1、1,常用電子元器件介紹,封裝,電子元器件和主板架構(gòu)介紹,總線結(jié)構(gòu),CPU,芯片組,BIOS,傳統(tǒng)I/O接口,音頻與網(wǎng)絡(luò),概述 電阻 電容 電感 二極管 三極管 MOSFET 晶體振蕩器,2,1.常見電子元件簡(jiǎn)介,概述,電子元件是一個(gè)最基本的電子部分，它通常以離散的形式封裝，并引出兩個(gè)或多個(gè)引腳，通過焊接在PCB板上，來實(shí)現(xiàn)電氣連接，從而實(shí)現(xiàn)特殊的電路功能。,3,各種不同的元件,電阻,4,普通電阻,排阻,電阻(Resistor)是一個(gè)雙極電子元件，它兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與電流成正比的電壓降從而用來阻礙電流。主板上最常用的是普通電阻和排阻。,電解電容,貼片電容,電容(Capacitor)是個(gè)由兩個(gè)導(dǎo)體和

2、介于兩導(dǎo)體之間的絕緣層組成的電子元件。當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)體上加有電壓時(shí)，絕緣層會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)。這個(gè)電場(chǎng)能用來儲(chǔ)存能量和發(fā)生信號(hào)震蕩。,電容,5,線圈(Choke),鐵氧體磁珠(Bead),電感,6,電感(Inductor)是一種特殊的電子元件，當(dāng)有電流流過的時(shí)候，電感上會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)可以儲(chǔ)存能量。,二極管,二極管是一種雙極的器件，因其單向?qū)щ娞匦远粡V泛使用。,7,肖特基二極管,兩個(gè)二極管集成在一起,發(fā)光二極管,三極管,常用的三極管，又稱雙極結(jié)型晶體管(Bipolar Junction Transistor)，它是一種很重要的電子元件。三極管有作為開關(guān)和放大信號(hào)兩個(gè)基本作用。,8,MOSFET,MO

3、SFET全稱是Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管），它也是一個(gè)可以作為開關(guān)或放大信號(hào)的重要器件。,9,晶體振蕩器(Crystal Oscillator)是一個(gè)能夠產(chǎn)生精確頻率電子信號(hào)的電路，它利用石英的壓電效應(yīng)從而產(chǎn)生機(jī)械共振。,晶體振蕩器,10,2.封裝,概述 TO SOT SIP DIP SOP LCC,11,QFP QFN PGA LGA BGA CSP MCM,概述,封裝，就是指把硅片上的電路管腳，用導(dǎo)線接引到外部接頭處，以便與其它器件連接。封裝形式是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼。它不僅起著安

4、裝、固定、密封、保護(hù)芯片及增強(qiáng)電熱性能等方面的作用，而且還通過芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件相連接，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部芯片與外部電路的連接。因?yàn)樾酒仨毰c外界隔離，以防止空氣中的雜質(zhì)對(duì)芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降。另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運(yùn)輸。由于封裝技術(shù)的好壞還直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的PCB(印制電路板)的設(shè)計(jì)和制造，因此它是至關(guān)重要的。,12,TO,TO（Transistor Outline）是晶體管外形封裝，主要用在高可靠性的為電路應(yīng)用中。單邊設(shè)計(jì)易于電路安裝、檢查、測(cè)試。其外觀包裝以罐裝為主。,13,TO-

5、247,TO-220,SuperTO-220/247,TO-252/D-PAK,TO-263/D2PAK,SOT,SOT（ Small Outline Transistor ）是小外形晶體管封裝。 此封裝形式的特點(diǎn)是引腳全部在兩邊，而且引腳的數(shù)量不算多。它的封裝形式比較多 ，根據(jù)它的尺寸可以分為幾種封裝，諸如SOT113, SOT223, SOT323, SOT23, SOT26, SOT25, SOT89 等等。,14,SOT23,SOT23,SOT323,SOT89,SIP,SIP（ Single In-line Package，單列直插式封裝），將多種功能芯片，包括處理器、存儲(chǔ)器等功能芯

