第 3章 总线和主板第 3章 总线和主板
3·1 总线基本概念
3·2 总线原理
3·3 微机系统总线标准
3·4 总线新技术
3·5 认识主板
3·6 主板结构
3·7 主板控制芯片组
3·8 主板发展趋势第 3章 总线和主板本章学习目标
总线的基本概念、总线的分类、总线控制原理
主板的基本组成和结构、作用和功能
微机主板和总线标准的发展历程、主流技术和最新发展动态返回本章首页第 3章 总线和主板
3.1 总线基本概念
3.1.1 什么是总线
3.1.2 面向总线的体系结构
3.1.3 总线分类和性能指标返回本章首页第 3章 总线和主板
3.1.1 什么是总线总线能为多个部件服务,总线的基本工作方式通常是由发送信息的部件分时地将信息发往总线,再由总线将这些信息同时发往各个接收信息的部件 。 究竟由哪个部件接收信息,要由
CPU给出的设备地址经译码产生的控制信号来决定 。
返回本节第 3章 总线和主板
3.1.2 面向总线的体系结构
（ 1）使各部件之间的关系转化为面向总线的单一关系：
设计和使用某一部件，无须考虑该部件和其他相应部件间的复杂关系，只要满足它和总线之间的关系即可。
（ 2）标准总线可以得到多个厂商的广泛支持，便于生产与之兼容的硬件板卡和软件。
（ 3）模块结构方式便于系统的扩充和升级。
（ 4）便于故障诊断和维修，同时也降低了成本。
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3.1.3 总线分类和性能指标
1,总线有多种分类方法
2,性能指标第 3章 总线和主板
1．总线有多种分类方法
按相对于 CPU与其他芯片的位置可分为片内总线和片外总线。
按总线传送信息的类别，可把总线分为地址总线、数据总线和控制总线。
按照总线传送信息的方向，可把总线分为单向总线和双向总线。
按总线的层次结构可分为 CPU总线、存储总线、
系统总线和外部总线。
第 3章 总线和主板图 3-1 现代微机总线机构示意图
CPU
c a c h e
D R A M
B r i d g e
/ M e m o r y
c o n t r o l l e r
A u d i o V i d e o
P C I L o c a l B u s
LAN SCSI
BUS
B r i d g e
I S A,I D E M i c r o C h a n n e l
Base
I/O
G r a p h i c s
第 3章 总线和主板
2．性能指标
常用的量化指标如下：
总线带宽：
总线宽度：
工作频率：
第 3章 总线和主板
总线带宽,总线宽度,总线工作频率三者之间的关系就像高速公路上的车流量,车道数和车速的关系 。 车流量取决于车道数和车速,车道数越多,车速越快则车流量越大：同样,总线带宽取决于总线宽度和工作频率,总线宽度越宽,工作频率越高则总线带宽越大 。
总线带宽的计算公式如下：
Q=f× W／ N
第 3章 总线和主板表 3-1 常见总线的带宽和传输率返回本节第 3章 总线和主板
3.2 总线原理
3.2.1 总线的控制
3.2.2 数据传送
3.2.3 总线仲裁
3.2.4 总线驱动和其他控制返回本章首页第 3章 总线和主板
3.2.1 总线的控制总线的控制贯穿在从总线主部件申请使用总线到数据传送完毕的整个过程,要经过几个步骤：
总线请求,总线仲裁,寻址,传送数据,检错和出错处理 。 总线控制线路主要包括总线仲裁逻辑,驱动器和中断逻辑等 。
返回本节第 3章 总线和主板
3.2.2 数据传送
1,总线数据传输方式
2,总线传输方向
3．定时信号的实现方式有三种：同步方式,异步方式和半同步方式 。
第 3章 总线和主板图 3-2 半同步方式数据传输时序图返回本节
CLK
T 1 T 2 T 3 T W T4
RD
DATA
地址输出
ADDRESS
数据输入第 3章 总线和主板
3.2.3 总线仲裁根据总线控制部件的位置,控制方式可以分成集中方式与分散方式两类 。 总线控制逻辑集中在一处的,称为集中式总线控制 。 总线控制逻辑分散在总线各部件中的,称为分散式总线控制 。
返回本节第 3章 总线和主板
3.2.4 总线驱动和其他控制总线驱动除考虑信号线外,电源的驱动能力有时也是考虑的重要方面,特别是现在的一些外设总线,设备的电源完全从总线获得,更应该考虑这个问题 。
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3.3 微机系统总线标准
3.3.1 系统总线标准
3.3.2 常见系统总线标准
3.3.3 其他总线返回本章首页第 3章 总线和主板
3.3.1 系统总线标准
1,标准的重要性
2,系统总线标准的内容第 3章 总线和主板
系统总线通常为 50~100根信号线,这些信号线可分为五个主要类型：
数据线：决定数据宽度 。
地址线：决定直接选址范围 。
控制线：包括控制,时序和中断线,决定总线功能和适应性的好坏 。
电源线和地线：决定电源的种类及地线的分布和用法 。
备用线：留给厂家或用户自己定义 。
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3.3.2 常见系统总线标准
1,PC/XT,ISA（ PC/AT） 总线
2,MCA,EISA总线
3,VESA,PCI总线
4,AGP总线第 3章 总线和主板
1,PC/XT,ISA（ PC/AT） 总线
（ 1） PC／ XT总线
PC/XT总线是一种开放式结构的计算机总线，
该底板总线有 62个引脚，支持 8位双向数据传输和 20位寻址空间，有 8个接地和电源引脚,25个控制信号引脚,1个保留引脚。总线底板上有 5
个系统插槽，用于 I/O设备与 PC机连接。该总线的特点是把 CPU视为总线的惟一主控设备，
