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主板_百度 嵌入式工控机 百科

发表于4年前 | 作者: blog | 分类: 工业显示器 | 破蛋日:2020年09月12日 |

主板_百度 嵌入式工控机 百科

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主板,又叫主机板(mainboard)、系统板(systemboard)、或母板(motherboard)。它安装在机箱内,商用主板什么意思,是微机

主板,也叫母板,安装在计算机主机箱内,是计算机最基本也是最重要的部件之一,在整个计算机系统中扮演着举足轻重的角色。主板制造质量的高低,决定了硬件系统的稳定性。主板与CPU关系密切,每一次CPU的重大升级,必然导致主板的换代。主板是计算机硬件系统的核心,也是主机箱内面积最大的一块印刷电路板。主板的主要功能是传输各种电子信号,部分芯片也负责初步处理一些外围数据。计算机主机中的各个部件都是通过主板来连接的,计算机在正常运行时对系统内存、存储设备和其他I/O设备的操控都必须通过主板来完成。计算机性能是否能够充分发挥,硬件功能是否足够,以及硬件兼容性如何等,都取决于主板的设计。主板的优劣在某种程度上决定了一台计算机的整体性能、使用年限以及功能扩展能力

主板采用了开放式结构。主板上大都有6-15个扩展插槽,供PC机外围设备的控制卡(适配器)插接。通过更换这些插卡,可以对微机的相应子系统进行局部升级,使厂家和用户在配置机型方面有更大的灵活性。总之,主板在整个微机系统中扮演着举足轻重的角色。可以说,主板的类型和档次决定着整个微机系统的类型和档次,主板的性能影响着整个微机系统的性能

主板的核心是主板芯片组,它决定了主板的规格、性能和大致功能。我们平日说“865PE主板,865PE指的就是主板芯片组。如果说CPU是整个电脑系统的心脏,那么芯片组将是整个系统的躯干。对于主板而言,芯片组几乎决定了这块主板的功能,进而影响到整个电脑系统性能的发挥,芯片组是主板的灵魂。芯片组性能的优劣,决定了主板性能的好坏与级别的高低这是因为CPU的型号与种类繁多、功能特点不一,芯片组如果不能与CPU良好地协同工作,将严重地影响计算机的整体性能,甚至不能正常工作。

在传统的芯片组构成中,一直沿用南桥芯片与北桥芯片搭配的方式,在主板上可以发现它们的具体位置。一般地,我们在主板上,可以在CPU插槽附近找到一个散热器,下面的就是北桥芯片。南桥芯片一般离CPU较远,常裸露在PCⅠ插槽旁边,块头比较大北桥芯片是系统控制芯片,主要负责CPU、内存、显卡三者之间的数据交换,在与南桥芯片组成的芯片组中起主导作用,掌控一些高速设备,如CPU、 Host bus等。主板支持什么CPU,支持AGP多少速的显卡,支持何种频率的内存,都是北桥芯片决定的。北桥芯片往往有较高的工作频率,所以发热量颇高南桥芯片主要决定主板的功能,主板上的各种接口、PS/2鼠标控制、USB控制、PCI总线IDE以及主板上的其他芯片(如集成声卡、集成RAID卡、集成网卡等),都归南桥芯片控制。随着PC架构的不断发展,如今北桥的功能逐渐被CPU所包含,自身结构不断简化甚至在芯片组中也已不复存在

BIOS(Basic Input/ Output System,基本输入输出系统),全称是ROM-BIOS,是只读存储器基本输入/输出系统的简写。BIOS实际是一组被固化到电脑中,为电脑提供最低级最直接的硬件控制的程序,它是连通软件程序和硬件设备之间的枢纽,通俗地说,BⅠOS是硬件与软件程序之间的一个“转换器”或者说是接口,负责解决硬件的即时要求,并按软件对硬件的操作要求具体执行。从功能上看,BIOS主要包括2个部分:

