动力之源——从电源规范看硬件的发展
硬件时空
如果把CPU比喻为整个PC系统的大脑，那么电源就是这个系统的心脏。作为PC的动力源泉，电源承担着为系统其它配件输送“血液”（电流）的重任。从电源的发展历程来看，它伴随着电脑硬件的发展而发展，经历了从AT规范到ATX规范的变迁……
AT电源时代
电脑电源又叫开关电源。早期的AT开关电源主要依托的是IBM PC/XT/AT电源工业标准，它确立了+5V、+12V、-5V、-12V四组输出电压的电源总线架构，并向主板提供一个P.G（Power Good）信号。AT电源的输出功率一般在50W～150W。
其中+5V担负几乎所有逻辑芯片的供电，以适应早已经成为工业标准的+5V TTL逻辑电平要求；+12V则主要为硬盘和光驱马达供电。
AT电源与主板的连接线是两条单排6芯线及插头（即P8和P9），另外还有几个标准的4芯硬盘/光驱/软驱连接线及插头，以及一根交流输入开关线，通过开关按钮实现开关机。
小知识：什么是开关电源
PC电源属于开关电源的范畴。所谓开关电源，就是通过电子线路组成开关式震荡电路来实现对电能的转换。这种电源有许多优点，一是稳压范围宽，在一定范围内输出电压与输入电压变化无关；二是效率高，由于采用开关震荡工作方式，热损耗特别少，发热低；三是结构简单，相对于其它相同功率的电源，开关电源的体积和重量要小得多。
★代表硬件
早期电脑配件功耗方面要求较低，所以对电源的依赖性较小，但在ATX电源未出现之前，从286到586时代，都明显受到了AT电源规范的影响。比如，那时的主板叫AT主板，可以简单地理解成为符合AT机箱/电源规范的主板。无论是386、486主板，还是后来的Intel 430LX、430HX、430VX芯片组主板，都采用了标准的AT架构。
处理器方面，80286（1982年）、80386（1985年）、486DX（1989年）、Pentium 60/75/100/133（1993年后）等都是AT电源时代的代表产品，它们的主频都很低，功耗都不高。
当时的内存受AT电源影响的痕迹显而易见。比如72线SIMM接口的FPM内存，有32bit数据位宽，电压为标准的5V电压；再如72线的早期EDO内存，虽然速度更快，但同样采用了符合AT电源输出规范的5V电压。
AT电源之所以能风行数年，与当时的总线设备仍处在PCI时代不无关系。以显卡为例，当时显卡正处在由ISA向PCI过渡的时期，无论是ISA时代的Trident 8900/9000系列，还是PCI时代的S3 735/765以及Trident 9680/9685系列，它们对电源功耗的需求都很小，不足以引发电源的变革。
ATX电源时代
20世纪90年代中期，Intel开始全面介入主板、机箱、电源标准结构与规范的制定。1995年7月，它正式推出了ATX（AT Extend）架构，为电脑的标准化指明了道路。从此，电源全面进入ATX时代（具体又分为ATX阶段和ATX 12V阶段）。
1. ATX 0.9-1.1时期
1995年到1997年，Intel连续推出了包含0.9、1.0、1.1等版本在内的早期的ATX电源标准。
ATX电源的出现带来了PC电源史上的一次革命性变革。相对于早期AT结构的电脑来说，ATX结构的电脑在许多方面作了改进，ATX电源也发生了明显的变化，比如取消了AT电源上必备的电源开关而交由主板进行电源开关的控制，而电源内部也增加了一个待机电路为电源主电路和主板提供电压来实现电源唤醒等。相比AT电源，ATX电源带来了以下变革：
（1）与AT电源相比，ATX在输出上增加了+3.3V电压输出，以满足低电压的CPU及内存、显卡等配件的需求。
（2）为满足电脑远程开关机、键盘开关机等新的电源管理方案的需要，增加了+5VSB待机输出和PS_ON#信号。
