电脑主机板的工作原理介绍

第一章 电脑主机板的工作原理介绍 电脑主机板的工作原理介绍 1.1电脑主机板的组成 目前ATX型主机板的结构组成基本相似，主板上的元器件主要有：CPU插座，内存插槽，总线扩展槽，芯片组， 软、硬盘接口，外设接口，电源接口,CMOS电池,BIOS芯片等，如下图： 　1是整合音效芯片，2是I/O控制芯片，3是光驱音源插座，4是外接音源辅助插座，5是SPDIF插座，6是USB插头，7是机箱被开启接头，8是PCI插槽，9是AGP4X插槽，10是机箱前端通用USB接口，11是BIOS，12是机箱面板接头，13是南桥芯片，14是IDE1插口，15是IDE2插口，16是电源指示灯接头，17是清除CMOS记忆跳线，18是风扇电源插座，19是电池，20是软驱插座，21是ATX电源插座，22是内存插槽，23是风扇电源插座，24是北桥芯片，25是CPU风扇支架，26是CPU插座，27是12VATX电源插座，28是第二组音源插座，29是PS/2键盘及鼠标插座，30是USB插座，31是并串口，32是游戏控制器及音源插座，33是SUP_CEN插座。 1.2电脑主机板芯片组介绍 1.2.1目前主机板芯片厂家主要有:intel,VIA,SIS,nvidia,Ati等. 电脑主机板常见的芯片有: intel北桥系列有: intel82810E; intel82815EP; intel82845; intel82845D; intel82845E; intel82845G; intel82865PE; intel875P; intel915P; intel925P; intel955. Intel南桥系列有Intel82801BA；Intel82801AA；Intel82801DB；Intel82801EB；Intel82801FR；IntelICH7R等。 VIA北桥系列有:P4M266;PM800;PT890;PT890PRO;PT894;PT894pro;KT133;KT600;KM400A;k8t890;KT890pro等。 VIA南桥系列有VIA686A;686B;8233;8233A;8235;8235CE;8237;8237R8251等。 SIS系列有:SIS620;SIS645等。 nvidia北桥系列有:Nforce2; :Nforce3; Nforce4等。 Nvidia南桥系列有:MCP,MCP-T等。 Ati北桥系列有:RS350;RS350;RC300L;RS400等。 Ati南桥系列有:IXP150;IXP200;IXP250;IXP300;IXP310;IXP400;IXP450;IXP500.等. 1.2.2 电脑主机板芯片组功能和信号说明 芯片组是主机板的灵魂与核心,芯片组性能的优劣,决定了主机板性能的好坏与级别的高低.芯片组一般由两个大的芯片组成,这两个芯片就是人们常说的南桥和北桥.南桥,北桥得名与芯片在主板上的位置,北桥芯片位于CPU插座与AGP插槽的中间,其芯片体型较大,由于其工作强度高,发热量大,因此一般在该芯片的上面覆盖一个散热片或者散热风扇.南桥芯片一般位于主机板的下方,PCI插槽的附近.北桥芯片主要负责联系CPU和控制内存,它提供对CPU类型,主频,内存类型及容量,PCI,AGP插槽等硬件设备的支持. 南桥主要负责支持键盘控制器,USB接口,实时钟控制器,数据传递方式和高级电源管理,南桥芯片损坏后的现象也多为不亮,某些外围设备不能用. 南北桥损坏后,焊接又比较特殊,取下和焊接都需要专门的BGA拆焊机器. 电脑主机板架构体系 1.2.1南北桥架构体系 （图一） 中心架构体系 PCI EXPRESS X1 ATA-133 SATA 150 USB2.0 BUS （图二） 第二章 电脑主机板各模块的工作原理 2.1 CPU在主机板上的供电电压及电路 CPU是计算机的心脏,CPU核心供电电压是CPU稳定工作的基石.随着晶体管的加工工艺的进步,CPU核心工作电电流也越来越大,现在主流CPU的工作电压一般在1.1V-1.8V之间,最大工作电流已达到50A以上.导致了单相供电不能满足CPU这种低电压,大电流的需求,必须成多相供电来应付.DC的转换有两种途径(1)线性调节;(2)开关稳压调节.CPU的供电电路一般采取第二种供电模式.它的工作原理如下所示: CPU主供电(Vccp) +5V或+12V VID 电压识别 电压反馈 该电路的工作过程如下:主机板通电后,ATX电源给主电源控制IC提供PG信号和+5V,+12V供电.主电源控制IC启动内部电路自动侦测VID0-VID4 5个引脚,通过侦测到的这5个引脚对地短路的方式的不同,决定输出多高的电压.主电源控制IC内部根据该电压输出相应的调宽脉冲信号,该信号被从电源IC驱动后出控制开关场效应管的导通,截止时间.+12V电压经电感和电容组成的LC滤波电路后与开关管组成开关电路,从而输出相应的CPU核心工作电压.该电压再经电感和电容组成LC滤波电路后就可以直接提供给CPU使用了.因为主电源控制IC输出的是调宽脉冲来控制电压的输出,所以CPU这种供电电路称为PWM（Pulse width Modulation） 电路,其特点是转换效率高,响应速度快. 为了保证CPU供电电压的稳定与安全，还在CPU电路上附加了反馈取样电路，有的还采用了过压，过流等保护电路。反馈取样电路主要是为了保证CPU电压的稳定，它主要通过CPU的额定电压相比较，过高则减少调宽脉冲的脉冲平顶，过低则增加调宽脉冲的脉冲平顶来调整开关场效应管的导通，截止时间，达到恒压的目的。过流，过压电路主要是为了保护CPU在电流过大或电压过高时，不被损坏而设计的。 在电脑主机板上CPU的核心工作电压一般除了提供给CPU外，还会提供给主机板的北桥和南桥两个部分。 