细节决定高度，稳定压倒一切！

信步科技产品总监

在品牌林立的主板厂商中，说到“信步”很多人会认为它是一个后来者。其实不然，接触DIY时间稍久一些的玩家肯定还记得“则灵”这个老主板品牌——国内最早开始自主研发主板的厂商之一，而信步正是由当初最早一批“玩主板设计”的工程师们创建的。业界曾有人戏言，内地拥有十年以上主板布线经验的工程师凤毛麟角，甚至不超过十人，而李先生应该就是其中之一，李先生早年在美国康柏(compaq)从事主板可靠性测试工作，后来成为香港海洋主板的研发主力，尔后辗转来到则灵公司任研发中心总经理，现就职信步公司担任研发中心总经理一职，是中国电脑主板研发界颇具传奇色彩的人物之一。

很长一段时间，大家都认为评价主板好坏的因素就是超频性能和各种附加的功能，功能越多，超频幅度越高的产品就是好产品。诚然这种观点并没有错，但是用如此标准衡量出来的往往都是高端、甚至旗舰级的产品：产品虽好但并不是每个用户所需要的，除了极少数发烧玩家之外，更多用户需要的是性能稳定，运行安全的主板。看似朴实的要求，却对主板的设计和制造提出了非常苛刻的条件。今天我们就邀请到信步主板的资深工程师李辉先生，来听一下他对主板稳定性的独到见解。

对电子产品来说，稳定应压倒一切!

Q1：说到计算机时，大家首先会想到处理器速度怎样、显卡性能如何以及配置多大内存等等，而对于支撑这些配件的关键角色——主板反倒不是特别关心。李先生与“默默无闻”的关键角色打了十余年交道，请问你是如何看待主板产品的呢?

李：懂汽车的行家都知道，决定一辆车好坏的不仅仅是发动机，汽车的底盘和悬挂系统也是决定质量的关键因素，这种情况与计算机中的主板非常类似。买车时我们要注意哪些要素呢?稳定性、可靠性、安全性、兼容能力、扩展能力、环境的适应程度、使用寿命、技术保障以及售后服务等等；但是就有一些人买车的时候只看重排量和一些花哨的功能，而忽略更加重要的稳定性和安全性。如果说能够多一些“行家用户”，主板就不会如此“默默无闻”(笑)。

我们一直认为主板作为整台计算机的基础配件，其核心价值就是保证CPU、内存、硬盘、图形加速卡等各种功能部件能够良好地运行。还用汽车的例子来说，就好像我们有一台强劲的发动机，那就要找一个稳定性非常好的底盘；否则其性能发挥不出来，一段时间之后，车子也要出这样或者那样的问题。

当然，“默默无闻”并不是说没有技术含量，“默默无闻”的背后需要强大的技术支撑和苛刻的稳定性要求。我们知道主板上每个部件的型号、规格都非常多，厂商不可能对这些部件提出详细的使用限制或者一一测试，因此研发一片稳定、安全、可靠的主板离不开强大的技术支持。针对市场上很多人宣传“性能价格比”的说法，我个人认为是不太妥当的，如果用户以此为依据，只用性能指标除以价格因素，稳定性放在哪里?很多人因此省了一丁点钱(10～20元)却吃了大亏，甚至有时候连自己都不知道。

Q2：很多DiY用户心中存在两个极端——“买主板就要挑能上高频率的。越能超的主板就越是好主板”，“主板这东西样子都差不多、性能也接近，那就买最便宜的，越便宜越好”。这两种观点都有一定的市场，那李工作为专业的主板设计工程师，您是如何看待这个问题的?

李：对于“能超频的主板就是好主板”，我有一个比喻：打兴奋剂能使人在短时间内精力旺盛，精神处于高度亢奋状态，但是这对人的身体来说非常有害，也会缩短人的寿命。电脑超频也是同样的道理，虽然超频会提升电脑的性能，但也会损害电脑的配件，造成电脑故障率上升，缩短整台机器的使用寿命。

在设计主板时，每一个配件都有它标称的安全频率，超过了这个频率运行是不可靠的，甚至是有害的。可能每家主板厂商都有所谓的“超频”产品，部分厂家还大张旗鼓地鼓励大家去玩“极限运动(超频)”；但在一些特殊领域中，厂商甚至采用锁频技术来限制用户超频使用，以此来确保计算机运行的稳定和安全。

至于“越便宜越好”的观点也是非常错误的。一块主板上少则有六、七百个零件，这些零件质量好与坏的差别，足以让一块主板的成本相差几十甚至上百元；且零配件的质量和性能决定着主板成品的好坏甚至寿命。举个例子来说，信步针对安防监控领域的DVR主板采用了特殊的稳压模块设计，即使电脑在130V左右的低压下依然可以正常工作，这跟性能没有任何关系，只能说其的环境适应性非常好，以此来确保产品在各种恶劣环境下的稳定运行。

