主板和总线
主板上的IO总线
缺省中断设置：（按中断优先级次序排列，二个8259A串联）
IRQ IRQ0 1 2 8 9 10 11 12 13 14 15 3 4 5 6 7 标准功能 系统定时 键盘控制器 内部中断控制器级联，因此下面为另一8259A的中断请求IRQ[8:15] 实时时钟 插卡可用。接原8位ISA槽的IRQ2脚。（现可用于网卡（LAN）） 插卡可用。（现可用于USB） 插卡可用。（现可用于SCSI硬盘卡） PS2鼠标 浮点处理器报错 基本IDE硬盘 第二IDE接口（硬盘或CDROM、磁带机） 串口2（COM2） 串口1（COM1） 并口2（LPT2）（通常用于插卡） 软驱 并口1（LPT1）
2.1
ISA总线信号定义 （续）
– IOCHRDY – 当从设备未准备好传送数据时，变低。使主设备展宽读/写控制波。准备好后 变高，主设备可结束读/写控制信号。 – MEMCS16#、IOCS16# - 为L时，从设备通知主设备/芯片可作 存储器空间、 IO空间的16位访问。 – ZEROWS# - 零等待。从设备通知主设备存储器访问周期（16/8位访问）可缩短到2/3个 SYSCLK周期。也可不用，上拉至高电平。
Page 8
二、ISA（工业标准体系结构）总线
1981年IBM PC引入8位总线；1984年IBM PC/AT扩展到16位 最大标准速度8.33MHz；最高数据传输率8MB/s（最少要用两个周期传二个字节）
ห้องสมุดไป่ตู้2.1 ISA总线信号定义
系统 – SYSCLK (I) – PC/AT时钟，8.33MHz，很少使用(现由PCI时钟四分频)。 – OSC (I) – 14.318MHz 时钟 (三分频为原PC/XT的SYSCLK 4.77MHz) – RESET (I) – 复位 地址/数据 – DATA[15:0] (I/O) –系统数据 – SA[19:0] (I/O) – 系统地址 – LA[23:17] (I/O) – 系统锁存地址(原为非锁存地址,用BALE锁存，现地址锁存器在南桥) – SBHE# (I/O) – 允许传输高字节(16位系统中与SAO一起控制16位/低字节/高字节传送) SA0-SBHE# = 00 传16位；SA0-SBHE# = 01 传低字节；SA0-SBHE# = 10 传高字节。 接口控制 – MEMR#、MEMW#、IOR#、IOW# –访问存储器空间、IO空间的读/写控制，直接控制据传送。 – SMEMR#、SMEMW# - 标准存储器读/写控制。可用于 1MB以下存储空间（00000000 – 000FFFFFh）的访问。分别为MEMR#、MEMW#的延迟（小于16ns） – AEN – 地址允许。DMA传送时用以封锁CPU（南桥）或其它主设备对地址/数据总线的占用。 I/O访问时必需为低（无DMA传送） – BALE – 用于锁存LA[23：17]。BLAE的下降边锁存 （访问存储器空间时，可扩大到16MB）
简述对计算机系统总线的理解
计算机系统总线是连接计算机内部各个部件的公共通道，也称为系统总线或主板总线。
它负责传输数据、地址和控制信号，是计算机系统中非常关键的部分之一。
计算机系统总线通常包含三种类型的线路：数据总线、地址总线和控制总线。
其中，数据总线用于传输数据，地址总线用于传输内存地址和I/O设备地址，控制总线用于传输控制信号，例如读写命令、中断请求等。
计算机系统总线的速度和带宽决定了计算机系统的性能。
随着计算机硬件的不断升级和更新，计算机系统总线的速度和带宽也在不断提升。
目前，计算机系统总线的标准包括PCI、AGP、USB、SATA、Ethernet等，它们分别用于不同类型的接口和设备。
除了速度和带宽之外，计算机系统总线还需要具备可靠性、兼容性和扩展性等特点。
因此，计算机系统总线的设计和开发需要综合考虑各种因素，以满足不同用户和应用场景的需求。
计算机总线标准
计算机总线标准计算机总线标准是指计算机硬件中用于连接各个组件的一组规范和接口标准。
它定义了计算机内部各个组件之间的通信方式和数据传输规则，使得不同厂商生产的计算机硬件能够互相兼容和交互。
