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主板知识详解:主板结构

由于主板是电脑中各种设备的连接载体，而这些设备又各不相同，而且主板本身也有芯片组、各种 I/O 控制芯片、扩展插槽、扩展接口、电源插座等元器件，因此，制定一个标准以协调各种设备的关系是必须的。

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、EATX、WATX 以及 BTX 等结构。其中：

AT 和 Baby-AT 是多年前的老主板结构，现在已经淘汰。

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。

EATX 和 WATX 则多用于服务器/工作站主板。

ATX 是目前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。

1) AT

在 PC 推出后的第三年，即 1984 年，IBM 公布了 PCAT。AT 主板的尺寸为 13"×12"，板上集成有控制芯片和 8 个 I/0 扩充插槽。由于AT 主板尺寸较大，因此系统单元(机箱)水平方向增加了 2 英寸，高度增加了 1 英寸。这一改变也是为了支持新的较大尺寸的 AT 格式适配卡。将 8 位数据、20 位地址的 XT 扩展槽，改变为 16 位数据、24 位地址的 AT 扩展槽。为了保持向下兼容，它保留 62 脚的 XT 扩展槽，然后在同列增加 36 脚的扩展槽。XT 扩展卡仍使用 62 脚扩展槽(每侧 31 脚)，AT 扩展卡使用共 98 脚的的两个同列扩展槽。这种 PC AT总线结构演变策略，使得它仍能在当今的任何一个 PC Pentium/PCI 系统上正常运行。

PC AT 的初始设计，是让扩展总线以微处理器相同的时钟速率来运行，即 6MHz 的 286，总线也是 6MHz;8MHz 的微处理器，则总线就是8MHz。随着微处理器速度的增加，增加扩展总线的速度也很简单。后来一些 PC AT 系统的扩展总线速度达到了 10 和 12MHz。不幸的是，某些适配器不能以这样的速度工作或者能很好得工作。因此，绝大多数的 PC AT 仍以 8 或 8.33MHz 为扩展总线的速率，在此速度下，绝大多数适配器都不能稳定工作。

2) Baby AT

AT 主板尺寸较大，板上能放置较多的元件和扩充插槽。但随着电子元件集成化程度的提高，相同功能的主板，不再需要全 AT 的尺寸。因此，在 1990 年推出了 Baby/Mini AT 主板规范，简称为 Baby AT 主板。

Baby AT 主板是从最早的 XT 主板继承来的，它的大小为 15"×8.5"，比 AT 主板是略长，而宽度大大窄于 AT 主板。Baby AT 主板沿袭了AT 主板的 I/0 扩展插槽、键盘插座等外设接口及元件的摆放位置，而对内存槽等内部元件结构进行了紧缩，再加上大规模集成电路使内部元件减少，使得 Baby AT 主板比 AT 主板布局紧凑而功能不减。

但随着计算机硬件技术的进一步发展，计算机主板上的集成功能越来越多，Baby AT 主板有点不负重荷，而 AT 主板又过于庞大，于是，很多主板商又采取另一种折衷的方案，即一方面取消主板上使用较少的零部件，以压缩空间(如将 I/0 扩展槽减为 7 个甚至 6 个，另一方面将Baby AT 主板适当加宽，增加使用面积，这就形成了众多的规格不一的 Baby AT 主板。当然这些主板对基本 I/0 插槽、外围设备接口及主板固定孔的位置不加改动，使得即使是最小的 Baby AT 主板，也能在标准机箱上使用。最常见的 Baby AT 主板尺寸是 3/4Baby AT 主板(662.5px×550px 即 10.7"×8.7")，采用 7 个 I/0 扩展槽。

3) ATX

由于 Baby AT 主板市场的不规范和 AT 主板结构过于陈旧，英特尔在 95 年 1 月公布了扩展 AT 主板结构，即 ATX(AT extended)主板标准。这一标准得到世界主要主板厂商支持。目前，已经成为最广泛的工业标准。97 年 2 月推出了 ATX 2.01 版。

