Motherboard

**主機板**（英語：mainboard）或**母板**（motherboard）也稱**主板**、**系統板**、**邏輯板**（logic board）、**底板**等，簡稱 **MB**，是構成複雜電子系統例如電子計算機的中心或者主電路板。

主機板的主要功能是提供一系列接合點，形成一個能整合處理器、記憶體、儲存裝置（硬碟、固態驅動器、快閃記憶體等）、顯示卡、音效卡、網卡和各種外部裝置的連接平台。主機板通常直接固定在機箱內壁，表面設計有可以直接插入擴充卡的插槽或可以連接其它內建裝置（比如光碟機）的線路連接。主機板上最重要的構成元件是晶片組。早期的晶片組通常由北橋和南橋組成，不過在 2010 年後，Intel/AMD 將北橋功能整合至 CPU，所以現在的主機板只剩下南橋晶片。晶片組為主機板提供一個通用平台供不同裝置連接，控制不同裝置的溝通。它亦包含對不同擴充插槽的支援，例如處理器、PCI Express。晶片組亦為主機板提供額外功能，例如內建於晶片組的 GPU。現在的家用主機板絕大多數內建音效卡、網路卡。一些主機板也整合紅外通訊技術、藍牙和 802.11（Wi-Fi）等功能。部分電競主機板支援 RGB LED 光效功能。

主機板特指具有擴充能力的 PCB，顧名思義，該主機板通常被稱為所有連接組件的「母」，通常包括外圍裝置、介面卡：音效卡、顯示卡、網卡、硬碟、電視調諧卡、IEEE 1394 卡以及各種其他自訂組件。

類似地，術語「主機板」應用於具有單個板並且沒有額外擴充能力的裝置，例如印表機、電視機、洗衣機、手機、嵌入式系統中的控制板。

## 主要組成

下圖的 LGA 1366 主機板包含南橋和北橋，這是最後一代使用雙晶片的主機板。之後所有 Intel 與 AMD 的主機板僅有南橋，北橋已整合到 CPU。

 

## 溫度與可靠度

主機板一般會使用散熱片給晶片組和 CPU 散熱，在以前這種被動散熱方式可以滿足需求。直到 1990 年，因為處理器的頻率提升以及功率上升，所以 CPU 散熱器需要掛載風扇以滿足散熱需求。除此之外，也有機殼的風扇幫助散熱。現在的主機板整合了溫度感測器，用於偵測 CPU 等裝置的溫度，透過 BIOS 或是作業系統分析溫度變化以控制風扇的轉動速度。

## 歷史

在微處理器的發明之前，數字電腦由卡籠外殼中的多個印刷電路板組成。在非常古老的設計中，銅線是卡連接器引腳之間的分立連接，但印刷電路板很快成為標準做法。中央處理單元（CPU）、記憶體和外圍裝置安裝在單獨的印刷電路板上，這些印刷電路板插入背板中。20 世紀 70 年代無處不在的 S-100 匯流排就是這種背板系統的一個例子。

20 世紀 80 年代最流行的電腦，如 Apple II 和 IBM PC，已經發布了允許快速逆向工程和第三方替換主機板的原理圖和其他文件。通常用於構建與範例相容的新電腦，許多主機板提供額外的效能或其他功能，並用於升級製造商的原始裝置。

在 20 世紀 80 年代末至今，將越來越多的周邊裝置功能整合到主機板上讓電腦變得經濟實惠。在 20 世紀 80 年代後期，個人電腦主機板能夠通過 Super I/O 晶片支援一組低速外設：鍵盤、滑鼠、軟碟機、序列埠和並列埠。20 世紀 90 年代末至今，許多個人電腦主機板都整合了聲卡、顯示卡、網路卡而不需要安裝多餘的擴充卡，現在的個人電腦通常僅將顯示卡保留為單獨的介面卡。工作站和伺服器更可能需要擴充卡。

## BIOS 啟動

電腦主機板是電腦的主要骨幹，上面有實體電路並且用電路將各元件做聯結，而可控制主機板上邏輯電路運作的是使用者、軟體程式以及輸入裝置；但是要從關機狀態啟動，則必須執行初始化的軟體指令。