计算机总线标准的出现，使得计算机硬件的设计和制造变得更加灵活和高效。
它不仅简化了硬件设计的复杂性，还提高了计算机系统的可扩展性和可维护性。
通过遵循总线标准，计算机硬件可以实现模块化设计，不同的组件可以独立开发和升级，从而降低了硬件的成本和开发周期。
在计算机总线标准中，最常见的是PCI（Peripheral Component Interconnect）总线标准。
PCI总线标准是由Intel公司于1992年推出的，它定义了计算机主板上各个插槽之间的通信规则和电气特性。
通过PCI 总线，计算机主板可以连接各种外部设备，如显卡、声卡、网卡等。
PCI总线标准的出现，使得计算机主板的设计更加灵活，用户可以根据自己的需求选择不同的外部设备，从而提高了计算机的性能和功能。
除了PCI总线标准，还有许多其他的计算机总线标准，如ISA （Industry Standard Architecture）、AGP（Accelerated Graphics Port）、USB（Universal Serial Bus）等。
这些总线标准都有各自的特点和应用领域。
例如，ISA总线标准是早期计算机中使用的一种总线标准，它的传输速度较慢，适用于连接一些低速外部设备。
而AGP总线标准是专门用于连接显卡的一种总线标准，它的传输速度较快，可以满足高性能图形处理的需求。
USB总线标准是一种通用的外部设备连接接口，它的传输速度较快，可以连接各种外部设备，如打印机、键盘、鼠标等。
随着计算机技术的不断发展，计算机总线标准也在不断演进和更新。
例如，PCI总线标准的后续版本PCI Express（PCIe）已经成为现代计算机中最常用的总线标准之一。
PCIe总线标准采用了串行传输的方式，传输速度更快，同时还支持热插拔和多路复用等功能，使得计算机系统更加灵活和高效。
第二章 主板的系统总线与扩展槽
为了适应各种系统，以便按照这些标准设计各类适配卡，系统总线有多种统一标准，一般可分为ISA,EISA,MCA,PCI,AGP等多种标准。
相应的，扩展槽（Expansion Slots）是提供计算机的扩展的接口，是主板通过系统总线与外部设备联系的通道，用来扩展系统的各种接口卡，（如显示卡，声卡，MODEM卡等都插在扩展槽上。扩展槽的每一边都有针，它和所插入板卡的连接器边缘相接触。（如下图五所示）
第二章 主板的系统总线与扩展槽
主板的一个重要特征就是采用总线结构。所谓总线就是连接CPU，内存、缓存、外部控制芯片等之间的数据通道。按照总线的层次结构，总线可分为CPU总线，存储总线，系统总线和外部总线。其中系统总线是用来与主板扩展槽上各扩展卡相连的，也可以称之为I/O总线。
在通常的微机主板上，你可以将系统总线简单的理解为与扩展槽连接的一组电路和导线。系统总线允许用户通过安装新的扩展卡来扩充计算机的功能。比如，你可能想安装声卡来增加声音功能，安装网卡来连接网络。主板上的扩展槽越多，用户可安装的扩展卡就越多。 通常每块主板提供5-8个扩展槽，它们可能属于不同的总线类型。
图六
（二）、PCI（peripheral component interconnect）外围设备互联总线，它是当前最流行的总线之一，是由Intel公司推出的一种系统总线。它定义了32位数据总线，且可扩展为64位。PCI总线主板插槽的体积比原ISA总线插槽还小，其功能比VESA、ISA有极大的改善。PCI总线是一种与CPU隔离的总线结构，并能与CPU同时工作，这种总线适应性强，速度快，支持突发读写操作，最大传输速率可达132MB/s，可同时支持多组外围设备。
主板的工作原理
主板的工作原理
主板是计算机的核心部件之一，它负责连接和协调计算机内部的各个硬件组件，使其能够互相通信并协同工作。
主板的工作原理可以分为以下几个方面：
1. 电源管理：主板上集成了电源管理电路，负责提供电源给其他硬件组件，并确保它们按需获取适当的电压和电流。
电源管理电路还能监测电源负载和温度，以避免过载和过热。
2. 数据总线：主板上的数据总线负责在各个硬件组件间传输数据。
其中包括前端总线（例如PCI Express），用于连接显卡、网络适配器等；后端总线（例如SATA和USB），用于连接
