X86主板架構(gòu)及硬件系統(tǒng)介紹課件

X86主板架構(gòu)及硬件系統(tǒng)介紹

By:李軍華趙麗2007.9ATX主板系統(tǒng)框圖ATX機(jī)箱框圖GlobalSystemStates系統(tǒng)狀態(tài)ApplytotheentiresystemandarevisibletotheuserG0:Working(SystemOperational)工作G1:Sleeping-nouserthreads,systemlooksoff睡眠G2/S2-SoftOff軟關(guān)機(jī)NousermodeorsystemmodeisrunningLonglatencytoreturntoworkingstateS4:NonVolatileSleep(SpecialCase)SavetomachinestateG3:Mechanicaloff(Physicaloffswitch)機(jī)械關(guān)機(jī)SleepingStates睡眠狀態(tài)S0:systemWorking系統(tǒng)工作S1:LowLatencySleepingStateProcessorContextMaintainedS2:LowLatencySleepingStateProcessorContextNotMaintainedS3:LowLatencySleepingStateDRAMstillmaintained掛起suspendtoDRAMS4:Lowestpowerlongestwake-upDRAMnotmaintainedSavetoFile掛起suspendtodisk磁盤(pán)S5:SoftOffState軟關(guān)機(jī)S1—S4是4種不同的休眠狀態(tài)ProcessorPowerStates處理器的狀態(tài)C0:Fullpower,instructionsexecute處理器工作C1:Processorstopped處理器停止C2:Processorstopped,lesspowerthanC1處理器停止，比c1省電C3:Processorstopped,cachesignoresnoops處理器停止SystemPowerStatesACPI超級(jí)電源管理---系統(tǒng)狀態(tài)圖CPUIntel的產(chǎn)品分為臺(tái)式、移動(dòng)和服務(wù)器三大塊，他們的命名方式有點(diǎn)區(qū)別，移動(dòng)的一般會(huì)帶“M”這個(gè)字母，工控機(jī)主要用低功耗移動(dòng)這一快最新的CPU（Tigerton）有4個(gè)內(nèi)核，多核指的是將多個(gè)物理上獨(dú)立的CPU內(nèi)核集成在一個(gè)基片上，如：PentiumD集成了2個(gè)Pentium4的處理器Intel的超線(xiàn)程技術(shù)是一種多核心虛擬的技術(shù)，不僅CPU要支持，BIOS和操作系統(tǒng)也要支持，注意win2000不支持HT技術(shù)945GM支持Merom/Yonah處理器，主板支持的處理器不能只看封裝，上面的處理器都是移動(dòng)平臺(tái)使用的，celeronM370和PentiumM目前我們的945GM主板是不支持的北橋北橋主要集成了內(nèi)存控制器和顯卡。集成顯卡支持TV-Out、LVDS、CRT和SDVO915系列及之后命名規(guī)則：P是主流版本，無(wú)集成顯卡，支持當(dāng)時(shí)主流的FSB和內(nèi)存，支持PCI-EX16插槽。PL相對(duì)于P則是簡(jiǎn)化版本，在支持的FSB和內(nèi)存上有所縮水，無(wú)集成顯卡，但同樣支持PCI-EX16。G是主流的集成顯卡芯片組，而且支持PCI-EX16插槽，其余參數(shù)與P類(lèi)似。GV和GL則是集成顯卡的簡(jiǎn)化版芯片組，并不支持PCI-EX16插槽，其余參數(shù)GV則與G相同，GL則有所縮水。X和XE相對(duì)于P則是增強(qiáng)版本，無(wú)集成顯卡，支持PCI-EX16插槽。M為Mobile。SUPERIOSUPERIO集成了鍵盤(pán)鼠標(biāo)接口，串口，軟驅(qū)接口，并口以及一些硬件監(jiān)控的電路BIOSBIOSBasicInput/OutputSystem，基本輸入輸出系統(tǒng),我說(shuō)的BIOS是指燒寫(xiě)在eeprom中引導(dǎo)系統(tǒng)啟動(dòng)和對(duì)硬件作初始化的一段代碼。