简介
主板，也叫母板，安装在计算机主机箱内，是计算机最基本也是最重要的部件之一，在整个计算机系统中扮演着举足轻重的角色。主板制造质量的高低，决定了硬件系统的稳定性。主板与CPU关系密切，每一次CPU的重大升级，必然导致主板的换代。主板是计算机硬件系统的核心，也是主机箱内面积最大的一块印刷电路板。主板的主要功能是传输各种电子信号，部分芯片也负责初步处理一些外围数据。计算机主机中的各个部件都是通过主板来连接的，计算机在正常运行时对系统内存、存储设备和其他I/O设备的操控都必须通过主板来完成。计算机性能是否能够充分发挥，硬件功能是否足够，以及硬件兼容性如何等，都取决于主板的设计。主板的优劣在某种程度上决定了一台计算机的整体性能、使用年限以及功能扩展能力 。 主板采用了开放式结构。主板上大都有6-15个扩展插槽，供PC机外围设备的控制卡（适配器）插接。通过更换这些插卡，可以对微机的相应子系统进行局部升级，使厂家和用户在配置机型方面有更大的灵活性。总之，主板在整个微机系统中扮演着举足轻重的角色。可以说，主板的类型和档次决定着整个微机系统的类型和档次，主板的性能影响着整个微机系统的性能 。 主板结构所谓主板结构就是根据主板上各元器件的布局排列方式，尺寸大小，形状，所使用的电源规格等制定出的通用标准，所有主板厂商都必须遵循。主板结构分为AT、Baby-AT、ATX、Micro ATX、LPX、NLX、Flex ATX、E-ATX、WATX以及BTX等结构。其中，AT和Baby-AT是多年前的老主板结构，已经淘汰；而LPX、NLX、Flex ATX则是ATX的变种，多见于国外的品牌机，国内尚不多见；E-ATX和W-ATX则多用于服务器/工作站主板；ATX是市场上最常见的主板结构，扩展插槽较多，PCI插槽数量在4-6个，大多数主板都采用此结构；Micro ATX又称Mini ATX，是ATX结构的简化版，就是常说的“小板”，扩展插槽较少，PCI插槽数量在3个或3个以下，多用于品牌机并配备小型机箱；而BTX则是英特尔制定的最新一代主板结构，但尚未流行便被放弃，继续使用ATX 芯片组主板的核心是主板芯片组，它决定了主板的规格、性能和大致功能。我们平日说“865PE主板，865PE指的就是主板芯片组。如果说CPU是整个电脑系统的心脏，那么芯片组将是整个系统的躯干。对于主板而言，芯片组几乎决定了这块主板的功能，进而影响到整个电脑系统性能的发挥，芯片组是主板的灵魂。芯片组性能的优劣，决定了主板性能的好坏与级别的高低这是因为CPU的型号与种类繁多、功能特点不一，芯片组如果不能与CPU良好地协同工作，将严重地影响计算机的整体性能，甚至不能正常工作。 在传统的芯片组构成中，一直沿用南桥芯片与北桥芯片搭配的方式，在主板上可以发现它们的具体位置。一般地，我们在主板上，可以在CPU插槽附近找到一个散热器，下面的就是北桥芯片。南桥芯片一般离CPU较远，常裸露在PCI插槽旁边，块头比较大；北桥芯片是系统控制芯片，主要负责CPU、内存、显卡三者之间的数据交换，在与南桥芯片组成的芯片组中起主导作用，掌控一些高速设备，如CPU、 Host bus等。主板支持什么CPU，支持AGP多少速的显卡，支持何种频率的内存，都是北桥芯片决定的。北桥芯片往往有较高的工作频率，所以发热量颇高。南桥芯片主要决定主板的功能，主板上的各种接口、PS/2鼠标控制、USB控制、PCI总线IDE以及主板上的其他芯片（如集成声卡、集成RAID卡、集成网卡等），都归南桥芯片控制。随着PC架构的不断发展，如今北桥的功能逐渐被CPU所包含，自身结构不断简化甚至在芯片组中也已不复存在。 BIOS（BasicInput/ Output System，基本输入输出系统），全称是ROM-BIOS，是只读存储器基本输入/输出系统的简写。