硬盘、光驱等外部设备。
3. 控制器芯片：主板上集成了多个控制器芯片，它们负责控制和协调其他硬件组件的操作。
例如，北桥芯片（Northbridge）负责与内存和显卡交互，而南桥芯片（Southbridge）则管理硬盘、USB等设备。
4. 总线控制器：主板还包含总线控制器，用于管理数据的流动和传输。
总线控制器确保各个硬件组件能够按照正确的速度和协议进行通信，以确保数据的稳定传输和正确处理。
5. 存储器插槽：主板上集成了多个存储器插槽，用于安装内存条。
存储器插槽允许CPU和内存进行高速的数据交互，提供
了高效的数据存取速度。
总的来说，主板通过集成不同的芯片和电路，实现了计算机内部各个硬件组件之间的连接和协调。
它起到一个“中央枢纽”的作用，使得整个计算机系统能够正常工作和运行。
第四章 主板总线
•
第四章 主板总线插槽电路及测试点
•
PCI-E总线是最新的总线和接口标准。 主要特点：数据传输速率高，目前最高可 达到10GHz/s以上，采用点对点串行连接， 支持高阶电源管理，支持热插拔，支持数 据同步传输。 （4）外部总线：是用来连接各种外设的控制 芯片，如主板的I/O控制器和键盘控制器等。 包括：IDE总线、SATA总线、SCSI总线和 USB总线
APG总线直接跟北桥芯片相连，可以大大提高传输 率。 APG总线数据宽度为64位，工作频率为 66MHz，数据传输率为266MB/S，533MB/S， 1066MB/S，2132MB/S。 具体见图4-3。 故障测试点： 1、复位信号（RST#) 2、时钟信号点（CLK） 3、电压信号点：+1.5V，+3.3V，+12V，+5V
•
第四章 主板总线插槽电路及测试点
• AGP总线(Accelerated Graphic Port，加 速图形接口) ，是为了满足三维图形几高 色彩位数、高分辨率图象的大数据要求， 由Intel公司在PCI2.1规范的基础上开辟出 的一条高速数据通道，使用66MHz总线频 率，并允许在一个总线周期内传输两次以 上数据，带宽可达266/533/1066/2132 MB/s。 PCI-E总线
第四章 主板总线插槽电路及测试点
4.1.2 主板总线的性能指标
1、总线宽度：能同时传输的二进制位数。 2、最大传输率：每秒能传输的最大字节数， 单位为B/s. 3、总线时钟：总线工作的时钟频率。单位为： MHZ。总线时钟频率高，传输率也高。 4、挂接设备数量。
第四章 主板总线插槽电路及测试点
4.2 PCI总线插槽电路及测试点
第四章 主板总线插槽电路及测试点
pc总线分类
pc总线分类在计算机领域中，总线（Bus）是连接计算机内部各个组件的通信线路。
它能够传输数据、地址和控制信号，是计算机系统中至关重要的一部分。
根据其功能和结构的不同，PC总线可以分为三类：系统总线、扩展总线和局部总线。
一、系统总线系统总线是计算机中性能最高、传输速度最快的总线。
它主要用于处理器与内存之间的数据传输，分为前端总线和后端总线。
1. 前端总线前端总线是连接处理器与内存、输入输出设备之间的总线。
它承担着处理器与其他组件之间数据和控制信息的传递任务。
前端总线通常由数据总线、地址总线和控制总线组成。
- 数据总线：用于传输数据信息，在32位的计算机中一般为32根。
数据总线的宽度决定了处理器与其他组件之间数据传输的速度。
- 地址总线：用于传输内存地址信息，决定了计算机可寻址的内存空间大小。
在32位系统中，地址总线通常为32根，能够访问的内存空间为2^32字节（4GB）。
- 控制总线：用于传输各种控制信号，如读写控制、中断请求等。
控制总线的具体信号由计算机体系结构决定。
2. 后端总线后端总线是连接处理器与主板芯片组之间的总线。
它负责将前端总线传输过来的数据和控制信号转化为主板芯片组所支持的格式，使其能够被主板上其他芯片所使用。
二、扩展总线扩展总线是计算机中用于连接扩展插件卡的总线。
它允许用户根据个人需求对计算机进行功能扩展。
常见的扩展总线有ISA总线、PCI总线、AGP总线和PCI Express总线等。
