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电路板,铜线芯片针脚 4000 个精密的元器件组合在一起。共同构成了一块完整的主板,作为把显卡。cpu 内存等核心硬件串在一起的骨架,主板在计算机中发挥着重要的作用。它是如何工作的,这些密密麻麻的元器件都起到什么作用。本期节目我们以微星z 790 战士 max 为例,带你从零开始认识主板。为了给电子元件散热,同时兼顾美观。主板的表面覆盖有很多的装移,出这些装甲以后。就可以看到全部的接口和元器件了。

我们可以把主板大致划分为六个区域:左上角的 i o 接口区域,正上方的 cpu 区域;右侧的内存区域;下方的拓展区域;右下角的芯片组区域,以及四周的接口和针脚区域。

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1 IO区域

i o 区域是大部分人最常用的部分,在主板安装进机箱以后。左上角的 io 接口会出现在机箱尾部,这里有常见的网线接口。usb a 接口,type c 接口。视频与音频接口,你可以把键盘鼠标耳机。音响等外设设备接驳在这里,很多带 wifi 和蓝牙的主板上也会有天线接口。需要从主板盒子内找到天线,并安装好 wifi 和蓝牙的信号才能达到最佳值。

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2 cpu

cpu 是计算机的大脑,负责处理电脑上所有的数据。因此这一块区域是主板最核心的区域,在这里你可以看到安装 cpu 的插槽。不同型号,不同品牌 cpu 所使用的插槽是有所不同的。

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例如这块 z790 战士 max 主板,使用的是英特尔 lga 1700 插槽。插槽内有 1700 根针脚,支持英特尔第 12 第 13 第 14 代酷睿处理器。

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这是这几年来所有 cpu 针脚和主板型号的对应表。在挑选主板之前,一定要确保插槽的规格和 cpu 是兼容的。

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通常在主板的左上角或者右上角。你可以看到这样的多孔插槽,这就是电源给 cpu 供电的接口。插槽里有几根针脚,就是几 pin 接口,目前 cpu 均采用的是8 pin 接口。在正常情况下,8 pin 接口可以提供 358w 左右的供电,已经很接近现在旗舰 cpu 的功耗了,所以很多高端主板会提供双8 pin 供电,以应对更高的 cpu 功耗,同时满足超频发烧友的需求。

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电脑电源会通过这个接口向 cpu 输入正12伏的供电,但 cpu 的工作电压大多在 1.3伏以内。所以在 cpu 的周围,你可以看到很多的小芯片、小方块和小圆柱,它们分别叫做 mos 管、电感和电容。

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和左上角的 pwm 芯片一起组成了 cpu 的供电模块,负责把电源输入过来的 12伏电压,转换到 cpu 需要的电压。

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现代主板一般采用直出供电,一个 mos 管和一个电感 就是一个供电项。但单向供电能提供的供电能力非常有限,所以现在计算机主板都采用多项供电,我们常说的主板 cpu 供电有多强,指的就是每一项能承受的电流大小,以及总共的供电项数。比如这块 z790 战士主板有 27 项,其中 24 项给 cpu 核心供电,每一项在 25度下,可以承受 105安培的电流,供电能力非常的强大。

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另外三项给 cpu 内置的核显以及其他元器件供电。

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3 内存

就像我们做数学题时需要草稿纸一样,cpu 在计算时也需要把数据缓存在内存里。目前 DDR 内存已经发展了五代了,这块主板支持最新的 DDR5 内存。需要注意,也有一些主板只支持上一代的 DDR4 内存,两代内存的插槽互不兼容,在购买之前需要提前确认。

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大部分主板的内存插槽都有安装优先级,对于常见的四槽主板,如果只有单根内存就插在第二槽内,两个内存就插在第二第四槽内。如果你的主板只有两个内存插槽,那单根内存插在第一槽内,两根内存直接插满就行,插头的优先级主要受到主板的内存布线的影响。

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内存的频率越高,延迟越低,cpu 从内存中读取数据的速度就会越快。为了达到高速低延迟,内存和 cpu 之间采用的是并行数据传输模式,这种模式需要多条线路同时传输数据,更容易受到干扰,为此内存插槽被设计在了 cpu 的旁边,以尽可能的缩短线路。同时 cpu 和内存之间的电路并不是直线,而是像爬行的蛇一样歪歪扭扭,这是因为并行传输,需要保证每条线路的信号同时到达,如果线路不等长信号在抵达 cpu 时就会产生延迟,影响数据传输的准确性。