2.2 CPU Socket的分类及CPU接口的主要信号 2.2.1 常见的CPU Socket主要有以下几种:Slot1;slot2;Socket7;Socket370;Socket423;Socket478;Lga775;Socket754; Socket939; Socket940等 2.2.2 CPU Socket主要是与主机板的PCB连接的CPU接口,它有以下几种信号及其作用:供电,复位,时钟,控制信号,地址信号,数据信号等. 2.2.3 CPU的复位信号是在CPU工作之前给CPU置零的一种电压信号,没有该信号,CPU就不能正常启动工作了,一般该信号在开机的瞬间有一个电平从低到高的变化. 2.2.4 时钟控制信号是控制整台计算机正常有序工作的前提,没有该信号,计算机就没有指令,会动作错乱,没有规律,或者根本不听指挥. 2.2.5 地址信号是CPU对数据进行处理和调用并寻找该数据的依据,, 2.2.6 数据信号就是CPU要处理和调用并寻找该数据的依据资料. 2.2.7 控制信号是控制CPU按照用户意图进行工作的指令. 2.3北桥模块的工作原理 北桥的英文简称为GMCH(Graphics Memory Controi Hub)j即图象,内存控制集线器,它的主要作用是与CPU,内存条,南桥,AGP显示卡等进行数据交换,是一个数据传输通道. 北桥的连接方框图是: 2.3.2北桥与各连接模块的关系及关键信号 北桥的供电电压一般有两组或三组,一组由CPU的供电电压提供,它直接取自CPU核心电压;一组是AGP模块的供电电压,它是给AGP模块工作时提供的供电电压.一组是本身的供电电压,一般为1.5V左右.如下图: 输入电压 输出电压 基准电压 2. 4时钟控制模块的工作原理 2.4.1时钟控制的工作方框图 时钟控制IC输出的各种频率是由14.318MHZ晶振提供的基准振荡频率进行分频和倍频得到的,然后传送到主机板上的各个设备,让各个设备可以正常地运行. 现时钟生产厂商有如下几种:RTM,ICS,CY等. 主机板时钟常见的型号有:(1)ICS系列:950213AF,93725AF,950228BF,952607EF等.(2)其它系列:W211BH;W83194BR,RTM560;RTM360等. 注:只有VIA的芯片组才会用次时钟IC为内存提供时钟信号,其它的都好似由北桥为内存提供时钟信号. 2.4.2时钟控制的主要信号 (1) CPU的频率:随CPU外频的不同输出不同的频率,如:100MHZ,133MHZ,166MHZ,200MHZ等. (2) 14.318MHZ晶振:输出基准14.318MHZ频率. (3) 北桥控制时钟IC正常工作.与时钟IC相互关联的关系. (4) 输出AGP图形卡需要的66MHZ时钟频率. (5) 一般情况下输出33MHZ的PCI BUS时钟. (6) 输出南桥需要的33MHZ,24MHZ时钟和控制USB的48MHZ的专用时钟频率. (7) 输出BIOS需要的33MHZ的工作时钟. (8) 输出I/O需要的33MHZ,24MHZ或100MHZ工作时钟频率. (9) 输出AC’97IC需要的24.576MHZ时钟(有的则不需要时钟控制IC供给,由自身24.576MHZ晶振提供) (10) 输出PCIE设备需要的100MHZ时钟频率. (11) 输出内存需要的时钟,依据芯片组不同,内存不同输出不同的工作时钟频率,一般VIA芯片组是由次时钟IC提供时钟频率的. 2.5内存模块的工作原理 2.5.1 内存模块的连接方框图 地址线 数据线 时钟线 图3-4内存工作模快的连接方框图 2.5.2 内存的供电电压,供电电路及主要信号 内存的电压有两种,一种是内存的主供电电压,它的电压与CPU一样,也是越来越低,如30PIN与72PIN内存供电电压为+5V.168PIN SDRAM 内存为3.3V,184PIN DDRI是2.5-2.7V,240PIN DDRII则下降为1.8V左右.它的另一种电压是VTT电压,该电压为内存主供电电压的一半,主要作用是提升电压,用来稳定信号. 内存插槽上的主要的信号有:如DDR内存的主要引脚定义如下: (1) RAS:行地址选通；(2) PDO:存在检验位.；(3) IOE:写允许；(4) CAS:列地址选通；(5) ADDRESS:地址信号线；(6) BSO:块选择；(7) CLOCK:时钟控制信号；(8) PDQ:奇偶校验数据位.；(9) DATA:数据信号线. 主流DDRI的数据线连接图如下: VTT电压 上图是内存插槽和内存条的实物图 现在一般主流的DDRI的内存插槽上面都会有6个时钟信号,它们的引脚分别是A16,A17,A75,A76,B45,B46(16,17;75,76;137,138),复位信号脚为A10. 2.6 AGP图形显示模块的工作原理 AGP的英文全称是(Accelerated Graphics Port),中文意思是图形加速处理端口.AGP的前身是PCI BUS, AGP显示卡直接与北桥进行数据处理与传输,大大提高了图形显示的效果与速度. AGP的发展大致经历了3个阶段,即AGP1.0,AGP2.0,AGP3.0;AGP1.0由INTEL与1996年7月发布,它以33MHZ的PCI2.1规范为基础进行了扩充和改进,它的工作频率为66MHZ,工作电压为3.3V,分为1X和2X模式,数据传输带宽分别为266MB/S和533MB/S;1998年5月11日公布了AGP 2.0规范,工作频率仍旧是66MHZ,工作电压是1.8V,工作模式为4X,它的数据传输带宽达到1066MB/S,数据传输能力大大提高.与此同时,它还发布了AGP PRO规范,该规范定义了一种比AGP 4X接口略长的接口,它兼容了 AGP4X,不过AGP PRO没有得到广泛的运用,只在一些高档服务器主机板上使用.AGP3.0规范即AGP 8X模式,它的传输带宽为2.1GB/S,工作频率仍旧是66MHZ. 2.6.1 AGP图形显示模块的方框图 在AGP发展的同时,为了兼顾消费者的利益,AGP规范的各种插槽一般是向下兼容,即4X插槽兼容2X插槽,8X插槽兼容4X插槽,但8X插槽不兼容2X插槽.