BIOS实际是一组被固化到电脑中，为电脑提供最低级最直接的硬件控制的程序，它是连通软件程序和硬件设备之间的枢纽，通俗地说，BIOS是硬件与软件程序之间的一个“转换器”或者说是接口，负责解决硬件的即时要求，并按软件对硬件的操作要求具体执行。从功能上看，BIOS主要包括2个部分： （1）自检及初始化 自检和初始化负责启动电脑，具体有3个部分： 初始化，包括创建中断向量、设置寄存器、对一些外部设备进行初始化和检测等，其中很重要的一部分是BIOS设置，主要是对硬件设置的一些参数，当电脑启动时会读取这些参数，并和实际硬件设置进行比较，如果不符合，会影响系统的启动。 引导程序，用于引导DOS或其他操作系统。BIOS先从软盘或硬盘的开始扇区读取引导记录，如果没有找到，则会在显示器上显示没有引导设备，如果找到引导记录会把电脑的控制权转给引导记录，由引导记录把操作系统装入电脑，在电脑启动成功后，BIOS的这部分任务就完成了 （2）程序服务处理和硬件中断处理 这两部分是两个独立的内容，但在使用上密切相关。程序服务处理程序主要是为应用程序和操作系统服务，这些服务主要与输入输出设备有关，例如读磁盘、文件输出到打印机等。为了完成这些操作，BIOS必须直接与计算机的I/O设备打交道，它通过端口发出命令，向各种外部设备传送数据以及从它们那儿接收数据，使程序能够脱离具体的硬件操作，而硬件中断处理则分别处理PC机硬件的需求，因此这两部分分别为软件和硬件服务，组合到一起，使计算机系统正常运行。 [2] BIOS的服务功能是通过调用中断服务程序来实现的，这些服务分为很多组，每组有一个专门的中断。例如视频服务，中断号为10H；屏幕打印，中断号为05H;磁盘及串行口服务，中断14H等。每一组又根据具体功能细分为不同的服务号。应用程序需要使用哪些外设、进行什么操作只需要在程序中用相应的指令说明即可，无需直接控制。由于CMOS与BIOS都跟电脑系统设置密切相关，因而二者很容易混淆。从根本上说，CMOS RAM是系统参数存放的地方，而BIOS中系统设置程序是完成参数设置的手段。因此准确的说法应是通过BIOS设置程序对CMOS参数进行设置。 扩展槽主要接口软驱接口：连接软驱所用，多位于IDE接口旁，比IDE接口略短一些，因为它是34针的，所以数据线也略窄一些 。 COM接口（串口）：大多数主板都提供了两个COM接口，分别为COM1和COM2，作用是连接串行鼠标和外置Modem等设备。COM1接口的I/O地址是03F8h-03FFh，中断号是IRQ4；COM2接口的I/O地址是02F8h-02FFh，中断号是IRQ3。 PS/2接口：PS/2接口的功能比较单一，仅能用于连接键盘和鼠标。一般情况下，鼠标的接口为绿色、键盘的接口为紫色。PS/2接口的传输速率比COM接口稍快一些，但这么多年使用之后，绝大多数主板依然配备该接口，但支持该接口的鼠标和键盘越来越少，大部分外设厂商也不再推出基于该接口的外设产品，更多的是推出USB接口的外设产品。不过值得一提的是，由于该接口使用非常广泛，因此很多使用者即使在使用USB也更愿意通过PS/2-USB转接器插到PS/2上使用，外加键盘鼠标每一代产品的寿命都非常长，接口依然使用效率极高，但在不久的将来，被USB接口所完全取代的可能性极高。 USB接口：USB接口是如今最为流行的接口，最大可以支持127个外设，并且可以独立供电，其应用非常广泛。USB接口可以从主板上获得500mA的电流，支持热拔插，真正做到了即插即用。一个USB接口可同时支持高速和低速USB外设的访问，由一条四芯电缆连接，其中两条是正负电源，另外两条是数据传输线。高速外设的传输速率为12Mbps，低速外设的传输速率为1.5Mbps。此外，USB 2.0标准最高传输速率可达480Mbps。USB 3.0已经在主板中出现和普及。 1、SPP标准工作模式。SPP数据是半双工单向传输，传输速率较慢，仅为15Kbps，但应用较为广泛，一般设为默认的工作模式。 2、EPP增强型工作模式。EPP采用双向半双工数据传输，其传输速率比SPP高很多，可达2Mbps，已有不少外设使用此工作模式。 3、ECP扩充型工作模式。ECP采用双向全双工数据传输，传输速率比EPP还要高一些，但支持的设备不多。使用LPT接口的打印机与扫描仪已经基本很少了，多为使用USB接口的打印机与扫描仪。
