如何選擇主機板 - Intel
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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 ...
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如何挑選主機板
重點:
主板由哪些元件組成?
晶片組
外型規格
I/O
主機板的製造過程
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主機板十分複雜。
讓我們來深入剖析,檢視每一項零組件,並說明其運作用方式。
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主機板十分複雜。
讓我們來深入剖析,檢視每一項零組件,並說明其運作用方式。
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選擇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。
)
(但是,並非所有主機板都具有插槽:在空間較小的系統中,如Intel®NUC和大多數筆記型電腦,CPU已被焊接到主機板上。
)
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LGA1151插槽具有1,151個針腳。
)
現代的Intel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。
處理器插槽如何運作?
部分針腳會透過主機板上的跡線(導電金屬線)將CPU連接到記憶體,其他針腳則是電源或接地針腳組。
如果您的電腦在開機或辨識已安裝的記憶體時遇到問題,其中一個可能的原因是針腳因為彎曲而無法與CPU接觸,另外也可能是因為其他問題。
針腳可能位於主機板或或處理器封裝內,視插槽類型而定。
較舊的插槽(如Intel的Socket1)通常為針腳網格陣列(PGA),其中CPU上的針腳可插入插槽中的導電焊盤。
平面網格陣列(LGA)插槽常用於許多現代晶片組,基本上,其運作方式完全相反:插槽上的針腳會連接到CPU上的導電焊盤。
LGA1151即是此類插槽的一個例子。
時下的處理器插槽使用ZIF(零插拔力)安裝。
這表示您只須將處理器放置妥當,再使用閂鎖加以固定即可,無須施加可能會使插針彎曲錯位的額外壓力。
1989年,這項創新技術被用於Intel的Socket1,該插槽可與80486(或稱486)CPU搭配使用。
儘管Socket1的早期設計可能需要高達100磅的力量才能插入CPU,但在同一代CPU中,製造商開發出了方便使用的設計,幾乎無需施力及任何工具就能安裝。
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)。
按一下以進一步瞭解晶片組與平台控制器中樞(PCH)
經典晶片組設計常見於Intel®Pentium®處理器系列產品的晶片組,結構上可分為「北橋」和「南橋」,分別控制主機板的不同功能。
這兩個晶片共同組成了晶片「組」。
在這種較舊的設計中,北橋,或稱「記憶體控制器中樞」,會透過所謂的系統匯流排或前側匯流排(FSB)的高速介面直接連結到CPU。
這樣可以控制對系統效能極為關鍵的元件:連接至顯示卡的記憶體和擴充匯流排。
南橋,或稱「I/O控制器中樞」,則透過較慢的內部匯流排連接至北橋,實際上控制了其他所有元件,包括其他擴充插槽、乙太網路和USB埠、內建音訊等。
自2008年第1代Intel®Core™處理器開始,Intel晶片組便已將北橋的功能整合到CPU中。
記憶體控制器是影響晶片組效能的主要因素之一,現在位於CPU內,進而減少了CPU與RAM之間的通訊延遲。
CPU連接至單一晶片(而非兩個晶片)—平台控制器中樞(PCH)。
PCH控制PCIe通道、I/O功能、乙太網路、CPU時脈等。
直接媒體介面(DMI)匯流排這個高速介面會在CPU的記憶體控制器和PCH之間建立點對點連接。
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USB3.1Gen2連接埠
H系列
不支援超頻
最多20個PCIe通道
最多配備4個USB3.1Gen2連接埠
B系列
不支援超頻
最多20個PCIe通道
僅適用USB3.0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
PeripheralComponentInterconnectExpress(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byone、byfour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。
PCIe2.0×16連結的理論雙向峰值頻寬為16GB/s;PCIe3.0×16連結的峰值為32GB/s。
相較於PCIe3.0通道,許多固態硬碟通常使用的×4連結具有8GB/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PCIex16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×16PCIe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PCIe3.0×8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、Intel®Optane™memory、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SATA3.0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SATAExpress(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。
那較舊的擴充插槽格式呢?
自1981年推出最初的IBM個人電腦以來,擴充插槽一直是電腦主機板的預期配備。
最初的IBM個人電腦採用名為ISA(工業標準架構)的16位元擴充匯流排。
之後,出現了其他幾種擴充匯流排標準,如PCI(PeripheralComponentInterconnect)VESA區域匯流排、PCI-X以及AGP(加速圖形埠,一種用於將顯示卡連接到北橋、經點對點調整的PCI標準)。
PCIe與先前的PCI技術之間的主要區別在於它使用序列而非平行連結。
PCI的平行資料傳輸表示共享匯流排的速度受限於與其連接的最慢周邊裝置的速度。
PCIe為每個個別的裝置提供點對點連接,每條通道依序傳輸位元。
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。
然而,HEDT主機板,例如適用於Intel®Core™X系列處理器家族的主機板(以及基於Intel®Xeon®平台的伺服器/工作站主機板)可能有最多八個插槽。
最近的Intel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。
以往的晶片組如何連接至RAM?
在較舊的晶片組中,CPU通常會透過前側匯流排與北橋/記憶體控制器的連結,經由多步程序與RAM溝通。
在現代Intel晶片組中,記憶體控制器已整合至CPU中,並透過名為Intel®UltraPathInterconnect(Intel®UPI)的低延遲、點對點連結存取。
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。
ExtendedATX或eATX(12吋x13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。
MicroATX(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12VCPU電源連接器
PCIe電源連接器
SATAExpress/SATA3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
USB2.0、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USB3.1Gen2)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USB3.2,速度最高可達20GBit/s)。
目前的主機板可能同時配備經典的USBType-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40GB/s的速度傳輸資料,還支援DisplayPort1.2與USB3.1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HDMI2.1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DisplayPort1.4,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。
我主機板上的六個類比音訊連接埠是什麼?
主機板上音訊連接埠的顏色可能因製造商而異,但以下為標準設計:
黑色是後置揚聲器輸出
橙色是中置揚聲器/重低音喇叭輸出
粉紅色是麥可風輸入
綠色是前置揚聲器(或耳機)輸出
藍色是音源線輸入
銀色是側面揚聲器輸出
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RJ45LAN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。
主動式和被動式散熱有什麼區別?
主動式散熱解決方案具有移動零件,例如水冷散熱器中的水泵或旋轉風扇。
被動式散熱解決方案(例如散熱器)無須移動零件即可運作。
在嚴峻的工作環境中,主動式解決方案的使用壽命可能較短,又或者有低噪音需求,後者在這此時便是較為理想的選擇。
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電腦還是要升級目前的電腦,瞭解主機板元件極為重要。
一旦您瞭解所有功能後,您將知道如何選擇適合您電腦的主機板。
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。
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產品與效能資訊
1Intel®技術的功能與優勢取決於系統配置,可能會要求開啟相關硬體、軟體或服務。
實際效能會依系統組態而異。
沒有產品或元件能提供絕對的安全性。
詳情請洽詢購入系統的製造商或零售商,或是上網參閱https://www.intel.com.tw
2Intel並不提供任何明示或暗示之擔保,包括但不限於關於適售性、適合特定用途、不侵犯權利的暗示擔保,以及任何因執行過程、交易過程或用於業務中而造成的擔保。
3Bluetooth®字標和圖誌是BluetoothSIG,Inc.所擁有的註冊商標,Intel公司是基於授權使用此等標誌。
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