华硕P4T-E设计与布线原理的独到之处 阅读
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【文章简介】 这块主板采用了先进三相回流供电方式， 支持未来的Pentium 4， 包括2GHz以上采用Northwood 核心的P4... (3454 字)
850芯片组是INTEL第三代使用direct RDRAM的芯片组，第一和第二代是I820和I840芯片组，它们都是针对Pentium III设计的核心芯片组，其中I820是针对桌面PC的，不过由于众所周知的MTH问题，使820成为一款非常不成功的芯片组，实际上不是技术上的不成熟，而是INTEL为了降低系统的成本，让它去支持SDRAM内存模组，而SDRAM和RDRAM是两种在体系上完全不同的内存形式，因此让支持RDRAM的芯片组去支持SDRAM当然会有问题。而I840是针对服务器设计的芯片组，主要是增加了双CPU和64位PCI的支持。而850是针对Pentium 4设计的，它的82850内存控制hub支持双通道的RDRAM，能够提供3.2GB/s的带宽，这款芯片支持64位字节的L2 cache管线缓存。并且支持AGP 4X，兼容边带寻址和快速写功能。ICH2芯片采用了82801BA，这点和845以及815芯片组是一样的，它支持USB1.1和ATA/100。
82850被设计为支持更高的CPU和内存总线带宽，它允许100MHz的前端总线频率（FSB），通过对每个时钟周期四次的采样来达到400MHz每秒的频率，原理类似于AGP，并且具有64位的带宽（8个字节），因此可以达到3.2GB/s FSB带宽。由于在一个时钟周期的上升延和下降延要传输4次数据，因此P4主板需要非常精确的延时锁相环(DLL)电路来同步时钟信号，和找到精准的取样点，因此对主板的要求很高，而AMD的EV6总线只需要2位于FSB频率，因此P4主板对于电气性能的要求要远远的超过Pentium III和之前的主板，所以购买Pentium 4主板更需要精心挑选那些名牌大厂的优质产品。由于P4很高的前端总线频率，需要双通道的RDRAM来配合，因此RDRAM也是P4的最佳搭档。此外为了配合现在越来越多的高速外设，好象DMA100的磁盘通道，USB接口等，在MCH和ICH2之间通过8位、66MHz的总线联接，达到了266MB/s的总线带宽，比最初的南北桥架构的133MB/s的传输率提高了一倍。I850的芯片组架构如上图所示。
先从供电部分说起吧，实际上这是决定一块主板稳定性和是否支持未来更高主频的CPU的一个重要条件。
这块主板采用了先进三相回流供电方式，支持未来的Pentium 4，包括2GHz以上采用Northwood核心的P4，P4T-E明确说明支持未来2.4GHz以上的P4 。我们知道处理器速度越来越快，功耗越大，电流的需求也与日俱增，尤其是P4这种功耗较大的CPU。未来2GHz以上的CPU将需要更大的电流，这是Pentium III主板的两相供电所没办法负荷的，未来新的处理器对电流的要求必会越来越高。在Socket478插座的左侧可以看到三排设计很整齐的线路为CPU核心提供充足而稳定的电流，它们是由六根MOSFET管加三个扼流线圈以及众多高品质的滤波电容构成的，一般来说两颗MOSFET管构成一相回环供电线路。CPU的核心供电其实是DC-DC的转换，把电源提供的电压转换成CPU核心所需的电压，并且滤到杂讯保持电压的恒定。在这款主板上我们可以看到华硕设计十分精巧的散热装置，实际上供电线路中发热量最大的元器件是MOSFET管，虽说它是CMOS工艺的开关管，但是由于工作电流极大，因此良好的散热方式也是非常关键的。华硕P4T-E通过了PCB的淤铜板来辅助MOSFET散热，我们看到CPU核心供电器件中的MOSFET管采用了贴片工艺焊接在PCB板上，直接通过大面积的铜板来散热，这样不但可以减小体积而且可以提高稳定性，另外大面积的铜板接地也可以减少电磁干扰，再加上I850主板采用了六层PCB板的设计方式，增加了接地层，因此电磁干扰更小，适合于RDRAM 600MHz或者800MHz的工作频率。由于P4的功耗很大，除了普通的ATX电源接口外，P4主板还增加了一个4pin的12V电源接口，就位于CPU供电线路的旁边，而它的信号输出直接通过一个扼流线圈和三个滤波旁路电容，先过滤一遍电流再输出到DC-DC电压变换元器件。
