筆記本電腦系統(tǒng)基礎知識(080227)課件

qiuml20080227筆記本電腦系統(tǒng)基礎知識qiuml20080227筆記本電腦系統(tǒng)基礎知識筆記本電腦基本架構

當前筆記本雖然是品牌眾多，且外觀、功能各有千秋，但究其原理還是一樣，都是基于“IBMPC/AT”的架構（當然Apple的除外）；這里值得注意的是，雖然臺式機和筆記本外形差別很大，但其基本的架構和原理都是一樣的，也是兼容“IBMPC/AT”架構的。下頁圖示將列出筆記本典型架構圖示；不同的機型、品牌及芯片組，配置可能會有相應變動，但是整個模塊不會有太大的變化！筆記本電腦基本架構當前筆記本雖然是品牌眾多，且2基本架構圖示PCIBUSLPCMEMPCI-ExpressFSBClockDDR2RAMDMIVRAMVRAMCPUGMCHICH6GPUHDDODDEC97551BluetoothMouseKeyboardBatteryBIOSCIRTouchpadIDEPC-Card6-in-1CardIEEE1394LANWirelessCardDockingS-Video&TV-OutUSBAC-LinkAudioSPDIF&MIC&JACK&VolumeLANPowerSupplyNewCardSystemFan基本架構圖示PCIBUSLPCMEMPCI-Express3

系統(tǒng)的主要構成分為如下幾個部分：“NorthBridge（北橋），SouthBridge（南橋），顯示卡，EC（嵌入式控制器）”，這幾個部分一般都是集成到主板上的，配合CPU，內存就可以開機進入BIOS；以上的部分是必須的，因為這屬于PC/AT架構的基本構成。其他諸如：“硬盤，無線網(wǎng)卡，CardBus（PCMCIA控制器）”等等都是次要的，并不影響整機的工作；或者說，不影響機器的開機。系統(tǒng)主要模塊構成系統(tǒng)的主要構成分為如下幾個部分：“North4主要模塊的功能簡介

北橋主要功能：連接CPU和內存，如果是獨立顯卡的話，會提供與顯卡的AGP接口，并用“DMI”總線與南橋通信；北橋常被成為“MCH”或者“GMCH”，也就是“MemoryControlHub”或者“GraphicMemoryControlHub”的意思。南橋主要功能：連接一些外圍設備，比如PCI界面的網(wǎng)卡，PC卡控制器等等，另外諸如USB接口、IDE接口也是由南橋來提供的，南橋提供LPC總線與EC通信；南橋也常被稱為“ICH”，其意思是“I/OControlHub”的意思。主要模塊的功能簡介5主要模塊的功能簡介EC（EmbedController，嵌入式控制器）：雖然和我們常說的BIOS有點像，不過其實EC是BIOS的“物理控制器”和“載體”，它通過LPC與南橋通信。其在目前筆記本中擔當相當重要的“重任”！整個筆記本“系統(tǒng)電源”都受其管理和控制，擔負著系統(tǒng)電源相關的“分配”任務；此外，EC還承接“內置鍵盤”的控制器功能和一些低速接口的控制；所以，亦有稱此控制器為“鍵盤控制器(KBC)”的說法。主要模塊的功能簡介6主要模塊的功能簡介BIOS（BasicInput/OutputSystem，基本輸入輸出系統(tǒng)）：其在整個系統(tǒng)中的地位是非常重要的，它實現(xiàn)了“底層硬件”和“上層操作系統(tǒng)”的橋梁；比如，現(xiàn)在從光盤拷貝一個文件到硬盤，您只需知道“復制、粘貼”的指令就行了，您不必知道它具體是如何從光盤讀取，然后如何寫入硬盤；對于操作系統(tǒng)來說也只需要向BIOS發(fā)出指令即可，而不必知道光盤是如何讀，硬盤是如何寫的。主要模塊的功能簡介7筆記本電腦芯片組筆記本電腦所使用的芯片組與臺式機有比較大的不同，這主要決定其“移動性”及“低功耗”設計理念。與臺式機相比芯片組的不同是相對而言的，也有一些芯片組就是采用了與臺式機相同的芯片組，如“440BX”；很多筆記本芯片組都是臺式機芯片組的一個改進版本，只是更注重筆記本的特點而設計的。筆記本電腦芯片組筆記本電腦所使用的芯片組與臺式8筆記本電腦芯片組目前，已經使用到的筆記本芯片組有：◆440BX/440ZX-M/440MX（PII）◆830MP/VIATwinster/SIS630（PIII）◆845MP/SIS650/SIS961/INTEL852GM/852GME/852PM/ViaP4N266(VT8703)/ALI1671（PIV）◆855GM/Intel855GME/Intel855PM/SiS648MX/SiSM661MX（CentrinoI）◆Intel915PM/Intel915GM/Intel910GML/Intel915GMS（CentrinoII）◆Intel945PM/945GM/940GML/943GML（CentrinoIII）◆IntelPM965/GM965GM/GL960（CentrinoIV）筆記本電腦芯片組目前，已經使用到的筆記本芯片組有：9Intel855芯片組規(guī)格對照Intel855芯片組規(guī)格對照10Intel915芯片組規(guī)格對照Intel915芯片組規(guī)格對照11Intel筆記本CPU發(fā)展史奔騰III時代：

