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硬件工程师培训教程（九）硬件工程师培训教程（九）第三章 主板综述主板(Mother Board，也叫Main Board 或System Board)是一台PC 的主体所在，主板完成电脑系统的管理和协调，支持各种CPU 、功能卡和各总线接口的正常运行。
它是PC 机的“总司令部”，主板所用的芯片组、IOS 、电源器件和布线水平等决定了它的“级别”。
平时我们所说的386 、486 和Pentium电脑等，其判断的标准就是机器所用的主板和CPU 。
换句话说，若换上不同的主板和CPU，电脑就可以从486 变成Pentium Ⅲ，其他附件如显示器、声卡和键盘等基本上可以通用。
第一节 主板的组成在介绍主板的性能和特点之前，有必要先简单介绍一下主板的各主要组成部分。
主板的外形多为矩形印刷电路板(PCB ——Printed Circuit Board)，集成有芯片组、各种I/O 控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯接插件、扩展槽、主板和电源接口等元器件。
1.CPU 插槽:CPU 插槽主要分Socket 和Slot 两种。
Socket 插槽包括Intel Pentium 、Pentium MMX 、AMD K6-2 和K6-3 等CPU 专用的Socket 7 插座;Intel Pentium Ⅲ Coppermine 、Celeron Ⅱ(这不是Intel 的官方命名，但为了和以前的两款Celeron 相区别，我们暂时这样称呼)、Cyrix Ⅲ等专用的Socket 370;AMD Duron 和Thunderbird 用的Socket A 。
Slot 插槽包括Intel Pentium Ⅱ和Pentium Ⅲ专用的Slot 1 插槽和AMD Athlon 使用的Slot A 插槽。
2.芯片组:芯片组由North Bridge(北桥)芯片和South Bridge(南桥)芯片组成。
北桥是CPU 与外部设备之间的联系纽带，AGP 、DRAM 、PCI 插槽和南桥等设备通过不同的总线与它相连。
硬件工程师培训教程(15个doc)3硬件工程师培训教程（三）第一节 CPU 的历史CPU 从最初发展至今已经有20 多年的历史了，这期间，按照其处理信息的字长，C PU 可以分为4 位微处理器、8 位微处理器、16 位微处理器、32 位微处理器以及64 位微处理器等等。
在风起云涌的IT 业界，PC 机CPU 厂商主要以I n t el 、AMD 和V I A(威盛)三家为主，我们将以他们的产品为介绍重点。
一、Intel 阵营I n t e l(英特尔)公司大家已经是如雷贯耳，不管你是否为计算机高手，也不管你是否是业内人士，只要你知道计算机这个词，对I n t el 就一定不会陌生。
I n t el 是全世界硬件行业的老大，是世界上最大的芯片生产商和制造商。
提到I n t el 公司就不能不谈谈I n t e l C PU 芯片的发展历程。
按照国际上目前比较能够得到业内认同的说法，I n t el 的CPU 芯片主要经历了以下几个发展阶段:1 .I n t e l 4 0 041971 年，Intel 公司推出了世界上第一款微处理器4004 。
这是第一个用于个人计算机的4 位微处理器，它包含2 3 00 个晶体管，由于性能很差，市场反应冷淡。
2 .I n t e l 8 0 8 0 /8 0 85在4 0 04 之后，I n t el 公司又研制出了8080 处理器和8 0 85 处理器，加上当时美国M o t o r o la 公司的M C 6 8 00 微处理器和Z i l og 公司的Z80 微处理器，一起组成了8 位微处理器家族。
3 .I n t e l 8 0 8 6 /8 0 8816微处理器的典型产品是I n t el 公司的8086 微处理器，以及同时生产出的数学协处理器，即8087 。
这两种芯片使用互相兼容的指令集，但在8 0 87 指令集中增加了一些专门用于对数、指数和三角函数等数学计算的指令。