加电自检(Power on self test,简称POST),用于电脑刚接通电源时对硬件部分的检测,检查电脑是否良好。通常完整的POST自检将包括对CPU,640K基本内存,1M以上的扩展内存,ROM,主板,CMOS存储器,串并口,显示卡,软硬盘子系统及键盘进行测试,一旦在自检中发现问题,系统将给出提示信息或鸣笛警告

初始化,包括创建中断向量、设置寄存器、对一些外部设备进行初始化和检测等,其中很重要的一部分是BIOS设置,主要是对硬件设置的一些参数,当电脑启动时会读取这些参数,并和实际硬件设置进行比较,如果不符合,会影响系统的启动。

引导程序,用于引导DOS或其他操作系统。BIOS先从软盘或硬盘的开始扇区读取引导记录,如果没有找到,则会在显示器上显示没有引导设备,如果找到引导记录会把电脑的控制权转给引导记录,由引导记录把操作系统装入电脑,在电脑启动成功后,BIOS的这部分任务就完成了。

这两部分是两个独立的内容,但在使用上密切相关。程序服务处理程序主要是为应用程序和操作系统服务,这些服务主要与输入输出设备有关,例如读磁盘、文件输出到打印机等。为了完成这些操作,B1OS必须直接与计算机的I/O设备打交道,它通过端口发出命令,向各种外部设备传送数据以及从它们那儿接收数据,使程序能够脱离具体的硬件操作,而硬件中断处理则分别处理PC机硬件的需求,因此这两部分分别为软件和硬件服务,组合到一起,使计算机系统正常运行。

BIOS的服务功能是通过调用中断服务程序来实现的,这些服务分为很多组,每组有一个专门的中断。例如视频服务,中断号为10H;屏幕打印,中断号为05H;磁盘及串行口服务,中断14H等。每一组又根据具体功能细分为不同的服务号。应用程序需要使用哪些外设、进行什么操作只需要在程序中用相应的指令说明即可,无需直接控制由于CMOS与BIOS都跟电脑系统设置密切相关,因而二者很容易混淆。从根本上说,CMOS RAM是系统参数存放的地方,而BIOS中系统设置程序是完成参数设置的手段。因此准确的说法应是通过BIOS设置程序对CMOS参数进行设置。

硬盘接口:硬盘接口可分为IDE接口SATA接口。在型号老些的主板上,多集成2个IDE口,通常IDE接口都位于PCI插槽下方,从空间上则垂直于内存插槽(也有横着的)。而新型主板上,IDE接口大多缩减,甚至没有,代之以SATA接口

软驱接口:连接软驱所用,多位于IDE接口旁,比IDE接口略短一些,因为它是34针的,所以数据线]

COM接口串口):大多数主板都提供了两个COM接口,分别为COM1和COM2,作用是连接串行鼠标和外置Modem等设备。COM1接口的I/O地址是03F8h-03FFh,中断号是IRQ4;COM2接口的I/O地址是02F8h-02FFh,中断号是IRQ3。

PS/2接口:PS/2接口的功能比较单一,仅能用于连接键盘和鼠标。一般情况下,鼠标的接口为绿色、键盘的接口为紫色。PS/2接口的传输速率比COM接口稍快一些,但这么多年使用之后,绝大多数主板依然配备该接口,但支持该接口的鼠标和键盘越来越少,大部分外设厂商也不再推出基于该接口的外设产品,更多的是推出USB接口的外设产品。不过值得一提的是,由于该接口使用非常广泛,因此很多使用者即使在使用USB也更愿意通过PS/2-USB转接器插到PS/2上使用,外加键盘鼠标每一代产品的寿命都非常长,接口依然使用效率极高,但在不久的将来,被USB接口所完全取代的可能性极高

USB接口:USB接口是如今最为流行的接口,最大可以支持127个外设,并且可以独立供电,其应用非常广泛。USB接口可以从主板上获得500mA的电流,支持热拔插,真正做到了即插即用。一个USB接口可同时支持高速和低速USB外设的访问,由一条四芯电缆连接,其中两条是正负电源,另外两条是数据传输线。高速外设的传输速率为12Mbps,低速外设的传输速率为1.5Mbps。此外,USB 2.0标准最高传输速率可达480Mbps。USB 3.0已经在主板中出现和普及