2000年，Intel推出代號為“Coppermine”的PIII筆記本用CPU，0.18微米技術生產，前端總線速度就提高到“100MHz”，集成了“256K”全速的二級緩存，支持“SpeedStep”節(jié)能技術，使得“600/650”MHz的CPU在使用電池時以500MHz的速率運行，而切換時間只需不到“1/2000”秒，這幾乎是用戶覺察不到的。

Intel筆記本CPU發(fā)展史奔騰III時代：12Intel筆記本CPU發(fā)展史奔騰III-M時代：

2001年，Intel推出代號為“Tualatin”的PIII-M筆記本用CPU，采用0.13微米技術生產，運行“133MHz”的系統(tǒng)總線，集成了“512K”全速二級緩存，“增強的SpeedStep”技術，可以根據(jù)CPU在應用程序中的使用情況自動在最佳性能和最長電池使用時間之間平穩(wěn)切換，核心電壓“0.95V-1.4V”(使用電池優(yōu)化模式時在0.95-1.15V之間，使用性能優(yōu)化模式時在1.1-1.4V之間)，采用“FCPGA”或“PCBGA”封裝。

Intel筆記本CPU發(fā)展史奔騰III-M時代：13Intel筆記本CPU發(fā)展史奔騰IV-M時代：

2002年七月份，Intel推出采用0.13微米工藝和“Northwood”核心的移動CPU新款奔騰4-M處理器，首批推出的包括1.7GHz、1.6GHz的型號，核心集成5,500萬晶體管，采用“MicroFCPGA”封裝(mPGA478)，采用“NerBurst”架構，運行于“400MHz”前端總線，核心集成“512KB”二級緩存，支援“增強型SpeedStep、DeeperSleep”休眠模式，工作電壓1.3V，1.7GHz版本在使用SpeedStep節(jié)能模式后工作頻率降為1.2GHz(1.2V)，平均功耗降低到2W以下；一些采用奔騰4-M的新款筆記本電腦已具備嵌入式無線功能，如“802.11b”和“藍牙技術”。Intel筆記本CPU發(fā)展史奔騰IV-M時代：14Intel筆記本CPU發(fā)展史迅馳時代：

英特爾于2003年3月推出“Centrino”品牌，它由三部分組成：“移動式處理器（CPU）、相關芯片組以及802.11無線網(wǎng)絡”功能模塊?！粢淮鶳-M：Banias處理器/1MB高速緩存/400MHzFSB(Carmel平臺)◆二代P-M：Dothan處理器/2MB高速緩存/533MHzFSB(Sonoma平臺)◆三代P-M：Yonah單/雙核處理器/2MB高速緩存/667MHzFSB(NAPA平臺)Intel筆記本CPU發(fā)展史迅馳時代：15IntelCPU發(fā)展史迅馳時代：

此外，與其同期推出之“Celeron-M”是PentiumM處理器的低價版，采用與PentiumM一樣的核心，采用0.13微米工藝制造，CeleronM的設計也會降低耗電量----這是無線網(wǎng)絡筆記型計算機的重要考率因素，但還是會比PentiumM略遜一籌，而且CeleronM不會內含英特爾的“SpeedStep”技術。IntelCPU發(fā)展史迅馳時代：16IntelSpeedStep技術第一代SpeedStep技術：簡單的說，就是當使用“外接電源”或“電池”驅動時，自動對CPU的“工作電壓”和“工作頻率”進行切換。采用“SpeedStep”技術的CPU有兩種不同的工作模式：使用AC電源時的最高性能模式(MaximumPerformanceMode)和使用電池時的電池優(yōu)化模式(BatteryOptimizedMode)，筆記本根據(jù)電源情況自動切換工作模式。IntelSpeedStep技術第一代SpeedStep技17IntelSpeedStep技術第二代SpeedStep(EnhancedSpeedStep)技術：則可以根據(jù)CPU的“負荷”情況在兩種性能模式之間實時進行“電壓”和“頻率”的動態(tài)切換，也就是說可以在電池驅動時根據(jù)CPU負荷情況自動切換到最低工作頻率和電壓，也可以在接外接電源時根據(jù)CPU負荷情況自動切換到最高工作頻率和電壓。IntelSpeedStep技術第二代SpeedStep18IntelSpeedStep技術第三代SpeedStep(ImprovedEnhancedSpeedStep)技術：盡管仍只有兩種基本工作模式，但同時還具有多種中間模式，支持多種頻率速度與電壓設置(由CPU的電壓調整機制來控制)，根據(jù)CPU當時負荷的強度自動切換工作模式。IntelSpeedStep技術第三代SpeedStep19SpeedStep技術硬件實現(xiàn)現(xiàn)在的CPU有工作電壓，頻率的自動調節(jié)功能以滿足“性能/電池續(xù)航”的最佳平衡；那么其如何調節(jié)呢？如下圖所示，它說明了CPU在各個狀態(tài)間的切換：SpeedStep技術硬件實現(xiàn)現(xiàn)在的CPU有工20SpeedStep技術硬件實現(xiàn)CPU具有相當?shù)闹悄埽鼤Ξ斍暗摹柏摵闪俊弊鲆粋€檢測，如果要求的處理量不大的話就自動進入“AutoHalt，StopGrant”等狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)負荷量還是偏小的話，南橋會發(fā)出一些“SLP或DEEPSLP”信號（分別代表睡眠，深睡眠）來通知CPU進入“睡眠、深睡眠”狀態(tài)。而在“DEEPSLP”情況下，如果CPU的運算量還是偏小，那么CPU就會發(fā)出“VID”通知“CPUCoreVoltageRegulator”（CPU電壓產生器）降低當前的工作電壓，在收到CPU發(fā)出的VID后，電壓產生器就會輸出想對應的CPUCORE電壓，在得到降低的電壓后，CPU的頻率會下降以達到低功耗的目的，而在這時候CPU進去的模式我們稱為“DEEPERSLP”（即更深的睡眠）模式。SpeedStep技術硬件實現(xiàn)CPU具有相當21SpeedStep技術硬件實現(xiàn)至于“VID”和“CPU”的關系，下面的圖能有比較直觀的認識：SpeedStep技術硬件實現(xiàn)至于“VID”和“CPU”22SpeedStep技術硬件實現(xiàn)CPU發(fā)出“VID”到“CPUCoreVoltageRegulator”，后者解碼VID后，改變CPU的核心電壓?！癝peedStep技術”能讓CPU在“最高性能模式”和“電池優(yōu)化模式”之間隨意地切換或按用戶的命令進行切換，而性能切換時，SpeedStep技術可將處理器的功率降低40%，同時仍保持80%的最高性能。下圖為部分IntelCPU工作電壓調節(jié)表。SpeedStep技術硬件實現(xiàn)CPU發(fā)出“VI23主板EMI/EMC初步認識所謂EMI,其具體的含義是：“ElectroMagneticInterference”，電磁干擾，EMC即為：“ElectroMagneticCompatibility”，電磁兼容性）；例如：“FSB(前端總線)”對其他信號的干擾非常嚴重（即EMI現(xiàn)象很嚴重），而且其本身也比較容易受到干擾（即EMC能力很弱），很明顯，如果“FSB”被干擾并出現(xiàn)誤判，機器是必死無疑的；在考慮了“EMI/EMC”的影響后，在實際的布線中，通常將這部分線路放在內層（一般筆記本電腦主板都有6~8層），以防止高速信號對其他信號造成的串擾。所以一般情況下，我們在主板上是看不到“FSB”線路的。主板EMI/EMC初步認識所謂EMI,其具24內存之DDR單/雙通道技術DDRSDRAM的接法有“雙通道”和“單通道”之分。相對于傳統(tǒng)的單通道而言，雙通道DDR技術是一種新的內存控制技術，它和雙通道“RDRAM技術”非常相類似，是在現(xiàn)有的DDR內存技術上，通過擴展內存子系統(tǒng)“位寬”使得內存子系統(tǒng)的帶寬在“頻率不變”的情況提高了一倍：即通過“兩個64bit”內存控制器來獲得“128bit”內存總線所達到的帶寬。內存之DDR單/雙通道技術DDRSDRAM25內存之DDR單/雙通道技術

