JR电脑知识科普|第2期:主板基础知识科普(2021.2)

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引言

之前我们撰写了系列的科普文章——虎扑数码WIKI系列,用通俗易懂的语言向大家科普电脑硬件和数码产品的基础知识,方便小白入门。这一系列文章得到了大家的欢迎,但是成文时间距离现在已经过去一年半了,亟待更新,从今天开始,我们会陆陆续续更新这一系列的文章,欢迎大家关注。

做这个系列文章,不能让“小白”一夜之间变成“大神”,但能让大家对于你所在使用的数码产品有一个基础的认识,选购的时候能更好地阅读我们的推荐,也不用担心被奸商忽悠。

适用人群

之前也听不少朋友反映,看我们的推荐帖,有一些词汇和术语看不太明白,因此这个「玩机社科普」主要针对的就是这类人群。我们会用尽量浅显易懂的语言,去阐述电脑和数码产品中常见的参数;一些比较复杂的,与日常使用关系不同的参数,我们就不会在这个系列的文章里细讲了。

第一部分:前言

今天讲主板。对于电脑新手来说,更重要的是了解主板的板型,以及主板芯片组和CPU的对应关系,自己买的时候不会买错,以及了解主板上面的接口和对应的硬件,方便根据自己的需要选择。因此今天的文章重点在这两部分。

主板的用料今天就做一个简单科普,不展开讲。想学超频最好选一块好点的主板,超频的教程今天也不讲了,有兴趣的朋友们可以看看相关的教程文章或者视频。

主板是干什么的?

主板是一台电脑不可或缺的配件,它承载的功能主要有以下这些:

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。电脑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。

简单来说,一台电脑所有的硬件都必须连接主板,硬件之间的数据传递通过主板来进行。主板可以看成是我们的躯体,我们所有的器官都必须在躯体上工作。

虽然说对大部分平台而言,主板并不影响CPU和显卡的性能,但是为了保证电脑运行的稳定,还是需要选择一块相对靠谱的主板。

挑主板,首先应该留意主板的板型:

目前常见的就是上面三种板型,其中最多的是Micro-ATX板型,也称为“中板”。主板板型和机箱对应,大机箱支持小板,小机箱不一定支持大板,买配件的时候一定要留意机箱支持的主板,可以在机箱的“商品详情”中查到:

▲华硕ROG太阳神机箱支持主板一览

除了上面三种主板板型之外,还有一些不太常见的板型,比如E-ATX、mini-DTX、thin-ITX等。一般中塔机箱都支持上述三种常见板型,也不需要过多去留意。

此外,板型和主板用料并没有直接关联,“小板用料不如大板”,这一观点是片面的。

主板芯片组和CPU的关系

不少装机新手在写配置的时候,最常犯的毛病就是——CPU和主板对应关系写错了,比如AMD的CPU用了Intel芯片组的主板。芯片组是主板的核心组成部分,也是CPU与其它硬件沟通的“桥梁”:

▲AMD B450芯片组

假如买错了主板,如果CPU插槽(也就是CPU安装的位置)不一样,CPU无法安装;如果CPU插槽一样,CPU能正常安装,但是很可能点不亮。因此,一定要选购CPU对应的芯片组的主板。

▲Intel LGA1200 CPU插槽

现阶段CPU和主板的对应关系如下表所示:

现在不少店铺都是CPU和主板打包卖,所以一般不用担心买到不合适的主板。

主板接口科普

主板上有很多插槽和接口,这些接口分别有什么用呢?这里给大家简单介绍一下。

1、CPU插槽

就是放CPU的地方,CPU安装在上图所示的位置。

2、pcie插槽

位于CPU下方,主要安装显卡等pcie接口的设备。一般来说显卡安装在靠近CPU的拿一条pcie x16槽,底下的短pcie槽是x1槽,往往安装网卡、固态硬盘等设备。

