[小惡魔的電腦教室] 2-1.認識主機板 - Mobile01
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「主機板」(Motherboard)不算電腦裡最先進的零組件,但絕對是塞最多東西 ... 這就是一個「平台」的架構圖,會叫北橋和南橋,是因為畫這種架構圖時, ...
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[小惡魔的電腦教室]2-1.認識主機板
2007-07-1210:24
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煮雞板....咳!「主機板」(Motherboard)不算電腦裡最先進的零組件,但絕對是塞最多東西的零組件。
事實上,現在新的主機板簡直像怪物,上面可能有數十個長長短短、大大小小、圓的方的、各式各樣的插槽。
即使我已經見過不下百張的主機板,仍然會驚訝於一張板子怎麼能塞這麼多東西,更可怕的是,東西還一年比一年多。
平台的概念
在電腦零件組中,主機板扮演的是一個「平台」(Platform)的角色,它把所有其他零組件串連起來,變成一個整體。
我們常說CPU像大腦一樣,負責所有運算的工作,而主機板就有點像脊椎,連接擴充卡、硬碟、網路、音效、鍵盤、滑鼠、印表機等等所有的週邊,讓CPU可以掌控。
所以玩電腦的人,常會在意「板子穩不穩」,因為主機板連接的週邊太多,若穩定性不夠就容易出現各種靈異現象。
CPU不夠快,頂多人笨一點算得慢,但脊椎出毛病就不良於行了。
當然,CPU還是最重要的零件,CPU掛了,就像本草綱目所記載的:「腦殘沒藥醫」。
目前全世界最大的主機板廠通通都在台灣(生產線當然在大陸),所以一定要好好認識一下台灣之光,但就像最前面說的,現在主機板上實在塞太多東西,每個插槽都是一種規格,有自己的歷史和技術。
這篇主要是講一個「綜觀」,各插槽的技術會在對應零組件裡詳細說明,出現一堆英文縮寫請別在意。
廢話不多說,我們挑一張目前最新的主機板做介紹,大家一起感謝微星提供兩張P35Platinum供小弟任意解體,幸好,在本專題中沒有一張主機板死亡。
主機板外觀
這是目前新的主機板的模樣,看起來密密麻麻跟鬼一樣。
你電腦裡裝的可能沒這麼高級,花樣也不一定這麼多,但某些東西是每一張主機板都會有的。
先把一定會有的東西框出來標號,依序做介紹。
1.CPU插槽(CPUSocket)
首先,主機板一定有個插槽放CPU,不同的主機板通常會有不同的CPU插槽型式,以支援不同的CPU,而即使插槽型式一樣,主機板也不一定都能支援,這跟CPU或主機板的世代交替,或是廠商自己劃分產品定位有關。
而在照片左端有一個八個洞白色插槽,那是給CPU供電用的。
這是插上電源插頭之後的樣子,在CPU的章節有提到,現在高階CPU的耗電TDP非常高,所以要有專門的電源模組,特別給CPU用。
另外,CPU是很精密的電子零件,它有固定範圍的工作電壓,過高過低都會傷到CPU,所以CPU插槽旁邊都會佈滿一顆顆的小圓柱(照片中銀色紫色交錯的東西)。
這些「電容」的作用像小型的電池,當輸入電壓較高時就儲存電力,輸入電壓較低時就釋放電力,而快速的儲存和釋放,會讓供電保持在一個較穩定的環境,而不是上上下下的暴風雨。
喜歡超頻的玩家會很在意這些電容,因為這是穩定電壓的零件之一,可提升電源的純淨度,玩家會講究電容的型式(固態或電解)、廠牌(日系或台系),甚至是安裝(插件式或SMD式)的方法,為的就是給CPU最穩定的環境,達到超頻的爽度。
但要注意,穩壓不是只有電容在做,而是要搭配其他零件(如電容旁邊的R25方塊,電感)和整體線路,不一定用上高級電容就保証有高級電源,最重要的還是主機板的線路設計方式。
而現在主機板常常標榜的「分相」,就是把供電的電流和電壓分開成數個,比如原本輸入120W,可拆成四相各30W,由於每一相的負載較低,比較容易保持供電的穩定度。
一般說來分相愈多,電源的環境就愈好,但這並非絕對,設計功力還是最重要的。
而要看分幾相,可以數一下電容或電感的個數,電容數除二或電感個數通常就是相數,但這只是「通常」,依然不是絕對,照片中的主機板是四相電源。
2.記憶體插槽(DRAMSlot)
在第0篇的總論就有提到了,這長條狀的插槽就是插記憶體用的,一般主機板會有2~4條,或更多,緊鄰著CPU和北橋晶片。
3.北橋晶片(Northbridge)
北橋是主機板上最重要的晶片,負責連接CPU、記憶體和顯示卡,通常中階以上的主機板都會在北橋上裝散熱片或風扇,因為它就像CPU一樣會發熱。