雙通道體系包含了兩個獨立的、具備互補性的智能“內存控制器”，兩個內存控制器都能夠在彼此間零等待時間的情況下同時運作。當“控制器B”準備進行下一次存取內存的時候，“控制器A”就在“讀/寫主內存”，反之亦然，這樣的內存控制模式可以讓等待時間在理論上縮減50%。內存之DDR單/雙通道技術雙通道體系包含了兩個26內存之DDR單/雙通道技術下圖是“單通道DDR”內存的示意圖，左邊的信號來自北橋。如果是雙通道的話要加上另一組DDR與北橋的接口。雙通道對于單通道來說能顯著加快內存數(shù)據(jù)和CPU的交換速度，但是出于PCB布線的考慮，雙通道明顯增加了線的數(shù)目，增大了布線的難度，并由此產生的成本問題對企業(yè)來說更為敏感。內存之DDR單/雙通道技術下圖是“單通道DDR27小知識：什么是TDP?TDP的全稱是ThermalDesignPower，可以理解為最高設計熱消耗的概念。PentiumMCPU設計理念最大的不同，就在于它的最大限度滿足筆記本電腦的便攜性、移動性的基礎上的新型的TDP技術，前面也有所描述。我們可以通過下圖了解一下筆記本電腦系統(tǒng)的熱消耗示意圖：圖中的曲線代表的整個系統(tǒng)的實際能量消耗值，可以看到TDP的值就是一個最高的額定功率消耗值，而系統(tǒng)平均功率消（AveragePower）耗是低于TDP和活動狀態(tài)（ActivePower）功率消耗的。此外，我們還注意到，在系統(tǒng)風扇處于工作區(qū)域時（FanOn），整個系統(tǒng)的能量消耗是會是處于上升階段的。小知識：什么是TDP?TDP的全稱是Ther28小知識：什么是TDP?小知識：什么是TDP?29下面，為了更好的體現(xiàn)PentiumMCPU在TDP設計方面的優(yōu)勢，我們可以通過下表對較早期版本CPU，如：PentiumIII-M和PentiumIV-M作一個比較。最大的優(yōu)點是體現(xiàn)在PentiumMCPU性能雖然較PentiumIV-M有較大的提高，但是TDP值卻由下降到24.5W，較后者的35W低了很多。至于其他部件的TDP對比，總體來說，相差不是很大。41.952.235.8總計功率(W)2.22.22南橋芯片3.233.8北橋芯片12128內存模組24.53522CPUPentiumM+Intel855GM(W)PentiumIV-M+Intel852GM(W)PentiumIII-M+Intel830M(W)CPU型號系統(tǒng)部件小知識：什么是TDP?下面，為了更好的體現(xiàn)PentiumMCPU30