其余外围设备均为从属设备。
第 3章 总线和主板
（ 2） ISA总线（图 3-3）
IBM公司在 PC总线基础上增加 36个引脚，形成了 AT总线。即从 1982年以后，逐步确立的 IBM公司工业标准体系结构，简称为 ISA（ Industry Standard Architecture）
总线，有时也称为 PC/AT总线。
图 3-3 ISA总线插槽第 3章 总线和主板
2,MCA,EISA总线
（ 1） MCA总线
1987年 IBM公司为保护自身的利益，在宣布 PC/2机器时，推出相对封闭的微通道结构，简称为 MCA总线，
试图由该公司加以专利控制。
（ 2） EISA总线
为了打破 IBM的垄断,1988年 9月,Compaq,AST，
Epson,HP,Olivetti,NEC等 9家公司联合起来，推出了一种兼容性更优越的总线，即 EISA总线。
第 3章 总线和主板
3,VESA,PCI总线
（ 1） VESA总线
1 9 9 2 年 VESA（ Video Electronics Standards
Association视频电子标准协会 ） 联合 60余家公司,对 PC总线进行了第五次创新,推出了
VESA Local Bus（ 简称 VL总线 ） 局部总线标准 VESA V1,0。
（ 2） PCI总线 （ 图 3-4）
第 3章 总线和主板图 3-4 PCI总线插槽第 3章 总线和主板
PCI局部总线的特点。
线性突发传输。
存取延误极小。
总线主控及同步操作。
独立于 CPU的结构。
低成本、高效益。
兼容性。
预留发展空间。
第 3章 总线和主板
4,AGP总线
（ 1） AGP总线简介
（ 2） AGP总线的特点
（ 3） AGP总线的工作方式返回本节第 3章 总线和主板
3.3.3 其他总线
1,EPP,RS-232
2,IEEE1394,USB
3,EIDE,SCSI
第 3章 总线和主板
1,EPP,RS-232
（ 1） EPP并行接口
EPP方式是 IEEE 1284并行接口标准的五种数据传输方式之一,IEEE 1284标准为个人计算机的并行接口提供了高速的访问手段 。 其中的第一种,正向方式,被大多数计算机用来向打印机传输数据,通常称为 ‘ Centronics’方式,也称为标准方式 。
（ 2） RS-232串行接口
虽然现在有一些高速串行总线标准,但是 RS-232依然是现代微机的标准串行口,一般提供两个插座,MS-DOS规定其设备名为 COM1,COM2,现在仍沿用这些名称 。 也有主板只提供一个插座的情况 。
第 3章 总线和主板
2,IEEE1394,USB
（ 1） IEEE 1394总线
其实 IEEE 1394是一种串行接口标准，这种接口标准允许把电脑、电脑外设、家电非常简单地连接起来，是一种连接外部设备的机外总线。
（ 2） USB总线
USB（ Universal Serial Bus） 称为通用串行总线，是由
Compaq,DEC,IBM,Intel,Microsoft,NEC和 NT
（ 北方电讯）七家公司推出的新一代接口标准总线。
第 3章 总线和主板
3,EIDE,SCSI
（ 1） EIDE接口
作为接口，包括了硬件和软件两部分：接口设备是硬件，接口信号规范标准是软件。基本的硬盘接口标准有四种，即 ST506,IDE,ESDI,SCSI。
（ 2） SCSI接口
SCSI的原文是 Small Computer System Interface，
即小型计算机系统接口。 SCSI也是系统级接口，
可与各种采用 SCSI接口标准的外部设备相连，如硬盘驱动器、扫描仪、光盘、打印机和磁带驱动器等。
第 3章 总线和主板
（ 1） EIDE接口
与 IDE相比,EIDE有以下几个方面的特点：
① 支持大容量硬盘，最大容量可达 8.4GB,通过 BIOS
中对 INT13H中断的处理，可支持超过 100GB的容量。
② EIDE标准支持除硬盘以外的其他外设。
③ 可连接更多的外设，最多可连接四台 EIDE设备。
④ EIDE具有更高的数据传输速率。
⑤ 为了支持大容量硬盘,EIDE支持三种硬盘工作模式：
NORMAL,LBA和 LARGE模式 。
第 3章 总线和主板
SCSI接口标准的主要特性如下：
SCSI是系统级接口，可与各种采用 SCSI接口标准的外部设备相连，如硬盘驱动器、扫描仪、
光盘、打印机、磁带驱动器、通信设备等。
SCSI是一个多任务接口，具有总线仲裁功能。
SCSI可以按同步方式和异步方式传输数据。
SCSI可分为单端传送方式和差分传送方式。
SCSI总线上的设备没有主从之分，相互平等。
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3.4 总线新技术
1,EV6与 P4总线
2,PCI-X局部总线
3,NGIO总线
4,UMA总线
5,FUTURE I/O总线返回本章首页第 3章 总线和主板
1,EV6与 P4总线
AMD公司在其最先推出的一款 Athlon处理器上使用了一个 200Mbps的前端总线,即 Digital公司的 Alpha总线协议 Alpha EV6,其带宽较目前 Intel的 P6 GTL+ 总线协议大 1倍,现在的 Athlon采用 266MHz的前端总线,
峰值带宽可达 2.1Gbps。
AMD Athlon系统总线结构能够支持处理器物理可寻址存储器取 8TB（ 1TB=1000GB） 以上的数据,相比之下,
PCI总线的结构则只可支持 64GB的数据存取 。
而 Intel Pentium 4处理器则采用了 NetBurst微型架构，
沿用了多年的 P6架构被取代。
第 3章 总线和主板
2,PCI-X局部总线
为解决 Intel架构服务器中 PCI总线的瓶颈问题，