（3）电源连接主板的输出线由原来的12芯扩充到20芯，并采用一只并联双排的20芯插头，虽然电源的输出线增加了，但安装却更简单可靠。
（4）对散热风扇的安装进行了改进，早期的ATX标准将风扇安装位置从机箱后部外侧改到了箱内靠近CPU安装位置一侧，这样一个风扇除可完成机箱内部散热，又能帮助CPU散热。
★代表硬件
电源进入ATX时代后，和电源唇齿相依的机箱自然也逃不过ATX的召唤，全面杀入了ATX时代。与此对应的是，主板也全面进入ATX或Micro ATX主板时代。
与AT主板相比，ATX主板属于一种全新的结构设计，能够更好地支持电源管理。ATX主板架构可以看成Baby AT和LPX两种架构的综合体，它在Baby AT的基础上逆时针旋转了90度，直接提供串口、打印口、PS/2鼠标键盘接口等。全面改善了硬件的安装、拆卸和使用，由于横向宽度增加，可将CPU插槽安放在内存插槽旁，这样在安装较长的扩展卡时就不会与CPU散热器冲突，内存条和其它配件的安装更换也更加方便。
受ATX风潮的影响，老一代586主板如430TX、VP3等已开始向ATX板型进化，一些主板甚至具备了双架构电源系统（同时兼具AT和ATX电源接口），成为PC发展史上的一道风景。当然，早期真正意义上的ATX主板当数采用Intel 440BX、440GX、440EX等芯片组的产品，以及VIA MVP3/MVP4、Apollo Pro主板等。
此外，受ATX电源影响较大的配件还有显卡和内存。随着ATX在输出上增加了+3.3V电压输出，工作电压为3.3V的EDO内存开始普遍使用。而对显卡来说采用3.3V电压的AGP 1×和AGP 2×接口开始在主板上标配——与PCI相比，AGP不仅在带宽上突飞猛进，更是可以有效利用系统内存。AGP接口已被当时的显卡广为采用，采用S3 VirgeDX、Trident 9850、SiS 6326等芯片的产品都是当时较具代表性的显卡产品。
2. ATX 2.0-2.03时期
随着电脑硬件发展的需要，1997～2000年间，Intel又相继推出了不断改进的ATX 2.0、2.01、2.02、2.03标准。
相比ATX 1.1，ATX 2.0的主要变化有：（1）将ATX电源内部风道进行了调整，改为面向机箱外排气；（2）对PS_ON#、PWR_OK信号和+5VSB电源规格进行了补充，对+3.3VDC端电压变动的范围和软电源控制信号进行了重新定义；（3）对电源内部输出线配线颜色的定义进行了补充；（4）加入可选择的风扇辅助电源、风扇监控、IEEE1394电压和3.3V遥控电压等标准。
后来的ATX 2.01又对机箱和主板的I/O接口的定义进行了修正和补充，将+5VSB输出电流由原来的10mA增加到720mA，改善了主板唤醒设备的能力，提高了兼容性。在ATX 2.02中还加入了一种针对250W～300W或更大功率的电源的辅助电源连接器，以加强供电。在ATX 2.03中，Intel修改了-5VDC和-12VDC的电压波动范围为正负10%，并将Micro ATX名称改为Mini-ATX，并重新定义了外观尺寸。
★代表硬件
ATX 2.0-2.03的推出，让ATX电源步入一个成熟阶段。当时最具代表性的ATX主板有Intel的815E/G系列、810系列，以及VIA的Apollo Pro133/133A系列、SiS的630/730系列等等，这类主板最大的特点在于都已标配AGP 4×/2×显卡插槽（AGP 1×/2×可用3.3V或1.5V电压，AGP 4×支持1.5V）可升级性大大增强，支持SDRAM内存。
当然，同时期成为主流的硬件还有168线的SDRAM内存，其工作电压为标准的3.3V。常见容量有32MB、64MB、128MB、256MB，在Intel的TX芯片组主板之后，SDRAM内存便成为PentiumⅡ、PentiumⅢ时代主板的标配。
