1、笔记本硬件结构终极教程上第 1页：作者序：您真的是笔记本电脑高手吗？ 所所开篇：各位早上好，都打起精神来，按惯例我们又给大家带爆料来了。经过上几期的笔记本低价猫腻、Nvdia MXM 技术、揭密笔记本散热误区等三篇“权威揭密”系列文章后，接下来该为大家带来什么呢？ 从本周开始，我们将带领大家全面认知笔记本的硬件架构设计，由于篇幅十分浩瀚，为了不让大家感到恐惧，我们将整个文章分为上、中、下三篇分别发出，每篇均有自己的主题，独立成章。相信当你看完所有篇幅后，你一定可以成为真正的笔记本发烧友了。 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
2、具，帮助我们从纷繁的事务中解脱出来。 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接口的 PII升级到 PIII已经不再是新闻，而自己扩展 USB口也不是什么新鲜事，至于为无网卡的机器打造内建网卡，为无蓝牙的机器打造内建的蓝牙也一直在论坛上看到，还有为 IBM ThinkPad 600X制作内建的MINI-PCI无线网卡，用的天线居然是原来 Modem的线 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第一线的 RD工程师。但尽管如此，
3、我相信他们对笔记本的整体架构，内部总线的了解还有欠缺。 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，软件是要靠硬件来运行的吧？！ 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？是否也能仅仅凭报警声就能明白？ 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都独立出来了，他们到底是怎么
4、工作的？如果你是 IBM的 Fans，你肯定知道 BMDC吧？那 BMDC到底是如何实现的呢？ 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，他们仍然已经是很“高手”的了。但我相信，一个真正的 DIYER对技术的渴望会超乎想像，又有什么能够阻止他们向更高的技术领域进军呢？ 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 DIY
5、ER 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，相信在你读完本文之后，对笔记本的整个体系有了完整的概念。而对于真正的那么些 DIY高手来说，或许有些知识您已了然于胸，但对于一些你知其然，而不知其所以然的问题，或许你能在读完本文后能找到答案。 另外作为比较，本文也会以最新的 Sonoma平台和 Centrino平台做一些比较。好吧，闲话少说，我们正式开始吧！ 第 2页：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
6、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，Wireless Card（无线网卡），Card Bus（PCMCIA 控制器）等等都是次要的，并不影响整机的工作，或者说，不影响机器的开机。 I
7、ntel 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：） 第 3页：笔记本硬件结构各部分功能简介 为了照顾一下入门级的朋友，我们首先非常简单的介绍一下系统各个功能块的作用。CPU嘛，笔者就不
8、多说了，我相信大家都清楚哦（什么，你不知道 CPU？！我$#!%&!） 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，也就是 Memory Control Hub或者 Graphic Memory Control Hub的意思。 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 LPC总线与 EC通信。南桥也常被称为 ICH，其意思是 I/O C
9、ontrol Hub的意思。 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。 第 4页：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
10、介绍各部分的连接和规范。 系统中最高速、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 CPUFSB 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不遗余力的帮助硬件工程师解决问题（解决不好就不能通过有关方面的认证，也就是不能卖啦！）。 那么什么是 EMI/EMC呢？具体的含义是 EMI（Electro Magnetic Interf
11、erence，电磁干扰），EMC（Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性）。 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被干扰并出现误判，机器是必死无疑的。 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 68层，6 层在 Centrino平台勉强可以，到了 Sonoma平台就几乎不可能了），以防止高速信号对其他信号造成的串绕。所以一般情况下，我们在主板上是看不到 FSB的。 下面的图片是 INTEL的设计指南里
12、的建议，我们看一下。 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部走完，所以其实第三层仅仅走了一部分的 FSB，余下的在第六层中。 FSB总线同样，L6 代表的是第六层的 PCB。 第 5页：头疼的布线 让你深入芯片内部！ 由于 FSB是绝对的高速信号，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，我想大家可能没想到一点，那就
13、是关于芯片内部走线的长度的考虑（也就是说，为了满足长度的一致性，我们必须要考虑到CPU内部的线路长度），然后加上外部走线（即在 PCB上的走线）的长度，才是整个一个信号线的长度哦！当然这个长度是由 INTEL提供给各个 OEM/ODM厂商的。 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，在一些其他地方的设计上，也要考虑走线的长度，比如显卡，显存，北桥到 DDR的走线等。 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的走线，道理是一样的。