即8X的显示卡不能插到2X的卡槽上,不然会因电压过高烧坏显卡或损坏主机板. AGP插槽上的主要信号有:供电,复位,时钟,地址,数据信号. AGP1X,2X的供电电压为3.3V,4X的为1.8V,8X的为1.5V. AGP4X和AGP8X的复位信号在AGP卡槽的位置为A7.是在开机的瞬间给AGP显示卡提供一个复位信号,是AGP卡与置零等待工作的状态. AGP的时钟频率在AGP 1X,2X,4X,8X规范中都为66MHZ,固定不变,其位置为B7.它的地址,数据信号直接与北桥内部的AGP工作模块相连,供寻址与传输数据用. 2.7南桥模块的工作原理 南桥又名ICH(INPUT/OUTPUT CONTROL HUB)主要提供对K/B MOUSE(键盘鼠标控制器),RTC(实时钟控制器),USB(通用串行总线),UTRA DMA33/66/100/133 EIDE数据传输方式和ACPI(高级电源管理)等I/O设备的支持.南桥主要的作用就是传输数据和管理外围接口设备. 2.7.1 以下是南桥的连接方框图 2.7.2 南桥的供电一般有3组:一组是CPU的核心供电电压,它直接取自CPU的核心供电电路;二组是南桥的主供电电压,现在较主流的南桥的南桥的主供电电压为2.5V;三组是南桥RTC实时钟供电电压,所有的主板都采用了电池和电源供电电路,它们都为3.3V. 2.8 I/O接口的模块的工作原理 2.8.1 I/接口的连接方框图 I/O的英文全称是INPUT/OUTPUT SYSTEM,即输入/输出系统的意思. 常见的I/O生产厂商有VIA.WINBOARD;ITE等. 常见的I/O芯片名称 是:W83627HF;W83697HF;W83877HF;W83977,IT8705F,IT8711F;IT8712F,LPC47M172; LPC47B272等. 2.8.2 I/O接口芯片主要用来控制一些I/O接口功能设备的正常运行.分担南桥所管理的一些外围设备，减轻南桥的工作负荷，使南桥有更多时间处理其他数据请求，加速计算机运行。I/O IC一般采用+5V和+3.3V以及+3.3V的待机电压供电。一般的I/O IC主要管理的外设有FDD、COM口、LPT头等。另外，I/O IC还有一个很重要的功能就是系统侦测功能，通过一些电路设计，我们可以在CMOS设置中看到机箱电源所提供给主机板的各项主电源实际输出情况，从面判断电压输出是不是正常。 例如：我们要求除BAT电压、CPU电压外，所有的机箱电源电压输出误差范围在±5%，则+12V应在+11.4V与+12.6V之间。 2.9 PCI总线模块的工作原理 2.9.1 PCI总线的连接方框图 数据线 数据线 地址线 地址线 时钟线 时钟线 2.9.2 PCI总线主要信号 PCI总线上的主要引脚信号的定义： Clock:PCI总线有一个总线系统时钟，固定时钟频率为33MHz,一般为B16脚。 Data数据线：用来传输总线上的数据。 Address地址线：用来寻找总线设备的数据的地址。 Reset:复位信号，用来初始化PCI总线设备，使之处于待用状态，一般为A15脚。 VCC：供电电压，PCI总线的Slot上的供电电压一般有+12V、-12V、+5V、+3.3V、+5VVSB。 PCI总线的主要连接设备类型 我们说PCI总线是一种规范，是一种开放的总线，那就是说只要符合该规范标准的设备都可以挂在PCI总线上面。如今比较流行的PCI设备主要有：（1）PCI总线的音效卡，如创新、启高等厂商生产的PCI声卡。（2）1394又称IEEE 1394（工业火线标准），是一种开源的规范标准，是一种通用的接口，它除了拥有PCI BUS时钟外，还有自己的专用时钟（24.576MHz）。另外要想使1394设备正常运行还必须为每一个设备分配一个ID号码，这个号码是用特殊的程序烧录在一个ROM芯片中的，用来识别设备用的。没有这个ID号码，是不可以接外部设备的，否则会出现不能识别设备的情况。一般工厂在测试该功能前一定要烧录ID号码。IEEE1394是为了增加外部多媒体设备与电脑连接性能而制定的高速串行总线，传输速率可达400Mbit/s,利用该接口我们可以轻易把1394摄像机、硬盘刻录机等与电脑直接相连。并且IEEE 1394规范支持热拔插，可以自动侦测设备的加入与移出动作，并重新整合，无须人工干预。（3）PCI总线的网卡，如RTL、VIA等厂商生产的PCI网络IC。它和IEEE 1394一样，在使用之前一定要烧录一个ID号码，不同的是这个ID号码是全世界统一分配的、独一无二的。也就是说每一块网卡的ID号码都是惟一的，如果出现两块网卡的ID号码相同，那么后使用的那一块网卡一定不能使用。它的ID号码也是存放在一个ROM中的，也必须用特殊的烧录程序烧录进去。现在的电脑主机板上一般都集成了10M～100M的以太自适网卡，其功能与独立网卡一样。其芯片型号一般有RTL8100、RTL8139等；一些高档的主机板上甚至集成了1000M网卡，其芯片型号一般有RTL8110等。 2.10 AC’97模块的工作原理 AC’97的连接方框图 数据通道 A​​​—Link总线 2.10.2 AC’97的主要信号 1Pin 数字模块的供电为3.3V; 2Pin 外接24.576MHz石英晶体为CODEC芯片提供时钟频率 5Pin SD out 6Pin Bit CLK位时钟 8Pin SD in 9Pin 模拟模块的供电电压为3.3V 10Pin SYNC 11Pin REST， 复位信号 14Pin AUX-L 辅助输入-左声道 15Pin AUX-R 辅助输入-右声道 18Pin CD-L CD输入-左声道 20Pin CD-R CD输入-右声道 21Pin MIC-1 麦克风输入1 22Pin MIC-2 麦克风输入2 23Pin line-in-L 线路输入-左声道 24Pin line-in-R 线路输入-右声道 25.38Pin 功放模块供电为+5V 35Pin Front-out-L 前端音频输出-左声道 36Pin Front-out-R 前端音频输出-右声道 48Pin S/PDIF-out S/PDIF输出（外置RCA数字输出） 2.11 USB模块的工作原理 3.11.1 USB 模块的工作方框图 `` USB的由来及其发展 USB的英文全称是Universal Serial Bus，中文意思是“通用串行总线”。