第1頁：作者序：您真的是筆記本電腦高手嗎？
所所開篇：各位早上好，都打起精神來，按慣例我們又給大家帶爆料來了。經過上幾期的筆記本低價貓膩、Nvdia MXM技術、揭密筆記本散熱誤區等三篇"權威揭密"系列文章後，接下來該為大家帶來什麼呢？
從本周開始，我們將帶領大家全面認知筆記本的硬件架構設計，由於篇幅十分浩瀚，為了不讓大家感到恐懼，我們將整個文章分為上、中、下三篇分別發出，每篇均有自己的主題，獨立成章。相信當你看完所有篇幅後，你一定可以成為真正的筆記本發燒友了。
從2004年跨入2005年，筆記本的價格可謂一落千丈，筆記本電腦也不再是身份地位的象徵，它更是一個工具，幫助我們從紛繁的事務中解脫出來。
自己升級CPU？太easy了～都不好意思說出來
也正因為筆記本價格的滑落，我們身邊多了很多筆記本的高手。他們對其硬件技術興趣近乎痴迷，他們升級所有能升級的硬件，從MMC2接口的PII升級到PIII已經不再是新聞，而自己擴展USB口也不是什麼新鮮事，至於為無網卡的機器打造內建網卡，為無藍牙的機器打造內建的藍牙也一直在論壇上看到，還有為IBM THINKPAD 600X製作內建的MINI-PCI無線網卡，用的天線居然是原來Modem的線……
筆者不否認這些強人的動手能力和他們的創意，甚至他們對硬件的了解程度超越了在開發第一線的RD工程師。但儘管如此，我相信他們對筆記本的整體架構，內部總線的了解還有欠缺。
比如，我們都知道如何CPU會自動降頻以減低自身功耗，但你是否知道他們具體物理動作？
又如，我們常說的BIOS，我相信高手對BIOS的設定幾乎可以閉着眼睛來，但你是否能回答這BIOS究竟是誰在運行？畢竟，軟件是要靠硬件來運行的吧？！
再如，或許某些DIYER對台式機的開機過程了如指掌，聽報警聲就知道機器掛在哪裡，但你是否清楚筆記本電腦的開機過程？是否也能僅僅憑報警聲就能明白？
還有，大家都曉得CPU過熱會引起保護性關機。那你是否知道這個過熱保護系統是如何工作的呢？那AC97呢？筆記本中的MODEM都獨立出來了，他們到底是怎麼工作的？如果你是IBM的Fans，你肯定知道BMDC吧？那BMDC到底是如何實現的呢？
拆拆裝裝，簡直就是家常便飯
實際上，隨着對很多簡單問題的深入，我們會發現其實這些問題並不簡單。雖然對於業餘的DIYER，他們不知道這些已經無關緊要，他們仍然已經是很"高手"的了。但我相信，一個真正的DIYER對技術的渴望會超乎想像，又有什麼能夠阻止他們向更高的技術領域進軍呢？
或許，也有讀者說，我只要用好我的電腦就好，他怎麼運作關我什麼事？！那麼在此我將很遺憾的對你說，您真的並不適合看本文。
偶爾還會拿個台式機P4 CPU代替迅馳CPU搞怪一下，當然是開不了機的
撰寫本文，其實是希望那些DIYER 能對筆記本電腦有一個系統的了解。在本文中，您會看到我對以上的問題做詳盡的解釋，相信在你讀完本文之後，對筆記本的整個體系有了完整的概念。而對於真正的那麼些DIY高手來說，或許有些知識您已瞭然於胸，但對於一些你知其然，而不知其所以然的問題，或許你能在讀完本文後能找到答案。
另外作為比較，本文也會以最新的Sonoma平台和Centrino平台做一些比較。好吧，閑話少說，我們正式開始吧！
第2頁：從架構開始學習 讓我們認識更多
當前筆記本雖然是品牌眾多，且外觀、功能各有千秋，但究其原理還是一樣，都是基於IBM PC/AT的老架構（當然Apple的除外）。這裡值得注意的是，雖然台式機和筆記本外形差別很大，但其基本的架構和原理都是一樣的，都是兼容IBM PC/AT架構的。
那麼我們先來說說筆記本電腦的主要框架。
一台很方便拆卸的華碩M5N作為客串嘉賓
系統的主要構成主要分為如下幾個部分：North Bridge（北橋），South Bridge（南橋），顯示卡，EC（嵌入式控制器），這幾個部分一般都是集成到主板上的，配合CPU，內存就可以開機進入BIOS。以上的部分是必須的，因為這屬於PC/AT架構的基本構成。其他諸如硬盤，Wireless Card（無線網卡），Card Bus（PCMCIA控制器）等等都是次要的，並不影響整機的工作，或者說，不影響機器的開機。
Intel Centrino架構
為了方便討論並具有一定的代表性，我們取當前比較流行的Centrino架構來說明。上圖便是標準的Centrino平台，按照這個平台搭建的筆記本，可以打上Intel Centrino漂亮的蝴蝶標誌。而如果在Pentium+ 855GM/PM/GME+ ICH4+ Intel PRO Wireless的搭配中有一項不符合，就不能用Centrino的標誌，就不能使用INTEL的免費廣告咯，呵呵~~這也是Intel聰明的經商策略：）
第3頁：筆記本硬件結構各部分功能簡介
為了照顧一下入門級的朋友，我們首先非常簡單的介紹一下系統各個功能塊的作用。CPU嘛，筆者就不多說了，我相信大家都清楚哦~（什麼，你不知道CPU？！我$#!@%^&!）
北橋的功能主要是連接CPU和內存，如果是獨立顯卡的話，會提供與顯卡的AGP接口，並用HUB-LINK與南橋通信。北橋常被成為MCH或者GMCH，也就是Memory Control Hub或者Graphic Memory Control Hub的意思。
用三星X30作為案例，點擊上面圖片可以獲得更多解釋
南橋的功能主要是連接一些外圍設備，比如PCI界面的網卡，PC卡控制器等等，另外諸如USB接口、IDE接口也是由南橋來提供的，南橋提供LPC總線與EC通信。南橋也常被稱為ICH，其意思是I/O Control Hub的意思。
至於INTEL為什麼用Hub-Link這個詞，我想是因為南北橋都是兩個HUB（Memory Control Hub和I/O Control Hub）的原因吧。
EC（Embed Controller，嵌入式控制器）雖然和我們常說的BIOS有點像，不過其實EC是BIOS的物理控制器和載體，它通過LPC與南橋通信。
如果看不懂本頁，請參考這張圖，我相信很容易就明白了。文中的我們提到了各種接口，比如FSB，AGP，LPC I/F等等，這些接口我們會在下面具體的談。
第4頁：正確認知CPU前端總線 信號抗干擾是頭等大事
從這裡開始是本文的重點，將詳細介紹各部分的連接和規範。
系統中最高速、最複雜的連接莫過於CPU和北橋的連接，我們稱之為FSB(Front Side Bus，前端總線)或者HOSTBUS。
Dothan CPU
FSB有64位的數據線和32位的地址線。正是通過FSB，CPU和北橋才能完成通信。
雖然實際上CPU與北橋的連接都是點到點的，但由於其高速性，在實際的布線中還是需要非常非常小心。而EMI/EMC工程師在這方面也將是不遺餘力的幫助硬件工程師解決問題（解決不好就不能通過有關方面的認證，也就是不能賣啦！）。
