主板第一周天PPT学习教案
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电路图
第6页/共24页
PCI引脚定义
必用引脚
地址和数据
接口控制
出错报告 仲裁
(主设备有效)
系统
AD[31::00]
C/BE[3:0]#
PAR
FRAME# TRDY# IRDY# STOP# DEVSEL# IDSEL
PERR# SERR#
REQ# GNT#
CLK RST#
PCI COMPLIANT
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AMD HT总线
AMD的K8处理器可说是划时代的，它把内存控制器集成在了CPU里面，进一步降低了延迟，而 且全面引入了HT（HyperTransport）总线的概念。这是一种高速点对点总线技术，在K8平台上 起到传输CPU和主板芯片组之间数据的作用。K8和以往的处理器最大的区别在于：由于CPU已 不通过传统的前端总线而是直接从内存获得数据，在AMD发布的Athlon64 பைடு நூலகம்PU规格表以及各个 芯片组厂商发布的芯片组原理图上，前端总线这个名词消失了，取而代之的是HT 。
它和FSB到底有什么具体的区别呢？首先，FSB和外频是密不可分的，外频提高之后，FSB会随 之提高，这是不可调的。但是K8平台的超频就不一样，当提高CPU的外频时，往往要将HT的倍 数往下调！用AM2 Athlon64 3000+来打个比方，其默认外频是200MHz，假设主板支持1000MHz 的HT总线，外频由200MHz超到250MHz时最好把HT的倍数从5调到4，使HT总线仍然保持在 1000MHz上，这样可以提高超频的成功率
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PCI测试治具照片描述
PCI测试治具
第9页/共24页
应用手册
把PCI量测治具插到PCI插槽上。把万用表功能选到测二级管档。将 红色表笔接在主板的地上。用黑色表笔测量信号。 测量结果： （1）如果测量值很高，说明是开路 （2）如果测量值很低，说明是短路 （3）如果测量值是零，说明与地短路
PCI总线的认识 PCI总线渐渐地取代了ISA总线。它有许多优点，比如即插即用(Plug and Play)、
中断共享等。在这里我们对PCI总线做一个深入的介绍。 从数据宽度上看，PCI总线有32bit、64bit之分；从总线速度上分，有33MHz、 66MHz两种。目前流行的是32bit @ 33MHz，而64bit系统正在普及中。改良的 PCI系统，PCI-X，最高可以达到64bit @ 133MHz，这样就可以得到超过 1GB/s的数据传输速率。如果没有特殊说明，以下的讨论以32bit @ 33MHz为 例。 一、基本概念 不同于ISA总线，PCI总线的地址总线与数据总线是分时复用的。这样做的好 处是，一方面可以节省接插件的管脚数，另一方面便于实现突发数据传输。 在做数据传输时，由一个PCI设备做发起者(主控，Initiator或Master)，而另一 个PCI设备做目标(从设备，Target或Slave)。总线上的所有时序的产生与控制， 都由Master来发起。PCI总线在同一时刻只能供一对设备完成传输，这就要求 有一个仲裁机构(Arbiter)，来决定在谁有权力拿到总线的主控权。
压正常是基本的条件。测试时钟和电源。测试主要控制信号：RST#、Clock、Power-Good、 A20M、INIT等信号的跳变和有效电平等情况，接下来还可以检测数据和地址信号。检测CPU信 号是为了检测GMCH的信号功能，并不是为了维修CPU本身 CPU接口信号说明（参阅教材P67）
第4页/共24页
与AMD的HyperTransport(HT)总线技术相比，FSB的带宽瓶颈也很明显。HT作为AMD CPU上广 为应用的一种端到端的总线技术，它可在内存控制器、磁盘控制器以及PCI-E总线控制器之间提 供更高的数据传输带宽。HT1.0在双向32bit模式的总线带宽为12.8GB/s，其带宽便可匹敌目前最 新的FSB带宽。2004年AMD推出的HT2.0规格，最大带宽又由1.0的12.8GB/s提升到了22.4GB/s。 而最新的HT3.0又将工作频率从HT2.0最高的1.4GHz提高到了2.6GHz，提升幅度几乎又达到了一 倍。这样，HT3.0在2.6GHz高频率32bit高位宽运行模式下，即可提供高达41.6GB/s的总线带宽 （即使在16bit的位宽下也能提供20.8GB/s 带宽），相比FSB优势明显，应付未来两年内内存、显 卡和处理器的升级需要也没有问题。
