選擇遊戲主機板 是打造電腦時一個極為重要的部分。
主機板的功能是什麼?它是一塊電路板,可將所有硬體連接到處理器、分配電源供應器的電力,並定義可連接到電腦的儲存裝置、記憶體模組和顯示卡(以及其他擴充卡)類型。
我們將在下文中深入探討主機板的結構,並提供您選擇組裝電腦主機板所需的一切資訊。
主機板結構
主機板是電腦的主要電路板。儘管主機板的外觀會隨著時間而改變,其基本設計都讓您能輕鬆連接新的擴充卡、硬碟、記憶體模組,並汰換舊元件。
讓我們看一下比較主機板時會遇到的一些詞彙。
處理器插槽
主機板通常含有至少一個處理器插槽,使您的CPU(電腦的機械「大腦」)能與其他重要元件溝通。這包括記憶體(RAM)、儲存裝置以及安裝在擴充插槽中的其他裝置(如 GPU 等內部裝置以及周邊裝置等外接裝置。)
(然而,並非所有主機板都有插槽:在空間較小的系統,例如小巧電腦和多數筆記型電腦,CPU 已焊接到主機板。)
選擇主機板時,請查看您的 CPU 文件,以確保該主機板與您的 CPU 相容。為了支援不同產品在世代、效能和其他因素上的不同,插槽針腳陣列會有所變更,設計有所不同。(插槽的名稱來自針腳陣列:例如,與第 9 代 CPU 相容的 LGA 1151 插槽具有 1,151 個針腳。)
現代的主機板可將 CPU 直接連接到 RAM,然後從中擷取來自不同程式的指令。主機板也可連接到一些擴充槽,這些擴充槽可放置對效能極為關鍵的元件,如 GPU 和儲存磁碟機。記憶體控制器位於 CPU 本身,但是許多其他裝置會透過這個晶片組與 CPU 溝通。該晶片組控制多個擴充插槽、SATA 連接、USB 埠,以及聲音和網路功能。
晶片組
晶片組 是整合在主機板中的矽晶片骨幹,可與特定的 CPU 世代搭配使用。它會轉送 CPU 與許多連接的儲存和擴充裝置之間的通訊。
CPU(透過其內建的記憶體控制器)可直接連接至 RAM 及有限數量的 PCIe* 線道(擴充插槽),而晶片組則是控制主機板上其他匯流排的中樞:額外的 PCIe 線道、儲存裝置、USB 插槽等外部連接埠,以及許多周邊設備。
更高階的晶片組比標準晶片組具備更多的 PCIe 插槽與 USB 埠,以及更新型的硬體配置和不同的 PCIe 插槽配置(更多直接連接 CPU 的插槽)。
選擇晶片組
現代晶片組整合了許多功能,這些功能過去是連接到主機板的獨立元件。內建音訊、Wi-Fi、Bluetooth®3 技術,甚至是加密韌體,現都已整合至 Intel 晶片組中。
高階晶片組(如 Z390)可提供許多優勢,包括超頻支援及更快的匯流排速度。然而,Intel 晶片組還提供了進一步的提升。
以下是 Intel 晶片組系列之間差異的簡要剖析:
Z 系列
- 具有「K」字號的 CPU 支援超頻
- 最多 24 個 PCIe 通道
- 最多配備 6 個 USB 3.1 Gen 2 連接埠
H 系列
- 不支援超頻
- 最多 20 個 PCIe 通道
- 最多配備 4 個 USB 3.1 Gen 2 連接埠
B 系列
- 不支援超頻
- 最多 20 個 PCIe 通道
- 僅適用 USB 3.0 連接埠
這些不同選項讓您可以購買各種價位的產品,同時仍能發揮 300 系列晶片組的優勢。
擴充插槽
PCIe
Peripheral Component Interconnect Express(PCIe)是整合到您 CPU、主機板晶片組或兩者中的高速序列擴充匯流排。這個設計讓您可將顯示卡、固態硬碟、網路介面卡、RAID 控制器卡、影像擷取卡以及許多其他擴充卡及裝置安裝到主機板的 PCIe 插槽中。許多主機板上配備的整合式周邊裝置也透過 PCIe 連接。