工作原理主要种类结构分类AT：标准尺寸的主板，IBM PC/A机首先使用而得名，有的486、586主板也采用AT结构布局 Baby AT：袖珍尺寸的主板，比AT主板小，因而得名。很多原装机的一体化主板首先采用此主板结构。 ATX：改进型的AT主板，对主板上元件布局作了优化，有更好的散热性和集成度，需要配合专门的ATX机箱使用。 BTX：是ATX主板的改进型，它使用窄板（Low-profile）设计，使部件布局更加紧凑。针对机箱内外气流的运动特性，主板工程师们对主板的布局进行了优化设计，使计算机的散热性能和效率更高，噪声更小，主板的安装拆卸也变得更加简便。 BTX在一开始就制定了3种规格，分别是BTX、MicroBTX和Pico BTX。3种BTX的宽度都相同，都是266.7mm，不同之处在于主板的大小和扩展性有所不同。 一体化（Allin one）主板：集成了声音，显示等多种电路，一般不需再插卡就能工作，具有高集成度和节省空间的优点，但也有维修不便和升级困难的缺点，在原装品牌机中采用较多。 NLX：Intel最新的主板结构，最大特点是主板、CPU的升级灵活方便有效，不再需要每推出一种CPU就必须更新主板设计此外还有一些上述主板的变形结构，如华硕主板就大量采用了3/4Baby AT尺寸的主板结构。 · 按主板的结构特点分类还可分为基于CPU的主板、基于适配电路的主板、一体化主板等类型。基于CPU的一体化的主板是较佳的选择。 · 按印制电路板的工艺分类又可分为双层结构板、四层结构板、六层结构板等；以四层结构板的产品为主。 · 按元件安装及焊接工艺分类又有表面安装焊接工艺板和DIP传统工艺板。 · 按存储器容量分类，如16M主板、32M主板、64M主板等。 · 按是否即插即用分类，如PnP主板、非PnP主板等。 · 按系统总线的带宽分类，如66MHz主板、100MHz主板等。 · 按扩展槽分类，如EISA主板、PCI主板、USB主板等。 芯片AMD：Socket AM2\AM2+（760G主板、770主板、780G主板，785G主板、790GX主板）、AM3\AM3+（870G主板、880G主板、890GX主板、890FX主板、970主板、990X主板、990FX主板）、AM4（B350主板、B450主板、B550主板、X370主板、X470主板、X570主板、A320主板、A520主板、A300主板、X300主板、PRO500主板）、FM1（A55主板、A75主板）、FM2（A55主板、A75主板、A85主板）。 同一级的CPU往往也还有进一步的划分，如奔腾主板，就有是否支持多能奔腾（P55C，MMX要求主板内建双电压），是否支持Cyrix 6x86、AMD 5k86（都是奔腾级的CPU，要求主板有更好的散热性）等区别 总线ISA（IndustryStandard Architecture）：工业标准体系结构总线。 EISA（ExtensionIndustry Standard Architecture）：扩展标准体系结构总线。 此外，为了解决CPU与高速外设之间传输速度慢的“瓶颈”问题，出现了两种局部总线，它们是： VESA（VideoElectronic Standards Association）：视频电子标准协会局部总线，简称VL总线。 PCI（PeripheralComponent Interconnect）：外围部件互连局部总线，简称PCI总线。486级的主板多采用VL总线，而奔腾主板多采用PCI总线。 研发产品PnP功能带有PnPBIOS的主板配合PnP操作系统（如Win95）可帮助用户自动配置主机外设，做到“即插即用”。 