电脑四大核心硬件知识详解.docx

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电脑四大核心硬件知识详解

电脑四大核心硬件知识详解-主板知识详解

1、适用类型

　　主板适用类型，是指该主板所适用的应用类型。

　　针对不同用户的不同需求、不同应用范围，主板被设计成各不相同的类型，即分为“台式机主板”和“服务器/工作站主板”。

　　1）台式机主板

台式机主板，就是平常大部分场合所提到的应用于PC的主板，板型是ATX或MicroATX结构，使用普通的机箱电源，采用的是台式机芯片组，只支持单CPU，内存最大只能支持到4GB，而且一般都不支持ECC内存。

　　存储设备接口，也是采用IDE或SATA接口，某些高档产品会支持RAID。

　　显卡接口，多半都是采用AGP4X或AGP8X，某些高档产品也会采用AGPPro接口，以支持某些高能耗的高档显卡。

　　扩展接口也比较丰富，有多个USB2.0/1.1，IEEE1394，COM，LPT，IrDA等接口，以满足用户的不同需求。

扩展插槽的类型和数量也比较多，有多个PCI，CNR，AMR等插槽，适应用户的需求。

　　部分带有整合的网卡芯片，有低档的10/100Mbps自适应网卡，也有高档的千兆网卡。

　　在价格方面，既有几百元的入门级或主流产品，也有一二千元的高档产品，以满足不同用户的需求。

　　台式机主板的生产厂商和品牌也非常多，市场上常见的就有几十种之多。

　　2）服务器/工作站主板

　　服务器/工作站主板，则是专用于服务器/工作站的主板产品，板型为较大的ATX，EATX或WATX，使用专用的服务器机箱电源。

其中，某些低端的入门级产品，会采用高端的台式机芯片组，例如，英特尔的I875P芯片组，就被广泛用在低端入门级产品上；而中高端产品，则都会采用专用的服务器/工作站芯片组，例如，英特尔E7501，SeverWorksGC-SL等芯片组。

对服务器/工作站主板而言，最重要的是高可靠性和稳定性，其次才是高性能。

因为大多数的服务器，都要满足每天24小时、每周7天的满负荷工作要求。

由于服务器/工作站数据处理量很大，需要采用多CPU并行处理结构，即一台服务器/工作站中安装2、4、8等多个CPU；对于服务器而言，多处理器可用于数据库处理等高负荷高速度应用；而对于工作站，多处理器系统则可以用于三维图形制作和动画文件编码等单处理器无法实现的高处理速度应用。

为适应长时间，大流量的高速数据处理任务，在内存方面，服务器/工作站主板能支持高达十几GB甚至几十GB的内存容量，而且大多支持ECC内存以提高可靠性。

服务器主板在存储设备接口方面，中高端产品也多采用SCSI接口而非IDE接口，并且支持RAID方式，以提高数据处理能力和数据安全性。

　　在显示设备方面，服务器与工作站有很大不同，服务器对显示设备要求不高，一般多采用整合显卡的芯片组，例如，在许多服务器芯片组中，都整合有ATI的RAGEXL显示芯片，要求稍高点的，采用普通的AGP显卡，甚至是PCI显卡；而图形工作站对显卡的要求非常高，主板上的显卡接口也多采用AGPPro150，而且多采用高端的3DLabs、ATI等显卡公司的专业显卡，如3DLabs的“野猫”系列显卡，中低端则采用NVIDIA的Quandro系列，以及ATI的FireGL系列显卡等。

　　在扩展插槽方面，服务器/工作站主板与台式机主板也有所不同，例如PCI插槽，台式机主板采用的是标准的33MHz的32位PCI插槽，而服务器/工作站主板则多采用64位的PCIX-66甚至PCIX-133，其工作频率分别为66MHz和133MHz，数据传输带宽得到了极大的提高，并且支持热插拔，其电气规范以及外型尺寸都与普通的PCI插槽不同。