第10页/共24页
AGP总线的认识
AGP（Accelerated Graphics Port）加速图形端口是在PCI图形接口的基础上发 展而来的。随着3 D游戏做得越来越复杂，使用了大量的3 D特效和纹理，使 原来传输速率为133MB/S的PCI总线越来越不堪重负，籍此原因拥有高带宽的 AGP才得以浮出水面。这是一种与PCI总线迥然不同的图形接口，它完全独 立于PCI总线之外，直接把显卡与主板控制芯片联在一起，使得3D图形数据 省略了越过PCI总线的过程，从而很好地解决了低带宽PCI接口造成的系统瓶 颈问题。可以说，AGP代替PCI成为新的图形端口是技术发展的必然
第11页/共24页
AGP 2X显示卡 第12页/共24页
但显示芯片的发展实在是太快了，图形卡单位时间内所能处理的数据呈几何级数成倍 增长，AGP 1.0 图形标准越来越难以满足技术的进步了，由此AGP 2.0便应运而生了。
1998年5月份，AGP 2.0 规范正式发布，工作频率依然是66MHz，但工作电压降低到了 1.5v，并且增加了4x模式，这样它的数据传输带宽达到了1066MB/s，数据传输能力大 大地增强了。
系统控制： CLK：PCI时钟，上升沿有效 RST# ：Reset信号 传输控制： FRAME#：标志传输开始与结束 IRDY#：Master可以传输数据的标志 DEVSEL#：当Slave发现自己被寻址时置低应答 TRDY#：Slave可以转输数据的标志 STOP#：Slave主动结束传输数据的信号 IDSEL：在即插即用系统启动时用于选中板卡的信号 地址与数据总线： AD[31::0]：地址/数据分时复用总线 C/BE#[3::0]：命今/字节使能信号 PAR：奇偶校验信号 仲裁号： REQ#：Master用来请求总线使用权的信号 GNT#：Arbiter允许Master得到总线使用权的信号 错误报告： PERR#：数据奇偶校验错 SERR#：系统奇偶校验错
DEVICE
选用引脚
AD[63::32]
C/BE[7:4]#
PAR64 REQ64# ACK64#
LOCK#
INTA# INTB# INTC# INTD#
64位扩展
接口控制 中断
TDI TDO TCK TMS TRST#
JTAG
(IEEE 1149.1)
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信号定义：
32bit PCI系统的管脚按功能来分有以下几类：
虽然intel处理器的前端总线频率看起来已经很高，但与同时不断提升的内存频率、高性能显卡 （特别是双或多显卡系统）相比，CPU与芯片组存在的前端总线瓶颈仍未根本改变。例如 1333MHz的FSB所提供的内存带宽是1333MHz×64bit/8=10667MB/s=10.67GB/s，与双通道的 DDR2-667内存刚好匹配，但如果使用双通道的DDR2-800、DDR2-1066的内存，这时FSB的带宽 就小于内存的带宽。更不用说和未来的三通道和更高频率的DDR3内存搭配了（Nehalem平台三 通道DDR3-1333内存的带宽可达32GB/s）。
1996年7月AGP 1.0 图形标准问世，分为1X和2X两种模式，数据传输带宽分别 达到了266MB/s和533MB/s。这种图形接口规范是在66MHz PCI2.1规范基础上 经过扩充和加强而形成的，其工作频率为66MHz，工作电压为3.3v，在一段 时间内基本满足了显示设备与系统交换数据的需要。
主板第一周天
会计学
1
FSB前端系统总线
Intel FSB 外频，它指的是CPU和主板之间同步运行的速度，是建立在数字脉冲信号震荡速度基础之上的，
