1.3.2　从维修角度认识主板

1.从维修角度认识主板在系统中的作用

主板的英文名称为Mother Board，M/B。笔记本电脑的主板是笔记本电脑各种硬件和设备能够有机地结合在一起的基础，主板上集成了各种接口及接口电路、供电电路、时钟电路、芯片组、声卡、网卡等电路和芯片。主板是电脑硬件系统中最大的一块电路板，其涉及的部件较多而且所需要实现的功能也多。所以主板是笔记本电脑中比较容易出现故障的硬件。图1-45所示为笔记本电脑的主板。

2.主板结构及工作原理

组成笔记本电脑主板的部件主要包括：PCB（其他部件的载体）、芯片（如主板上集成的网卡、声卡芯片等）、电子元器件（用于组成供电和时钟等电路的电容器、电感器和电阻器等）以及接口（如用于连接硬盘的SATA接口）等。

笔记本电脑的主板是将各种芯片和电路都集成在一块PCB（印制电路板）上。PCB上的导线将各种电子元器件连接在一起，组成实现不同功能的电路。图1-46所示为笔记本电脑主板上的导线。

由于笔记本电脑必须满足功耗低、体积小和发热量小等要求，所以笔记本电脑主板集成度更高，设计布局也更精密紧凑。主板上使用的电子元器件也与台式电脑有一定的区别。笔记本电脑主板大量采用贴片式电子元器件，这样不仅可以有效地减小主板体积，功耗也相对较低。图1-47所示为笔记本电脑主板上的贴片式电子元器件。

笔记本电脑主板上的各种硬件和设备间传送信息，是通过总线系统完成的。总线（英文名称为BUS）是由导线构成的数据传输路径，是CPU、芯片组和内存等互相通信的硬件通道。

总线并非导线的简单连接，而是一组公用线的集合。不同种类的总线标准规定了各导线的信号、时序、电气和机械特性。根据总线的结构可分为并行总线和串行总线，并行总线是每个信号都有专用的信号线，串行总线是所有信号复用一对信号线。

按照总线的功能可分为片内总线、内部总线和外部总线。

片内总线（On-Chip BUS）即芯片内部的总线，是用来连接芯片内各功能单元的信息通道。内部总线（Internal Bus）用于计算机内部模块之间相互通信的总线类型，如CPU模块与存储器模块之间的总线就属于内部总线。

外部总线（External Bus）是用于计算机之间或计算机与外部设备之间进行通信的总线类型，如USB总线就属于外部总线类型。

内部总线按照传输的信息种类可分为数据总线、地址总线和控制总线。数据总线DB（Data Bus）主要用于传送数据信息。地址总线AB（Address Bus）主要用于传输地址信息（硬件地址）。控制总线CB（Control Bus）主要用来传送控制信号和时序信号。

描述总线性能的参数主要包括：总线频率、总线位宽和总线带宽。

总线频率即总线工作的时钟频率，单位为MHz，工作频率越高，总线传输速率越快。总线位宽指总线可同时传输的二进制数据位数，用bit（位）表示，如32bit和64bit等。总线的位宽越大，在单位时间内能够传输的数据也就越多。总线带宽（总线数据传输速率）指单位时间内总线上传送的数据量。总线带宽=总线位宽×1/8×总线频率。

连接在总线上的设备及其电路称为总线接口，目前常见的总线接口有SATA接口、PCI Express接口和USB接口等。

SATA接口是一种采用串行方式传输数据的接口，目前笔记本电脑主板上采用的硬盘接口基本上都是SATA接口。SATA接口主要有SATA 1.5Gbit/s、SATA 3Gbit/s和SATA 6Gbit/s3种规格。SATA 6Gbit/s是目前被广泛采用的主流规格。SATA总线使用嵌入式时钟频率信号，纠错能力强，提高了系统的稳定性。SATA接口使用的排线也比之前盛行的IDE接口排线要小，这样有利于减小整机的体积和加强散热性能。图1-48所示为笔记本电脑主板上的SATA硬盘接口。接口左侧为硬盘的供电接口，右侧为硬盘的SATA数据接口。如图1-49所示为固态硬盘上的SATA接口。

