- 計算機主板維修不是事兒(第2版)
- 趙中秋 徐海釗 豐曉強編著
- 4534字
- 2021-08-13 18:35:46
1.1 認識計算機主板
主板(見圖1-1)英文名為Mother Board,又名主機板、母板。主板是將CPU、內存、硬盤等輸入/輸出設備連接起來的紐帶。主板是計算機硬件設備管理的核心載體,所有部件和外設都通過它連接在一起進行通信,中央處理器發出操作指令后,各個部件執行相應的操作。

圖1-1 主板
主板為CPU、內存、各種擴充設備提供插槽,為硬盤、光驅、打印機、鍵盤、鼠標、數碼產品等提供接口。計算機正常工作時,主板負責控制CPU、內存、硬盤等設備工作和處理數據。計算機運行的速度和穩定性在相當程度上取決于主板的性能,如果主板上某些設備損壞,就會導致計算機工作不穩定,嚴重時還會導致計算機不能正常開機。由此可見,主板維修是計算機維修中一項重要的工作。
1.1.1 主板型號介紹
一名合格的計算機維修人員,對主板廠家、主板型號、主板常見故障都要很熟悉。目前市場上主流主板以一線廠商的華碩、技嘉、微星為主,二線廠商的有華擎、精英、映泰、七彩虹等。各廠商都采用Intel和AMD芯片組開發生產主板,并以自己的方式對主板進行命名。以下是部分廠商主板型號介紹。
1. 華碩(ASUS)主板
華碩主板在表面印有ASUS字樣,型號使用字母和數字的組合。圖1-2所示型號為Z170-K,版本為1.03。

圖1-2 華碩主板型號
2. 技嘉(GIGABYTE)主板
技嘉主板在表面印有GIGABYTE字樣,型號以技嘉英文縮寫GA開頭,外加芯片組型號和版本(見圖1-3)。

圖1-3 技嘉主板型號
3. 微星(MSI)主板
微星主板在表面或散熱片上印有MSI字樣,通常PCB上也印有N1996以及內部型號MS-****字樣。如圖1-4(a)所示,主板銷售型號為ZH77A-G43,內部型號為MS-7758,版本為1.0。微星主板的內部型號一般還會印在PS/2接口旁邊(見圖1-4(b))。
4. 華擎主板
華擎主板表面印有ASRock字樣,如圖1-5所示,主板型號為H87 PERFORMANCE。

圖1-4 微星主板型號

圖1-5 華擎主板型號
5. 其他廠家主板
其他廠家主板基本都是以芯片組名稱來命名主板型號的,如圖1-6~圖1-9所示。

圖1-6 精英主板型號

圖1-7 七彩虹主板型號

圖1-8 昂達主板型號

圖1-9 映泰主板型號
1.1.2 主板上的插槽和接口
主板上的主要插槽和接口如圖1-10所示。

圖1-10 主板上的主要插槽和接口
1. CPU插座
CPU插座是主板上最大的接口,位于主板的上端。上面布滿觸腳或針孔,每一種CPU對應一種插座。Intel的CPU使用觸腳式插座,AMD的CPU使用針孔式插座。目前主流的CPU插座有Intel公司的1155插座(見圖1-11)、1150插座(見圖1-12)、1151插座(見圖1-13)、1366插座、2011插座和AMD公司的AM2插座、AM3插座(見圖1-14)、AM4插座(見圖1-15)、FM1插座(見圖1-16)、FM2插座。

圖1-11 Intel 1155插座

圖1-12 Intel 1150插座

圖1-13 Intel 1151插座

圖1-14 AMD AM3插座

圖1-15 AMD AM4插座

圖1-16 AMD FM1插座
2. 內存插槽
內存插槽是用來安裝內存條的。目前主流內存有DDR3內存和DDR4內存。不同內存的針腳、工作電壓、時鐘頻率都不相同。例如,Intel H61主板使用DDR3內存,Intel Z270主板使用DDR4內存。可通過看內存插槽(見圖1-17)防呆口上所標的電壓值區分內存插槽。如果標1.5V,為DDR3內存;標1.2V,為DDR4內存。一般主板都配有2個或4個內存插槽,并且為雙通道。