它是一种应用在PC领域的新型接口技术。USB设备之所以能在市场迅速得到广泛应用，主要是因为其具有以下优点：（1）支持热拔插；（2）体积小，携带方便；（3）标准统一；（4）可以同时连接各个设备；最多可以连接127个设备。USB有两种规范标准，即USB1.1规范标准，它的传输速率为12MB/s;USB2.0规范标准，它的传输速率为480MB/s，是USB1.1的40倍左右。随着USB技术的日益发展，USB的应用也越来越广泛。 2.11.2 USB模块的主要信号 主要信号的讲解 VCC,+5V主要信号 VCC,+5V主要信号 D+数据信号输入 D+数据信号输入 D-数据信号输出 D-数据信号输出 D-数据信 GND接地 GND接地 下图是USB在主板上的针脚位 1 2 3 4 5V 数据 数据 接地 输出 输入 5 6 7 8 5V 数据 数据 接地 输出 输入 2.12 K/B MOUSE 模块的工作原理 2.12.1 K/B MOUSE 模块连接方框图 K/B MOUSE的接口有很多类型,如PS/2,COM口,USB接口等.随着工业计算机的发展,KB/MOUSE作为计算机最常用的输入设备,其发展也备受人们的关注.PS/2接口是现在大多数键盘,鼠标与PC机通信的标准协议. K/B MOUSE模块的主要信号 6脚 5 6脚 5脚 5脚 5 3脚 3脚 4脚 4脚 4 1脚 1脚 2脚 2脚 键盘接口针脚图 鼠标接口针脚图 04 O2 O1 O3 注：键盘，鼠标接口各针脚功能如下： O6 O5 针脚 1脚 2脚 3脚 4脚 5脚 6脚 O4 O2 O1 O3 鼠标 数据 空 地 5V 时钟 空 键盘 数据 空 地 5V 时钟 时钟 O6 O5 主机板背面键盘，鼠标接口针脚位 2.13 COM口模块的工作原理 COM口的英文全称是COMPONENT OBJECT MODEL串行通信接口，因为它的IRQ为232，所以也叫232口，目前COM口IC主要有两种型号，分别是GD75232，ST75185C，HT6571，IT8687R等。 COM连接方框图 数据 数据 COM口主要信号 COM口主要信号有：主板上我们常见的都是9PN的，其引脚信号分别是如下图所示： SG Ｏ 5 9 Ｏ RI DTR Ｏ 4 TXD Ｏ 3 8 Ｏ CTS RXD Ｏ 2 7 Ｏ RTS DCD Ｏ 1 6Ｏ DSR 1-DCD（DC GND）电源地 2-RXD（RECEIVED DATA）通过终端接受发送过来的串行数据 3-TXD（TRANSMITTED DATA）通过终端将串行数据发出。 4-DTR数据终端设备准备好 5-SG信好接地 6-DSR数据装置准备好 7-RTS请求发送（数据） 8-CTS 允许发送（数据） 9-RI振铃 2.14 LPT模块的工作原理 LPT也叫并口，是一种并行传输数据的借口规范，最常连接的设备为打印机，所以也叫打印口。 LPT的连接方框图 2.14．1 LPT T的主要信号 LPT头有25个引脚,其引脚定义如下: 1PIN: STB(数据选通) 2-9PIN:DATA0-DATA7,数据传输信号线 10:ACK 11:BWSY 12:PE 13:SLCT 14:AFO(自动换行) 15:ERROR(出错提示) 16:IMT(初始化) 17:SLIN(选择输入) 18-25:GND 3.15 GAME 模块的工作原理 GAME也叫JOYSTICK,即游戏杆,它主要用做游戏手柄,是电脑上一种连接娱乐设施的接口. 2.15 GAME的连接方框图 2.15.1 GAME的连接方框图 GAME的主要信号 GAME的主要信号比较简单,其中1,8,9,15PIN为+5V供电,4,5,12PIM为接地,其他PIN为信号线. 2.16 IDE模块的工作原理 IDE(Integrated Device Electronics)即集成设备电子部件,也是ATA接口,其全称为Advanced Technology Attachment,它是专门用来连接存储设备的一种接口规范。从ATA的发展规格分，可分Ultra ATA66、Ultra ATA100、 UltraATA133,其支持最大外部传输速率分别为33MB/s、66MB/s、100 MB/s、133MB/s同时它们的连接排线的要求也越来越高，UltraATA66/100/133相比UltraATA33的接口在原来40排针的基础上增加了40针的地线，以进一步提高数据传输速度，以及数据传输的稳定性和可靠性，减小各信号之间的相互电磁干扰。由于该连接线向下兼容，所以升级起来非常方便。但其也有自身的缺陷与局限，电脑的高速发展使UltraATA标准接口，即使是Ultra ATA133也出现不堪负荷的局面，使之成为传输数据的瓶颈，阻碍了计算机的发展，以后的S-ATA可能会取代ATA成为下一代存储的规范接口。 2.16.1 IDE模块的连接方框图 数据线 于 2.16.2 IDE模块的主要信号 IDE模块的接口主要用来连接存储设备如硬盘,光驱,它的主要信号有以下几种: DD0-DD15:驱动器数据总线3-18PIN. DA0-DA2: 驱动器地址总线:DA0-35PIN;DA1-33PIN;DA2-36PIN. DIOR:驱动器I/O读—25PIN. DIOW: 驱动器I/O写---23PIN. IDS16: 驱动器16位I/0 INTR:驱动器中断---31PIN. IORDY:驱动器I/O通道就绪—27PIN. DMA RQ:DNA请求---21PIN. DMA CK:DMA请求---29PIN. RESET: 驱动器复位---1PIN. LED:硬盘灯---39PIN. 2.17 FDD模块的工作原理 FDD在电脑主机板上就是软驱接口.