观察主板质量的好坏，就像观察一个人不能只看外表一样，模样相似但是“内心”却相差甚远。俗话讲“只有买错的，没有卖错的”，如果用户一味重视价格，最后受伤的还是自己。

微机的读者很多都是超频爱好者，或许一块不能超频的主板对大家来说没有吸引力；但对于行业用户来讲比如说网吧、安防监控行业等，他们对稳定性的要求是压倒一切的。

影响主板稳定运行的因素都有哪些?

Q3：很多朋友都遇到过这样的问题，计算机在运行过程中非常不稳定，但是经检查各种零配件都没有问题。这时很多人都会把目光投向主板身上，那么主板运行时的稳定性都和哪些因素相关呢?

李：影响主板稳定运行的因素有很多，包括主板上元器件的特性、PCB布线、电路设计等等，因为设计不合理而导致的静电(ESD)损伤、电磁干扰(EMI)也会对主板的稳定性造成影响。计算机在运行过程中出现蓝屏、黑屏现象，与CPU供电电源设计不科学、内存信号补偿匹配不适当以及主板本身的散热结构不合理等因素都有关系。

影响系统稳定工作的首要因素——静电

Q4：刚才李工提到了ESD和EMI的概念，能不能给我们详细介绍一下这两方面的内容呢?

李：ESD就是静电放电。静电是一种客观的自然现象，静电产生的方式多种多样，如接触、摩擦等等；静电具有高电压、低电量、小电流和作用时间短四个特点。人体自身动作或者与其它物体接触、摩擦甚至感应都可能产生几千伏甚至上万伏的瞬间静电。

在机箱内部，电磁波与电子元件的相互作用很容易产生干扰现象，我们把它们称为电磁干扰(EMI)。应该说EMI是一种非常普遍的现象，所有的电子产品都会遇到，比方说电视荧光屏上常见的“雪花”，就是由于接收到的信号受EMI干扰之后产生的信号畸变。

讲到EMl，我们不得不提一下电磁兼容性(EMC)。电磁兼容性包含电磁干扰(EMI)和电磁敏感性(EMS)两个方面。EMC是指某电子设备既不干扰其它设备，同时也不受其它设备的影响：EMS是指由于外界电磁能量造成性能下降的容易程度。如果我们将电子设备比喻为人，外界电磁能量就好比感冒病毒，敏感度就表示这个人是否易患感冒。如果不易患感冒，说明免疫力强，即抗电磁

干扰性强；反之，则说明抗电磁干扰能力弱。

Q5：刚才听李工介绍ESD静电放电的过程会对主板造成伤害，那么静电是通过什么机制来破坏元器件的呢?在平常的使用过程中我们可以通过什么方式来尽量避免静电对主机的伤害?

李：静电对人体来说是没有什么危害的，因为静电的电量通常都很小；但是静电的高电压对主扳上的元器件就是一个极大的威肋，因为很多元器件都有微电路结构，而这些微电路对电压的耐受能力是非常低的。

静电的危害主要是毁坏电子元件的灵敏度。对于某些晶体管电路来说，几百伏的静电释放足以使其彻底报废，例如主芯片中的CMOS电路可以承受的静电冲击电压大约为200V左右，DRAM、EEPROM为300V，TTL芯片为1000V；而在正常情况下，人体积蓄的静电可以超过20000 v(瞬间电压)。由此可见，如果不注意控制静电，用户很可能在毁坏主板之后还全然不知。

静电对PC的危害主要表现在两个方面：其一是破坏CMOS(BlOS)参数，扰乱系统正常工作，碰到这种情况我们要将CMOS放电后再开机，才能让机器恢复正常工作状态；其二是永久性损坏外设部件，包括芯片被击穿甚至主机板被烧毁等。

在面对静电的威胁时，我们也不是无所作为的。比方说针对重点部位，如网卡控制芯片、D－Sub(VGA)输出接口、USB信号线等容易受ESD破坏的部分Ic及Ic电路，给它们搭配防护ESD的二极管；针对声卡控制芯片等易受ESD破坏的IC，搭配高频滤波电容和分压电阻，这样在高压时旁路接地、减少过冲，保证器件不受高压脉冲影响而被烧毁。

另外，用户在使用过程中养成正确的习惯对防止静电危害也大有裨益。

◆电脑机箱外壳可靠接地，如果有条件可将一根导线接在机箱的金属侧板上，然后拖在地上；

◆保持室内空气的一定湿度，在北方地区有条件的可以在冬季使用空气加湿器；

◆在板卡运输和储存过程中，注意用防静电保护袋来包装板卡；

◆维修和触及机箱内任何电路时，记得接触机箱金属外壳以释放身上的静电(前提是机箱已经可靠接地，否则达不到预期效果)，有条件的还可以触摸金属材质的水管来释放静电；

◆平时插拔USB设备时，最好能够重复上面释放静电的过程，以减少USB接口损坏的概率。

Q6：ESD保护和EMl防电磁辐射是不是我国3G强制要求的测试项目呢?