6、片集成在一個(gè)封裝內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本完整的功能。其并不如雙列直插式封裝來的普遍，主要是用在RAM芯片的封裝和擁有普通pin的多重電阻器。,15,DIP,DIP（Dual In-line Package），也叫雙列直插式封裝，是一種最簡(jiǎn)單的封裝方式。指采用雙列直插形式封裝的集成電路芯片，絕大多數(shù)中小規(guī)模集成電路均采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般不超過100。DIP封裝的CPU芯片有兩排引腳，需要插入到具有DIP結(jié)構(gòu)的芯片插座上。DIP封裝的芯片在從芯片插座上插拔時(shí)應(yīng)特別小心，以免損壞管腳。,16,SOP,SOP（Small Outline Package，小外形封裝）也是一種很常見的元件封裝形式，

7、始于70年代末期。SOP封裝的應(yīng)用范圍很廣，而且以后逐漸派生出SOJ（J型引腳小外形封裝）、TSOP（薄小外形封裝）、VSOP（甚小外形封裝）、SSOP（縮小型SOP）、TSSOP（薄的縮小型SOP）及SOT（小外形晶體管）、SOIC（小外形集成電路）等在集成電路中都起到了舉足輕重的作用。像主板的頻率發(fā)生器就是采用的SOP封裝。,17,比較,18,LCC,LCC（Leaded Chip Carrier）是一種pin腳延伸出芯片表面的芯片封裝技術(shù)。通常有兩種類型的LCC封裝：PLCC和CLCC。 PLCC（ Plastic Leaded Chip Carrier）為帶引線的塑料芯片載體，它是貼片

8、封裝的一種，這種封裝的引腳在芯片底部向內(nèi)彎曲，因此在芯片的俯視圖中是看不見芯片引腳的。PLCC封裝適合用SMT表面安裝技術(shù)在PCB上安裝布線,具有外形尺寸小、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。 CLCC（Ceramic Leaded Chip Carrier）是帶引線的陶瓷芯片載體，表面貼裝型封裝之一，引腳從封裝的四個(gè)側(cè)面引出，呈丁字形 。,19,PLCC,CLCC,QFP,QFP（Plastic Quad Flat Package）這種技術(shù)的中文含義叫方型扁平式封裝技術(shù)，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的CPU芯片引腳之間距離很小，管腳很細(xì)，一般大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般都在100以上。QFP為四側(cè)引腳

9、扁平封裝，是表面貼裝型封裝之一，引腳從四個(gè)側(cè)面引出呈海鷗翼(L)型?；挠刑沾伞⒔饘俸退芰先N。,20,LQFP,TQFP,QFN,QFN (Quad Flat No-leads)是四側(cè)無引腳扁平封裝。表面貼裝型封裝之一?，F(xiàn)在多稱為L(zhǎng)CC。QFN 是日本電子機(jī)械工業(yè) 會(huì)規(guī)定的名稱。封裝四側(cè)配置有電極觸點(diǎn)，由于無引腳，貼裝占有面積比QFP小，高度比QFP低。但是，當(dāng)印刷基板與封裝之間產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，在電極接觸處就不能得到緩解。因此電極觸點(diǎn)難于作到QFP的引腳那樣多，一般從14到100左右。,21,QFN芯片,錫,PCB,QFN芯片手焊,比較,22,PGA(1),PGA（ Pin Grid Array

10、）技術(shù)也叫插針網(wǎng)格陣列封裝技術(shù)（Ceramic Pin Grid Arrau Package），由這種技術(shù)封裝的芯片內(nèi)外有多個(gè)方陣形的插針，每個(gè)方陣形插針沿芯片的四周間隔一定距離排列，根據(jù)管腳數(shù)目的多少，可以圍成25圈。安裝時(shí)，將芯片插入專門的PGA插座。為了使得CPU能夠更方便的安裝和拆卸，從486芯片開始，出現(xiàn)了一種ZIF CPU插座，專門用來滿足PGA封裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。該技術(shù)一般用于插拔操作比較頻繁的場(chǎng)合之下。,23,IC and Substrate,Pin,PGA(2),24,PPGA 塑膠針狀矩陣封裝,CPGA 陶瓷針型柵格陣列,FC-PGA 反轉(zhuǎn)芯片針腳柵格陣列,m

