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[小惡魔的電腦教室] 2-1.認識主機板

煮雞板....咳!「主機板」(Motherboard)不算電腦裡最先進的零組件,但絕對是塞最多東西的零組件。事實上,現在新的主機板簡直像怪物,上面可能有數十個長長短短、大大小小、圓的方的、各式各樣的插槽。即使我已經見過不下百張的主機板,仍然會驚訝於一張板子怎麼能塞這麼多東西,更可怕的是,東西還一年比一年多。

平台的概念

在電腦零件組中,主機板扮演的是一個「平台」(Platform)的角色,它把所有其他零組件串連起來,變成一個整體。我們常說CPU像大腦一樣,負責所有運算的工作,而主機板就有點像脊椎,連接擴充卡、硬碟、網路、音效、鍵盤、滑鼠、印表機等等所有的週邊,讓CPU可以掌控。所以玩電腦的人,常會在意「板子穩不穩」,因為主機板連接的週邊太多,若穩定性不夠就容易出現各種靈異現象。CPU不夠快,頂多人笨一點算得慢,但脊椎出毛病就不良於行了。

當然,CPU還是最重要的零件,CPU掛了,就像本草綱目所記載的:「腦殘沒藥醫」。

目前全世界最大的主機板廠通通都在台灣(生產線當然在大陸),所以一定要好好認識一下台灣之光,但就像最前面說的,現在主機板上實在塞太多東西,每個插槽都是一種規格,有自己的歷史和技術。這篇主要是講一個「綜觀」,各插槽的技術會在對應零組件裡詳細說明,出現一堆英文縮寫請別在意。

廢話不多說,我們挑一張目前最新的主機板做介紹,大家一起感謝微星提供兩張P35 Platinum供小弟任意解體,幸好,在本專題中沒有一張主機板死亡。


主機板外觀



這是目前新的主機板的模樣,看起來密密麻麻跟鬼一樣。你電腦裡裝的可能沒這麼高級,花樣也不一定這麼多,但某些東西是每一張主機板都會有的。



先把一定會有的東西框出來標號,依序做介紹。


1.CPU插槽(CPU Socket)

首先,主機板一定有個插槽放CPU,不同的主機板通常會有不同的CPU插槽型式,以支援不同的CPU,而即使插槽型式一樣,主機板也不一定都能支援,這跟CPU或主機板的世代交替,或是廠商自己劃分產品定位有關。而在照片左端有一個八個洞白色插槽,那是給CPU供電用的。



這是插上電源插頭之後的樣子,在CPU的章節有提到,現在高階CPU的耗電TDP非常高,所以要有專門的電源模組,特別給CPU用。另外,CPU是很精密的電子零件,它有固定範圍的工作電壓,過高過低都會傷到CPU,所以CPU插槽旁邊都會佈滿一顆顆的小圓柱(照片中銀色紫色交錯的東西)。這些「電容」的作用像小型的電池,當輸入電壓較高時就儲存電力,輸入電壓較低時就釋放電力,而快速的儲存和釋放,會讓供電保持在一個較穩定的環境,而不是上上下下的暴風雨。喜歡超頻的玩家會很在意這些電容,因為這是穩定電壓的零件之一,可提升電源的純淨度,玩家會講究電容的型式(固態或電解)、廠牌(日系或台系),甚至是安裝(插件式或SMD式)的方法,為的就是給CPU最穩定的環境,達到超頻的爽度。

但要注意,穩壓不是只有電容在做,而是要搭配其他零件(如電容旁邊的R25方塊,電感)和整體線路,不一定用上高級電容就保証有高級電源,最重要的還是主機板的線路設計方式。而現在主機板常常標榜的「分相」,就是把供電的電流和電壓分開成數個,比如原本輸入120W,可拆成四相各30W,由於每一相的負載較低,比較容易保持供電的穩定度。一般說來分相愈多,電源的環境就愈好,但這並非絕對,設計功力還是最重要的。而要看分幾相,可以數一下電容或電感的個數,電容數除二或電感個數通常就是相數,但這只是「通常」,依然不是絕對,照片中的主機板是四相電源。


2.記憶體插槽(DRAM Slot)

在第0篇的總論就有提到了,這長條狀的插槽就是插記憶體用的,一般主機板會有2~4條,或更多,緊鄰著CPU和北橋晶片。


3.北橋晶片(Northbridge)

北橋是主機板上最重要的晶片,負責連接CPU、記憶體和顯示卡,通常中階以上的主機板都會在北橋上裝散熱片或風扇,因為它就像CPU一樣會發熱。照片中是拆下散熱器後的模樣,紫色的東西可能是散熱用的貼紙,我不敢硬摳下來,不過北橋就和CPU一樣,都是一顆晶片。