处理器方面，在ATX 2.0～2.03的支持下，PentiumⅢ处理器的电压越来越低，比如基于0.18微米工艺的Pentium Ⅲ/Celeron Ⅱ的核心电压1.75V，而采用0.13微米工艺的Tualatin，核心电压降为1.45V～1.475V。此外，ATX 2.0-2.03电源还为AMD的Athlon/Athlon XP系列产品提供了大力支持。
当然，CPU主频在不断增加的同时，功耗也在不断加大（如950MHz雷鸟处理器的最大功耗为41.5W，1300MHz雷鸟的最大功耗为68.3W），这对电源提出了新的要求。特别是在经典的超频王Celeron 300A、CeleronⅡ 533A/566之后，考虑到超频的稳定性，人们对电源的性能更加关注了。
此外，由于当时顶级的TNT2 Ultra功耗较大（早期的Savage3D、RIVA 128、TNT、G200、Voodoo2等显卡功耗只有3W～6W左右，而后续的RIVA TNT2、Savage4、Voodoo3、G400等产品的功耗已上升为5W～10W或更高），部分供电不足的主板或低端电源已出现不稳定现象（如容易产生死机、重启等），高性能显卡对电源需求的影响日渐明显。
在ATX 2.0-2.03时期，最具代表性的显卡产品就是NVIDIA的TNT/TNT2系列，其中TNT2系列采用0.25微米工艺，AGP 4×接口，分为TNT2普通版与TNT2 Ultra版及简化的Vanta与Model64（M64）等版本，凭借在3D游戏中的速度优势，TNT2一举成为当时显卡市场的霸主。
当然，同时期较具影响力的硬件还有老牌图形芯片厂商S3推出的Savage4显卡。作为Savage3D的续作，Savage4有LT、GT、MT、Pro、Pro+等型号，常见的GT芯片时钟频率为125MHz，AGP 2×接口，集成270MHz的RAMDAC；Pro芯片时钟频率为143MHz，兼容AGP 4×接口，集成300MHz的RAMDAC。
Savage4拥有很多新特性，如双渲染流水线支持单周期多重纹理、32位真彩色渲染等，另外，它在DVD解压方面的表现也十分突出，能提供比较优秀的画面。
随着电脑进入P4时代，电源规范也进行了很大的调整。在ATX电源规范的基础上，Intel进一步推出了专为P4主板芯片组及处理器量身定做的ATX 12V电源规范，电源也进入了“P4时代”。
3．ATX 12V电源时代
1.ATX 12V 1.0标准
作为ATX 12V的早期标准，2000年2月推出的1.0标准确立了ATX 12V的基础。它与ATX 2.03的主要区别如下：
（1）增大+12V输出能力，并改用+12V电压为CPU供电，不再使用以前的+5V电压。这样便加强了+12V输出电压，可获得比+5V电压大许多的高负载性及更大更恒定的功率，从而解决了P4处理器的高功耗需求。
（2）增加了+12V输出线，并增加了一只4芯的+12V插头，这是首次为CPU单独增加的电源接口，可单独向P4处理器供电，该插头也成为ATX 12V电源的主要外观特征。
（3）+5VSB输出电流也被增大，可更好地适应诸如“Instantly Available PC”、“Suspend-to-RAM”等电源管理方案。
（4）此外，ATX 12V 1.0规范还对涌浪电流峰值、滤波电容的容量、保护电路等制定了相应规定，以更好确保电源的稳定性。
★代表硬件
此时，最具代表性的CPU是Socket 423接口的Pentium 4（Willamette）处理器，主频为1.3GHz～2GHz，采用0.18微米工艺，二级缓存为256KB，外频为100MHz，核心电压为1.75V，它是第一代P4产品。Tualatin赛扬1GHz的功耗才27W，而1.5GHz的Pentium 4的功耗就已达75W，再加上早期P4主板的功耗超过40W，P4对电源提出了更高的要求。