从90年代初期一直到现在,3.5英寸,1.44MB的软盘一直是用于PC机中的标准的数据传输方式.现在的软驱一般只配一个,但BIOS设置选项中一般还有驱动器A和B两个选项,只是驱动器B是关闭的而己. 2.17.1 FDD的连接方框图 2.17.2 FDD的主要信号 1pin-GND(接地) 2pin-RPM(减少写电流) 3pin- GND(接地) 4pin-NC(未用，保留) 5pin- GND(接地) 6pin-NC(未用，保留) 7 pin- GND(接地) 8pin-INDEX(表索引) 9 pin- GND(接地) 10pin-MTRO(马达允许) 11 pin- GND(接地) 12pin-DR1(驱动器选择) 13 pin- GND(接地) 14pin-DRO(驱动器选择) 15 pin- GND(接地) 16pin- MTR（马达允许） 17 pin- GND(接地) 18pin- FDIR(未用) 19 pin- GND(接地) 20pin-STEP(步进) 21 pin- GND(接地) 22pin-WDATA(写数据) 23 pin- GND(接地) 24pin-WGATE(写允许) 25 pin- GND(接地) 26pin-TRIO（“00”磁道） 27 pin- GND(接地) 28pin-WRTPRT(写保护) 29 pin- GND(接地) 30pin-RDATA(读数据) 31 pin- GND(接地) 32pin-HDSEL(磁头选择) 33 pin- GND(接地) 34pin-DSKCHG(磁头更换) 2.18 VGA模块的工作原理 2.18.1 VGA模块的连接方框图 数据线 2.18.2 VGA模块的主要信号 VGA模块输出的信号为模拟信号，在电脑主机板中，只有VGA与AC’97输出的是模拟信号，其他功能模块输出均为数字信号，这是VGA、AC’97与众不同的地方。 2.19 S-ATA模块的功能及工作原理 S-ATA（Serial ATA,串行ATA）接口是ATA接口未来的发展方向。它是Intel公司发布的最新外设产品中采用的接口娄型。它是以连续串行的方式传送资料，在同一时间点内，它只会有1位数据传输，这样能减少接口的针脚数。在原理上，可仅用4根针脚就完成所有的工作，1根针脚步供电，1根针脚发出信号，1根针脚接收信号，1根针脚作为地线，而且可以降低电力消耗，减少发热量。第一代S-ATA（即S-ATA 1.01版本）的数据传输率为150MB/s，第二代S-ATA的数据传输率为300 MB/s。实际上在主机板上的S-ATA接口不止4根针脚，它挂接的硬盘没有主从盘之分，不需要跳线设置。 2.19.1 S-ATA的连接方框图 2.19.2 S-ATA的主要信号 S-ATS的信号线很少，信号比较简单，在主板上的排列及信号为： 1pin-GND(接地) 2pin-TXD 3pin-TXN 4pin-GND(接地) 5pin-RXN 6Pin-RXP 7Pin-GND(接地) 2.20 PCIE模块的工作原理 PIC Express的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括PIC X1、X4、X8、X16、X32、几种模式（X2模式将用于内部接口而不是插槽模式），而且较短的PCI Express 卡可以插入较长的PCI Express插槽中使用。另外，在规范中PCI Express总线接口支持热拔插是不小的飞跃。PCI Express 卡支持3种电压，分别为+3.3V、3.3Vaux、+12V电压.用于取代AGP总线接口规范的PCE Express*16接口带宽为5GB/s，即使排除编码上的损耗也依然能达到4GB/s左右的实际带宽，也远远超过了AGP 8X的2.1GB/s的带宽。 2.20.1 PCIE 模块的工作方框图 2.20.2 PCIE的主要信号 （1）物理层（Physical layer）. （2）数据链路层（Data link Layer）. （3）处理层（Transaction Layer）. （4）软件层（Software Layer）. 2.21 电脑主机板的供电电路 2.22电脑主机板前面板插针 电脑主机板的前面板控制插针的主要作用是连接主机板与电脑机箱之间的连接借口,通过它可以很方便地监测硬盘的工作状态,电源的工作状态,控制计算机的状态,它的主要功能模块有:硬盘灯,电源灯,电源开关,复位开关,红外线控制借口,蜂鸣器等. 硬盘灯控制插针其英文标志为HDD LED;它是通过连接线连接电脑机箱上的硬盘指示灯,让人们清楚的知道硬盘的工作状态. 电源灯控制插针其英文标志为POWER LED,它是通过连接线连接电脑机箱上的电源指示灯,通过该指示灯了解电源的工作状态. 复位开关控制插针其英文标志为RESET SW. 它是通过连接线连接电脑机箱上的复位按健,主要作用是当用户的电脑在使用过程中出现以外当机后,可以进行复位控制,使电脑重新启动,进入正常状态. 蜂鸣器控制插针其英文标志为SPEAKER它是通过连接线连接电脑机箱上的蜂鸣器,主要用于用户监视开机过程,正常情况下开机时会在出现画面时有一声嘀的叫声.如果内存出错或显示卡出错也会报以不同的鸣叫声. 红外线控制插针其英文标志为IR或IRDA. 2.23 RTC电路 RTC即实时钟控制电路,它主要分为3个部分,一个是晶体(32.768KHZ)电路,一部分为供电电路,一部分是集成在南桥内部,它的作用是保存系统时钟和CMOS设置. 