李：为了防范ESD严重的危害，我国在1998年就发布了GB／T-17626.2(对应国际标准IEC61000－4－2)电磁兼容、静电放电抗扰度试验标准，它详细规定了ESD的级别判定，测试环境和测试方法，并作为CCC认证的一部分在2002年5月1曰开始实施。对于PC行业来说，这个标准更多的是针对电脑整机而制定的，但各家主板厂商为了预防ESD问题都制定了自己的测试等级和实验方法。但总体来看，针对零配件市场上的ESD测试和认证这方面的执行强度要弱一些。

Q7：在了解了这么多关于ESD的知识之后，那李工能不能跟我们介绍一下在遇到静电损坏时电脑都有哪些具体的表现呢?

李：ESD是电脑的无形杀手，但它的表现形式多种多样，不能一概而定；但很多时候，大家遇到的各种奇怪的故障都有可能是由ESD引起的。

◆雷击或者ESD经常导致网卡损坏，严重时甚至引起网吧或者家庭火灾；

◆芯片组被击穿(烧毁)，这种问题通常表现为USB接MESD静电释放导致南桥烧毁；

◆I／O接口(各种输入输出设备)保护不好导致主板上的I／O芯片损坏，部分电路烧焦等；

◆系统自动重启、硬盘数据丢失等，但用户从其它方面迟迟找不到原因等；

举个实际一点的例子，我们曾遇到过一个网吧出现这样的问题：用户用手去调节摄像头的角度，但是手一碰到摄像头就马上死机，重启后正常，这其中很大一部分原因就是因为静电。

影响系统稳定工作的因素之二——稳压设计

Q8：我国很多地方的电压不是很稳定，尤其是在夏天用电高峰时很容易造成电压大幅波动。很多计算机会因此出现死机，重启等故障，虽然电源也有一定的稳压作用，但这时候也是对主板的一种考验，李工能不能给介绍一下这方面的内容呢?

李：说实话，主板供电系统的设计是一个非常复杂的技术，尤其是CPU部分的供电。像你说的这个问题就是一个非常典型的代表，CPU负载电流的动态波动范围非常大，它要求给CPU供电的频率响应速度要足够快、供电电流的适应范围要宽，而且还要做到过滤杂波(抗干扰性非常强)。

在主板设计时，cPU供电部分的解决方案非常多。我们使用的是比较先进的美国Intersil电源方案，这种方案的特点是电源能量转换效率非常高，可以适应较大范围的市电电压波动，在测试中我们即使把市电电压降到130v(正常电压为220v)，主板依然可以给cPu提供足够的能量，保证机器正常运行。

影响系统稳定工作的因素之三——保护电路的设计

Q9：除了刚才李工所讲的内容，我们还经常听到主板因为浪涌等因素造成的损坏。那么什么是浪涌，它又是怎样对主板造成伤害的呢?

李：浪涌电流是指电网上出现的短时间、像“海浪”一样的高电压引起的大电流。浪涌电流的成因是电网中存在电感，当某些大容量的电气设备接通或断开时，就会激发出瞬间强电流。

对于计算机来说，浪涌电流分为两部分。其一是电脑内部的浪涌电流，即计算机电源接通瞬间，由于输入滤波电容迅速充电，所以该峰值电流要远远大于稳态输入电流。此外，插拔大功率的USB设备也可能产生浪涌电流和脉冲电压，如果主板上的保护电路设计不当，极有可能导致南桥烧毁。通常的做法是在USB或者其它扩展接口处设计大容量的滤波电容和自恢复保险丝，当电流过大时，自恢复保险丝会自动断开电路，过一段时间后自行恢复，从而实现过流保护功能。还有在电路上加共模式流电感线圈，也可起到很好的抑制作用。

其二则是来自外部的浪涌电流。比方说夏天雷雨天气比较频繁，如果主板防雷击设计没有做好，雷电造成的瞬间电流会通过主板的网络系统进入电路，将主板的芯片击毁。我们在主板的网络接口部分设计了特殊的防雷击保护，可抵挡3000V的瞬间电涌冲击；在主板设计时，我们也要将网卡接口处做接地处理，以此起到“双保险”的作用。

读者有问

Q10：我们专家讲堂栏目有一个保留部分，就是让一些热心读者直接与工程师交流。下面有几个读者朋友想了解的问题，请李工来回答一下：现在有很多厂商都在推广固态电容，那固态电容都有那些优点呢?使用固态电容对主板的稳定性以及使用寿命有没有直接影响?

