保护主板的007──主板监控技术详解
整机外设
主板是一台电脑的躯干，是一切部件正常工作的基石。主板的“健康”关系着整台电脑的正常运转。然而，随着电脑处理器主频的不断提升，随之带来的是电流、功耗的增大。而这些因素对主板提高工作稳定性提出了更高的要求。因此，主板监控技术应运而生。本文就将为你解说主板监控技术。
一、主板监控释义
主板监控电路是负责监测关系主板正常工作的几个关键参数的电路。这些关键参数主要有：电压(+5V、+12V、+3.3V等)、风扇转速(CPU风扇转速、机箱风扇转速等)、温度(CPU核心温度、机箱内部温度等)。主板监测电路的主要功能在于收集系统的工作状态，而主板监控电路再根据收集到的信息判断PC的健康是否出了问题，进而做出适当的响应或处理。
二、早期的主板监控电路
在几年前的奔腾时代，主板监控电路还未成型。那时也不会见到带测温功能的主板，更不会见到带有测速功能的风扇接口。1997年下半年，随着英特尔的Slot1 CPU和AMD Socket7 CPU竞争日渐激烈，CPU主频不断被拉升，随之而来的是工作电压的不断下降和工作电流的不断上升。大家都知道，大电流带来的高热容易引起电路的工作不稳定，低电压的CPU也对电压的细微变化更加敏感，因而这时的PC系统对主板的稳定性要求越来越严格，因此业界倡导在主板上增加专用的监测保护电路。
在1997年7月及9月的IDF (Intel Developer Forum，英特尔开发者论坛)上，英特尔明确表示，在下一代的PC平台上，Hardware Sensor与Monitor(硬件传感器和监测电路)功能将是不可或缺的标准配备。至此，主板监控电路正式宣告开始普及应用。
最早的监控方式是由LM78和LM75芯片所构成。LM78通常位于主板的BIOS ROM附近。监控项目有三个：①主板电压──12V、5V 和CPU 工作电压以及输入输出电平等四项。②主板温度──其实也就是LM78芯片本身的温度，此温度可作为机箱内部温度的指标，或泛称为主板当前的温度。③风扇转速监控──必须配合3针接口的风扇，专用的转速针脚用来监控转速，以了解风扇是否有故障或不转，进而确保CPU的正常温度。
由于LM75芯片位于CPU Socket的正中央，所以它监控的也就是CPU温度，通过与CPU底部的接触，检测CPU当前的温度，确保CPU的安全。
三、主板监控技术的发展
LM78和LM75这两颗芯片都是美国国家半导体公司(National Semiconductor，简称国半、NS，当年曾收购Cyrix)的产品。事实上，将当时的LM78/75称为“监控”芯片还不是很恰当，因为它们所能做到的只有“监视”，尚无“控制”功能。即使它们发现监控项目异常，也只能预先发出警告，并任由它继续异常，直到你发现为止。而且LM78/75构成的监控电路有一些弱点：电路采用ISA总线，电路复杂，引脚较多；NS一家垄断，价格较高；没有外接温度传感器，Slot1的CPU根本无法使用。这些缺点引起了台湾厂商的注意，他们随之推出了自己的主板监控芯片，比如华邦公司的W83781D、创维公司的GL518/520SM等。这些芯片的价格比NS的芯片便宜了许多，受到主板厂商的一致欢迎。并且他们采用了较为简单的SM总线，电路比较简单，引脚数大为减少。采用外接传感器(比如热敏电阻)测量温度，可以应用于各种CPU。
近年来，最新的CPU都将散热保护电路集成于CPU内部，一旦出现超温现象，立即从内部保护CPU。监测电路方面更是将测温电路集成于CPU内部，直接向外界电路输出温度数值信号，使测温更为准确。
今天，市场上的主板更是把监控电路功能发挥得淋漓尽致。现在的监控电路除了可以实现上述各项“监测”任务外，还真正具有“控制”功能。当某些参数超出正常值时，可以强行关机保护，另外可以监测的项目也大为增加。以华邦的W83781D为例，它可以监测3路温度传感器，提供7路电压监测，3组风扇转速监测等。比较有趣的是，今天的监控技术更加人性化，当它检测到某个参数不正常以后会发出警告，某些主板甚至可以用语音进行提示。
同时，监控电路也在逐步朝着功能多样化方向发展，比如有的主板具有DEBUG卡的功能，用LED数码管或指示灯来表示主板的每一步状态。出现故障后，很容易用它来鉴别故障源。监控电路也渐渐地朝其他部件转移，比如某些显卡也具有了电压、温度检测功能。
光有监控电路还不行，大多数使用者依靠软件来跟监控电路打交道。最常见的是BIOS带有监控电路的项目显示。另外，从最早的英特尔的LDCM到今天的各种监控软件，很多主板厂商也提供了Windows下的监测软件。
图3、图4是常见的监测软件界面，一旦温度超出正常范围，软件会弹出窗口提示(图5)。
四、监控技术的实现原理
图6为常见监控电路原理框图。监控电路主要有三大部分构成：外围监测电路、中心电路、接口控制电路。比如，温度传感器(可以是热敏电阻)将温度的变化转换为电信号送至监控电路，经过A/D转换后，读出温度数值。然后送至接口电路用于显示数值或是进行保护控制，同时面向监测软件提供数据接口，供监测软件显示正确数值。
图7给出了W82371EB监控芯片详细的原理框图。
图8是两种不同的温度采集电路应用模式，a为探头外接型，b为CPU内置型。
五、主板监控的扩展应用
目前的主板监控显示还停留在软件基础上，不论是BIOS还是操作系统下的软件，日常监控起来都很麻烦，不是很直观。近来很多硬件发烧友制作了专用的显示屏，安装在机箱面板上一目了然。下面，让我们来看看如何制作专用的显示屏。
专用的主板健康状况显示屏的原理是，将软件监测得来的数据通过并口输出到LCD显示屏上。除了可以显示主板的健康状况之外，还可以显示任意想显示的文字、图形信息，比如WINAMP的曲目、自制开机问候语等。下面来看看制作过程。
制作材料：①可以一次显示2行16个字符的LCD屏幕，一般这样的屏幕都是自带控制电路的，可以直接应用；②并口打印线；③电源延长线(就是加长的硬盘电源线)
第一和第三个配件比较难买到，少数大型电子产品市场有售，可能会有所发现。
制作方法：
制作这个东西需要有一定的焊接基础。LED屏幕控制电路14个焊点和电源延长线及打印线的连接方法，参见上面的焊接线路表。
图9是最后焊接完成的样品。配合主板监测软件，显示屏可以实现包括CPU型号和运行频率、CPU和系统温度、系统运行时间等系统状态的输出。
由于文章篇幅的限制不能详细介绍监控显示屏的制作，感兴趣的读者可以与我交流：http://xianbear.www073.cn4e.com/bear。