典型笔记本电脑系统架构简介

通俗来讲，笔记本电脑主机就是一个信息处理工厂，它负责将电脑用户需要的数据进行处理、传输和存储。

而细化到主机内部，实现这些数据操作的“部门”则又分派到各个功能模块、集成芯片上。

下图所示，列出了笔记本电脑典型系统架构视图。

不同品牌、芯片组型号的机器，硬件配置上可能会有相应变动，但是整个系统架构及各个功能模块的连接方式，不会有根本的变化。

笔记本电脑主机系统架构的主要功能模块有：
北桥芯片，North Bridge、南桥芯片，South Bridge、显卡芯片，Graphics Process Unit，GPU、嵌入式控制器，Embedded Controller和BIOS，Basic Input/Output System等。

这几部分一般都是集成在电脑主板上的，以配合CPU、内存等功能模块，在系统开机后进入BIOS控制程序模块。

这些功能模块就像是一棵大树的主干，缺一不可。

同时，它们也是PC/AT电脑系统架构的基本构成元素。

其他部分功能模块，如硬盘、网卡芯片、内置键盘等等，就相当于树的枝干。

如果缺少这些模块，并不影响电脑系统的开机加电，甚至正常的显示。

当然，这并不是说它们不重要。

试想一下，如果您的电脑没有
硬盘，在很多时候是根本无法正常使用的。

下面，让我们对照上面系统架构示意图，以分块的方式来全面认识一下。

为了不引起大家混淆，不同的模块以虚线框圈定范围，并标有相应的标号，和文中提到的标号位置相对应。

首先，可以将整个电脑系统架构分成三大部分来看。

第一部分，就是本节所要介绍的各个系统功能模块。

第二部分，是时钟模块，也就是标号①所示，时钟芯片及红色箭头所传递的不同类型、频率的时钟信号部分。

时钟模块可以认为是电脑主机的心脏，它起着为各个功能芯片提供基准时钟信号的作用。

试想一下，如果没有了时钟频率，整个系统将会是一潭死水，无法进行任何数据信号的传输，电脑也就根本就运行不起来。

第三部分，如标号②所示，主机的电源模块部分。

前面内容里也有提到，电源模块在电脑主机上起着半边天的作用。

现在，再回到系统架构图的第一大部分来看。

如标号③所示，为显示模块部分。

在有独立显卡的机型上，显示芯片通常和北桥芯片直接相连，它们之间的连接总线由早期的AGP4×总线升级为现在的PCI Express16×总线。

此外，显示芯片通常还需要有自己独立的显卡存储芯片，简称为显存。

如图中所示，显存芯片容量的大小和图像数据的传输速率在很大程度上影响了显示模块的整体性能。

其中，显存数据传输快慢又与显卡、显存之间传输时钟频率的高低和数据位宽有直接的关系。

讲到显存，这里也可以随便提一下内存。

同样，内存是和北桥芯片直接相连的，内存容量的大小和数据传输速率，更是影响到整个计算机系统的性能。

接着，来看看都有哪些功能模块和南桥芯片相连接呢？很显然有些功能模块，如硬盘、光驱和USB端口等设备是直接和南桥芯片相连的。

换句话说，它们是直接由南桥芯片来控制
的。

同时，大家应该还注意到了经常听说的PCI总线设备，其实就是通过南桥芯片内部的PCI总线控制器引出来PCI总线。

毫无疑问，挂在PCI总线上的功能端口，当然就是PCI设备咯。

常见的PCI设备有PCMCIA端口、本地网卡、IEEE 1394控制器和mini PCI界面的内置无线网卡端口等等，这些设备端口通常需要有符合PCI 总线标准的控制芯片来控制。

不仅如此，在笔记本电脑主机上，不可缺少的EC控制芯片也是通过LPC总线和南桥芯片相连接的。

各位可以看到，EC芯片除了控制整个系统电源部分的电源的产生与分配，如系统开机信号、CPU散热风扇的运转及电池的充放电等。

同时，还控制电脑系统中的部分低速端口设备，如内置键盘、触摸板等等。

接着往下看，系统BIOS芯片通常是直接挂在EC芯片上的，这样做应该是有它的道理的，EC芯片的控制程序也可以和系统BIOS程序合并在一起，存储在BIOS芯片的Flash ROM中。