Compaq,IBM和 HP公司决定加快加宽 PCI芯片组的时钟速率和吞吐量，使其分别达到
133MHz和 1Gbps。 利用对等 PCI技术和 Intel公司的快速芯片作为智能 I/O电路的协处理器来构建系统。这种新的总线称为 PCI-X。
第 3章 总线和主板
3,NGIO总线
NGIO总线可以说是 Intel公司推出的所谓下一代 I/O总线结构，英文为 NextGeneration
Input/Output。
与其他总线结构有所区别,NGIO总线结构采用的是与传统共享总线不同的交换机制和系统主芯片连接的对等 PCI总线。
第 3章 总线和主板
4,UMA总线
SGI公司提出的取代 AGP的另一种方案,并于 1996年推出了 O2图形工作站,它采用的是 UMA统一内存结构总线 （ Unified Memory Architecture） 。
在 UMA总线结构中，系统中所有的缓冲器合并成一个公共区，称为系统主存。
在 UMA总线结构中，系统中所有的缓冲器合并成一个公共区，称为系统主存。
UMA是多端口的存储器阵列，具有足够的带宽，能保证各系统不会造成数据阻塞。
第 3章 总线和主板
5,FUTURE I/O总线
Future I/O总线结构是与 NGIO相竞争的另一种总线 Future I/O,目前仍处在 IBM,Compaq、
HP等公司的研制开发中,据称其数据传输率可达 10Gbps。
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3.5 认识主板
1,CPU插座 （ 或插槽 ）
2,总线和总线插槽
3,主板电源插座
4,内存插槽
5．磁盘接口
6．主控芯片组返回本章首页第 3章 总线和主板
7,BIOS芯片
8,CMOS芯片
9,跳线或 DIP开关
10,电池
11,各种外围设备输入输出端口
12,其他第 3章 总线和主板图 3-5 主板结构图第 3章 总线和主板图 3-6 DDR传输示意图返回本节第 3章 总线和主板
3.6 主板结构
1,AT结构
2,Baby AT结构
3,ATX结构
4,Mini ATX结构
5,Micro ATX结构
6,LPX结构
7,NLX结构
8,Flex ATX结构 返回本章首页第 3章 总线和主板
3.7 主板控制芯片组
3.7.1 概念及结构
3.7.2 流行芯片组
3.7.3 BIOS与 CMOS
返回本章首页第 3章 总线和主板
3.7.1 概念及结构
1,南,北桥结构
2．加速中心体系结构第 3章 总线和主板
1．南、北桥结构
顾名思义,南,北桥的结构一般是由两块芯片组成的芯片组结构,即 北 桥芯 片 （ North
Bridge） 和南桥芯片 （ South Bridge） 。 简单地来说桥就是一个总线转换器和控制器 。 它实现各类微处理器总线通过一个 PCI总线来进行连接的标准,可见,桥是不对称的 。 在桥的内部包含有兼容协议以及总线信号线和数据的缓冲电路,以便把一条总线映射到另一条总线上 。
北桥与南桥之间也通过 PCI总线完成通讯 。
第 3章 总线和主板
北桥芯片主要负责管理 CPU,内存与 AGP接口间的 数据传输,为 Cache,PCI,AGP、
ECC纠错提供工作平台 。 北桥芯片一般位于
CPU插槽附近 。
南桥芯片负责管理 IDE,I/O设备接口，为高级电源管理,USB等提供工作平台。现在的南桥芯片也集成了多媒体功能，整和了 AC97 2.0
（ 满足 PC98基本音频规范） /SoundBlaster兼容的音频处理等。
第 3章 总线和主板图 3-7 南北桥结构的 KT133芯片组第 3章 总线和主板
2．加速中心体系结构（ Accelerated Hub
Architecture）
这种体系始于 Intel i810芯片组,是以
GMCH（ 图形,内存控制中心 /Graphics & Memory
Controller Hub）
ICH（ I/O控制中心 /I/O Controller Hub）
FWH（ 固件中心 /Firmware Hub）
三块芯片组成的芯片组 。 三块芯片之间采用数据带宽为 266Mbps的新型专用高速总线,较之 PCI总线的南,
北桥结构要快得多 。
图 3-8为采用 AHA（ Accelerated Hub Architecture）
体系的 i815E芯片组结构示意图 。
第 3章 总线和主板图 3-8 AHA结构的 Intel 815E芯片组 返回本节第 3章 总线和主板
3.7.2 流行芯片组
1,Intel公司芯片组
2,AMD芯片组
3,威胜 （ VIA） 芯片组
4,整合型芯片组第 3章 总线和主板
1,Intel公司芯片组
(1) 440BX
440BX是 Intel为支持高主频 PII CPU而专门开发的芯片组。作为 440系列的第三代产品,440BX当时定位于高端 CPU领域，相对于其前任 LX芯片组,BX芯片组又多了几个新的特点，首先，它开始支持总线速度为
100MHz的频率（一般可上 133MHZ ）,通过配合高频
CPU,主频最少可支持到 500MHz以上。其次，它采用四端口技术，有效地把 CPU,内存,AGP端口和 PCI
总线连接起来并控制传输，提高了系统的性能。此外它还具有 32位主 PCI接口并支持同步 AGP端口第 3章 总线和主板
(2) 815芯片组
815芯片组同 810系列一样,也采用了 Intel自行设计的
Hub中心体系结构,并内部集成显卡；但 815与 810也有明显的区别,815增加了外接 AGP显卡插槽,若你对内置显卡的效果不满意,也可以另外购买 AGP显卡进行升级,
目前 815芯片组具体可分 i815及 i815e两种,其中 i815为