每個 PCIe 連結包含特定數量的資料通道,列為 ×1、×4、×8 或 ×16 (英文發音為 by one、by four 等)。每個通道由兩組電線組成:一組傳輸資料,另一組則接收資料。
在目前的 PCIe 實作中,PCIe ×1 連結具有一個資料通道,傳輸速率為每週期一位元。PCIe×16 通道通常是主板上最長的插槽(也是最常用於顯示卡的插槽),具有 16 個資料通道,每個週期最多可以傳輸 16 位元。但是,未來的 PCIe 將使每個時脈週期的資料速率加倍。
PCIe 的每個修訂版本都將上一代的頻寬提升了約一倍,這表示 PCIe 裝置的效能更加提升。PCIe 2.0 ×16 連結的理論雙向峰值頻寬為 16 GB/s;PCIe 3.0 ×16 連結的峰值為 32 GB/s。相較於 PCIe 3.0 通道,許多固態硬碟通常使用的 ×4 連結具有 8 GB/s 的峰值理論頻寬,而 GPU 所利用的 ×16 連結則提供了四倍的頻寬。
PCIe 的另一項功能則是允許使用具有更多通道的插槽來代替具有較少通道的插槽。例如,×4 擴充卡可插入 ×16 插槽中並正常作業。然而,其輸送量將與它在 ×4 插槽中的輸送量相同;額外的 12 條通道則完全不使用。
部分主機板具有 M.2 與 PCIe 插槽,這些插槽可能使用的 PCIe 通道數多於平台實際可用的通道數。例如,部分主機板可能具有七個 PCIe x16 插槽,理論上可以使用 112 條通道,但是處理器和晶片組可能僅具備 48 條通道。
如果所有通道都在使用中, PCIe 插槽通常會切換到較低頻寬的配置。例如,如果在兩個 ×16 PCIe 插槽中安裝了一組 GPU,則連結可能以 ×8 而非 ×16 執行(現代 GPU 不太可能會因 PCIe 3.0 ×8 連接而陷入瓶頸)。然而,部分頂級主機板可能會使用 PCIe 切換器以散開實體通道,插槽通道配置便可因此保持不變。
電競玩家的主機板(如Z系列)為電腦製造商提供了更多的 PCIe 通道和更大的靈活性。
M.2 與 U.2
M.2 是適合小型擴充裝置的精巧外型規格產品(16-110 公釐長),包括 NVMe(非揮發性記憶體儲存裝置)固態硬碟、Wi-Fi 卡,以及其他裝置。
M.2 裝置具有不同的「鍵位」(末端金色接點的排列),這些鍵位決定與主機板上插槽的相容性。儘管它們可以使用許多不同的介面,最常見的 M.2 卡使用四條 PCIe 低延遲資料通道或較舊的 SATA 匯流排。
由於 M.2 卡相對較小,它們提供了一種在較小系統中擴充儲存容量或系統功能的簡便方法。它們直接插入主機板,進而去除了傳統 SATA 式裝置所需的連接線。
U.2 連接器是一種替代介面,可連接到使用連接線式 PCIe 連接的 2.5 吋 SSD。U.2 儲存磁碟經常用於資料中心和伺服器等專業設置中,較不常用於消費者裝置。
U.2 與 M.2 都使用相同數量的 PCIe 通道,並且具有相當的速度。不過, U.2 支援熱插拔(表示可以在使用磁碟機的系統保持開啟狀態下將其卸除),並且可支援比 M.2 更多的電源配置。
SATA
SATA(序列 ATA)是一種較舊的電腦匯流排,如今已較不常用,用於連接 2.5 吋或 3.5 吋硬碟、固態硬碟以及播放 DVD 與藍光的光碟機。
常見的 SATA 3.0 介面雖然比 PCIe 慢,仍可支援高達 6Gbit/s 的資料傳輸速度。較新的 SATA Express(或稱 SATAe)格式使用兩條 PCIe 通道,速度最高可達 16Gbit/s。請勿將其與外接 SATA(eSATA)混淆,外接 SATA 是個外接連接埠,可輕鬆連接(相容的)可攜式硬碟。
RAM
