第5章總線與芯片組——目錄5.1總線

總線的概念、類型和性能 PC機總線的發展和演變 ISA總線、PCI總線、PCIExpress總線5.2芯片組

芯片組的概念 Intel的8系列、9系列芯片組5.3主機板

主機板的構成 主機板標準15.1總線——概念總線的定義——是總線就是各種信號線的集合，是計算機各部件之間傳送數據、地址和控制信息的公共通路?？偩€的構成——通常根據傳送信號的不同將它們分別稱為地址總線(addressbus)、數據(總線databus)和控制總線(Controlbus)三大總線?？偩€是數據總線、地址總線和控制總線的總稱。總線的特性： ——高速：滿足CPU的外部訪問要求 ——標準：使得不同的設備可以和計算機主機系統連接 ——公共：全部外部設備共同使用25.1總線——概念三總線的作用數據信號：是所傳輸信息；地址信號：說明信息的存儲位置，無論是存儲器，還是端口的寄存器，信息的存放都是有地址的；控制信號：說明當前的總線狀態，控制信號主要包括：存儲器讀/寫控制、端口讀/寫控制、中斷申請/應答信號、DMA控制信號等。總線CPU存儲器接口電路1接口電路2外設2外設135.1總線——性能總線位寬

總線寬度指的是可以同時傳送的數據位數?？偩€時鐘頻率

總線的傳送時鐘頻率。頻率越高則總線工作速度越快。總線帶寬

帶寬實質上指的是給定時間內可以發送的最大數據量，即我們常說的每秒鐘傳送多少MB的最大穩態數據傳輸率。

總線帶寬=總線的位寬÷8×總線的工作時鐘頻率（字節/秒）55.1總線——標準的內容為了充分發揮總線的作用，每個總線標準都必須有具體和明確的規范說明，通常包括如下幾個方面的技術規范或特性：