82815（ GMCH） 配 82801AA（ ICH） ； i815e为 81815
（ GMCH） 配 82801BA（ ICH2）,而 i815EP为 i815E
的简化版本,省掉了内置的 i752图形加速卡,GMCH
也就变为 MCH的作用了 。
第 3章 总线和主板
2,AMD芯片组
AMD直到 K7（ Athlon） 问世才自己设计制造芯片组,采用的仍是南北桥结构 。 其最新芯片组为 AMD 760和 760MP芯片组,后者支持双
CPU。 760芯片组提供了 266MHz的外频支持,
而且还支持 DDR-1600和 DDR-2100的内存规范,
支持 AGP 4X显卡 。 它的代号是 AMD 761,与它配套的南桥则是 AMD 766。
第 3章 总线和主板
3．威胜（ VIA） 芯片组
VIA（ 威盛 ） 是一家老牌的芯片组厂商 。 其早先推出的 MVP3,MVP4等芯片组都是相当成功的 。 目前其主打产品是 694X芯片组 。
694X芯片组
KX133/KT133芯片组
Apollo Pro266/Apollo KT266
第 3章 总线和主板
4．整合型芯片组
整合型芯片组是为集成型主板服务的 。 目前主板的发展有个重要趋势就是集成度日益提高,
也许未来的系统上只会有两个芯片：一个是
CPU,一个是集成了声卡,显卡,内存等配件的芯片,事实上目前很多集成了声卡,显卡,
MODEM,网卡的主板已经推出,在这种主板上我们会看到多了一些成员,如显示芯片,显存等 。
返回本节第 3章 总线和主板
3.7.3 BIOS与 CMOS
BIOS的全称应该是 ROM-BIOS,意思是只读存储器基本输入输出系统 。
CMOS 的 英 文 可 比 BIOS 的 英 文 难 写 多 了,它是
,Complementary Metal Oxide Semiconductor”的缩写,
翻译出来的本意是互补金属氧化物半导体存储器,指一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料 。
但在这里 CMOS的准确含义是指目前绝大多数计算机中都使用的一种用电池供电的可读写的 RAM芯片 。
返回本节第 3章 总线和主板
3.8 主板发展趋势
3.8.1 主板结构的新变化
3.8.2 主板总线速度的提升
3.8.3 主板超频稳定性能的成熟
3.8.4 主板安全稳定性能的增强
3.8.5 主板方便性能的提高
3.8.6 主板能源功能的改进
3.8.7 整合技术日新月异返回本章首页第 3章 总线和主板
3.8.1 主板结构的新变化新型芯片组架构的更新：传统的芯片组结构采用南北桥的分控体系,而自 i810 芯片组开始引入加速集线器结构 （ Accelerated Hub Architecture）,取代了原有的 PCI 总线,并采用专用总线以连接各设备和 CPU,以达到高速处理的目的 。
i820芯片组则采用了替代北桥芯片的内存控制集线器
（ Memory Controller Hub） 和替代南桥芯片的 I/O控制集线器 （ I/O Controller Hub）,同时也采用专用总线来连接它们,其带宽比传统的 PCI总线速度增加了一倍 。
返回本节第 3章 总线和主板
3.8.2 主板总线速度的提升
1．前端总线及带宽速度的提升
2．低电压多倍频技术的发展
3,AGP 4X 的支持
4,UDMA100 技术的发展返回本节第 3章 总线和主板
3.8.3 主板超频稳定性能的成熟
1．主板电压可调技术及外频分频调整技术
2．异步内存调整技术返回本节第 3章 总线和主板
3.8.4 主板安全稳定性能的增强
1,监控管理技术
2,主板问题诊断技术
3,主板的防毒杀毒能力返回本节第 3章 总线和主板
3.8.5 主板方便性能的提高
1,免跳线技术
2,PC99 技术规格
3,多类型 CPU主板返回本节第 3章 总线和主板
3.8.6 主板能源功能的改进主板能源新功能的改进主要体现在 STR新技术的发展，
STR技术原出自于笔记本电脑技术，其前身是 STD技术，
STD就是 Suspend to Disk的缩写，意思是“挂起到硬盘”，其具体过程是将系统（一般是 Windows 98） 运行时的当时状态和相关系统信息保存到存储设备（硬盘）上，此时系统耗能极小，再次开机时可省去大量的系统自检和启动时间，从而迅速恢复到关机前的状态。
目前最新的主板 BIOS均支持 STR技术，而一些不支持
STR技术的老主板也可通过 Windows 2000等新型操作系统获得软支持能力。 返回本节第 3章 总线和主板
3.8.7 整合技术日新月异自从整合技术在 1999年,大行其道,以来,主板整合技术成为了一大新的发展趋势 。 其原理是将一般单独配置的 AGP显卡,PCI声卡,PCI Modem,PCI网卡,
IEEE1394等设备接口集成在主板上,以提高产品的兼容性和性能价格比 。 在音频方面,与以前的一些整合主板不同的是,目前推出的主板芯片组均提供了 AC97
（ Audio Codec 97） 的接口,只需在主板上集成一块模拟信号编码解码器,即可实现电脑硬件的音频处理功能和 Modem,网卡功能 。
返回本节第 3章 总线和主板
THANK YOU VERY MUCH ！
本章到此结束，
谢谢您的光临！
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3·1 总线基本概念
3·2 总线原理
3·3 微机系统总线标准
3·4 总线新技术
3·5 认识主板
3·6 主板结构
3·7 主板控制芯片组
3·8 主板发展趋势第 3章 总线和主板本章学习目标
总线的基本概念、总线的分类、总线控制原理
主板的基本组成和结构、作用和功能
微机主板和总线标准的发展历程、主流技术和最新发展动态返回本章首页第 3章 总线和主板