此外，BIOS芯片通常还包含显卡、网卡等功能模块BIOS程序。

还有，再来了解一下声卡控制芯片。

由于此功能模块的特殊性，PC业界通常会给它单独分配一条总线供其使用。

如图中所示，声卡芯片就是通过AC_LINK总线和南桥芯片相连接的。

这里需要提及一下，主机上的MODEM功能模块，也是需要受到声卡解码芯片来控制的，它们端口界面传输的信号都是模拟音频信号。

好了，让我们再来认识一下标号④所示模块。

主机上各个芯片上一些冗余的功能端口，还可以通过主机上的导线汇合到一个统一端口，可以称之为扩展坞Docking。

配置该端口的用意，是在电脑使用者有需要的时候，满足其相应功能端口的扩展。

举个例子，ICH9南桥芯片规格最多可配置12个USB端口，但考虑到主机成本和电脑主机端口布局的限制，主机上只用到了6个USB口，那么多余的若干个USB口，就可以直接连接到扩展坞接口即可。

这里有一点需要说明的是，由于扩展坞的端口都是按照不同机型“量身定做”的。

所以，要想实现对这些扩展端口使用，还需要有和该扩展坞接口相匹配的外围扩展设备，它通常是由同一电脑硬件厂商提供。

最后，我们把框图所包含的信息，做一个简要的总结，重点强调各主要模块的功能与作用。

1，北桥芯片主要功能
北桥芯片是用来连接CPU、内存和南桥芯片的中枢，如果是包含独立显卡的电脑系统，还会提供与显卡芯片连接的AGP或PCI Express总线接口。

它主要负责对一些高速、大容量的图形、存储数据进行运算和传输。

北桥芯片英文也常称之为MCH或者GMCH，也就是Memory Control HUB或者Graphics &Memory Control HUB 的意思。

2，南桥芯片主要功能
南桥芯片主要用来连接一些外围设备，比如PCI总线传输界面的网卡、PCMCIA控制器等等。

此外，诸如USB、IDE端口设备也是由南桥芯片来控制的。

南桥芯片还提供LPC总线与EC芯片进行通信。

电脑系统部分的电源管理，也是要由南桥芯片来实现的。

相对来讲，南桥芯片控制端口处理的数据量及速度较北桥芯片要低，但其内部功能模块较北桥芯片多。

南桥芯片用英文也常称之为ICH，就是Input/Output Control HUB 的意思。

这里需要额外说明的是，自Intel 推出HM55系列芯片组平台推出以后，就不存在有所谓的南、北桥芯片的概念了。

原有北桥芯片的功能分别被整合到CPU和南桥芯片中，具体来讲：它的集成显卡数据处理单元和内存控制器功能被整合到CPU中，而部分显示端口类功能被整合到南桥芯片中，原有的南桥芯片现在也该称呼了，叫做PCH，它的英文全称是Platform Controller Hub，字面意思就是平台控制器枢纽。

3，EC芯片主要功能
EC芯片就是前面提到的电源管理芯片的不同称呼，虽然和我们常说的BIOS有点像，不过其实EC芯片是BIOS 的“物理控制器”和“载体”，它通过LPC总线与南桥芯片进行沟通。

其在目前笔记本电脑中担当相当重要的“重任”，整个系统电源受其管理和控制。

此外，EC还承接内置键盘等一些低速设备端口的控制功能。

所以，也会有称EC芯片为电源管理芯片或键盘控制器的说法。

4，BIOS主要功能
确切的来讲，它是基于物理Flash ROM芯片存储的、人为事先编好的，不同功能模块底层控制程序的结合体。

其在整个电脑系统中的地位，也是非常重要的，它实现了“底层硬件”和“上层操作系统”之间沟通的桥梁。

如果没有它，当我们按下电源开机按钮时，电脑系统根本就不知道做了什么动作，就更不用说电脑能够正常开机加电、显示了。

再比如，当各位从光盘拷贝一个文件到硬盘里去，只需知道在操作系统里执行“复制”、“粘贴”的操作命令就行了，而不必知道它具体是如何从光盘中读取，然后再如何写入硬盘里的。

而且，对于操作系统来说，也只需要向BIOS发出相应的指令即可，而无需知道光盘是如何读、硬盘是如何写的，底层的BIOS程序会通过对硬件的直接操作，来完成上级操作系统、应用软件交给的任务。