此外，既然提到TDP，我們還可以再來看一下采用IntelSpeedStep技術（SST）前后，同一CPU功率消耗的情況，可以通過下面的表格體現(xiàn)出來。超低電壓版CPU1.00GHz1.004V/7W/100°C600MHz/0.844V/4W/小于1W900MHz1.004V/7W/100°C600MHz/0.844V/4W/小于1W600MHz/0.956V/6W/小于1W

額定電壓/TDP/TJ溫度頻率/電壓/TDP/平均功耗（SST）普通版CPU1.70GHz1.484V/24.5W/100°C600MHz/0.956V/6W/小于1W1.60GHz1.484V/24.5W/100°C600MHz/0.956V/6W/小于1W1.50GHz1.484V/24.5W/100°C600MHz/0.956V/6W/小于1W1.40GHz1.484V/22W/100°C低電壓版CPU1.20GHz1.180V/12W/100°C600MHz/0.956V/6W/小于1W1.10GHz1.180V/12W/100°C600MHz/0.844V/4W/小于1W1.30GHz1.388V/22W/100°C600MHz/0.956V/6W/小于1W額定頻率小知識：什么是TDP?此外，既然提到TDP，我們還可以再來看一下采31ACPI電源的基本認識下面我們了解一下ACPI的概念，它的英文全稱為AdvancedconfigurationandPowerInterface，即先進配置和電源接口的意思。下一章節(jié)在介紹系統(tǒng)電源的時候，將會提到系統(tǒng)的睡眠、休眠狀態(tài)這樣的概念。從電源的角度來看，其實也就是進入不同的電源模式而已。大家可以分為五個層次來了解ACPI這樣的結構：■全局系統(tǒng)狀態(tài)（GlobalSystemState），分為G[5:0]－G0全局工作狀態(tài)，即正常的系統(tǒng)運行狀態(tài)；－G1全局睡眠狀態(tài)，即系統(tǒng)進入睡眠等省電模式狀態(tài)；－G2/S5軟關機，即系統(tǒng)處于軟件關機狀態(tài)；－G3硬關機，即系統(tǒng)所有電源移除狀態(tài)。ACPI電源的基本認識下面我們了解一下ACP32其他，四小類，可以安裝相同的理解思路來看待即可。本節(jié)的重點，是建議大家建立這樣的一個電源管理于狀態(tài)的概念?！鲈O備電源狀態(tài)（DevicePowerState），分為D[3:0]■系統(tǒng)睡眠狀態(tài)（SleepingState），分為S[5:0]，隸屬于G1■CPU電源狀態(tài)（ProcessorPowerState），分為C[N:0]，隸屬于G0■設備和CPU狀態(tài)（Device&ProcessorState），分為P[N:0]ACPI電源的基本認識其他，四小類，可以安裝相同的理解思路來看待即33

除此之外，我們還可以通過上狀態(tài)框圖對ACPI這樣的一項電源技術有個直觀的認識。同IntelSpeedStep電源管理技術一樣，不同的相同狀態(tài)通常也是認為可以相互轉換的，就拿CPU的ACPI狀態(tài)舉例，它可以從C3狀態(tài)進入到C4狀態(tài)。同樣，也可以從C4狀態(tài)恢復到C3電源狀態(tài)。限于篇幅，有興趣的讀者朋友，可以訪問網(wǎng)址：，尋求更多關于ACPI電源技術的信息。ACPI電源的基本認識除此之外，我們還可以通過上狀態(tài)框圖對ACPI34ACPI電源的基本認識ACPI電源的基本認識35特色功能介紹：CPU散熱？本節(jié)我們來了解一下CPU的散熱（Thermal）規(guī)格。散熱技術應該是當今筆記本電腦最復雜的技術之一。隨著PC技術的發(fā)展，筆記本電腦的尺寸會變得越來越輕薄、CPU及整個系統(tǒng)的運行速度越來越快，其所產生的熱量相對來說也就越大了。如果在這樣狹小的空間解決好整個系統(tǒng)尤其是CPU的散熱問題已是當務之急了，同時好要考慮的系統(tǒng)風扇的噪音和電池的續(xù)航時間等因素。所有這些都需要硬件商來尋求一個很好的平衡。SignalNamePin/BallNumberSignalDescriptionThermdaB18ThermaldiodeanodeThermdcA18Thermaldiodecathode特色功能介紹：CPU散熱？本節(jié)我們來了解一下CPU36

下面我們來具體分析一下CPU是如何讓外接偵測其溫度信息的？CPU可以通過兩種方式來偵測其內部溫度。其一，如上表所示，CPU的內核包含一顆熱敏二極管，這個二級管的陰極和陽極分別通過CPU的B18和A18的引腳引出，熱敏二級管的阻抗特性會隨著CPU溫度的變化而變化，溫度變化的信息通常傳遞給主板上CPU附近的溫控芯片，如下圖所示：特色功能介紹：CPU散熱？下面我們來具體分析一下CPU是如何讓外接偵測其37CPU發(fā)出的Thermda，Thermdc一組差分信號分別和溫控ICU3的D+、D-相連接，U3在接收到CPU較低電壓模擬電壓信號后，首先經過信號整理、放大。模擬的溫度信號在經過８位或１６位的采樣，通過A/D轉換為相應的數(shù)字溫度信號。由于溫控芯片的溫度數(shù)值最終還用要通過串行系統(tǒng)管理總線（SystemManagementBus）傳遞到EC芯片來通過CPU的溫度，調節(jié)相應的風扇轉速，以便及時將CPU工作時所產生的熱量及時散發(fā)出去。所以，在溫控芯片內部還需要有并行數(shù)據(jù)轉串行的轉換過程。關于SM總線的介紹，后續(xù)章節(jié)將會說明。