3.1 总线基本概念
3.1.1 什么是总线
3.1.2 面向总线的体系结构
3.1.3 总线分类和性能指标返回本章首页第 3章 总线和主板
3.1.1 什么是总线总线能为多个部件服务,总线的基本工作方式通常是由发送信息的部件分时地将信息发往总线,再由总线将这些信息同时发往各个接收信息的部件 。 究竟由哪个部件接收信息,要由
CPU给出的设备地址经译码产生的控制信号来决定 。
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3.1.2 面向总线的体系结构
（ 1）使各部件之间的关系转化为面向总线的单一关系：
设计和使用某一部件，无须考虑该部件和其他相应部件间的复杂关系，只要满足它和总线之间的关系即可。
（ 2）标准总线可以得到多个厂商的广泛支持，便于生产与之兼容的硬件板卡和软件。
（ 3）模块结构方式便于系统的扩充和升级。
（ 4）便于故障诊断和维修，同时也降低了成本。
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3.1.3 总线分类和性能指标
1,总线有多种分类方法
2,性能指标第 3章 总线和主板
1．总线有多种分类方法
按相对于 CPU与其他芯片的位置可分为片内总线和片外总线。
按总线传送信息的类别，可把总线分为地址总线、数据总线和控制总线。
按照总线传送信息的方向，可把总线分为单向总线和双向总线。
按总线的层次结构可分为 CPU总线、存储总线、
系统总线和外部总线。
第 3章 总线和主板图 3-1 现代微机总线机构示意图
CPU
c a c h e
D R A M
B r i d g e
/ M e m o r y
c o n t r o l l e r
A u d i o V i d e o
P C I L o c a l B u s
LAN SCSI
BUS
B r i d g e
I S A,I D E M i c r o C h a n n e l
Base
I/O
G r a p h i c s
第 3章 总线和主板
2．性能指标
常用的量化指标如下：
总线带宽：
总线宽度：
工作频率：
第 3章 总线和主板
总线带宽,总线宽度,总线工作频率三者之间的关系就像高速公路上的车流量,车道数和车速的关系 。 车流量取决于车道数和车速,车道数越多,车速越快则车流量越大：同样,总线带宽取决于总线宽度和工作频率,总线宽度越宽,工作频率越高则总线带宽越大 。
总线带宽的计算公式如下：
Q=f× W／ N
第 3章 总线和主板表 3-1 常见总线的带宽和传输率返回本节第 3章 总线和主板
3.2 总线原理
3.2.1 总线的控制
3.2.2 数据传送
3.2.3 总线仲裁
3.2.4 总线驱动和其他控制返回本章首页第 3章 总线和主板
3.2.1 总线的控制总线的控制贯穿在从总线主部件申请使用总线到数据传送完毕的整个过程,要经过几个步骤：
总线请求,总线仲裁,寻址,传送数据,检错和出错处理 。 总线控制线路主要包括总线仲裁逻辑,驱动器和中断逻辑等 。
返回本节第 3章 总线和主板
3.2.2 数据传送
1,总线数据传输方式
2,总线传输方向
3．定时信号的实现方式有三种：同步方式,异步方式和半同步方式 。
第 3章 总线和主板图 3-2 半同步方式数据传输时序图返回本节
CLK
T 1 T 2 T 3 T W T4
RD
DATA
地址输出
ADDRESS
数据输入第 3章 总线和主板
3.2.3 总线仲裁根据总线控制部件的位置,控制方式可以分成集中方式与分散方式两类 。 总线控制逻辑集中在一处的,称为集中式总线控制 。 总线控制逻辑分散在总线各部件中的,称为分散式总线控制 。
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3.2.4 总线驱动和其他控制总线驱动除考虑信号线外,电源的驱动能力有时也是考虑的重要方面,特别是现在的一些外设总线,设备的电源完全从总线获得,更应该考虑这个问题 。
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3.3 微机系统总线标准
3.3.1 系统总线标准
3.3.2 常见系统总线标准
3.3.3 其他总线返回本章首页第 3章 总线和主板
3.3.1 系统总线标准
1,标准的重要性
2,系统总线标准的内容第 3章 总线和主板
系统总线通常为 50~100根信号线,这些信号线可分为五个主要类型：
数据线：决定数据宽度 。
地址线：决定直接选址范围 。
控制线：包括控制,时序和中断线,决定总线功能和适应性的好坏 。
电源线和地线：决定电源的种类及地线的分布和用法 。
备用线：留给厂家或用户自己定义 。
返回本节第 3章 总线和主板
3.3.2 常见系统总线标准
1,PC/XT,ISA（ PC/AT） 总线
2,MCA,EISA总线
3,VESA,PCI总线
4,AGP总线第 3章 总线和主板
1,PC/XT,ISA（ PC/AT） 总线
（ 1） PC／ XT总线
PC/XT总线是一种开放式结构的计算机总线，
该底板总线有 62个引脚，支持 8位双向数据传输和 20位寻址空间，有 8个接地和电源引脚,25个控制信号引脚,1个保留引脚。总线底板上有 5
个系统插槽，用于 I/O设备与 PC机连接。该总线的特点是把 CPU视为总线的惟一主控设备，
其余外围设备均为从属设备。
第 3章 总线和主板
（ 2） ISA总线（图 3-3）
IBM公司在 PC总线基础上增加 36个引脚，形成了 AT总线。即从 1982年以后，逐步确立的 IBM公司工业标准体系结构，简称为 ISA（ Industry Standard Architecture）