▲不同种类的pcie接口对比

3、内存插槽

通常位于CPU右侧,主要安装内存。

4、硬盘接口:M.2和SATA

目前主板上有两种能连接硬盘的接口,一种是M.2接口,一种是SATA接口。

▲M.2接口

通常位于CPU下方,pcie槽隔壁,用于安装M.2固态硬盘。

▲SATA接口

一般位于主板右下角,特征就是里面呈L形的,主要用来连接机械硬盘和SATA接口的固态硬盘。

5、供电接口

主板有两处供电位置,如图所示:

分别是8pin的CPU供电,位于CPU左上方,连接电源“CPU”标识的供电线;以及24pin的主板供电,位于主板右边缘,连接电源“主板”标识的供电线。

6、一些小的连接线

这里集中讲一下主板上一些比较常用的连接线吧。

▲风扇线

一般是位于主板上边缘,主要连接CPU风扇和机箱风扇。

▲前置USB3.0线

一般位于主板右或者下边缘,连接机箱前置USB3.0跳线。

▲主板机箱跳线

这是让装机小白”闻风丧胆“的存在,连接机箱跳线,执行开关机、重启操作,以及开关机和硬盘工作指示灯。

怎么接跳线?下面用数字表示跳线

1:power sw

2+:power LED+

2-:power LED-

3+:HD LED+

3-:HD LED-

跳线是这么排列的

。。。。

。。。。。

对着这个接:

2+ 2- 1 1

3+ 3- 。。。

就完事儿了,其实真的不难。跳线位置一般在主板下边缘,旁边有”JFP“”Panel“等指示词,具体可以参照主板说明书。

7、主板I/O面板接口

主板后面有很多接口,这里简单介绍一下常见的几种接口吧:

它们用途如下:

PS2:连接键鼠(现在很少有PS2接口的键鼠了)

USB-A:连接各类USB设备,如U盘等

DVI/HDMI/DP:核显输出接口,连接显示器(有独显的不要把连接显示器的线接到主板上)

RJ45:网线接口

音频接口:耳机一般连接绿色的孔,麦克风连接红色孔

第二部分:前言

今天给大家讲讲如何看主板的用料水平。一般来说,三大厂(华硕、微星、技嘉)相同价位的主板,用料水平差不多,所以其实电脑新手不需要过度关注主板的用料,跟着推荐选一般问题不大。

这里主要简单给大家讲讲可以用来衡量主板用料好坏的几个点:供电水平、散热、做工和自带硬件配置。最后会给大家总结一下现阶段我们推荐的主板,方便大家选购。

主板供电水平

说起主板供电,相信大多数人,哪怕是有丰富DIY经验的玩家,也未必搞得清楚。其中涉及的原理相当复杂,这里我就简单地给大家讲讲如何大致判别主板的供电水平。

1、主板供电原理简介

现在不少主板会宣传自己采用”XX相/XX路供电“,如下图所示:

▲微星B460M MORTAR宣传图

这样宣传代表这块主板是14相供电?非也。具体是多少相?我们需要了解一下主板一”相“供电的组成。一般来说,主板的一”相“包含了以下几种元件:

PWM芯片:

PWM,英文全称Pulse Width Modulation,简称脉冲宽度调制,是利用数字输出的方式来对模拟电路进行控制的一种技术手段。PWM芯片依靠改变脉冲宽度来控制输出电压,并通过改变脉冲调制的周期来控制其输出频率,输出方波信号。

▲主板上的PWM芯片

通俗来讲,PWM芯片可以控制MOS管导通-断开的时长,从而调整输出电压。一块主板的真实“相数”,和PWM芯片直接相关,知道一块主板的PWM芯片,它的真实相数就可以查到。

MOS驱动:

MOS驱动可以根据PWM的方波信号,控制MOSFET的开关。现在MOS驱动大多都集成到PWM芯片或者MOS管里,所以主板上也找不到单独的MOS驱动芯片了。

MOS管:

