电脑硬件科普-主板

如果把电脑比作一座繁华的城市，那么我觉得主板就是城市中密集的道路网. 主板是一块印刷电路板，上面集成了各种电路以及元器件. 打开机箱侧板，移除CPU散热器以及显卡之后，暴露在我们眼前的就是我们的一整片主板. 不同年代，不同定位，不同使用环境，不同厂家的设计风格都会有所不同.

为了保证散热和美观，这些高端主板还会带有各种散热片以及主板装甲，都是满满的金钱气息.市面上民用的主板一般有四种尺寸，从小到大依次为ITX(迷你型)，M-ATX(紧凑型)，ATX(标准型)，E-ATX(加强型)，相对来说，大主板会比小主板的扩展性更强. ITX主板是为追求便携性的用户提供的，主板元器件更加密集，生产设计成本更高，相对价格也更高.

所有硬件均会连接到主板上，通过主板上复杂的电路完成各种讯号传递，数据传输等. 我们可以通过主板来调整各个硬件的工作状态. 一块主板的型号通常标注在第一条PCIE插槽附近或内存插槽附近，字体一般较为偏大，较为突出，但部分特供主板以及品牌机主板并不会在主板标注型号. 主板命名的第一决定因素就是芯片组了，在芯片组的基础上再加上各厂家的系列名，便有了主的板型号. 例如下面这块主板的芯片组型号为B450，系列为微星Mortor迫击炮系列. 当然华硕纯血ROG系列(ROG后方无Strix)的主板型号通常不包含芯片组名称，其中(民用常见的)包含了ROG MAXIMUS、ROG RAMPAGE、ROG CROSSHAIR和ROG ZENITH四个系列.

2 接口

2.1 I/O 面板接口

I/O接口位于主板后侧，是我们日常使用过程中常用的接口. 主板I/O接口的USB协议接口，通常以Type-A和Type-C的形式出现，这里的Type-A和Type-C指的是接口规范，讲的通俗一点，就是接口的长相. USB协议指的是接口的传输方式和形式是通过USB协议定义的，直接影响接口最大传输速度. USB协议根据速度被分为了多种分别命名，但USB的命名在历史上多次变革，造成了极大的混乱. 在现在的命名规范中，USB种类被分为USB 2.0，USB 3.2 gen1，USB 3.2 gen2，USB 3.2 gen2x2，理论最大速度USB 2.0 < USB 3.2 gen1 < USB 3.2 gen2 < USB 3.2 gen2x2，并且理论最大速度为成倍的增长，需要USB设备支持. 现在民用支持USB3.2 gen2x2的设备较少，因此该接口在许多主板上都还未出现. 为方便说明，我们统称USB2.0，USB3.0，USB3.1，USB3.2. 这些接口往往都有不同的颜色和不同的标识，SS为USB3.0，SS10为USB3.1，SS20为USB3.2.

雷电协议接口是来自于英特尔的一种接口协议，相比USB协议，雷电协议有更高的接口速度以及更多的功能. 它们的接口规范为Type-C，并且在接口附近会标注雷电符号. 而目前台式主板上也只有一些高端英特尔主板拥有支持雷电3协议的接口. 在AMD主板上则需要通过雷电扩展卡转接出雷电3接口.

核显视频输出接口，这类接口常有4种类型：VGA、DVI、HDMI、DP，主要内容在显卡篇已经介绍，用于核显视频输出.

WIFI天线接口是用于接入板载无线网卡所配套的天线，音频接口用于接入耳机，音箱等音频设备， RJ45网线接口用于接入有线网，PS/2接口用于接入早期的鼠标键盘设备，已经基本上被淘汰，许多高端主板更是不提供该接口，光纤接口用于连接数字式音箱等设备.