特色功能介紹：CPU散熱？CPU發(fā)出的Thermda，Thermdc一組差分信號38此外，溫控芯片的第六腳還有一個ALERT#信號腳，字面的意思就是警報的意思。我們可以事先在KBCBIOS里設定好這個溫度點的值，當CPU的實際溫度達到這個值時，此信號將會被觸發(fā)，變?yōu)橛行?。筆記本電腦主板具體通常將其連接到南橋芯片的電源管理模塊的引腳，當此信號有效時，通知南橋關閉整個系統(tǒng)的電源。這里需要提到的一點的是：Thermda和Thermdc信號之間的的電容值必須有按照溫控芯片的規(guī)格書嚴格選定，上圖所示C60的電容值為2200PF。特色功能介紹：CPU散熱？此外，溫控芯片的第六腳還有一個ALERT#信號腳，字面的39前面有提到，CPU除了通過其內核的熱敏二極管的偵測自身的溫度方法外，內部還有另外一個TCC（ThermalControlCircuit）溫控電路。該電路和主板的接口會通過THERMTRIP#和PROCHOT#這樣的兩個信號引腳體現(xiàn)出來。CPU內部的TCC電路通常會有一個最高溫度設定值，也就是所謂的溫度節(jié)點（TemperatureJunction）。經常提到的TJ85CPU，就意味著此類CPU的節(jié)點溫度為８５度，相對于外接的散熱要求更加苛刻。普通CPU的TJ溫度值為１００度。

特色功能介紹：CPU散熱？前面有提到，CPU除了通過其內核的熱敏二極管的偵測自身的40當CPU溫度達到TJ值時，CPU就會發(fā)出PROCHOT#信號，也就是告訴主板外圍電源控制線路，現(xiàn)在的CPU溫度已經達到一個很高的值了，需要通過相應的控制線路來降低CPU的核心工作電壓，此信號通常會連接到CPU電壓產生芯片模塊。另外CPU內部TCC溫控電路還一個還有125度的翻轉（Trip）值，當CPU溫度達到125度這個Trip值時，CPU通常就會在500毫秒之內發(fā)出PROCHOT#信號，強行關閉CPU工作電壓，使得CPU免遭損壞。特色功能介紹：CPU散熱？當CPU溫度達到TJ值時，CPU就會發(fā)出PR41Q&A

申明：本PPT文檔包含的所有信息，僅用于聯(lián)想授權服務站渠道（LASPs）工程師內部參考、學習之用，不得用于其他場合！Q&A

申明：本PPT文檔包含的所有信息，僅用于聯(lián)想授權服務42qiuml20080227筆記本電腦系統(tǒng)基礎知識qiuml20080227筆記本電腦系統(tǒng)基礎知識筆記本電腦基本架構

當前筆記本雖然是品牌眾多，且外觀、功能各有千秋，但究其原理還是一樣，都是基于“IBMPC/AT”的架構（當然Apple的除外）；這里值得注意的是，雖然臺式機和筆記本外形差別很大，但其基本的架構和原理都是一樣的，也是兼容“IBMPC/AT”架構的。下頁圖示將列出筆記本典型架構圖示；不同的機型、品牌及芯片組，配置可能會有相應變動，但是整個模塊不會有太大的變化！筆記本電腦基本架構當前筆記本雖然是品牌眾多，且44基本架構圖示PCIBUSLPCMEMPCI-ExpressFSBClockDDR2RAMDMIVRAMVRAMCPUGMCHICH6GPUHDDODDEC97551BluetoothMouseKeyboardBatteryBIOSCIRTouchpadIDEPC-Card6-in-1CardIEEE1394LANWirelessCardDockingS-Video&TV-OutUSBAC-LinkAudioSPDIF&MIC&JACK&VolumeLANPowerSupplyNewCardSystemFan基本架構圖示PCIBUSLPCMEMPCI-Express45

系統(tǒng)的主要構成分為如下幾個部分：“NorthBridge（北橋），SouthBridge（南橋），顯示卡，EC（嵌入式控制器）”，這幾個部分一般都是集成到主板上的，配合CPU，內存就可以開機進入BIOS；以上的部分是必須的，因為這屬于PC/AT架構的基本構成。其他諸如：“硬盤，無線網(wǎng)卡，CardBus（PCMCIA控制器）”等等都是次要的，并不影響整機的工作；或者說，不影響機器的開機。系統(tǒng)主要模塊構成系統(tǒng)的主要構成分為如下幾個部分：“North46主要模塊的功能簡介