总线，有时也称为 PC/AT总线。
图 3-3 ISA总线插槽第 3章 总线和主板
2,MCA,EISA总线
（ 1） MCA总线
1987年 IBM公司为保护自身的利益，在宣布 PC/2机器时，推出相对封闭的微通道结构，简称为 MCA总线，
试图由该公司加以专利控制。
（ 2） EISA总线
为了打破 IBM的垄断,1988年 9月,Compaq,AST，
Epson,HP,Olivetti,NEC等 9家公司联合起来，推出了一种兼容性更优越的总线，即 EISA总线。
第 3章 总线和主板
3,VESA,PCI总线
（ 1） VESA总线
1 9 9 2 年 VESA（ Video Electronics Standards
Association视频电子标准协会 ） 联合 60余家公司,对 PC总线进行了第五次创新,推出了
VESA Local Bus（ 简称 VL总线 ） 局部总线标准 VESA V1,0。
（ 2） PCI总线 （ 图 3-4）
第 3章 总线和主板图 3-4 PCI总线插槽第 3章 总线和主板
PCI局部总线的特点。
线性突发传输。
存取延误极小。
总线主控及同步操作。
独立于 CPU的结构。
低成本、高效益。
兼容性。
预留发展空间。
第 3章 总线和主板
4,AGP总线
（ 1） AGP总线简介
（ 2） AGP总线的特点
（ 3） AGP总线的工作方式返回本节第 3章 总线和主板
3.3.3 其他总线
1,EPP,RS-232
2,IEEE1394,USB
3,EIDE,SCSI
第 3章 总线和主板
1,EPP,RS-232
（ 1） EPP并行接口
EPP方式是 IEEE 1284并行接口标准的五种数据传输方式之一,IEEE 1284标准为个人计算机的并行接口提供了高速的访问手段 。 其中的第一种,正向方式,被大多数计算机用来向打印机传输数据,通常称为 ‘ Centronics’方式,也称为标准方式 。
（ 2） RS-232串行接口
虽然现在有一些高速串行总线标准,但是 RS-232依然是现代微机的标准串行口,一般提供两个插座,MS-DOS规定其设备名为 COM1,COM2,现在仍沿用这些名称 。 也有主板只提供一个插座的情况 。
第 3章 总线和主板
2,IEEE1394,USB
（ 1） IEEE 1394总线
其实 IEEE 1394是一种串行接口标准，这种接口标准允许把电脑、电脑外设、家电非常简单地连接起来，是一种连接外部设备的机外总线。
（ 2） USB总线
USB（ Universal Serial Bus） 称为通用串行总线，是由
Compaq,DEC,IBM,Intel,Microsoft,NEC和 NT
（ 北方电讯）七家公司推出的新一代接口标准总线。
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3,EIDE,SCSI
（ 1） EIDE接口
作为接口，包括了硬件和软件两部分：接口设备是硬件，接口信号规范标准是软件。基本的硬盘接口标准有四种，即 ST506,IDE,ESDI,SCSI。
（ 2） SCSI接口
SCSI的原文是 Small Computer System Interface，
即小型计算机系统接口。 SCSI也是系统级接口，
可与各种采用 SCSI接口标准的外部设备相连，如硬盘驱动器、扫描仪、光盘、打印机和磁带驱动器等。
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（ 1） EIDE接口
与 IDE相比,EIDE有以下几个方面的特点：
① 支持大容量硬盘，最大容量可达 8.4GB,通过 BIOS
中对 INT13H中断的处理，可支持超过 100GB的容量。
② EIDE标准支持除硬盘以外的其他外设。
③ 可连接更多的外设，最多可连接四台 EIDE设备。
④ EIDE具有更高的数据传输速率。
⑤ 为了支持大容量硬盘,EIDE支持三种硬盘工作模式：
NORMAL,LBA和 LARGE模式 。
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SCSI接口标准的主要特性如下：
SCSI是系统级接口，可与各种采用 SCSI接口标准的外部设备相连，如硬盘驱动器、扫描仪、
光盘、打印机、磁带驱动器、通信设备等。
SCSI是一个多任务接口，具有总线仲裁功能。
SCSI可以按同步方式和异步方式传输数据。
SCSI可分为单端传送方式和差分传送方式。
SCSI总线上的设备没有主从之分，相互平等。
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3.4 总线新技术
1,EV6与 P4总线
2,PCI-X局部总线
3,NGIO总线
4,UMA总线
5,FUTURE I/O总线返回本章首页第 3章 总线和主板
1,EV6与 P4总线
AMD公司在其最先推出的一款 Athlon处理器上使用了一个 200Mbps的前端总线,即 Digital公司的 Alpha总线协议 Alpha EV6,其带宽较目前 Intel的 P6 GTL+ 总线协议大 1倍,现在的 Athlon采用 266MHz的前端总线,
峰值带宽可达 2.1Gbps。
AMD Athlon系统总线结构能够支持处理器物理可寻址存储器取 8TB（ 1TB=1000GB） 以上的数据,相比之下,
PCI总线的结构则只可支持 64GB的数据存取 。
而 Intel Pentium 4处理器则采用了 NetBurst微型架构，
沿用了多年的 P6架构被取代。
第 3章 总线和主板
2,PCI-X局部总线
为解决 Intel架构服务器中 PCI总线的瓶颈问题，