機械特性：

規定模塊插件的機械尺寸，總線插頭、插座的規格及位置等；電氣特性：

規定總線信號的邏輯電平、噪聲容限及負載能力等；功能特性：

給出各總線信號的名稱及功能定義；規程特性：

對各總線信號的動作過程及時序關系進行說明。65.1總線——PC機總線的發展和演變8086/286時代

ISA（IndustryStandardArchitecture）單總線結構，ISA的絕大多數信號直接來自CPU，是處理器總線的延伸。386/486時代

ISA+新的32位總線（主要有MAC、EIAS和VL-Bus）。Pentium時代

FSB+PCI+ISA多總線模式。在Pentium4期間，ISA總線逐步淘汰。為了滿足顯示適配器的高速需求，出現AGP顯示專用接口。PentiumD/EE時代

FSB+PCIExpress+PCI的多總線模式。由于速度更快的PCIExpress的出現，成為PCI的更新換代的總線標準，PCI還將在很長一段時間內存在。75.1總線——ISA總線根據ISA的信號線DataBit0~15，16位數據線；Address0~23，24位地址線；IRQx，中斷申請線；MEMR、MEMW，存儲器讀、寫控制線；IOR、IOW，端口讀、寫控制線；DRQx，DMA申請信號線；DACKx，DMA應答信號線；CLK，總線時鐘；+5Vdc、-5Vdc、+12Vdc、-12Vdc，電源線。95.1總線——ISA總線ISA總線一個簡化的讀存儲器周期時序地址總線A0-A23總線時鐘CLK讀控制線MEMR數據總線D0-D15一個完整的總線周期地址輸出數據105.1總線——PCI總線Pentium時期的標準的I/O總線，PCI的初級版本為32位為寬，總線時鐘33MHz，帶寬為133MB/s。PCI的版本類型：PCI類型總線寬度（位）總線時鐘（MHz）帶寬MB/secPCI3233133PCI66M3266266PCI64位6433266PCI66M/64位6466533PCI-X1.06466/133533/1066PCI-X2.064266/5332133/4267115.1總線——PCI總線PCI總線擴展槽 PCI擴展槽有32位和64位兩種位寬，64位擴展槽兼容32位擴展槽。 同時PCI總線又有5V和3V兩種不同電壓插槽類型。 32位擴展槽的引腳號為A1~A62/B1~B62 64位擴展槽的引腳號為A1~A94/B1~B94135.1總線——PCIExpress總線PCIExpress連接結構可以由一個或多個基本串行連接構成，構成x1、x2、x4、x8、x12、x16和x32幾種不同形式。一個x1的連接具有4個差分信號線對，一個x16連接在每個方向上具有16個差分信號對。最多的連接是x32的連接。x32PCI-Express可以每個方向上進行10GB/sec的傳輸速率（2.5Gb/sec×32×8bit）?？鄢?0％的植入時鐘信號，實際上的帶寬為8GB/s。PCIE模式PCIExpressX1PCIExpressX4PCIExpressX16PCIExpressX32數據模式速率250MB/s1GB/s4GB/s8GB/s145.1總線——PCIExpress總線新技術、高性能：PCIExpress總線采用串行點對點方式的物理連接，采用時鐘植入技術。很少的引腳，很高的性能。配置靈活：可以根據所連接的硬件設備的不同，使用不同的頻率同其聯系通訊。連接靈活：PCIExpress總線可以“走出機箱”。PCIExpress可以如同現在的USB一樣作為計算機接口同設備進行連接。多協議：PCIExpress可以使用多種不同的信號協議包括它本身的協議。熱拔插：它還具有高級電源管理和監視功能，這樣所有的PCIExpress設備都會支持熱插拔。糾錯：在PCIExpress中諸如內存糾錯等功能成為標準功能。155.2芯片組——概念構成現代PC機主機板的三大半導體部件——CPU、存儲器、芯片組。Intel945芯片組構成的主機板MCH（北橋芯片）ICH（南橋芯片）175.2芯片組——Intel早期芯片組北橋芯片AGPCPUPCI總線南橋芯片USB2USB1IDE2IDE1ISA總線BIOSRTCI/O控制器鍵盤接口鼠標接口串口接口并口接口軟驅接口RAMIntel440芯片組——南北橋結構：北橋芯片連接CPU、存儲器和AGP顯示接口。南橋提連接IDE、USB，并生成ISA總線。其他接口通過ISA總線擴展。北橋和南橋通過PCI總線連接。南北橋結構芯片組185.2芯片組——Intel早期芯片組MCH芯片AGPCPU256MB/sec連接通道ICH芯片USBPCIIDE2IDE1ISA總線BIOSRTCI/O控制器鍵盤接口鼠標接口串口接口并口接口軟驅接口RAMHub結構芯片組Intel8系列芯片——Hub結構原北橋芯片改稱MCH(MemoryControlHub)，南橋芯片改稱ICH(I/OControlHub)。連接MCH和ICH的通道改為專用的高速通道。PCI總線由ICH擴展出來。取消ISA。195.2芯片組——Pentium4的8系列芯片組芯片組845850848865875前端總線頻率400MHz400/533/800MHz前端總線帶寬3200MB/sec3200/4200/6400MB/sec存儲器DDRSDRAM200/266雙通道RDRAMDDRSDRAM266/333/400雙通道DDRSDRAM266/333/400PCI6個PCI2.2AGPAGP4×AGP8×USB4個USB1.18個USB2.0外存儲器接口2個ATA-1002個ATA-1002個SATA150音頻AC’976通道215.2芯片組——IntelPentium4的8系列芯片組FSB：Pentium4采用NetBurst體系結構，400MHz以上前端總線。是CPU外頻的4倍。CPU接口為64位，CPU的連接帶寬為

64÷8×400=3.2GB/sec雙通道DDRSDRAM：開始支持DDRSDRAM，其中865/875支持雙通道。單通道DDR266的最大帶寬為2.1GB/sec。雙通道DDR266的最大帶寬為4.2GB/sec。HT：848/865/875開始支持超線程。USB2.0：完成USB1.1到USB2.0的過渡，848/865/875開始支持USB2.0。SATA：865/875開始支持SATA。SATA初始版本速率為150MB/sec，將逐步取代ATA（IDE）接口。AGP8X：AGP接口從AGP4X到AGP8X。848/865/875開始支持AGP8X。AGP8X的傳輸帶寬為2.133GB/sec。（基本AGP帶寬為266MB/sec，是初始PCI版本的2倍）225.2芯片組——Intel865PE芯片組AC’97規范：把聲卡中成本最高的DSP(數字信號處理器)給去掉了，而通過特別編寫驅動程序讓CPU來負責信號處理CSA（通信流架構:千兆以太網（GbE）Hub結構：IHA連接MCH和ICHRAID支持：容錯磁盤陣列Intel865PE芯片組構成的系統235.2芯片組——Intel9系列芯片組