MOS管,又叫MosFET,在供电电路里是受到栅极电压控制的开关。

▲主板上的MOS管(红圈部分)

MOS管一般在电感后面,是一片片小黑片。如上文所说,MOS管本质上就是开关,每相至少有两个MOS管——上桥和下桥MOS管,这两个开关轮流导通,电容和电感不停地充电-放电,从而给CPU稳定的供电。

因此高端的主板往往会选用能承载更大电流的MOS管,以应付旗舰CPU的用电需求。

电感:

电感在高中物理课有涉及,它能把电能转化为磁能存储起来,在电路断开时,能维持电路中的电流不变。

▲主板上的电感(红圈部分)

主板上采用的电感多为全封闭电感,能够更好地屏蔽外界的电磁干扰,电感的存在能让输出的电流更加平滑。

可能有一些比较老的文章,会让大家通过数电感的方式来计算主板的供电相数,但其实这个方法现在来看并不靠谱。具体为什么,下文会说明。

电容:

电容同样也在高中物理中有涉及,它的作用是存储电能,利用其能保持电压不变的特性为CPU供电,同时起到滤波的作用。

▲主板上的电容(红圈部分)

主板上的电容一般属于电解电容,这类电容具有容量大的优势。

讲完主板供电各个部件的作用,下面来讲讲主板是如何向CPU供电的。

主板的供电,可以用下面这张示意图来表示:

首先输入12V电压,上桥MOS管导通,电感和电容存储电能;接着上桥MOS管断开,下桥MOS管导通,电感和电容放电,向CPU供电。

那么PWM芯片和MOS驱动有什么作用呢?它们控制MOS管导通-断开的时间,也就是说,上桥MOS管导通的时间受PWM芯片控制,电感和电容充电的时间自然也受到PWM芯片控制了。

2、多相供电的主板如何数相?

最早期的主板都是单相供电的,随着CPU性能的提升,单相供电显然无法满足CPU的用电需求,多相供电主板应运而生。

▲七彩虹H410M战斧宣传图,这样的低端主板也宣称有6相供电

多相供电的优势:

-相之间相位错开,使输出电流更平滑

-提高电流输出

-多相交替工作,降低元件温度,延长使用寿命

为了提高主板的供电相数,目前有两种主流的方法:倍相和并联。

*主板上的供电不单单给CPU核心供电:Intel的CPU供电主要分为核心+核显供电,AMD的CPU供电主要分为核心+SoC(外围)供电

(1)直连

直连就是没有任何提高供电相数的手段,简单粗暴。

▲微星B450i GAMING AC

这块主板采用了6+2相供电,6相直连核心供电,MOS管型号是IR3555,还有2相SoC供电,在主板上也能找到8个电感。

(2)倍相

倍相是一种常见的提高供电相数的手段。倍相供电的主板,在其背后有专门的倍相芯片:

▲倍相芯片(图截自PCEVA主板供电视频)

倍相芯片的作用是把来自PWM芯片传来的信号分成多路(2或者4),让两相供电的MOS管轮流导通,工作时间减半(或者减到原来的1/4),从而使CPU供电的相数倍增。

因此,经由倍相器输出的相数,和直连是一样的。

(3)并联

并联也是一种比较常见的提高供电相数的手段,和倍相供电不同,它没有倍相芯片,而是通过一组MOS管并联两个电感的方式进行的。

▲采用并联设计的微星B460M MORTAR

▲并联供电的主板背面电感成对连接,没有倍相器

并联供电一组MOS管并联两个电感,这两个电感同时充电、同时放电,工作原理上和倍相有根本不同(倍相供电中,各相的元件是交替工作的)。

辨析:倍相vs并联

先上结论,这二者之间各有优劣。

地主要收割一片稻田,手里有两个农民,每人工作12个小时,太辛苦了。地主再叫来两个农民,四个农民轮流工作,每人工作6个小时,这个就叫倍相;地主再叫来两个农民,四个农民一起工作,12个小时收割完,这个就叫并联。