LPT接口(并口):一般用来连接打印机或扫描仪。其默认的中断号是IRQ7,采用25脚的DB-25接头。并口的工作模式主要有三种

1、SPP标准工作模式。SPP数据是半双工单向传输,传输速率较慢,仅为15Kbps,但应用较为广泛,一般设为默认的工作模式

2、EPP增强型工作模式。EPP采用双向半双工数据传输,其传输速率比SPP高很多,可达2Mbps,已有不少外设使用此工作模式

3、ECP扩充型工作模式。ECP采用双向全双工数据传输,传输速率比EPP还要高一些,但支持的设备不多。使用LPT接口的打印机与扫描仪已经基本很少了,多为使用USB接口的打印机与扫描仪

MIDI接口:声卡的MIDI接口和游戏杆接口是共用的。接口中的两个针脚用来传送MIDI信号,可连接各种MIDI设备

SATA接口:SATA的全称是Serial Advanced Technology Attachment(串行高级技术附件,一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口),是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范,在IDF Fall 2001大会上,Seagate宣布了Serial ATA 1.0标准,正式宣告了SATA规范的确立。SATA规范将硬盘的外部传输速率理论值提高到了150MB/s,比PATA标准ATA/100高出50%,比ATA/133也要高出约13%,而随着未来后续版本的发展,SATA接口的速率还可扩展到2X和4X(300MB/s和600MB/s)。从其发展计划来看,未来的SATA也将通过提升时钟频率来提高接口传输速率,让硬盘也能够超频。

在电路板下面,是错落有致的电路布线;在上面,则为分工明确的各个部件:插槽、芯片、电阻、电容等。当主机加电时,电流会在瞬间通过CPU南北桥芯片内存插槽AGP插槽、PCI插槽、IDE接口以及主板边缘的串口、并口、PS/2接口等。随后,主板会根据BIOS基本输入输出系统)来识别硬件,并进入操作系统发挥出支撑系统平台工作的功能

AT:标准尺寸的主板,IBM PC/A机首先使用而得名,有的486、586主板也采用AT结构布局

Baby AT:袖珍尺寸的主板,比AT主板小,因而得名。很多原装机的一体化主板首先采用此主板结构。

ATX:改进型的AT主板,对主板上元件布局作了优化,有更好的散热性和集成度,需要配合专门的ATX机箱使用。

BTX:是ATX主板的改进型,它使用窄板(Low-profile)设计,使部件布局更加紧凑。针对机箱内外气流的运动特性,主板工程师们对主板的布局进行了优化设计,使计算机的散热性能和效率更高,噪声更小,主板的安装拆卸也变得更加简便。

BTX在一开始就制定了3种规格,分别是BTX、Micro BTX和Pico BTX。3种BTX的宽度都相同,都是266.7mm,不同之处在于主板的大小和扩展性有所不同

一体化(All in one)主板:集成了声音,显示等多种电路,一般不需再插卡就能工作,具有高集成度和节省空间的优点,但也有维修不便和升级困难的缺点,在原装品牌机中采用较多。

NLX:Intel最新的主板结构,最大特点是主板、CPU的升级灵活方便有效,不再需要每推出一种CPU就必须更新主板设计此外还有一些上述主板的变形结构,如华硕主板就大量采用了3/4 Baby AT尺寸的主板结构。

按主板的结构特点分类还可分为基于CPU的主板、基于适配电路的主板、一体化主板等类型。基于CPU的一体化的主板是较佳的选择。

Intel:Socket386、Socket486、Socket586、Socket686、Socket370(810主板、815主板)、Socket478(845主板、865主板)、LGA 775(915主板、945主板、965主板、G31主板、P31主板、G41主板、P41主板、G43、P43主板、G45、P45、X38、X48)、LGA 1156(H55主板、H57主板、P55主板、P57主板、Q57主板)、LGA 1155分为6系、7系两个系列(6系主板有:H61主板、H67主板、P67主板、Z68主板;7系主板有:B75、Z75、Z77、H77。)、LGA 1366(X58主板)、LGA 2011(X79主板)。

a2013由於Intel推出22nm Haswell的新规格CPU,Ivy Bridge的LGA 1155升级成为LGA 1150

AMD:Socket AM2\AM2+(760G主板、770主板、780G主板,785G主板、790GX主板)、AM3\AM3+(870G主板、880G主板、890GX主板、890FX主板、970主板、990X主板、990FX主板)、FM1(A55主板、A75主板)、FM2(A55主板、A75主板、A85主板)。