也就是说，100MHz外频特指数字脉冲信号每秒钟发生一万万次的震荡。说到外频，就必须提到 两个概念：倍频与主频。主频是CPU的时钟频率，倍频即主频与外频之比的倍数。主频/外频/ 倍频，其关系式为主频＝外频×倍频。 FSB，其全称Front Side Bus，中文名为前端总线。它是将CPU和北桥芯片的连接起来的总线，电 脑的前端总线频率是由CPU和北桥芯片共同决定的。曾几何时，FSB也和外频混为一谈，这是因 为在早期，尤其是Pentium 4出现之前，前端总线与外频在频率上是相等的，因此往往直接称前 端总线为外频。随着技术的发展，出现了QDR（四位并发总线技术）技术，它们使得前端总线 的频率成为外频的两倍或者是四倍，所有才有了PentiumD 820外频为200MHz，前端总线为 800MHz的说法 它是CPU与主板芯片组的联系纽带。总线和主板以相同速度工作，其决定了主机板的性能。单 位为MHZ 前端系统总线频率直接影响到CPU与内存直接数据交换速度，带宽计算公式： 数据带宽=前端总线频率*数据位宽/8 目前主机板上的前端总线频率有400MHZ、533MHZ、800MHZ、1066MHZ、1333MHZ几种，前 端总线频率越高，CPU与内存之间的数据传输量越大，更能充分发挥出CPU的性能。 INTEL的四位并发总线技术可以使系统总线在一个时钟周期内传送4次数据。 对于Intel的CPU而言，FSB＝外频×4
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AGP标准 第15页/共24页
电路图
第16页/共24页
PCI-E总线的认识 1. PCI Express总线的起源和现状 2001年春季的IDF上Intel正式公布PCI Express，是取代PCI总线的第三代I\O技
术，也称为3GIO。该总线的规范由Intel支持的AWG（Arapahoe Working Group）负责制定。2002 年4月17日，AWG正式宣布3GIO 1.0规范草稿制定完 毕，并移交PCI-SIG进行审核。开始的时候大家都以为它会被命名为Serial PCI （受到串行ATA的影响），但最后却被正式命名为PCI Express。2006年正式 推出Spec2.0（2.0规范）。 PCI Express总线技术的演进过程，实际上是计算系统I\O接口速率演进的过 程。PCI总线是一种33MHz@32bit或者66MHz@64bit的并行总线，总线带宽为 133MB/s到最大533MB/s，连接在PCI总线上的所有设备共享133MB/s～ 533MB/s带宽。这种总线用来应付声卡、10/100M网卡以及USB 1.1等网络接 口基本不成问题。随着计算机和通信技术的进一步发展，新一代的I\O接口 大量涌现，比如千兆（GE）、万兆（10GE）的以太网技术、4G/8G的FC技 术，使得PCI总线的带宽已经无力应付计算系统内部大量高带宽并行读写的 要求，PCI总线也成为系统性能提升的瓶颈，于是就出现了PCI Express总线。 PCI Express总线技术在当今新一代的存储系统已经普遍的应用。
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CPU接口信号 FSB主要连接CPU和GMCH之间数据通路。CPU的大部分信号直接与GMCH相连，其中地址线和
数据线连接到GMCH芯片，VID是CPU输出到电源控制IC来选择CPU内核电压的 CPU的控制信号主要和GMCH、ICH、电源等部件相连接 CPU接口信号是主板维修中经常要检测的。首先测试VID是否输出正常，保证CPU的内核工作电
第2页/共24页
目前intel处理器主流的前端总线频率有800MHz、1066MHz、1333MHz几种，而就在2007年11月， intel再度将处理器的前端总线频率提升至1600MHz（默认外频400MHz），这比2003年最高的 800MHzFSB总线频率整整提升了一倍。这样高的前端总线频率，其带宽多大呢？前端总线为 1333MHz时，处理器与北桥之间的带宽为10.67GB/s，而提升到1600MHz能达到12.8GB/s，增加 了20%。
第13页/共24页
AGP 8X作为新一代AGP并行接口总线，在数据传输频宽上和它的先辈AGP 4X一样都是32bit，但 总线速度将达到史无前例的66MHz×8=533MHz，在数据传输带宽上也会达到2.1GB/s的高度， 这些都是原来的AGP并行接口无法企及的。它的推出正好适应了CPU和GPU（图形工作站的飞 速发展）
电路图
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PCI引脚定义
必用引脚
地址和数据
接口控制
出错报告 仲裁
(主设备有效)
系统
AD[31::00]
C/BE[3:0]#