倍相的优势就是轮流工作,电感温度低,但是会增加动态响应延迟,可能会增加波纹;并联的优势是主板布线简单,可以拉高PWM频率提升动态响应性能,对超高频有利,但是会导致电感温度偏高。

总之,目前来看,直连>倍相≈并联,但是后两者可以轻松实现直连无法实现的高相数,因此现在高端主板一般是倍相和并联设计,直连反而成了少数派。

案例分析:微星B460M MORTAR

这块主板是一块定位中高端的Intel平台主板,号称“14路供电”,今天就以它为例,告诉大家如何分析主板的供电。

▲宣传图中的“14路供电”

以下分析的拆解图来自超能网:

▲PWM芯片是立锜科技的RT3609BE

▲访问立锜科技官网查询,发现这款PWM芯片最高支持6+2相

所以可以得出结论,这款主板实际供电相数可能是6相核心+1相核显。

▲微星B460M MORTAR供电分析

如上图,核心供电采用6相并联设计,每相供电的MOS管分别有一个上桥和一个下桥,等效12+1相,还有1相给内存控制器供电。

所以官方宣传图的“14路供电”就是这么来的。

小结

这部分内容比较多,很多内容其实已经超出了一个电脑新手需要知道的知识范围,有兴趣的朋友可以收藏了慢慢看。

影响主板供电性能的因素,除了和相数有关之外,和MOS管的用料也有关系,不少高端主板会采用90A的MOS管,一般主板大多数是50A或者60A的MOS管;此外,和供电散热也有关,有一些主板尽管用了很好的MOS管,但是供电散热不给力,而且还是并联供电,实际性能自然会打折扣。

主板散热、接口和硬件配置

主板用料不光看供电用料,本身的散热和做工也非常重要。

▲ROG Z490-A吹雪

这块主板覆盖了大面积的散热装甲,这些装甲可不止是为了美观,里面有散热片,能有效地给主板上几个“发热大户”——电感、MOS管和M.2固态散热。

▲微星Z590 GAMING Carbon采用合金材质的显卡槽

现在旗舰显卡重量、厚度都越来越大,自然需要更坚固的pcie槽位。现在不少主板都采用合金材质的显卡槽,更能支撑沉重的显卡。

最后聊聊硬件配置。主板上集成了两种常见的硬件:声卡、网卡,有一些主板会有比较好的声卡和网卡,更有利于网游的发挥,大家可以根据自己的需求选择。

▲微星Z590 GAMING Carbon强大的硬件配置

值得注意的是,主流级别不少主板并不支持Wi-Fi,需要连接无线网络的可能需要额外买一个无线网卡。

最后,主板的BIOS也值得关注,主流厂商的BIOS基本实现图形化,装系统、超频也越来越方便了:

▲微星的BIOS很好用

总结

主板的科普到这里就告一段落了,本文字数较多,干货众多,感兴趣的朋友可以收藏起来慢慢看,也算是补齐了我们公众号这一块干货不足的短板。

本文供电部分的写作过程中参考了PCEVA的视频,以及知乎猎鹰萌新的文章,在这里向他们表示感谢。

主板的选购可以参考我们的配置单:

2021年2月配置单推荐

一般一款CPU我们会列举2-3款合适的主板,大家根据自己的喜好来选择就行,想超频的可以选一款供电更好的。

主板的选择一定要和CPU匹配,“好马配好鞍”。低端U+高端主板就是浪费钱,高端U+低端主板,CPU有可能跑不满睿频,主板散热压力也大,不利于CPU的稳定运行。


JR电脑知识科普系列:

第1篇:CPU基础知识科普

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我不会被绿的

· 陕西

先顶后看

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晨永仁

· 天津

楼主辛苦

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