您真的是笔记本电脑高手吗? 从2004年跨入2005年,笔记本的价格可谓一落千丈,笔记本电脑也不再是身份地位的象征,它更是一个工具,帮助我们从纷繁的事务中解 自己升级CPU?太easy了~都不好意思说出来 也正因为笔记本价格的滑落,我们身边多了很多笔记本的高手。他们对其硬件技术兴趣近乎痴迷,他们升级所有能升级的硬件,从MMC2接 笔者不否认这些强人的动手能力和他们的创意,甚至他们对硬件的了解程度超越了在开发{dy}线的RD工程师。但尽管如此,我相信他们对 比如,我们都知道如何CPU会自动降频以减低自身功耗,但你是否知道他们具体物理动作? 又如,我们常说的BIOS,我相信高手对BIOS的设定几乎可以闭着眼睛来,但你是否能回答这BIOS究竟是谁在运行?毕竟,软件是要靠硬件 再如,或许某些DIYER对台式机的开机过程了如指掌,听报警声就知道机器挂在哪里,但你是否清楚笔记本电脑的开机过程?是否也能仅仅 还有,大家都晓得CPU过热会引起保护性关机。那你是否知道这个过热保护系统是如何工作的呢?那AC97呢?笔记本中的MODEM都独立出来 拆拆装装,简直就是家常便饭 实际上,随着对很多简单问题的深入,我们会发现其实这些问题并不简单。虽然对于业余的DIYER,他们不知道这些已经无关紧要,他们仍 或许,也有读者说,我只要用好我的电脑就好,他怎么运作关我什么事?!那么在此我将很遗憾的对你说,您真的并不适合看本文。 偶尔还会拿个台式机P4 CPU代替迅驰CPU搞怪一下,当然是开不了机的 撰写本文,其实是希望那些DIYER 能对笔记本电脑有一个系统的了解。在本文中,您会看到我对以上的问题做详尽的解释,相信在你读完 另外作为比较,本文也会以{zx1}的Sonoma平台和Centrino平台做一些比较。 从架构开始学习 让我们认识更多 当前笔记本虽然是品牌众多,且外观、功能各有千秋,但究其原理还是一样,都是基于IBM PC/AT的老架构(当然Apple的除外)。这里值得注意的是,虽然台式机和笔记本外形差别很大,但其基本的架构和原理都是一样的,都是兼容IBM PC/AT架构的。 那么我们先来说说笔记本电脑的主要框架。 一台很方便拆卸的华硕M5N作为客串嘉宾 系统的主要构成主要分为如下几个部分:North Bridge(北桥),South Bridge(南桥),显示卡,EC(嵌入式控制器),这几个部分一般都是集成到主板上的,配合CPU,内存就可以开机进入BIOS。以上的部分是必须的,因为这属于PC/AT架构的基本构成。其他诸如硬盘, Intel Centrino架构 为了方便讨论并具有一定的代表性,我们取当前比较流行的Centrino架构来说明。上图便是标准的Centrino平台,按照这个平台搭建的笔记本,可以打上Intel Centrino漂亮的蝴蝶标志。而如果在Pentium+ 855GM/PM/GME+ ICH4+ Intel PRO Wireless的搭配中有一项不符合,就不能用Centrino的标志,就不能使用INTEL的免费广告咯,呵呵~~这也是Intel聪明的经商策略:) 笔记本硬件结构各部分功能简介 首先非常简单的介绍一下系统各个功能块的作用。 北桥的功能主要是连接CPU和内存,如果是独立显卡的话,会提供与显卡的AGP接口,并用HUB-LINK与南桥通信。北桥常被成为MCH或者GMCH 用三星X30作为案例,点击上面图片可以获得更多解释 南桥的功能主要是连接一些外围设备,比如PCI界面的网卡,PC卡控制器等等,另外诸如USB接口、IDE接口也是由南桥来提供的,南桥提供 至于INTEL为什么用Hub-Link这个词,我想是因为南北桥都是两个HUB(Memory Control Hub和I/O Control Hub)的原因吧。 