电脑主板基础知识培训 - 图文 

CPU转接卡应该是主板上一个重要的部件，对于许多拥有老主板插座的用户而言，有了它能让你减少额外主板的投资来升级你的CPU性能。

下面就几家主流芯片组厂家的典型产品作详细介绍：

二、INTEL公司系列芯片组

1、i810芯片组简介

i810芯片组的研制计划最早在98年4月透露，那时研发代号为Whitney，主要用于Socket 370主板，为Socket Celeron服务。事隔一年，在99年4月27日，Intel正式发布编号为Intel810的芯片组。由于这是Intel第一款集成显示芯片的产品，因此可以说意义重大。i810现在共有4个版本，主要特征列于下表： 芯片代号 i810L I810 I810DC100 I810E 芯片生产型号 主芯片工艺 HUB HUB制作工艺 总线频率 内置VGA RAMDAC速度

Share Memory 最高分辨率 插槽 USB接口 DIMM数量

内置显示内存 无

FW82810 FW82801AB

FW82810 FW82801AA

FW82810DC100 FW82801AA

FW82810DC133 FW82801AA

0.25微米制造工艺，421pin BGA封装 0.25微米制造工艺，241pin BGA封装 66、100MHz

Intel 752

230MHz

Direct AGP 技术共享，最多52MB

4M (10ns)Sdram

4M (7.5ns)Sdram

2D：1600 * 1200 * 8bit color * 85Hz 3D：1024 * 768 * 16bit color * 85Hz 4 * PCI 2 2

6* PCI

66、100、133MHz

Intel 754

最大内存容量 512M

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AMR Ultra DMA33 Ultra DMA66

支持 支持 无

支持

在Intel技术规格书中，FW82810系列芯片又称GMCH（Graphics and Memory Controller Hub），FW82801系列芯片则称为ICH（Input/output Controller Hub），这种结构是完全不同与原来作为标准的南桥和北桥的结构，而是一种全新的结构。其中一个较为特殊的设计是内存工作速度与外频相脱离，固定为100MHz或133MHz（i810E），而且Intel还将PCI总线管理权移交给了ICH，这也是一个较为罕见的做法。超越过去优秀的“南桥”、“北桥”架构，Intel又“发明”了新的“加速中心架构”，在这种架构中，两块芯片不是通过PCI总线进行连接，而是利用能提供两倍于PCI总线带宽的专用总线。这样，每种设备包括PCI总线都可以与CPU直接通讯，Intel 810芯片组中的内存控制器和图形控制器也可以使用一条8bit的133MHz“2X模式”总线，使得数据带宽达到266MB/s。代号为Camino的Intel 820芯片组也将采用这种架构。

在i810的GMCH所集成的显示芯片并不是早前所讲的Intel i740，而是改进后的Intel 752。它与Intel i740主要的不同在于RAMDAC频率从203MHz 提高到230MHz，在相同分辨率下可获得更高屏幕刷新率。另外Intel 752还增加了数字视频信号输出端口（DVOP：Digital Video Out Port），只要外接相应控制芯片就可以输出符合Panel Link标准的数字平面（DFP：Digital Flat Panel）显示信号或TV信号。由于这两种信号使用数字信号生成（老的显示卡是用模拟VGA信号生成），所以输出质量能得到很好的保证。此外针对Intel i740不太好的2D性能，Intel 752还专门使用了动态补偿技术（MC：Motion Compensation），从而使它的DVD播放能力有明显提升。i810E所集成的Intel 754芯片则是一枚AGP4×芯片，其他技术与Intel 752相同。Intel希望i810E这个产品与最新一代100~133MHz主频的赛扬CPU加上PC133 SDRAM的组合来为整合式电脑打开一个新天地，改变人们心中“整合=低性能”的传统看法。