BIOS程序很復(fù)雜，一般的人或公司是沒(méi)有實(shí)力寫(xiě)出來(lái)的，代碼的來(lái)源主要有2家：AMI和AWARDIntel主板上的BIOS有2種接口LPC（LowPinCount）也叫FirmwareSPI系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)從哪個(gè)接口開(kāi)始引導(dǎo)，是由硬件的StripPin來(lái)設(shè)定BIOSpostcode是一些診斷代碼，BIOS在引導(dǎo)過(guò)程中會(huì)向80端口發(fā)送一些特定的代碼，這些代碼對(duì)調(diào)試很有用，調(diào)試的時(shí)候手上有一張數(shù)碼卡是很必須的系統(tǒng)時(shí)鐘CPU輸出BSEL[0：3]告訴北橋和時(shí)鐘IC其前端總線(xiàn)FSB的頻率CLOCKIC由此產(chǎn)生相應(yīng)的頻率供給CPU和北橋，我們可以查看時(shí)鐘IC的頻率表來(lái)核查各路時(shí)鐘是否正確CPUGMCHCK-410MBSEL0BSEL1BSEL2FSAFSBFSC2K2K2KICS954201的頻率表ATX電源早期的AT計(jì)算機(jī)，插上電源就開(kāi)機(jī)，關(guān)機(jī)時(shí)必須把電源切斷ATX是在A(yíng)T的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，可以通過(guò)系統(tǒng)主板來(lái)控制電源。沒(méi)開(kāi)機(jī)時(shí)ATX電源只有5VSB輸出，將PS_ON信號(hào)拉底后，主電源就會(huì)打開(kāi)，電源穩(wěn)定后，輸出PWR_OK信號(hào)，這個(gè)信號(hào)電源內(nèi)部有上拉注：BTX,以及服務(wù)器中用得1U電源，2U電源，以及冗余電源都是從ATX電源發(fā)展出來(lái)的，他們的電源插座大同小異開(kāi)機(jī)時(shí)序（南橋手冊(cè)中的）插上ATX電源未開(kāi)機(jī)時(shí)系統(tǒng)由SB電源供電RSMRST復(fù)位信號(hào)，在SB電源準(zhǔn)備好后一段時(shí)間內(nèi)保持有效RSMRST復(fù)位后這幾個(gè)信號(hào)就會(huì)依次發(fā)出開(kāi)機(jī)：各路電源輸出達(dá)到穩(wěn)定電源穩(wěn)定后，開(kāi)機(jī)控制邏輯給南橋一個(gè)pwrok信號(hào)南橋接收到pwrok信號(hào)后大約1ms后發(fā)出系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)系統(tǒng)開(kāi)機(jī)電路系統(tǒng)可以通過(guò)南橋來(lái)控制開(kāi)關(guān)機(jī)----圖中藍(lán)色虛線(xiàn)通常情況是采用SuperI/O來(lái)控制----圖中紅色虛線(xiàn)開(kāi)關(guān)機(jī)電路必須由Standby電源供電HardwareMonitorSuperI/O通常集成有硬件監(jiān)控，監(jiān)控的原理就是將模擬信號(hào)變成數(shù)字字信號(hào)，設(shè)計(jì)時(shí)只要考慮輸入信號(hào)不要超過(guò)其最大值，監(jiān)控的電壓較高時(shí)要用電阻分壓在CMOS設(shè)置中可以看到硬件監(jiān)控的信息，如系統(tǒng)和cpu溫度，系統(tǒng)電源電壓，以及風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速等等板載聲卡板載聲卡有2種接口，ICH7M這2個(gè)接口都支持AC’97HAD（HighDefinitionAudioLink）聲卡屬于模擬電路，用LDO（7805）做電源，模擬地和數(shù)字地要分開(kāi)麥克風(fēng)線(xiàn)路MONOMIC&STEROMIC板載網(wǎng)卡（結(jié)構(gòu)框圖）8256282773Rt8139Transform變壓器PHY物理層MAC媒體控制器8257310/100/1000MPCIEX125MRJ45ICHLAN控制器PHY8256210/100MLCI25M可以集成在一起93C46SPIFlash25MRT813910/100MPCI32bit93C46網(wǎng)卡的接口電口RJ45光口GBIC和SFPSFP光電模塊SFP光電模塊GBIC光電模塊VGA輸出VGADB15輸出接頭LVDS轉(zhuǎn)TTL接口LVDS接口可以轉(zhuǎn)換成TTL接口輸出TTL接口的PCB封裝LVDS轉(zhuǎn)成TTL的專(zhuān)用ICSN75LVDS82DVI接口北橋SDVO經(jīng)過(guò)CH7307轉(zhuǎn)成DVI輸出，集成在主板上北橋SDVO經(jīng)過(guò)CH7307轉(zhuǎn)成DVI輸出PCIEX16DVI雙屏顯示雙屏顯示2個(gè)屏幕可以顯示同樣的內(nèi)容，也可以通過(guò)屏幕擴(kuò)展的功能來(lái)顯示不同的內(nèi)容屏幕擴(kuò)展，在顯示圖形選項(xiàng)中或者顯示器的高級(jí)設(shè)置中有相關(guān)的配置按鈕，選中后即可，鼠標(biāo)和應(yīng)用程序窗口可以在2個(gè)顯示器中移動(dòng)TV-OUT接口ICH7M集成有電視視頻輸出，Component,S-videoandComposite,HDTV,輸出的模式要BIOS支持，進(jìn)入系統(tǒng)后，在顯卡驅(qū)動(dòng)程序的面板里可以看到相關(guān)的設(shè)置PCI擴(kuò)展插槽PCI64bit/66M帶寬533MB/s32-bit,33MHzPCI=133MB/s32-bit,66MHzPCI=266MB/s64-bit,33MHzPCI=266MB/s64