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12. 计算机总线技术基础知识 任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外围设备连接，但如果将各部件和每一种外围设 备都分别用一组线路与 CPU 直接连接，那么连线将会错综复杂，甚至难以实现。为了简化 硬件电路设计、简化系统结构，常用一组线路，配置以适当的接口电路，与各部件和外围设 备连接，这组共用的连接线路被称为总线。采用总线结构便于部件和设备的扩充，尤其制定 了统一的总线标准则容易使不同设备间实现互连。
----微机中总线一般有内部总线、系统总线和外部总线。内部总线是微机内部各外围芯片与 处理器之间的总线，用于芯片一级的互连；而系统总线是微机中各插件板与系统板之间的总 线，用于插件板一级的互连；外部总线则是微机和外部设备之间的总线，微机作为一种设备， 通过该总线和其他设备进行信息与数据交换，它用于设备一级的互连。
----另外，从广义上说，计算机通信方式可以分为并行通信和串行通信，相应的通信总线被 称为并行总线和串行总线。并行通信速度快、实时性好，但由于占用的口线多，不适于小型 化产品；而串行通信速率虽低，但在数据通信吞吐量不是很大的微处理电路中则显得更加简 易、方便、灵活。串行通信一般可分为异步模式和同步模式。
----随着微电子技术和计算机技术的发展，总线技术也在不断地发展和完善，而使计算机总 线技术种类繁多，各具特色。下面仅对微机各类总线中目前比较流行的总线技术分别加以介 绍。
一、内部总线
----1．I2C 总线
----I2C（Inter-IC）总线 10 多年前由 Philips 公司推出，是近年来在微电子通信控制领域广泛 采用的一种新型总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简化， 器件封装形式小，通信速率较高等优点。在主从通信中，可以有多个 I2C 总线器件同时接到 I2C 总线上，通过地址来识别通信对象。
----2．SPI 总线
----串行外围设备接口 SPI（serial peripheral interface）总线技术是 Motorola 公司推出的一种
同步串行接口。Motorola 公司生产的绝大多数 MCU（微控制器）都配有 SPI 硬件接口，如
68 系列 MCU。SPI 总线是一种三线同步总线，因其硬件功能很强，所以，与 SPI 有关的软
件就相当简单，使 CPU 有更多的时间处理其他事务。
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----3．SCI 总线
----串行通信接口 SCI（serial communication interface）也是由 Motorola 公司推出的。它是一
种通用异步通信接口 UART，与 MCS-51 的异步通信功能基本相同。 二、系统总线
----1．ISA 总线
----ISA（industrial standard architecture）总线标准是 IBM 公司 1984 年为推出 PC/AT 机而建 立的系统总线标准，所以也叫 AT 总线。它是对 XT 总线的扩展，以适应 8/16 位数据总线要 求。它在 80286 至 80486 时代应用非常广泛，以至于现在奔腾机中还保留有 ISA 总线插槽。 ISA 总线有 98 只引脚。
----2．EISA 总线
----EISA 总线是 1988 年由 Compaq 等 9 家公司联合推出的总线标准。它是在 ISA 总线的基 础上使用双层插座，在原来 ISA 总线的 98 条信号线上又增加了 98 条信号线，也就是在两 条 ISA 信号线之间添加一条 EISA 信号线。在实用中，EISA 总线完全兼容 ISA 总线信号。
----3．VESA 总线