　　在网络接口方面，服务器/工作站主板也与台式机主板不同，服务器主板大多配备双网卡，甚至是双千兆网卡，以满足局域网与Internet的不同需求。

服务器主板技术要求非常高，所以与台式机主板相比，生产厂商也就少得多了，比较出名的也就是英特尔、超微、华硕、技嘉、泰安、艾崴等品牌。

在价格方面，从一千多元的入门级产品，到几万元甚至十几万元的高档产品都有

2、芯片组

　　芯片组（Chipset）是主板的核心组成部分。

如果说中央处理器（CPU）是整个电脑系统的心脏，那么芯片组将是整个身体的躯干。

在电脑界，称设计芯片组的厂家为“CoreLogic”。

Core的中文意义是核心或中心。

光从字面的意义，就足以看出其重要性。

　　对于主板而言，芯片组几乎决定了这块主板的功能，进而影响到整个电脑系统性能的发挥。

芯片组是主板的灵魂。

芯片组性能的优劣，决定了主板性能的好坏与级别的高低。

这是因为目前CPU的型号与种类繁多、功能特点不一，如果芯片组不能与CPU良好地协同工作，将严重地影响计算机的整体性能，甚至不能正常工作。

　　主板芯片组几乎决定着主板的全部功能，其中CPU的类型、主板的系统总线频率，内存类型、容量和性能，显卡插槽规格等，是由芯片组中的北桥芯片决定的。

　　而扩展槽的种类与数量、扩展接口的类型和数量（如USB2.0/1.1、IEEE1394、串口、并口、笔记本的VGA输出接口）等，是由芯片组的南桥决定的。

还有些芯片组由于纳入了3D加速显示（集成显示芯片）、AC＇97声音解码等功能，还决定着计算机系统的显示性能和音频播放性能等。

　　现在的芯片组，是由过去286时代的所谓超大规模集成电路：

门阵列控制芯片演变而来的。

芯片组的分类：

　　按用途，可分为服务器/工作站、台式机、笔记本等类型。

　　按芯片数量，可分为单芯片组，标准的南、北桥芯片组和多芯片芯片组（主要用于高档服务器/工作站）。

　　按整合程度的高低，还可分为整合型芯片组和非整合型芯片组等。

　　台式机芯片组要求有强大的性能，良好的兼容性，互换性和扩展性，对性价比要求也最高，并适度考虑用户在一定时间内的可升级性。

扩展能力在三者中最高。

　　在最早期的笔记本设计中，并没有单独的笔记本芯片组，均采用与台式机相同的芯片组。

随着技术的发展，笔记本专用CPU的出现，就有了与之配套的笔记本专用芯片组。

笔记本芯片组要求较低的能耗，良好的稳定性，但综合性能和扩展能力，在三者中却也是最低的。

　　服务器/工作站芯片组的综合性能和稳定性，在三者中最高，部分产品甚至要求全年满负荷工作。

在支持的内存容量方面也是三者中最高，能支持高达十几GB甚至几十GB的内存容量，而且其对数据传输速度和数据安全性要求最高。

所以，其存储设备也多采用SCSI接口而非IDE接口，而且多采用RAID方式，以提高性能和保证数据的安全性。

　　到目前为止，能够生产芯片组的厂家有：

　　英特尔（美国）

　　VIA（中国台湾）

　　SiS（中国台湾）

　　ALi（中国台湾）

　　AMD（美国）

　　NVIDIA（美国）

　　ATI（加拿大）

　　ServerWorks（美国）等

　　其中，以英特尔和VIA的芯片组最为常见。

在台式机的英特尔平台上，英特尔自家的芯片组占有最大的市场份额，而且产品线齐全，高、中、低端以及整合型产品都有。

VIA、SIS、ALI和最新加入的ATI几家，加起来都只能占有比较小的市场份额，而且主要是在中低端和整合领域。

在AMD平台上，AMD自身通常是扮演一个开路先锋的角色，产品少，市场份额也很小，而VIA却占有AMD平台芯片组最大的市场份额，但现在却受到后起之秀NVIDIA的强劲挑战。

后者凭借其nForce2芯片组的强大性能，成为AMD平台最优秀的芯片组产品，进而从VIA手里夺得了许多市场份额。

而SIS与ALi依旧是扮演配角，主要也是在中、低端和整合领域。

　　笔记本方面，英特尔平台具有绝对的优势，所以英特尔的笔记本芯片组也占据了最大的市场分额，其它厂家都只能扮演配角，以及为市场份额极小的AMD平台设计产品。

　　服务器/工作站方面，英特尔平台更是绝对的优势地位，英特尔自家的服务器芯片组产品占据着绝大多数中、低端市场。

而ServerWorks由于获得了英特尔的授权，在中高端领域占有最大的市场份额，甚至英特尔原厂服务器主板，也有采用ServerWorks芯片组的产品。

　　在服务器/工作站芯片组领域，ServerWorks芯片组就意味着高性能产品；而AMD服务器/工作站平台，由于市场份额较小，主要都是采用AMD自家的芯片组产品。

　　芯片组的技术，这几年来也是突飞猛进，从ISA、PCI到AGP，从ATA到SATA，UltraDMA技术，双通道内存技术，高速前端总线等等，每一次新技术的进步，都带来电脑性能的提高。