Compaq,IBM和 HP公司决定加快加宽 PCI芯片组的时钟速率和吞吐量，使其分别达到
133MHz和 1Gbps。 利用对等 PCI技术和 Intel公司的快速芯片作为智能 I/O电路的协处理器来构建系统。这种新的总线称为 PCI-X。
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3,NGIO总线
NGIO总线可以说是 Intel公司推出的所谓下一代 I/O总线结构，英文为 NextGeneration
Input/Output。
与其他总线结构有所区别,NGIO总线结构采用的是与传统共享总线不同的交换机制和系统主芯片连接的对等 PCI总线。
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4,UMA总线
SGI公司提出的取代 AGP的另一种方案,并于 1996年推出了 O2图形工作站,它采用的是 UMA统一内存结构总线 （ Unified Memory Architecture） 。
在 UMA总线结构中，系统中所有的缓冲器合并成一个公共区，称为系统主存。
在 UMA总线结构中，系统中所有的缓冲器合并成一个公共区，称为系统主存。
UMA是多端口的存储器阵列，具有足够的带宽，能保证各系统不会造成数据阻塞。
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5,FUTURE I/O总线
Future I/O总线结构是与 NGIO相竞争的另一种总线 Future I/O,目前仍处在 IBM,Compaq、
HP等公司的研制开发中,据称其数据传输率可达 10Gbps。
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3.5 认识主板
1,CPU插座 （ 或插槽 ）
2,总线和总线插槽
3,主板电源插座
4,内存插槽
5．磁盘接口
6．主控芯片组返回本章首页第 3章 总线和主板
7,BIOS芯片
8,CMOS芯片
9,跳线或 DIP开关
10,电池
11,各种外围设备输入输出端口
12,其他第 3章 总线和主板图 3-5 主板结构图第 3章 总线和主板图 3-6 DDR传输示意图返回本节第 3章 总线和主板
3.6 主板结构
1,AT结构
2,Baby AT结构
3,ATX结构
4,Mini ATX结构
5,Micro ATX结构
6,LPX结构
7,NLX结构
8,Flex ATX结构 返回本章首页第 3章 总线和主板
3.7 主板控制芯片组
3.7.1 概念及结构
3.7.2 流行芯片组
3.7.3 BIOS与 CMOS
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3.7.1 概念及结构
1,南,北桥结构
2．加速中心体系结构第 3章 总线和主板
1．南、北桥结构
顾名思义,南,北桥的结构一般是由两块芯片组成的芯片组结构,即 北 桥芯 片 （ North
Bridge） 和南桥芯片 （ South Bridge） 。 简单地来说桥就是一个总线转换器和控制器 。 它实现各类微处理器总线通过一个 PCI总线来进行连接的标准,可见,桥是不对称的 。 在桥的内部包含有兼容协议以及总线信号线和数据的缓冲电路,以便把一条总线映射到另一条总线上 。
北桥与南桥之间也通过 PCI总线完成通讯 。
第 3章 总线和主板
北桥芯片主要负责管理 CPU,内存与 AGP接口间的 数据传输,为 Cache,PCI,AGP、
ECC纠错提供工作平台 。 北桥芯片一般位于
CPU插槽附近 。
南桥芯片负责管理 IDE,I/O设备接口，为高级电源管理,USB等提供工作平台。现在的南桥芯片也集成了多媒体功能，整和了 AC97 2.0
（ 满足 PC98基本音频规范） /SoundBlaster兼容的音频处理等。
第 3章 总线和主板图 3-7 南北桥结构的 KT133芯片组第 3章 总线和主板
2．加速中心体系结构（ Accelerated Hub
Architecture）
这种体系始于 Intel i810芯片组,是以
GMCH（ 图形,内存控制中心 /Graphics & Memory
Controller Hub）
ICH（ I/O控制中心 /I/O Controller Hub）
FWH（ 固件中心 /Firmware Hub）
三块芯片组成的芯片组 。 三块芯片之间采用数据带宽为 266Mbps的新型专用高速总线,较之 PCI总线的南,
北桥结构要快得多 。
图 3-8为采用 AHA（ Accelerated Hub Architecture）
体系的 i815E芯片组结构示意图 。
第 3章 总线和主板图 3-8 AHA结构的 Intel 815E芯片组 返回本节第 3章 总线和主板
3.7.2 流行芯片组
1,Intel公司芯片组
2,AMD芯片组
3,威胜 （ VIA） 芯片组
4,整合型芯片组第 3章 总线和主板
1,Intel公司芯片组
(1) 440BX
440BX是 Intel为支持高主频 PII CPU而专门开发的芯片组。作为 440系列的第三代产品,440BX当时定位于高端 CPU领域，相对于其前任 LX芯片组,BX芯片组又多了几个新的特点，首先，它开始支持总线速度为
100MHz的频率（一般可上 133MHZ ）,通过配合高频
CPU,主频最少可支持到 500MHz以上。其次，它采用四端口技术，有效地把 CPU,内存,AGP端口和 PCI
总线连接起来并控制传输，提高了系统的性能。此外它还具有 32位主 PCI接口并支持同步 AGP端口第 3章 总线和主板
(2) 815芯片组
815芯片组同 810系列一样,也采用了 Intel自行设计的