01硬件基础知识Chapter01电阻、电容、电感等基本电子元件的工作原理与特性020304欧姆定律、基尔霍夫定律等电路基本定律的应用模拟电路与数字电路的基本概念与区别常用电子测量仪器（如示波器、万用表）的使用方法电子元件与电路010204数字逻辑与计算机组成逻辑代数基础：逻辑变量、逻辑函数、逻辑运算等门电路、触发器、寄存器等数字逻辑电路的工作原理与设计计算机组成原理：CPU、内存、I/O设备等核心部件的功能与结构指令集、微程序控制器等计算机控制方式的理解与应用03嵌入式系统与微处理器01020304硬件设备接口与通信协议等的工作通信协议基础：数据帧结构、数据传输速率、差错控制02硬件设计技能Chapter原理图设计与PCB布局布线原理图设计PCB布局布线仿真验证与调试技巧仿真验证调试技巧熟悉硬件调试的基本流程和方法，掌握常用调试工具的使用技巧。
能够定位并解决电路中的故障和问题，提高硬件设计的稳定性和可靠性。
信号完整性分析与优化信号完整性分析优化措施可靠性设计与防护措施可靠性设计防护措施03嵌入式系统开发能力Chapter嵌入式操作系统原理及应用嵌入式操作系统基本概念嵌入式操作系统体系结构常见嵌入式操作系统介绍嵌入式操作系统应用开发01020304设备驱动基本概念设备驱动调试技巧设备驱动开发流程实例分析驱动程序开发与调试方法嵌入式应用软件开发流程嵌入式应用软件需求分析嵌入式应用软件编码与测试A B C D嵌入式应用软件设计嵌入式应用软件维护与升级实时操作系统（RTOS）应用实践RTOS基本概念与原理RTOS性能优化与调试RTOS选型与评估RTOS应用开发了解实时操作系统的定义、特点、分类及工作原理。
掌握基于特定法，包括任务管理、内存管理、中断处理、时间管理等。
04测试与验证方法Chapter功能测试与性能测试方法功能测试性能测试故障诊断与排除技巧故障诊断通过分析故障现象、查看日志文件和运用专业工具，定位硬件故障的原因和位置。
内存 内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。 内存（Memory）也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。 内存是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成的。 内存芯片：内存芯片俗称内存颗粒，是内存的灵魂所在，内存的性能、速度、容量都是由内存芯片所决定的。 金手指：金手指（connecting finger）是内存条上与内存插槽之间的连接部件，所有的信号都是通过金手指进行传送的。金手指由众多金黄色的导电触片组成，因其表面镀金而且导电触片排列如手指状，所以称为“金手指”。金手指实际上是在覆铜板上通过特殊工艺再覆上一层金，因为金的抗氧化性极强，而且传导性也很强。
内存频率 内存主频和CPU主频一样，习惯上被用来表示内存的速度，它代表着该内存所能达到的最高工作频率。内存主频是以MHz（兆赫）为单位来计量的。内存主频越高在一定程度上代表着内存所能达到的速度越快。内存主频决定着该内存最高能在什么样的频率正常工作。目前较为主流的内存频率是800MHz的DDR2内存，以及一些内存频率更高的DDR3内存。 大家知道，计算机系统的时钟速度是以频率来衡量的。晶体振荡器控制着时钟速度，在石英晶片上加上电压，其就以正弦波的形式震动起来，这一震动可以通过晶片的形变和大小记录下来。晶体的震动以正弦调和变化的电流的形式表现出来，这一变化的电流就是时钟信号。而内存本身并不具备晶体振荡器，因此内存工作时的时钟信号是由主板芯片组的北桥或直接由主板的时钟发生器提供的，也就是说内存无法决定自身的工作频率，其实际工作频率是由主板来决定的。 DDR内存和DDR2内存的频率可以用工作频率和等效频率两种方式表示，工作频率是内存颗粒实际的工作频率，但是由于DDR内存可以在脉冲的上升和下降沿都传输数据，因此传输数据的等效频率是工作频率的两倍；而DDR2内存每个时钟能够以四倍于工作频率的速度读/写数据，因此传输数据的等效频率是工作频率的四倍。例如DDR 200/266/333/400的工作频率分别是100/一三3/166/200MHz，而等效频率分别是200/266/333/400MHz；DDR2 400/533/667/800的工作频率分别是100/一三3/166/200MHz，而等效频率分别是400/533/667/800MHz。
