理论教育 电脑主板的扩展插槽介绍与应用

电脑主板的扩展插槽介绍与应用

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:重要提示扩展插槽是主板上用于固定扩展卡并将其连接到系统总线上的插槽,也叫扩展槽、扩充插槽。例如,不满意主板整合显卡的性能,可以添加独立显卡以增强显示性能;不满意板载声卡的音质,可以添加独立声卡以增强音效;不支持USB2.0或IEEE1394的主板可以通过添加相应的USB2.0扩展卡或IEEE1394扩展卡以获得该功能等。目前主流扩展插槽是PCI和PCI Express插槽。PCI插槽是主板的主要扩展插槽,通过插接不同的扩展卡可以获得目前电脑能实现的几乎所有外接功能。

电脑主板的扩展插槽介绍与应用

重要提示

扩展插槽是主板上用于固定扩展卡并将其连接到系统总线上的插槽,也叫扩展槽、扩充插槽。扩展槽是一种添加或增强电脑特性及功能的方法。例如,不满意主板整合显卡的性能,可以添加独立显卡以增强显示性能;不满意板载声卡的音质,可以添加独立声卡以增强音效;不支持USB2.0或IEEE1394的主板可以通过添加相应的USB2.0扩展卡或IEEE1394扩展卡以获得该功能等。

目前扩展插槽的种类主要有ISA、PCI、AGP、CNR、AMR、ACR、PCI Express和比较少见的WI-FI、VXB以及笔记本电脑用的PCMCIA、Mini PCI等。历史上出现过,早已经被淘汰掉的还有MCA插槽、EISA插槽以及VESA插槽等。目前主流扩展插槽是PCI和PCI Express插槽。

1.ISA插槽

图5-21所示是ISA插槽示意图。ISA插槽是基于工业标准结构总线(Industrial Stand-ard Architecture,ISA)总线的扩展插槽,其颜色一般为黑色,比PCI的接口插槽要长些,位于主板的最下端。其工作频率为8MHz左右,为16位插槽,最大传输率16MB/s,可插接显卡、声卡、网卡以及所谓的多功能接口卡等扩展插卡。其缺点是CPU资源占用太高,数据传输带宽太小,是已经被淘汰的插槽接口。

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图5-21 ISA插槽

目前还能在许多老主板上看到ISA插槽,现在新出品的主板上已经几乎看不到ISA插槽的身影了,但也有例外,某些品牌的845E主板甚至875P主板上都还带有ISA插槽,估计是为了满足某些特殊用户的需求。

2.PCI插槽

图5-22所示是PCI插槽示意图。PCI插槽是基于PCI(Pedpherd Component Intercon-nect,周边元件扩展接口)局部总线的扩展插槽,其颜色一般为乳白色,位于主板上AGP插槽的下方,ISA插槽的上方。其位宽为32位或64位,工作频率为33MHz,最大数据传输率为133MB/s(32位)和266MB/s(64位)。

它可插接显卡、声卡、网卡、内置调制解调器、内置ADSL调制解调器、USB2.0卡、IEEE1394卡、IDE接口卡、RAID卡、电视卡、视频采集卡以及其他种类繁多的扩展卡。PCI插槽是主板的主要扩展插槽,通过插接不同的扩展卡可以获得目前电脑能实现的几乎所有外接功能。

3.AGP插槽

图5-23所示是AGP插槽示意图。AGP(Accelerated Graphics Port)是在PCI总线基础上发展起来的,主要针对图形显示方面进行优化,专门用于图形显示卡。

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图5-22 PCI插槽示意图

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图5-23 AGP插槽示意图

AGP标准也经过了几年的发展,从最初的AGP 1.0、AGP2.0,发展到现在的AGP3.0,如果按倍速来区分的话,主要经历了AGP 1X、AGP 2X、AGP 4X、AGP PRO,最高版本就是AGP 3.0,即AGP 8X。AGP 8X的传输速率可达到2.1GB/s,是AGP 4X传输速度的两倍。