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主板的内存电路设计,会影响内存能跑多高的频率,但这也和固件的优化调教、cpu 的内存、控制器体质以及内存本身的颗粒品质等等因素有关,因此大部分主板厂商会在官网提供一个排除 cpu内存等其他瓶颈,单看主板本身能跑多高。内存频率的下限值,这个下限值越高越能代表主板的内存性能越强。例如这张 z790 战神 max,官网参考值为 7800 兆赫兹,比市售主流的 6000 6800,百兆赫兹的内存频率高出一截。需要注意的是,这个 7800 兆赫兹不代表最高只能支持到7800,而是保底可以跑到7800。如果你自己手动超频,还是有希望冲击更高频率的 cpu。

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4 拓展接口区域

区域的下方是高速拓展接口区域,其中长方形的接口是 m2 接口。用来安装固态硬盘,硬盘是电脑的仓库,存储着你下载的软件和电影。

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银色的被金属包边加固的插槽叫做 pcie 插槽,主要用来安装显卡,也可以安装 pcie 固态硬盘声卡、万兆网卡或者采集卡等设备。pcie 接口也可以通过转接卡转接成 m2 接口,来安装更多的硬盘。

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m2 接口和 pcie 接口都需要走 pcie 通道和 cpu 汇报数据。pcie 通道就像电脑里的高速公路,版本越新,数量越多,通信速度就越快。

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比如说这张主板的第一个 m2 接口,有四条 pcie四点通道,每秒可以传输8 gb 的数据;

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而第一个 pcie 插槽有 16 条 pcie五点通道,每秒钟可以传输 64 gb 的数据,是前者的八倍。

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这两个接口都是和 cpu 直接连接的,它们的速度最快,延迟也最低,但并不是所有的设备都需要像显卡和硬盘那样,直接找 cpu 通讯。一方面是没必要,另一方面 也会让 cpu 插槽周边的布线变得异常的复杂,所以在主板上还有一个额外的芯片,也叫做南桥芯片组,它就像是 cpu 的秘书,将一些不是那么重要的接口,以及低速接口的数据汇总后再传输给 cpu

5 南桥芯片

桥的本质其实就是一个拓展坞,通过它可以拓展出更多的接口和插槽。由于主板的最大职责就是提供各种各样的接口,联通硬件。所以通常我们就会直接用芯片组的名称,来给主板命名。例如这张微星主板是 z790 芯片组,所以它的名字叫 z790 战神 max。不同的芯片组拓展性不同,例如 z790 战士 max。就比 b760 m 迫击炮二的接口数量要更丰富,当然芯片组决定的是这张主板拓展能力的上限。但每多一个接口都意味着制造成本的上升,所以很多主板并不会完整的利用上。芯片组的全部拓展能力,同样都是 b760。不同价位的主板,接口和数量的规格也是完全不同的。同时芯片组还会绑定一些特殊功能,例如英特尔这边只有 z 系列主板。可以超频 cpu 和内存,而 b 系列只能超频内存。h 系列则大多数不能调整内存,amd 这边全系列主板都能超频内存。但是只有 b 系列和 x 系列芯片组可以超频,cpu 芯片组往往也会和主板的规格挂钩。在大多数情况下,z 系列和 x 系列主板的供电与接口。都会比 b 系列主板要更强一些,而 b 系列主板的供电与接口。大多也是要比 h 与 a 系列都要强一些。

在主板的底部和右边缘还有很多的插针。这些插针也可以叫做跳线,可以连接风扇或者拓展出更多的接口。不同主板的跳线区别很大,这里我们重点介绍一下常用的部分。

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最左下角这个是音频跳线,和机箱的音频线连接以后。就可以在机箱的正面,拓展出两个 3.5mm 的耳机孔,用来连接麦克风和耳机

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右边是用来控制灯光的 rgb 跳线,在接入灯条和风扇以后,就可以实现炫酷的 rgb 效果。screenshot-20240503-100658

这个是老式的 12伏四针的 rgb 跳线,接在上面的设备虽然可以调整颜色,但是所有的灯珠都只能一块变色。

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接下来是散热相关的风扇和水泵跳线,主板可以通过这些跳线为风扇和水泵供电,同时调节风扇或者水泵的转速。

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usb 跳线和音频跳线类似,和机箱连接以后,可以拓展出机箱正面的 usb 接口,将主板上有两个 usb2.0跳线,两个 usb3.0跳线,以及两个 usb3.2 跳线。