----VESA（video electronics standard association）总线是 1992 年由 60 家附件卡制造商联合 推出的一种局部总线，简称为 VL(VESA local bus)总线。它的推出为微机系统总线体系结构 的革新奠定了基础。该总线系统考虑到 CPU 与主存和 Cache 的直接相连，通常把这部分总 线称为 CPU 总线或主总线，其他设备通过 VL 总线与 CPU 总线相连，所以 VL 总线被称为 局部总线。它定义了 32 位数据线，且可通过扩展槽扩展到 64 位，使用 33MHz 时钟频率， 最大传输率达 132MB/s，可与 CPU 同步工作。是一种高速、高效的局部总线，可支持 386SX、
386DX、486SX、486DX 及奔腾微处理器。
----4．PCI 总线
----PCI（peripheral component interconnect）总线是当前最流行的总线之一，它是由 Intel 公 司推出的一种局部总线。它定义了 32 位数据总线，且可扩展为 64 位。PCI 总线主板插槽的 体积比原 ISA 总线插槽还小，其功能比 VESA、ISA 有极大的改善，支持突发读写操作，最 大传输速率可达 132MB/s，可同时支持多组外围设备。 PCI 局部总线不能兼容现有的 ISA、 EISA、MCA（micro channel architecture）总线，但它不受制于处理器，是基于奔腾等新一 代微处理器而发展的总线。
----5．Compact PCI
----以上所列举的几种系统总线一般都用于商用 PC 机中，在计算机系统总线中，还有另一 大类为适应工业现场环境而设计的系统总线，比如 STD 总线、 VME 总线、PC/104 总线等。 这里仅介绍当前工业计算机的热门总线之一——Compact PCI。
----Compact PCI 的意思是“坚实的 PCI”，是当今第一个采用无源总线底板结构的 PCI 系统， 是 PCI 总线的电气和软件标准加欧式卡的工业组装标准，是当今最新的一种工业计算机标 准。Compact PCI 是在原来 PCI 总线基础上改造而来，它利用 PCI 的优点，提供满足工业环 境应用要求的高性能核心系统，同时还考虑充分利用传统的总线产品，如 ISA、STD、VME 或 PC/104 来扩充系统的 I/O 和其他功能。
三、外部总线
----1．RS-232-C 总线
----RS-232-C 是美国电子工业协会 EIA（Electronic Industry Association）制定的一种串行物 理接口标准。RS 是英文“推荐标准”的缩写，232 为标识号，C 表示修改次数。RS-232-C 总线标准设有 25 条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道，在多数情况下主要使用主通 道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。 RS-232-C 标准规定的数据传输速率为每秒 50、75、 100、150、300、600、1200、2400、4800、
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9600、19200 波特。RS-232-C 标准规定，驱动器允许有 2500pF 的电容负载，通信距离将受 此电容限制，例如，采用 150pF/m 的通信电缆时，最大通信距离为 15m；若每米电缆的电 容量减小，通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是 RS-232 属单端信号传送，存在共 地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于 20m 以内的通信。
----2．RS-485 总线
----在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用 RS-485 串行总线标准。RS-485 采用平 衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测 低至 200mV 的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。 RS-485 采用半双工工作方式， 任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485 用于 多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用 RS-485 可以联网构成分布式系统，其允 许最多并联 32 台驱动器和 32 台接收器。
