主板知識(shí)詳解:主板結(jié)構(gòu)
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主板知識(shí)詳解:主板結(jié)構(gòu)
由于主板是電腦中各種設(shè)備的連接載體，而這些設(shè)備又各不相同，而且主板本身也有芯片組、各種 I/O 控制芯片、擴(kuò)展插槽、擴(kuò)展接口、電源插座等元器件，因此，制定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)以協(xié)調(diào)各種設(shè)備的關(guān)系是必須的。
所謂主板結(jié)構(gòu)，就是根據(jù)主板上各元器件的布局排列方式、尺寸大小、形狀、所使用的電源規(guī)格等，制定出的通用標(biāo)準(zhǔn)，所有主板廠商都必須遵循。
主板結(jié)構(gòu)分為 AT、Baby-AT、ATX、Micro ATX、LPX、NLX、Flex ATX、EATX、WATX 以及 BTX 等結(jié)構(gòu)。其中：
AT 和 Baby-AT 是多年前的老主板結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在已經(jīng)淘汰。
而 LPX、NLX、Flex ATX 則是 ATX 的變種，多見于國(guó)外的品牌機(jī)，國(guó)內(nèi)尚不多見。
EATX 和 WATX 則多用于服務(wù)器/工作站主板。
ATX 是目前市場(chǎng)上最常見的主板結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展插槽較多，PCI 插槽數(shù)量在 4-6 個(gè)，大多數(shù)主板都采用此結(jié)構(gòu)。
Micro ATX 又稱 Mini ATX，是 ATX 結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化版，就是常說的“小板”，擴(kuò)展插槽較少，PCI 插槽數(shù)量在 3 個(gè)或 3 個(gè)以下，多用于品牌機(jī)并配備小型機(jī)箱。
而 BTX 則是英特爾制定的最新一代主板結(jié)構(gòu)。
1) AT
在 PC 推出后的第三年，即 1984 年，IBM 公布了 PCAT。AT 主板的尺寸為 13"×12"，板上集成有控制芯片和 8 個(gè) I/0 擴(kuò)充插槽。由于AT 主板尺寸較大，因此系統(tǒng)單元(機(jī)箱)水平方向增加了 2 英寸，高度增加了 1 英寸。這一改變也是為了支持新的較大尺寸的 AT 格式適配卡。將 8 位數(shù)據(jù)、20 位地址的 XT 擴(kuò)展槽，改變?yōu)?16 位數(shù)據(jù)、24 位地址的 AT 擴(kuò)展槽。為了保持向下兼容，它保留 62 腳的 XT 擴(kuò)展槽，然后在同列增加 36 腳的擴(kuò)展槽。XT 擴(kuò)展卡仍使用 62 腳擴(kuò)展槽(每側(cè) 31 腳)，AT 擴(kuò)展卡使用共 98 腳的的兩個(gè)同列擴(kuò)展槽。這種 PC AT總線結(jié)構(gòu)演變策略，使得它仍能在當(dāng)今的任何一個(gè) PC Pentium/PCI 系統(tǒng)上正常運(yùn)行。
PC AT 的初始設(shè)計(jì)，是讓擴(kuò)展總線以微處理器相同的時(shí)鐘速率來運(yùn)行，即 6MHz 的 286，總線也是 6MHz;8MHz 的微處理器，則總線就是8MHz。隨著微處理器速度的增加，增加擴(kuò)展總線的速度也很簡(jiǎn)單。后來一些 PC AT 系統(tǒng)的擴(kuò)展總線速度達(dá)到了 10 和 12MHz。不幸的是，某些適配器不能以這樣的速度工作或者能很好得工作。因此，絕大多數(shù)的 PC AT 仍以 8 或 8.33MHz 為擴(kuò)展總線的速率，在此速度下，絕大多數(shù)適配器都不能穩(wěn)定工作。
2) Baby AT
AT 主板尺寸較大，板上能放置較多的元件和擴(kuò)充插槽。但隨著電子元件集成化程度的提高，相同功能的主板，不再需要全 AT 的尺寸。因此，在 1990 年推出了 Baby/Mini AT 主板規(guī)范，簡(jiǎn)稱為 Baby AT 主板。
Baby AT 主板是從最早的 XT 主板繼承來的，它的大小為 15"×8.5"，比 AT 主板是略長(zhǎng)，而寬度大大窄于 AT 主板。Baby AT 主板沿襲了AT 主板的 I/0 擴(kuò)展插槽、鍵盤插座等外設(shè)接口及元件的擺放位置，而對(duì)內(nèi)存槽等內(nèi)部元件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了緊縮，再加上大規(guī)模集成電路使內(nèi)部元件減少，使得 Baby AT 主板比 AT 主板布局緊湊而功能不減。
但隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，計(jì)算機(jī)主板上的集成功能越來越多，Baby AT 主板有點(diǎn)不負(fù)重荷，而 AT 主板又過于龐大，于是，很多主板商又采取另一種折衷的方案，即一方面取消主板上使用較少的零部件，以壓縮空間(如將 I/0 擴(kuò)展槽減為 7 個(gè)甚至 6 個(gè)，另一方面將Baby AT 主板適當(dāng)加寬，增加使用面積，這就形成了眾多的規(guī)格不一的 Baby AT 主板。當(dāng)然這些主板對(duì)基本 I/0 插槽、外圍設(shè)備接口及主板固定孔的位置不加改動(dòng)，使得即使是最小的 Baby AT 主板，也能在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱上使用。最常見的 Baby AT 主板尺寸是 3/4Baby AT 主板(662.5px×550px 即 10.7"×8.7")，采用 7 個(gè) I/0 擴(kuò)展槽。
3) ATX