11、PGA 微型PGA封裝,LGA,LGA（Land Grid Array），直譯過來就是柵格陣列封裝，與英特爾處理器之前的封裝技術(shù)Socket 478相對(duì)應(yīng)，它也被稱為Socket T。它用金屬觸點(diǎn)式封裝取代了以往的針狀插腳。而LGA775，顧名思義，就是有775個(gè)觸點(diǎn)。 因?yàn)閺尼樐_變成了觸點(diǎn)，所以采用LGA775接口的處理器在安裝方式上也與現(xiàn)在的產(chǎn)品不同，它并不能利用針腳固定接觸，而是需要一個(gè)安裝扣架固定，讓CPU可以正確地壓在Socket露出來的具有彈性的觸須上，其原理就像BGA封裝一樣，只不過BGA是用錫焊死，而LGA則是可以隨時(shí)解開扣架更換芯片。,25,Intel LGA 775 CPU

12、,Intel LGA 1366 CPU,BGA(1),BGA (Ball Grid Array)球狀引腳柵格陣列封裝技術(shù)，高密度表面裝配封裝技術(shù)。在封裝的底部，引腳都成球狀并排列成一個(gè)類似于格子的圖案，由此命名為BGA。目前的主板控制芯片組多采用此類封裝技術(shù)，材料多為陶瓷。 BGA封裝器件具有如下特點(diǎn)： 1)I/O數(shù)較多 2)提高了貼裝成品率，潛在地降低了成本。 3)BGA的陣列焊球與基板的接觸面大、短，有利于散熱。,26,襯底,錫球,銅點(diǎn),PCB,晶片,復(fù)合模具,BGA(2),27,PBGA 塑料焊球陣列封裝,SBGA 特殊焊球陣列封裝,CBGA 陶瓷焊球陣列封裝,Tiny BGA 微形焊球

13、陣列封裝,CSP,CSP（Chip Scale Package）就是芯片尺寸封裝，它是新一代的芯片封裝技術(shù)，是繼TSOP、BGA之后的又一種新的技術(shù)。CSP封裝的產(chǎn)品面積，大約是芯片面積的1.2倍或者更小。這樣的封裝形式大大提高了PCB上的集成度，減小了電子器件的體積和重量，提高了產(chǎn)品的性能。,28,CSP(FBGA ) GDDR,MCM,MCM( Multi-Chip Module ) 是多芯片組件。將多塊半導(dǎo)體裸芯片組裝在一塊布線基板上的一種封裝技術(shù)。CM是在混合集成電路技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)微電子技術(shù)，其與混合集成電路產(chǎn)品并沒有本質(zhì)的區(qū)別，只不過MCM具有更高的性能、更多的功能和更小的

14、體積，可以說MCM屬于高級(jí)混合集成電路產(chǎn)品。,29,IBM POWER5 MCM 一個(gè)陶瓷芯片上擁有4個(gè)處理器和4個(gè)36MB L3 外部緩存,錫球,銅墊,PCB,模型組合,Die 1,Die 2,2 層管芯 MCM 封裝芯片,3.總線結(jié)構(gòu),概述 Intel平臺(tái) AMD平臺(tái) FSB DMI HT Memory Bus AGP PCI PCI Express LPC SPI SMBus,30,概述,在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，總線(BUS)是一組用來在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)部件之間傳輸數(shù)據(jù)的線路?？偩€實(shí)質(zhì)上是連接系統(tǒng)不同部分的一個(gè)共享的高速公路包括中央處理器(CPU)、磁盤驅(qū)動(dòng)控制器、內(nèi)存和輸入輸出端口并且使它們能

15、夠通信。引入總線的目的是在一個(gè)通道上傳輸所有通信，從而減少各個(gè)部件之間通信所需要的的路徑，這就是有時(shí)候總線被比喻為“數(shù)據(jù)公路”的原因。,31,設(shè)備A,設(shè)備F,設(shè)備E,設(shè)備D,設(shè)備C,設(shè)備B,總線,Intel平臺(tái),32,Memory,AGP Slot,PCI,DMI,LPC,Memory Bus,AGP,FSB,LPC BIOS,PCI Slot,Intel CPU,IDE,SATA,LAN,Audio,USB,Super I/O,Keyboard/Mouse,Floppy,Serial Port,LPT Port,PCI,HD Audio,AMD平臺(tái),33,Memory,Memory Bus,

