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学会鉴别主板

 泰山勇士 2019-06-23

本篇为“电脑硬件知识科普第01课-主板简介”的补充内容。


本篇内容结构如下。

学会鉴别主板

本篇主要讲解如何鉴别主板

在购买主板时,我们一般根据CPU来选择主板。CPU分为Intel和AMD两个系列,因此主板也泾渭分明地分成了两个不同类型的平台。

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一般来说,支持Intel和AMD的主板通过其CPU插槽就可以简单地分辨:

  • Intel主板的CPU插槽上有金属阵脚。

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支持Intel CPU的主板

  • AMD主板的CPU插槽是一些小孔。

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此外,不同的主板在板型、芯片组、接口等方面也存在着差异。

1.板型

我们在主板简介中曾经介绍过主板的板型。主板的板型由大到小分别为XL-ATX,ATX,M-ATX,ITX等四种,其中常见是ATX,M-ATX,ITX主板。这些主板的板型和主板芯片或者具体型号没有对应的关系。但由于板面的面积依次减小,扩展能力也相应降低。

ATX主板

ATX (Advanced Technology Extended)俗称标准大板,其结构为长方形,尺寸最大,需要搭配“中塔”以上大机箱,其优点是做工用料较好,扩展接口丰富。

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标准型ATX主板

M-ATX主板

M-ATX(Micro-ATX)主板为紧凑型主板,也被称为“小板”,其结构为方形,尺寸大约24.4x 22.6cm,适合配置小型主机的电脑用户使用。

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紧凑型M-ATX主板

MINI-ITX主板

MINI-ITX主板为迷你型主板,其采用最小空间占用的设计原则,尺寸大约是17 x 17cm,此类主板的尺寸更小,适合安装在小巧的一些迷你小电脑的主机中使用。

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迷你型MINI-ITX主板

大尺寸主板和小尺寸主板的性能分析:

  • 大尺寸主板和小尺寸主板性能相同,主板的尺寸并不会影响到电脑的性能;

  • 大尺寸主板的扩展接口可能会更丰富一些,比如尺寸大的主板标配4个内存插槽,而尺寸小的主板有可能只有2个(甚至是1个),另外尺寸大的主板上的PCI插槽也可能会更多一些;

  • 大尺寸主板的做工用料相对充足,但价格上相对小尺寸主板也会更贵一些;

  • 大尺寸主板需要选择中塔以上尺寸的大机箱,而小尺寸的主板既可以兼容大机箱,也可以兼容一些迷你小机箱,价格也相对可能更便宜一些。

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中塔机箱

2. 芯片组

如果说CPU是整个电脑系统的大脑,那么芯片组就相当于电脑系统的心脏,其性能优劣不但决定了主板性能的好坏与级别的高低,也影响到整个电脑系统性能的发挥。

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过去,芯片组由两块超大规模集成电路组成,分别是北桥芯片(也称主桥,North Bridge,NB)和南桥芯片(South Bridge,SB)。随着成本和稳定性的需要,北桥的部分功能如内存控制器和核心显卡一样被集成到CPU中,剩余功能与南桥集成在一起,在主板上形成看起来只有南桥芯片的样貌,称为单桥(PCH,Platform controller Hub)。

由于芯片组本身会发热,所以在芯片组上一般会覆盖大块散热金属,而很多主板就会同时把自家的LOGO贴在散热片上。

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主板上的PCH芯片

Intel和AMD各自都有自己的主板芯片组,两家的芯片组互相不兼容。

Intel芯片组

支持Intel第八代CPU的是300系芯片组的主板,档次从低到高分别为:H310、B360、H370、Z370、X299等。

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Intel平台

其中。

  • H310:为入门级芯片组,价格最低,不支持超频。适合家用办公电脑使用。

  • B360:为Intel平台的主流芯片组,性价比较高,不支持超频,适合后缀名不带k的CPU。

  • H370:为中高端芯片组,价格稍贵,不支持超频,建议搭配酷睿i7-8700使用。

  • Z370:为高端芯片组,价格较贵,支持超频,支持DDR4高频内存。需要搭配1151接口的八代i5-8600K或者i7-8700K CPU。

  • X299:为Intel最高等级的芯片组,一般都是搭配旗舰CPU的,这类CPU型号一般也会带有X的后缀。

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微星(MSI)X299 RAIDER主板

我们在选择Intel主板时还需要看主板芯片组的第二个数字,数字越大定位越高端。另外,随着技术的进步,CPU将不断升级换代,每一代CPU所搭配的主板都会不同。这里介绍的内容只能在一段时间以内作为参考。