照片中是拆下散熱器後的模樣,紫色的東西可能是散熱用的貼紙,我不敢硬摳下來,不過北橋就和CPU一樣,都是一顆晶片。
4.南橋晶片(Southbridge)
南橋是主機板上的老二,和北橋互連並連接其他週邊,我們熟知的主機板「功能」大多來自南橋,比如USB、網路、音效、SATA/IDE硬碟,都是從南橋連出來的。
它也是一顆晶片,照片中看起來好像比北橋還大,那只是晶片製程和封裝的型式不同。
現在主機板為了差異化,有時南北橋都會做散熱片,甚至還兼做造型,讓南北橋與CPU旁的穩壓線路全部連在一起做散熱。
當然,通常只有高階產品才會這樣做,入門主機板黏個散熱片就算很有義氣了。
5.擴充卡插槽(ExpansionCardSlot)
雖然某些主機板已經內建了「所有」必要的東西,比如網路、音效、甚至顯示晶片,但還是有擴充的需求,這些插槽就是拿來裝別的卡,比如插上電視卡就可以在電腦上看天下第一味,或是插無線網卡,讓桌上型電腦也能無線化。
而最常見的,就是插一張顯示卡。
這是顯示卡插上PCI-Express插槽,網路卡插上PCI插槽的樣子。
PCI-Express或PCI都是擴充卡的插槽型式,從名字也看得出來,PCI-Express比較先進。
6.硬碟/光碟機插槽(IDE、SATA)
藍色小插槽和黃色長一堆針的,都是連接硬碟或光碟機用的,藍色的是SATA、黃色的是IDE(或叫PATA),現在IDE通常只有光碟在用了,硬碟幾乎快全面轉換到SATA了。
左邊那堆黃綠紅的小針腳是連接機殼用的,比如機殼上的USB、電源鍵、燈號等等,這部分的安裝通常要參考主機板說明書,每一張主機板的針腳並不固定。
SATA和IDE的排線,很明顯看的出來SATA的插拔方便多了。
7.整合週邊(IntegratedPeripherals)
這些主機板本身功能的輸出輸入口。
USB和網路插孔應該認得出來,右邊六個洞是音訊輸出和輸入,左邊兩個圓的是PS/2,插舊型的鍵盤和滑鼠,其他光纖輸出(音訊)、eSATA(外接硬碟)、IEEE1394(週邊)的位置如圖所示。
8.BIOS
那個看起來像水銀電池的東西,嗯....就是電池。
用來供電給BIOS,儲存主機板的設定和時間,就算電源拔掉,資料也可以保留很長一段時間。
至於BIOS(BasicInput/OutputSystem),有點像是主機板內建的「軟體」,用來辨識主機板上的各式裝置,調整各種設定,再交給作業系統啟動,BIOS是開機過程中的第一步,BIOS辨識完畢之後再給作業系統接手。
BIOS軟體通常放在一個很小的FlashROM儲存裝置(可以刷BIOS更新內容),照片中貼著綠色貼紙的就是,和旁邊的插槽相比真的超小。
電腦開機時可能會秀這樣的圖形或文字,通常一閃而過,但一定會顯示按什麼鍵可以進入BIOS設定,一般是按DEL或F1。
早期的BIOS可以用一個方法「定住」,就是把鍵盤線拔掉,BIOS就會停在一個錯誤訊息,可以仔細看清楚,但現在不一定管用了,只能用各位高超的動態視覺,或是按「Pause」鍵停住。
哈!突然想到一個關於BIOS的冷笑話,很久很久以前,隨插即用的USB鍵盤還沒那麼普及時,BIOS預設若沒抓到PS/2鍵盤就會停住,然後出現「keyboardnotpresent,pleasepressF1keytocontinue」(找不到鍵盤,請按F1鍵繼續).....啊就找不到鍵盤了,是要用什麼按?念力嗎?
對不起,我耍冷了......
這是最常見的BIOS畫面,現在BIOS不止拿來做基本的硬體設定,最重要功能已經變成是超頻了,BIOS也是各家主機板廠差異化的主要部分,之後我們會有完整一個章節來介紹BIOS。
9.電源輸入(ATXPowerConnector)
南北橋要吃電、記憶體要吃電、顯示卡要吃電,就連USB也要吃電(雖然不多),而電就從這個20或24針的電源插座進來,供電給整張主機板。
這插槽是給電源供應器插的地方,就像主機板其他有電源輸入的地方一樣,旁邊一定有電容排排站。
主機板基本架構
看完這一堆,應該不難想像主機板上到底塞了多少東西,這裡寫的還是簡化過的,內建顯示、音效Codec和網路Phy晶片還沒提到呢!但這只是主機板的第一篇而已,之後會在「北橋」和「南橋」篇另外解說。
說到南北橋,其實上面所有的東西可以簡單的分割成三大部分,主機板就是由「CPU」、「北橋」和「南橋」組合而成,其中南北橋晶片合稱「晶片組」(Chipset)。
只要把CPU想成大腦,晶片組的北橋和南橋則是脊椎的兩個部分,一切就不難理解了。
我把CPU裝上主機板,並把南北橋的散熱器拔掉,露出晶片。
是不是有一種「三位一體」的神力流貫你全身的感覺?(有才怪......)
