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主機板

主機板
Intel D945GCCR Socket 775.png
Intel D945GCCR主機板
連接至微處理器通過

記憶體通過

周邊裝置通過

擴充卡通過

主機板規格ATX
microATX
Mini-ITX
常見製造商華碩
技嘉
微星
華擎科技
映泰集團

主機板(英語:Motherboard, Mainboard,簡稱Mobo);又稱主板系統板邏輯板(logic board)、母板底板等,是構成複雜電子系統例如電子計算機的中心或者主電路板

典型的主機板能提供一系列接合點,供處理器顯示卡硬碟機記憶體、對外裝置等裝置接合。它們通常直接插入有關插槽,或用線路連接。主機板上最重要的構成元件是晶片組。早期的晶片組通常由北橋南橋組成,現在的Intel/AMD晶片組絕大多數採用單晶片設計,增強其效能。晶片組為主機板提供一個通用平台供不同裝置連接,控制不同裝置的溝通。它亦包含對不同擴充插槽的支援,例如處理器PCI Express。晶片組亦為主機板提供額外功能,例如內建於晶片組的GPU。現在的家用主機板絕大多數內建音效卡、網路卡。一些主機板也整合紅外通訊技術藍牙802.11(Wi-Fi)等功能。部分電競主機板支援RGB LED光效功能。

主機板特指具有擴充能力的PCB,顧名思義,該主機板通常被稱為所有連接組件的「母」,通常包括外圍裝置介面卡音效卡顯示卡網卡硬碟、電視調諧卡、IEEE 1394卡以及各種其他自訂組件。

類似地,術語「主機板」應用於具有單個板並且沒有額外擴充能力的裝置,例如印表機、電視機、洗衣機、手機、嵌入式系統中的控制板。

主要組成

下圖的LGA 1366主機板包含南橋北橋,這是最後一代使用雙晶片的主機板。之後所有Intel與AMD的主機板僅有南橋,北橋已整合到CPU。

P6T Deluxe V2.jpg


  1. CPU插座 (LGA 1366)
  2. 北橋(被散熱片覆蓋)
  3. 南橋(被散熱片覆蓋)
  4. 記憶體插座三通道
  5. PCI擴充槽
  6. PCI Express擴充槽
  7. 跳線
  8. 控制面板(開關掣、LED等)
  9. 20+4pin主機板電源
  10. 4+4pin處理器電源
  11. 背板I/O
  12. 前置USB針腳
  13. 前置面板音效針腳
  14. SATA插座
  15. ATA插座(大部分Intel Sandy Bridge微架構以後的家用主機板都已捨棄IDE介面)
  16. 軟碟機插座(2010年代起,絕大多數主機板已捨棄軟碟機介面)

溫度與可靠度

主機板一般會使用散熱片晶片組CPU散熱,在以前這種被動散熱方式可以滿足需求。直到1990年,因為處理器的頻率提升以及功率上升,所以CPU散熱器需要掛載風扇以滿足散熱需求。除此之外,也有機殼的風扇幫助散熱。現在的主機板整合了溫度感測器,用於偵測CPU等裝置的溫度,透過BIOS或是作業系統分析溫度變化以控制風扇的轉動速度。

歷史

微處理器的發明之前,數字電腦由卡籠外殼中的多個印刷電路板組成。在非常古老的設計中,銅線是卡連接器引腳之間的分立連接,但印刷電路板很快成為標準做法。中央處理單元(CPU)、記憶體和外圍裝置安裝在單獨的印刷電路板上,這些印刷電路板插入背板中。20世紀70年代無處不在的S-100匯流排就是這種背板系統的一個例子。

20世紀80年代最流行的電腦,如Apple IIIBM PC,已經發布了允許快速逆向工程和第三方替換主機板的原理圖和其他文件。通常用於構建與範例相容的新電腦,許多主機板提供額外的效能或其他功能,並用於升級製造商的原始裝置。

在20世紀80年代末至今,將越來越多的周邊裝置功能整合到主機板上讓電腦變得經濟實惠。在20世紀80年代後期,個人電腦主機板能夠通過Super I/O晶片支援一組低速外設:鍵盤滑鼠軟碟機序列埠並列埠。20世紀90年代末至今,許多個人電腦主機板都整合了聲卡顯示卡網路卡而不需要安裝多餘的擴充卡,現在的個人電腦通常僅將顯示卡保留為單獨的介面卡。工作站伺服器更可能需要擴充卡。

BIOS 啟動

電腦主機板是電腦的主要骨幹,上面有實體電路並且用電路將各元件做聯結,而可控制主機板上邏輯電路運作的是使用者、軟體程式以及輸入裝置;但是要從關機狀態啟動,則必須執行初始化的軟體指令。

