从零开始认识主板
- 一、主板及其元器件
- 二、主板上的各个部件通信
- 三、主板的选择
注意: 以下以Z790电脑主板为例进行说明。
一、主板及其元器件
- IO接口:
- CPU模块
CPU是电脑的大脑,控制并指挥着电脑的各个模块协同工作。CPU通过主板上的插槽固定,不同的CPU对应不同的插槽类型,如下图所示:
目前CPU提供的上8Pin接口,可给CPU供电350W。
一个8Pin接口的供电已经很接近旗舰版CPU的功耗了。
但是CPU的供电电压大多数在1.3V左右,所以你会看到上图中围绕在CPU周围还有各种电器设备,如很多小的芯片(MOS管)、电感、电容等用于将+12V电压转换成1.3V电压。
这些MOS管、电感、电容和左上角的PWM芯片共同构成了CPU的供电模块。
现在大多数的CPU的都是直出供电,也就是一个MOS管+一个电感+一个电容构成了一个供电相(单相供电),即一个供电模块。
单相供电的供电能力有限,故此需要很多单相供电模块共同构成CPU供电模块。
每一相可在25℃下可承受105A的电流。
- 内存模块
内存模块用于缓存指令和数据,不同类型的内存型号对应不同的内存插槽。
多个插槽不同的插法有优先级顺序的:
插槽优先级主要受到主板布线有关。内存的频率越高延迟越低,CPU从内存中读取的速度就会越快。
为了达到高速低延迟,CPU和内存之间的通信电路采用了并行数据传输模式。这种模式需要多条电路同时传输数据,电路就容易受到干扰, 为此内存插槽被设计在了CPU的旁边,以尽可能的缩短线路。另外,CPU和内存之间的通信电路并不是直线,而是曲线,原因是并行传输需要保证每条线路的信息同时到达CPU,如线路不等长,信号在抵达CPU时就会产生延迟,会影响数据传输的准确性,主板的内存电路设计,会影响内存能跑多高的频率,但也会和固件的调优调校、内存控制器体质、内存的颗粒品质有关。
- 扩展模块
长方形的是M2接口,M2接口用于安装固态硬盘。
PCIe插槽:
PCIe插槽用于安装显卡、固态硬盘、声卡等。
PCIe也可以转接卡转车M2接口。PCIe和M2接口都需要向CPU汇报数据。
PCIe接口就像上电脑里的高速公路,版本越新,数量越多,通信速度就越快。
上图的PCIe的规格为:一个PCIe插槽有16条PCIe5.0通道。PCIe的传输速率上M2接口的8倍左右。PCIe和M2接口上直接和CPU连接的,所以它们的传输速率上最快的,延迟最低。有些模块就不需要那么快的传输速率,比如声卡等,就需要使用到南桥区域来进行管理。
- 南桥芯片
南桥芯片组就像CPU的秘书,它把一些低速接口的数据汇总后将其传送给CPU。
主板外围上各种接口,称之为跳线。
二、主板上的各个部件通信
主板上的各个模块之间需要一套通信规则来实现通信,该套规则称之为主板的固件程序。
主板的固件程序简称BIOS,该程序存储在主板的BIOS芯片里。
主板为防止单BIOS出现故障而导致无法开机问题的产生,部分厂商还在主板上设置主副BIOS芯片,解决单BIOS芯片故障问题。这和现在的分布式架构中的主备架构类似。
主副BIOS的控制由主板上的开关进行切换。
通常高端的主板的BIOS会以图形化的方式,如下图所示:
不同的电脑型号进入BIOS的方式的是不一样的。
三、主板的选择
可以从以下五个方面进行思考:
- 主板型号
- CPU插槽
- 板型尺寸
- 供电
- 扩展性
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