2004年，芯片组技术又会面临重大变革，最引人注目的就是PCIExpress总线技术，它将取代PCI和AGP，极大的提高设备带宽，从而带来一场电脑技术的革命。

另一方面，芯片组技术也在向着高整合性方向发展，例如AMDAthlon64CPU内部，已经整合了内存控制器，这大大降低了芯片组厂家设计产品的难度。

而且现在的芯片组产品已经整合了音频、网络、SATA、RAID等功能，大大降低了用户的成本。

3、支持CPU类型

　　这是指能在该主板上所采用的CPU类型。

CPU的发展速度相当快，不同时期CPU的类型是不同的，而主板支持此类型，就代表着属于此类的CPU大多能在该主板上运行（在主板所能支持的CPU频率限制范围内）。

　　CPU类型从早期的386、486、Pentium、K5、K6、K6-2、PentiumII、PentiumIII等，到今天的Pentium4、Duron、AthlonXP、至强（XEON）、Athlon64，都经历了很多代的改进。

每种类型的CPU，在针脚、主频、工作电压、接口类型、封装等方面都有差异，尤其在速度性能上差异很大。

只有购买与主板支持CPU类型相同的CPU，二者才能配套工作。

4、CPU插槽类型

　　我们知道，CPU需要通过某个接口与主板连接，才能进行工作。

CPU经过这么多年的发展，采用的接口方式，有引脚式、卡式、触点式、针脚式等。

而目前CPU的接口，都是针脚式接口，对应到主板上，就有相应的插槽类型。

不同类型的CPU，具有不同的CPU插槽。

因此，选择CPU，就必须选择带有与之对应插槽类型的主板。

主板CPU插槽类型不同，在插孔数、体积、形状都有变化，所以不能互相接插。

　　1）Socket775

　　Socket775又称为SocketT，是目前应用于IntelLGA775封装的CPU所对应的处理器插槽，能支持LGA775封装的Pentium4、Pentium4EE、CeleronD等CPU。

Socket775插槽，与目前广泛采用的Socket478插槽明显不同，非常复杂，没有Socket478插槽那样的CPU针脚插孔，取而代之的是775根有弹性的触须状针脚（其实是非常纤细的弯曲的弹性金属丝），通过与CPU底部对应的触点相接触而获得信号。

因为触点有775个，比以前的Socket478的478pin增加了不少，封装的尺寸也有所增大，为37.5mm×37.5mm。

另外，与以前的Socket478/423/370等插槽采用工程塑料制造不同，Socket775插槽为全金属制造，原因在于这种新的CPU的固定方式，对插槽的强度有较高的要求，并且新的prescott核心的CPU的功率增加很多，CPU的表面温度也提高不少，金属材质的插槽比较耐得住高温。

在插槽的盖子上，还卡着一块保护盖。

　　Socket775插槽由于其内部的触针非常柔软和纤薄，如果在安装的时候，用力不当，就非常容易造成触针的损坏；其针脚实在是太容易变形了，相邻的针脚很容易搭在一起，而短路有时候会引起烧毁设备的可怕后果。

此外，过多地拆卸CPU也将导致触针失去弹性，进而造成硬件方面的彻底损坏，这是其目前的最大缺点。

　　目前，采用Socket775插槽的主板数量并不太多，主要是Intel915/925系列芯片组主板，也有采用比较成熟的老芯片组如Intel865/875/848系列以及VIAPT800/PT880等芯片组的主板。

不过，随着Intel加大LGA775平台的推广力度，Socket775插槽最终将会取代Socket478插槽，成为Intel平台的主流CPU插槽。

2）Socket754

　　Socket754是2003年9月AMD64位桌面平台最初发布时的标准插槽，是目前低端的Athlon64和高端的Sempron所对应的插槽标准。

具有754个CPU针脚插孔，支持200MHz外频和800MHz的HyperTransport总线频率，但不支持双通道内存技术。

　　Socket754是目前广泛采用的AMD64位平台标准，与之配套的主板非常多。

关于Socket754的前途，目前众说纷纭，有说随着Socket939的普及，Socket754最终会被完全淘汰；也有说Socket754接口的Athlon64将会完全停产，而只保留Socket754接口的Sempron的。