在i810任何版本的ICH中都集成了符合AC’97（Audio Codec 97）v.2.1标准（MVP4符合2.0标准）的音频控制电路，简称AC’97 Controller。它兼容Sound Blaster Pro，并支持Direct Sound等音频技术。只要通过AC Link通道外接一枚符合AC’97标准的解码器（Codec）即可获得声卡的基本功能，而且理论信噪比大于90dB。此外在ICH中还整合了MC’97控制器（Modem Codec 97 Controller），同样可以通过AC Link外接符合MC’97标准的Codec，使其具有Modem功能。不过由于没有专用的处理芯片，所以i810的音频与Modem功能主要是软件模拟，把CPU当作相应的数字信号处理器（DSP：Digital Signal Processor），因此与独立的声卡和Modem还是有分别的。另外，i810与MVP4一样，也在ICH中采用了最新系统管理总线技术（SMBus：System Management Bus），CPU通过它可以更顺畅的与外设沟通，与外接的LDCM（LANDesk Client Manager：局域平台客户管理）芯片配合，它还能让系统迅速得到有关CPU温度、风扇转速和关键电压等重要系统参数，有助于系统管理与正常运作

“FWH”（ Firmware Hub，固件中心）82802是一块不少于4Mbit的EEPROM。它包含了主板和图形控制器的BIOS，还是一个随机数发生器。Intel对这个随机数发生器没有作任何表示，因为目前还没有一个软件能用得上它。

这4个版本的芯片组在显存方面的设计有所不同。首先，3个版本的GMCH都使用了Direct AGP技术。这个技术的关键在于将AGP的虚拟图形地址映射表（VGART：Virtual Graphics Address Remapping Table）控制器与内存分配器合并，把传统北桥芯片的内存控制器改为GMCH的系统内存/显存控制器。在工作时，它并不象MVP4、SiS 530和SiS 620那样，通过BIOS在内存中事先固定划分出一个区域用于显存，而是自动根据当前显示模式（即分辨率与颜色深度）动态分配显存容量并直接使用AGP模式，这样可以最大限度减少内存占用，保证系统性能。

可是虽然i810已将内存工作速度固定在至少100MHz，但高档i810DC100与i810E仍然外接了10ns（100MHz）或7.5ns（133MHz）的4MB SDRAM。有人认为这就相当于显卡上的显存：当这4MB容量不能应付更大3D纹理数据时，才通过AGP访问内存。其实并不

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是这样，它们是与共享显存同时工作。大家可能还记得Intel i740显卡的工作方式：卡上显存只用于2D帧图，而只要是3D纹理数据就通过AGP使用内存。i810DC100与i810E也是如此，这4MB SDRAM主要就是用于2D帧图（i810L与i810也只能使用4MB内存用于2D帧图），在3D图形显示中，4MB的显存并不用于存放纹理贴图，当然也不会做为框架显存，它的作用只是提供Z-BUFFER，提高3D加速性能。因此Intel把这4MB的SDRAM叫做显示缓存，这也是FW82810DC100与FW82810DC133中DC的含义：Display CACHE。 国外媒体所进行的初步测试结果表明，有显示缓存的主板3D WinMark 99的得分一般要比没有显示缓存的主板高出50%左右。

与PC’99规范要求相符，i810已不再支持ISA总线，ICH与Super I/O芯片的沟通改用新开发的低针数界面（LPCI：Low Pin Count Interface）。LPCI是一种工作频率更高的传输界面，但它所使用的针脚数较少，因此属于简单型传输界面，在速度上并不比ISA快多少。某些主板配备了ISA插槽是使用了专门的ISA to PCI桥接芯片。

i810另一个引人注目的地方是与MVP4一样全面支持Intel与洛克韦尔公司（Rockwell）共同提出的音频/调制解调器插卡（AMR：Audio/Modem Riser）总线。由于在i810的ICH中已集成了AC’97 Controller与MC’97 Controller，因此只要外接相应的Codec即可获得声卡或Modem功能。AMR的主要用意就是将这两种Codec做在一张插卡上，给用户提供更多便利。另外AMR总线还能与i810的DVOP配合使用，在AMR插卡上集成相应的控制芯片即可外接符合Panel Link标准的DFP显示器或电视机。当然AMR插卡也并不是必需的，不少主板厂商都已在主板上集成了音频Codec，甚至还有Panel Link或TV控制芯片；有的厂商则为了能获得更好的音频效果，还集成了专用音效芯片；而且某些主板还能将集成音效屏蔽，允许用户购买功能更强大的声卡以满足自己的需要。

