計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ) 第5章(主機(jī)板)課件

第5章總線與芯片組——目錄5.1總線

總線的概念、類型和性能 PC機(jī)總線的發(fā)展和演變 ISA總線、PCI總線、PCIExpress總線5.2芯片組

芯片組的概念 Intel的8系列、9系列芯片組5.3主機(jī)板

主機(jī)板的構(gòu)成 主機(jī)板標(biāo)準(zhǔn)15.1總線——概念總線的定義——是總線就是各種信號(hào)線的集合，是計(jì)算機(jī)各部件之間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息的公共通路?？偩€的構(gòu)成——通常根據(jù)傳送信號(hào)的不同將它們分別稱為地址總線(addressbus)、數(shù)據(jù)(總線databus)和控制總線(Controlbus)三大總線?？偩€是數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線的總稱?？偩€的特性： ——高速：滿足CPU的外部訪問要求 ——標(biāo)準(zhǔn)：使得不同的設(shè)備可以和計(jì)算機(jī)主機(jī)系統(tǒng)連接 ——公共：全部外部設(shè)備共同使用25.1總線——概念三總線的作用數(shù)據(jù)信號(hào)：是所傳輸信息；地址信號(hào)：說明信息的存儲(chǔ)位置，無論是存儲(chǔ)器，還是端口的寄存器，信息的存放都是有地址的；控制信號(hào)：說明當(dāng)前的總線狀態(tài)，控制信號(hào)主要包括：存儲(chǔ)器讀/寫控制、端口讀/寫控制、中斷申請(qǐng)/應(yīng)答信號(hào)、DMA控制信號(hào)等?？偩€CPU存儲(chǔ)器接口電路1接口電路2外設(shè)2外設(shè)135.1總線——性能總線位寬

總線寬度指的是可以同時(shí)傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)?？偩€時(shí)鐘頻率

總線的傳送時(shí)鐘頻率。頻率越高則總線工作速度越快?？偩€帶寬

帶寬實(shí)質(zhì)上指的是給定時(shí)間內(nèi)可以發(fā)送的最大數(shù)據(jù)量，即我們常說的每秒鐘傳送多少M(fèi)B的最大穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸率。

總線帶寬=總線的位寬÷8×總線的工作時(shí)鐘頻率（字節(jié)/秒）55.1總線——標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容為了充分發(fā)揮總線的作用，每個(gè)總線標(biāo)準(zhǔn)都必須有具體和明確的規(guī)范說明，通常包括如下幾個(gè)方面的技術(shù)規(guī)范或特性：

機(jī)械特性：

規(guī)定模塊插件的機(jī)械尺寸，總線插頭、插座的規(guī)格及位置等；電氣特性：

規(guī)定總線信號(hào)的邏輯電平、噪聲容限及負(fù)載能力等；功能特性：

給出各總線信號(hào)的名稱及功能定義；規(guī)程特性：

對(duì)各總線信號(hào)的動(dòng)作過程及時(shí)序關(guān)系進(jìn)行說明。65.1總線——PC機(jī)總線的發(fā)展和演變8086/286時(shí)代

ISA（IndustryStandardArchitecture）單總線結(jié)構(gòu)，ISA的絕大多數(shù)信號(hào)直接來自CPU，是處理器總線的延伸。386/486時(shí)代

ISA+新的32位總線（主要有MAC、EIAS和VL-Bus）。Pentium時(shí)代

FSB+PCI+ISA多總線模式。在Pentium4期間，ISA總線逐步淘汰。為了滿足顯示適配器的高速需求，出現(xiàn)AGP顯示專用接口。PentiumD/EE時(shí)代