主機板還具有用於 RAM 模組(揮發性記憶體條,可暫時儲存資料,方便快速擷取)的插槽。多條高速 RAM 可協助電腦處理並行程式而不會降低速度。
全尺寸主機板(如 ATX 規格)通常具有四個插槽,而尺寸受限的主機板(如 mITX)則通常有兩個插槽。HEDT 主機板則擁有高達八個插槽。
最近的主機板支援雙通道記憶體架構,這表示在 CPU 的記憶體控制器和 DIMM(雙行記憶體模組)RAM 條之間有兩條傳輸資料的獨立通道。只要將 RAM 條以匹配的頻率成組安裝,即能在部分應用程式中促成更快的資料傳輸和更出色的效能。
外型規格
主機板的外型規格決定了所需的機箱大小、必須搭配使用的擴充插槽數量,以及主機板佈局與散熱等許多方面。通常,較大的外型可為製造商提供更多 DIMM、全尺寸 PCIe 和 M.2 插槽。
為了方便消費者和製造商,桌上型電腦主機板尺寸已高度標準化。另一方面,由於獨特的尺寸限制,筆記型電腦主機板的外型往往會因製造商而異。對於高度專業化的預先組裝桌上型電腦也是如此。
常見的桌上型電腦主機板外型規格有:
- ATX(12 吋 × 9.6 吋):目前的全尺寸主機板標準。標準的消費者 ATX 主機板通常配備七個間距為 0.7 吋擴充插槽,以及四個 DIMM(記憶體)插槽。
- Extended ATX 或 eATX(12 吋 x 13 吋):較大型的 ATX 外型規格,專為電競玩家和專業人士使用而設計。這些主機板具有額外的空間,可用於更靈活的硬體配置。
- Micro ATX (9.6 吋 × 9.6 吋):ATX 的一種更精巧的外型規格,配備兩個全尺寸(×16)擴充插槽和四個 DIMM 插槽。適用於小型塔式裝置,但仍與較大的 ATX 機箱中的安裝孔相容。
- Mini-ITX (6.7 吋 × 6.7 吋):外形小巧,專用於無需風扇冷卻的精巧電腦。提供一個完整大小的 PCIe 插槽,並通常配有兩個 DIMM 插槽。安裝孔同樣可與 ATX 機箱相容。
關於 BIOS,您需要了解的事
電腦開機時,您看到的第一個東西便是 BIOS,或稱基本輸入/輸出系統。它是作業系統啟動之前所載入的韌體,負責啟動和測試所有已連接的硬體。
儘管使用者和主機板標籤常常將其稱為 BIOS,現代主機板上的韌體通常是 UEFI(整合可延伸韌體介面)。這種更加靈活的環境在許多方面上更為便利,例如支援更大儲存空間分割、更快的開機速度以及現代的 GUI(圖形使用者介面)。
主機板製造商往往會加入 UEFI 公用程式,以簡化電腦 CPU 或記憶體超頻的過程,並提供有用的預設設定。它們還可能有別具特色的外觀、附加記錄和螢幕擷取畫面功能、簡化從其他磁碟機啟動等過程,以及顯示監視器的記憶體、溫度和風扇速度。
UEFI 還支援 BIOS 較舊的功能。使用者可以開機到傳統模式(也稱為 CSM 或「相容性支援模組」)來存取經典 BIOS,這可以解決與較早的作業程式或公用程式的相容性問題。然而,當使用者以傳統模式開機時,他們會失去 UEFI 的現代優勢,例如,支援超過 2TB 的分割。(注意:切換開機模式前,務必備份重要資料)。
內部連接器
若要對主機板的每個部分供電,必須將電源供應器和機箱上的連接線插入主機板上的連接器和接頭(外露的針腳)。請查閱手冊中的示意圖,以及在主機板上絹印的小文字 (例如 CPU_FAN),以將每條連接線與正確的連接器搭配。
電源與資料連接器
- 24 針電源連接器
- 8 或 4 針 12V CPU 電源連接器
- PCIe 電源連接器
- SATA Express/SATA 3 連接器
- M.2 連接器
標題
- 前面板接頭:一組個別針腳,包括電源按鈕、重設按鈕、硬碟 LED、電源 LED、內部揚聲器和機箱功能