李：要说明这个问题，首先就要了解一下电容是用来

做什么的。电容在主板中主要是保证电压和电流的稳定(滤波)，在开关电源中起到储能的作用。

众所周知，主板稳定工作的前提是必须有纯净的电流供应。从计算机电源出来的电流如果用示波器观察依然会有很多的尖峰和杂波，这些尖峰和杂波都是主板稳定工作的大敌，所以主板上的电路必须对电源的信号进行过滤和净化。在实现方式上，不同的杂波要经过不同的器件进行过滤和净化一初始信号经过电感线圈，初步过滤掉一些高频杂波(电感线圈有储能的作用)；之后再进入电容组件进一步过滤、净化，将电源信号变成纹波很小的直流电压。

在主板上我们通常使用的电容有两种，固态电解电容和液态电解电容，它们最大的区别在于采用了不同的介电材料——液态电容的介电材料是电解液，而固态电容的介电材料则是典型的高分子材料。从固有的属性上看，固态电容其有内阻小、频率响应快、耐高温、寿命长等优点。这些优点对提高主板的稳定性、延长主板的使用寿命等都是有一定好处的。

Q11：部分动手能力比较强的发烧友用户喜欢把自己主板上的电容全部换成固态电容(或者更大容量的电容)，请问这么做对主板的稳定性和超频能力有帮助么?

李：这个问题问得很好。主板上的器件讲究按设计要求合理搭配，如果用户不明就里自行更换主板器件，就有可能对主板的稳定性造成负面影响。说实话，我们在决定更换任何一个器件之前，都要经过反复的验证和测试，其中很多条件是普通用户根本没有的。我们不赞成用户自行更换电容，而且主板的电路结构是多层的，如果用户焊接技术不过关很容易造成电路短路等问题。

正如前面所讲的，每个器件都有一个安全频率，超频使用会对主板的稳定性造成影响。而且，“将普通电容换成固态电容有利于超频”这种说法在理论上也是没有根据的。

值得注意的是，同态电容也有它自身的缺点，与液态电容A相比它的容量偏小、耐压值不够高；在主板低频信号的电路部分根本没有必要使用同态电容，在一些小功率开关电路中(如内存和集成显卡供电电路)，如固态电容数量不够达不到容量要求，并不能起到很好的储能作用，如果一味使用固态电容反而会引起系统温度升高等并发症，对主板稳定性产生不利影响。

我们认为主板上的固态电容与液态电容应该合理搭配、科学使用，并不是全固态电容就一定好。至于以前主板出现的液态电容爆浆现象，都去怪罪电容的材料不好，这种说法也是不完全正确的。电容有耐受时间的指标，它跟电路本身出现的纹波电流大小有很大关系，也就是说跟主板本身的电路设计和其它关联器件都有很大的关系。这些问题都应该更系统地考虑，否则把罪名全部加到液态电容身上会有失偏颇。

Q12：现在主板集成的功能越来越多，这样会对主板的稳定性产生影响么?

李：在主板上附加更多的功能一直是业界设计的一个趋势，但我们在选择设计哪些功能时一直都坚持以实用为主，可有可无的功能历来不要。举个不恰当的比方，“是药三分毒”，主板上多一组电路或者一组芯片，都会给主板带来一些故障和稳定方面的问题。市面上常常听到一些主板增方一些不成熟的、而且比较花哨的功能；虽然从市场的角度考虑可以为产品增加“卖点”，但用户用起来却非常麻烦。长期以来，我们面向行业用户和网吧用户的产品比较多，这部分专业人士对稳定性更感兴趣一些。

写在最后：

主板市场上品牌林立、群雄割据，再加上信步长期以来只面向行业用户和品牌机的用户，所以其在DIY市场上的声音非常小。一次偶然的机会，在与李工的接触中他说，“你们一直报道主板产品超频和性价比是不对的”，一句话成了做这篇专家讲堂的初衷。正所谓“仁者见仁、智者见智”，在错综复杂的市场背后，作为媒体我们应该聆听各方面的声音，或许在我们长期关注一样东西的同时，却忽略了另外一层不为我们所知的部分。以工程师的视野来感受技术的发展变迁，请各位读者继续关注《微型计算机》的专家讲堂栏目。