同一级的CPU往往也还有进一步的划分,如奔腾主板,就有是否支持多能奔腾(P55C,MMX要求主板内建双电压),是否支持Cyrix 6×86、AMD 5k86(都是奔腾级的CPU,要求主板有更好的散热性)等区别。

ISA(Industry Standard Architecture):工业标准体系结构总线]

此外,为了解决CPU与高速外设之间传输速度慢的“瓶颈”问题,出现了两种局部总线]

VESA(Video Electronic Standards Association):视频电子标准协会局部总线,简称VL总线]

USB(Universal Serial Bus)通用串行总线(美国电气及电子工程师协会1394标准)俗称“火线(Fire Ware)”

PnP功能带有PnP BIOS的主板配合PnP操作系统(如Win95)可帮助用户自动配置主机外设,做到“即插即用”。

节能(绿色)功能一般在开机时有能源之星(Energy Star)标志,能在用户不使用主机时自动进入等待和休眠状态,在此期间降低CPU及各部件的功耗。

无跳线主板这是一种新型的主板,是对PnP主板的进一步改进。在这种主板上,连CPU的类型、工作电压等都无须用跳线开关,均自动识别,只需用软件略作调整即可。经过Remark的CPU在这种主板上将无所遁形。486以前的主板一般没有上述功能,586以上的主板均配有PnP和节能功能,部分原装品牌机中还可通过主板控制主机电源的通断,进一步做到智能开/关机,这在兼容机主板上还很少见,但肯定是将来的一个发展方向。无跳线主板将是主板发展的另一个方向。

通过上述原理分析能够了解到,电脑主板较为复杂,导致在使用过程中故障率较高、故障现象较为复杂且故障点较为分散,主要为以下几种形式。

(2)黑屏故障。电脑黑屏即显示器没有产生反应。在电脑故障现象中,电脑黑屏属于最常见的故障现象,其常见诱因有三种情况:内存或显示卡故障、CPU 发生故障、主板安装不当。

(3)死机故障。电脑死机故障主要表现为经常性蓝屏或死机。多是由于软件故障或电脑硬件故障导致此种类型的故障。例如在电脑系统中使用鲁大师和 BIOS 进行监测,最终得到的检测结果显示电脑经常性死机现象是由于 CPU 温度过高。

(4)无法访问系统故障。此种故障类型的表现形式为逐级不能正常引导系统,其诱发原因是系统文件故障,也可能是电脑硬盘发生故障。针对此种故障类型,多采用系统重装或硬盘重装的方式解决。

为在维修过程中能够尽快明确故障并制订有效的维修方案,可对上述故障现象进行分类。

上述电脑主板的故障类型,对系统的正常运行造成极大影响,主板作为电脑主机的核心部件,能够导致上述故障现象的原因也是多种多样的,主要的故障原因主要包括以下三个方面。

电脑本身就是为用户休闲与工作提供便捷的载体,用户作为电脑的主要接触者,在使用过程中,由于其本身的非专业性,导致经常性的不规范操作现象,从而导致主板性能下降,造成主板故障。例如,在安装设备时,安装位置错误或与主板及其他相关元器件接触等,都会在一定程度上引起主板故障。

在主板运行或储存时,由于外界环境的影响,主板性能也会发生一定程度的变化,主要的故障原因可分为两种:其一,在雷击或供电不稳的情况下,引发主板故障,属于一种不可抗拒因素;其二,由于主板所处环境温度、静电、灰尘、湿度等原因,导致主板芯片在运行时被损坏