----3．IEEE-488 总线
----上述两种外部总线是串行总线，而 IEEE-488 总线是并行总线接口标准。IEEE-488 总线
用来连接系统，如微计算机、数字电压表、数码显示器等设备及其他仪器仪表均可用
IEEE-488 总线装配起来。它按照位并行、字节串行双向异步方式传输信号，连接方式为总 线方式，仪器设备直接并联于总线上而不需中介单元，但总线上最多可连接 15 台设备。最 大传输距离为 20 米，信号传输速度一般为 500KB/s，最大传输速度为 1MB/s。
----4．USB 总线
---通用串行总线 USB（universal serial bus）是由 Intel、 Compaq、Digital、IBM、Microsoft、 NEC、Northern Telecom 等 7 家世界著名的计算机和通信公司共同推出的一种新型接口标准。 它基于通用连接技术，实现外设的简单快速连接，达到方便用户、降低成本、扩展 PC 连接 外设范围的目的。它可以为外设提供电源，而不像普通的使用串、并口的设备需要单独的供 电系统。另外，快速是 USB 技术的突出特点之一，USB 的最高传输率可达 12Mbps 比串口 快 100 倍，比并口快近 10 倍，而且 USB 还能支持多媒体。
13. 主板坏了从哪着手修 首先要提醒用户的是，灰尘是主板最大的敌人之一，最好大家注意一下。上次某客户拿过来 一块主板，说是不亮，我们怎么查也检查不出毛病，后来用三氯乙烷（挥发性能好，是清洗 主板的液体之一）清洗后“怪病”完全消失。为了保证“怪病”不出现，最好注意防尘。还 有就是在突然掉电时，要马上关上计算机，以免又突然来电把主板和电源烧毁，最近我们碰 上好几起类似此事的事故了。好，不多说了，下面我来讲一下分析流程。
1、目视： 拿到一块有故障主板先用眼睛扫一下，看看没有没烧坏的痕迹，外观有没损坏，这都是我们 检查的范围。
2、示波器： 用示波器测主板各元器件供电的情况。一个是检测主板是否对这部分供电，再有就是供电的 电压是否正常。
3、石英振荡器：
它的作用是让主板各个部分的运行同步，就像系统工作在 133 外频的道理一样，所有的硬件 的频率都会因此上升或下降，IO 一般是 8M，PCI 设备是 33M，如果有出入说明石英振荡器 该更新了。
4、BIOS：
重写 BIOS。因为 BIOS 是无法通过仪器测的，它是以软件形式存在的，为了排除一切可能
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导致主板出现问题的原因，最好把主板 BIOS 刷一下。
5、通电： 在此之前是不能通电的，万一元器件还没被完全烧坏，结果一通电......。排除了以上问题， 终于可以通电，再了解一下是哪儿出现的问题。
6、系统总线：
如：ISA、PCI、AGP 的元器件是否出现问题。有的卡的插槽前一段是供电、中间是向内传 送数据，后一段是输出，那么分工不同在电器性能上也会有差异，一般它们相差几欧是没事 的，但如果相差十几欧，恐怕该换新的了。
7、控制信号线： 控制信号线包括了主板上各个部分线路的信号传输线路，如果从示波器的信号波形来判断没 问题，一般以上这些方法绝大部分都可以搞定，那么就可以进行下一步了。当然了，这部分 可不是咱一般人看得懂的，这需要有经验的工程师来解决。 如果还是不行，那我们就该“会诊”了，呵呵......。
8、排除法：
确定出错的范围，把它消灭。一般死机是比较难处理的。
14. 主板维修--电源篇
实例 1.一 PCI1600－F 主板不亮。首先进行目视检查，发现电源控制 IC U24（AIC1569）表 面有烧毁的痕迹，焊下 U24，检查外围电路未见异常。更换 U24 后该板恢复正常。据用户 反映该板这一问题较普遍，AIC1569 的购买比较成问题，我从资料中查到可以用 HIP6004 直接代用它，大家不妨一试。左图是换下来的 AIC1569，挺惨吧。
