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笔记本主板知识介绍+笔记本主板知识介绍


下圖是PCI和PCI-E的對照表,大家可以看到兩者的區別 , PCI-E比傳統的PCI 匯流排的PIN數要少太多
PCI和PCI-Express
Audio線路連接 7. Audio線路連接
- AC‘97是Audio Codec’97的縮寫,它所定義的是一種在主流PC中實現音頻 特 性的方法,後來又擴展了實現Modem的功能。AC'97利用核心晶片組的功能和 週邊的類比設備共同實現音頻卡/Modem的功能。下圖AC97介面是示意圖:
下圖是實際的IDE介面,左邊是HDD接口共有44PIN,右邊筆記本光區的接口 共有50PIN,比硬碟的PIN數多是因為CD-ROM上需要引出音頻信號以及一些 控制信號。 雖然光區和硬碟的介面並不一樣,但其本質上其實是相同的, 都屬於IDE範疇 。
-SATA 全稱是SerialATA,即串列ATA硬碟介面規範。第一代SATA硬碟的 寫入速度為150MB/s,第二代SATA硬碟的寫入速度則高達300MB/s。 下圖是ICH6M的硬碟部分的功能塊,有四組SATA和一組的PATA介面。
5. PATA(IDE)與SATA PATA(IDE)與
IDE界面:早期硬碟一般都通過IDE通道與南橋建立連接。在ICH4上, 有兩個IDE介面,所以我們一般硬碟用IDE0,光碟機用IDE1 。IDE通道 有16根[0..15] 資料線,還有一些相關的控制信號。 如圖是硬碟和南橋通過IDE來連接HDD的示意圖:
PATA 硬盤
6. PCI與PCI-EXPRESS PCI與PCI- PCI,外设组件互连标准(Peripheral Component Interconnect),是外設的最 主要通道,幾乎所有的週邊設備都能通過PCI來實現其功能。對筆記本通 常而言,主要掛有CARDBUS、MINI PCI、網卡,或者電視卡。最早提出 的PCI总线工作在33MHz频率之下,传输带宽达到133MB/s (33MHz * 32bit/s),后來提出了66MHz、64bit/s的PCI。 - PCI Express採用了目前業內流行的點對點串列連接,比起PCI以及更早期 的電腦匯流排的共用並行架構,每個設備都有自己的專用連接,不需要向 整個匯流排請求帶寬,而且可以把資料傳輸率提高到一個很高的頻率,達 到PCI所不能提供的高帶寬。相對于傳統PCI匯流排在單一時間週期內只能 實現單向傳輸,PCI Express的雙單工連接能提供更高的傳輸速率和品質 ,它們之間的差異跟半雙工和全雙工類似。 2002年7月23日,PCI-SIG 正式公佈了PCI Express 1.0規範,並於 2007年初推出2.0規範(Spec 2.0),將傳輸率由PCI Express 1.1的 2.5GB/s提升到5GB/s;目前主流的顯卡介面都支援PCI-E 2.0
2. FSB–CPU與NB的連接 FSB–CPU與NB的連接
圖中,DATA是FSB的 64位元資料線, ADDRESS則是32位的 位址線。左上腳的L3代 表的是第三層PCB。由 於在同一層中不可能把 資料線和位址線全部走 完,所以其實第三層僅 僅走了一部分的FSB, 餘下的在第六層中。 同樣,L6代表的是第六 層的PCB。
4.HUB4.HUB-LINK/DMI
- HUB-LINK,這是Intel的規範,其作用是提供南北橋的高速資料連接,其運 作頻率是66MHZ,速度為266MB/s。Hub-Link有12根的資料線,以及2根 差分的時鐘線,以及數根的控制線。 以往的南北橋連接都是直接套用PCI匯流排,速度慢不說,還有一堆 的信號線要你排。 在這種情況下,INTEL提出了Hub-Link以改變這種情況。而HUBLINK對佈線的簡化確實有相當的幫助,當然對提升速度也有很多的好處 (相對應的也有VIA提出的V-LINK,ALI提出的A-LINK等)。從915平臺 開始,這部分稱為DMI(Direct Media Interface)連接,以最大2GB/s的 數據傳速率遠遠超過266MB/s的Hub Link。 下圖是Hub-Link的連
DDR–NB與RAM的連接 3. DDR–NB與RAM的連接
- Double Data Rate雙倍倍速內存 嚴格的說DDR應該叫DDR SDRAM。人們習慣稱為DDR. DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的縮寫,是雙倍速率同步動態隨即 存儲器的意思。 最初855GM/PM支援到266MHZ,到目前的965芯片的 DDR2已经支援到667/800MHz,甚至1024Mhz或更高。和FSB一樣,都 是高速的,大量信號線的集合。在布線的時候首先考慮的是它們。 如下圖,Intel建議的DDR佈線圖 ,其中資料線與地址線不再同一層。 圖中我們看到的Series Dampening resistors和Parallel Termination on both layers則是在DDR RAM那邊特有的。其意思分別是串列衰減電阻和 終端並行電阻。