北橋主要功能：連接CPU和內存，如果是獨立顯卡的話，會提供與顯卡的AGP接口，并用“DMI”總線與南橋通信；北橋常被成為“MCH”或者“GMCH”，也就是“MemoryControlHub”或者“GraphicMemoryControlHub”的意思。南橋主要功能：連接一些外圍設備，比如PCI界面的網(wǎng)卡，PC卡控制器等等，另外諸如USB接口、IDE接口也是由南橋來提供的，南橋提供LPC總線與EC通信；南橋也常被稱為“ICH”，其意思是“I/OControlHub”的意思。主要模塊的功能簡介47主要模塊的功能簡介EC（EmbedController，嵌入式控制器）：雖然和我們常說的BIOS有點像，不過其實EC是BIOS的“物理控制器”和“載體”，它通過LPC與南橋通信。其在目前筆記本中擔當相當重要的“重任”！整個筆記本“系統(tǒng)電源”都受其管理和控制，擔負著系統(tǒng)電源相關的“分配”任務；此外，EC還承接“內置鍵盤”的控制器功能和一些低速接口的控制；所以，亦有稱此控制器為“鍵盤控制器(KBC)”的說法。主要模塊的功能簡介48主要模塊的功能簡介BIOS（BasicInput/OutputSystem，基本輸入輸出系統(tǒng)）：其在整個系統(tǒng)中的地位是非常重要的，它實現(xiàn)了“底層硬件”和“上層操作系統(tǒng)”的橋梁；比如，現(xiàn)在從光盤拷貝一個文件到硬盤，您只需知道“復制、粘貼”的指令就行了，您不必知道它具體是如何從光盤讀取，然后如何寫入硬盤；對于操作系統(tǒng)來說也只需要向BIOS發(fā)出指令即可，而不必知道光盤是如何讀，硬盤是如何寫的。主要模塊的功能簡介49筆記本電腦芯片組筆記本電腦所使用的芯片組與臺式機有比較大的不同，這主要決定其“移動性”及“低功耗”設計理念。與臺式機相比芯片組的不同是相對而言的，也有一些芯片組就是采用了與臺式機相同的芯片組，如“440BX”；很多筆記本芯片組都是臺式機芯片組的一個改進版本，只是更注重筆記本的特點而設計的。筆記本電腦芯片組筆記本電腦所使用的芯片組與臺式50筆記本電腦芯片組目前，已經使用到的筆記本芯片組有：◆440BX/440ZX-M/440MX（PII）◆830MP/VIATwinster/SIS630（PIII）◆845MP/SIS650/SIS961/INTEL852GM/852GME/852PM/ViaP4N266(VT8703)/ALI1671（PIV）◆855GM/Intel855GME/Intel855PM/SiS648MX/SiSM661MX（CentrinoI）◆Intel915PM/Intel915GM/Intel910GML/Intel915GMS（CentrinoII）◆Intel945PM/945GM/940GML/943GML（CentrinoIII）◆IntelPM965/GM965GM/GL960（CentrinoIV）筆記本電腦芯片組目前，已經使用到的筆記本芯片組有：51Intel855芯片組規(guī)格對照Intel855芯片組規(guī)格對照52Intel915芯片組規(guī)格對照Intel915芯片組規(guī)格對照53Intel筆記本CPU發(fā)展史奔騰III時代：

2000年，Intel推出代號為“Coppermine”的PIII筆記本用CPU，0.18微米技術生產，前端總線速度就提高到“100MHz”，集成了“256K”全速的二級緩存，支持“SpeedStep”節(jié)能技術，使得“600/650”MHz的CPU在使用電池時以500MHz的速率運行，而切換時間只需不到“1/2000”秒，這幾乎是用戶覺察不到的。

Intel筆記本CPU發(fā)展史奔騰III時代：54Intel筆記本CPU發(fā)展史奔騰III-M時代：

2001年，Intel推出代號為“Tualatin”的PIII-M筆記本用CPU，采用0.13微米技術生產，運行“133MHz”的系統(tǒng)總線，集成了“512K”全速二級緩存，“增強的SpeedStep”技術，可以根據(jù)CPU在應用程序中的使用情況自動在最佳性能和最長電池使用時間之間平穩(wěn)切換，核心電壓“0.95V-1.4V”(使用電池優(yōu)化模式時在0.95-1.15V之間，使用性能優(yōu)化模式時在1.1-1.4V之間)，采用“FCPGA”或“PCBGA”封裝。

Intel筆記本CPU發(fā)展史奔騰III-M時代：55Intel筆記本CPU發(fā)展史奔騰IV-M時代：

2002年七月份，Intel推出采用0.13微米工藝和“Northwood”核心的移動CPU新款奔騰4-M處理器，首批推出的包括1.7GHz、1.6GHz的型號，核心集成5,500萬晶體管，采用“MicroFCPGA”封裝(mPGA478)，采用“NerBurst”架構，運行于“400MHz”前端總線，核心集成“512KB”二級緩存，支援“增強型SpeedStep、DeeperSleep”休眠模式，工作電壓1.3V，1.7GHz版本在使用SpeedStep節(jié)能模式后工作頻率降為1.2GHz(1.2V)，平均功耗降低到2W以下；一些采用奔騰4-M的新款筆記本電腦已具備嵌入式無線功能，如“802.11b”和“藍牙技術”。Intel筆記本CPU發(fā)展史奔騰IV-M時代：56Intel筆記本CPU發(fā)展史迅馳時代：

英特爾于2003年3月推出“Centrino”品牌，它由三部分組成：“移動式處理器（CPU）、相關芯片組以及802.11無線網(wǎng)絡”功能模塊?！粢淮鶳-M：Banias處理器/1MB高速緩存/400MHzFSB(Carmel平臺)◆二代P-M：Dothan處理器/2MB高速緩存/533MHzFSB(Sonoma平臺)◆三代P-M：Yonah單/雙核處理器/2MB高速緩存/667MHzFSB(NAPA平臺)Intel筆記本CPU發(fā)展史迅馳時代：57IntelCPU發(fā)展史迅馳時代：