那麼什麼是EMI/EMC呢？具體的含義是EMI（Electro Magnetic Interference，電磁干擾），EMC（Electro Magnetic Compatibility，電磁兼容性）。
所以我們可以這樣認為：FSB對其他信號的干擾非常嚴重（EMI很嚴重），而且其本身也比較容易受到干擾（EMC很弱）。很明顯，如果FSB被干擾並出現誤判，機器是必死無疑的。
在考慮了EMI/EMC的影響後，在實際的布線中，通常將這部分線路放在內層（一般筆記本電腦主板都有6~8層，6層在Centrino平台勉強可以，到了Sonoma平台就幾乎不可能了），以防止高速信號對其他信號造成的串繞。所以一般情況下，我們在主板上是看不到FSB的。
下面的圖片是INTEL的設計指南里的建議，我們看一下。
FSB總線
圖中，DATA是FSB的64位數據線，ADDRESS則是32位的地址線。左上腳的L3代表的是第三層PCB。由於在同一層中不可能把數據線和地址線全部走完，所以其實第三層僅僅走了一部分的FSB，餘下的在第六層中。
FSB總線
同樣，L6代表的是第六層的PCB。
第5頁：頭疼的布線 讓你深入芯片內部！
由於FSB是絕對的高速信號，所以在布線的時候，我們需要考慮到信號線長度的一致性。
比如，INTEL要求每一根的FSB的長度需要一致，所以，在PCB步線的時候，就免不了要走"Z"字型的線路來滿足長度的一致性。在這裡，我想大家可能沒想到一點，那就是關於芯片內部走線的長度的考慮（也就是說，為了滿足長度的一致性，我們必須要考慮到CPU內部的線路長度），然後加上外部走線（即在PCB上的走線）的長度，才是整個一個信號線的長度哦！當然這個長度是由INTEL提供給各個OEM/ODM廠商的。
下圖是DDR那邊的走線示意圖，其中MCH Pkg Route就代表着北橋芯片內部的走線長度。
布線其實需要考慮的比你想像的更多
接下來，我們來放大一下前面的圖，看一下所謂的"Z"字型走線。
"Z"字型的走線是為了滿足信號線長度的一致性
圖中方框內的線路都是"Z"字型的走線。由於這些線路都是在PCB的內層，一般來說我們是看不到的。不過基於同樣的原理，在一些其他地方的設計上，也要考慮走線的長度，比如顯卡，顯存，北橋到DDR的走線等。
顯卡和顯存顆粒的布線
上圖是某筆記本顯卡和顯存部分的走線，我們看到，也是大量採用了"Z"字型的走線方法，其原因就如上文所說。下面是北橋到DDR的走線，道理是一樣的。
北橋到DDR的走線
在FBS總線上有個小知識，對與FSB來說，雖然地址線應該有32根，也就是ADD[0…31]，但實際上地址線只用到了ADD[3…31]，而不是ADD[0…31]，為什麼呢？其實很簡單，因為現在的CPU讀取數據都是8位連讀的，所以CPU只需要知道一個數據的首地址，其後的7個bit就會自動被讀取。所以不需要ADD[0…2]這三位。如果對這點感到難以理解的讀者，建議去看一下《微型機計算機原理與應用》，我想你很容易會找到答案。
第6頁：想了解CPU為何自動降頻？不知道VID怎麼行！
從移動版的PIII開始，INTEL的CPU就多了一個輸出VID的功能。其作用是實現CPU都具有自動降頻的，在必要時，甚至會進入深睡眠、關閉內部時鐘等情況。其具體流程是：CPU根據自身的狀態輸出VID到電源IC，電源IC接到VID後解碼，並輸出一個跟VID對應的CPU工作電壓。而對於CPU的各種狀態及其切換過程，我們會在《下篇》具體討論到。
INTEL CPU的VID列表
我們看到，CPU的工作電壓可以一直從1.708V一直降到其最低的0.700V。在系統最先開機的時候，也就是在電源IC未接到VID的時候，其輸出是其最低電壓，即0.7V。
下圖是IBM配合迅馳技術使用的電源管理軟件。我們看到CPU的速度有高/自適應/慢/很慢四檔可以調節。實際上，如果有必要，可以做成更多的調節，就像上面的那張VID表一樣。
迅馳CPU的各種工作狀態
這裡要說的是，INTEL對於其VID的一致性做的比較好，其各種CPU一般都支持相同的VID—電壓對應表；而對於AMD就不大一樣，一般它的不同的CPU都會有不相同的VID表與之對應。這在研發上也增加了一點點的小麻煩。：）
第7頁：北橋：DDR內存的走線密如蛛絲
北橋是信息的中轉站。根據上文所說的功能，它有4個接口，分別是FSB ，DDR，AGP以及HUB-LINK。
北橋近照
FSB是和CPU的接口，參見上文，這裡不再多說。
DDR是對內存的接口，現在的855GM/PM支持到266MHZ，這部分線路和FSB那邊的連接將影響到主板的格局，因為他們都是高速的，大量的信號線的集合。在布線的時候最先考慮的就是它們。
如圖是Intel建議的布線圖，這裡僅僅是DDR的信號線，並不包括地址線。
北橋到DDR的信號線
地址線則在另外一層，如下圖：
北橋到DDR的地址線
我們看到，這與數據線並不在同一層。而圖中我們看到的Series Dampening resistors和Parallel Termination on both layers則是在DDR RAM那邊特有的。其意思分別是串行衰減電阻和終端並行電阻。
第8頁：衰減電阻和終端電阻之惑
我們先來解釋一下串行衰減電阻和終端並行電阻。前者的意思是從北橋出發的每一根數據線，必須與一個電阻串聯再到達DDR RAM部分。而後者的意思則是，在數據線到達DIMM1和DIMM2後，必須有一個在串聯一個電阻後上拉到1.25V，也就是下圖中的VTT。
具體的示意圖：
衰減電阻和終端電阻的示意圖
其中的RS就是所謂的串行衰減電阻（Resister Serial），而RT則是終端電阻（Resister Termination），而SO_DIMM0 PAD則是指DIMM的PIN腳。至於什麼是DIMM？Dual In line Memory Module，字面翻譯就是雙列內存模塊。
那為什麼需要終端電阻呢？在進入DDR時代，DDR內存對工作環境提出更高的要求，如果先前發出的信號不能被電路終端完全吸收掉而在電路上形成反射現象，就會對後面信號的影響從而造成運算出錯。因此目前支持DDR主板都是通過採用終結電阻來解決這個問題。
由於每根數據線至少需要一個終結電阻，這意味着每塊DDR主板需要大量的終結電阻，這也無形中增加了主板的生產成本,而且由於不同的內存模組對終結電阻的要求不可能完全一樣，也造成了所謂的"內存兼容性問題"。這點在DDR II上得到了比較完美的解決，我們在下面具體談。
衰減電阻和終端電阻的實物圖
上圖中，藍色框是北橋，紅色框內是衰減電阻，而黃色框內則是終端電阻（看到框框邊上一大塊綠色的銅皮了嗎？這是VTT 1.25V哦！）。我們看到，其走線的順序也是跟上面示意圖一致（從北橋經過衰減電阻到DIMM的PIN腳，然後接終端電阻到VTT）。