与目前各类主板相比，i810最大特点就是对高级电源配置界面（ACPI：Advanced Configuration and Power Inerface）的支持率非常高，并大都采用了内存休眠唤醒技术（STR：Suspend To Ram），而这肯定是今后的一大潮流。ACPI是一种由Intel、微软和东芝（Toshiba）等多家公司共同开发的，通过操作系统而不是BIOS来管理电源的技术，它要求主板控制芯片和其他I/O芯片与操作系统建立标准联系通道，让后者可以通过瞬间软电源开关（MSPS：Momentary Soft Power Switch）来管理电源，但这必须在使用ATX电源的主板上才能实现。在Windows 98中已全面采用了ACPI技术。ACPI的最大好处之一就是“On Now”，它能让你在开机时马上回到上一次关机前的工作状态。

但怎么才能实现“On Now”呢？这就是STR的主要功能了。在以前，人们还开发了一种叫磁盘休眠唤醒技术（STD：Suspend To Disk）。用户可以在关机时启动这一功能将内存中的资料直接保存于硬盘，等下次开机时，电脑就从硬盘中读取资料恢复到内存中，从而回到了上次关机前的状态。但由于硬盘速度较慢，保留与恢复时间都较长，因此人们又发明了STR。顾名思义，STR就是在关机时将资料仍保留在内存，此时电源只向内存供电，其他部件都处于关机状态，所以只消耗3W左右电力。下次开机时，电脑只需7秒左右时间就可以根据内存资料迅速恢复到上次关机前的状态。Intel公司把这个功能叫做作Instantly Available，我们可以将其理解为“立即开机”。另外STR还能与其他开机技术配合使用，如定时开机、键盘或鼠标开机、Modem开机和局域网摇控开机等，而现在发布的i810主板都无一例外的具备这些开机功能。 2、i820芯片组

作为Intel的新一代控制芯片组，i820和面对低端市场的Intel 810（研发代号Carmel）系列一样，采用了“Accelerated Hub Architecture”（加速型集合主控体系）。这一全新的技术体系废弃了以440BX为代表的传统型控制芯片组所采用的南、北桥分控体系，为各控制芯片之间的高速数据传输创造了条件。在传统型控制芯片组里，除了少数集成度较高的特殊产

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品外，一般都包含有负责控制CPU、内存和AGP相关部分数据传输控制的“North Bridge”（北桥芯片）和负责PCI总线、串并口等I/O相关部分数据传输控制的“South Bridge”（南桥芯片），南北桥之间由带宽133MB/s的PCI总线连接。而新的i820芯片组，则由相当于传统北桥芯片的MCH（Memory Controller Hub，内存主控器）和相当于传统南桥芯片的ICH（I/O Controller Hub，I/O主控器），以及新增的FWH（Firmware Hub，固件主控器，相当于传统体系结构中的BIOS ROM）共3块芯片构成。乍一看，似乎i820和440BX等传统型芯片组并无多大区别，但实际上MCH和ICH是由专用的带宽为266MB/s的专用总线连接的，这使得控制芯片间可以自由地进行高速数据传输且不会象传统型芯片组那样受到PCI总线上其他设备的干扰，而FWH则是挂接在ICH上的。i820与440BX的功能比较请参看附表：440BX主板与i820主板比较 比较 Intel 440BX Intel 820 所支持的CPU FSB外频 所支持的内存种类 最大内存容量 AGP PCI I/O总线