此外，與其同期推出之“Celeron-M”是PentiumM處理器的低價版，采用與PentiumM一樣的核心，采用0.13微米工藝制造，CeleronM的設計也會降低耗電量----這是無線網(wǎng)絡筆記型計算機的重要考率因素，但還是會比PentiumM略遜一籌，而且CeleronM不會內含英特爾的“SpeedStep”技術。IntelCPU發(fā)展史迅馳時代：58IntelSpeedStep技術第一代SpeedStep技術：簡單的說，就是當使用“外接電源”或“電池”驅動時，自動對CPU的“工作電壓”和“工作頻率”進行切換。采用“SpeedStep”技術的CPU有兩種不同的工作模式：使用AC電源時的最高性能模式(MaximumPerformanceMode)和使用電池時的電池優(yōu)化模式(BatteryOptimizedMode)，筆記本根據(jù)電源情況自動切換工作模式。IntelSpeedStep技術第一代SpeedStep技59IntelSpeedStep技術第二代SpeedStep(EnhancedSpeedStep)技術：則可以根據(jù)CPU的“負荷”情況在兩種性能模式之間實時進行“電壓”和“頻率”的動態(tài)切換，也就是說可以在電池驅動時根據(jù)CPU負荷情況自動切換到最低工作頻率和電壓，也可以在接外接電源時根據(jù)CPU負荷情況自動切換到最高工作頻率和電壓。IntelSpeedStep技術第二代SpeedStep60IntelSpeedStep技術第三代SpeedStep(ImprovedEnhancedSpeedStep)技術：盡管仍只有兩種基本工作模式，但同時還具有多種中間模式，支持多種頻率速度與電壓設置(由CPU的電壓調整機制來控制)，根據(jù)CPU當時負荷的強度自動切換工作模式。IntelSpeedStep技術第三代SpeedStep61SpeedStep技術硬件實現(xiàn)現(xiàn)在的CPU有工作電壓，頻率的自動調節(jié)功能以滿足“性能/電池續(xù)航”的最佳平衡；那么其如何調節(jié)呢？如下圖所示，它說明了CPU在各個狀態(tài)間的切換：SpeedStep技術硬件實現(xiàn)現(xiàn)在的CPU有工62SpeedStep技術硬件實現(xiàn)CPU具有相當?shù)闹悄?，它會對當前的“負荷量”做一個檢測，如果要求的處理量不大的話就自動進入“AutoHalt，StopGrant”等狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)負荷量還是偏小的話，南橋會發(fā)出一些“SLP或DEEPSLP”信號（分別代表睡眠，深睡眠）來通知CPU進入“睡眠、深睡眠”狀態(tài)。而在“DEEPSLP”情況下，如果CPU的運算量還是偏小，那么CPU就會發(fā)出“VID”通知“CPUCoreVoltageRegulator”（CPU電壓產生器）降低當前的工作電壓，在收到CPU發(fā)出的VID后，電壓產生器就會輸出想對應的CPUCORE電壓，在得到降低的電壓后，CPU的頻率會下降以達到低功耗的目的，而在這時候CPU進去的模式我們稱為“DEEPERSLP”（即更深的睡眠）模式。SpeedStep技術硬件實現(xiàn)CPU具有相當63SpeedStep技術硬件實現(xiàn)至于“VID”和“CPU”的關系，下面的圖能有比較直觀的認識：SpeedStep技術硬件實現(xiàn)至于“VID”和“CPU”64SpeedStep技術硬件實現(xiàn)CPU發(fā)出“VID”到“CPUCoreVoltageRegulator”，后者解碼VID后，改變CPU的核心電壓?！癝peedStep技術”能讓CPU在“最高性能模式”和“電池優(yōu)化模式”之間隨意地切換或按用戶的命令進行切換，而性能切換時，SpeedStep技術可將處理器的功率降低40%，同時仍保持80%的最高性能。下圖為部分IntelCPU工作電壓調節(jié)表。SpeedStep技術硬件實現(xiàn)CPU發(fā)出“VI65主板EMI/EMC初步認識所謂EMI,其具體的含義是：“ElectroMagneticInterference”，電磁干擾，EMC即為：“ElectroMagneticCompatibility”，電磁兼容性）；例如：“FSB(前端總線)”對其他信號的干擾非常嚴重（即EMI現(xiàn)象很嚴重），而且其本身也比較容易受到干擾（即EMC能力很弱），很明顯，如果“FSB”被干擾并出現(xiàn)誤判，機器是必死無疑的；在考慮了“EMI/EMC”的影響后，在實際的布線中，通常將這部分線路放在內層（一般筆記本電腦主板都有6~8層），以防止高速信號對其他信號造成的串擾。所以一般情況下，我們在主板上是看不到“FSB”線路的。主板EMI/EMC初步認識所謂EMI,其具66內存之DDR單/雙通道技術DDRSDRAM的接法有“雙通道”和“單通道”之分。相對于傳統(tǒng)的單通道而言，雙通道DDR技術是一種新的內存控制技術，它和雙通道“RDRAM技術”非常相類似，是在現(xiàn)有的DDR內存技術上，通過擴展內存子系統(tǒng)“位寬”使得內存子系統(tǒng)的帶寬在“頻率不變”的情況提高了一倍：即通過“兩個64bit”內存控制器來獲得“128bit”內存總線所達到的帶寬。內存之DDR單/雙通道技術DDRSDRAM67內存之DDR單/雙通道技術