PAR
FRAME# TRDY# IRDY# STOP# DEVSEL# IDSEL
PERR# SERR#
REQ# GNT#
CLK RST#
PCI COMPLIANT
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AMD HT总线
AMD的K8处理器可说是划时代的，它把内存控制器集成在了CPU里面，进一步降低了延迟，而 且全面引入了HT（HyperTransport）总线的概念。这是一种高速点对点总线技术，在K8平台上 起到传输CPU和主板芯片组之间数据的作用。K8和以往的处理器最大的区别在于：由于CPU已 不通过传统的前端总线而是直接从内存获得数据，在AMD发布的Athlon64 பைடு நூலகம்PU规格表以及各个 芯片组厂商发布的芯片组原理图上，前端总线这个名词消失了，取而代之的是HT 。
它和FSB到底有什么具体的区别呢？首先，FSB和外频是密不可分的，外频提高之后，FSB会随 之提高，这是不可调的。但是K8平台的超频就不一样，当提高CPU的外频时，往往要将HT的倍 数往下调！用AM2 Athlon64 3000+来打个比方，其默认外频是200MHz，假设主板支持1000MHz 的HT总线，外频由200MHz超到250MHz时最好把HT的倍数从5调到4，使HT总线仍然保持在 1000MHz上，这样可以提高超频的成功率
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PCI测试治具照片描述
PCI测试治具
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应用手册
把PCI量测治具插到PCI插槽上。把万用表功能选到测二级管档。将 红色表笔接在主板的地上。用黑色表笔测量信号。 测量结果： （1）如果测量值很高，说明是开路 （2）如果测量值很低，说明是短路 （3）如果测量值是零，说明与地短路
PCI总线的认识 PCI总线渐渐地取代了ISA总线。它有许多优点，比如即插即用(Plug and Play)、
中断共享等。在这里我们对PCI总线做一个深入的介绍。 从数据宽度上看，PCI总线有32bit、64bit之分；从总线速度上分，有33MHz、 66MHz两种。目前流行的是32bit @ 33MHz，而64bit系统正在普及中。改良的 PCI系统，PCI-X，最高可以达到64bit @ 133MHz，这样就可以得到超过 1GB/s的数据传输速率。如果没有特殊说明，以下的讨论以32bit @ 33MHz为 例。 一、基本概念 不同于ISA总线，PCI总线的地址总线与数据总线是分时复用的。这样做的好 处是，一方面可以节省接插件的管脚数，另一方面便于实现突发数据传输。 在做数据传输时，由一个PCI设备做发起者(主控，Initiator或Master)，而另一 个PCI设备做目标(从设备，Target或Slave)。总线上的所有时序的产生与控制， 都由Master来发起。PCI总线在同一时刻只能供一对设备完成传输，这就要求 有一个仲裁机构(Arbiter)，来决定在谁有权力拿到总线的主控权。
压正常是基本的条件。测试时钟和电源。测试主要控制信号：RST#、Clock、Power-Good、 A20M、INIT等信号的跳变和有效电平等情况，接下来还可以检测数据和地址信号。检测CPU信 号是为了检测GMCH的信号功能，并不是为了维修CPU本身 CPU接口信号说明（参阅教材P67）
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与AMD的HyperTransport(HT)总线技术相比，FSB的带宽瓶颈也很明显。HT作为AMD CPU上广 为应用的一种端到端的总线技术，它可在内存控制器、磁盘控制器以及PCI-E总线控制器之间提 供更高的数据传输带宽。HT1.0在双向32bit模式的总线带宽为12.8GB/s，其带宽便可匹敌目前最 新的FSB带宽。2004年AMD推出的HT2.0规格，最大带宽又由1.0的12.8GB/s提升到了22.4GB/s。 而最新的HT3.0又将工作频率从HT2.0最高的1.4GHz提高到了2.6GHz，提升幅度几乎又达到了一 倍。这样，HT3.0在2.6GHz高频率32bit高位宽运行模式下，即可提供高达41.6GB/s的总线带宽 （即使在16bit的位宽下也能提供20.8GB/s 带宽），相比FSB优势明显，应付未来两年内内存、显 卡和处理器的升级需要也没有问题。