4.南橋晶片(Southbridge)

南橋是主機板上的老二,和北橋互連並連接其他週邊,我們熟知的主機板「功能」大多來自南橋,比如USB、網路、音效、SATA/IDE硬碟,都是從南橋連出來的。它也是一顆晶片,照片中看起來好像比北橋還大,那只是晶片製程和封裝的型式不同。



現在主機板為了差異化,有時南北橋都會做散熱片,甚至還兼做造型,讓南北橋與CPU旁的穩壓線路全部連在一起做散熱。當然,通常只有高階產品才會這樣做,入門主機板黏個散熱片就算很有義氣了。


5.擴充卡插槽(Expansion Card Slot)

雖然某些主機板已經內建了「所有」必要的東西,比如網路、音效、甚至顯示晶片,但還是有擴充的需求,這些插槽就是拿來裝別的卡,比如插上電視卡就可以在電腦上看天下第一味,或是插無線網卡,讓桌上型電腦也能無線化。而最常見的,就是插一張顯示卡。



這是顯示卡插上PCI-Express插槽,網路卡插上PCI插槽的樣子。PCI-Express或PCI都是擴充卡的插槽型式,從名字也看得出來,PCI-Express比較先進。


6.硬碟/光碟機插槽(IDE、SATA)

藍色小插槽和黃色長一堆針的,都是連接硬碟或光碟機用的,藍色的是SATA、黃色的是IDE(或叫PATA),現在IDE通常只有光碟在用了,硬碟幾乎快全面轉換到SATA了。左邊那堆黃綠紅的小針腳是連接機殼用的,比如機殼上的USB、電源鍵、燈號等等,這部分的安裝通常要參考主機板說明書,每一張主機板的針腳並不固定。



SATA和IDE的排線,很明顯看的出來SATA的插拔方便多了。


7.整合週邊(Integrated Peripherals)

這些主機板本身功能的輸出輸入口。USB和網路插孔應該認得出來,右邊六個洞是音訊輸出和輸入,左邊兩個圓的是PS/2,插舊型的鍵盤和滑鼠,其他光纖輸出(音訊)、eSATA(外接硬碟)、IEEE 1394(週邊)的位置如圖所示。


8.BIOS

 
那個看起來像水銀電池的東西,嗯....就是電池。用來供電給BIOS,儲存主機板的設定和時間,就算電源拔掉,資料也可以保留很長一段時間。至於BIOS(Basic Input/Output System),有點像是主機板內建的「軟體」,用來辨識主機板上的各式裝置,調整各種設定,再交給作業系統啟動,BIOS是開機過程中的第一步,BIOS辨識完畢之後再給作業系統接手。BIOS軟體通常放在一個很小的Flash ROM儲存裝置(可以刷BIOS更新內容),照片中貼著綠色貼紙的就是,和旁邊的插槽相比真的超小。


 
電腦開機時可能會秀這樣的圖形或文字,通常一閃而過,但一定會顯示按什麼鍵可以進入BIOS設定,一般是按DEL或F1。早期的BIOS可以用一個方法「定住」,就是把鍵盤線拔掉,BIOS就會停在一個錯誤訊息,可以仔細看清楚,但現在不一定管用了,只能用各位高超的動態視覺,或是按「Pause」鍵停住。哈!突然想到一個關於BIOS的冷笑話,很久很久以前,隨插即用的USB鍵盤還沒那麼普及時,BIOS預設若沒抓到PS/2鍵盤就會停住,然後出現「keyboard not present , please press F1 key to continue」(找不到鍵盤,請按F1鍵繼續).....啊就找不到鍵盤了,是要用什麼按?念力嗎?


對不起,我耍冷了......



這是最常見的BIOS畫面,現在BIOS不止拿來做基本的硬體設定,最重要功能已經變成是超頻了,BIOS也是各家主機板廠差異化的主要部分,之後我們會有完整一個章節來介紹BIOS。


9.電源輸入(ATX Power Connector)

南北橋要吃電、記憶體要吃電、顯示卡要吃電,就連USB也要吃電(雖然不多),而電就從這個20或24針的電源插座進來,供電給整張主機板。這插槽是給電源供應器插的地方,就像主機板其他有電源輸入的地方一樣,旁邊一定有電容排排站。


主機板基本架構


看完這一堆,應該不難想像主機板上到底塞了多少東西,這裡寫的還是簡化過的,內建顯示、音效Codec和網路Phy晶片還沒提到呢!但這只是主機板的第一篇而已,之後會在「北橋」和「南橋」篇另外解說。

說到南北橋,其實上面所有的東西可以簡單的分割成三大部分,主機板就是由「CPU」、「北橋」和「南橋」組合而成,其中南北橋晶片合稱「晶片組」(Chipset)。只要把CPU想成大腦,晶片組的北橋和南橋則是脊椎的兩個部分,一切就不難理解了。



我把CPU裝上主機板,並把南北橋的散熱器拔掉,露出晶片。是不是有一種「三位一體」的神力流貫你全身的感覺?(有才怪......)