EC(Embed Controller,嵌入式控制器)虽然和我们常说的BIOS有点像,不过其实EC是BIOS的物理控制器和载体,它通过LPC与南桥通信。如果看不懂本页,请参考这张图,我相信很容易就明白了。文中的我们提到了各种接口,比如FSB,AGP,LPC I/F等等,这些接口我们会在下面具体的谈。 正确认知CPU前端总线 信号抗干扰是头等大事 从这里开始是本文的重点,将详细介绍各部分的连接和规范。 系统中{zg}速、最复杂的连接莫过于CPU和北桥的连接,我们称之为FSB(Front Side Bus,前端总线)或者HOSTBUS。 Dothan CPU FSB有64位的数据线和32位的地址线。正是通过FSB,CPU和北桥才能完成通信。 虽然实际上CPU与北桥的连接都是点到点的,但由于其高速性,在实际的布线中还是需要非常非常小心。而EMI/EMC工程师在这方面也将是 那么什么是EMI/EMC呢?具体的含义是EMI(Electro Magnetic Interference,电磁干扰),EMC(Electro Magnetic Compatibility,电 所以我们可以这样认为:FSB对其他信号的干扰非常严重(EMI很严重),而且其本身也比较容易受到干扰(EMC很弱)。很明显,如果FSB 在考虑了EMI/EMC的影响后,在实际的布线中,通常将这部分线路放在内层(一般笔记本电脑主板都有6~8层,6层在Centrino平台勉强可以 FSB总线 图中,DATA是FSB的64位数据线,ADDRESS则是32位的地址线。左上脚的L3代表的是第三层PCB。由于在同一层中不可能把数据线和地址线全 FSB总线 同样,L6代表的是第六层的PCB。 头疼的布线 让你深入芯片内部! 由于FSB是{jd1}的高速信号,所以在布线的时候,我们需要考虑到信号线长度的一致性。 比如,INTEL要求每一根的FSB的长度需要一致,所以,在PCB步线的时候,就免不了要走“Z”字型的线路来满足长度的一致性。在这里, 下图是DDR那边的走线示意图,其中MCH Pkg Route就代表着北桥芯片内部的走线长度。 布线其实需要考虑的比你想像的更多 接下来,我们来放大一下前面的图,看一下所谓的“Z”字型走线。 “Z”字型的走线是为了满足信号线长度的一致性 图中方框内的线路都是“Z”字型的走线。由于这些线路都是在PCB的内层,一般来说我们是看不到的。不过基于同样的原理,在一些其他 显卡和显存颗粒的布线 上图是某笔记本显卡和显存部分的走线,我们看到,也是大量采用了“Z”字型的走线方法,其原因就如上文所说。下面是北桥到DDR的走 北桥到DDR的走线 在FBS总线上有个小知识,对与FSB来说,虽然地址线应该有32根,也就是ADD[0…31],但实际上地址线只用到了ADD[3…31],而不是ADD[0 想了解CPU为何自动降频?不知道VID怎么行! 从移动版的PIII开始,INTEL的CPU就多了一个输出VID的功能。其作用是实现CPU都具有自动降频的,在必要时,甚至会进入深睡眠、关闭 INTEL CPU的VID列表 我们看到,CPU的工作电压可以一直从1.708V一直降到其{zd1}的0.700V。在系统{zx0}开机的时候,也就是在电源IC未接到VID的时候,其输 下图是IBM配合迅驰技术使用的电源管理软件。我们看到CPU的速度有高/自适应/慢/很慢四档可以调节。实际上,如果有必要,可以做成更 迅驰CPU的各种工作状态 这里要说的是,INTEL对于其VID的一致性做的比较好,其各种CPU一般都支持相同的VID—电压对应表;而对于AMD就不大一样,一般它的不 北桥:DDR内存的走线密如蛛丝 北桥是信息的中转站。根据上文所说的功能,它有4个接口,分别是FSB ,DDR,AGP以及HUB-LINK。 北桥近照 FSB是和CPU的接口,参见上文,这里不再多说。 