实例 2.一 PT-694X-A1 主板不亮。首先进行目视检查，未见异常，之后在检查对 CPU 的 供电时发现 Vcore 为 0V ，且电源开关管栅极无激励信号。该板电源控制 IC U5 采用了 LM2637，由它控制电源开关管，用示波器检查它的激励脉冲输出脚无波形，而其 Vcc 脚的 电压正常。在检查了 U5 的外围元件没问题后判定它坏了，更换 U5 后，该板恢复正常。左 图是该板上的 LM2637。
实例 3. 一技嘉 6BXC 主板不亮，而且是连电源的风扇也不转，该板曾有人维修过。检查
电源开关管没有击穿，将机箱电源的 PS-ON 端与地短接以强制开机，电源仍是加不上。测
5VSB 端及电源启动端（POWER ON）电压正常，从而怀疑电源的某一路负载可能短路，造 成电源保护。在与其他 BX 主板对比后，发现＋12V 组的阻值异常偏低，估计问题就产生于 此。一番检查后发现 U1（HIP6004）的 18 脚（VCC）、17 脚（LGATE）对地在线电阻很小， 将其焊下，测得这两脚对地离线电阻也是如此。更换后，这块主板恢复了正常。下图是一只 坏了的 HIP6004，它的 11 脚被我掰起来了，以示它已经坏掉。
实例 4. 一 GVC GBMP7VA 主板不亮。首先检查 CPU 供电电压，发现均极低，估计 CPU 的供电出了问题。进一步检查这些电源的开关管、稳压调整管没有损坏的，由此怀疑电源 IC（AIC1567）控制电路有问题。在目视检查时发现其外围元件 R6 表面颜色异常，已看不 出阻值，测其阻值无穷大。R6 的一端接 AIC1567 的 22 脚，另一端接 AIC1567 的 19 脚。从 AIC1567 生产家提供的电路图上看 22 脚（Vcc ）与 19 脚(Boost)是直接相连的，所以估计这 里 R6 应该是一小阻值的退耦电阻,大概从 0 到数欧姆吧。俗话说：皮裤换毛裤,其中必有缘 故 ，R6 的损坏一定事出有因，经查与 R6 相连的退耦电容 BC1 击穿。 将 R6 与 BC1 分别用
4.7Ω电阻、0.1μ电容焊回原位。试机一切恢复正常。 上图是我用来测试电源电压的军用
370 IC 插座，这东西解决了只能从背面测量测试点的问题。
实例 5. 一 Aopen AX6BC Pro 主板不亮，只是检测用的 POST 卡上的指示灯在加电的瞬间
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亮一下。估计可能是某处有短路的，造成电源保护。进一步询问用户，用户反映带电安装风 扇 时 曾 无 意 中 碰 了 某 处 ，有 火花 出 现 。在 对这 块 主板的电源 检 查 中 发 现 电源 开 关管 FDB7030L、肖特基二极管 1N5817 击穿损坏。在主板维修中主板电源开关管损坏的较多， 这些开关管多为场效应管，它们的参数接近，但多是 SMD（表面贴装）的，一般在象我们 哈尔滨这样的省会城市也不易买到（我在北京的电子市场看到有很多商家卖这类管子，羡慕、 羡慕啊！）。对付这类 SMD 管子，我有“绝招” ——“没有枪，没有炮，咱自己造”。方法 很简单，可以按下面说的方法：用普通 TO220 封装 60N06 与 SMD 封装的开关管对比，裁 切、弯折后代用。我就是这样做成了咱自己的“SMD” 60N06，代换了 FDB7030L，从而一 举修复了该板。TO22O 封装的 60N06 常用于 UPS 之类设备，容易买到，价格不高。上图是 咱的 SMD 60N06 制作“三部曲”。
实例 6. 一麒麟 BXCEL PC100 主板不亮。首先检查 CPU 的各组供电电压，发现 VTT 为