FSB+PCIExpress+PCI的多總線模式。由于速度更快的PCIExpress的出現(xiàn)，成為PCI的更新?lián)Q代的總線標(biāo)準(zhǔn)，PCI還將在很長一段時(shí)間內(nèi)存在。75.1總線——ISA總線根據(jù)ISA的信號(hào)線DataBit0~15，16位數(shù)據(jù)線；Address0~23，24位地址線；IRQx，中斷申請(qǐng)線；MEMR、MEMW，存儲(chǔ)器讀、寫控制線；IOR、IOW，端口讀、寫控制線；DRQx，DMA申請(qǐng)信號(hào)線；DACKx，DMA應(yīng)答信號(hào)線；CLK，總線時(shí)鐘；+5Vdc、-5Vdc、+12Vdc、-12Vdc，電源線。95.1總線——ISA總線ISA總線一個(gè)簡化的讀存儲(chǔ)器周期時(shí)序地址總線A0-A23總線時(shí)鐘CLK讀控制線MEMR數(shù)據(jù)總線D0-D15一個(gè)完整的總線周期地址輸出數(shù)據(jù)105.1總線——PCI總線Pentium時(shí)期的標(biāo)準(zhǔn)的I/O總線，PCI的初級(jí)版本為32位為寬，總線時(shí)鐘33MHz，帶寬為133MB/s。PCI的版本類型：PCI類型總線寬度（位）總線時(shí)鐘（MHz）帶寬MB/secPCI3233133PCI66M3266266PCI64位6433266PCI66M/64位6466533PCI-X1.06466/133533/1066PCI-X2.064266/5332133/4267115.1總線——PCI總線PCI總線擴(kuò)展槽 PCI擴(kuò)展槽有32位和64位兩種位寬，64位擴(kuò)展槽兼容32位擴(kuò)展槽。 同時(shí)PCI總線又有5V和3V兩種不同電壓插槽類型。 32位擴(kuò)展槽的引腳號(hào)為A1~A62/B1~B62 64位擴(kuò)展槽的引腳號(hào)為A1~A94/B1~B94135.1總線——PCIExpress總線PCIExpress連接結(jié)構(gòu)可以由一個(gè)或多個(gè)基本串行連接構(gòu)成，構(gòu)成x1、x2、x4、x8、x12、x16和x32幾種不同形式。一個(gè)x1的連接具有4個(gè)差分信號(hào)線對(duì)，一個(gè)x16連接在每個(gè)方向上具有16個(gè)差分信號(hào)對(duì)。最多的連接是x32的連接。x32PCI-Express可以每個(gè)方向上進(jìn)行10GB/sec的傳輸速率（2.5Gb/sec×32×8bit）?？鄢?0％的植入時(shí)鐘信號(hào)，實(shí)際上的帶寬為8GB/s。PCIE模式PCIExpressX1PCIExpressX4PCIExpressX16PCIExpressX32數(shù)據(jù)模式速率250MB/s1GB/s4GB/s8GB/s145.1總線——PCIExpress總線新技術(shù)、高性能：PCIExpress總線采用串行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式的物理連接，采用時(shí)鐘植入技術(shù)。很少的引腳，很高的性能。配置靈活：可以根據(jù)所連接的硬件設(shè)備的不同，使用不同的頻率同其聯(lián)系通訊。連接靈活：PCIExpress總線可以“走出機(jī)箱”。PCIExpress可以如同現(xiàn)在的USB一樣作為計(jì)算機(jī)接口同設(shè)備進(jìn)行連接。多協(xié)議：PCIExpress可以使用多種不同的信號(hào)協(xié)議包括它本身的協(xié)議。熱拔插：它還具有高級(jí)電源管理和監(jiān)視功能，這樣所有的PCIExpress設(shè)備都會(huì)支持熱插拔。糾錯(cuò)：在PCIExpress中諸如內(nèi)存糾錯(cuò)等功能成為標(biāo)準(zhǔn)功能。155.2芯片組——概念構(gòu)成現(xiàn)代PC機(jī)主機(jī)板的三大半導(dǎo)體部件——CPU、存儲(chǔ)器、芯片組。Intel945芯片組構(gòu)成的主機(jī)板MCH（北橋芯片）ICH（南橋芯片）175.2芯片組——Intel早期芯片組北橋芯片AGPCPUPCI總線南橋芯片USB2USB1IDE2IDE1ISA總線BIOSRTCI/O控制器鍵盤接口鼠標(biāo)接口串口接口并口接口軟驅(qū)接口RAMIntel440芯片組——南北橋結(jié)構(gòu)：北橋芯片連接CPU、存儲(chǔ)器和AGP顯示接口。南橋提連接IDE、USB，并生成ISA總線。其他接口通過ISA總線擴(kuò)展。北橋和南橋通過PCI總線連接。南北橋結(jié)構(gòu)芯片組185.2芯片組——Intel早期芯片組MCH芯片AGPCPU256MB/sec連接通道ICH芯片USBPCIIDE2IDE1ISA總線BIOSRTCI/O控制器鍵盤接口鼠標(biāo)接口串口接口并口接口軟驅(qū)接口RAMHub結(jié)構(gòu)芯片組Intel8系列芯片——Hub結(jié)構(gòu)原北橋芯片改稱MCH(MemoryControlHub)，南橋芯片改稱ICH(I/OControlHub)。連接MCH和ICH的通道改為專用的高速通道。PCI總線由ICH擴(kuò)展出來。取消ISA。195.2芯片組——Pentium4的8系列芯片組芯片組845850848865875前端總線頻率400MHz400/533/800MHz前端總線帶寬3200MB/sec3200/4200/6400MB/sec存儲(chǔ)器DDRSDRAM200/266雙通道RDRAMDDRSDRAM266/333/400雙通道DDRSDRAM266/333/400PCI6個(gè)PCI2.2AGPAGP4×AGP8×USB4個(gè)USB1.18個(gè)USB2.0外存儲(chǔ)器接口2個(gè)ATA-1002個(gè)ATA-1002個(gè)SATA150音頻AC’976通道215.2芯片組——IntelPentium4的8系列芯片組FSB：Pentium4采用NetBurst體系結(jié)構(gòu)，400MHz以上前端總線。是CPU外頻的4倍。CPU接口為64位，CPU的連接帶寬為