大部分的主機板的BIOS儲存在Flash ROM晶片內,用於對主機板作啟動的初始化;在啟動的過程中包含記憶體、周邊裝置都會被測試以及做初始設定,這個過程稱為 加電自檢POST),若是在 POST 的過程中出現錯誤,則主機會發出"嗶"聲或是出現錯誤訊息在螢幕上。

從2011年起,大部分的零售主機板已採用UEFI BIOS,一些廠商(尤其是微星科技華碩)還率先匯入圖形介面UEFI BIOS等技術。

大約從Pentium III起,主機板廠商逐步在BIOS中加入了超頻功能,但是自Intel Sandy Bridge微架構開始,Intel對超頻進行大幅限制,不支援超頻的Intel處理器(如大部分型號不以K結尾的桌上型Intel Core處理器)難以超頻。AMD則是持開放的態度不禁止玩家超頻,這個情況一直到AMD Ryzen系列後AMD才鎖上A320主機板。OEM主機板的BIOS通常不支援超頻。基於穩定性考慮,伺服器超頻是不允許的。

CPU插座

不同CPU系列使用不同插槽。後期CPU插槽,數字多數與針腳數量相同。前期CPU插槽則根據問世次序命名。

Intel處理器插槽

電腦配件圖中8是主機板安裝位置

AMD處理器插槽

AMD Socket A 主機板

擴展插槽

早期 Apple IIc Plus 主機板
Motorola Xoom平板電腦的主機板

主機板通常有數條插槽供擴充之用。早年的主機板使用AGP插槽連接顯示卡,現時AGP已被PCI-Express x16取代。PCI亦已被PCI-Express取代。OEM根據晶片組的限制來決定插槽的類型和數量。

通常有:

  • ISA - 8/16-bit,舊格式擴充插槽,現無人使用,16-bit版相容於8-bit版。2004年後已被淘汰。
    Computer-motherboard
  • MCA - 32-bit,微通道,IBM特有技術,僅用於IBM PS/2系列個人電腦上。早已被淘汰。
  • EISA - 32-bit,COMPAQ提出,相容8-bit ISA與16-bit ISA。早已過時。
  • Local Bus - 32-bit,初期無標準,各晶片組業者自訂自用,如OPTi、SiS皆有自訂版本。早已過時。
  • VLB - 32-bit,VESA訂立的Local Bus,是業者紊亂各自訂立Local Bus後的收斂標準。早已過時。
  • PCI - 32/64-bit,由Intel提出,是PC平台上首個真正做到通用、相容性好的匯流排介面,取代Local Bus、VLB之用,以前較常用,能接上電視卡、聲效卡、網路卡。已被PCI Express取代。
  • PCI-X - 64-bit,工作站、伺服器用,已被PCI Express取代。
  • AGP - 32-bit,接上或升級顯示卡之用(上代),另有供電強化的AGP-Pro,64-bit版AGP雖有制訂的規格標準,但從未真正實現過。已被PCI-Express x16取代。
  • PCI Express ,串列傳輸,有PCIe x1、PCIe x2、PCIe x4、PCIe x8、PCIe x16等規格,簡稱PCI-E或PCIe,與ISA、PCI皆為通用型擴充槽,即不限定連接擴充用途。PCIe x16主要用於連接顯示卡。PCIe x1可連接低速裝置如網路卡、聲卡等。

可選的外部介面

主機板規格

不同主機板規格有不同功用,所以大小也有不同。現時常用ATXMicroATXMini-ITX

  • XT(8.5 × 11"或216 × 279 mm)
  • AT(12 × 11"–13"或305 × 279–330 mm)
  • Baby-AT(8.5" × 10"–13"或216 mm × 254-330 mm)
  • EATX(12" × 13"或305mm × 330 mm)
  • Mini ATX(11.2" × 8.2"或284 mm × 208 mm)
  • MicroATX(1996; 9.6" × 9.6"或244 mm × 244 mm)- 擴充插口比ATX規格少。
  • Mini-ITX (170mm x 170mm)
  • LPX(9" × 11"–13"或229 mm × 279–330 mm)
  • picoBTX:主機板最長203.20毫米,最多一個擴充卡插槽。
  • microBTX:主機板最長264.16毫米,最多四個擴充卡插槽。
  • ATX(12" × 9.6"或305 mm × 244 mm)
  • BTX:主機板最長325.12毫米,最多七個擴充卡插槽。
  • DTX:主機板尺寸為203 mm乘244 mm,最多兩個擴充卡插槽。

知名主機板生產商

一塊已經安裝好記憶體、CPU和CPU散熱器的華碩主機板

參見

參考資料

外部連結


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