Hub中心体系结构,并内部集成显卡；但 815与 810也有明显的区别,815增加了外接 AGP显卡插槽,若你对内置显卡的效果不满意,也可以另外购买 AGP显卡进行升级,
目前 815芯片组具体可分 i815及 i815e两种,其中 i815为
82815（ GMCH） 配 82801AA（ ICH） ； i815e为 81815
（ GMCH） 配 82801BA（ ICH2）,而 i815EP为 i815E
的简化版本,省掉了内置的 i752图形加速卡,GMCH
也就变为 MCH的作用了 。
第 3章 总线和主板
2,AMD芯片组
AMD直到 K7（ Athlon） 问世才自己设计制造芯片组,采用的仍是南北桥结构 。 其最新芯片组为 AMD 760和 760MP芯片组,后者支持双
CPU。 760芯片组提供了 266MHz的外频支持,
而且还支持 DDR-1600和 DDR-2100的内存规范,
支持 AGP 4X显卡 。 它的代号是 AMD 761,与它配套的南桥则是 AMD 766。
第 3章 总线和主板
3．威胜（ VIA） 芯片组
VIA（ 威盛 ） 是一家老牌的芯片组厂商 。 其早先推出的 MVP3,MVP4等芯片组都是相当成功的 。 目前其主打产品是 694X芯片组 。
694X芯片组
KX133/KT133芯片组
Apollo Pro266/Apollo KT266
第 3章 总线和主板
4．整合型芯片组
整合型芯片组是为集成型主板服务的 。 目前主板的发展有个重要趋势就是集成度日益提高,
也许未来的系统上只会有两个芯片：一个是
CPU,一个是集成了声卡,显卡,内存等配件的芯片,事实上目前很多集成了声卡,显卡,
MODEM,网卡的主板已经推出,在这种主板上我们会看到多了一些成员,如显示芯片,显存等 。
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3.7.3 BIOS与 CMOS
BIOS的全称应该是 ROM-BIOS,意思是只读存储器基本输入输出系统 。
CMOS 的 英 文 可 比 BIOS 的 英 文 难 写 多 了,它是
,Complementary Metal Oxide Semiconductor”的缩写,
翻译出来的本意是互补金属氧化物半导体存储器,指一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料 。
但在这里 CMOS的准确含义是指目前绝大多数计算机中都使用的一种用电池供电的可读写的 RAM芯片 。
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3.8 主板发展趋势
3.8.1 主板结构的新变化
3.8.2 主板总线速度的提升
3.8.3 主板超频稳定性能的成熟
3.8.4 主板安全稳定性能的增强
3.8.5 主板方便性能的提高
3.8.6 主板能源功能的改进
3.8.7 整合技术日新月异返回本章首页第 3章 总线和主板
3.8.1 主板结构的新变化新型芯片组架构的更新：传统的芯片组结构采用南北桥的分控体系,而自 i810 芯片组开始引入加速集线器结构 （ Accelerated Hub Architecture）,取代了原有的 PCI 总线,并采用专用总线以连接各设备和 CPU,以达到高速处理的目的 。
i820芯片组则采用了替代北桥芯片的内存控制集线器
（ Memory Controller Hub） 和替代南桥芯片的 I/O控制集线器 （ I/O Controller Hub）,同时也采用专用总线来连接它们,其带宽比传统的 PCI总线速度增加了一倍 。
返回本节第 3章 总线和主板
3.8.2 主板总线速度的提升
1．前端总线及带宽速度的提升
2．低电压多倍频技术的发展
3,AGP 4X 的支持
4,UDMA100 技术的发展返回本节第 3章 总线和主板
3.8.3 主板超频稳定性能的成熟
1．主板电压可调技术及外频分频调整技术
2．异步内存调整技术返回本节第 3章 总线和主板
3.8.4 主板安全稳定性能的增强
1,监控管理技术
2,主板问题诊断技术
3,主板的防毒杀毒能力返回本节第 3章 总线和主板
3.8.5 主板方便性能的提高
1,免跳线技术
2,PC99 技术规格
3,多类型 CPU主板返回本节第 3章 总线和主板
3.8.6 主板能源功能的改进主板能源新功能的改进主要体现在 STR新技术的发展，
STR技术原出自于笔记本电脑技术，其前身是 STD技术，
STD就是 Suspend to Disk的缩写，意思是“挂起到硬盘”，其具体过程是将系统（一般是 Windows 98） 运行时的当时状态和相关系统信息保存到存储设备（硬盘）上，此时系统耗能极小，再次开机时可省去大量的系统自检和启动时间，从而迅速恢复到关机前的状态。
目前最新的主板 BIOS均支持 STR技术，而一些不支持
STR技术的老主板也可通过 Windows 2000等新型操作系统获得软支持能力。 返回本节第 3章 总线和主板
3.8.7 整合技术日新月异自从整合技术在 1999年,大行其道,以来,主板整合技术成为了一大新的发展趋势 。 其原理是将一般单独配置的 AGP显卡,PCI声卡,PCI Modem,PCI网卡,
IEEE1394等设备接口集成在主板上,以提高产品的兼容性和性能价格比 。 在音频方面,与以前的一些整合主板不同的是,目前推出的主板芯片组均提供了 AC97
（ Audio Codec 97） 的接口,只需在主板上集成一块模拟信号编码解码器,即可实现电脑硬件的音频处理功能和 Modem,网卡功能 。
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