第10页/共24页
AGP总线的认识
AGP（Accelerated Graphics Port）加速图形端口是在PCI图形接口的基础上发 展而来的。随着3 D游戏做得越来越复杂，使用了大量的3 D特效和纹理，使 原来传输速率为133MB/S的PCI总线越来越不堪重负，籍此原因拥有高带宽的 AGP才得以浮出水面。这是一种与PCI总线迥然不同的图形接口，它完全独 立于PCI总线之外，直接把显卡与主板控制芯片联在一起，使得3D图形数据 省略了越过PCI总线的过程，从而很好地解决了低带宽PCI接口造成的系统瓶 颈问题。可以说，AGP代替PCI成为新的图形端口是技术发展的必然
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AGP 2X显示卡 第12页/共24页
但显示芯片的发展实在是太快了，图形卡单位时间内所能处理的数据呈几何级数成倍 增长，AGP 1.0 图形标准越来越难以满足技术的进步了，由此AGP 2.0便应运而生了。
1998年5月份，AGP 2.0 规范正式发布，工作频率依然是66MHz，但工作电压降低到了 1.5v，并且增加了4x模式，这样它的数据传输带宽达到了1066MB/s，数据传输能力大 大地增强了。
系统控制： CLK：PCI时钟，上升沿有效 RST# ：Reset信号 传输控制： FRAME#：标志传输开始与结束 IRDY#：Master可以传输数据的标志 DEVSEL#：当Slave发现自己被寻址时置低应答 TRDY#：Slave可以转输数据的标志 STOP#：Slave主动结束传输数据的信号 IDSEL：在即插即用系统启动时用于选中板卡的信号 地址与数据总线： AD[31::0]：地址/数据分时复用总线 C/BE#[3::0]：命今/字节使能信号 PAR：奇偶校验信号 仲裁号： REQ#：Master用来请求总线使用权的信号 GNT#：Arbiter允许Master得到总线使用权的信号 错误报告： PERR#：数据奇偶校验错 SERR#：系统奇偶校验错
DEVICE
选用引脚
AD[63::32]
C/BE[7:4]#
PAR64 REQ64# ACK64#
LOCK#
INTA# INTB# INTC# INTD#
64位扩展
接口控制 中断
TDI TDO TCK TMS TRST#
JTAG
(IEEE 1149.1)
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信号定义：
32bit PCI系统的管脚按功能来分有以下几类：
虽然intel处理器的前端总线频率看起来已经很高，但与同时不断提升的内存频率、高性能显卡 （特别是双或多显卡系统）相比，CPU与芯片组存在的前端总线瓶颈仍未根本改变。例如 1333MHz的FSB所提供的内存带宽是1333MHz×64bit/8=10667MB/s=10.67GB/s，与双通道的 DDR2-667内存刚好匹配，但如果使用双通道的DDR2-800、DDR2-1066的内存，这时FSB的带宽 就小于内存的带宽。更不用说和未来的三通道和更高频率的DDR3内存搭配了（Nehalem平台三 通道DDR3-1333内存的带宽可达32GB/s）。
1996年7月AGP 1.0 图形标准问世，分为1X和2X两种模式，数据传输带宽分别 达到了266MB/s和533MB/s。这种图形接口规范是在66MHz PCI2.1规范基础上 经过扩充和加强而形成的，其工作频率为66MHz，工作电压为3.3v，在一段 时间内基本满足了显示设备与系统交换数据的需要。
主板第一周天
会计学
1
FSB前端系统总线
Intel FSB 外频，它指的是CPU和主板之间同步运行的速度，是建立在数字脉冲信号震荡速度基础之上的，