如下图所示是RTC晶体电路图例RTC电路的作用是产生32.768KHZ的正眩波时钟信号,负责向CMOS电路和开机电路提供所需要的时钟信号CLK, 实时钟电路主要包括震荡器(集成在南桥内),32.768KHZ频率的晶振,谐振电容等元件. Ich rtcx1 R204 10M Ich rtcx2 X4 32.768KHZ BC290 BC291 12PF 12PF 第三章 基本输入输出系统 3.1 BIOS的主要作用 BIOS的中文含义是基本输入输出系统,它通常储存在主机板上的一个ROM芯片中,是计算机系统最重要的输入/输出程序,系统设备信息设置,开机上电自检程序和系统启动自举程序.我们说一块主机板的性能的优越,很大程度上取决与主机板的BIOS管理功能的强大,像升级主机板的BIOS可以解决以前存在的问题就是这个道理. 3.2 BIOS 模块的连接方框图 数据 地址 3.3 BIOS模块的主要信号 BIOS IC上的主要信号有供电,时钟,复位,数据,地址信号,现金的BIOS IC的供电主要为+3.3V,BIOS IC现在系统时钟频率一般为3MHZ,数据和地址则是BIOS IC与外界沟通的通道和寻址方向., 3.4 BIOS错误信息     1．CMOS battery failed（CMOS电池失效）  　　原因：说明CMOS电池的电力已经不足，请更换新的电池。  　　2．CMOS check sum error-Defaults loaded（CMOS执行全部检查时发现错误，因此载入预设的系统设定值）  　　原因：通常发生这种状况都是因为电池电力不足所造成，所以不妨先换个电池试试看。如果问题依然存在的话，那就说明CMOS RAM可能有问题，最好送回原厂处理。  　　3．Display switch is set incorrectly（显示形状开关配置错误）  　　原因：较旧型的主板上有跳线可设定显示器为单色或彩色，而这个错误提示表示主板上的设定和BIOS里的设定不一致，重新设定可。  　　4．Press ESC to skip memory test（内存检查，可按ESC键跳过）      原因：如果在BIOS内并没有设定快速加电自检的话，那么开机就会执行内存的测试，如果你不想等待，可按ESC键跳过或到BIOS内开启Quick Power On Self Test。  　　5．Secondary Slave hard fail（从盘失败）  　　原因：1 CMOS设置不当（例如没有从盘但在CMOS里设有从盘）2硬盘的线、数据线可能未接好或者硬盘跳线设置不当。  　　6．Override enable-Defaults loaded（当前CMOS设定无法启动系统，载入BIOS预设值以启动系统）  　　原因：可能是你在BIOS内的设定并不适合你的电脑（像你的内存只能跑100MHz但你让它跑133MH）这时进入BIOS设定重新调整即可。  　　7．Press TAB to show POST screen（按TAB键可以切换屏幕显示）  　　原因：有一些OEM厂商会以自己设计的显示画面来取代BIOS预设的开机显示画面，而此提示就是要告诉使用者可以按TAB来把厂商的自定义画面和BIOS预设的开机画面进行切换。  　　8．Resuming from disk，Press TAB to show POST screen（从硬盘恢复开机，按TAB显示开机自检画面）。  　　原因：某些主板的BIOS提供了Suspend to disk（挂起到硬盘）的功能，当使用者以Suspend to disk的方式来关机时，那么在下次开机时就会显示此提示消息。  3.4.1 声音代码错误信息 一、Award BIOS自检响铃含义：     1短：系统正常启动。恭喜，你的机器没有任何问题。     2短：常规错误，请进入CMOS Setup，重新设置不正确的选项。     1长1短：RAM或主板出错。换一条内存试试，若还是不行，只好更换主板。     1长2短：显示器或显示卡错误。     1长3短：键盘控制器错误。检查主板。     1长9短：主板Flash RAM或EPROM错误，BIOS损坏。换块Flash RAM试试。     不断地响（长声）：内存条未插紧或损坏。重插内存条，若还是不行，只有更换一条内存。     不停地响：电源、显示器未和显示卡连接好。检查一下所有的插头。     重复短响：电源有问题。     无声音无显示：电源有问题。     二、AMI BIOS自检响铃含义：     1短：内存刷新失败。更换内存条。     2短：内存ECC较验错误。在CMOS Setup中将内存关于ECC校验的选项设为Disabled就可以解决，不过最根本的解决办法还是更换一条内存。     3短：系统基本内存（第1个64kB）检查失败。换内存。     4短：系统时钟出错。     5短：中央处理器（CPU）错误。     6短：键盘控制器错误。     7短：系统实模式错误，不能切换到保护模式。     8短：显示内存错误。显示内存有问题，更换显卡试试。     9短：ROM BIOS检验和错误。     1长3短：内存错误。内存损坏，更换即可。     1长8短：显示测试错误。显示器数据线没插好或显示卡没插牢。    