节能（绿色）功能一般在开机时有能源之星（EnergyStar）标志，能在用户不使用主机时自动进入等待和休眠状态，在此期间降低CPU及各部件的功耗。 无跳线主板这是一种新型的主板，是对PnP主板的进一步改进。在这种主板上，连CPU的类型、工作电压等都无须用跳线开关，均自动识别，只需用软件略作调整即可。经过Remark的CPU在这种主板上将无所遁形。486以前的主板一般没有上述功能，586以上的主板均配有PnP和节能功能，部分原装品牌机中还可通过主板控制主机电源的通断，进一步做到智能开/关机，这在兼容机主板上还很少见，但肯定是将来的一个发展方向。无跳线主板将是主板发展的另一个方向。 电脑主板的故障类型及原因分析故障现象通过上述原理分析能够了解到，电脑主板较为复杂，导致在使用过程中故障率较高、故障现象较为复杂且故障点较为分散，主要为以下几种形式。 （1）不触发故障。电脑不触发故障主要表现为电脑无法正常启动。这种故障类型多是由于 ATX 电源故障引发的，也有可能是由于主板触发电路发生故障导致电脑主板发生不触发故障。 （2）黑屏故障。电脑黑屏即显示器没有产生反应。在电脑故障现象中，电脑黑屏属于最常见的故障现象，其常见诱因有三种情况：内存或显示卡故障、CPU发生故障、主板安装不当。 为在维修过程中能够尽快明确故障并制订有效的维修方案，可对上述故障现象进行分类。 （1）依据故障现象是否固定进行分类，将故障现象分为稳定性故障与不稳定性故障，其中不稳定性故障多是由于元器件老化、性能降低或接触不良等原因导致芯片的逻辑功能受到影响，呈现出不稳定状态。如 I/O 插槽老化、变形致使显卡与插槽之间出现接触不良的状况，最终导致电脑表现出不稳定的错误状态。而稳定性故障则多是由于短路、元器件功能失效或电路发生断路造成的，故障表现相对之下较为稳定。 （2）依据故障现象影响范围进行分类，将故障现象分为局部性故障与全局性故障，其中全局性故障指的是在系统正常运行状态下，由于故障现象导致系统功能全面丧失，例如时钟发生器损坏会进一步导致整个系统无法运行。而局部性故障则是指故障现象致使系统局部功能无法正常运行，故障以外的其他功能能够正常运行，如主板的打印控制芯片发生故障，虽联机打印功能不能正常使用，但不影响电脑其他功能的使用。 （3）依据故障现象的影响程度进行分类，将故障现象分为独立性故障与相关性故障，其中相关性故障指的是故障与其他故障类型存在关联关系，实际表现为电脑主板各个功能的共同控制部分发生故障，如软、硬板的子系统运作异常，此种情况下，控制卡的功能控制呈现相对分离状态，这种故障多发于主板外设数据传输的控制部分。独立性故障则是指主板当中负责独立运行功能的芯片发生损坏造成的故障现象。 （4）依据故障源类型进行分类，将故障现象分为总线故障、元器件故障以及电源故障等，其中总线故障指的是总线的控制权发生故障，或总线本身发生故障。元器件故障则是指主板的继承电路芯片与电容电阻等各类元器件发生故障。电源故障则是指主板的 +3.3 V、+5 V、+12 V 电源与PowerGood的信号发生故障。 故障原因上述电脑主板的故障类型，对系统的正常运行造成极大影响，主板作为电脑主机的核心部件，能够导致上述故障现象的原因也是多种多样的，主要的故障原因主要包括以下三个方面。 电脑本身就是为用户休闲与工作提供便捷的载体，用户作为电脑的主要接触者，在使用过程中，由于其本身的非专业性，导致经常性的不规范操作现象，从而导致主板性能下降，造成主板故障。例如，在安装设备时，安装位置错误或与主板及其他相关元器件接触等，都会在一定程度上引起主板故障。 在主板运行或储存时，由于外界环境的影响，主板性能也会发生一定程度的变化，主要的故障原因可分为两种：其一，在雷击或供电不稳的情况下，引发主板故障，属于一种不可抗拒因素；其二，由于主板所处环境温度、静电、灰尘、湿度等原因，导致主板芯片在运行时被损坏。 