第9頁：北橋：DDR單/雙通道區別到底在哪裡？
而DDR SDRAM的接法有雙通道和單通道之分。
相對於傳統的單通道而言，雙通道DDR 技術是一種新的內存控制技術，它和雙通道RDRAM 技術非常相類似，是在現有的DDR 內存技術上，通過擴展內存子系統位寬使得內存子系統的帶寬在頻率不變的情況提高了一倍：即通過兩個64bit 內存控制器來獲得128bit 內存總線所達到的帶寬。雙通道體系包含了兩個獨立的、具備互補性的智能內存控制器，兩個內存控制器都能夠在彼此間零等待時間的情況下同時運作。當控制器B準備進行下一次存取內存的時候，控制器A就在讀/寫主內存，反之亦然，這樣的內存控制模式可以讓等待時間縮減50%。
雙通道技術顯然需要北橋的支持，INTEL的855芯片組並不支持雙通道DDR I，比較搞笑的是在CENTRIO平台的時候，VIA的一些芯片組能支持雙通道內存技術而INTEL不能，呵呵。
下圖是單通道DDR-I內存的示意圖，左邊的信號來自北橋。如果是雙通道的話要加上另一組DDR與北橋的接口。雙通道對於單通道來說能顯著加快內存數據和CPU的交換速度，但是出於PCB布線的考慮，雙通道明顯增加了線的數目，增大了布線的難度，並由此產生的成本問題對企業來說更為敏感。
單通道DDR RAM的物理連接
這裡也有RS和RTT，其意義和上文所說的串行衰減電阻和終端並行電阻一致。
第10頁：轉換思路 問題迎刃而解 DDR II的新創意
在最新的DDR II上，主板設計上已經取消了部分信號的衰減電阻和終端電阻，而將其集成於內存上。
我們稱這DDR II的新特性為ODT功能，即On Die Terminator（內建終端電阻器）。當在DRAM模塊工作時把終結電阻器關掉，而對於不工作的DRAM模塊則進行終結操作，起到減少信號反射的作用（註：ODT的開啟與禁止由北橋芯片控制，ODT所終結的信號包括DQS、RDQS、DQ等等，可參考單通道DDR-I內存的示意圖）。
這樣可以產生更乾淨的信號品質，從而產生更高的內存時鐘頻率速度。而將終端電阻設計在內存芯片之上還可以簡化了主板的設計，降低了主板的成本，而且終端電阻可以和內存顆粒的"特性"相符，從而減少內存與主板的兼容問題的出現。
DDR II內存
已經砍掉部分終端電阻的DDR II的主板
如圖，DDR II的插槽邊上已經沒有了終端電阻，這樣在設計上將更為簡便，布局也會更加合理。
第1頁：北橋：顯示單元是區分855GM/GME和855PM的好辦法
所所開篇：大家好，今天是周末了。相信大家在看本周一關於筆記本硬件結構終極教程上篇後，已經都興奮的不行了。所以這次在周末期間提前推出本文的中篇。讓大家可以將熱情繼續下去，而下篇也會在下周的時候發出。到時候三篇連着讀起來，一定爽的不行啊。閑話就不多說了，大家開始上課吧，安靜哦～
各位好，很高興又與大家見面了。在上次發表了本文的上篇後一直忙於工作，昨天晚上終於抽空寫完了這次的中篇。這次的內容有大家比較關心的PCI Express總線和傳統的PCI總線的區別，以及SATA/PATA技術的一些分析。
而對於IBM 的FANS來說，或許通過本文，您甚至可以自己升級BMDC模塊（這很令人興奮哦！）另外USB也會再談論一下，對DIYER有點幫助，也許使用IBM Thinkpad 600E的朋友可以擴展您第二個USB口。好吧，閑話少說，我們正式開始！
AGP是加速圖形接口的簡稱。對於我們常說的集成顯卡的855GM/GME來說，在設計的時候是涉及不到AGP接口的，因為其北橋能直接支持VGA輸出，LVDS輸出（到TFT Panel），以及S-VIDEO輸出。設計者只需要把這些信號延伸到主板的各個接口即可。
855GM的系統架構
如圖是採用855GM芯片的系統圖，我們看到在顯示部分，已經直接由北橋來負責輸出。下圖是某筆記本的整體寫真，我們看到除了CPU，北橋，南橋外，沒有顯示卡芯片。
集成顯卡的主板
而對於獨立顯卡的設計（855PM芯片），則會相對麻煩一些。因為設計者需要通過855PM的AGP通道連接顯卡，並通過顯卡輸出需要的數據，如VGA，LVDS等等。
855PM的系統架構
我們看到，在採用855PM的芯片組時，北橋只負責輸出AGP到顯卡，然後由顯卡負責輸出各種顯示信號（VGA，LVDS….）
如圖是台式機的AGP顯卡，在筆記本中不過是把這張卡也集成到主板上了而已（當然是選用移動版的GPU啦！）下圖是含有獨立顯卡的IBM T42和三星X30，分別採用ATI 7500和NVIDIA 5200的GPU。
而一些台灣公司的北橋，如VIA和SIS的北橋不直接支持Panel，它們需要一個Transmitter來轉換才能輸出VGA、LVDS等信號，比如最新的PN800（PT800的移動版本）和K8N800（K8T800的移動版本），如果有需要更多信息的話可跟筆者聯繫，在這裡就不做介紹了。
最新的MXM技術也已經初具雛形，筆者當前有幸接觸到MXM的設計，核心是比較新的NV43。至於什麼是MXM，筆者簡單說一下：MXM是相對當前的筆記本電腦無法更換顯示卡而提出的一個規範，其通過一個特定的接口能實現顯示卡和主機分離，使得用戶可方便的升級筆記本電腦的顯示卡，如同台式機能方便更換AGP顯示卡一樣。其接口的詳細規範，就不再多說，可參考《權威揭密 NV殺手鐧MXM絞殺低能遊戲NB》
第2頁：北橋：HUB-LINK 你了解多少？
HUB-LINK，這是Intel的規範，其作用是提供南北橋的高速數據連接。其運作頻率是66MHZ，速度為266MB/s。Hub-Link有12根的數據線，以及2根差分的時鐘線，以及數根的控制線。
以往的南北橋連接都是直接套用PCI總線，速度慢不說，還有一堆的信號線要你排。
在這種情況下，INTEL提出了Hub-Link以改變這種情況。而HUB-LINK對布線的簡化確實有相當的幫助，當然對提升速度也有很多的好處（相對應的也有VIA提出的V-LINK，ALI提出的A-LINK等）。對於最新的915平台，這部分稱為DMI（Direct Media Interface）連接，以最大2GB/s的數據傳速率遠遠超過266MB/s的Hub Link。
下圖是Hub-Link的連接示意圖。
Hub-Link的布線一般要求並不是太強，可參考以下的表格。
我們可以看到其最大允許的長度為6 inch，寬度需要至少4mils，間隔8mils等等
第3頁：南橋：IDE接口 說難不難說簡單也不簡單
南橋是外圍（I/O）設備的中轉站，一般來說主要的接口有HUB-LINK，IDE，PCI，AC97，USB，PM（Power Management，電源管理）等，對於最新的ICH6，更有SATA，DMI等。