AC’97 Audio/Modem

Slot1 66/100MHz EDO/SDRAM

1GB 1X，2X

32位/33MHz，Rev2.1

PCI/ISA No

Slot1 100/133MHz Direct RDRAM 1GB（3RIMM） 1X，2X，4X 32位/33MHz，Rev2.2

PCI/LPC Yes

IDE Ultra ATA/33 Ultra ATA/66

i820芯片组中的MCH代号为“82820”，是一块采用324针BGA封装的芯片，目前已确认它存在两种版本，即普通的82820和支持双CPU的82820DP。该MCH的最大特征就是作为Intel产的芯片组，首次正式支持了133MHz的外频。尽管目前市场上真正支持外频133MHz的CPU还为数不多（只有少量采用Katmai内核的Pentium III/533B和600B），但预定在10月底正式发表的新CPU代号为Coppermine的新一代Pentium III将全部采用133MHz的外频，i820正是为了配合以它们为代表的“次世代CPU”而专门量身定做的。在外频提高到133MHz后，CPU与MCH之间的带宽将由440BX的800MB/s提高到1.064GB/s。MCH本身内建了4个主要接口（Interface，以下简称I/F），即连接CPU的Host I/F（支持Pentium II/III，DP版的Host I/F支持双CPU）、连接内存的RDRAM I/F、连接AGP的AGP I/F和与ICH连接的ICH I/F。

i820芯片组中所用的ICH与先期登场的Intel 810芯片组中的ICH同型，都为“82801AA”，这是一块241针BGA封装的芯片，为系统提供了各种I/O控制能力，其中包括PCI、IDE、USB、LPC等等。82801AA与440BX中的南桥芯片相比，最具特色之处无疑是新增了对AC’97的支持。所谓的AC’97（Audio Codec’97，音频编码/解码器）是Intel在1996年提出的一种为在PC上有效处理音频信号或Modem等设备发出的模拟信号而开发的新架构。它界定了连接在PC总线上的数字式控制器（AC’97 Digital Link）和负责处理模拟信号输入输出的外部编码/解码器（AC’97 Analog Codec）之间的硬件接口规范，使不同厂家之间的同类产品具有了兼容性。82801AA内置了AC’97 Digital Link，只需在主板上附加一块模拟信号编码/解码芯片，就可以以较低的成本在PC实现音频处理功能和Modem功能。并且，AC’97还规定了一种名为AMR（Audio Modem Riser）的专用接口（就是那种在新型主板上经常可见的，长度大约为AGP插槽一半的褐色插槽），即使主板上未配置编码/解码器，只要在AMR插槽里插上AMR扩展卡，仍能为PC附加音频处理功能和Modem功能。 此外，在IDE接口方面，82801AA实现了对新一代标准界面Ultra ATA/66的支持，使IDE设备的接口速率从以往的33MB/s（Ultra ATA/33）提高到了66MB/s。在82801AA中，Intel废除了对ISA总线的支持，这不仅仅意味着ISA插槽将从主板上消失，同时也对挂接在ISA总线上的、掌握串并口设备数据传输控制权的I/O控制器判了死刑。作为ISA的代替品，82801AA另行支持了LPC（Low Pin Count）接口。LPC是一种用8根数据线连接的带宽为4bit的串行接口，它最大的优点就在于构造简单，并且只消耗一个IRQ，这些都有利于降低系统成本。还有，传统型的Wake Up On LAN（可遥控连接在局域网上的PC开机）

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功能在82801AA上也将得到继承。

FWH，是写有系统BIOS信息的4Mbit（或8Mbit）的闪存（Flash ROM）和硬件随机数发生器（Random Number Generator，以下简称RNG）的集合体，采用的是32针的PLCC封装或是40针的TSOP封装。RNG主要是为了顺应今后日益增多的对随机数的需要应运而生的，目前可以预见的需要用到随机数的主要有使用随机数进行处理的加密协议、保安规程和日渐发达的电子签名系统。尽管使用软件也可以生成随机数，但那都还属于“虚拟随机数”。惟有使用硬件演算，才能免去繁杂的演算而直接得到高质量的随机数。有了RNG，今后也许会有更多的电脑开始在硬件保密方面大做文章。