也就是说，100MHz外频特指数字脉冲信号每秒钟发生一万万次的震荡。说到外频，就必须提到 两个概念：倍频与主频。主频是CPU的时钟频率，倍频即主频与外频之比的倍数。主频/外频/ 倍频，其关系式为主频＝外频×倍频。 FSB，其全称Front Side Bus，中文名为前端总线。它是将CPU和北桥芯片的连接起来的总线，电 脑的前端总线频率是由CPU和北桥芯片共同决定的。曾几何时，FSB也和外频混为一谈，这是因 为在早期，尤其是Pentium 4出现之前，前端总线与外频在频率上是相等的，因此往往直接称前 端总线为外频。随着技术的发展，出现了QDR（四位并发总线技术）技术，它们使得前端总线 的频率成为外频的两倍或者是四倍，所有才有了PentiumD 820外频为200MHz，前端总线为 800MHz的说法 它是CPU与主板芯片组的联系纽带。总线和主板以相同速度工作，其决定了主机板的性能。单 位为MHZ 前端系统总线频率直接影响到CPU与内存直接数据交换速度，带宽计算公式： 数据带宽=前端总线频率*数据位宽/8 目前主机板上的前端总线频率有400MHZ、533MHZ、800MHZ、1066MHZ、1333MHZ几种，前 端总线频率越高，CPU与内存之间的数据传输量越大，更能充分发挥出CPU的性能。 INTEL的四位并发总线技术可以使系统总线在一个时钟周期内传送4次数据。 对于Intel的CPU而言，FSB＝外频×4
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AGP标准 第15页/共24页
电路图
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PCI-E总线的认识 1. PCI Express总线的起源和现状 2001年春季的IDF上Intel正式公布PCI Express，是取代PCI总线的第三代I\O技
术，也称为3GIO。该总线的规范由Intel支持的AWG（Arapahoe Working Group）负责制定。2002 年4月17日，AWG正式宣布3GIO 1.0规范草稿制定完 毕，并移交PCI-SIG进行审核。开始的时候大家都以为它会被命名为Serial PCI （受到串行ATA的影响），但最后却被正式命名为PCI Express。2006年正式 推出Spec2.0（2.0规范）。 PCI Express总线技术的演进过程，实际上是计算系统I\O接口速率演进的过 程。PCI总线是一种33MHz@32bit或者66MHz@64bit的并行总线，总线带宽为 133MB/s到最大533MB/s，连接在PCI总线上的所有设备共享133MB/s～ 533MB/s带宽。这种总线用来应付声卡、10/100M网卡以及USB 1.1等网络接 口基本不成问题。随着计算机和通信技术的进一步发展，新一代的I\O接口 大量涌现，比如千兆（GE）、万兆（10GE）的以太网技术、4G/8G的FC技 术，使得PCI总线的带宽已经无力应付计算系统内部大量高带宽并行读写的 要求，PCI总线也成为系统性能提升的瓶颈，于是就出现了PCI Express总线。 PCI Express总线技术在当今新一代的存储系统已经普遍的应用。
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CPU接口信号 FSB主要连接CPU和GMCH之间数据通路。CPU的大部分信号直接与GMCH相连，其中地址线和
数据线连接到GMCH芯片，VID是CPU输出到电源控制IC来选择CPU内核电压的 CPU的控制信号主要和GMCH、ICH、电源等部件相连接 CPU接口信号是主板维修中经常要检测的。首先测试VID是否输出正常，保证CPU的内核工作电
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目前intel处理器主流的前端总线频率有800MHz、1066MHz、1333MHz几种，而就在2007年11月， intel再度将处理器的前端总线频率提升至1600MHz（默认外频400MHz），这比2003年最高的 800MHzFSB总线频率整整提升了一倍。这样高的前端总线频率，其带宽多大呢？前端总线为 1333MHz时，处理器与北桥之间的带宽为10.67GB/s，而提升到1600MHz能达到12.8GB/s，增加 了20%。
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AGP 8X作为新一代AGP并行接口总线，在数据传输频宽上和它的先辈AGP 4X一样都是32bit，但 总线速度将达到史无前例的66MHz×8=533MHz，在数据传输带宽上也会达到2.1GB/s的高度， 这些都是原来的AGP并行接口无法企及的。它的推出正好适应了CPU和GPU（图形工作站的飞 速发展）