AMD芯片组

AMD芯片组支持锐龙CPU的主板档次从低到高分别为A320、B350、X370、X470、X399。

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AMD平台

  • A320:为AMD平台的入门级芯片,不支持超频,价格便宜。适合家用办公电脑使用。

  • B350:为AMD平台的主流芯片组,支持超频(但不支持完整的XFR超频),性价比较高,适合大部分用户。

  • X370\X470:为高端芯片组,支持自适应动态扩频(XFR)超频,价格较高,并且可以组双显卡。

  • X399:为AMD高端芯片组,价格昂贵,面向专业用户,仅支持AMD TR4接口的 锐龙 Threadripper(线程撕裂者)CPU。

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技嘉(GIGABYTE)X470 AORUS ULTRA GAMING电竞主板

与Intel几乎新一代的CPU需要搭配新一代主板不同,AMD平台的主板可以向下兼容,例如锐龙一代和二代的CPU除了能够支持400系列芯片组,还可以向下兼容300系列芯片组的主板。

3. 接口

由于电脑的硬件扩展能力主要取决于主板接口数量的多少,因此接口也是我们鉴别一款主板性能的参考条件之一。

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CPU插槽

CPU插槽是安装CPU的插座。

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根据CPU的类型不同,主板上CPU插槽的插孔数、体积、形状都有区别。现在AMD CPU主要使用socket 插槽。而Intel CPU则使用LGA系列的插槽。

供电接口

目前主流电脑主板上至少会配置两种供电接口,一种是24pin主供电接口,另一种则是CPU供电接口。

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供电接口

CPU供电接口早期的标准配置是4pin接口。

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而现在8pin接口已经逐步成为主流。

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8pin CPU供电接口

中高端主板上配置的则多采用4+8pin接口。

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4+8pin CPU供电接口

旗舰级主板则可能使用2个甚至是3个8pin接口,以满足不同状况下的CPU供电需求。

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从CPU供电接口的配置越来越高这点来看,我们不难得出这样一个结论,那就是CPU的功耗是越来越高了。这个结论似乎与我们的认知有些矛盾,因为新的CPU会采用更先进的制程工艺,而更先进的制程往往会带来更低的功耗。

但实际上这是相对而言的,在性能与规模相同的情况下,更先进的制程工艺确实能带来更低的功耗,但反过来说那就是在相同的功耗下,先进的制程工艺往往可以带来更高的硬件规模和更高的性能,对于厂商而言,其实它们更倾向于后者,因此新的CPU往往是有着更高的性能与更高的能耗比,但是就功耗而言,新的CPU还真的不一定比旧款产品更低。

内存插槽

DIMM(Dual Inline Memory Modules)内存插槽,就是主板用来安装内存的地方。这里需要注意的是:很多主板是有内存插槽优先级,我们在主板的内存插槽旁可以看到相应的标识,一般来讲绝大多数主板从左往右数2、4槽是被优先使用的。

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主板上的内存插槽及内存插槽优先级说明

此外,不同的主板所支持的内存类型是不同的。一般在主板内存插槽的旁边会标注其支持的内存类型,如果标注只能支持DDR4内存,那就无法安装DDR3内存,因为不同内存的PCB电路板上的金手指接口不同。

关于内存的相关知识这里有详细介绍:内存简介

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目前市场面有同时支持DDR4和DDR3内存的主板,此类主板虽然同时提供了DDR4和DDR3内存插槽,但这两种内存不能在主板上混合使用。只能选择一种使用。

PCI-E插槽

主板上PCI-E(PCI-Express)插槽的主要作用是连接高带宽(高数据吞吐量)需求的配件,比如显卡。

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目前,PCI-E插槽已经成为了主板上的主要扩展插槽,除了显卡会用到PCI-E插槽外,例如独立声卡、独立网卡、USB 3.0/3.1接口扩展卡以及SSD(固态硬盘)等硬件都可以使用PCI-E插槽,因此现在的主板除非是受到板型或者平台芯片的限制,否则厂商都会给它们装上足够多的PCI-E插槽,以确保自家产品的扩展能力,满足玩家的使用需求。

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PCI-E接口的显卡

我们在了解PCI-E插槽之前,需要先简单了解一下PCI-E的相关规范。PCI-E规范又称为PCI Express规范,它由PCI-SIG协会制定,该组织组成立于1992年,其成员有包括英特尔、AMD、NVIDIA、惠普、戴尔、高通、联想、IBM等900多家精英企业,除了现行的PCI-E规范之外,早年的PCI规范以及PCI-X规范也是由该协会制定的。

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目前PCI-E规范已经发展出5个大版本,每一次大版本的进化,都能带来相比上一版本近乎于翻倍的带宽。