相對PATA來說,SATA的設計就 顯得簡單的多,只需4根/2組差 分信號和一個電源即可
SATA和PATA(IDE)
下圖是SATA和PATA的筆記本硬碟 介面比較。我們看到實際上SATA的PIN腳 還是有很多,但其實很大一部分都是地線,用來保證信號品質用的,當然, 也有一部分是空PIN來做保留。
SATA 硬盤
筆記本主板知識
1. 主板架構 2. FSB 3. DDR HUB4. HUB-Link/DMI PATA(IDE)與 5. PATA(IDE)與SATA PCI與PCI6. PCI與PCI-Express Audio線路連接 7. Audio線路連接 USB線路 8. USB線路 主板Clock Clock與筆記本超頻 9. 主板Clock與筆記本超頻 10. SMBus 2.0/I2C Bus 11. 充電保護電路 12. 熱保護電路
Bus,前端總線, 或者稱為Host Bus,有64位元的資 - Front Side Bus 料 線和32位元的位址線。是系統中最高速、最複雜的連接 。正是通過FSB,CPU和北橋才能完成通信。 FSB對其他信號的干擾非常嚴重(EMI電磁干擾很嚴重),而 - FSB 且其本身也 比較容易受到干擾(EMC電磁相容性很弱)。 為了減少EMI/EMC的影響,在實際的佈線中,通常將這部分 線路放在內層(一般筆記本電腦主板都有6~8層,6層在 Centrino平臺勉強可以,到了Sonoma平臺就幾乎不可能了) ,以防止高速信號對其他信號造成的串繞。所以一般情況下 ,我們在主板上是看不到FSB的。 下面的圖片是INTEL的設計指南裏關于FSB布線的建議。
1. 主板架構
迅馳1 迅馳 Carmel 迅馳5 迅馳 Montevina
Intel 最新平臺Calpella與傳統Montevina對比:
傳統「CPU-北橋-南橋」三晶片架構,在Capella平台剩下「CPU-PCH」 兩顆晶片。新的處理器採用Nehalem微架構,將繪圖功能(GFX)與記憶體控制 器(IMC)整合進來,並且直接與PCI-E繪圖卡、DDR3記憶體相連。過去這兩 部分是放在北橋晶片中,整合到CPU的好處是可大幅提升效能。 除了GFX與IMC之外,北橋跟南橋的功能結合成一顆PCH,負責顯示功能 (Display)、Management Engine(ME)、輸入/輸出系統 (I/O) 。並新增NVM控 制器、時脈緩衝器 (Clock Buffers) 兩個功能。Robson(也就是Turbo Member) 在上圖中被拿掉了。 CPU與PCH之間的連接,除了本來的DMI之外,還多了一條FDI,主要負責將 繪圖功能產生的畫面,傳遞到連接在PCH的顯示螢幕。 iGFX --- 集成显卡模块, IMC --- 内存控制器模块 Display --- 显示接口模块 ME --- intel 主动管理技术模块
- 采用“Z”字型的線路,確保FSB信號線長度一致。 由於FSB是絕對的高速信號,所以在佈線的時候,我們需要考慮到信號 線長度的一致性。 比如,INTEL要求每一根的FSB的長度需要一致,所以,在PCB步線 的時候,就免不了要走“Z”字型的線路來滿足長度的一致性。為了滿足長 度的一致性,我們必須要考慮到像CPU芯片內部的線路長度),然後加 上外部走線(即在PCB上的走線)的長度,才是整個一個信號線的長度 當然這個長度是由INTEL提供給各個OEM/ODM廠商的。 下圖是DDR那邊的走線示意圖,其中MCH Pkg Route就代表著北橋晶片內部 的走線長度。
BMDC介面的線路圖
-Azalia 最新的音頻解碼器(AZALIA),隨著ICH6M的推出,最新的Azalia(Intel稱之 為High Definition Audio)相信大家也聽說過。以其多聲道,高保真的效果正在逐步替 代傳統的AC97。 Azalia音效晶片最大的特色在於能夠進行自動設備檢測和介面定義功能,可以自行 判斷哪個埠有何種設備插入;還能為介面定義屬性,利用這個功能,我們可以重新分 配音頻插孔的定義,之後就可以播放不同的音頻、視頻檔,聽不同的歌曲 。
南橋輸出7個信號,從上到下 分別是復位、輸出、同步、時鐘 ,以及三個輸出信號。按圖中的 意思,AC97介面至少可以接3個 設備,共用重定、輸出、同步、 時鐘四個信號,但輸入信號各自 獨用。
下圖是筆記本上AC97的介面,
筆記本上的Modem(AC97)介面
IBM的Modem/藍牙Combo卡
-BMDC卡 , 一些筆記本上使用的Modem/BlueTooth的Combo卡 ,其實是利用在AC97 的接插件上空餘的pin,接上了USB的線路(2根而已),然後通過USB匯流排來連接 BLUETOOTH,這根我們常用的USB藍牙其實是一樣的,可見其成本並不高。 下圖是AC97介面的PIN腳功能圖,我們看到左邊部分的PIN是連接到南橋的AC97 介面,而右邊則是藍牙的功能塊。除此之外還有很多空餘的PIN腳,BMDC正是通過 這些空餘的PIN實現Modem、藍牙二合一的。
衰減電阻和終端電阻的實物圖
上圖中,藍色框是北橋,紅色框內是衰減電阻,而黃色框內則是終端電阻
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