三、Phoenix BIOS自检响铃含义：     自检响铃自检响铃含义     1短系统启动正常     1短1短2短主板错误     1短1短4短 ROM BIOS校验错误     1短2短2短 DMA初始化失败     1短3短1短 RAM刷新错误     1短3短3短基本内存错误     1短4短2短基本内存校验错误     1短4短4短 EISA NMI口错误     3短1短1短从DMA寄存器错误     3短1短3短主中断处理寄存器错误     3短2短4短键盘控制器错误     3短4短2短显示错误     4短2短2短关机错误     4短2短4短保护模式中断错误     4短3短3短时钟2错误     4短4短1短串行口错误     4短4短3短数字协处理器错误     1短1短1短系统加电初始化失败     1短1短3短 CMOS或电池失效     1短2短1短系统时钟错误     1短2短3短 DMA页寄存器错误     1短3短2短基本内存错误     1短4短1短基本内存地址线错误     1短4短3短 EISA时序器错误     2短1短1短前64K基本内存错误     3短1短2短主DMA寄存器错误     3短1短4短从中断处理寄存器错误     3短3短4短屏幕存储器测试失败     3短4短3短时钟错误     4短2短3短 A20门错误     4短3短1短内存错误     4短3短4短时钟错误     4短4短2短并行口错误 3.4.2显示错误信息 开机出现的BIOS错误信息表 1．CMOS battery failed CMOS电池失效，原因：说明CMOS电池的电力已经不足，请更换新的电池。 2．CMOS check sum error-Defaults loaded CMOS执行全部检查时发现错误，因此载入预设的系统设定值。原因：通常发生这种状况都是因为电池电力不足所造成，所以不妨先换个电池试试看。如果问题依然存在的话，那就说明CMOS RAM可能有问题，最好送回原厂处理。 3．Display switch is set incorrectly 显示形状开关配置错误。原因：较旧型的主板上有跳线可设定显示器为单色或彩色，而这个错误提示表示主板上的设定和BIOS里的设定不一致，重新设定即可。 4．Press ESC to skip memory test 内存检查，可按ESC键跳过。原因：如果在BIOS内并没有设定快速加电自检的话，那么开机就会执行内存的测试，如果你不想等待，可按ESC键跳过或到BIOS内开启Quick Power On Self Test。 5．Secondary Slave hard fail 检测从盘失败。原因：1、CMOS设置不当（例如没有从盘但在CMOS里设有从盘）2、硬盘的线、数据线可能未接好或者硬盘跳线设置不当。 6．Override enable-Defaults loaded 当前CMOS设定无法启动系统，载入BIOS预设值以启动系统。原因：可能是你在BIOS内的设定并不适合你的电脑（像你的内存只能跑100MHz但你让它跑133MH）。 7．Press TAB to show POST screen 按TAB键可以切换屏幕显示。原因：有一些OEM厂商会以自己设计的显示画面来取代BIOS预设的开机显示画面，而此提示就是要告诉使用者可以按TAB来把厂商的自定义画面和BIOS预设的开机画面进行切换。 8．Resuming from disk，Press TAB to show POST screen 从硬盘恢复开机，按TAB显示开机自检画面。原因：某些主板的BIOS提供了Suspend to disk（挂起到硬盘）的功能，当使用者以Suspend to disk的方式来关机时，那么在下次开机时就会显示此提示消息。 9．floppydisk(S)fail(40) 无法驱动软驱。出现这种情况就只能按F1进入系统了。 3.4.3 POST卡运行代码、对于不同BIOS（常用的AMI、Award、Phoenix）用同一代码所代表的意义有所不同，因此应弄清您所检测的电脑是属于哪一种类型的BIOS，您可查问你的电脑使用手册，或从主板上的BIOS芯片上直接查看，也可以在启动屏幕时直接看到。        5、有少数主板的PCI槽只有前一部分代码出现，但ISA槽则有完整自检代码输出。且目前已发现有极个别原装机主板的ISA槽无代码输出，而PCI槽则有完整代码输出，故建议您在查看代码不成功时，将本双槽卡换到另一种插槽试一下。另外，同一块主板的不同PCI槽，有的槽有完整代码送出，如DELL810主板只有靠近CPU的一个PCI槽有完整的代码显示，一直变化到“00”或“FF”，而其它槽走到“38”则不继续变化。        6、复位信号所需时间ISA与PCI不一定同步，故有可能ISA开始出代码，但PCI的复位灯还不熄，故PCI代码停在起始码上。 代码 Award   BIOS Ami   BIOS Phoenix   BIOS或Tandy 3000 BIOS 00 . 已显示系统的配置；即将控制INI19引导装入。 . 01 处理器测试1，处理器状态核实,如果测试失败，循环是无限的。 处理器寄存器的测试即将开始，不可屏蔽中断即将停用。 CPU寄存器测试正在进行或者失败。 02 确定诊断的类型（正常或者制造）。如果键盘缓冲器含有数据就会失效。 停用不可屏蔽中断；通过延迟开始。 CMOS写入／读出正在进行或者失灵。 03 清除8042键盘控制器，发出TESTKBRD命令（AAH） 通电延迟已完成。 ROM   BIOS检查部件正在进行或失灵。 04 使8042键盘控制器复位，核实TESTKBRD。 键盘控制器软复位／通电测试。 可编程间隔计时器的测试正在进行或失灵。 05 如果不断重复制造测试1至5，可获得8042控制状态。 已确定软复位／通电；即将启动ROM。 DMA初如准备正在进行或者失灵。 06 使电路片作初始准备，停用视频、奇偶性、DMA电路片，以及清除DMA电路片，所有页面寄存器和CMOS停机字节。 已启动ROM计算ROM BIOS检查总和，以及检查键盘缓冲器是否清除。 DMA初始页面寄存器读／写测试正在进行或失灵。 07 处理器测试2，核实CPU寄存器的工作。 ROM BIOS检查总和正常，键盘缓冲器已清除，向键盘发出BAT（基本保证测试）命令。 . 08 使CMOS计时器作初始准备，正常的更新计时器的循环。 已向键盘发出BAT命令，即将写入BAT命令。 RAM更新检验正在进行或失灵。 09 EPROM检查总和且必须等于零才通过。 核实键盘的基本保证测试，接着核实键盘命令字节。 