HUB-LINK的定義見上文。
IDE是大家比較熟悉的接口，硬盤一般都通過IDE通道與南橋建立連接。在ICH4上，有兩個IDE接口，所以我們一般硬盤用IDE0，光驅用IDE1。而在在最新的915平台上只有一個IDE，另外還有4個SATA。當然這是Intel在積極推行SATA的結果。IDE通道有16根[0..15] 數據線，還有一些相關的控制信號。如圖是硬盤和南橋通過IDE來連接HDD的示意圖：
下圖是實際的IDE接口，共有44PIN，當然，有些也是空PIN，有些則是接地：
跟台式機不一樣的是，筆記本中光區的接口和硬盤不一樣，這也可能是一個行業標準吧。筆記本光區的接口如下圖，共有50PIN，比硬盤的PIN數多是因為CD-ROM上需要引出音頻信號以及一些控制信號：
雖然光區和硬盤的接口並不一樣，但其本質上其實是相同的，都屬於IDE範疇。
第4頁：南橋：PATA，SATA之爭
在只有一個IDE接口的時候，副硬盤只能通過主IDE設備來實現中斷（IRQ），比如現在有些廠商需要在915平台上使用IDE的硬盤，以降低成本。如此一來，勢必要使硬盤和光區使用一個IDE通道，如果從光盤拷貝大量數據到硬盤的話，速度會有明顯的下降。
而有些時候，RD為了提高性能，甚至需要用轉換芯片將SATA轉成PATA（沒聽說過吧？呵呵，用Marvell 88SA8040這顆IC就行了，參考這裡 http://www.ioisata.com/products/proddetail.asp?ProdID=1001002）。
下圖是ICH6M的硬盤部分的功能塊，有四組SATA和一組的PATA接口。
SATA和PATA（IDE）
相對PATA來說，SATA的設計就顯得簡單的多，只需4根/2組差分信號和一個電源即可搞定。但由於其數據的高速性，設計者對布線，以及控制EMI/EMC來說卻需要投入更多的精力。最新的ICH6提供了4個通道的SATA，看來Intel把SATA儘快的推到筆記本上信心實足。
下圖是SATA和PATA的筆記本硬盤 接口比較。我們看到實際上SATA的PIN腳還是有很多，但其實很大一部分都是地線，用來保證信號質量用的，當然，也有一部分是空PIN來做保留。
在這裡筆者多說兩句，其實早在2002年富士通就以橋接方式推出了串行筆記本硬盤。根據國外硬件網站TomHardware的測試報告，這款4200轉的SATA硬盤，數據傳輸速率和存儲時間都與PATA（IDE）產品差不多。也就是說，單純更換接口，對速度的提升尚未顯示出太大的幫助，筆記本硬盤的瓶頸並不是在接口上。它主要的好處是使用方便、接口簡單而且支持熱插拔。
現在，日立和富士通都跟隨Sonoma的步伐發佈了新一代的SATA硬盤，有測試報告稱速度達到了30MB/s。然而在其昂貴的價格面前，SATA筆記本硬盤的優勢還很微弱，甚至沒有。但我們必須得承認，筆記本全面進入串行時代，是無法扭轉的歷史進程。SATA硬盤的普及，也會是必然。
第5頁：南橋：從PCI到PCI-EXPRESS
PCI是外設的最主要通道，幾乎所有的外圍設備都能通過PCI來實現其功能。對筆記本通常而言，主要掛有CARDBUS、MINI PCI、網卡，或者電視卡。而對於這些設備的物理連接，我們也將在下篇中具體談到。
由於PCI只是跑在33MHZ上，所以它的布線比較寬鬆，並不需要嚴格的控制。
而對於最新的ICH6已經開始支持PCI-Express，相對PCI原來的近60pin，PCI-Express的引腳只有區區四根。這對於硬件的設計來說是個絕對的好消息，PIN腳越少，越不容易出錯啊！更重要的是，PCI EXPRESS並不需要像PCI那樣指定PCI設備的中斷和中斷響應，對於BIOS和硬件工程師來說就少了需要共同協商的部分，加快了開發的進程。
筆記本上我們看不到PCI-E，我們來看看台式機吧，反正通道的原理是一樣的。
由上到下分別是：PCI-Express 16X，PCI-E *2，PCI總線*3。可以看到PCI-E比傳統的PCI總線的PIN數要少太多了。下圖是PCI和PCI-E的對照表，大家可以看到兩者的區別：
PCI和PCI-Express
ICH6提供了4組PCI-Express接口，理論上至少可接4個PCI-Express設備（我是沒碰到過，實在是因為用不了那麼多，呵呵）。
第6頁：AC97 Modem BMDC 您又了解多少？
AC'97是Audio Codec'97的縮寫，它所定義的是一種在主流PC中實現音頻特性的方法，後來又擴展了實現Modem的功能。AC'97利用核心芯片組的功能和外圍的模擬設備共同實現音頻卡/Modem的功能。下圖AC97接口是示意圖：
我們看到南橋輸出7個信號，從上到下分別是複位、輸出、同步、時鐘，以及三個輸出信號。按圖中的意思，AC97接口至少可以接3個設備，共用複位、輸出、同步、時鐘四個信號，但輸入信號各自獨用。一般情況下，我們常接入的是D/A轉換（SDATA_IN0，數字信號轉成模擬的音頻信號）和Modem（SDATA_IN1）兩個設備，保留了第三個設備接入的能力。
下圖是筆記本上AC97的接口，如今已經是通用的接口了。
筆記本上的Modem(AC97)接口
AC97單元在主板的設計上並不困難。但由於音頻是模擬信號，而且由我們的耳朵直接聆聽，所以如果走線不合理的話，就有可能引發乾擾聲。另外，如果處理不好乾擾的話，也會影響Modem的撥號速度。所以一般在做PCB布線的時候，會在音頻解碼器的範圍內禁止走高速的信號，比如網卡，USB等等。並且需要嚴格把AC97的解碼器的數字和模擬部分分開，最後，在解碼器的下方的一般都會加上一大塊的銅作為模擬地以將干擾減小到最低。
至於如IBM的高檔機型上用的Modem/BlueTooth的Combo卡（炒的比較熱的BMDC卡），其實是利用在AC97的接插件上空餘的pin，接上了USB的線路（2根而已），然後通過USB總線來連接BLUETOOTH，這根我們常用的USB藍牙其實是一樣的，可見其成本並不高。筆者參與設計的幾個項目都是用AC'97來擴展藍牙的。
IBM的Modem/藍牙Combo卡
下圖是AC97接口的PIN腳功能圖，我們看到左邊部分的PIN是連接到南橋的AC97接口，而右邊則是藍牙的功能塊。除此之外還有很多空餘的PIN腳，BMDC正是通過這些空餘的PIN實現Modem、藍牙二合一的。
BMDC接口的線路圖
如果要利用MINI-PCI的空餘PIN來做的話也是可行的，這樣的話也就是Wireless/Bluetooth Combo卡了，而且理論上來說，做成Wireless/Bluetooth Combo更方便，不僅是因為MINI-PCI的空PIN更多，而且其空間也越大。不過由於迅馳技術的限制，如果不使用Intel的無線網卡，就不能打上迅馳的標籤。而Intel的無線網卡是不大可能集成藍牙功能的，所以現在Wireless/Bluetooth Combo卡並不多見。