大部分的主機板的 BIOS 儲存在 Flash ROM 晶片內，用於對主機板作啟動的初始化；在啟動的過程中包含記憶體、周邊裝置都會被測試以及做初始設定，這個過程稱為 加電自檢（POST），若是在 POST 的過程中出現錯誤，則主機會發出 "嗶" 聲或是出現錯誤訊息在螢幕上。

從 2011 年起，大部分的零售主機板已採用 UEFI BIOS，一些廠商（尤其是微星科技、華碩）還率先匯入圖形介面 UEFI BIOS 等技術。

大約從 Pentium III 起，主機板廠商逐步在 BIOS 中加入了超頻功能，但是自 Intel Sandy Bridge 微架構開始，Intel 對超頻進行大幅限制，不支援超頻的 Intel 處理器（如大部分型號不以 K 結尾的桌上型 Intel Core 處理器）難以超頻。AMD 則是持開放的態度不禁止玩家超頻，這個情況一直到 AMD Ryzen 系列後 AMD 才鎖上 A320 主機板。OEM 主機板的 BIOS 通常不支援超頻。基於穩定性考慮，伺服器超頻是不允許的。

## CPU 插座

不同 CPU 系列使用不同插槽。後期 CPU 插槽，數字多數與針腳數量相同。前期 CPU 插槽則根據問世次序命名。

### Intel 處理器插槽

* Socket 2 及 Socket 3 - Intel 80486。
* Socket 7 - Intel Pentium OverDrive 和 Pentium MMX、AMD K5、K6、K6-2、K6-3、K6-2+、K6-3+、Rise mP6、IDT／Centaur 的 WinChip、WinChip2 和一些 IBM 及 Cyrix 處理器。
* Socket 8 - Pentium Pro。
* Slot 1 - Pentium II、Pentium III 和 Celeron（233MHz-1.13GHz）。
* Slot 2 - Pentium II Xeon、Pentium III Xeon 處理器（Pentium II/III 核心）。
* Socket PAC418 - Itanium 處理器。
* Socket PAC611 - Itanium 2 處理器。
* Socket 370 - Celeron 和 Pentium III（800MHz—1.4GHz）。
* Socket 423 - Pentium 4 和 Celeron（建基於 Willamette 核心）。
* Socket 478 - Pentium 4 和 Celeron（建基於 Northwood、Prescott，以及 Willamette 核心）。
* Socket 479 - Pentium M 和 Celeron M（建基於 Banias 和 Dothan 核心）。
* Socket 480 - Pentium M（建基於 Yonah 核心）。
* Socket 603／604- Xeon - 建基於 Northwood 和 Willamette Pentium 4 核心。
* LGA 775 - Pentium D 和 Pentium 4 和 Pentium XE 和 Pentium Dual-Core、Celeron、Intel Core 2、部分 Xeon 處理器（建基於 Northwood 和 Prescott、Presler、Yorkfield 及 Conroe 核心）。
* LGA 771 - Xeon 處理器（建基於第二代 Core 核心）。
* LGA 1156 - 第 1 代 Core i3、Core i5、Core i7 處理器。
* LGA 1366 - Core i7 處理器。
* LGA 1155 - Sandy Bridge Core i3，Sandy Bridge Core i5，Sandy Bridge Core i7，Ivy Bridge Core i3，Ivy Bridge Core i5，Ivy Bridge Core i7 處理器。
* LGA 2011-0 - Sandy Bridge-E Core i7，Ivy Bridge-E Core i7 處理器，對應 X79 晶片組。
* LGA 2011-v3 - Haswell-E Core i7 和 Broadwell-E Core i7，對應 X99 晶片組，不向下相容 LGA2011-0。
* LGA 1150 - Haswell 架構及 Broadwell 架構處理器。
* LGA 1151 - Skylake、Kaby Lake、Coffee Lake 架構處理器。
* LGA 2066 - Intel Core X 系列處理器。
* LGA 1200 - Comet Lake 以及 Rocket Lake 架構處理器。
* LGA 1700 - Alder Lake 以及 Raptor Lake 架構處理器。