与经常换插槽的CPU不同,PCI-E规范虽然已经发展出5大版本,但是在插槽的结构却基本维持一致,同样通道数的PCI-E插槽,我们是无法从外观判定其对应的是哪个版本的PCI-E规范。同时更高版本的插槽也兼容低版本的设备,反之亦然,只是速率上要遵守“短板原理”(水桶效应),因此PCI-E插槽的兼容性是很强的。

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按照PCI-SIG提供的规范,PCI-E插槽有x1,x2,x4,x8,x12,x16和x32共计7种版本,对应1/2/4/8/12/16/32通道,其中PCI-E x32由于体积问题,仅应用在某些特殊场合中,对应的量产产品几乎为零;PCI-E x12则主要用在服务器领域,基本不会出现在消费级平台上;PCI-E x2则主要用于内部的接口而非扩展插槽,即便是部分有提供该接口的主板,其PCI-E x2也基本是以M.2接口的形式出现,而非PCI-E插槽的形式。因此目前主板上主流的PCI-E插槽,就只有PCI-E x1、x4、x8、x16四种。

PCI-E x16插槽

主板上最靠近CPU的PCI-E x16插槽最适合安装显卡。

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PCI-E x16插槽全长89mm,拥有164根针脚,分为前后两组,位于前面较短的插槽有22根针脚,主要用于供电,后面一组较长的插槽142根,主要用于数据传输。这样设计让PCI-E x16插槽拥有极佳的兼容性,它可以向下兼容x1/x4/x8级别的设备,在加上其16通道所带来的高带宽,因此PCI-E x16插槽可以说是PCI-E插槽的完全体,多数用于安装数据吞吐量很大的产品,如显卡以及RAID阵列卡等。

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PCI-E x16插槽

PCI-E x8插槽

PCI-E x8插槽全长56mm,拥有98根针脚,相比于PCI-E x16插槽主要是数据针脚减少至76根,供电针脚并无变化。我们一般很少能在主板上看见真正的PCI-E x8插槽,因为它通常会以PCI-E x16插槽的形式出现,但数据针脚只有一半是有效的。

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PCI-E x8插槽

实际上把PCI-E x8插槽做成PCI-E x16的样子是有原因的,因为PCI-E x8就是为了搭建多显卡平台而生的,为了让采用PCI-E x16接口的显卡顺利安装到PCI-E x8接口上,后者自然需要把自己“伪装”成PCI-E x16插槽。

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要区分真正的PCI-E x16插槽和PCI-E x8模式的PCI-E x16插槽,我们可以观察主板上的PCI-E插槽布线,后者的后半段往往是没有线路连接的,甚至没有针脚焊接。

PCI-E x4插槽

PCI-E x4插槽的长度为39mm,同样是在PCI-E x16插槽的基础上,以减少数据针脚的方式实现的。主要用于PCI-E SSD(固态硬盘),或者是通过PCI-E转接卡安装M.2 SSD等方面。

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PCI-E x4插槽

PCI-E x4插槽在有些主板上以“速率为PCI-E x4级别的PCI-E x16插槽”的形式登场,在有些主板上则扩展为M.2接口,用于安装M.2 SSD(固态硬盘)、M.2无线网卡或者其他M.2接口设备。

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PCI-E x4插槽也会以M.2接口的形式出现

PCI-E x1插槽

PCI-E x1插槽的长度是最短的,仅有25mm,相比PCI-E x16插槽,其数据针脚是大幅度减少至14个。

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PCI-E x1插槽的带宽通常由主板芯片提供,独立网卡、独立声卡、USB 3.0/3.1扩展卡等都会用到PCI-E x1插槽。

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此外PCI-E x1插槽还存在着另外一个形态,一般称为Mini PCI-E插槽,常见于Mini-ITX主板以及笔记本电脑上,多数用来扩展无线网卡,但由于其在物理结构上与mSATA插槽相同,因此也有不少主板会通过跳线或者BIOS设定让Mini PCI-E接口在PCI-E模式或者SATA模式中切换,以实现一口两用的效果。

SATA接口

SATA的全称是SerialAdvancedTechnology Attachment(一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口),是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范。

SATA接口的主要功能是用作主板和大量存储设备(如硬盘)之间的数据传输之用。

目前,SATA接口在主板上十分常见,几乎每一款主板上都有SATA接口。现在SATA接口的最高版本是SATA3.0,其最大传输速度为6Gbps(实际速度最大为560MB/s),已经无法满足固态硬盘日益增长的读写速度,所以M.2插槽应运而生。

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M.2插槽

M.2接口,是Intel推出的一种替代MSATA(迷你版本SATA接口)新的接口规范。主板上M.2插槽的主要作用是安装固态硬盘(也可以装M.2接口的无线网卡)。

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M.2接口在主板上的插槽又分为B-KEY和M-KEY两种设计,目前的绝大多数主板都采用M-KEY设计,走PCI-E x4(PCH)通道。

