How to Choose a Motherboard

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先看看Intel的这篇介绍文章。

主板用于将内部设备（内存，GPU）以及外围设备连接至CPU，并提供电力分配。

如果CPU不是焊在主板上的，那么最重要的部分当然是CPU插槽。不同的CPU会定义自己所需的插槽。

其次是芯片组（Chipset），可以看作CPU的行政助理，必须和CPU的型号良好搭配。

CPU有直接到内存的控制器，以及到某些PCIe的通道。此外的其他设备，需要在芯片组做集中处理。高级的芯片组可以支持更多样更高规格的外围设备。

Intel的芯片组系列：

  • Z系列
    • 对K类CPU提供超频支持
    • 最多24个PCIe通道
    • 最多6个USB 3.1 Gen 2端口
  • H系列
    • 无超频支持
    • 最多20个PCIe通道
    • 最多4个USB 3.1 Gen 2端口
  • B系列
    • 无超频支持
    • 最多20个PCIe通道
    • 只支持到USB 3.0端口

扩展槽位PCIe （Peripheral Component Interconnect Express）可以直通CPU，或者通过芯片组间接连通CPU。可用于显卡、固态存储、网卡、RAID控制器等等。

每个PCIe链接可以有几种不同数目的数据通道：x1, x4, x8或x16。目前的规范，PCIe x1在每个时钟周期可以传送1比特数据。未来没时钟周期的传输数目可能会翻倍。

每代PCIe的传输速率基本都是上代的双倍。比如PCIe 2.0 x 16提供双向16 GB/s，而PCIe 3.0 X 16则提供32 GB/s。PCIe3.0x4经常用于SSD，能提供8GB/S。而PCIe3.0x16经常用于显卡。

PCIe的另一个好处是x4的能插入x16的槽中。

M.2则是一种CFF（Compact Form Factor）可以用来接纳16到110mm的设备，包括NVMe(non-volatile memory express)的SSD，傲腾内存，Wi-Fi芯片，以及其他设备。M.2是一种接口形式，它们可以使用PCIe低延迟数据通道，或者旧的SATA总线。M.2一般是固定在主板上，而不是通过线缆连接。

U.2连接器则是一个其他类型的接口，用于连接2.5英寸的SSD。U.2通常出现在数据中心以及服务器中，消费者市场中不常见。U.2和M.2比起来，支持热拔插，还有提供更多供电配置。

SATA是2.5英寸或者3.5英寸硬盘时代的总线形式。虽然比PCIe慢，但是SATA 3.0也能提供6Gbit/s的速度。更新的SATAe （SATA express，非eSATA）用到了两个PCIe通道，因而能提供16Gbit/s的数据。

对于RAM，通常全尺寸主板（ATX form factor）有4个插槽；类型受限的主板（比如mITX）有两个。有些比如HEDT主板，用于支持Core X系列处理器可以有八个插槽。服务器和工作站通常也有不少于4个插槽。

两个插槽可以构成双通道，前提是DIMM（dual in-line memory modules）RAM的频率匹配。

常见主板尺寸（Form Factor）包括ATX，MICRO-ATX以及MINI-ITX：

  • ATX（12"x9.6"），通常由7个扩展槽，间距0.7"，以及四个DIMM槽。
  • ExtendedATX或eATX（12"x13"）
  • Micro ATX（9.6"X9.6")，具有两个全尺寸扩展槽，以及4个DIMM槽。
  • Mini-ITX（6.7"x6.7")，通常由一个全尺寸扩展槽，以及2个DIMM槽。孔位于ATX兼容。

主板上的firmware有BIOS（Basic Input/Output）或者更现代的UEFI（Unified Extensible Firmware Interface）。UEFI支持BIOS中的老特性。用户可以在UEFI中切换到旧有模式（CSM，Compatibility Support Module）。

主板上还有一些其他插槽用于供电，通常有：

  • 24针供电连接器
  • 8或者4针 12VCPU供电连接器
  • PCIe供电连接器
  • SATAe/3连接器
  • M.2连接器

另外还有

  • 前面板接头，用于电源按钮、重置按钮、硬盘LED，电源LED，内置扬声器等特性
  • 前面板音频接口：用于耳机，音响等等
  • 风扇以及水泵接头，用于CPU，系统以及水冷
  • USB 2.0， 3.0以及3.1接头
  • S/PDIF(Sony/Philips Digital Interface) 数字音频接头
  • 3.5mm音频接头，输入和输出的可能有多个
  • RGB 色带接头

主板上还提供后面板的接头主要用于外围设备以及数据传输

  • USB端口
  • 雷电3端口
  • PS/2端口
  • HDMI（HDMI 2.1支持8K@30Hz）
  • DisplayPort（1.4支持8K 60Hz），在显卡上比在主板上更常见
  • DVI（Digital Video Interface），遗留端口
  • VGA（Video Graphics Array），遗留端口
  • RJ45局域网接口

主板上最大面积的应该是PBC（印刷电路板），可以有多层，比如10层。PCB上的金属轨迹（trace）是电路的组成部分。PCB板是通过化学蚀刻出来的，再覆以复合物防止氧化以及刮擦损害。

主板制造商们可能会提供其他附加功能

  • 提供超频选项来调整频率和电压。比如增强的VRM（Voltage Regulator Module）。
  • 提供额外的冷却解决方案。
  • 额外的软件支持
  • 先进的音频编解码，功放，电容
  • LED显示支持

其他

（暂完）