不管究竟是怎么样，由于AMD64平台的插槽标准过多，而且互不兼容，Socket754应该会逐渐被Socket939所取代。

3）Socket939

　　Socket939是AMD公司2004年6月才发布的64位桌面平台标准，是目前高端的Athlon64以及Athlon64FX所对应的插槽标准，具有939个CPU针脚插孔，支持200MHz外频和1000MHz的HyperTransport总线频率，并且支持双通道内存技术。

　　Socket939目前的配套主板也逐渐增多，将是AMD64位桌面平台以后的主流平台。

4）Socket940

　　Socket940是最早发布的AMD64位平台标准，是服务器/工作站所使用的Opteron以及最初的Athlon64FX所对应的插槽标准，具有940个CPU针脚插孔，支持200MHz外频和800MHz的HyperTransport总线频率，并且支持双通道内存技术。

　　由于Socket940接口的CPU价格高昂，而且必须搭配昂贵的ECC内存才能使用，所以其总体采购成本是比较昂贵的。

现在新出的Athlon64FX已经改用Socket939接口。

所以，Socket940将会成为Opteron的专用接口。

5）Socket603

　　Socket603的用途比较专业，应用于Intel平台高端的服务器/工作站主板，其对应的CPU是XeonMP和早期的Xeon。

Socket603具有603个CPU针脚插孔，只能支持100MHz外频以及400MHz前端总线频率。

Socket603插槽并不能兼容Socket604接口的Xeon。

6）Socket604

　　与Socket603相仿，Socket604仍然是应用于Intel平台高端的服务器/工作站主板，但与Socket603的最大区别，是增加了对133MHz外频以及533MHz前端总线频率的支持，2004年随着Intel64位的支持EM64T技术的Xeon的发布，又增加了对200MHz外频以及800MHz前端总线频率的支持。

Socket604插槽可以兼容Socket603接口的Xeon和XeonMP。

7）Socket478

　　Socket478插槽是目前Pentium4系列处理器所采用的接口类型，针脚数为478针。

Socket478的Pentium4处理器面积很小，其针脚排列极为紧密。

采用Socket478插槽的主板产品，数量众多，是目前应用最为广泛的插槽类型。

8）SocketA

　　SocketA接口，也叫Socket462，是目前AMD公司AthlonXP和Duron处理器的插座标准。

SocketA接口具有462插孔，可以支持133MHz外频。

如同Socket370一样，降低了制造成本，简化了结构设计。

9）Socket423

　　Socket423插槽是最初Pentium4处理器的标准接口，Socket423的外形，和前几种Socket类的插槽类似，对应的CPU针脚数为423。

Socket423插槽多是基于Intel850芯片组主板，支持1.3GHz～1.8GHz的Pentium4处理器。

不过，随着DDR内存的流行，英特尔又开发了支持SDRAM及DDR内存的i845芯片组，CPU插槽也改成了Socket478，Socket423插槽也就销声匿迹了。

　　10）Socket370

　　Socket370架构，是英特尔开发出来代替SLOT的架构，外观上与Socket7非常像，也采用零插拔力插槽，对应的CPU是370针脚。

Socket370主板，多为采用IntelZX、BX、i810芯片组的产品，其他厂商有VIAApolloPro系列、SIS530系列等。

最初认为，Socket370的CPU升级能力可能不会太好，所以Socket370的销量总是不如SLOT1接口的主板。

但在英特尔推出的“铜矿”和“图拉丁”系列的CPU，Socket370接口的主板一改低端形象，逐渐取代了SLOT1接口。

目前，市场中还有极少部分的主板采用此种插槽。

　　11）SLOT1

　　SLOT1是英特尔公司为取代Socket7而开发的CPU接口，并申请了专利。

这样，其它厂商就无法生产SLOT1接口的产品，也就使得AMD、VIA、SIS等公司不得不联合起来，对Socket7接口升级，也得到了Super7接口。

后来随着Super7接口的兴起，英特尔又将SLOT1结构主板的制造授权提供给了VIA、SIS、ALI等主板厂商，所以这些厂商也相应推出了采用SLOT1接口的系列主板，丰富了主板市场。