由于 Baby AT 主板市場(chǎng)的不規(guī)范和 AT 主板結(jié)構(gòu)過于陳舊，英特爾在 95 年 1 月公布了擴(kuò)展 AT 主板結(jié)構(gòu)，即 ATX(AT extended)主板標(biāo)準(zhǔn)。這一標(biāo)準(zhǔn)得到世界主要主板廠商支持。目前，已經(jīng)成為最廣泛的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。97 年 2 月推出了 ATX 2.01 版。
圖15
過去，由于 Baby AT 的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)首先表現(xiàn)在主板橫向?qū)挾忍?一般為 550px)，使得直接從主板引出接口的空間太小。大大限制了對(duì)外接口的數(shù)量。這對(duì)于功能越來越強(qiáng)、對(duì)外接口越來越多的微機(jī)來說，是無法克服的缺點(diǎn)。其次，Baby AT 主板上 CPU 和 I/0 插槽的位置安排不合理。早期的 CPU 由于性能低、功耗小，散熱的要求不高。而今天的 CPU 性能高、功耗大，為了使其工作穩(wěn)定，必須要有良好的散熱裝置，加裝散熱片或風(fēng)扇，因而大大增加了 CPU 的高度。在 AT 結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)里，CPU 位于擴(kuò)展槽的下方，使得很多全長(zhǎng)的擴(kuò)展卡插不上去或插上去后阻礙 CPU風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)。內(nèi)存的位置也不盡合理。早期的計(jì)算機(jī)內(nèi)存大小是固定的，對(duì)安裝位置無特殊要求。Baby AT 主板在結(jié)構(gòu)上按習(xí)慣把內(nèi)存插槽安放在機(jī)箱電源的下方，安裝、更換內(nèi)存條往往要拆下電源或主板，很不方便。內(nèi)存條散熱條件也不好。此外，由于軟硬盤控制器及軟硬盤支架沒有特定的位置，這造成了軟硬盤線纜過長(zhǎng)，增加了電腦內(nèi)部連線的混亂，降低了電腦的可靠性。甚至由于硬盤線纜過長(zhǎng)，使很多高速硬盤的轉(zhuǎn)速受到影響。
有鑒于此，ATX 結(jié)構(gòu)的主板，針對(duì) AT 和 Baby AT 主板的上述缺點(diǎn)，做了以下改進(jìn)：一是主板外形在 Baby AT 的基礎(chǔ)上旋轉(zhuǎn)了 90 度，其幾何尺寸改為 762.5px×610px。二是采用 7 個(gè) I/O 插槽，CPU 與 I/O 插槽、內(nèi)存插槽位置更加合理。三是優(yōu)化了軟硬盤驅(qū)動(dòng)器接口位置。四是提高了主板的兼容性與可擴(kuò)充性。五是采用了增強(qiáng)的電源管理，真正實(shí)現(xiàn)電腦的軟件開/關(guān)機(jī)和綠色節(jié)能功能。
4) Micro ATX
Micro ATX 保持了 ATX 標(biāo)準(zhǔn)主板背板上的外設(shè)接口位置，與 ATX 兼容。
圖16 MATX 結(jié)構(gòu)主板
Micro ATX 主板把擴(kuò)展插槽減少為 3-4 只，DIMM 插槽為 2-3 個(gè)，從橫向減小了主板寬度，其總面積減小約 0.92 平方英寸，比 ATX 標(biāo)準(zhǔn)主板結(jié)構(gòu)更為緊湊。按照 Micro ATX 標(biāo)準(zhǔn)，板上還應(yīng)該集成圖形和音頻處理功能。目前很多品牌機(jī)主板使用了 Micro ATX 標(biāo)準(zhǔn)，在 DIY 市場(chǎng)上，也常能見到 Micro ATX 主板。
5) BTX
BTX 是英特爾提出的新型主板架構(gòu) Balanced Technology Extended 的簡(jiǎn)稱，是 ATX 結(jié)構(gòu)的替代者，這類似于前幾年 ATX 取代 AT 和Baby AT 一樣。革命性的改變，是新的 BTX 規(guī)格能夠在不犧牲性能的前提下，做到最小的體積。新架構(gòu)對(duì)接口、總線、設(shè)備將有新的要求。重要的是，目前所有雜亂無章、接線凌亂、充滿噪音的 PC 機(jī)將很快過時(shí)。當(dāng)然，新架構(gòu)仍然提供某種程度的向后兼容，以便實(shí)現(xiàn)技術(shù)革命的順利過渡。BTX 具有如下特點(diǎn)：
一是支持 Low-profile，也即窄板設(shè)計(jì)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將更加緊湊;
二是針對(duì)散熱和氣流的運(yùn)動(dòng)，對(duì)主板的線路布局進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì);
三是主板的安裝將更加簡(jiǎn)便，機(jī)械性能也將經(jīng)過最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
而且 BTX 提供了很好的兼容性。目前，已經(jīng)有數(shù)種 BTX 的派生版本推出，根據(jù)板型寬度的不同，可分為：
標(biāo)準(zhǔn) BTX(325.12mm)
microBTX(264.16mm)
Low-profile 的 picoBTX(203.20mm)
以及未來針對(duì)服務(wù)器的 Extended BTX
而且目前流行的新總線和接口，如 PCI Express 和串行 ATA 等，也將在 BTX 架構(gòu)主板中得到很好的支持。
值得一提的是，新型 BTX 主板將通過預(yù)裝的 SRM(支持及保持模塊)優(yōu)化散熱系統(tǒng)，特別是對(duì) CPU 而言。另外，散熱系統(tǒng)在 BTX 的術(shù)語(yǔ)中，也被稱為熱模塊。一般來說，該模塊包括散熱器和氣流通道。目前，已經(jīng)開發(fā)的熱模塊有兩種類型，即：full-size 及 low-profile。