MINI PCI的無線網卡。看看，是不是空間更大？：）
隨着ICH6M的推出，最新的Azalia（Intel稱之為High Definition Audio）相信大家也聽說過。以其多聲道，高保真的效果正在逐步替代傳統的AC97。最新的音頻解碼器（AZALIA）目前量產的就我知道的也就兩家，一家是Retelk的ALC880，另一家是C-Media的CMI9880。下面是兩者的圖片：
Azalia音效芯片最大的特色在於能夠進行自動設備檢測和接口定義功能，可以自行判斷哪個端口有何種設備插入；還能為接口定義屬性，利用這個功能，我們可以重新分配音頻插孔的定義，之後就可以播放不同的音頻、視頻文件，聽不同的歌曲了！呵呵~~
第7頁：南橋：USB口 沒想像中那麼簡單
USB，Universal Serial Bus（通用串行總線）。我們知道，我們現在用的USB口上有4個引腳。其中中間兩根是從南橋引過來的信號線。另外兩個邊上的則是一個正5V，一個接地。下面是USB口的接口具體定義：
其中供電的時候一般由一顆IC來控制電流的大小，當超過預定的電流時候（USB1.0為500MA，2.0則是720MA），改IC會給出一個OC#（OVER CURRENT，過流）信號給南橋，南橋切斷USB口的信號，從而保護南橋內部的寄存器和整機的安全。INTEL推薦使用專門的IC來切斷電壓，這樣能更好的保證機器的穩定性。圖中的5V Switch就是供電IC：
USB的保護電路
具體的電路，參考《權威揭密 從成本分析看低價筆記本貓膩》第六頁。
仔細看一下USB口，其中間兩根信號線比較短，而電源線則比較長。這樣的設計是使UBS口在插入的時候先接通電源，後接通信號。個人以為這樣的設計是為能保護南橋內部的寄存器不會受到衝擊電流的影響。
由於USB的高速性，特別是USB2.0的發佈，更加劇了這部分佈線的難度。對EMI工程師來說，為了通過EMC驗證，必定是線越短越好。而對硬件和機構工程師來說，有時候這點並不能滿足……所以衝突是難免的。
下圖是為解決USB的EMI/EMC問題設計的電路，也是INTEL的建議線路。其中USB+/-是直接從南橋引出來的，通過一個共模電感輸出到USB口，提高整機線路的EMI/EMC性能。
USB的EMI保護
所以說我們常看到一些網絡上的高手直接從南橋引出USB信號線來實現USB擴展其實是比較不規範的哦，至少EMI/EMC肯定過不了，呵呵。當然，能直接從南橋引出USB的信號線對於業餘者來說已經是非常不簡單了，而且對於個人用戶來說，EMI/EMC的需求就並非那麼強烈了，所以這樣做是完全可行的。
上圖是某些發燒友為IBM THINKPAD 600X加裝第二個USB口的圖，圖中他們已經標出了南橋引出的USB信號線。
第1頁：BIOS EC 電源管理之間的關係
所所開篇：今天是本系列教程的下篇，到今天工程師權威揭密系列的教程就告一段落了。隨後大家可以通過訪問我們的專題頁面來隨時溫故知新，下面一起來看下篇吧。
我們常會聽到某些高手說"改一下COMS設置"云云，我們現在就來談談BIOS（CMOS）。
BIOS（Basic Input/Output System，基本輸入輸出系統）在整個系統中的地位是非常重要的，它實現了底層硬件和上層操作系統的橋樑。比如你現在從光盤拷貝一個文件到硬盤，您只需知道"複製、粘貼"的指令就行了，您不必知道它具體是如何從光盤讀取，然後如何寫入硬盤。對於操作系統來說也只需要向BIOS發出指令即可，而不必知道光盤是如何讀，硬盤是如何寫的。BIOS構建了操作系統和底層硬件的橋樑。
而我們平時說的BIOS設定僅僅是談到了其軟件的設定，比如設置啟動順序、禁用/啟用一些功能等等。但這裡有一個問題，在硬件上，BIOS是如何實現的呢？畢竟，軟件是運行在硬件平台上的吧？這裡我們不能不提的就是EC。
這是日立H8的DEMO板和其宣傳畫
WINBOND的EC
EC（Embed Controller，嵌入式控制器）是一個16位單片機，它內部本身也有一定容量的Flash來存儲EC的代碼。EC在系統中的地位絕不次於南北橋，在系統開啟的過程中，EC控制着絕大多數重要信號的時序。在筆記本中，EC是一直開着的，無論你是在開機或者是關機狀態，除非你把電池和Adapter完全卸除。
在關機狀態下，EC一直保持運行，並在等待用戶的開機信息。而在開機後，EC更作為鍵盤控制器，充電指示燈以及風扇等設備的控制，它甚至控制着系統的待機、休眠等狀態。主流筆記本系統中，EC在系統架構中的地位如下圖：
現在的EC有兩種架構，上圖左邊是比較傳統的，即BIOS的FLASH通過X-BUS接到EC，然後EC通過LPC接到南橋，一般這種情況下EC的代碼也是放在FLASH中的，也就是和BIOS共用一個FLASH。右邊的則是比較新的架構，EC和FLASH共同接到LPC總線上，一般它只使用EC內部的ROM。至於LPC總線，它是INTEL當初為了取代低速落後的X-BUS而推出的總線標準。
EC上一般都含有鍵盤控制器，所以也稱KBC(Keyboard Controller)。
那EC和BIOS在系統中的工作到底有什麼牽連呢？在這裡我們先簡單的分析一下，具體的過程在本文的最後會詳細介紹。
在系統關機的時候，只有RTC部分和EC部分在運行。RTC部分維持着計算機的時鐘和CMOS設置信息，而EC則在等待用戶按開機鍵。在檢測到用戶按開機鍵後，EC會通知整個系統把電源打開（這部分在最後詳細介紹）。CPU被RESET後，會去讀BIOS內一個特定地址內的指令（其實是一個跳轉指令，這個地址是由CPU硬件設定的）。
這裡開始分兩種情況，對於上圖左邊的結構：CPU發出的這個地址通過FSB到北橋，然後通過HUB-LINK到南橋，通過LPC到EC，再通過X-BUS一直到達BIOS。在CPU讀到所發出的地址內的指令後，執行它被RESET後的第一個指令。在這個系統中，EC起到了橋接BIOS和南橋（或者說整個系統）的作用。
對於上圖右邊的結構：在這地址南橋後，會直接通過LPC到BIOS，不需要EC的橋接。
這裡需要說明的是，對於台式機而言，一般是不需要EC的。這裡原因有很多：比如台式機本身的ATX電源就具有一定的智能功能，他已經能受操作系統控制來實現待機、休眠的狀態；其次由於筆記本的鍵盤不能直接接到PS/2接口，而必須接到EC之上；還有就是筆記本有更多的小功能，比如充電指示燈、WIFI指示燈、Fn等很多特殊的功能，而且筆記本必須支持電池的沖放電等功能，而智能沖放電則需要EC的支持；另外，筆記本TFT屏幕的開關時序也必須由EC控制。這些原因導致了筆記本使用EC來做內部管理的必要性。