- 前面板音訊接頭:為耳機與揚聲器連接埠供電
- 風扇與水泵接頭:用於 CPU、系統與水冷散熱
- USB 2.0、3.0 與 3.1 接頭
- S/PDIF(數位音訊)接頭
- RGB 燈帶接頭
外部連接埠
您的主機板是外接裝置連接的中樞,其 I/O 控制器管理這些裝置。消費者主機板提供的連接埠可將 CPU 的整合顯示晶片連接到螢幕(如果您沒有獨立的顯示卡或正在解決顯示問題,這個功能就相當方便)、鍵盤和滑鼠等周邊裝置、音訊裝置、乙太網路連接線等。不同版本的連接埠(如 USB 3.1 Gen 2)可以提升速度。
主機板會將外部連接埠組合在其背面板上,由可拆卸或整合式「I/O 防護罩」覆蓋,防護罩與通常為金屬材質的機箱接觸,因此有接地。背板有時直接與主機板相連,有時則單獨包裝,需在組裝系統時另外安裝。
周邊裝置與資料傳輸
- USB 連接埠:用於連接滑鼠、鍵盤、耳機、智慧型手機、攝影機及其他周邊裝置的常見連接埠。它同時提供電源與資料(使用 USB 3.2,速度最高可達 20 GBit/s)。目前的主機板可能同時配備經典的 USB Type-A 連接器與更纖薄、可反向使用的 Type-C 連接器。
- Thunderbolt™ 3 連接埠:使用 USB-C 連接器的高速連接埠。 Thunderbolt™ 3 技術最高可以 40 GB/s 的速度傳輸資料,還支援 DisplayPort 1.2 與 USB 3.1 標準。DisplayPort 支援使其能以「菊鍊式」串接多部相容的螢幕,並從同一部電腦加以驅動。
- PS/2 連接埠:傳統的連接埠,為彩色編碼的六針連接器,用於連接鍵盤或滑鼠。
顯示器
這些顯示連接埠連接到主機板的內建繪圖解決方案;安裝在其中一個擴充插槽的顯示卡將會提供自身的顯示連接埠選項。
- HDMI(高畫質多媒體介面):截至 HDMI 2.1 版本,這個常見的數位連接方式最高可支援 8K 解析度(30Hz)。
- DisplayPort:截至 DisplayPort 1.4,此顯示標準最高可支援 8K 解析度(60Hz)。雖然 DisplayPort 支援在顯示卡中比主機板更常見,許多主機板亦透過其 Thunderbolt™ 3 連接埠提供 DisplayPort 支援。
- DVI(數位視訊介面):這種數位 29 針連接出現於 1999 年,是一種傳統連接埠,可以是單通道 DVI 或更高頻寬的雙通道 DVI。雙通道最高支援 2560 × 1600 解析度(60Hz)。它可透過轉接器輕鬆連接 VGA。
- VGA(視訊圖形陣列):類比式 15 針連接,以 85Hz 的更新頻率,最高支援 2048 × 1536 解析度。有時仍可在主機板上見到此傳統連接埠。解析度較高或連接線較短時,訊號品質往往會降低。
音效
電腦機箱的正面通常配備兩個類比式 3.5 公釐音訊連接埠,分別標示為耳機(耳機輸出)與麥克風(麥克風輸入)。
主機板的後面板通常具有六個彩色編碼並標示為連接多聲道揚聲器系統的 3.5 公釐類比式音訊連接埠。
您的主機板還可能配備 S/PDIF(Sony/Philips 數位介面)連接器,例如同軸和光纖音訊連接埠,可搭配使用數位揚聲器、家庭劇院接收器以及其他音訊裝置。如果您使用的裝置不支援 HDMI 傳輸音訊,則這個連接器可能是個實用的選擇。
網路
大多數消費者主機板都包括 RJ45 LAN 連接埠,該連接埠可透過乙太網路連接線連接到您的路由器或數據機。某些主機板配備雙連接埠,可搭配 Wi-Fi 天線使用,並具備先進的連接功能,例如雙 10-Gigabit 乙太網路連接埠。
什麼是 PCB?