0V，而正常应是 1.5V。对 VTT 组检查发现 Q1（H882）的 B、C 脚电压正常，E 脚无输出。 将其拆下，测之有开路现象，细看其表面有一道细裂缝。用 D882 代用，该板得以修复，代 换时注意引脚排列。左图是拆下来的 H882，大家可能是看不出那道细裂缝的，咱为了用数 码相机拍出这道裂缝，可是换了 Canon A10、尼康 2500、尼康 950、尼康 775 四部相机的。 实例 7. 那是四年前的事了，有家公司一批 30 块福扬 FYI-597 VP3 主板在没装入机箱前已 一一验过都没问题，可是装入机箱后却有 25 块不亮了。在对比了正常的主板后，我发现有 问题主板的电源调整管 Q1(TIP127)都已损坏。为什么能损坏这么多主板呢？这是因为福扬 VP3 主板元件布局不合理，前面提到的 TIP127 装有一个散热器，刚好位于主板边缘，装入 机箱后极易与机箱碰在一起，而机箱就是电路的地。TIP127 的散热器（C 极）也就是 3．3V 的输出端，是不允许对地短路的，否则会因为过流而烧毁。查明了事故原因，彻底解决问题 的方法就出来了——更换合适的机箱。我弄了一把 60W 的电烙铁不到一下午就将那 25 块主 板全都搞定。上图是 FYI-597 主板上的 Q1。
实例 8. 一硕泰克 MVP3 主板据用户反映该板在 WIN98 启动过程中死机，一般是在刚出 现 WIN98 画面前后死机。目视检查中发现该板 CPU 电源用电容顶部纷纷鼓起，估计可能是 这些电容损坏造成电源内阻增大而引发问题的。将所有损坏电容拆下，更换好的后，该板经 加电测试恢复了正常。我多次发现硕泰克主板出现此类问题，都是“电容惹的祸”。左图是 顶部开裂鼓起的电解电容，好象效果不太明显，没法子，明显的早撇了。
实例 9. 一 ST-694XVA 主板不亮。测 CPU 的各组供电电压，发现 Vcore 仅 0.5V，明显异常。 查电源开关管 Q13﹑Q14 正常，用示波器观察 U19（HIP6021）激励脉冲输出端，有输出波 形，U19 应该没问题。仔细观察发现 CE35（16V1000μ）底部爆裂，换之，该板恢复正常。 右图是底部爆裂的坏电容，怎么样非常明显吧。
实例 10.一承启 6VIA3 主板不亮。目视检查发现 CPU 插座附近的电容均顶部爆裂，更换 后加电电源仍不工作，查电源开关管 Q14、Q15 击穿，更换。加电试机，还是不亮。继续检 查发现 R144(2.7Ω)开路，电源控制 IC U12（SC1164）的 5 脚（Vcc）无 12V，查与之相连 的 R160（10Ω）开路。一一更换上述元件，加电再试，R160 再次烧坏。又检查了其他元件 无异常后，我判定 U12 一定坏了，因为手头没有 SC1164 只好“停工待料”。偶然发现自己 有一块没修好的 Intel BX 主板的电源控制 IC 是 SC1185，两者是否可以代换呢？我马上找来 这两种 IC 的资料，一番对比之后发现两者除了第 6 脚不同外，其他没什么不一样。将 SC1185 的第 6 脚悬空，焊在原 U12 的位置上，并再次更换 R160，我一边加电，一边祈祷：愿我主 保佑我吧。结果，结果，结果吗——正如歌中唱的那样：拉到医院缝 5 针——好了！左图是 Intel BX 主板上的 SC1185，Intel 主板工艺不错，但 BIOS 特难刷。
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15. 主板术语 主板：英文"mainboard"它是电脑中最大的一块电路板，是电脑系统中的核心部件，它的上 面布满了各种插槽（可连接声卡/显卡/MODEM/等）、接口（可连接鼠标/键盘等）、电子元件， 它们都有自己的职责，并把各种周边设备紧紧连接在一起。它的性能好坏对电脑的总体指标 将产生举足轻重的影响。
AT 板型: 也就是"竖"型板设计，即短边位于机箱后面板。它最初应用于 IBM PC/AT 机上。
AT 主板大小为 13×12 英寸。
Baby-AT 板型: 随着电子元件和控制芯片组集成度的大幅提高，也相应的推出了尺寸相对较
小的 Baby AT 主板结构。Baby AT 大小为 13.5×8.5 英寸。
ATX（AT eXternal）板型：是 Intel 公司提出的新型主板结构。它的布局是"横"板设计，就 象把 Baby-AT 板型放倒了过来，这样做增加了主板引出端口的空间，使主板可以集成更多的 扩展功能。
Micro-ATX 板型：是 Intel 公司在 97 年提出的主板结构，主要是通过减少 PCI 和 ISA 插槽