16、HT,PCI-E X16 Slot,PCI-E X16,LPC,SPI,HT,SPI BIOS,IDE,SATA,USB,LAN,Audio,PCI-E X1 Slot,PCI,PCI Slot,PCI-E X1,PCI-E X1,HD Audio,Keyboard/Mouse,Floppy,Serial Port,LPT Port,Super I/O,FSB(前端總線),前端總線FSB(Front Side Bus)是連接CPU和其他關(guān)鍵部件如北橋的通路。前端總線也被稱為數(shù)據(jù)總線、處理器端總線。前端總線速度可以達(dá)到66MHz、133MHz、100MHz、266MHz, 400MHz甚至更高。

17、前端總線速度一般可以通過BIOS或者主板上的跳線來設(shè)置。 CPU主頻 = 前端總線頻率 倍頻,34,FSB,Intel CPU,DMI (Direct Media Interface),DMI(Direct Media Interface)是Intel平臺(tái)主板上南北橋互聯(lián)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的總線。它工作在100MHz，能提供了2GB/s的單向傳輸速率，發(fā)布于2004年，第一次用于ICH6。它是一個(gè)基于PCI-E X4 v1.1的接口。自從2004年開始，所有芯片組(Intel平臺(tái))都用這個(gè)版本的接口。,35,DMI,HT (Hyper Transport),Hyper Transport技術(shù)，以前曾被稱

18、作“閃電數(shù)據(jù)傳輸”(Lightning Data Transport, LDT)，是一種高速、雙向、低延時(shí)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的、串/并行的高帶寬連接，于2001年4月2日開始投入使用。這種技術(shù)被用在AMD平臺(tái)上連接CPU和橋。最新版本HT3.1支持2.8G/3.0/3.2GHz。如果它工作在32bit/3.2GHz的DDR模式下，最大傳輸速率可高達(dá)51.2GB/s。,36,AMD platform,Memory Bus,內(nèi)存總線(Memory Bus)用來在CPU和主內(nèi)存即RAM之間傳輸信息。該總線一般常常連接到主板上的北橋芯片或或者直接連接到CPU。 在Intel平臺(tái)上，內(nèi)存總線連接到北橋，但是在AM

19、D平臺(tái)上，它直接連到CPU 。,37,North Bridge,Memory,Memory Bus,FSB,Intel CPU,Memory,Memory Bus,Intel平臺(tái),AMD平臺(tái),AGP,38,AGP介紹,AGP(Accelerated Graphics Port，圖形加速端口)是主板上單獨(dú)為顯卡設(shè)計(jì)的。它通常比PCI插槽短并且深棕色。 AGP默認(rèn)工作在66MHz/32bit，AGP1X工作在傳統(tǒng)模式而AGP2X采用“雙倍并發(fā)”解決方案，就是在時(shí)鐘上升沿和下降沿都傳輸數(shù)據(jù)從而有效的提高到雙倍吞吐量。AGP4X和AGP8X都增加了一些重要特性包括提高帶寬等。,39,AGP結(jié)構(gòu),40,

20、AGP 卡,AGP 總線,AGP卡,AGP插槽,AGP插槽,AGP用作圖形顯示,AGP歷史,41,AGP規(guī)格,電壓 AGP 1.0: 3.3V AGP 2.0: 1.5V, 3.3V AGP 3.0: 1.5V, 0.8V 數(shù)據(jù)寬度和頻率 數(shù)據(jù)寬度= 32bits 時(shí)鐘 = 66MHz 帶寬 AGP 1X: 66.66MHz 4Byte = 266MB/s AGP 2X: 66.66MHz 4Byte 2 = 533MB/s AGP 4X: 66.66MHz 4Byte 4 = 1066MB/s AGP 8X: 66.66MHz 4Byte 8 = 2132MB/s 2.1GB/s,42,AG