华硕的P4T-E的走线相当清晰，先看MCH芯片82850，它到AGP，Socket478插槽以及到内存之间的线路十分的明确，82850采用了615针的OLGA封装形式，上面覆盖了一块体积不小的散热片，并采用专门的卡具固定。由于82850的球面封装管脚十分的密集，不象845芯片组那样采用交错的管脚封装形式，因此82850必须使用昂贵的六层PCB板设计，而845芯片组可以使用比较便宜的4层PCB板。850主板也可以考验厂商设计和生产主板实力，另外我们注意到这款主板的MCH芯片到RIMM插槽之间采用了大量的蛇形布线，采用蛇形布线有两个目的，一是减少高频串扰，特别是针对RDRAM非常高的工作频率。我们知道目前普通采用的PC-133内存的工作频率只有133MHz，而RDRAM的工作频率达到了600MHz或者是800MHz，这样高的频率对电磁屏蔽性的要求是很高的。平行的布线会在线路中产生感就电流，影响讯号的稳定性，蛇形布线可以减少或者避免这种现象的发生。而蛇形排线的另一个目的是使信号线之间的距离相等，避免时钟信号的不同步，产生相位偏移从而影响高频电路的稳定性。除了采用非常明显得蛇形布线减少干扰外，让信号线嵌于地线之间，是华硕这款主板设计的另一个成功之处，如果大家了解DMA66线的原理就肯定会非常折服华硕的这种设计方式，DMA66线就是在DMA33线的信号线之间夹上地线，使它提高抗干扰能力，同样的华硕把主板上频率最高的传输线，RDRAM模组到MCH之间的传输线嵌入地线之间，可以大幅的提高它的搞干扰能力。另外两组RIMM插槽分别位于MCH的两侧，我们知道RIMM是串行总线，本来是应该串接在一起的。但是82850需要同时接两组RDRAM，使其达到可以满足P4前端总线的数据传输率。因此这两组RDRAM应该同时接到MCH上，华硕P4T-E主板的这种设计方式可以使两组RDRAM到MCH之间的距离相等，这种设计方式进一步提高了主板工作的稳定性，真是非常的佩服华硕的研发能力。此外我们还注意到两组RIMM插槽下面的内存独立供电线路，分别为各自的内存模组供电，提高了负载能力，同样都采用了优质的MOSFET管和高品质的滤波电容，而MOSFET管通过PCB板整体散热。
主板上MCH芯片到Socket478插座之间也采用了蛇形走线方式，布线非常的清晰，并且和内存布线成90度角，最大限度的减少干扰。另外Socket478插座位于整块的淤铜板上，由于CPU的热量会通过插座传导到PCB板上，而华硕通过大面积的铜板来散热CPU传导过来的热量，避免了热量堆积在Socket478插座上。从上面几段文字的分析，可以说华硕P4T-E在MCH部分的布线设计是天衣无缝。下面让我们来看看ICH芯片周边电路的设计方式。
我们知道ICH2芯片主要用来连接133MB/s传输率的PCI 2.1总线，I/O接口，包括4个USB1.1接口，IDE接口，网络接口等。并且内置了6声道的AC'97音效处理能力，如果采用主从两颗一共六通道的Codec芯片的话就可以实现低成本的DTS解码。华硕的P4T-E主板采用了一颗高品质的双声道的Codec芯片来实现模拟音频输出和信号输入，它可以把ICH2处理的数字音效经过数模转换成模拟信号输出。而Codec芯片就位于信号输出和输入口的附近，从图中可以看出Codec芯片周围的模拟线路是和其它数字信号线路完全分离的，这样可以最大限度的减少模拟信号的干扰，并且在Codec芯片的周围采用了较大容量的滤波电容，对提高信噪比多少会有一些好处。
此外P4T-E还提供了SPDIF(Sony-Philips Digital Interface)输出端口，也就是可以直接提供数字音频信号的输出，如果你有外置的数字音箱或者外置的解码器就可以实现5.1声道的音频了。在回放DVD时可以实现AC-3或DTS解码，当然这不是说主板上的有DTS硬件解码功能，而是采用了DVD播放软件来解码，例如WINDVD，对于强悍的P4系统来说，DTS软件解码简直是小菜一碟。我前面说到ICH2内置了6声道音效处理能力，但是很少有厂商把它发挥出来，华硕的P4T-E做到了这一点，它通过数字输出口直接把5.1声道数字音频输出的外部的数模转换器件上，这样可以给用户最大的选择余地。实际上如果主板上直接采用6声道的Codec芯片的话，不但会增加成本而且会使信噪比下降。华硕提供了两种数字音频输出口，一个是光纤输出端口，呵呵，这对于有MD的用户来说是一个福音。另一个是同轴电缆输出的BNC头，具有很高的噪比。这两个端口都做在一张随主板附带的子卡上，这大幅提高了华硕P4T-E的附加值，也是我见过主板中设计的最完美的音频解决方案之一。
再来看看ICH2到PCI和IDE接口之间的排线，由于这些低速总线，因此和内存及芯片组间的高速总线分离。我们可以清楚的看到ICH2到外设之间的走线，围绕在MCH芯片的周围，走线细密而整齐，充分利用了PCB板的空间。主板上还具有一个CNR插槽，配合ICH2芯片的AC'97、MC'97来实现低成本的音频和联网功能，构建家庭网络。5个PCI保证了充足的扩展能力，由于ICH2可以支持5个PCI总线主控设计，因此5个PCI插槽正正好。除了主板上的2个USB接口外，P4T-E还提供了两个外置的USB端口。
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