[小惡魔的電腦教室] 2-1.認識主機板

煮雞板....咳！「主機板」（Motherboard）不算電腦裡最先進的零組件，但絕對是塞最多東西的零組件。事實上，現在新的主機板簡直像怪物，上面可能有數十個長長短短、大大小小、圓的方的、各式各樣的插槽。即使我已經見過不下百張的主機板，仍然會驚訝於一張板子怎麼能塞這麼多東西，更可怕的是，東西還一年比一年多。

平台的概念

在電腦零件組中，主機板扮演的是一個「平台」（Platform）的角色，它把所有其他零組件串連起來，變成一個整體。我們常說CPU像大腦一樣，負責所有運算的工作，而主機板就有點像脊椎，連接擴充卡、硬碟、網路、音效、鍵盤、滑鼠、印表機等等所有的週邊，讓CPU可以掌控。所以玩電腦的人，常會在意「板子穩不穩」，因為主機板連接的週邊太多，若穩定性不夠就容易出現各種靈異現象。CPU不夠快，頂多人笨一點算得慢，但脊椎出毛病就不良於行了。

當然，CPU還是最重要的零件，CPU掛了，就像本草綱目所記載的：「腦殘沒藥醫」。

目前全世界最大的主機板廠通通都在台灣（生產線當然在大陸），所以一定要好好認識一下台灣之光，但就像最前面說的，現在主機板上實在塞太多東西，每個插槽都是一種規格，有自己的歷史和技術。這篇主要是講一個「綜觀」，各插槽的技術會在對應零組件裡詳細說明，出現一堆英文縮寫請別在意。

廢話不多說，我們挑一張目前最新的主機板做介紹，大家一起感謝微星提供兩張P35 Platinum供小弟任意解體，幸好，在本專題中沒有一張主機板死亡。


主機板外觀



這是目前新的主機板的模樣，看起來密密麻麻跟鬼一樣。你電腦裡裝的可能沒這麼高級，花樣也不一定這麼多，但某些東西是每一張主機板都會有的。



先把一定會有的東西框出來標號，依序做介紹。


1.CPU插槽（CPU Socket）

首先，主機板一定有個插槽放CPU，不同的主機板通常會有不同的CPU插槽型式，以支援不同的CPU，而即使插槽型式一樣，主機板也不一定都能支援，這跟CPU或主機板的世代交替，或是廠商自己劃分產品定位有關。而在照片左端有一個八個洞白色插槽，那是給CPU供電用的。



這是插上電源插頭之後的樣子，在CPU的章節有提到，現在高階CPU的耗電TDP非常高，所以要有專門的電源模組，特別給CPU用。另外，CPU是很精密的電子零件，它有固定範圍的工作電壓，過高過低都會傷到CPU，所以CPU插槽旁邊都會佈滿一顆顆的小圓柱（照片中銀色紫色交錯的東西）。這些「電容」的作用像小型的電池，當輸入電壓較高時就儲存電力，輸入電壓較低時就釋放電力，而快速的儲存和釋放，會讓供電保持在一個較穩定的環境，而不是上上下下的暴風雨。喜歡超頻的玩家會很在意這些電容，因為這是穩定電壓的零件之一，可提升電源的純淨度，玩家會講究電容的型式（固態或電解）、廠牌（日系或台系），甚至是安裝（插件式或SMD式）的方法，為的就是給CPU最穩定的環境，達到超頻的爽度。

但要注意，穩壓不是只有電容在做，而是要搭配其他零件（如電容旁邊的R25方塊，電感）和整體線路，不一定用上高級電容就保証有高級電源，最重要的還是主機板的線路設計方式。而現在主機板常常標榜的「分相」，就是把供電的電流和電壓分開成數個，比如原本輸入120W，可拆成四相各30W，由於每一相的負載較低，比較容易保持供電的穩定度。一般說來分相愈多，電源的環境就愈好，但這並非絕對，設計功力還是最重要的。而要看分幾相，可以數一下電容或電感的個數，電容數除二或電感個數通常就是相數，但這只是「通常」，依然不是絕對，照片中的主機板是四相電源。


2.記憶體插槽（DRAM Slot）

在第0篇的總論就有提到了，這長條狀的插槽就是插記憶體用的，一般主機板會有2～4條，或更多，緊鄰著CPU和北橋晶片。


3.北橋晶片（Northbridge）

北橋是主機板上最重要的晶片，負責連接CPU、記憶體和顯示卡，通常中階以上的主機板都會在北橋上裝散熱片或風扇，因為它就像CPU一樣會發熱。照片中是拆下散熱器後的模樣，紫色的東西可能是散熱用的貼紙，我不敢硬摳下來，不過北橋就和CPU一樣，都是一顆晶片。


4.南橋晶片（Southbridge）

南橋是主機板上的老二，和北橋互連並連接其他週邊，我們熟知的主機板「功能」大多來自南橋，比如USB、網路、音效、SATA/IDE硬碟，都是從南橋連出來的。它也是一顆晶片，照片中看起來好像比北橋還大，那只是晶片製程和封裝的型式不同。



現在主機板為了差異化，有時南北橋都會做散熱片，甚至還兼做造型，讓南北橋與CPU旁的穩壓線路全部連在一起做散熱。當然，通常只有高階產品才會這樣做，入門主機板黏個散熱片就算很有義氣了。


5.擴充卡插槽（Expansion Card Slot）

雖然某些主機板已經內建了「所有」必要的東西，比如網路、音效、甚至顯示晶片，但還是有擴充的需求，這些插槽就是拿來裝別的卡，比如插上電視卡就可以在電腦上看天下第一味，或是插無線網卡，讓桌上型電腦也能無線化。而最常見的，就是插一張顯示卡。