1. ISA总线ISA总线（Industry Standard Architecture Bus）是较早期的一种扩展总线，用于连接低速外设。
由于其传输速度较慢，已逐渐被后来的总线所取代。
2. PCI总线PCI总线（Peripheral Component Interconnect Bus）是一种高速的扩展总线，具有较大的带宽和较快的传输速度。
它广泛应用于连接多种外部设备，如显卡、声卡和网卡等。
3. AGP总线AGP总线（Accelerated Graphics Port Bus）是专门用于连接显卡的扩展总线。
pcie工作原理
pcie工作原理PCIE（Peripheral Component Interconnect Express）是一种计算机总线标准，用于连接计算机的主板和扩展卡，提供高速数据传输和通信能力。
PCIE采用串行通信方式，通过差分信号传输数据，具有高带宽、低延迟和稳定性强等特点。
PCIE工作的基本原理是通过发送和接收数据包来实现设备之间的通信。
PCIE总线由一个或多个通道组成，每个通道都由一个发送端和一个接收端组成。
发送端将数据包分为多个数据包，添加控制信息和错误检测信息，然后将它们转换成差分信号通过传输线发送到接收端。
接收端接收到差分信号后，将其转换为数字信号，然后还原为原始数据包。
在PCIE总线中，每个设备都有一个唯一的设备号和功能号。
当计算机启动时，主板上的PCIE根端口会扫描所有连接的设备，为每个设备分配一个资源配置空间（Configuration Space），并为其分配一个唯一的设备号和功能号。
这样，计算机可以通过设备号和功能号来识别和访问各个设备。
PCIE总线支持多种数据传输方式，包括可靠的无连接传输（Reliable Datagram）和可靠的有连接传输（Reliable Transaction）。
无连接传输适用于对延迟要求较高的应用，如数据流传输。
有连接传输适用于对可靠性要求较高的应用，如存储器读写操作。
PCIE还支持虚拟化技术，可以将一个物理设备虚拟为多个逻辑设备，每个逻辑设备都具有独立的设备号和功能号。
虚拟化技术使得多个操作系统可以同时访问同一个物理设备，提高了系统的利用率和灵活性。
PCIE总线的速度通常用一个数字来表示，例如PCIE 3.0和PCIE 4.0。
PCIE 3.0的速度为8GT/s（Gigatransfers per second），即每秒传输8亿次数据。
PCIE 4.0的速度为16GT/s，是PCIE 3.0的两倍。
随着技术的发展，PCIE的速度还会不断提升。
PCIE总线在计算机领域有着广泛的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CMOS 芯片
CMOS（本意是指互补金属氧化物半导体）用来保存当前系统的硬件配 置和用户对某些参数的设定（软驱，硬盘的参数，以及系统日期与时间， 内存信息等) 现在CMOS设置又被叫做BIOS设置 。 集成电路制造技术的发展
单独的CMOS芯片
集成到控制芯片组
CMOS 跳线
芯片组
控制芯片组（Chipset),是主板的核心组成部分，分为北桥芯 片和南桥芯片)
PCI-Express
主板的选购
选购主板必须考虑的几个方面:
了解主板结构：1、配合CPU规格；2、考虑内存插槽的种类和数量；3、 注意扩展槽的数量 了解主板厂商和工艺水准：1、主板是否全新；2、做工是否精细；3、结 构布局是否合理；4、相关配件是否齐全；选择知名厂商品牌（华硕、硕 泰克、微星、梅杰、磐英、技嘉、联想、捷波、精英） 了解主板技术特色：1、升级扩充性能；2、易用性和稳定能力；3、温控 监测技术；4、防病毒趋势；5、是否支持ATA 100；6、主板设计布局； 7、特殊功能；8、集成主板 售后服务方式
BTX是新型主板架构Balanced Technology Extended 的简称
外形规格
AT电源与ATX电源的区别
主板组成结构
AGP总线 外设接口 CPU插座
PCI接口
南桥芯片 CMOS电池 CMOS跳线
北桥芯片
内存 插槽
主板电 源插座
软驱接口
IDE接口
CPU与插座搭配表
插座类型 Socket 478