第一个64K RAM测试正在进行。 0A 使视频接口作初始准备。 发出键盘命令字节代码，即将写入命令字节数据。 第一个64K RAM芯片或数据线失灵，移位。 0B 测试8254通道0。 写入键盘控制器命令字节，即将发出引脚23和24的封锁／解锁命令。 第一个64K RAM奇／偶逻辑失灵。 0C 测试8254通道1。 键盘控制器引脚23、24已封锁／解锁；已发出NOP命令。 第一个64K RAN的地址线故障。 0D 1、检查CPU速度是否与系统时钟相匹配。2、检查控制芯片已编程值是否符合初设置。3、视频通道测试，如果失败，则鸣喇叭。 已处理NOP命令；接着测试CMOS停开寄存器。 第一个64K RAM的奇偶性失灵 0E 测试CMOS停机字节。 CMOS停开寄存器读／写测试；将计算CMOS检查总和。 初始化输入／输出端口地址。 0F 测试扩展的CMOS。 已计算CMOS检查总和写入诊断字节；CMOS开始初始准备。 . 10 测试DMA通道0。 CMOS已作初始准备，CMOS状态寄存器即将为日期和时间作初始准备。 第一个64K RAM第0位故障。 11 测试DMA通道1。 CMOS状态寄存器已作初始准备，即将停用DMA和中断控制器。 第一个64DK RAM第1位故障。 12 测试DMA页面寄存器。 停用DMA控制器1以及中断控制器1和2；即将视频显示器并使端口B作初始准备。 第一个64DK RAM第2位故障。 13 测试8741键盘控制器接口。 视频显示器已停用，端口B已作初始准备；即将开始电路片初始化／存储器自动检测。 第一个64DK RAM第3位故障。 14 测试存储器更新触发电路。 电路片初始化／存储器处自动检测结束；8254计时器测试即将开始。 第一个64DK RAM第4位故障。 15 测试开头64K的系统存储器。 第2通道计时器测试了一半；8254第2通道计时器即将完成测试。 第一个64DK RAM第5位故障。 16 建立8259所用的中断矢量表。 第2通道计时器测试结束；8254第1通道计时器即将完成测试。 第一个64DK RAM第6位故障。 17 调准视频输入／输出工作，若装有视频BIOS则启用。 第1通道计时器测试结束；8254第0通道计时器即将完成测试。 第一个64DK RAM第7位故障。 18 测试视频存储器，如果安装选用的视频BIOS通过，由可绕过。 第0通道计时器测试结束；即将开始更新存储器。 第一个64DK RAM第8位故障。 19 测试第1通道的中断控制器（8259）屏蔽位。 已开始更新存储器，接着将完成存储器的更新。 第一个64DK RAM第9位故障。 1A 测试第2通道的中断控制器（8259）屏蔽位。 正在触发存储器更新线路，即将检查15微秒通／断时间。 第一个64DK RAM第10位故障。 1B 测试CMOS电池电平。 完成存储器更新时间30微秒测试；即将开始基本的64K存储器测试。 第一个64DK RAM第11位故障。 1C 测试CMOS检查总和。 . 第一个64DK RAM第12位故障。 1D 调定CMOS配置。 . 第一个64DK RAM第13位故障。 1E 测定系统存储器的大小，并且把它和CMOS值比较。 . 第一个64DK RAM第14位故障。 1F 测试64K存储器至最高640K。 . 第一个64DK RAM第15位故障。 20 测量固定的8259中断位。 开始基本的64K存储器测试；即将测试地址线。 从属DMA寄存器测试正在进行或失灵。 21 维持不可屏蔽中断（NMI）位（奇偶性或输入／输出通道的检查）。 通过地址线测试；即将触发奇偶性。 主DMA寄存器测试正在进行或失灵。 22 测试8259的中断功能。 结束触发奇偶性；将开始串行数据读／写测试。 主中断屏蔽寄存器测试正在进行或失灵。 23 测试保护方式8086虚拟方式和8086页面方式。 基本的64K串行数据读／写测试正常；即将开始中断矢量初始化之前的任何调节。 从属中断屏蔽存器测试正在进行或失灵。 24 测定1MB以上的扩展存储器。 矢量初始化之前的任何调节完成，即将开始中断矢量的初始准备。 设置ES段地址寄存器注册表到内存高端。 25 测试除头一个64K之后的所有存储器。 完成中断矢量初始准备；将为旋转式断续开始读出8042的输入／输出端口。 装入中断矢量正在进行或失灵。 26 测试保护方式的例外情况。 读出8042的输入／输出端口；即将为旋转式断续开始使全局数据作初始准备。 开启A20地址线；使之参入寻址。 27 确定超高速缓冲存储器的控制或屏蔽RAM。 全1数据初始准备结束；接着将进行中断矢量之后的任何初始准备。 键盘控制器测试正在进行或失灵。 28 确定超高速缓冲存储器的控制或者特别的8042键盘控制器。 完成中断矢量之后的初始准备；即将调定单色方式。 CMOS电源故障／检查总和计算正在进行。 29 . 已调定单色方式，即将调定彩色方式。 CMOS配置有效性的检查正在进行。 2A 使键盘控制器作初始准备。 已调定彩色方式，即将进行ROM测试前的触发奇偶性。 置空64K基本内存。 2B 使磁碟驱动器和控制器作初始准备。 触发奇偶性结束；即将控制任选的视频ROM检查前所需的任何调节。 屏幕存储器测试正在进行或失灵。 2C 检查串行端口，并使之作初始准备。 完成视频ROM控制之前的处理；即将查看任选的视频ROM并加以控制。 屏幕初始准备正在进行或失灵。 2D 检测并行端口，并使之作初始准备。 已完成任选的视频ROM控制，即将进行视频ROM回复控制之后任何其他处理的控制。 屏幕回扫测试正在进行或失灵。 2E 使硬磁盘驱动器和控制器作初始准备。 从视频ROM控制之后的处理复原；如果没有发现EGA／VGA就要进行显示器存储器读／写测试。 检测视频ROM正在进行。 2F 检测数学协处理器，并使之作初始准备。 没发现EGA／VGA；即将开始显示器存储器读／写测试。 . 30 建立基本内存和扩展内存。 通过显示器