總體來說，EC和BIOS都處於機器的最底層。EC是一個單獨的處理器，在開機前和開機過程中對整個系統起着全局的管理。而BIOS是在等EC把內部的物理環境初始化後才開始運行的。
看到這裡，我想大家也明白EC到底是呵方神聖。如果說BIOS 是底層系統的話，那EC 似乎更加底層。
在南橋上還有一個功能塊就是電源管理單元（PM，Power Management）。
一般來說，他和EC來共同配合完成。這裡包括從開機（power button）鍵按下後，啟動，待機，休眠，關機的全部功能。還包括對背光亮度，聲音等的控制等等。
至於現在Intel的Speed Step技術，也有部分功能是透過南橋來實現的（南橋發送SLP、STPCLK（sleep，Stop Clock）來實現睡眠、深睡眠等）。
這部分的設計比較簡單，只需要點到點的連接南橋和CPU即可。
第2頁：PCI設備：網卡 1394的不同接法
在台式機上，我們常聽到關於集成網卡這個說法。而對於筆記本來說，網卡一般都是集成在主板上的，進入PIII時代以後，就顯有無內建網卡的機器了。對於筆記本網卡來說（不考慮PCMCIA的網卡哦），一般有兩種接法。
首先我們把網卡分成兩個部分。學過網絡技術的讀者可能都很清楚，現在的LAN都屬於802.3的協議。而這個協議的物理實現卻並非那麼簡單，需要分成兩個部分。一部分是MAC控制層（Media Access Controller 媒體接入控制器），作用是根據802.3協議來做運算（採用CSMA/CD算法），另一部分是物理連接層（PHY）作用是根據MAC的算法得出的處理結果，接收和發送數據。
首先我們談第一種，走PCI總線的網卡。如果這樣接的話跟台式機的網卡唯一的區別就是把台式機的PCI網卡直接做到主板上。這顆走PCI的網卡芯片內部整合了MAC和PHY功能。實際使用中，高檔一些的筆記本會採用INTEL的網卡，低檔一些的就會用REALTLK或者VIA的芯片。當然，INTEL網卡的傳輸效率確實也比較高。
上圖藍色框內的就是PCI的網卡（REALTLK8100C）
第二種則是"真正集成"的網卡，MAC層部分被做到了南橋裏面，然後需要用一個外圍電路（PHY）來配合南橋里的MAC來實現網卡的功能。
如圖，南橋內部的網卡MAC輸出一組信號線（稱為MII總線），連接PHY（上圖中的Intel 82562ET），然後引出RX+-和TX+-兩對差分線，透過Transformer來控制EMI，然後輸出到RJ45接口即刻。這裡的Transformer的結構跟中篇里的USB的共模電感相似，作用也相似。上面的REALTLK8100C的那張圖中，紅色框內就是Transformer。經過Transformer的信號線必須以最短的距離接到RJ45接口上以減少干擾，所以它離和RJ45的距離是必須被嚴格控制的。
INTEL的網卡PHY（82562ET）
那麼MAC地址是什麼呢？MAC地址是區別網絡設備的唯一物理標誌，理論上，世界上任何一個網絡設備的MAC應該都是不同的。那麼網卡的MAC地址到底放在哪裡呢？
對於走PCI總線的網卡，一般會在網卡上掛一個小小的的E2PROM來存儲，裏面燒有MAC地址以及一些廠商信息。而對於用PHY來連接的網卡，會把MAC地址信息放在掛在南橋上的E2PROM（因為網卡的MAC控制器在南橋）。
上圖中黃色框內的U6就是E2PROM，用以紀錄網卡的MAC地址。
而1394和網卡的構建形式差不多，也是由MAC控制器和PHY來構成。其原理和布線準則也和網卡類似，筆者就不多費筆墨了。
第3頁：PCI設備：PCMCIA, Mini PCI
1989年由200多家公司確立了PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association)標準，最初只是用來擴展內存，91年後隨着I/O設備擴展需求，多種設備都被做成了PCMCIA接口，PCMCIA成為了筆記本最重要的擴展插槽。PCMCIA的成長史幾乎是整個筆記本電腦產業的成長史。那PCMCIA到底是如何實現的呢？
實際上，PCMCIA的實現方法並不複雜，把南橋的PCI總線拉到PCMCIA控制器，然後從PCMCIA控制器就能輸出Cardbus，接上標準的PCMCIA接口就可以了。
下圖就是PCMCIA的框圖：
實際上在設計的時候，CardBus Controller的設計廠商都已經對其開發作好了一整套的外圍電路，OEM廠商只需要簡單的按標準電路做簡單的修改即可（比如一些降低成本的動作）。一般來說，CardBus Controller有TI，RICHO，ENE等幾家可以選擇。
如圖是IBM R40採用的TI的芯片PCI 1510 控制器和NEC的某款產品，採用理光R5C551的CardBus控制器。
對CardBus一些其他分析可參考《權威揭密 從成本分析看低價筆記本貓膩》一文，http://www.pcpop.com/nb/04/12/56526/1.shtml。
至於mini PCI則更加簡單了，只需把南橋的PCI總線點到點的接到mini PCI的接口上即可。順便說一句，mini PCI和台式機上的PCI的物理定義是一致的，不同的僅僅是插槽不一致而已。
我們見到過為了台式機上為了使用Mini PCI接口的無線網卡而出現的轉接卡：
我們看到，這樣的轉接板也是非常的簡單，除了一些用以穩壓用的元器件外沒有任何用以信號轉換的芯片。這也從側面說明了Mini PCI 只是PCI的翻版。
第4頁：筆記本也可以超頻么？
所有的數字電路都需要依靠時鐘信號來使組件的運作同步，每單位時間內電路可運作的次數取決於時鐘的頻率，因此時鐘運作的頻率即被大家視為系統運作的性能指針。在筆記本的內部，時鐘都是有一顆Clock Generator來產生的。
上圖中，大顆的是Clock Generator，小顆的是14.318Mhz的晶振
一般來說這顆IC自身採用14.318Mhz的晶振來產生個部分需要的頻率。系統的各部分頻率分別是：CPU-100M，南橋/北橋- 66M， AC97-14M，LAN-25M，PCI CLK-66M，USB-48M等等。南橋由於設備的多樣性，可能同時需要66/14/48/33等頻率，這主要看各種南橋的Specification（規格）和你採用的功能來決定（比如你需要加一個Super I/O來增加一個紅外口，那麼你需要加一組14.318Mhz頻率來提供給Super I/O）。
如果我們仔細研究一下這顆時鐘芯片的規格書，我們會發現，控制其輸出頻率高低的有三個PIN，通過這三個PIN的高低電平，我們可以獲得不同的頻率輸出。
我們舉個例子，ICS954226這顆芯片是為P4-M和P-M系統設計的時鐘芯片，它的PIN圖如下：