64÷8×400=3.2GB/sec雙通道DDRSDRAM：開始支持DDRSDRAM，其中865/875支持雙通道。單通道DDR266的最大帶寬為2.1GB/sec。雙通道DDR266的最大帶寬為4.2GB/sec。HT：848/865/875開始支持超線程。USB2.0：完成USB1.1到USB2.0的過渡，848/865/875開始支持USB2.0。SATA：865/875開始支持SATA。SATA初始版本速率為150MB/sec，將逐步取代ATA（IDE）接口。AGP8X：AGP接口從AGP4X到AGP8X。848/865/875開始支持AGP8X。AGP8X的傳輸帶寬為2.133GB/sec。（基本AGP帶寬為266MB/sec，是初始PCI版本的2倍）225.2芯片組——Intel865PE芯片組AC’97規(guī)范：把聲卡中成本最高的DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)給去掉了，而通過特別編寫驅(qū)動(dòng)程序讓CPU來負(fù)責(zé)信號(hào)處理CSA（通信流架構(gòu):千兆以太網(wǎng)（GbE）Hub結(jié)構(gòu)：IHA連接MCH和ICHRAID支持：容錯(cuò)磁盤陣列Intel865PE芯片組構(gòu)成的系統(tǒng)235.2芯片組——Intel9系列芯片組

Intel925XIntel915GIntel915PIntel915GVCPU支持處理器Pentium4(Prescott)Pentium4（Prescott和Celeron）系統(tǒng)總線頻率800MHz800/533MHzHT技術(shù)支持存儲(chǔ)器支持800MHz時(shí)DDR2-533/400DDR2-533/400、DDR400DDR2-533/400、DDR400DDR2-533/400、DDR400533MHz時(shí)DDR400/333DDR400/333DDR400/333ECC校驗(yàn)支持不支持圖形支持