圖1-17 內存插槽
3. PCI-E插槽
PCI-E插槽是PCI-E總線上的一個接口,又分為PCI-E X16、PCI-E X8、PCI-E X1等幾種規格。外觀上,X16插槽比較長,X1插槽很短,也可以通過目測插槽旁邊電容數量進行區分,16組電容表示為X16,1組電容表示為X1。常用的獨立顯卡安裝在PCI-E X16插槽(見圖1-18)上,視頻采集卡安裝在PCI-E X1插槽(見圖1-19)上。

圖1-18 PCI-E X16插槽

圖1-19 PCI-E X1插槽
4. PCI插槽
PCI是外設部件互連總線。PCI插槽是位于主板下方的白色插槽(見圖1-20),常用于安裝診斷卡、獨立聲卡、獨立網卡、視頻監控卡等。部分新型主板已不再支持PCI插槽。
5. SATA接口
SATA接口(見圖1-21)是現在主流的硬盤接口,用于連接串口硬盤、光驅。主板一般配4~8個SATA接口。SATA 2.0、SATA3.0接口的傳輸速度分別能達到3Gb/s、6Gb/s,比IDE接口的傳輸速度更快。部分主板同時配SATA 2.0和SATA 3.0接口。

圖1-20 PCI插槽

圖1-21 SATA接口
6. 電源接口
主板電源接口分主供電接口和小12V接口。主供電接口是常說的20/24針接口(見圖1-22),+12V、+5V、+3.3V、-12V、5VSB、電源好信號、PSON開機信號是主板供電的主要來源。小12V接口也稱小4P接口(見圖1-23),是CPU供電獨立12V供電接口。

圖1-22 ATX 24針接口

圖1-23 小12V接口
7. 風扇接口
主板工作時CPU、橋芯片會產生熱量。為防止芯片損壞,要對發熱量大的芯片加散熱風扇進行散熱。CPU風扇接口(見圖1-24,用CPU_FAN表示)用于連接CPU散熱風扇。系統風扇接口(見圖1-25,用SYS_FAN1表示)用于連接除CPU風扇之外的散熱風扇。Intel、DELL品牌機的主板只有一個系統風扇,不接風扇在開機時會報錯,普通主板不接CPU風扇也會報錯,并提示F1通知用戶進行安裝。

圖1-24 CPU風扇接口

圖1-25 系統風扇接口
8. P/S2接口
P/S2接口(見圖1-26)主要連接通常所講的鍵盤、鼠標。綠色為鼠標接口,藍色為鍵盤接口。部分主板已使用二合一接口(見圖1-27),只可使用一個P/S2接口設備,另一個必須使用USB接口。有些新型主板已經不配P/S2接口,全部使用USB接口。

圖1-26 P/S2接口

圖1-27 P/S2二合一接口
9. 視頻輸出接口
視頻輸出接口用于傳輸視頻信號到顯示設備,如顯示器、電視、投影儀等。主板上常見視頻輸出接口有VGA模擬接口、DVI數字接口、HDMI高清多媒體接口,有的主板還配有DP接口。DVI接口輸出的是數字信號。現在大部分顯示器都配VGA模擬接口,所以DVI接口使用率比VGA模擬接口低。
HDMI接口又稱高清接口,傳輸信號包括視頻和音頻數據,在現在主板上已慢慢普及。
DP接口全稱DisplayPort,是一種高清數字顯示接口,可以連接計算機和顯示器。DP接口的帶寬等各項技術參數全面超越HDMI接口,目前只有少量主板采用。多個視頻輸出接口如圖1-28所示。