Direct RDRAM是Intel与Rambus合作开发的Rambus DRAM的改良品，当它在400MHz的频率下驱动时，带宽可望达到1.6GB/s，这个数字是目前主流的PC100 SDRAM的2倍。与使用RAS、CAS信号线进行传输控制的SDRAM不同，Direct RDRAM是将数据封包化后使用特殊协议来控制传输的。尽管Direct RDRAM的内存总线宽度仅为16Bit，但由于它的工作频率极高，因此总的带宽仍然十分可观。在实际运用Direct RDRAM时有不少限制，比如在1条内存通道上就只能存在有少于32块的内存芯片，因此在只有1条Direct RDRAM通道的i820上，即便使用搭载256Mbit芯片的内存条，内存的总容量也不过是1GB。幸好i820不是面对服务器的控制芯片组，想来有1GB的内存也够用了吧。针对服务器开发的Intel 840芯片组（代号Carmel）带有2条Direct RDRAM通道，因此最大内存搭载量可以达到i820的2倍。最初的Direct RDRAM规格规定：内存将与400MHz的时钟频率的上行、下行两波峰分别同步工作（内部实际工作频率800MHz），以实现16Bit×800MHz=1.6GB/s的带宽。但由于现有技术条件下生产400MHz的Direct RDRAM（又叫PC800内存）芯片时，产品合格率不高，导致无法大量生产且价格昂贵。为此，i820采取了一种折中的办法，那就是既支持400MHz的，也支持356MHz、300MHz和266MHz等较低的内存时钟。并将能够在356MHz的时钟下与信号两端同步工作的Direct RDRAM称为PC700内存，而300MHz下工作的Direct RDRAM则被称为PC600内存。不过，由于i820芯片组提供的内存时钟是与CPU的外频直接关联的，因此用户无法自由改变内存的时钟频率，外频与内存时钟的具体关系请参看附表。

在这几种Direct RDRAM芯片中，266MHz下工作的产品是最近刚刚发表的，而PC600内存则是为了防止价格昂贵的PC800、PC700内存把顾客吓跑而在更早些时候推出的。当然，工作频率的下降会直接影响到内存带宽，这会导致Direct RDRAM相对于PC100/133内存的优势相应减小。尤其是266MHz的Direct RDRAM，它的实际带宽与VIA等正在推行的PC133 SDRAM完全相同，都为1.064GB/s。尽管在实际使用中SDRAM受反应时间的限制，存取性能会有所下降，但Direct RDRAM昂贵的价格究竟能被多少用户接受始终是一个未知数。需要注意的是，尽管Direct RDRAM的带宽为PC100 SDRAM的2倍，但它并不意味着电脑整体的处理速度会有飞跃性的提高。这是因为尽管内存带宽可以算是电脑系统中的一个速度“瓶颈”，但在实际应用中，大多数情况下是CPU与控制芯片组之间（在使用i820的系统中是CPU与MCH之间）在交换数据，而CPU与MCH之间的数据带宽尽管已经随着外频的提高增加到了1.064GB/s，但与主频600MHz以上的CPU相比还是很紧张的。在常见的测试程序中，实际上系统运行的速度更多地受到这一带宽、而不是内存总线带宽的桎梏。惟有当一边由CPU进行大量内存存取操作，另一边又有大量总线主控型（Bus Master）的设备需要对内存进行存取操作时才有望使Direct RDRAM的性能优势发挥出来。Direct RDRAM是以184针的RIMM（Rambus Inline Memory Module）内存条的形式提供给用户的，它在外观上就与现在占主流的168针DIMM完全不同，因此彼此互不兼容。而且，RIMM的驱动电压为2.5V，也不同于DIMM的3.3V。由于Direct RDRAM是将内存芯片串接的，因此必须提供不间断的信号线。当RIMM插槽里没有插上RIMM时，也要插上被称为CRIMM（Continuity RIMM）的虚拟条以维持信号线的完整。i820芯片组最多可支持3条RIMM插槽。当初Intel是准备让Direct RDRAM成为i820系统上唯一可用的内存的。但由于这一决定受到主板厂商们的抵抗，因此Intel也提供了在i820系统上继续使用现有SDRAM的解决方案。那就是利用编号为“82805AA”的MTH（Memory Translator Hub）芯片。这样一来尽管i820本身的MCH只支持Direct RDRAM，但通过MTH，可以让系统象处理Direct RDRAM一样对SDRAM进行读写操作（当然速度会慢一些）。只要在主板上配置有MTH芯片，就可以在主板上设置DIMM插槽了。不过即便是这种情况，Intel也建议主板厂商不要只设置

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