DDR是对内存的接口,现在的855GM/PM支持到266MHZ,这部分线路和FSB那边的连接将影响到主板的格局,因为他们都是高速的,大量的信 如图是Intel建议的布线图,这里仅仅是DDR的信号线,并不包括地址线。 北桥到DDR的信号线 地址线则在另外一层,如下图: 北桥到DDR的地址线 我们看到,这与数据线并不在同一层。而图中我们看到的Series Dampening resistors和Parallel Termination on both layers则是在 衰减电阻和终端电阻之惑 我们先来解释一下串行衰减电阻和终端并行电阻。前者的意思是从北桥出发的每一根数据线,必须与一个电阻串联再到达DDR RAM部分。而 具体的示意图: 衰减电阻和终端电阻的示意图 其中的RS就是所谓的串行衰减电阻(Resister Serial),而RT则是终端电阻(Resister Termination),而SO_DIMM0 PAD则是指DIMM的 那为什么需要终端电阻呢?在进入DDR时代,DDR内存对工作环境提出更高的要求,如果先前发出的信号不能被电路终端xx吸收掉而在电 由于每根数据线至少需要一个终结电阻,这意味着每块DDR主板需要大量的终结电阻,这也无形中增加了主板的生产成本,而且由于不同的 衰减电阻和终端电阻的实物图 上图中,蓝色框是北桥,红色框内是衰减电阻,而黄色框内则是终端电阻(看到框框边上一大块绿色的铜皮了吗?这是VTT 1.25V哦!)。 北桥:DDR单/双通道区别到底在哪里? 而DDR SDRAM的接法有双通道和单通道之分。 相对于传统的单通道而言,双通道DDR 技术是一种新的内存控制技术,它和双通道RDRAM 技术非常相类似,是在现有的DDR 内存技术上, 双通道技术显然需要北桥的支持,INTEL的855芯片组并不支持双通道DDR I,比较搞笑的是在CENTRIO平台的时候,VIA的一些芯片组能支持 下图是单通道DDR-I内存的示意图,左边的信号来自北桥。如果是双通道的话要加上另一组DDR与北桥的接口。双通道对于单通道来说能显 单通道DDR RAM的物理连接 这里也有RS和RTT,其意义和上文所说的串行衰减电阻和终端并行电阻一致。 转换思路 问题迎刃而解 DDR II的新创意 在{zx1}的DDR II上,主板设计上已经取消了部分信号的衰减电阻和终端电阻,而将其集成于内存上。 我们称这DDR II的新特性为ODT功能,即On Die Terminator(内建终端电阻器)。当在DRAM模块工作时把终结电阻器关掉,而对于不工作 这样可以产生更干净的信号品质,从而产生更高的内存时钟频率速度。而将终端电阻设计在内存芯片之上还可以简化了主板的设计,降低 DDR II内存 已经砍掉部分终端电阻的DDR II的主板 如图,DDR II的插槽边上已经没有了终端电阻,这样在设计上将更为简便,布局也会更加合理。 本文小结与中篇预告 由于篇幅关系,本文的上篇就先写到这里。在这里我们首先讨论了当前笔记本的基本架构以及在FSB和DDR走线方面的一些设计技巧,另外 让我们在中篇中继续上面的话题。在中篇中,我们会谈到一些问题,比如: 1,当前笔记本的显示单元,以及MXM技术 2,HUB-LINK技术 3,IDE接口,并比较详细的讨论SATA和PATA的区别和性能情况 4,PCI总线和{zx1}的PCI-E总线的区别 5,AC97规范,在这里我们会谈到AC97上的声卡,MODEM,BMDC(如果你是IBM的FANS,我相信你一定知道这是什么东西哦!)的实现,这个非常有趣。 6,USB口的实现,将涉及到其硬件部分的设计。这也许对DIYER有比较大的帮助。
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