笔记本硬件结构终极教程(上) - 图文(2)

2019-04-14 16:43

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 Control 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。

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 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 Interference,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6~8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。

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。


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