主板故障往往表现为系统启动失败、屏幕无显示、有时能启动有时又启动不了等难以直观判断的故障现象。在对主板的故障进行检查维修时,一般采用“一看、二听、三闻、四摸”的维修原则。就是观察故障现象、听报警声、闻是否有异味、用手摸某些部件是否发烫等。下面列举几种常见主板的维修方法,每种方法都有自己的优势和局限性,一般要几种方法相结合使用。

主要用到“看、摸”的技巧。在关闭电源的情况下,看各部件是否接插正确,电容、电阻引脚是否接触良好,各部件表面是否有烧焦、开裂的现象,各个电路板上的铜箔是否有烧坏的痕迹。同时,可以用手去触摸一些芯片的表面,看是否有非常发烫的现象。

当对一些故障现象不能确定究竟是由哪个部件引起的时候,可以对怀疑的部件通过替换法来排除故障。可以把怀疑的部件拿到好的电脑上去试,同时也可以把好的部件接到出故障的电脑上去试。如:内存在自检时报错或容量不对,就可以用此方法来判断引起故障的线]

主板的 BIOS 内部存有大量的硬件重要数据,若 BIOS发生损坏,很有可能会直接导致系统瘫痪,无法正常运行。主板 BIOS 损坏多是由于 CTH 病毒的作用而引发的,当CTH 病毒入侵电脑主板之后,硬板数据随即丢失,在此种情况下进行紧急维修,可先检查硬盘数据的完整性,以明确BIOS 是否发生故障。若在电脑主板中还存在 DEBUG 卡,还可通过 DEBUG 卡表面的 BIOS 指示灯有效判断主板 BIOS是否正常。在检测过程中,若发现 BIOS 的 BOOT 模块并未损坏,但启动后显示器依旧无法正常显示,这时 PC 喇叭内会发出报警声;若 BIOS 中的 BOOT 模块已损坏,且通电后电源与硬盘等能够正常运行,CPU 风扇也能够正常运转,但主板却依旧启动不了,在这种情况下,通常通过编程器重写BIOS 排除相关故障。

在维修电脑主板故障之前,需要仔细检查主板电容,明确其是否发生爆炸或破裂现象。主板运行过程中,若电压过高或运行环境温度过高,则电容就很容易发生冒泡或淌液现象,导致电容的容量大幅度降低,严重时甚至发生失容现象,此时电容无法再正常进行滤波,则负载电流中将会出现大量的交流成分,内存与 CPU 等将会受其影响发生运行异常。在明确主板电容损坏情况后,可通过更换电容的方式排除这一故障

现阶段市场上的主板多数都具有自动侦测保护功能,这种功能会促使其在运行过程中,若发生电压与电源异常、CPU 超频、电压过高等情况,主板将会自动锁定并停止运行。主板自我保护锁定的具体表现为主板不能正常启动。针对此种故障现象,可针对 CMOS 进行放电处理,紧接着对其进行加电启动操作。还可以在开启主板电源的同时,长按 RESET键,可直接解除主板锁定

显卡发出一长两短的鸣叫声,则故障原因可能是显卡损坏或松动。针对此种典型故障,可先将机箱打开,将显卡重新安装好。安装之前需详细检查 AGP 插槽,明确其中是否存有小异物,有的话会导致显卡无法直接插接到位。针对有语音报警装置的主板,还需仔细辨别语音的提示内容,依据内容准确找到故障点并解决故障。若显卡完整安装后报警声未停止,则说明显卡芯片可能被损坏,需要进行修理或更换显卡。若在开机后有自检通过的提示音响起,但显示器却无法正常显示图像,将显卡更换到其他主板之后,却能够正常使用,则说明该显卡与原电脑主板存在不兼容现象,需要立刻更换显卡。

王贵水编著. 你一定要懂的计算机知识[M]. 北京:北京工业大学出版社, 2015.02.

郑逢斌. 计算机科学导论[M]. 开封:河南大学出版社, 2016.09.

李素霞著. 计算机教学实践[M]. 成都:电子科技大学出版社, 2017.08.

孙德文主编. 微型计算机技术[M]. 北京:高等教育出版社, 2001.01.

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