標上框線和箭頭,應該清楚多了。這就是一個「平台」的架構圖,會叫北橋和南橋,是因為畫這種架構圖時,北橋都會在上面,南橋在下面。以最快的方法解釋:北橋連接高速週邊,傳輸速度以每秒數GB來計算的,比如CPU(8~10 GB/s)、記憶體(8~10 GB/s)、顯示卡(8 GB/s);而南橋連接慢速週邊,傳輸速度以每秒數MB來計算,比如硬碟(375 MB/s)、USB(60 MB/s)、PCI(133 MB/s)、網路、音效等等。換句話說,北橋直接影響電腦的「效能」,南橋決定電腦的「功能」。所以,當你從USB隨身碟讀一個資料,資料就從 USB → 南橋 → 北橋 → 記憶體 → CPU。而連接北橋和南橋之間的通道,則依晶片組廠商的設計而不同,Intel過去是用專屬的Hub Link,新的晶片組則用標準化的PCI-Express,至於NVIDIA和AMD則習慣用HyperTransport。

由於北橋最重要的就是記憶體控制器,有時也叫Memory Controller Hub,南橋是各式輸出入週邊,所以也叫I/O Controller Hub,你想繞英文我不反對,但我自己是習慣南北橋的稱呼啦!

註:MB是MegaByte,GB則是GigaByte=1024 MB。

結語

雖然一般主機板通常會有南北橋,但沒有規定說這兩顆晶片不能塞在一起變一顆,尤其AMD最近的CPU都內建記憶體控制器,把北橋最重要的功能轉移到CPU內,這讓晶片組的設計變得非常好玩,北橋可以變南橋,橫跨世代完全利用。在接下來的北橋和南橋篇,會有更完整的平台升級和週邊I/O的介紹。
好文!
推一下!!!
寫的簡顯易懂!
文句也頗俱風趣
不像一般計概書寫的那麼硬梆梆的喔!!
讚啦!!!
太強了. 先前讚了2次, 還是要再讚.

以前聽人說南北橋, 一頭霧水, 如今清楚多了.


你那 keyboard 笑話........ 令我笑得公司的人都以為我瘋了....
那的確是個很好笑的笑話....或許是bios工程師在耍幽默吧@@
不過倒也不算寫錯啦
因為意思應該是要使用者先接上鍵盤再做處理

煮雞板...倒是真的有人拿CPU煮蛋啦
看來弄個親子聚餐很有機會

另外...那個看起來很像水銀電池的電池...那是鋰電池
有次去順發買這個東西....跟店員問說有沒有主機板上用的鋰電池
店員還大張旗鼓地問了一堆人主機板上有鋰電池嗎
最後有個貌似比較資深的直接說 "那是水銀電池啦,在樓上"

題外話,水銀電池可以充電嗎?不是早就禁用了@@a
真的是很不錯耶
哈 不過有一點想抱怨
可不可以出快一點 呵呵
沒拉
好文章還是要慢慢孵出來拉
這幾篇文章真是不錯阿
初學者(我...)很容易就懂了
對了 怎麼從1-1跳到這裡阿??
DreamFirst wrote:
真的是很不錯耶哈 ...(恕刪)


呃,因為我寫的速度不夠快,所以就沒辦法出太快,真抱歉,目前預計是每一星期兩篇,一般補習班,不是強迫升學的那種,也是以這種速度在上課吧,哈哈。

1-1跳2-1,是因為發現CPU後面的章節愈來愈常提到晶片組,兩者沒辦法分開,所以先上主機板篇,有個概括的了解之後,再回頭去看CPU。
都說得很清楚


讓我搞懂南北橋的作用


P35 Platinum是張不錯的板子
有時候 故事像新詩 有時候 故事像散文 有時候 故事像小說 有時候 故事像電影 這是我的故事,而且,故事才剛開始!
要不要再講解一下那堆接機殼的針腳?
可能會有一些初學者死在這裡
Hiro hyn hi^dh ab 'wanath......
「南橋是主機板上的老二」。最近很多主機板的「老二」都有愈來愈熱的情況 , 像ICH9從ICH7以來就加裝了散熱片替它散熱就知道。
豈能盡如人意,但求無愧我心。
mj23168 wrote:
「南橋是主機板上的老...(恕刪)


別說「老二」愈來愈熱,老大也不惶多讓啊,Intel新的X38北橋都加了「銅製鍍鎳金屬上蓋」(太多人說不要叫它鐵蓋)了...

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