外接顯卡外接/集成顯卡外接顯卡外接/集成顯卡外置顯卡PCIExpressX16內(nèi)置顯卡IntelExtremeGraphics3IntelExtremeGraphics3Intel915/925系列芯片組的MCH255.2芯片組——Intel9系列芯片組與915/925配合使用的ICH6：4種型號(hào)用于不同檔次的主機(jī)板ICH6ICH6RICH6WICH6RWPCI總線6個(gè)SATA-1504個(gè)端口ATA-1001個(gè)通道USB2.08個(gè)千兆網(wǎng)支持，占用一個(gè)PCIExpressX1HDAudio支持內(nèi)置WI-FI支持支持支持RAID（SATA）支持支持Wi-Fi(WirelessFidelity,無線高保真)：是一種無線通信協(xié)議，屬于短距離無線通信技術(shù)。Wi-Fi速率最高可達(dá)11Mb/sec。可達(dá)100米左右。265.2芯片組——Intel9系列芯片組Intel925X和ICH6R構(gòu)成的Pentium4EE系統(tǒng)DMI(DirectMediaInterface):基于PCI-E技術(shù)的MCH-ICH連接通道，帶寬2GB/sce。采用雙通道DDR2-533：帶寬可以達(dá)到8.5GB/sce。MatrixRAID：Intel獨(dú)創(chuàng)的RAID模式，相當(dāng)于RAID0和RAID1的結(jié)合體。275.3主機(jī)板——構(gòu)成由PCB板構(gòu)成的電路模塊，集成了以下部件：芯片組；CPU插座；存儲(chǔ)器條插座；電源插座，電源調(diào)整變換電路；總線擴(kuò)展插槽；各種外部接口，串行接口、并行接口、USB接口、鍵盤接口、鼠標(biāo)器接口，其他接口可能包括音頻接口、局域網(wǎng)接口、顯示器接口、電話線接口等；各種內(nèi)部接口，包括ATA/S-ATA接口、軟盤驅(qū)動(dòng)器接口、AGP接口等；BIOS芯片和CMOS（RTC）芯片；其他集成電路芯片。295.3主機(jī)板——構(gòu)成AMR接口插槽PCI總線擴(kuò)展槽音頻接口AC97解碼芯片AGP接口CPU插座北橋芯片電源插座存儲(chǔ)器插座軟驅(qū)插座ATA插座電池BIOS芯片前面板USB南橋芯片音頻MIDI接口并行接口鍵盤、鼠標(biāo)接口USB接口電源變換電路早期的Pentium4主機(jī)板305.3主機(jī)板——構(gòu)成精英945P主機(jī)板LGA775CPU插座DDR2雙通道存儲(chǔ)器插座MCHICHPCI總線插槽PCI-Ex16總線插槽PCI-Ex1總線插槽主電源插座ATA插座S-ATA插座軟驅(qū)插座CPU電源插座315.3主機(jī)板——構(gòu)成

鍵盤插座

鼠標(biāo)器插座

串行接口插座

并行接口插座

局域網(wǎng)接口插座

USB接口插座

USB接口插座

音頻接口插座

標(biāo)準(zhǔn)ATX主機(jī)板的后面板插座325.3主機(jī)板——結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)AT和BabyAT結(jié)構(gòu)：最初應(yīng)用于IBMPC/AT機(jī)上。AT主板大小為13×12英寸。BabyAT大小為13.5×8.5英寸。ATX結(jié)構(gòu)：是目前使用最多的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。ATX結(jié)構(gòu)的底板尺寸是12×9.6英寸。MiniATX結(jié)構(gòu)：小型的ATX結(jié)構(gòu)。mini-ATX結(jié)構(gòu)的底板尺寸是11.2×8.2英寸。機(jī)箱結(jié)構(gòu)與ATX相同。

電源CPU

ATX主機(jī)板

5.25英寸3.5英寸驅(qū)動(dòng)器安裝槽標(biāo)準(zhǔn)的ATX立式主機(jī)箱335.3主機(jī)板——結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)MicroATX結(jié)