Intel925XIntel915GIntel915PIntel915GVCPU支持處理器Pentium4(Prescott)Pentium4（Prescott和Celeron）系統總線頻率800MHz800/533MHzHT技術支持存儲器支持800MHz時DDR2-533/400DDR2-533/400、DDR400DDR2-533/400、DDR400DDR2-533/400、DDR400533MHz時DDR400/333DDR400/333DDR400/333ECC校驗支持不支持圖形支持

外接顯卡外接/集成顯卡外接顯卡外接/集成顯卡外置顯卡PCIExpressX16內置顯卡IntelExtremeGraphics3IntelExtremeGraphics3Intel915/925系列芯片組的MCH255.2芯片組——Intel9系列芯片組與915/925配合使用的ICH6：4種型號用于不同檔次的主機板ICH6ICH6RICH6WICH6RWPCI總線6個SATA-1504個端口ATA-1001個通道USB2.08個千兆網支持，占用一個PCIExpressX1HDAudio支持內置WI-FI支持支持支持RAID（SATA）支持支持Wi-Fi(WirelessFidelity,無線高保真)：是一種無線通信協議，屬于短距離無線通信技術。Wi-Fi速率最高可達11Mb/sec?？蛇_100米左右。265.2芯片組——Intel9系列芯片組Intel925X和ICH6R構成的Pentium4EE系統DMI(DirectMediaInterface):基于PCI-E技術的MCH-ICH連接通道，帶寬2GB/sce。采用雙通道DDR2-533：帶寬可以達到8.5GB/sce。MatrixRAID：Intel獨創的RAID模式，相當于RAID0和RAID1的結合體。275.3主機板——構成由PCB板構成的電路模塊，集成了以下部件：芯片組；CPU插座；存儲器條插座；電源插座，電源調整變換電路；總線擴展插槽；各種外部接口，串行接口、并行接口、USB接口、鍵盤接口、鼠標器接口，其他接口可能包括音頻接口、局域網接口、顯示器接口、電話線接口等；各種內部接口，包括ATA/S-ATA接口、軟盤驅動器接口、AGP接口等；BIOS芯片和CMOS（RTC）芯片；其他集成電路芯片。295.3主機板——構成AMR接口插槽PCI總線擴展槽音頻接口AC97解碼芯片AGP接口CPU插座北橋芯片電源插座存儲器插座軟驅插座ATA插座電池BIOS芯片前面板USB南橋芯片音頻MIDI接口并行接口鍵盤、鼠標接口USB接口電源變換電路早期的Pentium4主機板305.3主機板——構成精英945P主機板LGA775CPU插座DDR2雙通道存儲器插座MCHICHPCI總線插槽PCI-Ex16總線插槽PCI-Ex1總線插槽主電源插座ATA插座S-ATA插座軟驅插座CPU電源插座315.3主機板——構成

鍵盤插座

鼠標器插座

串行接口插座

并行接口插座

局域網接口插座

USB接口插座

USB接口插座

音頻接口插座

標準ATX主機板的后面板插座325.3主機板——結構標準AT和BabyAT結構：最初應用于IBMPC/AT機上。AT主板大小為13×12英寸。BabyAT大小為13.5×8.5英寸。ATX結構：是目前使用最多的結構標準。ATX結構的底板尺寸是12×9.6英寸。MiniATX結構：小型的ATX結構。mini-ATX結構的底板尺寸是11.2×8.2英寸。機箱結構與ATX相同。

電源CPU

ATX主機板

5.25英寸3.5英寸驅動器安裝槽標準的ATX立式主機箱335.3主機板——結構標準MicroATX結