瞭解一些與主機板製造相關的基本術語會對您相當有幫助,因為製造商的廣告和手冊時常提及自家構建 PCB 的方式。
現代主機板是由玻璃纖維和銅製成的印刷電路板(PCB),上面安裝或插入其他元件。
現代 PCB 通常有 10 層,且其實比表面上看起來更為緊密地互連著。
每條導電「跡線」(覆蓋電路板表面的可見線條)都是獨立的電子連接。如果其中一條跡線受損,電路將不再完整,而主機板元件將無法正常運作。例如,如果從 PCIe 連結到 PCH 的跡線受到嚴重刮損,PCIe 插槽可能無法再為安裝在其中的擴充卡供電。
透過化學蝕刻產生導電跡線後,製造商會添加阻焊層,一種通常為綠色的聚合物塗層,有助於防止氧化。它還有助於預防操作帶來的損壞,確保在將主機板安裝到機箱時,不會因輕微刮擦或撞擊而中斷跡線。
製造商還加入了什麼東西?
雖然主機板製造商並未創造自己的晶片組,他們做出了無數決定,涉及製造、外觀佈局、冷卻、BIOS 功能、Windows 主機板軟體和頂級功能。儘管這些功能的範圍太廣,無法詳盡說明,但常見的附加功能一般可分為幾類。
超頻
高階主機板通常具備自動測試與微調功能,來給 CPU、GPU 和記憶體超頻,進而提供了一種易於使用的替代方法,無須在 UEFI 環境中手動調整頻率和電壓數值。它們還可能配備用於精確控制 CPU 速度的內建時脈鐘產生器、強化的 VRM(電壓調節器模組)、位在超頻元件附近的額外溫度感測器,甚至可能在主機板上有用於開始和停止超頻的實體按鈕。您可在此進一步瞭解電腦超頻。
散熱系統
主機板元件(例如 PCH 和 VRM)會產生大量熱能。為了使它們保持在安全的操作溫度下並避免效能節流,主機板製造商安裝了各種散熱解決方案。這些方案涵蓋了由散熱器提供的被動式散熱,到主動式解決方案,如小型風扇或整合式水冷散熱。
軟體
主機板套裝軟體使您可在 Windows 中更輕鬆地管理主機板。各製造商的功能組合均不相同,但軟體可能會掃描偵測過期的驅動程式、自動監控溫度、安全更新主機板 BIOS、允許輕鬆調整風扇速度、提供比 Windows* 10 更深入的省電設定檔,甚至還能追蹤網路流量。
音效
先進的音訊轉碼器、內建放大器和強化的電容器可提升內建音訊系統的輸出。不同的聲道也可以在 PCB 的不同分層中分離,避免訊號干擾。
構造
許多製造商會宣傳 PCB 構造技術,據說可以協助隔離記憶體電路並提升訊號完整性。一些主機板還在 PCB 的上方加了額外的鍍鋼板,以保護連接器或支撐顯示卡(通常用一個簡單的閂鎖固定)。
RGB 照明
高階主機板通常會配有 RGB 接頭,為 LED 燈陣列供電,可自訂的顏色和效果。不可定址的 RGB 接頭為 LED 燈帶供電,這些 LED 燈帶一次顯示一種顏色(強度和效果各不相同)。可定址的 RGB 接頭可為具有多個顏色通道的 LED 供電,進而使其能夠一次顯示多種色調。內建軟體和智慧型手機應用程式一般可輕鬆設定 LED。
做出選擇
無論您想規劃下一部遊戲電腦還是要升級目前的遊戲電腦,瞭解遊戲主機板元件極為重要。在清楚每個元件的功能之後,您便能判斷如何選擇適合您需求的遊戲主機版。
您需要一個與您的 CPU 相配的插槽、一個能發揮您硬體最大潛力的晶片組,以及一個與您的運算需求相匹配的功能集。花時間列出幾款相容的主機板,並在做決定之前比較它們的主要優勢,如此一來,您應該能準確地找到所需的主機板。