2.2 插槽

在主板正中偏上的这个部分为CPU的插槽，是安装位置，不同的插槽也有不同的名称，例如我们现在常见的几种插槽为LGA1200(英特尔)，LGA1151(英特尔)，LGA2066(英特尔)

2.3 南桥芯片组

主板的南桥芯片组通常位于主板的右下方，有散热片覆盖，移除散热片后，就会看到如下图左侧的一个芯片，这就是南桥芯片. 南桥芯片组为主板上各个数据交互的拓展接口提供了传输宽带，不同芯片组提供的带宽也不同，因此做出的主板的扩展能力也不同. 早期的主板还有北桥芯片，但是现在的北桥芯片已经全部集成了CPU内部了. CPU是否能装上主板取决于插槽，但是否能兼容就得看主板南桥芯片组的型号了. 例如英特尔酷睿6、7、8、9代CPU都为为LGA1151的插槽，但是由于插槽中的部分针脚定义不同，无法相互兼容. 6、7代CPU兼容的主板芯片组为H110、H170、B150、Z170、B250、Z270. 8、9代CPU兼容的主板芯片组为H310、B360、B365、Z370、Z390.

2.4 CPU供电部分

对于电脑用户来说，一块主板的CPU供电部分占着十分重要的作用. 它决定着我们CPU工作时的稳定性. CPU供电部分通常位于主板的左上侧. CPU是用电大户，因此主板上给CPU设计了单独的供电接口. 我们可以一眼看见这里的一个凸出的插槽，这就是电源给CPU供电的插口. 插口的一侧有向外凸出的卡扣，用于标明接口的方向并锁紧电源线供电接口. 以下图中的这块主板为例，可以看到这个插口共有8个孔位，我们称它为8pin供电. 当然，不同定位的主板，这个插槽的孔位也并不相同，一些低端的主板通常只有4pin供电. 有的供电豪华的主板，甚至会有2-3个插槽，每个插槽为4或8pin供电. 插槽越多，”孔”越多，供电线材为CPU提供的理论功率就越大. 当然电能还需要通过主板上的元器件进行转化，才能被CPU利用，而这正是CPU插槽左侧与上方的这些mos管，电感与电容影响着这部分CPU供电的转化. 因此，它们的用料很大程度上影响了CPU供电，内部还包含了倍相、并联、直出三种供电方案. 并且还受布线影响.

在CPU右侧为内存插槽，在内存篇中已经说过，不再赘述.

2.5 主板电池

在主板的中下部，我们可以看到一颗纽扣电池，这就是给主板CMOS芯片供电的电池. CMOS芯片中存储了主板BIOS的设置. 移除电池之后CMOS芯片中的数据应付丢失，BIOS将会恢复默认的设置. BIOS则是主板上自带的一个监控与调整当前硬件状态的系统.

2.6 风扇供电接口

在主板的多个部分，我们经常会看到这种接口，并在接口旁标有CPU_FAN，SYS_FAN，CHA_FAN，CPU_OPT，AIO_PUMP，PUMP_FNA等. 其中CPU_FAN为CPU风扇接口，通常只有一个，CPU风扇会接在此位置. 但是CPU_FAN这个接口较为特殊，若主板这个接口没有接风扇， 在开机时通常会报错显示没有检测到CPU散热风扇，从而为了防止CPU过热会不让我们进入操作系统. CPU_OPT为备用CPU风扇接口，在我们使用双塔双风扇风冷时，它可以用于接入另外一个双风扇. AIO_PUMP，PUMP_FAN为水冷的水泵接口，仅有中高端主板才有这种接口. SYS_FAN和CHA_FAN为机箱风扇接口，不同主板这类接口数量也不尽相同. 越是高端的主板往往会有越多的此类接口，并且它们的针脚定义均相同，因此可以相互通用. 但需要注意，不同接口的供电能力有时会不同. 当我们接入水泵、高功率风扇或单接口通过一分多风扇线接入多个风扇时，我们需要尽可能选择能输出更大的风扇接口. 这些接口具体信息，例如共用调速，输出功率等，都可通主板说明书查看.