AGP插槽通常都是棕色,还有一点需要注意的是它不与PCI、ISA插槽处于同一水平位置,而是内进一些,这使得PCI、ISA卡不可能插得进去,当然AGP插槽结构也与PCI、ISA完全不同,根本不可能插错的。随着显卡速度的提高,AGP插槽已经不能满足显卡传输数据的速度,目前AGP显卡已经逐渐淘汰,取代它的是PCI Express插槽。

4.AMR插槽

图5-24所示是AMR插槽示意图。AMR插槽的位置一般在主板上PCI插槽(白色)的附近,比较短(大约只有5cm),外观呈棕色。AMR(Audio Modem Riser,声音和调制解调器插卡)规范,它是1998年英特尔公司发起并号召其他相关厂商共同制定的一套开放工业标准,旨在将数字信号与模拟信号的转换电路单独做在一块电路板上。因为在此之前,当主板上的模拟信号和数字信号同处在一起时,会产生互相干扰的现象。

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图5-24 AMR插槽示意图

AMR规范就是将声卡和调制解调器功能集成在主板上,同时又把数字信号和模拟信号隔离开来,避免相互干扰。这样做既降低了成本,又解决了声卡与调制解调器子系统在功能上的一些限制。由于控制电路和数字电路能比较容易集成在芯片组中或主板上,而接口电路和模拟电路由于某些原因(如电磁干扰、电气接口不同)难以集成到主板上。

因此,英特尔公司就专门开发出了AMR插槽,目的是将模拟电路和I/O接口电路转移到单独的AMR插卡中,其他部件则集成在主板上的芯片组中。可插接AMR声卡或AMR调制解调器卡,不过由于现在绝大多数整合型主板上都集成了AC′97音效芯片,所以AMR插槽主要是与AMR调制解调器配合使用。但由于AMR调制解调器卡比一般的内置软调制解调器卡更占CPU资源,使用效果并不理想,而且价格上也不比内置调制解调器卡占多大优势,故此AMR插槽很快被CNR所取代。

5.CNR插槽

图5-25所示是CNR插槽示意图。为顺应宽带网络技术发展的需求,弥补AMR规范设计上的不足,英特尔适时推出了CNR(Communication Network Riser,通信网络插卡)标准。(www.daowen.com)

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图5-25 CNR插槽示意图

它与AMR规范相比,新的CNR标准应用范围更加广泛,它不仅可以连接专用的CNR调制解调器,还能使用专用的家庭电话网络(Home PNA),并符合PC 2000标准的即插即用功能。最重要的是,它增加了对10/100MB局域网功能的支持,以及提供对AC′97兼容的AC-Link、SMBus接口和USB(1.X或2.0)接口的支持。

另外,CNR标准支持ATX、Micro ATX和Flex ATX规格的主板,但不支持NLX形式的主板(AMR支持)。从外观上看,CNR插槽比AMR插槽比较相似(也呈棕色),但前者要略长一点,而且两者的针脚数也不相同,所以AMR插槽与CNR插槽无法兼容。CNR支持的插卡类型有Audio CNR、调制解调器CNR、USB Hub CNR、Home PNA CNR、LAN CNR等。但市场对CNR的支持度不够,相应的产品很少,所以大多数主板上的CNR插槽也成了无用的摆设。

6.ACR插槽

图5-26所示是ACR插槽示意图,图中最左侧的插槽为ACR插槽,注意其与右侧5个PCI插槽的区别。ACR(Advanced Communication Riser)是高级通信插卡的缩写,它是VIA(威盛)公司为了与英特尔的AMR相抗衡而联合AMD、3Com、Lucent(朗讯)、Mo-torola(摩托罗拉)、NVIDIA、Texas Instruments等世界著名厂商于2001年6月推出的一项开放性行业技术标准,其目的也上为了拓展AMR在网络通信方面的功能。

ACR不但能够与AMR规范完全兼容,而且定义了一个非常完善的网络与通信的标准接口。ACR插卡可以提供诸如调制解调器、LAN(局域网)、Home PNA、宽带网(AD-SL、Cable调制解调器)、无线网络和多声道音效处理等功能。