PCI接口
PCI插槽 是基于PCI局部总线(Pedpherd Component Interconnect， 周边元件扩展接口)的扩展插槽，其位宽为32位或64位，工作频率为 33MHz,最大数据传输率为133MB/sec(32位)和266MB/sec(64位)。 可插接显卡、声卡、网卡、内置Modem、内置ADSL Modem、 USB2.0卡、IEEE1394卡、IDE接口卡、RAID卡、电视卡、视频采集 卡以及其它种类繁多的扩展卡
声卡接口 PS/2接口 Usb接口 串行口 打印机接口
AGP接口
AGP接口：AGP叫做图形加速接口，是Intel公司推出的图形显示卡 专用数据通道，它只能安装AGP的显示卡。
AGP接口标准
AGP端口标准有1倍速，2倍速，4倍速，8倍速。
ISA接口
ISA插槽 是基于ISA总线（Industrial Standard Architecture， 工业标准结构总线）的扩展插槽，其颜色一般为黑色比PCI接口插 槽要长些，位于主板的最下端。
学习资料
主板和总线
本部分学习重点：
掌握主板外形规格、特点及区别
掌握主板的组成结构及作用
理解主板的扩展性及主板的选购
认识主板
主板的作用
主板的外形规格
用途 标准台式、小型立式及完全立式系统，当今最通用 的外形规格，设计也最为灵活；可用作高端应用、 ATX 低端服务器/工作站、高端家庭系统；ATX主板最多 支持7个扩展插槽 比ATX稍小一点的版本，用途与ATX相同；许多自 Mini-ATX 称是ATX的主板实际上都是Mini-ATX主板；MiniATX主板最多支持6个扩展插槽 Micro-ATX 中型台式系统或小型立式系统 更廉价的低端小型台式或立式系统，用于娱乐和各 Flex-ATX 种应用系统 AT 老式的主板，有较老的ISA插槽 WTX 中高性能工作站、服务器 BTX
功能： 开机自检与系统初始化
硬件中断处理
程序服务请求
BIOS 种类
根据可否软件升级分： ROM BIOS (烧录在EPROM) Flash ROM (快擦写只读存储器）
根据生产厂家分： AMI BIOS AMI公司出品，开发于20世纪80年代中期。WinBIOS是其中 的一个版本，用于奔腾机主板，具有：即插即用，绿色节能和PCI总线管理 功能。 Award BIOS Aword software公司开发，目前最为流行，很好地支持各种 操作系统。
Memory Controller Hub（MCH） I/O Controller Hub （ICH）
认识内存插槽
168线DIMM插槽
184线DIMM插槽
184线RIMM插槽
认识高速缓存
高速缓存，英文Cache,是一种静态存存储器SRAM.主要作 用是缓解不同的设备间的速度差。
主板上的接口
North/South Bridge体系结构
• 早期Intel芯片组采用North/South Bridge架构，外 加超级Super I/O的芯片，构成整个主板系统。
South Bridge：桥 接PCI总线 （33MHz）与更慢 的ISA总线 （8MHz），通常 还包含2个IDE硬盘 控制器接口，1个 USB（Universal Serial Bus）接口 North Bridge：连接 了高速处理器总线 （200/133/100/66M Hz）与慢速AGP （66MHz）及PCI （33MHz）总线
Socket 370 Socket A(462) LGA775
应用
Pentium 4(Willamette,Northwood核心) Celeron 4
“铜矿”PIII Celeron 370系列 AMD公OS（Base Input Output System)中文意思是“基本输 入输出系统”。
芯片组品牌
目前芯片组品牌有：Intel，VIA(微胜)， SiS（矽统）等
HUB体系结构
较新的8xx系列芯片使用HUB体系结构。North Bridge芯片现在被叫做Memory Controller Hub （MCH），South Bridge现在被称做I/O Controller Hub（ICH）由一个特定的HUB接口进行 连接。