-bit,66MHzPCI=533MB/s常見(jiàn)的3鐘PCI槽，64位的常用于高端工作站和服務(wù)器槽開(kāi)在前面的是3.3v的，開(kāi)在后端的是5v的PCI設(shè)備資源分配Intel的南橋一般可以接6個(gè)PCI設(shè)備，掛在PCI總線(xiàn)的設(shè)備，要進(jìn)行硬件資源分配（這些信號(hào)對(duì)每個(gè)設(shè)備而言都是獨(dú)立的）IDSEL設(shè)備號(hào)：南橋通過(guò)使一個(gè)地址信號(hào)有效來(lái)對(duì)PCI設(shè)備尋址訪(fǎng)問(wèn)，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)Device1時(shí)，AD17有效。。。訪(fǎng)問(wèn)Device15時(shí)，AD31有效，(南橋集成LAN網(wǎng)絡(luò)控制器是Device8，占用AD24)INIT#中斷信號(hào)：中斷分配可以說(shuō)是IRQ路由表的分配，PCISlot上定義了INT（A—D）4個(gè)中斷信號(hào)，大多數(shù)的PCI設(shè)備只使用INTA#，有個(gè)別的卡會(huì)使用到多個(gè)中斷信號(hào)PREQ#和GNT#，一個(gè)設(shè)備分配一組，不能串接圖1：IRQ路由規(guī)則圖2：BIOS申請(qǐng)表填寫(xiě)的內(nèi)容PCIEPCIE的信道寬度有：x1、x2、x4、x8、x12和x32X1的帶寬是1.25GbpsICH7南橋PCIE一般是x1和x4兩種配置北橋PCIE一般是x8和x16，通常擴(kuò)展圖形顯示卡左邊是PCIEX1Slot的線(xiàn)路圖，x4會(huì)多出3對(duì)數(shù)據(jù)線(xiàn)，其他都一樣，短卡可以插到長(zhǎng)槽中使用ISA擴(kuò)展插槽PCI總線(xiàn)轉(zhuǎn)ISA使用IT8888

圖中黑色的是ISA槽ISA在工控機(jī)中用得比較多，PC104是ISA接口的而PC104+是PCI接口的IT8888的PCB封裝硬盤(pán)接口IDE臺(tái)式機(jī)使用40pin2.54mm間距的連接頭，筆記本的使用44pin2.0間距的連接頭The80-conductorcableisconsidered"optional"forthosemodes.However,foranyUltraDMAmodesabovemode2,the80-conductorcableismandatory.UltraDMA2以上的模式，必須使用80pin的連接線(xiàn)SATA接口的速率是1.5Gb/s,3.0Gb/s,從SATA2.0開(kāi)始，支持熱插拔eSATA

是externalSATA的縮寫(xiě)，用以取帶移動(dòng)usb和移動(dòng)1394接口的硬盤(pán)，從ICH8開(kāi)始就支持eSATACFcardCF卡用的是IDE接口下面是支持DMA模式的線(xiàn)路RAID磁盤(pán)陣列之一做磁盤(pán)陣列在安裝windows操作系統(tǒng)時(shí)需要提供驅(qū)動(dòng)，默認(rèn)的驅(qū)動(dòng)器是軟驅(qū)，如果主板沒(méi)有軟驅(qū)接口，要實(shí)現(xiàn)RAID功能會(huì)很麻煩RAID磁盤(pán)陣列之二P/S2鍵盤(pán)鼠標(biāo)接口，工控機(jī)由于空間關(guān)系，一般使用MiniDIN插座，商用電腦一般是2層的商用電腦接口USB接口Commonchock共模電感一個(gè)USB端口的供電電流標(biāo)準(zhǔn)定為500mAUSB接口有好多種手持設(shè)備的接頭很小，我們的板上用下面這種大的該電容取值不能太小，建議為470uFESD保護(hù)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲串行通信接口RS232RS485RS422，某些場(chǎng)合要用到光電隔離的串口，安全性高些DB9接頭定義ATX后I/O接口示例常用的一些工具網(wǎng)卡燒寫(xiě)和測(cè)試工具RT8139MAC燒寫(xiě)工具：PG8139.EXE在純DOS下運(yùn)行RT8139測(cè)試程序：RSET8139.EXE在純DOS下運(yùn)行SI信號(hào)完整性8139測(cè)試時(shí)運(yùn)行RSET8139.EXE，將網(wǎng)卡設(shè)置成100M模式，即可用示波器抓到tx波形Intel網(wǎng)卡MAC燒寫(xiě)程序：EEUPDATE.EXE在純DOS下運(yùn)行,Intel網(wǎng)卡EEPROM察看和編寫(xiě)程序EEDIT.EXE在純DOS下運(yùn)行Intel網(wǎng)卡測(cè)試程序Lanconfig.exe在純DOS下運(yùn)行數(shù)碼診斷卡也叫80卡，插在PCI插槽或ISA插槽上使用BIOS燒寫(xiě)工具Afudos.exeamiflash.exef82745.exe這些都是amibios的燒寫(xiě)工具，在純DOS下運(yùn)行寄存器察看工具RU.EXE在純DOS下運(yùn)