### AMD 處理器插槽

* Slot A - Athlon 處理器。
* Socket 462（即是 Socket A）- Athlon、Athlon XP、Sempron、和 Duron 處理器。
* Socket 754 - 低階 Athlon 64 和 Sempron 處理器 ，只支援單通道 DDR SDRAM。
* Socket 939 - Athlon 64 和 Athlon 64 X2 和 Athlon 64 FX 處理器 ，支援雙連結 DDR SDRAM 和雙核心技術。
* Socket 940 - Opteron 和早期 Athlon 64 FX 處理器 。
* Socket AM2 - Athlon 64 及 Sempron 處理器，支援雙通道 DDR2 SDRAM（有 940 支針腳，但排列跟 Socket 940 不同）。
* Socket AM2+ - Athlon 64、Sempron 處理器 及 Phenom 處理器 ，支援雙通道 DDR2（晶片組整合顯示卡，支援 HyperTransport 3.0 等技術）。
* Socket AM3 - Athlon II、Phenom II、Sempron II 處理器 ，支援雙通道 DDR2、DDR3。
* Socket AM3+ - AMD FX 系列，向下相容 AM3 介面。
* Socket FM1 - AMD APU 系列處理器或 AMD Athlon 系列處理器，核心代號是「Llano」，支援雙通道 DDR3 記憶體。AMD APU 整合了 GPU，AMD Athlon 則不整合 GPU。
* Socket FM2 - AMD APU 系列處理器或 AMD Athlon 系列處理器，支援雙通道 DDR3 記憶體，不相容 FM1 介面。AMD APU 整合了 GPU，而 AMD Athlon 則不整合 GPU。
* Socket AM4 - Zen 微架構，Zen + 微架構，Zen 2 微架構，Zen 3 微架構的 AMD Ryzen 處理器。以及舊製程的「Bristol Ridge」 A6、A8、A10、A12 處理器。不向下相容 Socket AM3+ 和 Socket FM2 介面。
* Socket AM5 - Zen 微架構，是超微半導體（AMD）開發的一款 CPU 插座，將用於 Zen 4 架構的 Ryzen 處理器，擁有 1718 個針腳，與 Intel 的 LGA 1700 類似，AMD 計劃給予 AM5 介面 5 年的支援，與 AM4 平台類似。
* Socket TR4 - 採用 Zen 微架構的第一代 AMD Ryzen Threadripper 處理器，和採用 Zen + 微架構的第二代 AMD Ryzen Threadripper 處理器。
* Socket sTRX4 - 採用 Zen 2 微架構的第三代 AMD Ryzen Threadripper 處理器。

## 擴展插槽

主機板通常有數條插槽供擴充之用。早年的主機板使用 AGP 插槽連接顯示卡，現時 AGP 已被 PCI-Express x16 取代。PCI 亦已被 PCI-Express 取代。OEM 根據晶片組的限制來決定插槽的類型和數量。

通常有：

* ISA - 8/16-bit，舊格式擴充插槽，現無人使用，16-bit 版相容於 8-bit 版。2004 年後已被淘汰。
* MCA - 32-bit，微通道，IBM 特有技術，僅用於 IBM PS/2 系列個人電腦上。早已被淘汰。
* EISA - 32-bit，COMPAQ 提出，相容 8-bit ISA 與 16-bit ISA。早已過時。
* Local Bus - 32-bit，初期無標準，各晶片組業者自訂自用，如 OPTi、SiS 皆有自訂版本。早已過時。
* VLB - 32-bit，VESA 訂立的 Local Bus，是業者紊亂各自訂立 Local Bus 後的收斂標準。早已過時。
* PCI - 32/64-bit，由 Intel 提出，是 PC 平台上首個真正做到通用、相容性好的匯流排介面，取代 Local Bus、VLB 之用，以前較常用，能接上電視卡、聲效卡、網路卡。已被 PCI Express 取代。
* PCI-X - 64-bit，工作站、伺服器用，已被 PCI Express 取代。
* AGP - 32-bit，接上或升級顯示卡之用（上代），另有供電強化的 AGP-Pro，64-bit 版 AGP 雖有制訂的規格標準，但從未真正實現過。已被 PCI-Express x16 取代。
* PCI Express ，串列傳輸，有 PCIe x1、PCIe x2、PCIe x4、PCIe x8、PCIe x16 等規格，簡稱 PCI-E 或 PCIe，與 ISA、PCI 皆為通用型擴充槽，即不限定連接擴充用途。PCIe x16 主要用於連接顯示卡。PCIe x1 可連接低速裝置如網路卡、聲卡等。