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风扇插座

主板上的风扇插座一般都是4Pin接口,也有老式的主板采用3Pin接口。接口都是相互兼容的,区别是4Pin接口的插座可以调节风扇速度。

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在主板上的所有风扇插座中,连接CPU风扇的插座旁一般会标注CPU_FAN,如果在组装电脑时插错了,或者没有接,电脑启动时可能会有报警提示。

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CPU_FAN

此外,主板上的风扇接口不仅可以接风扇,还可以接水冷系统泵。

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USB接针

一般情况下,主板除了会在背板I/O接口上提供USB接口以外,还会将一部分USB接口以接针的形式放在其四周,这是为了给机箱前置USB接口提供跳线。

USB接口主要分为USB 2.0、USB 3.0,还有一些高端主板会装备USB 3.1接口。

  • USB2.0接针:主板上的USB2.0接针主要用于给机箱上的前置USB2.0接口提供条线,一般为9针,在其四周会标注有USB字样。

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USB 2.0接针

  • USB3.0接针:USB 3.0接针又名USB 3.1 Gen 1接针,它在主板上的明显标志就是有两排19针(多余的一针是为了防止插反)。

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USB 3.0接针

  • USB 3.1接针:下图所示U31G2_E1实际上就是USB 3.1 Gen 2的缩写,也就是没改名的USB 3.1接针,这个接口用于连接机箱前置USB 3.1接口。

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USB 3.1接针

4.供电模块

在了解主板的板型、芯片组和接口等参数之后,如果我们想要进一步学会鉴别主板的质量和使用寿命,判断其供电模块的质量是最好的途径之一。一个好的供电模块输出将会使主板不会有任何的电压波动或杂波,可以提供给CPU和其他电脑部件干净、平稳的电压。而差的供电模块则会导致电脑在工作时电压波动及杂波,造成各种故障(例如重启、死机、蓝屏等)。

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主板的供电模块

主板的供电电路很容易识别。因为它是主板上唯一采用电感(线圈)的主板电路,电感附近一般就能找到供电模块。通常供电模块环绕在CPU四周。但也有一些电感散布在主板上,通常靠近内存和临近南桥(PCH)芯片,为这些组件提供所需电压。

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CPU四周的供电模块由“多相并联”控制电路组成,其中比较标准的每一相供电是由1个电容、1个电感、1对MOS管组成的,还有一块PWM芯片负责控制,它决定了供电相数。

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此外,有些主板上也有“每相2颗电感”这种的组合,或者说“2上2下”4个一组的MOS管等配置,主板上供电模块用料越多给人的感觉确实就越高端,不过也要看所用元器件的品牌和具体的型号规格,一些差的8相供电可能还比不上稍微好点的6相供电。

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电容的作用

电容主要起到滤波的作用(高通),在电脑运行的过程中保证电压、电流的稳定,它就像蓄水池一样,当忽高忽低的水流进入后,使水流缓缓地流出。

电感的作用

电感的作用也是滤波(低通),具体来说就是净化电流、提高稳定性。它就像水车一样,当突然而来的高速水流会被它阻挡。主板上每相可能会有多颗电感,采用“并联”或者“倍相”方案。

  • “并联”电感就是把2电感个当1个用,实际相数只有看到的一半,对实际供电效果并没有任何帮助。但能够通过分摊供电压力,在一定程度上降低温度。

  • “倍相”电感则需要通过专门的倍相芯片的介入,其实际效果接近原生相数,但发热量也也会增大。

MOS管的作用

MOS管起到开关的作用。主要用于给硬件设备稳定电压,CPU、内存、显卡等硬件都会使用它。MOS管的体积非常小,但发热量较大,有些主板在MOS管上覆盖一块散热片。

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在主板超频时,如果MOS管散热部分没做好也会造成主板过热、导致供电不稳定、从而影响超频效果。

PWM芯片的作用

PWM芯片非常重要,它利用数字输出的方式对模拟电路进行控制,可以对模拟信号电平实现数字编码。通过输出N路脉冲宽度可调方波,控制MOS管的开关得到相应的电压。

通过主板上PWM芯片可以查询主板的实际供电相数,以及供电效果。但由于很少有厂商宣传其型号和规格,我们需要自己抄下PWM芯片上的编号去网络中搜索。

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一般来说,每一相供电根据用料的不同,能够负载20~30A左右的电流,主板供电相数越多能够承载的电流就越大。因此,主板主板的在供电模块中的用料越丰厚,其运行相对就越稳定。


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