　　SLOT1是英特尔公司为PentiumⅡ系列CPU设计的插槽，其将PentiumⅡCPU及其相关控制电路、二级缓存，都做在一块子卡上。

多数Slot1主板使用100MHz外频。

SLOT1的技术结构比较先进，能提供更大的内部传输带宽和CPU性能。

采用SLOT1接口的主板芯片组有Intel的BX、i810、i820系列及VIA的Apollo系列，ALI的AladdinProⅡ系列及SIS的620、630系列等。

此种接口已经被淘汰，市面上已无此类接口的主板产品。

12）SLOT2

　　SLOT2用途比较专业，都采用于高端服务器及图形工作站的系统。

所用的CPU也是很昂贵的Xeon（至强）系列。

Slot2与Slot1相比，有许多不同。

首先，Slot2插槽更长，CPU本身也都要大一些。

其次，Slot2能够胜任更高要求的多用途计算处理，这是进入高端企业计算市场的关键所在。

在当时标准服务器设计中，一般厂商只能同时在系统中采用两个PentiumⅡ处理器，而有了Slot2设计后，可以在一台服务器中同时采用8个处理器。

而且采用Slot2接口的PentiumⅡCPU都采用了当时最先进的0.25微米制造工艺。

支持SLOT2接口的主板芯片组，有440GX和450NX。

下图中左侧为Slot2插槽，右侧为Slot1插槽。

13）SLOTA

　　SLOTA接口，类似于英特尔公司的SLOT1接口，是供AMD公司的K7Athlon使用的。

在技术和性能上，SLOTA主板可完全兼容原有的各种外设扩展卡设备。

它使用的并不是Intel的P6GTL+总线协议，而是Digital公司的Alpha总线协议EV6。

EV6架构是种较先进的架构，它采用多线程处理的点到点拓扑结构，支持200MHz的总线频率。

支持SLOTA接口结构的主板芯片组，主要有两种：

一种是AMD的AMD750芯片组，另一种是VIA的ApolloKX133芯片组。

此类接口已被SocketA接口全面取代。

　　14）Socket7

　　Socket7：

“Socket”在英文里就是插槽的意思。

Socket7也被叫做Super7。

最初是英特尔公司为PentiumMMX系列CPU设计的插槽，后来英特尔放弃Socket7接口转向SLOT1接口，AMD、VIA、ALI、SIS等厂商仍然沿用此接口，直至发展出SocketA接口。

该插槽基本特征为321插孔，系统使用66MHz的总线。

Super7主板增加了对100MHz外频和AGP接口类型的支持。

　　Super7采用的芯片组，有VIA公司的MVP3、MVP4系列，SIS公司的530/540系列及ALI的AladdinV系列等主板产品。

对应Super7接口CPU的产品，有AMDK6-2、K6-Ⅲ、CyrixM2及一些其他厂商的产品。

此类接口目前已被淘汰，只有部分老产品才能见到。

5、超线程技术

　　CPU生产商为了提高CPU的性能，通常做法是提高CPU的时钟频率和增加缓存容量。

不过目前CPU的频率越来越快，如果再通过提升CPU频率和增加缓存的方法来提高性能，往往会受到制造工艺上的限制以及成本过高的制约。

　　尽管提高CPU的时钟频率和增加缓存容量后，的确可以改善性能，但这样的CPU性能提高，在技术上存在较大的难度。

实际上，在应用中基于很多原因，CPU的执行单元都没有被充分使用。

如果CPU不能正常读取数据（总线/内存的瓶颈），其执行单元利用率会明显下降。

另外，就是目前大多数执行线程缺乏ILP（Instruction-LevelParallelism，多种指令同时执行）的支持。

这些都造成了目前CPU的性能没有得到全部的发挥。

因此，Intel则采用另一个思路去提高CPU的性能，让CPU可以同时执行多重线程，就能够让CPU发挥更大效率，即所谓“超线程（Hyper-Threading，简称HT）”技术。

超线程技术，就是利用特殊的硬件指令，把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片，让单个处理器都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少了CPU的闲置时间，提高了CPU的运行效率。

　　采用超线程技术，在同一时间里，应用程序可以使用芯片的不同部分。

虽然单线程芯片每秒钟能够处理成千上万条指令，但是在任一时刻，只能够对一条指令进行操作。

而超线程技术可以使芯片同时进行多线程处理，使芯片性能得到提升。

　　超线程技术是在一颗CPU同时执行多个