内存容量 内存条的容量是评价系统内存性能的一个重要指标，容量越大，就表示系统能运行的程
序越多，性能越好，也就是我们通常所说的512M，1G，2G。 注意：XP下读取内存最大只能3.5G，只有64位系统才能读取4G内存。
内存的类型 内存自出现以来，先后经历了EDO、SDROM、Rambus、DDR、DDR2、DDR3的发展，前三个早就退出市场了，而DDR已经停产了。但不排除偶遇某些神机（年代久远的电脑）还有SDMAD甚至更上的古老类型。现在市面上买得到的是主流的DDR2和DDR3，DDR3也正在逐步取代DDR2。
不同类型的内存金手指的数量一般不同。 DDR内存:单面92个针脚,缺口左边52个针脚,右边40个针脚。 DDR2内存:单面120个针脚,缺口左边64个针脚,右边56个针脚。 DDR3内存:单面120个针脚,缺口左边72个针脚,右边48个针脚。
DDR3相比于DDR2优势何在呢？ (1)功耗和发热量较小：吸取了DDR2的教训，在控制成本的基础上减小了能耗和发热量，使得DDR3更易于被用户和厂家接受。 (2)工作频率更高：由于能耗降低，DDR3可实现更高的工作频率，在一定程度弥补了延迟时间较长的缺点。 (3)降低整体成本：DDR2显存颗粒规格多为4M X 32bit，而DDR3显存规格多为8M X 32bit，单颗颗粒容量较大，4颗即可构成128MB。如此一来，此外，颗粒数减少后，功耗也能进一步降低。 DDR1 DDR2 DDR3 内存品牌 现代（HY） 个人认为，原厂现代和三星内存是目前兼容性和稳定性最好的内存条，其比许多广告吹得生猛的内存条要来得实在得多，此外，现代"Hynix（更专业的称呼是海力士半导体Hynix Semiconductor Inc.）"的D43等颗粒也是目前很多高频内存所普遍采用的内存芯片。目前，市场上超值的现代高频条有现代原厂DDR500内存，采用了TSOP封装的HY5DU56822CT-D5内存芯片，其性价比很不错。
金士顿（Kingston） 作为世界第一大内存生产厂商的Kingston，其金士顿内存产品在进入中国市场以来，就凭借优秀的产品质量和一流的售后服务，赢得了众多中国消费者的心。 不过Kingston虽然作为世界第一大内存生产厂商，然而Kingston品牌的内存产品，其使用的内存颗粒确是五花八门，既有Kingston自己颗粒的产品，更多的则是现代（Hynix）、三星（Samsung）、南亚（Nanya）、华邦（Winbond）、英飞凌（Infinoen）、美光（Micron）等等众多厂商的内存颗粒。 Kingston的高频内存有采用"Hynix"D43颗粒和Winbond的内存颗粒的金士顿DDR400、DDR433-DDR500内存等，其分属ValueRam系列（经济型）和HyperX系列。 Kingston的ValueRam系列，价格与普通的DDR400一样，但其可以超频到DDR500使用。而Kingston的HyperX系列其超频性也不错，Kingston 500MHz的HyperX超频内存（HyperX PC4000）有容量256MB、512MB单片包装与容量512MB与1GB双片的包装上市，其电压为2.6伏特，采用铝制散热片加强散热，使用三星K4H560838E-TCCC芯片，在DDR400下的CAS值为2.5，DDR500下的CAS值为3，所以性能也一般。