的数量来缩小主板尺寸的。
NLX（New Low Profile Extension）板型：是 Intel 提出的一种新型主板架构。它将强电、 扩展槽等一些最容易损坏的部分设置在一块扩展竖板上，来提高主板的可靠性。 CPU(Central Processing Unit:中央处理器）：通常也称为微处理器。它被人们称为电脑的 心脏。它实际上是一个电子元件，它的内部由几百万个晶体管组成的，可分为控制单元、逻 辑单元和存储单元三大部分。其工作原理为：控制单元把输入的指令调动分配后，送到逻辑 单元进行处理再形成数据，然后存储到储存器里，最后等着交给应用程序使用。 SMP（SYMMETRICMULTI－PROCESSING）：就是允许多个微处理器共享 CPU 负载请求的方法。 Socket 5：方形多针脚 ZIF（零插拔力：只要将插座上的拉杆轻轻扳起或按下，就可方便地 安装和更换）插座插座，支持奔腾 P54C 和 P54S 处理器，320 针脚。
Socket 7：方形多针脚 ZIF（零插拔力：只要将插座上的拉杆轻轻扳起或按下，就可方便地 安装和更换）插座插座，支持 Intel 的 Pentium、Pentium MMX，AMD 的 K5、K6 和 K6-2，Cyrix 的 6x86、6x86MX、MII，IDT 的 Winchip C6 等。
socket 8：方形多针脚插座，专为奔腾 por CPU 而设计的。
Super 7：它是 Socket 7 的升级版本，是 AMD 公司 K6-2、K6III 而相配备的。
Slot 1：INTEL 专为奔腾 II 而设计的一种 CPU 插座，它是一狭长的 242 针脚的插槽,提供更 大的内部传输带宽和 CPU 性能。
Slot 2：专用在奔腾至强系列，用于工作站和服务器等高端领域。
Socker 370：INETL 为赛扬系列而设计的 CPU 插座，成本降低。支持 VRM8.1 规格，核心电 压 2.0V 左右。
Socker 370 II：INETL 为 Pentium III Coppermine 和 Celeron II 设计的，支持 VRM8.4 规 格，核心电压 1.6V 左右。
Slot A：AMD 公司为 K7 系列 CPU 定做的，外形与 Slot 1 差不多。
Socket A：AMD 专用 CPU 插座，462 针脚
Socker 423:INTEL 专用在第一代奔腾 IV 处理器插座。
Socket 478：Willamette 内核奔腾 IV 专用 CPU 插座。 芯片组（Chipset）：是构成主板电路的核心。一定意义上讲，它决定了主板的级别和档次。 它就是"南桥"和"北桥"的统称，就是把以前复杂的电路和元件最大限度地集成在几颗芯片内 的芯片组。
北桥：就是主板上离 CPU 最近的一块芯片，负责与 CPU 的联系并控制内存、AGP、PCI 数据
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在北桥内部传输
南桥：主板上的一块芯片，主要负责 I/O 接口以及 IDE 设备的控制等
MCH（memory controller hub）：内存控制器中心，负责连接 CPU，AGP 总线和内存 ICH（I/O controller hub）：输入 输出控制器中心，负责连接 PCI 总线，IDE 设备，I/O 设备等
FWH（firmware controller）：固件控制器，主要作用是存放 BIOS
I/O 芯片：在 486 以上档次的主板，板上都有 I/O 控制电路。它负责提供串行、并行接口及
软盘驱动器控制接口。
BIOS（Basic-Input-&-Output-System 基本输入/输出系统）：直译过来后中文名称就是"基 本输入输出系统"。它的全称应该是 ROM-BIOS，意思是只读存储器基本输入输出系统。其实， 它是一组固化到计算机内主板上一个 ROM 芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入 输出的程序、系统设置信息、开机上电自检程序和系统启动自举程序。