21、P插槽,43,1.5V Key插槽適合顯卡B和顯卡C。,通用插槽適合顯卡A，顯卡B和顯卡C。,3.3V Key插槽適合顯卡A和顯卡B。,顯卡A,顯卡B,顯卡C,PCI,44,PCI介紹,PCI(Peripheral Component Interconnection，外圍設(shè)備互聯(lián))是一個(gè)高性能的、32/64位、有多根地址數(shù)據(jù)線的總線。設(shè)計(jì)該總線用于高集成外圍控制部件，外部附加卡和處理器/內(nèi)存系統(tǒng)之間的互聯(lián)結(jié)構(gòu)。它實(shí)際上采用的是一種比串行模式慢的并行傳輸模式。 它是Intel公司上世紀(jì)90年代提出的作為主板上芯片互聯(lián)的一種標(biāo)準(zhǔn)方法。PCI第一次用在個(gè)人計(jì)算機(jī)上是1994年。隨著支持Intel奔騰

22、處理器的芯片組和主板的出現(xiàn)，PCI逐漸取代了早期的總線架構(gòu)，如：EISA、VL和Micro Channel。,45,PCI 插槽,PCI架構(gòu),46,PCI 兼容卡,PCI 總線,PCI 插槽,PCI 插槽,很多PCI兼容卡如網(wǎng)卡、聲卡、電視卡等都可以插入PCI插槽來和主板通信。,PCI歷史,47,PCI規(guī)格,電壓 PCI 1.0, 2.0: 5V only PCI 2.1, 2.2, 2.3: 5V, 3.3V PCI 3.0: 3.3V only 數(shù)據(jù)寬度和頻率 數(shù)據(jù)寬度 = 32bits PCI 總線時(shí)鐘 = 33MHz 事實(shí)上可以支持33/66 MHz、32/64 bit 帶寬 33MH

23、z/32bit: 33.33MHz 4Byte = 133MB/s 66MHz/64bit: 66.66MHz 8Byte = 533MB/s,48,PCI-E,49,PCI-E介紹,PCI Express(Peripheral Component Interconnect Express，外圍部件高速互聯(lián))，官方簡(jiǎn)稱為PCIe，由Intel公司2004年提出，用來取代早期的PCI、PCI-X和AGP標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡標(biāo)準(zhǔn)。隨著對(duì)更快處理速度需求的提高和CPU過時(shí)的系統(tǒng)總線瓶頸的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)PCI-Express是用來重新平衡CPU速度和系統(tǒng)之間的速度。PCI-E可以分為X1、X4、X8、X16

24、和X32。,50,X1,X4,X8,X16,X32,PCI-E插槽,PCI-E架構(gòu),51,PCI-E X1常用于網(wǎng)卡、聲卡。 PCI-E X4和X8常用于RAID等高速設(shè)備。 PCI-E X16和X32常用于圖形卡。,PCI-E特征,PCI Express是工作在全雙工模式下的串行總線。兩對(duì)用來傳輸數(shù)據(jù)的信號(hào)線稱為通道。每個(gè)通道允許最大的單向傳輸速率為250MB/s，幾乎是PCI總線的兩倍。PCI Express總線可以綜合多條通道來達(dá)到更高的性能。我們可以看到PCI Express一般有1、2、4、8、16和32個(gè)通道。例如PCI Express 8通道的傳輸速率為2GB/s(250 8)。,52,Device,Device,Lane,Lane,PCI-E特征,電壓 12V, 3V, 3VSB 數(shù)據(jù)寬度和頻率 數(shù)據(jù)寬度= 8bits 參考時(shí)鐘 = 100MHz 帶寬,53,性能比較(1),54,性能比較(2),55,LPC (Low Pin Count),LPC(Low Pin Count)是個(gè)人計(jì)算機(jī)上用來連接低速帶寬設(shè)備到CPU的總線，如BIOS芯片、傳統(tǒng)I/O設(shè)備(連接在Super I/O上)。傳統(tǒng)I/O設(shè)備包括并行接口、串行接口、鍵盤、鼠標(biāo)、軟盤控制器。主板上LPC Bus一