雙通道體系包含了兩個獨立的、具備互補性的智能“內存控制器”，兩個內存控制器都能夠在彼此間零等待時間的情況下同時運作。當“控制器B”準備進行下一次存取內存的時候，“控制器A”就在“讀/寫主內存”，反之亦然，這樣的內存控制模式可以讓等待時間在理論上縮減50%。內存之DDR單/雙通道技術雙通道體系包含了兩個68內存之DDR單/雙通道技術下圖是“單通道DDR”內存的示意圖，左邊的信號來自北橋。如果是雙通道的話要加上另一組DDR與北橋的接口。雙通道對于單通道來說能顯著加快內存數(shù)據(jù)和CPU的交換速度，但是出于PCB布線的考慮，雙通道明顯增加了線的數(shù)目，增大了布線的難度，并由此產生的成本問題對企業(yè)來說更為敏感。內存之DDR單/雙通道技術下圖是“單通道DDR69小知識：什么是TDP?TDP的全稱是ThermalDesignPower，可以理解為最高設計熱消耗的概念。PentiumMCPU設計理念最大的不同，就在于它的最大限度滿足筆記本電腦的便攜性、移動性的基礎上的新型的TDP技術，前面也有所描述。我們可以通過下圖了解一下筆記本電腦系統(tǒng)的熱消耗示意圖：圖中的曲線代表的整個系統(tǒng)的實際能量消耗值，可以看到TDP的值就是一個最高的額定功率消耗值，而系統(tǒng)平均功率消（AveragePower）耗是低于TDP和活動狀態(tài)（ActivePower）功率消耗的。此外，我們還注意到，在系統(tǒng)風扇處于工作區(qū)域時（FanOn），整個系統(tǒng)的能量消耗是會是處于上升階段的。小知識：什么是TDP?TDP的全稱是Ther70小知識：什么是TDP?小知識：什么是TDP?71下面，為了更好的體現(xiàn)PentiumMCPU在TDP設計方面的優(yōu)勢，我們可以通過下表對較早期版本CPU，如：PentiumIII-M和PentiumIV-M作一個比較。最大的優(yōu)點是體現(xiàn)在PentiumMCPU性能雖然較PentiumIV-M有較大的提高，但是TDP值卻由下降到24.5W，較后者的35W低了很多。至于其他部件的TDP對比，總體來說，相差不是很大。41.952.235.8總計功率(W)2.22.22南橋芯片3.233.8北橋芯片12128內存模組24.53522CPUPentiumM+Intel855GM(W)PentiumIV-M+Intel852GM(W)PentiumIII-M+Intel830M(W)CPU型號系統(tǒng)部件小知識：什么是TDP?下面，為了更好的體現(xiàn)PentiumMCPU72

此外，既然提到TDP，我們還可以再來看一下采用IntelSpeedStep技術（SST）前后，同一CPU功率消耗的情況，可以通過下面的表格體現(xiàn)出來。超低電壓版CPU1.00GHz1.004V/7W/100°C600MHz/0.844V/4W/小于1W900MHz1.004V/7W/100°C600MHz/0.844V/4W/小于1W600MHz/0.956V/6W/小于1W

額定電壓/TDP/TJ溫度頻率/電壓/TDP/平均功耗（SST）普通版CPU1.70GHz1.484V/24.5W/100°C600MHz/0.956V/6W/小于1W1.60GHz1.484V/24.5W/100°C600MHz/0.956V/6W/小于1W1.50GHz1.484V/24.5W/100°C600MHz/0.956V/6W/小于1W1.40GHz1.484V/22W/100°C低電壓版CPU1.20GHz1.180V/12W/100°C600MHz/0.956V/6W/小于1W1.10GHz1.180V/12W/100°C600MHz/0.844V/4W/小于1W1.30GHz1.388V/22W/100°C600MHz/0.956V/6W/小于1W額定頻率小知識：什么是TDP?此外，既然提到TDP，我們還可以再來看一下采73ACPI電源的基本認識下面我們了解一下ACPI的概念，它的英文全稱為AdvancedconfigurationandPowerInterface，即先進配置和電源接口的意思。下一章節(jié)在介紹系統(tǒng)電源的時候，將會提到系統(tǒng)的睡眠、休眠狀態(tài)這樣的概念。從電源的角度來看，其實也就是進入不同的電源模式而已。大家可以分為五個層次來了解ACPI這樣的結構：■全局系統(tǒng)狀態(tài)（GlobalSystemState），分為G[5:0]－G0全局工作狀態(tài)，即正常的系統(tǒng)運行狀態(tài)；－G1全局睡眠狀態(tài)，即系統(tǒng)進入睡眠等省電模式狀態(tài)；－G2/S5軟關機，即系統(tǒng)處于軟件關機狀態(tài)；－G3硬關機，即系統(tǒng)所有電源移除狀態(tài)。ACPI電源的基本認識下面我們了解一下ACP74其他，四小類，可以安裝相同的理解思路來看待即可。本節(jié)的重點，是建議大家建立這樣的一個電源管理于狀態(tài)的概念?！鲈O備電源狀態(tài)（DevicePowerState），分為D[3:0]■系統(tǒng)睡眠狀態(tài)（SleepingState），分為S[5:0]，隸屬于G1■CPU電源狀態(tài)（ProcessorPowerState），分為C[N:0]，隸屬于G0■設備和CPU狀態(tài)（Device&ProcessorState），分為P[N:0]ACPI電源的基本認識其他，四小類，可以安裝相同的理解思路來看待即75

除此