標上框線和箭頭,應該清楚多了。
這就是一個「平台」的架構圖,會叫北橋和南橋,是因為畫這種架構圖時,北橋都會在上面,南橋在下面。
以最快的方法解釋:北橋連接高速週邊,傳輸速度以每秒數GB來計算的,比如CPU(8~10GB/s)、記憶體(8~10GB/s)、顯示卡(8GB/s);而南橋連接慢速週邊,傳輸速度以每秒數MB來計算,比如硬碟(375MB/s)、USB(60MB/s)、PCI(133MB/s)、網路、音效等等。
換句話說,北橋直接影響電腦的「效能」,南橋決定電腦的「功能」。
所以,當你從USB隨身碟讀一個資料,資料就從USB→南橋→北橋→記憶體→CPU。
而連接北橋和南橋之間的通道,則依晶片組廠商的設計而不同,Intel過去是用專屬的HubLink,新的晶片組則用標準化的PCI-Express,至於NVIDIA和AMD則習慣用HyperTransport。
由於北橋最重要的就是記憶體控制器,有時也叫MemoryControllerHub,南橋是各式輸出入週邊,所以也叫I/OControllerHub,你想繞英文我不反對,但我自己是習慣南北橋的稱呼啦!
註:MB是MegaByte,GB則是GigaByte=1024MB。
結語
雖然一般主機板通常會有南北橋,但沒有規定說這兩顆晶片不能塞在一起變一顆,尤其AMD最近的CPU都內建記憶體控制器,把北橋最重要的功能轉移到CPU內,這讓晶片組的設計變得非常好玩,北橋可以變南橋,橫跨世代完全利用。
在接下來的北橋和南橋篇,會有更完整的平台升級和週邊I/O的介紹。
2007-07-1210:24
#1
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harki
27分
2樓
harki
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文章編號:3150517
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好文!
推一下!!!
寫的簡顯易懂!
文句也頗俱風趣
不像一般計概書寫的那麼硬梆梆的喔!!
讚啦!!!
2007-07-1211:03
#2
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elias01
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elias01
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太強了.先前讚了2次,還是要再讚.
以前聽人說南北橋,一頭霧水,如今清楚多了.
你那keyboard笑話........令我笑得公司的人都以為我瘋了....
2007-07-1211:10
#3
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阿福仔仔
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阿福仔仔
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那的確是個很好笑的笑話....或許是bios工程師在耍幽默吧@@
不過倒也不算寫錯啦
因為意思應該是要使用者先接上鍵盤再做處理
煮雞板...倒是真的有人拿CPU煮蛋啦
看來弄個親子聚餐很有機會
另外...那個看起來很像水銀電池的電池...那是鋰電池
有次去順發買這個東西....跟店員問說有沒有主機板上用的鋰電池
店員還大張旗鼓地問了一堆人主機板上有鋰電池嗎
最後有個貌似比較資深的直接說"那是水銀電池啦,在樓上"
題外話,水銀電池可以充電嗎?不是早就禁用了@@a
2007-07-1211:40
#4
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DreamFirst
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DreamFirst
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文章編號:3150939
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真的是很不錯耶
哈不過有一點想抱怨
可不可以出快一點呵呵
沒拉
好文章還是要慢慢孵出來拉
這幾篇文章真是不錯阿
初學者(我...)很容易就懂了
對了怎麼從1-1跳到這裡阿??
2007-07-1212:07
#5
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G.F
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樓主
G.F
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DreamFirstwrote:
真的是很不錯耶哈...(恕刪)
呃,因為我寫的速度不夠快,所以就沒辦法出太快,真抱歉,目前預計是每一星期兩篇,一般補習班,不是強迫升學的那種,也是以這種速度在上課吧,哈哈。
1-1跳2-1,是因為發現CPU後面的章節愈來愈常提到晶片組,兩者沒辦法分開,所以先上主機板篇,有個概括的了解之後,再回頭去看CPU。
2007-07-1212:12
#6
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sw255089
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7樓
sw255089
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都說得很清楚
讓我搞懂南北橋的作用
P35Platinum是張不錯的板子
有時候故事像新詩有時候故事像散文有時候故事像小說有時候故事像電影這是我的故事,而且,故事才剛開始!
2007-07-1212:17
#7
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Gwaewluin
122分
8樓
Gwaewluin
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要不要再講解一下那堆接機殼的針腳?
可能會有一些初學者死在這裡
Hirohynhi^dhab'wanath......
2007-07-1212:45
#8
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mj23168
43分
9樓
mj23168
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「南橋是主機板上的老二」。
最近很多主機板的「老二」都有愈來愈熱的情況,像ICH9從ICH7以來就加裝了散熱片替它散熱就知道。
2007-07-1214:03
#9
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G.F
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樓主
G.F
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mj23168wrote:
「南橋是主機板上的老...(恕刪)
別說「老二」愈來愈熱,老大也不惶多讓啊,Intel新的X38北橋都加了「銅製鍍鎳金屬上蓋」(太多人說不要叫它鐵蓋)了...
2007-07-1214:15
#10
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