元器件质量因素 元器件是电脑主板的重要组成部分，其本身质量对主板系统的稳定性来说是最重要的保障条件，若电脑主板的元器件发生质量问题，则主板的总体功能将会无法实现，或在运行过程中部分功能过早失效、系统不能正常启动与运行、自检过程发生报错现象等。 维修方法主板故障往往表现为系统启动失败、屏幕无显示、有时能启动有时又启动不了等难以直观判断的故障现象。在对主板的故障进行检查维修时，一般采用“一看、二听、三闻、四摸”的维修原则。就是观察故障现象、听报警声、闻是否有异味、用手摸某些部件是否发烫等。下面列举几种常见主板的维修方法，每种方法都有自己的优势和局限性，一般要几种方法相结合使用。 清洁法这种方法一般用来解决因主板上灰尘太多，灰尘带静电造成主板无法正常工作的故障，可用毛刷清除主板上的灰尘。另外，主板上一般接有很多的外接板卡，这些板卡的金手指部分可能被氧化，造成与主板接触不良，这种问题可用橡皮擦擦去表面的氧化层。 观察法主要用到“看、摸”的技巧。在关闭电源的情况下，看各部件是否接插正确，电容、电阻引脚是否接触良好，各部件表面是否有烧焦、开裂的现象，各个电路板上的铜箔是否有烧坏的痕迹。同时，可以用手去触摸一些芯片的表面，看是否有非常发烫的现象。 替换法当对一些故障现象不能确定究竟是由哪个部件引起的时候，可以对怀疑的部件通过替换法来排除故障。可以把怀疑的部件拿到好的电脑上去试，同时也可以把好的部件接到出故障的电脑上去试。如：内存在自检时报错或容量不对，就可以用此方法来判断引起故障的真正元凶。 检测法利用主板bios自检系统，用检测卡来来排除主板故障。 升温与降温法升温与降温法同样具有较强的针对性，主要针对由于主板中某一元器件热稳定性较差而引起的主板故障。如果主板维修人员怀疑造成某个部件温度升高的原因比较可疑，此时可以使用触摸法，用手能够明显感受到温度变化时，可以使用降温法对相关的部件进行强行降温。对对应的部件进行降温以后，将电脑打开，如果电脑故障的程度降低甚至消失，则可以判断主板的故障是由该元器件引起的，而维修人员只要对其进行更换即可。总体来说，升温与降温需要主板维修人员有丰富的工作经验，以此作为排查故障的基础，并保障维修的质量与效率。 挤压法在维修电脑主板时，挤压法也是重要的维修方法之一，但具有较强的针对性，通常情况下用于检查焊球阵列封装以及各大芯片是否存在空焊的问题。如果电脑由于故障无法开机，那么主板维修人员则可以使用挤压的方法，对南桥进行适当力度的挤压。以此同时，还要对主板进行通电测试，如果此时电脑不能开机，则说明主板的故障并非由南桥引起；如果连接电源以后，电脑可以开机并且能够正常工作，则说明南桥存在问题，即南桥空焊，此时只要拆卸电脑，重新焊接主板中的南桥即可完成主板故障的维修工作。总而言之，挤压法的使用具有较强的针对性，因此，不能将其广泛应用在电脑主板故障的检修中，但在必要时，挤压法依然可以发挥其重要的作用。 主板诊断卡与替换法主板诊断主要是利用主板中的基本输入输出系统，自动完成电脑主板故障的自检程序，同时还能够将自动故障检测的结果以代码的形式显示出来。主板故障维修人员使用主板诊断卡的方式进行故障检测，能够有效简化维修的步骤，节省大量的检修时间，但是由于故障以代码的形式呈现，所以需要维修人员具有较高的专业素养，准确判断主板故障的原因与位置。替换法比较简单，但是可能需要较长的时间才能判断出故障的问题，即使用正常的元器件代替电脑主板中的部件，如果替换某一部件以后电脑主板能够正常运行，则说明主板的故障出现在该位置，以此进行针对性的维修。但事实上，使用替换法需要建立在主板诊断卡的基础上，替换法的技术含量降低，更多的是凭借主板维修人员的经验。因此，很多时候专业的维修人员不会采用此种方式，而是将其与主板诊断卡相结合，快速、准确地确定电脑主板的故障问题。 主板典型故障维修技术显卡无报警声主板 BIOS 损坏 主板的BIOS 内部存有大量的硬件重要数据，若 BIOS发生损坏，很有可能会直接导致系统瘫痪，无法正常运行。