主板方面，除了Intel P4主板的开山鼻祖850/845系列之外，VIA的P4X266系列、SiS的645系列主板已开始流行，它们的最大特点就是专门为CPU单独添加了12V 4Pin电源接口。
2.ATX 12V 1.1标准
随着以GeForce 256为代表的更高功耗显卡的出现（GeForce 256的功耗为16W），2000年8月Intel又推出了ATX 12V 1.1标准，增加了对+3.3V端输出电流的要求，以适应更大功耗的显卡和内存的需要。
★代表硬件
这个时期最具代表性的CPU是Intel推出的“Willamette”核心的Pentium 4（Socket 478接口）。主板方面则是845的后续产品845D、845E、845G系列，支持DDR内存、支持ICH4南桥（支持USB 2.0）是它们的共同特点。845系列主板与DDR技术结合后，平台的整体性能大为提升，成为当时的主流选择。
当然，作为世界上第一款支持硬件T&L（几何转换和光照处理）的显卡，GeForce 256的问世在当时引起了巨大的轰动，而NVIDIA更是通过GeForce 256巩固了其显卡领域老大的地位，并陆续推出了GeForce 2/ MX、GeForce 3等多款经典作品。
3.ATX 12V 1.2标准
2002年2月，ATX 12V 1.2标准出台了，它主要是对为ISA设备供电的-5V的支持进行了弱化，-5V端输出电流最高也只有0.5A。ATX 12V 1.2标准发布后，主板上已慢慢看不到ISA插槽的身影。
★代表硬件
这个时期，“Northwood”核心的Pentium 4已大量上市，其性能比“Willamette”核心有了很大提升，出现了P4A、P4B、P4C等经典产品。
在ATX 12V电源的强劲支持下，更高功耗的GeForce3 Ti、GeForce4 Ti/MX等显卡成为市场的主流。
GeForce4 MX系列虽然售价低廉，但性能不俗，在低端市场上大受欢迎。而GeForce4 Ti4200则成为主流用户的至爱，作为采用号称DirectX 8时代最强劲的GPU——NV25核心的显卡产品，它兼顾了高性能、低功耗和低价格几大特点，并在市场上“一战成名”。
当然，同时期不可忽视的显卡产品还有ATI Radeon 7500/8500系列，其中Radeon 8500（核心代号R200）成为了第一款能够真正与NIVID显卡抗衡的产品，它使ATI开始摆脱困境，并慢慢崛起。
4.ATX 12V 1.3标准
2003年4月，Intel又推出了ATX 12V 1.3标准。新规范的具体变化有：（1）再次加强电源的+12V输出能力，要求+12V端的电流输出最低达到18A以上，以更好地满足Prescott核心CPU的需要。此外，为保证输出线路的安全、避免损耗，要求单路+12V输出不得大于240VA；（2）为保证高功耗显卡的需要，要求+3.3V端的电流输出最低达到10A以上；（3）规定了电源的满载转换效率必须达到68%以上；（4）定义并新增了对SATA设备的电源接口的支持；（5）取消了-5V的输出端口。
★代表硬件
此时最具代表性的硬件当数SATA硬盘，支持热插拔的SATA是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范，在IDF Fall 2001大会上，Seagate就宣布了Serial ATA 1.0标准，正式宣告了SATA规范的确立。
除了电源标准对SATA硬盘提供支持外，同时期Intel推出的865系列主板已普遍支持SATA——它搭配的南桥芯片为ICH5（82801EB）/ICH5R（82801ER）。在ICH4的基础上，ICH5和ICH5R南桥将6个USB 2.0接口增加到8个，并且前瞻性地提供了两个SATA硬盘接口。