这里的两个按钮用于快捷开机和重启,右侧的前面板跳线接口gfp 则用于连接机箱上的开机键,重启键和开机指示灯与硬盘指示灯

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这些堆叠的接口叫做 SATA 接口,主要用来连接机械硬盘和 2.5 寸固态硬盘。

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上方的6pin 插针,用来给前面板的 usb c 接口。提供大功率的快充供电,而 24pin 接口则为整块主板的硬件供电。

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右上角的两位 led 数字灯,会在系统启动失败时显示错误代码,下方的四个小灯,可以在对应的硬件工作不正常时亮起,方便你排查故障。

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高端主板还会有一些特殊的针脚或者组件,比如说这两个跳线可用来接驳主板盒子内的温度传感器。还有一些发烧友用液氮超频的时候,可能会碰到主板温度太低而无法启动,右下角的这两个 pin 的插针就能让电脑强制启动,除此之外。还有一些其他特殊的跳线和按钮,我们平时很少会用到。有需要的话,大家自行可以查阅主板的说明书,里面会有详细的提及。

整张主板除了用于接驳设备的接口和插槽,以及供电电容电阻之外,还有很多的附属芯片。其中大家接触最多的应该是,处于左下角的音频解码芯片。也叫做板载声卡,除此之外。有的是负责拓展 usb 接口,有的负责电源管理。有的负责时钟同步,还有的负责切分与切换数据传输通道。这些元器件共同协作,让整台电脑得以顺利运行。除开硬件之外,主板还有一个属性。那就是尺寸规格,目前大家接触到最多的主板。大多都是大号的 atx 和中号的 m atx 版型,除此之外。还有超大号的 e atx,以及小号的 i t x 主板的版型。尺寸一方面决定了你能不能和机箱很好的匹配,另一方面也决定了拓展性的上限。但小板未必会比大板拓展性差很多,高端的 i t x 主板。不管是接口的数量还是规格,都会比很多乞丐版 mt 主板要好,具体还要看厂家的定位和具体型号。

现在我们已经熟悉了主板的硬件构成。但这所有的硬件都需要一套规则,来指导他们运行,例如 cpu 和内存该以什么参数运行,这个配件该如何通讯。所有的底层硬件运行规则综合在一块,就是主板的固件程序,简称 bios,它存储在主板的 bios 芯片里。

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部分高端主板为了防止超频折腾 bios 时出现意外,导致无法开机,还会设置有双 bios 芯片,通过主板上的开关即可切换主副 bios。bios把部分可调整的选项以设置界面的形态开放给用户,一般是在开机后看到主板的 logo 时,按下键盘上的 delete 键进入。像微星这样的大厂,主板还会有图形化的 bios 设置界面。在这里可以直观的看到,不同硬件的运行状态和参数,还能一键开启 cpu 和内存的超频,或者进行深度的微调。

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为了防止设置错误导致无法开机,bios 设置可以通过物理开关重置。很多低端主板需要拔掉电源以后,拆卸掉主板上的纽扣电池才能重置;bios 设置非常麻烦,一些中端主板则可以通过短接主板上的重置针脚来进行重置,而像 z790 战神 max 这样的高端主板在 i o 面板上就有重置按钮,按下即可重置,无需拆机,非常方便。

主板的 bios 每隔一段时间会进行更新,除了修复一些会导致硬件工作异常的 bug 之外,还会添加一些新的功能,比如支持新一代的 cpu 优化性能等等。但如果硬件正常工作,我们一般不建议频繁的更新 bios。

现在你已经对整张主板有一个完整的了解了,在节目的最后。我们简单聊一下如何选择合适的主板,一般来讲你需要考虑 cpu 的插槽、版型、供电、内存频率、拓展性五个因素。

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  • cpu 插槽直接决定了你的 cpu 能不能顺利的安装
  • 版型,决定了主板能不能和机箱匹配,不会偏大或者偏小,这个根据你的机箱灵活的选择。
  • 供电,决定了这张主板能不能发挥你 cpu 全部的性能。通过网友和博主的实测便可以知悉
  • 内存频率的支持。决定了你能有多好的内存,通过官方提供的参考值即可确定。
  • 拓展性决定了接口的规格和数量够不够,你用在主板的规格部分也可以查询。结合自己的设备数量,大致就能判断。

除开这些,主板的外观,你喜不喜欢接口的布局和位置,你觉得方不方便,bios 的功能丰不丰富,以及配套的软件,你用不用得上。综合这些因素,基本上该选什么主板就很清晰了。

 

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