主板 BIOS 损坏多是由于CTH 病毒的作用而引发的，当CTH 病毒入侵电脑主板之后，硬板数据随即丢失，在此种情况下进行紧急维修，可先检查硬盘数据的完整性，以明确BIOS是否发生故障。若在电脑主板中还存在 DEBUG 卡，还可通过DEBUG 卡表面的 BIOS 指示灯有效判断主板BIOS是否正常。在检测过程中，若发现 BIOS 的BOOT 模块并未损坏，但启动后显示器依旧无法正常显示，这时 PC 喇叭内会发出报警声；若 BIOS 中的BOOT 模块已损坏，且通电后电源与硬盘等能够正常运行，CPU 风扇也能够正常运转，但主板却依旧启动不了，在这种情况下，通常通过编程器重写BIOS排除相关故障。 在维修电脑主板故障之前，需要仔细检查主板电容，明确其是否发生爆炸或破裂现象。主板运行过程中，若电压过高或运行环境温度过高，则电容就很容易发生冒泡或淌液现象，导致电容的容量大幅度降低，严重时甚至发生失容现象，此时电容无法再正常进行滤波，则负载电流中将会出现大量的交流成分，内存与 CPU 等将会受其影响发生运行异常。在明确主板电容损坏情况后，可通过更换电容的方式排除这一故障。 主板自我保护锁定 现阶段市场上的主板多数都具有自动侦测保护功能，这种功能会促使其在运行过程中，若发生电压与电源异常、CPU 超频、电压过高等情况，主板将会自动锁定并停止运行。主板自我保护锁定的具体表现为主板不能正常启动。针对此种故障现象，可针对CMOS进行放电处理，紧接着对其进行加电启动操作。还可以在开启主板电源的同时，长按 RESET键，可直接解除主板锁定。 显卡发出报警声显卡发出一长两短的鸣叫声，则故障原因可能是显卡损坏或松动。针对此种典型故障，可先将机箱打开，将显卡重新安装好。安装之前需详细检查 AGP 插槽，明确其中是否存有小异物，有的话会导致显卡无法直接插接到位。针对有语音报警装置的主板，还需仔细辨别语音的提示内容，依据内容准确找到故障点并解决故障。若显卡完整安装后报警声未停止，则说明显卡芯片可能被损坏，需要进行修理或更换显卡。若在开机后有自检通过的提示音响起，但显示器却无法正常显示图像，将显卡更换到其他主板之后，却能够正常使用，则说明该显卡与原电脑主板存在不兼容现象，需要立刻更换显卡。 内存发出报警声内存报警的声音特点是不停发出“滴滴”的声音，这种故障较为常见，主要的故障原因是内存接触不良。如内存条不规范，由于内存条较薄，当内存插接到内存插槽时，可能会留出一定缝隙；内存条金手指的工艺较差也是造成内存故障的一项重要原因，若金手指表面的镀金不良，使用一段时间后，氧化层逐渐增厚，进而会导致内存接触不良；若内存插槽质量不合格，导致簧片与内存条金手指的接触不良，也是引发内存报警的一大原因。针对此种故障类型，可使用橡皮清洁内存条金手指，并将内存条移除，重新插接，还可采用热熔胶将缝隙填满，改善氧化现象。需要注意的是，在移除与插接内存条的过程中，一定要将主机的电源线拔掉，避免意外烧毁内存。 主板温控异常且开机不显示以华硕P3B-F 主板为例，它可以有效监视 CPU 的温度，采用一根 2Pin 的温控线，连接到CPU 插槽旁边位置的 JTP 针脚上。在使用过程中突然发生蓝屏现象，重启后，光驱及硬盘自检通过后显示器却不亮了，造成这种现象的一般原因为主板上的温控线脱落且与主板接触，促使主板自动进入了保护状态，并拒绝了继续加电命令。现阶段，针对 CPU 的发热量较大的情况，多数主板都为其提供了温度监控及保护装置，一般来说，若CPU温度过高或与主板连接的温控系统发生故障，会直接影响主板进入自动保护状态，并拒绝加电启动或发出报警提示。针对此种故障现象，重新连接温控线后重启电脑即可。需要注意的是，若主板不能正常启动，也未发出报警提示，则需要明确主板的温控装置是否处于正常状态。
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发表于 2025-1-7 11:27:50