大学计算机基础：主板的作用及功能

主板又称主机板、系统板、逻辑板、母板、底板等，是构成复杂电子系统例如电子计算机的中心和主电路板（见图2-5）。

典型的主板能提供一系列接合点，供处理器、显卡、声卡、硬盘驱动器、存储器、对外设备等设备接合。它们通常直接插入有关插槽，或用线路连接。主板上最重要的构成组件是芯片组（Chipset）。而芯片组通常由北桥和南桥组成，也有些以单片机设计，增强其性能。这些芯片组为主板提供一个通用平台供不同设备连接，控制不同设备的沟通。它亦包含对不同扩充插槽的支持，例如处理器、PCI、ISA、AGP和PCI Express。芯片组也为主板提供额外功能，例如，集成显卡、集成声卡、集成网卡等。一些高价的主板也集成红外通信技术、蓝牙和Wi-Fi等功能。

电路板内部（大部分主板为多层结构）是错落的电路布线，上面安置各部件：插槽、芯片、电阻、电容等。当主机加电时，电流会通过CPU、南北桥芯片、内存插槽、AGP（Advanced Graphic Ports）插槽、PCI（Peripheral Component Interconnect）插槽、IDE（Integrated Device Electronics）接口及主板边缘的串口、并口、PS/2接口等。随后，主板会根据BIOS来识别硬件，并进入操作系统发挥出支撑系统平台工作的功能。

图2-5　主板

一般主板上芯片包括以下两种：

·BIOS芯片：一块方形的只读存储器，里面存储了与该主板搭配的BIOS程序，能够让主板识别和初始化各种硬件，还可以设置引导系统的设备，调整CPU外频等。BIOS芯片是可以写入的，以方便用户更新BIOS的版本，以获取更好的性能以及对新硬件的支持。

·南北桥芯片：一般情况下，主板的命名都是以北桥芯片命名的。北桥芯片主要负责处理CPU、内存、显卡和PCI总线之间的数据交换。南桥芯片则负责硬盘、USB、串并行接口和PCI总线之间的数据交换。芯片组在很大程度上决定了主板的功能和性能。需要注意的是，现在最新的主板芯片组采用了单芯片设计，将原来北桥的功能集成到了CPU内部，保留的芯片仅负责PCI—E总线的管理和I/O设备的管理等工作。

一般来说，不同的微处理器需要不同的主板芯片组来支持，同一款微处理器也可以由若干不同档次的芯片组来支持。

台式机主板一般采用开放式结构。主板上大都有6～8个扩展插槽，供PC外围设备的控制卡（适配器）插接。通过更换这些插卡，可以对微机的相应子系统进行局部升级，使厂家和用户在配置机型方面有更大的灵活性。总之，主板在整个微机系统中扮演着举足轻重的角色。可以说，主板的类型和档次决定着整个微机系统的类型和档次，主板的性能影响着整个微机系统的性能。

一般主板上常见的扩展总线有：

·内存插槽：如DDR SDRAM插槽的线数为184线。

·AGP插槽：加速图形接口（Accelerated Graphics Port），主要应用在三维电脑图形的加速上。AGP是在1997年由Intel提出，是从PCI标准上创建起来，是一种显卡专用接口。推出原因是为了消除PCI在处理3D图形时的瓶颈。现在AGP已基本被PCI Express所取代。(www.xing528.com)

·PCI Express插槽：主板上主流的设备接口插槽，多用于连接图形显示卡，将逐渐替代PCI。根据速率的不同，分为PCI—E x1～x16，传输速率最高可达16GBps。

·PCI插槽：是主板的必备插槽，需要扩展系统功能时可以插入网卡、声卡、调制解调器（调制解调器）、电视卡和硬盘控制器等设备。

当集成在主板上的功能芯片出现故障或需要扩展时，可以考虑使用相同功能的扩展卡来替代或扩展。

一般主板上集成的输入/输出接口包括：

·硬盘接口可分为：IDE（也称为ATA或PATA）接口和SATA接口。当前主板上主要是SATA（Serial Advanced Technology Attachment）接口。在数据传输上这一方面，SATA的速度比以往更加快捷，并支持热插拔，使电脑运作时可以插上或拔除硬件。另一方面，SATA总线使用嵌入式时钟频率信号，具备比以往更强的纠错能力，能对传输指令（不仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，提高数据传输的可靠性。现时，SATA分别有SATA1.0（1.5Gbit/s）、SATA2.0（3Gbit/s）、SATA 3.0（6Gbit/s）和SATA 3.2（16 Gbit/s）。

·COM接口（串口）：进行串行传输的接口，它一次只能传输1Bit。串行端口可以用于连接外置调制解调器、绘图仪或串行打印机。大多数主板都提供了两个COM接口。

·PS/2接口：用于连接键盘和鼠标，目前PS/2接口已经慢慢的被USB所取代，只有少部分的台式机仍然提供完整的PS/2键盘及鼠标接口，大部分的机器仅提供一组键盘及鼠标可以共用之PS/2或是仅可供键盘使用。

·通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）是连接计算机系统与外部设备的一种串口总线标准，也是一种输入输出接口的技术规范，被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品，并扩展至摄影器材、数字电视（机顶盒）、游戏机等其他相关领域。最新一代是USB 3.2，传输速度为20Gbit/s。

·并行端口（Parallel Port），又称平行端口、并口、LPT，是计算机上数据以并行方式传递的端口，也就是说至少应该有两条连接线用于传递数据。与只使用一根线传递数据的串行端口相比，并口在相同的数据传送速率下，并口可以更快地传输数据。所以在21世纪之前，在需要较大传输速度的设备，例如打印机，并口得到广泛使用。但是随着速度迅速提高，并口上导线之间数据同步成为一个很难处理的难题，导致并口在速度竞赛中逐渐被淘汰。目前USB等改进的串口已经取代了并口。

·乐器数字接口（Musical Instrument Digital Interface，简称MIDI）是一个工业标准的电子通信协议，为电子乐器等演奏设备（如合成器）定义各种音符或弹奏码，容许电子乐器、电脑、手机或其他的舞台演出配备彼此连接，调整和同步，得以即时交换演奏数据。