胜创（Kingmax） 成立于1989年的胜创科技有限公司是一家名列中国台湾省前200强的生产企业（Commonwealth Magazine，May 2000），同时也是内存模组的引领生产厂商。 通过严格的质量控制和完善的研发实力，胜创科技获得了ISO-9001证书，同时和IT行业中最优秀的企业建立了合作伙伴关系。公司以不断创新的设计工艺和追求完美的信念生产出了高性能的尖端科技产品，不断向移动计算领域提供价廉物美的最出色的内存模组。 在SDRAM时期，Kingmax就曾成功的建造了PC一五0帝国，开启了内存产品的高速时代，也奠定了Kingmax在内存领域领先的地位。而今DDR来了，从266到300，再到现在的500，Kingmax始终保持着领先的位置，继续引领着内存发展的方向。说到KingMax内存，就不能不说到它独特的 “TinyBGA”封装技术专利——作为全球领先的DRAM生产厂商，胜创科技在1997年宣布了第一款基于TinyBGA封装技术的内存模组，这项屡获殊荣的封装技术能以同样的体积大小封装3倍于普通技术所达到的内存容量。同时，胜创科技还研制了为高端服务器和工作站应用设计的1GB StackBGA模组、为DDR应用设计的FBGA模组以及为Rambus RIMM应用设计的速度高达1.6GB/秒的flip-chip BGA/DCA模组。 Kingmax胜创推出的低价版的DDR433内存产品，该产品采用传统的TSOP封装内存芯片，工作频率433MHz。Kingmax推出的这个SuperRam PC3500系列的售价和PC3200处于同一档次，这为那些热衷超频又手头不宽裕的用户提供了一个不错的选择。此外，Kingmax也推出了CL-3的DDR500内存产品，其性能和其它厂家的同类产品大同小异。
海盗船（Corsair） Corsair（海盗船）是一家较有特点的内存品牌，其内存条都包裹着一层黑色金属外壳，这层金属壳紧贴在内存颗粒上，一方面可以屏蔽其他的电磁干扰。其代表产品如Corsair TwinX PC3200（CMX512-3200XL）内存，其在DDR400下，可以稳定运行在CL2-2-2-5-T1下，将潜伏期和寻址时间缩短为原来的一半，这款内存并不比一些DDR500产品差，而且Corsair为这种内存提供终身保修。 而Corsair DDR500内存采用Hynix芯片，这款XMS4000能稳定运行在DDR500，并且可以超频到DDR530，在DDR500下其CAS值为2.5，性能还算不错。
宇瞻（Apacer） 在内存市场，Apacer一直以来都有着较好的声誉，其SDRAM时代的WBGA封装也响彻一时，在DDR内存上也树立了良好形象。宇瞻科技隶属宏基集团，实力非常雄厚。初期专注于内存模组行销，并已经成为全球前四大内存模组供应商之一。据权威人士透露，在国际上，宇瞻的品牌知名度以及产品销量与目在前国内排名第一的品牌持平甚至超过，之所以在国内目前没有坐到龙头位置，是因为宇瞻对于品牌宣传一直比较低调，精力更多投入到产品研发生产而不是品牌推广当中。 最近，宇瞻相应推出的"宇瞻金牌内存"系列。宇瞻金牌内存产品线特别为追求高稳定性、高兼容性的内存用户而设计。宇瞻金牌内存坚持使用100％原厂测试颗粒（决不使用OEM颗粒）是基于现有最新的DDR内存技术标准设计而成，经过ISO 9002认证之工厂完整流程生产制造。采用20微米金手指高品质6层PCB板，每条内存都覆盖有美观精质的黄金色金属铭牌，而且通过了最高端的Advantest测试系统检测后，采用高速SMT机台打造，经过高低压、高低温、长时间的密封式空间严苛测试，并经过全球知名系统及主板大厂完全兼容性测试，品质与兼容性都得到最大限度的保证。
宇瞻的DDR500内存（PC4000内存）采用金黄色的散热片和绿色的PCB板搭配。金属散热片的材质相当不错，在手中有种沉甸甸的感觉，为了防止氧化，其表面被镀成了金色。内存颗粒方面，这款内存采用了三星的内存颗粒，具体型号为：K4H560838E-TCC5，为32Mx8规格DDR466xCL=3的TSOPII封装颗粒，标准工作电压2.6V+-0.1V，标准运行时序CL-tRCD-tRP为3-4-4。在DDR500下其CL值为3，性能将就。
威刚（ADATA） 威刚的高频内存有DDR450、460、500等。Adata DDR500是一款价格适宜的DDR500产品，CAS值为3，其没有使用散热片，在芯片上的标签显示了Adata ID号，但是，建议不用，因为毕竟没用散热片，所以使用寿命较短。 威刚内存分2个系列，ADATA是高端，定位发烧级用户，中文叫“红色威龙”。面向大众出货量大的是VDATA，中文叫“万紫千红”。