在主板的右侧我们可以看到另外一个和CPU供电口类似的凸出的插槽，里面共有24个孔位. 在其中一侧也有向外凸出的卡扣，这就是24pin主板供电接口，给主板供电的接口. 电能会通过主板源源不断地提供给主板上的各个设备. 例如：内存插槽、PCI-E插槽，南桥芯片组，各种接针，USB接口等.

2.7 PCI-E插槽

在整个主板的下半部分，我们可以看到前面提到的PCI-E接口了. 形态有长有短，有卡扣也有无卡扣的. 这些插槽是安装独立显卡、PCI-E独立声卡、采集卡等扩展卡.

为了保证性能，我们常用的独立显卡通常插在第一条的位置. 第一条长槽为PCI-Ex16，占用16条PCI-E通道，关于PCI-E拆分的问题，内容较为复杂. 我们现在需要注意的是将显卡插在最上方一根长槽上，以及根据说明书查看各接口的冲突性即可.

2.8 M.2 插槽

m.2 接口用于连接m.2固态硬盘，在硬盘篇中已经介绍过. 但需要补充一点的是，M.2接口共有两种类型，分别为B-key与M-key. B-key和M-key m.2接口理论上均支持NVMe和SATA固态，但具体兼容性需要查看主板说明书. 它们除接口上的区别外，另外的区别为当运行在NVMe协议模式时，B-key m.2分配到的PCI-E通道仅为为2条，而M-key为4条.

2.9 RGB接口

此外，在我们的主板上经常还会有两种样式的接口. 一种为单排3针，5V供电，另一种为单排四针，12V供电，这两种都为RGB灯光的接口. 常见的接入设备有散热风扇的RGB灯光线，水冷头的RGB灯光线，显卡的RGB灯光线，机箱RGB灯光带等. 接入后我们就可以在我们的操作系统内对这些设备的灯光进行控制. 其中5V3针的接口对灯光控制功能更多，更加强大，相比12V四针的接口会更加高级. 但同时由于这二者的针脚定义不同，因此也无法相互兼容.

2.10 SATA数据线接口

SATA接口用于连接SATA固态硬盘，机械硬盘等，在硬盘篇中已经介绍过，不再说明. 除此之外，SATA接口也可以用于连接一些老式光驱.

2.11 机箱前置面板接口

在主板的底部，我们可以看到各种各样的带针的接口，其中他们大部分都是机箱前置面板的接口. 机箱面板音频接口常位于底部左侧，为两排上方4针下方5针的接口，常见的主板标识为AAFP、JAUD1、F_AUDIO，用于接入机箱的Audio音频线.

机箱面板USB2.0 接口十分常见，为两排上方5针下文4针的接口. 主板标识为USB(后面的数字为序号)，用于接入机箱前置USB线.

机箱面板USB3.0接口一般主板上会提供1-2个，为两排上方10针下方9针的接口，用于接入机箱前置USB3.0线.

机箱电源灯、硬盘灯、开机键、重启键接口，这类接口常见的主板标识为F_PANEL、JFP1，其中每个接口为两针，其中电源灯和硬盘灯线需要区分正负极，即接入方向，开机键和重启键则不用.

COM口接针为两排上方四针下方五针的接口，已经基本上被淘汰，用于连接串口挡板，引出的串口常用于连接老式打印机等设备.

清空CMOS针脚，用于清空CMOS，只有两针，常见的主板标识为CLRTC、JBAT、CLR_CMOS、CLRMOS，短接这俩针脚5-10秒能将主板BIOS恢复出厂状态，与抠电池有着相同效果. 这是超频用户常用的两个针脚.

蜂鸣器接口为单排四针，主板标识为SPEAKER、JEP2. 许多主板会将其设置于机箱电源接针附近，也有部分主板会将其独立设置，连接时通过主板标识寻找即可，此接针用于连接主板的蜂鸣器和报警器. 在系统上电时，蜂鸣器报警器会根据系统出现的不同问题发出不同声音警示，便于维修人员判断电脑故障，但由于目前DEBUG灯的兴起，蜂鸣器也已经十分少见.