這是顯示卡插上PCI-Express插槽，網路卡插上PCI插槽的樣子。PCI-Express或PCI都是擴充卡的插槽型式，從名字也看得出來，PCI-Express比較先進。


6.硬碟/光碟機插槽（IDE、SATA）

藍色小插槽和黃色長一堆針的，都是連接硬碟或光碟機用的，藍色的是SATA、黃色的是IDE（或叫PATA），現在IDE通常只有光碟在用了，硬碟幾乎快全面轉換到SATA了。左邊那堆黃綠紅的小針腳是連接機殼用的，比如機殼上的USB、電源鍵、燈號等等，這部分的安裝通常要參考主機板說明書，每一張主機板的針腳並不固定。



SATA和IDE的排線，很明顯看的出來SATA的插拔方便多了。


7.整合週邊（Integrated Peripherals）

這些主機板本身功能的輸出輸入口。USB和網路插孔應該認得出來，右邊六個洞是音訊輸出和輸入，左邊兩個圓的是PS/2，插舊型的鍵盤和滑鼠，其他光纖輸出（音訊）、eSATA（外接硬碟）、IEEE 1394（週邊）的位置如圖所示。


8.BIOS

　
那個看起來像水銀電池的東西，嗯....就是電池。用來供電給BIOS，儲存主機板的設定和時間，就算電源拔掉，資料也可以保留很長一段時間。至於BIOS（Basic Input/Output System），有點像是主機板內建的「軟體」，用來辨識主機板上的各式裝置，調整各種設定，再交給作業系統啟動，BIOS是開機過程中的第一步，BIOS辨識完畢之後再給作業系統接手。BIOS軟體通常放在一個很小的Flash ROM儲存裝置（可以刷BIOS更新內容），照片中貼著綠色貼紙的就是，和旁邊的插槽相比真的超小。


　
電腦開機時可能會秀這樣的圖形或文字，通常一閃而過，但一定會顯示按什麼鍵可以進入BIOS設定，一般是按DEL或F1。早期的BIOS可以用一個方法「定住」，就是把鍵盤線拔掉，BIOS就會停在一個錯誤訊息，可以仔細看清楚，但現在不一定管用了，只能用各位高超的動態視覺，或是按「Pause」鍵停住。哈！突然想到一個關於BIOS的冷笑話，很久很久以前，隨插即用的USB鍵盤還沒那麼普及時，BIOS預設若沒抓到PS/2鍵盤就會停住，然後出現「keyboard not present , please press F1 key to continue」（找不到鍵盤，請按F1鍵繼續）.....啊就找不到鍵盤了，是要用什麼按？念力嗎？


對不起，我耍冷了......



這是最常見的BIOS畫面，現在BIOS不止拿來做基本的硬體設定，最重要功能已經變成是超頻了，BIOS也是各家主機板廠差異化的主要部分，之後我們會有完整一個章節來介紹BIOS。


9.電源輸入（ATX Power Connector）

南北橋要吃電、記憶體要吃電、顯示卡要吃電，就連USB也要吃電（雖然不多），而電就從這個20或24針的電源插座進來，供電給整張主機板。這插槽是給電源供應器插的地方，就像主機板其他有電源輸入的地方一樣，旁邊一定有電容排排站。


主機板基本架構


看完這一堆，應該不難想像主機板上到底塞了多少東西，這裡寫的還是簡化過的，內建顯示、音效Codec和網路Phy晶片還沒提到呢！但這只是主機板的第一篇而已，之後會在「北橋」和「南橋」篇另外解說。

說到南北橋，其實上面所有的東西可以簡單的分割成三大部分，主機板就是由「CPU」、「北橋」和「南橋」組合而成，其中南北橋晶片合稱「晶片組」（Chipset）。只要把CPU想成大腦，晶片組的北橋和南橋則是脊椎的兩個部分，一切就不難理解了。



我把CPU裝上主機板，並把南北橋的散熱器拔掉，露出晶片。是不是有一種「三位一體」的神力流貫你全身的感覺？（有才怪......）



標上框線和箭頭，應該清楚多了。這就是一個「平台」的架構圖，會叫北橋和南橋，是因為畫這種架構圖時，北橋都會在上面，南橋在下面。以最快的方法解釋：北橋連接高速週邊，傳輸速度以每秒數GB來計算的，比如CPU（8～10 GB/s）、記憶體（8～10 GB/s）、顯示卡（8 GB/s）；而南橋連接慢速週邊，傳輸速度以每秒數MB來計算，比如硬碟（375 MB/s）、USB（60 MB/s）、PCI（133 MB/s）、網路、音效等等。換句話說，北橋直接影響電腦的「效能」，南橋決定電腦的「功能」。所以，當你從USB隨身碟讀一個資料，資料就從 USB → 南橋 → 北橋 → 記憶體 → CPU。而連接北橋和南橋之間的通道，則依晶片組廠商的設計而不同，Intel過去是用專屬的Hub Link，新的晶片組則用標準化的PCI-Express，至於NVIDIA和AMD則習慣用HyperTransport。

由於北橋最重要的就是記憶體控制器，有時也叫Memory Controller Hub，南橋是各式輸出入週邊，所以也叫I/O Controller Hub，你想繞英文我不反對，但我自己是習慣南北橋的稱呼啦！

註：MB是MegaByte，GB則是GigaByte＝1024 MB。

結語

雖然一般主機板通常會有南北橋，但沒有規定說這兩顆晶片不能塞在一起變一顆，尤其AMD最近的CPU都內建記憶體控制器，把北橋最重要的功能轉移到CPU內，這讓晶片組的設計變得非常好玩，北橋可以變南橋，橫跨世代完全利用。在接下來的北橋和南橋篇，會有更完整的平台升級和週邊I/O的介紹。