其中紅色框內的就是可以用來調整系統時鐘頻率的跳線，具體的對應表如下圖：
紅色框內是P-M採用的數據
至此我想各位也都明白，只要研究一下時鐘芯片的跳線，並調整跳線就可以改變CPU的外頻和主頻。這實在讓人興奮！
不過在實際上並非那麼簡單。因為單純的提高時鐘頻率必然導致整機功耗的偏大，發熱必將嚴重。而筆記本電腦在散熱方面基本沒有DIY的可能性。這樣，散熱在這裡就成為比較突出的問題。
在調整時鐘的時候，我們也必須考慮到北橋對FSB的承受能力，超負荷的運作可能會導致北橋不堪重負而發生問題。
在老式的主板上，我們需要多考慮一個問題。因為其各個組件都有其固定的工作頻率，而各個總線的工作頻率和系統的頻率大部分都維持固定的比例來工作。換句話說，傳統的時鐘發生器通常是以CPU的外頻作為基準頻率，通過固定比例的除頻，產生其餘外設所使用的時鐘。所以當使用者調高CPU外頻的同時，總線及外設的時鐘也會等比例地被提升，有的時候CPU尚未超出其工作極限，反而是外設承受不了過高的頻率而罷工了。
而在設計時，為了使同一款頻率發生器能在更多的系統上使用，新一代的時鐘發生器將AGP/PCI等總線的頻率，採用與CPU外頻"異步"的設計方式，使用者就可以自由設定AGP/PCI的工作頻率，以符合外設的工作需求。如上圖中我們可以看到，我們改變CPU外頻的同時並未改變PCI等傳統外設的工作頻率，這無論對設計者來說還是超頻愛好者而言都具方便性。
除了玩跳線以外，這顆時鐘發生器配備有SMBus(System Management Bus)接口，可由BIOS直接控制，甚至不用拆機殼，只需坐在計算機面前，通過鍵盤及屏幕，即可隨意調整系統工作頻率了。圖中藍色框內的就是SMBus的接口。
通過SMBus我們可以以極小的線性級距微調CPU的外頻(以MHz為單位)，不像以往的跳線設定方式，一下子從100MHz直接跳至133MHz，CPU容易超出其極限而導致當機。但很遺憾，筆記本電腦在設計之時就已經確定了其最穩定的工作頻率，可以頻率調節的BIOS版本僅會存在於測試樣機，而絕不會留給使用者在BIOS里超頻的可能。
第5頁：SMBus 2.0/I2C Bus
上頁我們提到了SMBus，相對前面說FSB，USB，PCI等總線，SMBUS2.0的速度實在是低的可憐（不過反正它也不需要那麼高的速度）。但其作用卻不可小視。簡單的說，SMBUS是一種慢速的系統總線，他為整個系統提供基本的運行信息。
我想稍有內存知識的朋友都知道，內存上有SPD來紀錄內存的容量，廠商等信息。而這些信息就是靠SMBus來讀取的。另外，SMBus也可用來做CPU溫度檢測之用。在新型的筆記本或者台式機的設計中，Clock Generator的頻率控制也可以用SMBus來調整，以達到線性、平滑的超頻（當然，在筆記本中……這就只可能出現在工程樣機中了）。
下圖是具體的邏輯圖，注意是SMBus哦，不是SMLink哦。
其實在筆記本電腦內部，有不止一根的系統總線。比如說偵測電池信息的SMBUS等。筆者對這方面的信息筆者知之甚少，僅在此拋磚引玉了，有興趣的朋友可以自己去搜索。
第6頁：CPU的核心電壓，如何變化？主頻如何自適應？
可能大家都知道，現在的CPU有頻率的自動調節功能以滿足性能/電池續航的最佳平衡。那麼如何調節呢？我們看一下下面這張圖，它說明了CPU在各個狀態間的切換：
我們看到，CPU具有相當的智能，它會對當前的負荷量做一個檢測，如果要求的處理量不大的話就自動進入Auto Halt，Stop Grant等狀態，如果發現負荷量還是偏小的話，南橋會發出一些SLP或DEEP SLP信號（分別代表睡眠，深睡眠）來通知CPU進入睡眠、深睡眠狀態。
而在DEEP SLP情況下，如果CPU的運算量還是偏小，那麼CPU就會發出VID通知CPU Core Voltage Regulator（CPU電壓產生器）降低當前的工作電壓，在收到CPU發出的VID後，電壓產生器就會輸出想對應的CPU CORE電壓，在得到降低的電壓後，CPU的頻率會下降以達到低功耗的目的。而在這時候CPU進去的模式我們稱為DEEPER SLP（即更深的睡眠）。
至於VID和CPU的關係，我相信下面的圖能給你比較直觀的認識：
CPU發出VID到CPU Core Voltage Regulator，後者解碼VID後，改變CPU的核心電壓。以Intel的Improved Enhanced SpeedStep技術為例，在小於1/2000秒的時間裏，自動電源識別系統（CPU和南橋共同協作）和自動電壓調整系統（CPU Core Voltage Regulator系統）將使CPU的電壓自動增加或者減少到最佳的值。由此不難看出，SpeedStep技術能讓CPU在最高性能模式和電池優化模式之間隨意地切換或按用戶的命令進行切換，而性能切換時，SpeedStep技術可將處理器的功率降低40%，同時仍保持80%的最高性能。
關於CPU具體的功耗和電壓信息，可參考《權威揭密 重扣轟殺筆記本散熱認知誤區》的第13，14，15頁。
一般來說，這顆電壓產生器會使用MAXIM（美信）或者ITSEL兩家。而在最新的Sonoma平台上，ADP這家老牌的IC生產商也蠢蠢欲動。
第7頁：充電電路，保護鋰電池就靠它了
對於如今的筆記本電腦，都具有鋰電池作為電源（在03，04年HP也曾推出過過時的鎳氫電池作為電源以降低成本，但沒多久就消失了）。
為了延長電池的使用壽命，除了要養成良好的電池使用習慣外，對鋰電池的智能沖放電也非常重要。目前在筆記本電腦中，幾乎都採用了"電池管理"和"充放電控制"兩種芯片級管理系統。
其中"電池管理芯片"安置於筆記本電腦內部，該芯片的寄存器里存儲着該台電腦所用鋰離子電池的容量、工作溫度、ID系列號、充放電狀態、充放電累計次數等重要信息。這些數據信息在使用過程中，需要根據實際情況不斷地刷新。如圖是IBM T4X系列採用的ADP3806充電IC，由它負責對電池狀態的監控。
而電池內置的"充放電控制芯片"最主要的作用，就是監視、控制電池的整個充放電過程並加以記錄。
早期IBM ThinkPad 電池控制電路
對於離子電池的整個充電過程，一般分為"恆流快速充電"和"恆壓電流遞減充電"兩個階段。所謂"恆流快速充電"是指在剛剛開始充電時，充電電流固定而充電電壓跟隨電池的端電壓逐漸升高，直至達到標稱電壓的充電方式。當電池達到了端電壓標準數值後，控制芯片會自動轉入"恆壓電流遞減充電"階段，此時充電電壓將不會再繼續升高，而充電電流則跟隨電池容量的不斷上升逐步遞減，並最終達到零，如此便完成了電池的全部充電過程。
與此同時，在充電過程中所產生的充電電壓、電流、時間等數據曲線，都將被記錄在電池內的"充放電控制芯片"的存儲器中。"電池管理芯片"就是通過調取這些數據，並通過抽樣計算得出電池容量等數據，這便是我們在Battery Information里所讀到的Wh數值。
