extended 的簡稱，是 ATX 結構的替代者，這類似於前幾年 ATX 取代 AT 和Baby AT 一樣。革命性的改變，是新的 BTX 規格能夠在不犧牲性能的前提下，做到最小的體積。新架構對接口、總線、設備將有新的要求。重要的是，目前所有雜亂無章、接線凌亂、充滿噪音的 PC 機將很快過時。當然，新架構仍然提供某種程度的向後相容，以便實現技術革命的順利過渡。BTX 具有如下特點：一是支援 Low-profile，也即窄板設計，系統結構將更加緊湊；二是針對散熱和氣流的運動，對主板的線路佈局進行了優化設計；三是主板的安裝將更加簡便，機械性能也將經過最優化設計。而且 BTX 提供了很好的相容性。目前，已經有數種 BTX 的派生版本推出，根據板型寬度的不同，可分爲：標準 BTX（325.12mm）microBTX（264.16mm）Low-profile 的 picoBTX（203.20mm）以及未來針對服務器的 Extended BTX而且目前流行的新總線和接口，如 PCI Express 和串行 ATA 等，也將在 BTX 架構主板中得到很好的支援。值得一提的是，新型 BTX 主板將透過預裝的 SRM（支援及保持模組）優化散熱系統，特別是對 CPU 而言。另外，散熱系統在 BTX 的術語中，也被稱爲熱模組。一般來說，該模組包括散熱器和氣流通道。目前，已經開發的熱模組有兩種類型，即：full-size 及 low-profile。得益於新技術的不斷應用，將來的 BTX 主板還將完全取消傳統的串口、並口、PS/2 等接口。