图15

过去，由于 Baby AT 的结构标准首先表现在主板横向宽度太窄(一般为 550px)，使得直接从主板引出接口的空间太小。大大限制了对外接口的数量。这对于功能越来越强、对外接口越来越多的微机来说，是无法克服的缺点。其次，Baby AT 主板上 CPU 和 I/0 插槽的位置安排不合理。早期的 CPU 由于性能低、功耗小，散热的要求不高。而今天的 CPU 性能高、功耗大，为了使其工作稳定，必须要有良好的散热装置，加装散热片或风扇，因而大大增加了 CPU 的高度。在 AT 结构标准里，CPU 位于扩展槽的下方，使得很多全长的扩展卡插不上去或插上去后阻碍 CPU风扇运转。内存的位置也不尽合理。早期的计算机内存大小是固定的，对安装位置无特殊要求。Baby AT 主板在结构上按习惯把内存插槽安放在机箱电源的下方，安装、更换内存条往往要拆下电源或主板，很不方便。内存条散热条件也不好。此外，由于软硬盘控制器及软硬盘支架没有特定的位置，这造成了软硬盘线缆过长，增加了电脑内部连线的混乱，降低了电脑的可靠性。甚至由于硬盘线缆过长，使很多高速硬盘的转速受到影响。

有鉴于此，ATX 结构的主板，针对 AT 和 Baby AT 主板的上述缺点，做了以下改进：一是主板外形在 Baby AT 的基础上旋转了 90 度，其几何尺寸改为 762.5px×610px。二是采用 7 个 I/O 插槽，CPU 与 I/O 插槽、内存插槽位置更加合理。三是优化了软硬盘驱动器接口位置。四是提高了主板的兼容性与可扩充性。五是采用了增强的电源管理，真正实现电脑的软件开/关机和绿色节能功能。

4) Micro ATX

Micro ATX 保持了 ATX 标准主板背板上的外设接口位置，与 ATX 兼容。

图16 MATX 结构主板

Micro ATX 主板把扩展插槽减少为 3-4 只，DIMM 插槽为 2-3 个，从横向减小了主板宽度，其总面积减小约 0.92 平方英寸，比 ATX 标准主板结构更为紧凑。按照 Micro ATX 标准，板上还应该集成图形和音频处理功能。目前很多品牌机主板使用了 Micro ATX 标准，在 DIY 市场上，也常能见到 Micro ATX 主板。

5) BTX

BTX 是英特尔提出的新型主板架构 Balanced Technology Extended 的简称，是 ATX 结构的替代者，这类似于前几年 ATX 取代 AT 和Baby AT 一样。革命性的改变，是新的 BTX 规格能够在不牺牲性能的前提下，做到最小的体积。新架构对接口、总线、设备将有新的要求。重要的是，目前所有杂乱无章、接线凌乱、充满噪音的 PC 机将很快过时。当然，新架构仍然提供某种程度的向后兼容，以便实现技术革命的顺利过渡。BTX 具有如下特点：

一是支持 Low-profile，也即窄板设计，系统结构将更加紧凑;

二是针对散热和气流的运动，对主板的线路布局进行了优化设计;

三是主板的安装将更加简便，机械性能也将经过最优化设计。

而且 BTX 提供了很好的兼容性。目前，已经有数种 BTX 的派生版本推出，根据板型宽度的不同，可分为：

标准 BTX(325.12mm)

microBTX(264.16mm)

Low-profile 的 picoBTX(203.20mm)

以及未来针对服务器的 Extended BTX

而且目前流行的新总线和接口，如 PCI Express 和串行 ATA 等，也将在 BTX 架构主板中得到很好的支持。

值得一提的是，新型 BTX 主板将通过预装的 SRM(支持及保持模块)优化散热系统，特别是对 CPU 而言。另外，散热系统在 BTX 的术语中，也被称为热模块。一般来说，该模块包括散热器和气流通道。目前，已经开发的热模块有两种类型，即：full-size 及 low-profile。