SATA数据接口定义：

1、7−GND Ground，接地，一般和负极相连。

2−A Transmit，数据发送正极信号接口。

3−A- Transmit，数据发送负极信号接口。

4−GND Ground，接地，一般和负极相连。

5−B- Receive，数据接收负极信号接口。

6−B Receive，数据接收正极信号接口。

SATA硬盘的供电接口定义：

1、2−V33 3.3v Power，直流3.3V正极电源针脚。

3−V33 3.3v Power，Pre-charge，2nd mate，直流3.3V正极电源针脚、预充电，与第2路配对。

4−Ground 1st Mate，接地，一般和负极相连，与第1路配对。

5−Ground 2nd Mate，接地，一般和负极相连，与第2路配对。

6−Ground 3rd Mate，接地，一般和负极相连，与第3路配对。

7−V5 5v Power，pre-charge，2nd mate，直流5V正极电源针脚、预充电，与第2路配对。

8、9−V5 5v Power，直流5V正极电源针脚。

10−Ground 2nd Mate，接地，一般和负极相连，与第2路配对。

11−Reserved，保留针脚。

12−Ground 1st Mate，接地，一般和负极相连，与第1路配对。

13−V12 12v Power，Pre-charge，2nd mate，直流12V正极电源针脚、预充电，与第2路配对。

14、15−V12 12v Power，直流12V正极电源针脚。

PCI Express简称PCI-E，是新一代的电脑总线标准，取代了之前的AGP和PCI总线。PCI Express基于串行通信系统，采用点对点串行连接，能够提供更快的速度。PCI Express接口能够支持热插拔，主要有PCI Express 1.0、PCI Express 2.0和PCI Express3.0 3个版本。

PCI Express接口根据总线位宽不同可分为X1、X4、X8和X16等不同通道规格。PCI Express X16类型的接口主要用于取代AGP接口，用于显卡和主板的连接。PCI-E 3.0规范具有对PCI-E 2.0和PCI-E 1.0的向下兼容性，支持2.5GHz、5GHz信号机制。PCI-E 3.0架构单信道（x1）单向带宽即可接近1Gb/s，十六信道（x16）双向带宽更是可达32Gb/s。

Universal Serial BUS（通用串行总线）简称USB，是一种外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通信，主要分为USB 1.0、USB 1.1、USB 2.0和USB 3.0 4个版本。USB3.0接口是目前笔记本电脑所采用的主流接口，其最高理论传输速率可达5Gb/s，USB 3.0接口可向下兼容USB 2.0接口。

FSB是Front Side BUS的英文缩写，中文称为前端总线，是CPU和北桥芯片之间通信的一种总线标准，它是CPU与外界交换数据的主要通道。目前已经被QPI和DMI总线所取代。

QPI是Quick Path Interconnect的英文缩写，译为快速通道互联，它的官方名称叫作CSI（Common System Interface，公共系统界面）。QPI主要用于实现芯片之间的直接互联，取代了之前的CPU通过FSB总线连接到北桥芯片的设计。

DMI是Direct Media Interface的英文缩写，中文译为直接媒体接口，是Intel公司开发的一种用于CPU连接外部设备的总线。由于Intel公司把原来北桥芯片的功能全部集成到了CPU内部，所以在CPU内部采用的是QPI总线进行数据传输，而在CPU外部进行数据交换时则是采用DMI总线。

HT是Hyper-Transport的英文简称，是AMD公司设计的高速串行总线标准。

笔记本电脑主板上集成了很多功能不同的芯片，其中包括：芯片组、显卡芯片、声卡芯片、网卡芯片和电源控制芯片等。

芯片组是主板的核心，主要包括南桥芯片和北桥芯片。北桥芯片决定主板能够支持的CPU类型、总线频率、内存类型、显卡插槽规格等，南桥芯片负责对各种总线和扩展槽等设备的支持和控制。一些CPU整合了诸如内存控制器这类北桥芯片的功能，因此主板上只有一个负责各种功能控制的芯片。由于CPU与北桥芯片的关系极为密切，所以一般情况下主板上的北桥芯片都设计在CPU插槽附近。图1-50所示为CPU插槽旁的北桥芯片。图1-51所示为主板上的南桥芯片。

主板上各种电子元器件的作用是组成实现不同功能的电路。比如为内存、CPU和显卡等硬件正常工作提供所需电流和电压的供电电路，以及为各种芯片正常工作提供时钟频率的时钟电路等。图1-52所示为笔记本电脑主板上的供电电路。图1-53所示为笔记本电脑主板上的时钟电路。

3.由主板问题导致的常见故障

笔记本电脑主板比较容易出现的问题包括接口故障、供电电路故障和芯片故障等，笔记本电脑主板上的接口电路或南桥芯片出现问题，将导致笔记本电脑接口无法使用的故障。

笔记本电脑主板上集成的芯片是笔记本电脑实现各种功能的基础，一旦相关芯片出现问题将导致笔记本电脑部分功能丧失的故障。如主板上集成的声卡或网卡芯片损坏后，会造成笔记本电脑没有声音或无法联网的故障。

主板上的充电控制电路出现故障，将导致笔记本电脑电池不能充电或充电速度变慢、插入电源适配器后死机，或可以使用电源适配器供电但无法使用电池供电的故障。CPU供电电路出现故障，将导致笔记本电脑出现自动断电或自动重启等故障，内存供电电路出现问题，将导致电脑出现蓝屏或死机等故障。