## 可選的外部介面

* IDE - 又稱 (ATA)：連接硬碟和光碟機，已被 SATA 取代，Intel Sandy Bridge 及以後的主機板都不提供 IDE 介面。
* SATA（含 SATA、SATA2、SATA3）：連接硬碟和光碟機。
* eSATA：連接 eSATA 介面的外置硬碟。
* PS/2：連接鍵盤和滑鼠，逐漸被 USB 取代中。
* USB：包含 USB Type-A、USB Micro-B、USB Type-C 等。
* IEEE 1394：用於連接專業的 DV。
* Thunderbolt：是由英特爾發表的連接器標準，第一代、第二代介面與 Mini DisplayPort 整合，第三代開始改為與 USB Type-C 結合。
* M.2：用於連接固態硬碟、無線網路卡等裝置。
* 藍牙：無線方式連接手機、乙太網、耳機等
* 網路卡：通過 RJ-45 介面連接網路。
* 音效卡：通常有三個音訊介面，代表喇叭、麥克風和線路輸入。
* 內建顯示卡：D 型口、DVI、HDMI 或 DisplayPort。
* SCSI：連接高階硬碟，已被 SAS 取代。
* SAS：連接高階硬碟，常見於伺服器。
* U.2：連接高階固態硬碟，常見於伺服器。
* 序列埠：連接舊式滑鼠、舊式印表機或其他工業裝置，已被 USB 取代。
* 並列埠：連接舊式印表機等裝置，已被 USB 取代。

## 主機板規格

不同主機板規格有不同功用，所以大小也有不同。現時常用 ATX、MicroATX、Mini-ITX 。

* XT（8.5 × 11" 或 216 × 279 mm）
* AT（12 × 11"–13" 或 305 × 279–330 mm）
* Baby-AT（8.5"× 10"–13" 或 216 mm × 254-330 mm）
* EATX（12"× 13" 或 305mm × 330 mm）
* Mini ATX（11.2"× 8.2" 或 284 mm × 208 mm）
* MicroATX（1996; 9.6"× 9.6" 或 244 mm × 244 mm）- 擴充插口比 ATX 規格少。
* Mini-ITX （170mm x 170mm）
* LPX（9"× 11"–13" 或 229 mm × 279–330 mm）
* picoBTX：主機板最長 203.20 毫米，最多一個擴充卡插槽。
* microBTX：主機板最長 264.16 毫米，最多四個擴充卡插槽。
* ATX（12"× 9.6" 或 305 mm × 244 mm）
* BTX：主機板最長 325.12 毫米，最多七個擴充卡插槽。
* DTX：主機板尺寸為 203 mm 乘 244 mm，最多兩個擴充卡插槽。

## 知名主機板生產商

* 華碩（ASUSTek）
* 技嘉（Gigabyte）
* 微星（MSI）
* 七彩虹（Colorful）
* 映泰（Biostar）
* 昂達（Onda）
* 英特爾 (Intel)
* 華擎（ASRock）
* 精英（ECS）
* 鴻海 (Foxconn)
* 銘瑄 (Maxsun)
* 盈通（Yeston）
* 磐英（EPoX）
* 友通（DFI）
* 建碁（Aopen）
* 浩鑫（Shuttle）
* 輝煌（Magic-Pro）
* 大眾電腦（FIC）
* 泰安電腦（Tyan）
* 超微電腦（Supermicro）
* 艾維克（EVGA）

## 參見

* BIOS
* UEFI
* 晶片組
* 電子設計自動化

## 參考資料

## 外部連結

* Motherboard form factor guide （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 新浪網 - 追根究底 常見主機板品牌代工關係大揭秘 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 我們的主機板和顯示卡是如何給 CPU 和 GPU 供電的？ （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 主機板供電全面解析