这时，P4处理器正处在P4C（Northwood/800MHz）向P4E（Prescott/800MHz/90纳米工艺）过渡的时期，Prescott的功耗也上升到百瓦以上。ATX 12V 1.3标准的及时发布，可以说是解了Prescott的“燃眉”之急。
随着性能的不断飙升，显卡GPU也全面进入了高功耗的时代。以NVIDIA GeForce FX、ATI Radeon 9700系列为代表的显卡对电源提出了更高的要求。比如，GF FX5800 Ultra显卡的功耗已赶上Prescott处理器。
5.ATX 12V 2.0标准
2004年4月，为了满足电脑硬件发展的需要，Intel又推出了ATX 12V 2.0标准。相比前作，ATX 12V 2.0标准主要有以下重大改进：
（1）电源主输出接口由20Pin改为24Pin、双+12V输出，一路为CPU供电，一路为主板、PCI-Express及其他设备供电，以满足高性能PCI-E显卡的需求。由于采用了双路+12V输出，连接主板的主电源接口也从原来的20针扩增至24针，分别由12×2的主电源和2×2的CPU专用电源接口组成。
（2）将电源满载转换效率的标准提升至80%以上，更好满足环保节能的要求，并再次加强了+12V的电流输出能力。
★代表硬件
ATX 12V 2.0标准的推出宣告电脑正式进入了PCI-Express时代。最具代表性的主板产品就是Intel的915系列，它率先提供了对PCI Express的支持，为PCI Express插槽和显卡的普及居功至伟。
当然，此时最具代表性的硬件还有PCI-E显卡。以NVIDIA GeForce 6系列、ATI Radeon X系列为代表的PCI Express显卡开创了全新的PCI-E显卡时代。此时期最当红的此类产品当数GeForce 6600，6600堪称当时NVIDIA的中端之王（其中GT版核心显/存频率达到500/1000MHz，采用GDDR3显存，而6600标准版频率为300/500MHz），在3D游戏中具备良好的速度和画质表现。
6.ATX 12V 2.2标准
随着SLI和CorssFire双显卡模式的成熟，顶级双显卡的功耗已高达200W，400W以上的电源成为这类顶级配置的标配。为此，2005年6月Intel推出了ATX 12V 2.2标准。
在新规范中，Intel进一步提高了电源的转换效率，为满足高功耗设备的需求进一步提高了最大供电功率。它针对新硬件的发展趋势对各路输出要求做了调整，减少对+12V持续供电能力输出的要求、提高了3.3V、5V的输出电流，可更好地满足64位平台与PCI-E、SATA接口的需求。
★代表硬件
2005年后新一代硬件层出不穷，945系列主板、Pentium D处理器、Athlon64 X2处理器、ATI Radeon X1000系列显卡、NVIDIA GeForce 7系列显卡等都是其中的典型代表。
7.ATX 12V 2.3标准
2007年4月3日，Intel发布了最新的ATX 12V 2.3标准，主要是针对Vista系统带来的硬件升级以及双核、多核处理器的功耗改变而制定的。主要变化在于：
（1）在ATX 12V 2.3标准中推出了180W、220W、270W三个功率级别的单路+12V电源标准，为入门级用户提供了更经济的选择。
（2）在大功率电源方面，推出了300W、350W、400W、450W功率级别，以便更好地支持高端Vista显卡。
（3）对比2.2标准，2.3标准中降低了各路电压最小输出电流，提高了12V1输出能力，降低了12V2输出能力，可更好满足显卡功耗的不断提升与酷睿2等主流CPU功耗持续下降的需求。
★代表硬件
2006年7月27日，Intel推出了Core2 Duo处理器，如今已成为CPU市场的抢手货，而目前在市场上不断走红的DirectX 10显卡（NVIDIA的G80系列及ATI的R6XX系列等）将是ATX 12V 2.3标准的受益者。