圖1-28 多個視頻輸出接口
10. USB接口
現在的主板,USB接口有2.0和3.0兩種版本。一般黑色的為2.0接口,藍色的為3.0接口,如圖1-29所示。

圖1-29 USB 2.0和USB 3.0接口
USB接口用于連接數碼產品設備,如移動硬盤、手機、無線鼠標、無線鍵盤等,是主板所有接口中使用頻率最高的。USB接口又分前置USB接口和后置USB接口。前置USB接口通過連接線與主板前置USB排針相連(見圖1-30)。后置USB接口(見圖1-31)固定焊接在主板上。
11. 網絡接口
網絡接口(見圖1-32)又稱網線接口。主機通過網絡接口和網線連接到網絡。接口上有綠燈和黃燈,插上網線時綠燈會發亮,有數據傳輸時黃燈會閃。

圖1-30 前置USB排針

圖1-31 后置USB接口

圖1-32 網絡接口
12. 音頻接口
音頻接口是一種支持輸入和輸出的接口。通過音頻接口可將音頻信號輸出到功放、從麥克風輸入信號等。3孔的音頻接口包括音頻輸出接口、音頻輸入接口、麥克風輸入接口(見圖1-33)。有的主板支持5.1或者8.1聲道,使用6個孔的多聲道音頻接口(見圖1-34)。
13. 前置面板排針
前置面板排針(見圖1-35)是連接機箱前面控制部分連接線的插針。排針中包括電源開關(用PS、PW、SW、PSON表示)、復位開關(用RST表示)、電源指示燈(用PW_LED表示)和硬盤指示燈(用HDD_LED表示)。

圖1-33 3孔的音頻接口

圖1-34 多聲道音頻接口

圖1-35 前置面板排針
14. CMOS跳線
CMOS跳線(見圖1-36)又稱放電跳線,是給橋內部RTC電路提供復位信號的跳線。常見的有三根針,分正常模式和清除模式,跳線帽在1-2腳為正常模式,跳線帽在2-3腳為清除模式(就是常說的放電)。在技嘉主板上,跳線只有兩根針(見圖1-37),正常工作狀態下不裝跳線帽,當需要清除CMOS時才裝上跳線帽。

圖1-36 CMOS跳線

圖1-37 技嘉主板的CMOS跳線
15. USB、P/S2供電跳線
部分主板上存在USB、P/S2供電跳線(見圖1-38),主要用于實現鍵盤開機功能。通過跳線設置可使主板沒有通電,鍵盤就能得到相應供電。用戶可根據需要自行設置。

圖1-38 USB、P/S2供電跳線
1.1.3 主板上的芯片
主板上的主要芯片如圖1-39所示。

圖1-39 主板上的主要芯片
1. 北橋芯片和南橋芯片
北橋芯片(North Bridge,NB)在主板上比較靠近CPU插座,采用BGA封裝,管理部分高速設備,如顯卡和內存,并通過總線連接南橋芯片和CPU。
南橋芯片(South Bridge,SB)位于北橋芯片下方,也采用BGA封裝,主要管理一些低速設備,如網卡芯片、聲卡芯片、USB接口、SATA接口和PCI插槽等。
隨著技術的發展,目前的主板多數已經采用單橋芯片了。也就是把原來北橋芯片內的高速功能整合進CPU,低速部分與南橋芯片整合,成為一個單獨的橋芯片。主流橋芯片廠商有Intel和AMD。Intel公司生產的橋芯片如圖1-40所示,在表面上有i字母標識。AMD公司生產的橋芯片如圖1-41所示,在表面上有AMD字母標識。

圖1-40 Intel橋芯片

圖1-41 AMD橋芯片
2. I/O芯片
I/O芯片是輸入/輸出管理器的簡稱,主要為用戶提供一系列輸入、輸出接口。部分I/O芯片同時集成溫度監控、電壓監控功能。常見的P/S2接口、串口、并口、前面板、風扇等統一由I/O芯片管控。
主板維修中常見I/O芯片(見圖1-42)有華邦、聯陽、精拓、史恩希、新唐科技品牌的。

