BIOS知识枝桠——认识主板

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前言

主板由电路板铜线芯片针脚数千个精密的元器件组合构成，是把显卡、内存、CPU等核心硬件串在一起的骨架，在计算机中发挥着重要的作用。文章以微星Z790战神Max为例认识主板。参考B站up硬件茶谈视频，BV号：BV1xQ4y1b7JS。

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一、主要构成

为了给电子元件散热同时兼顾美观，主板会进行包装，移除后就可以看到全部的接口和元器件，主板可以大致被分为6各区域，I/O接口区、CPU区域、内存区域、拓展区域、芯片组区域以及四周的接口和针脚区域。

二、I/O区域

1.I/O区域

I/O区域是大部分人最常用的部分，在主板安装进机箱后I/O接口会出现在机箱尾部，有常见的网线接口USB-A接口 Type-C接口、视频与音频接口，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。

2.CPU区域与内存区域

CPU是计算机的大脑，负责处理电脑上的数据，因此是主板最核心区域。中间的插槽不同型号不同品牌，CPU使用的插槽是有所不同的，Z790战神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、13、14代酷睿处理器，以下为近年来所有CPU针脚和主板型号的对应表。

通常在主板的左上角或者右上角可以看到多孔插槽，便是CPU供电接口，插槽里有几根针脚就是几pin接口，目前CPU采用的都是8PIN接口，在正常情况下8PIN接口可以提供350W左右的供电，很多主板会提供双8Pin供电来应对更高的CPU功耗。

电脑电源会通过这个接口向CPU输入+12V的供电，但CPU的工作电压大多在1.3V以内，所以在周围有很多小芯片（MOS管），方块（电感）和圆柱（电容），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12V电压转换为CPU需要的电压。现代主板一般采用直出供电，一个MOS管喝一个电感就是一个供电模块（供电相），但单相供电能提供的供电能力非常有限，所以现在都是多相供电，主板的CPU供电强度指的就是每一相能承受的电流大小以及总共的供电相数。Z790战神Max主板有27相其中24相给CPU核心供电（绿色箭头），每一相在25℃下可以承受105A的电流，另外三相（橙色方框）给CPU内置的核显以及其他元器件供电。
就像做数学题需要草稿纸一样，计算机运行也需要把数据缓存在内存里，目前DDR内存已经发展到5代，需要注意有些主板只支持上一代的DDR4内存，两代内存之间是互不兼容的。大部分主板的内存插槽都有安装优先级，对于常见的4槽主板如果是单根内存就插在第二槽内，第二根则插在第四槽内。如果只有两个插槽，那么第一根就插在第一插槽，插槽的优先级主要受到内存布线的影响。内存的频率越高延迟就越低，CPU从内存中读取速度就越快。Z790的官网参考值是7800MHz，但不代表最高只能支持到7800，而是保底频率，如果自己手动超频，还是可以突破的。

3.拓展区域

CPU下方是高速拓展接口区域，长方形的接口是M.2接口，银色的被金属包边加固的插槽叫做PCIE插槽，主要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M.2接口来安装更多的硬盘，M.2接口和PCIE接口都需要走PCIE通道和CPU汇报数据，版本越新数量越多通信速度就越快，这张主板第一个M.2接口有4条Pcie4.0通道，每秒可以传输8GB的数据，而第一个PCIE插槽有16条PCIE5.0通道，每秒可以传输64GB的数据，是4.0的8倍，这两个接口都是和CPU直接连接的，速度最快，延迟最低。

4.南桥区域与外围接口

但并不是所有设备都需要像显卡和硬盘一样直接找CPU通讯，没必要的同时还影响CPU插槽周边的布线，南桥芯片组就是将一些不那么重要的接口以及低速接口的数据汇总后再传输给CPU，南桥的本质就是一个拓展坞，通过它可以拓展出更多的接口和插槽，由于主板最大的职责就是提供各种各样的接口联通硬件，所以我们通常会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，它的名字就叫Z790战神MAX。不同的芯片组拓展性能不同，芯片组决定的是主板拓展能力的上限，但使用接口越多，成本越高。同样主板的不同价位接口的数量和规格是完全不同的，同时芯片组还会绑定一些特殊功能，如英特尔只有Z系列主板可以超频CPU和内存，B系列只能超频内存，H系列大多数不能调整内存,AMD全系列主板都可以超频内存，但只有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，在主板的底部和边缘有很多插针，也可以叫做跳线，可以连接风扇或者拓展出更多的接口，不同主板的跳线差距很大，常用的部分如左下角的音频跳线（AUD），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；右边是用来控制灯光的RGB跳线，在接入灯条与风扇后就可以实现炫酷的RGB效果，老式的12V四针的RGB跳线（图中）使能只能为同一种颜色，而5V三针的跳线可以实现不同灯珠不同颜色达到流光溢彩的效果。散热相关的风扇和水泵跳线，为风扇和水泵通电同时调节风扇和水泵的转速。有些高端主板还会有热敏传感器接口，可以用来接驳主板盒子内的温度传感器，当使用液氮超频可能会碰到主板温度太低无法启动，低温启动跳线可以让电脑强制启动。

USB跳线和音频跳线类似，在和机箱连接后可以拓展出机箱正面的USB接口，主板上有两个USB2.0跳线，两个USB3.0跳线以及两个USB3.2跳线。两个按钮用于快捷开机和重启，前面板跳线接口JFP，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。堆叠的口为SATA接口主要用来连接机械硬盘和2.5寸固态硬盘，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。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4个小灯可以在对应的硬件工作不正常时亮起，方便排查故障。

整张主板还有很多附属芯片，接触最多的就是音频解码芯片也叫做板载声卡

除此之外还有负责拓展USB接口（下图）

有的负责电源管理、时钟同步、切分与切换数据传输通道。这些元器件共同合作让整台电脑顺利运行。

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其他

除开硬件之外，主板还有一个属性就是尺寸规格，目前接触最多的大多都是大号的ATX和中号的MATX板型，除此之外还有超大号的E-ATX以及小号的ITX。

BIOS是书写CPU的电压频率功耗的运行参数，RAM的电压频率时序，CHIPSET（南桥）的协议通讯速率的底层运行规则。
CPU插槽决定CPU能不能顺利安装、板型决定了主板能不能和机箱匹配、供电决定了主板能不能发挥CPU的全部性能、内存频率决定了内存的上限、扩展性决定了接口的规格和数量。