對這部分內容，筆者並不是很清楚。這只是參考了網上的一些資料得出。如果有錯誤的地方，還請各位看官在文後提出。
第8頁：重要的一環 熱保護系統
對於CPU的散熱，各家廠商可謂不遺餘力了。我們曾在《權威揭密 重扣轟殺筆記本散熱認知誤區》里詳細探討過筆記本電腦對散熱的控制。有興趣的朋友可以再看一下那篇文章，我這裡只做簡單介紹，以保持本文內容的完整性。
CPU對過熱保護有兩組信號。一組是由一根CLOCK一根DATA構成，它們不斷的和EC進行串行通信，EC根據CPU發來的信號得到CPU當前的溫度，並調節風扇的速度來控制溫度。當CPU溫度升高到一定程度的時候，CPU自動降低自身頻率以控制熱量。而當風扇在CPU降低頻率的情況下仍不能控制住溫度的時候，EC會發出指令，主機重新啟動。
而另一組名為ThermalTRIP（圖上標為RESET），這個信號一旦發出，馬上RESET主機，這個信號是由CPU直接發送到EC的RESET端，其功能是在CPU溫度迅速升高，而風扇來不及發揮作用的時候，切斷電源以保護CPU。
一般而言，筆記本內部的有溫度檢測的就只有CPU一個。其他一些南北橋，顯卡一般都沒有溫度檢測系統。不過隨着顯卡的熱量越來越大，在將來的系統中，我們很有可能會看到有溫度檢測的移動型顯示卡（其實在MXM上已經有在設計了，只是顯卡做在主板上的機器暫時還沒有看到過）。
第9頁：邏輯上的開機過程：預習
開機過程對於電腦設計是至關重要的。在筆記本電腦打好PCB後第一次開機時，如果電源的時序正確了，其他的問題都比較好解（一般來說時序正確的話機器都能開起來）。最怕的就是電源時序不對，機器開不起來，這才是最要命的。那我們現在就講解一下筆記本電腦在硬件上的邏輯開機過程。
首先我們做一寫預習工作，以方便讀者的理解。在筆記本內部的電壓有好幾種，我們分別看一下。
首先是RTC電源，這部分電力是永遠不關閉的，除非電池（紐扣電池）沒電並且沒接任何外部電源（比如電池和電源適配器）。RTC用以保持機器內部時鐘的運轉和保證CMOS配製信息在斷電的情況下不丟失；其次，在你插上電池或者電源適配器，但還沒按power鍵的時候（S5），機器內部的開啟的電稱為ALWAYS電，主要用以保證EC的正常運行；再次，你開機以後，所有的電力都開啟，這時候，我們稱為MAIN電(S0)，以供整機的運行；在你進待機的時候(S3)，機器內部的電成為SUS電，主要是DDR的電力供應，以保證RAM內部的資料不丟失；而休眠(S4)和關機(S5)的電是一樣的，都是Always電。其中，上文中括號內的是表示計算機的狀態（S0-開機，S3-待機，S4-休眠，S5-關機）。
上圖是對上面這段話的總結，我想應該很容易明白。其中最後一列指的是其電壓開啟的控制信號，這點下面會講到。至於為什麼這裡沒有S4，即休眠狀態，是因為在S4狀態和S5狀態下，系統開啟的電是一樣的，所以就沒必要增加一組控制電路。
第10頁：邏輯上的開機過程：從接上電源一直到進入BIOS
OK，現在我們假設沒有任何的電力設備在供電（沒電池和電源），這時候，機器內部只有RTC電路在運作，南橋上會接有一個3V的紐扣電池來供給RTC電力，以保持內部時間的運行和CMOS信息。
下圖是南橋的啟動時序：
根據前面的Power Status,我們來分析一下開機的過程。在插上電池或者電源的時候，機器內部的單片機EC就Reset並開始工作，等待用戶按下Power鍵。在此期間的時序是：ALWAYS電開啟以後，EC Reset並開始運行，隨後發給南橋一個稱為'RSMRST#'的信號。這時候南橋的部分功能開始初始化並等待開機信號。這裡要注意，這時候的南橋並沒有打開全部電源，只有很少一部分的功能可用，比如供檢測開機信號的PWRBTN#信號。
在用戶按下Power鍵的時候，EC檢測到一個電平變化（一般時序是：高-低-高），然後發送一個開機信號（PWRBTN#）給南橋，南橋收到PWRBTN#信號後依次拉高SLP_S5#,SLP_S4#,SLP_S3#信號（他們的作用參看上頁的圖），開啟了所有的外圍電壓，主要是+3V，+5V以及DDR2.5V等，並發送PM PWROK信號，這信號表明外圍電源正常開啟。
看似簡單的開機在設計者眼裡並不簡單
PM PWROK將作為一個使能信號發送到CPU外圍VCCP的電壓Generator，並開啟VCCP。在此之後，VCCP Generator會發出CORE_VR_ON來開啟CORE VR（即CPU的核心電壓）。至此，整機的電壓已經全部開啟。
在用VR_PWRGD_ICH這個信號通知南橋CORE VR成功開啟後，南橋會發出PCI RST#信號到PCI總線，於是總線上的設備都被初始化（包括北橋），並同時發出H_PWRGD來通知CPU它的核心電壓已經成功開啟。然後北橋發H_CPURST#信號給CPU，CPU被RESET，並正式開始工作。
CPU餘下的動作，請看本文的第一頁。
第11頁：邏輯上的開機過程：從開機如何進入待機 休眠呢
下圖是整個系統開機流程圖，大家可根據上文所說的進行比較。由於INTEL做的開機系統比較完善，而在實際設計中，RD會省略不少步驟，以降低系統的複雜程度，同時降低成本。
在用戶需要進入待機模式（S3）的時候，系統的ACPI和windows同時運作，拉低SLP_S3#，並保持SLP_S4#和SLP_S5#被拉高，以關閉了MAIN電，系統則進入待機模式
。
而在需要進入休眠或者關機模式時，同時拉低SLP_S3#、SLP_S4#和SLP_S5#，關閉除了RTC以外的電源。當然，在這一系列的過程中，需要操作系統和BIOS的共同協作，對硬件工程師來說，只需要保證在特定的狀態保證特定的電壓供給即可。
當機器要要從S0進入S5，即關機的時候，也會有一定的時序進行，基本上就是前面時序的逆運行，筆者就不多費筆墨了。有興趣的讀者可去INTEL自己下載他們的規格書。
以上就是整個硬件的開機、進入S3，S5的過程，當然不同的硬件有不同的開機過程，這裡說的不過是最普通、最為常見的一種。
第12頁：總結：國產品牌自主研發是正途
時間匆匆，本文的最後一個章節也在筆者心愛的ThinkPad上敲完了。誠然，在筆記本日新月異的今天，我們所談的內容或許已經有點過時了——SONOMA正當其道，更新的NAPA平台也蓄勢待發。但我想，不管計算機如何的更新，只要它基本的架構不變，我們還是可以從以前的技術中學習到基本的知識和概念。
筆者清楚，這篇文章或許對大多數人都不合適，但對於一些發燒友或者有志於進入計算機硬件行業的人來說或許還是有些許的幫助。也真誠的希望，國產品牌能真正實現自主的研發，而不要一味的急功近利，自始至終依賴台灣的代工