圖1-42 I/O芯片
在主板維修中更換I/O芯片時還要注意區分是否為某些主板廠家專用,如聯陽公司生產的I/O芯片看第三行帶GB的是技嘉專用(見圖1-43(a)),華邦公司生產的I/O芯片看型號最后帶-A的是華碩專用(見圖1-43(b))。
3. 時鐘芯片
時鐘芯片用于產生各種不同時鐘信號,送給各個設備提供基準參考,讓主板上的設備統一協調工作。時鐘芯片相當于人體的心臟,如果時鐘芯片損壞,會引起主板無復位、不跑碼、死機等。主板上的時鐘芯片與14.318MHz晶振連在一起,如圖1-44所示。

圖1-43 專用I/O芯片

圖1-44 時鐘電路組成
早期主板上常見的時鐘芯片品牌有華邦(WINBOND)、ICS、瑞昱(RTM),如圖1-45所示。Intel單橋H61之后芯片組主板、AMD單橋主板均無時鐘芯片,時鐘功能主要集成在橋芯片內。

圖1-45 時鐘芯片
4. 網卡芯片
網卡芯片(見圖1-46)負責網絡數據解碼、網絡信號的接收和發送。網卡芯片旁邊通常有25MHz晶振。網卡芯片損壞將直接導致無法上網。在實際維修中,網卡芯片損壞大部分是由雷擊導致的。

圖1-46 網卡芯片
5. 聲卡芯片
聲卡芯片(見圖1-47)負責音頻信號解碼,還原聲音。平常喇叭發出聲音、麥克風傳輸聲音都經過聲卡芯片處理。聲卡芯片又分為AC97和HD總線兩種。其中瑞昱公司生產的ALC系列使用量比較多,如ALC662、ALC888、ALC1150等。

圖1-47 聲卡芯片
6. BIOS芯片
BIOS全名為Basic Input Output System,中文意思是基本輸入/輸出系統。BIOS芯片是集成在主板上的一個ROM芯片,保存了系統的基本輸入/輸出程序和系統開機自檢程序,負責在開機時對系統硬件進行初始化設置和測試,以及保證系統能正常工作。
早期主板上的BIOS芯片有3種形狀,即32腳的PLCC封裝、8腳的SOP封裝、8腳的DIP封裝,如圖1-48所示。現在已經沒有PLCC封裝的了。

圖1-48 BIOS芯片
7. 電源管理芯片
在主板上,電源管理芯片有多種,有負責CPU供電管理的,有負責內存供電管理的,有負責總線或橋供電管理的。如圖1-49所示為華碩主板上使用的CPU供電管理芯片,它負責控制MOS管將12V電壓降到CPU所需要的工作電壓,并且在供電正常后發出供電好信號通知橋,CPU工作電壓已經正常。

圖1-49 華碩電源管理芯片
1.1.4 主板上常見英文的解釋
主板上有很多各種不同規格的電子元器件、插槽、接口、跳線等,由于設計空間有限,所以主板上的電子元器件、插槽、接口、跳線等均使用英文或其縮寫進行標注。主板上常見英文縮寫及解釋見表1-1。
表1-1 主板上常見英文縮寫及解釋

續表

1.1.5 主板的供電識別
如圖1-50所示,6系列芯片組主板的供電有CPU核心供電、集顯供電、VTT供電、內存供電、VCCSA供電、VCCPLL供電、待機供電(分主待機3.3V供電和深度睡眠待機3.3V供電)、橋供電。

圖1-50 6系列芯片組主板(技嘉H61)供電分布圖
如圖1-51所示,8系列芯片組主板的供電比較簡單,只有CPU核心供電、內存供電、橋供電(1.05V和1.5V)、待機供電(分主待機3.3V供電和深度睡眠待機3.3V供電)。

圖1-51 8系列芯片組主板(MS-7817)供電分布圖
如圖1-52所示,100系列以上芯片組的主板,供電明顯比8系列的要多,主要有CPU核心供電、VCCGT集顯供電、VCCSA供電、VCCIO供電、VCCST供電、內存供電、VPP 2.5V供電、待機3.3V供電(分主待機3.3V供電和深度睡眠待機3.3V供電)、待機1V供電。

圖1-52 100系列芯片組主板(MS-7996)供電分布圖