ACR插槽大多都设计放在原来ISA插槽的地方。ACR插槽采用120针脚设计,兼容普通的PCI插槽,但方向正好与之相反,这样可以保证两种类型的插卡不会混淆。ACR和CNR标准都包含了AMR标准的全部内容,但这两者并不兼容,甚至可以说是互相排斥。

两者最明显的差别是,CNR放弃了原有的基础架构,即放弃了对AMR标准的兼容,而ACR标准在增加了众多新功能的同时保留了与AMR的兼容性。但与CNR一样,市场对ACR的支持度不够,相应的产品很少,所以大多数主板上的ACR插槽也成了无用的摆设。

7.Mini PCI插槽

图5-27所示是Mini PCI插槽示意图。Mini PCI插槽也同样是在PCI的基础上发展起来的,最初是应用于笔记本,现在不少台式机也配备了Mini PCI插槽。Mini PCI的定义与PCI基本上一致,只是在外形上进行了微缩。目前使用Mini PCI插槽的主要有内置的无线网卡、调制解调器+网卡、电视卡以及一些多功能扩展卡等硬件设备。

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图5-26 ACR插槽示意图

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图5-27 Mini PCI插槽示意图

8.PCI Express插槽

图5-28所示是PCI Express插槽示意图。PCI-Express是最新的总线和接口标准,它原来的名称为“3GIO”,是由英特尔提出的,很明显英特尔的意思是它代表着下一代I/O接口标准。交由PCI-SIG(PCI特殊兴趣组织)认证发布后才改名为“PCI-Express”。这个新标准将全面取代现行的PCI和AGP,最终实现总线标准的统一。它的主要优势就是数据传输速率高,目前最高可达到10GB/s以上,而且还有相当大的发展潜力。

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图5-28 PCI Express插槽示意图

PCI Express也有多种规格,从PCI Express 1X到PCI Express 16X,能满足现在和将来一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。能支持PCI Express的主要是英特尔的i915和i925系列芯片组。当然要实现全面取代PCI和AGP也需要一个相当长的过程,就像当初PCI取代ISA一样,都会有个过渡的过程。

PCI Express(以下简称PCI-E)采用了目前业内流行的点对点串行连接,比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构,每个设备都有自己的专用连接,不需要向整个总线请求带宽,而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率,达到PCI所不能提供的高带宽。相对于传统PCI总线在单一时间周期内只能实现单向传输,PCI-E的双单工连接能提供更高的传输速率和质量,它们之间的差异跟半双工和全双工类似。

PCI-E的接口根据总线位宽不同而有所差异,包括X1、X4、X8以及X16,而X2模式将用于内部接口而非插槽模式。PCI-E规格从1条通道连接到32条通道连接,有非常强的伸缩性,以满足不同系统设备对数据传输带宽不同的需求。

此外,较短的PCI-E卡可以插入较长的PCI-E插槽中使用,PCI-E接口还能够支持热拔插,这也是个不小的飞跃。PCI-E X1的250MB/s传输速度已经可以满足主流声效芯片、网卡芯片和存储设备对数据传输带宽的需求,但是远远无法满足图形芯片对数据传输带宽的需求。因此,用于取代AGP接口的PCI-E接口位宽为X16,能够提供5GB/s的带宽,即使有编码上的损耗但仍能够提供约为4GB/s左右的实际带宽,远远超过AGP 8X的2.1GB/s的带宽。

尽管PCI-E技术规格允许实现X1(250MB/s)、X2、X4、X8、X12、X16和X32通道规格,但是从目前形式来看,PCI-E X1和PCI-E X16已成为PCI-E主流规格,同时很多芯片组厂商在南桥芯片当中添加对PCI-E X1的支持,在北桥芯片当中添加对PCI-E X16的支持。

除去提供极高数据传输带宽之外,PCI-E因为采用串行数据包方式传递数据,所以PCI-E接口每个针脚可以获得比传统I/O标准更多的带宽,这样就可以降低PCI-E设备生产成本和体积。另外,PCI-E也支持高阶电源管理,支持热插拔,支持数据同步传输,为优先传输数据进行带宽优化。

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