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  何66011 2014-08-03 00:00:00

  芯片 如果把ZY處理器CPU比喻為整個(gè)電腦系統(tǒng)的心臟，那么主板上的芯片組就是整個(gè)身體的軀干。對(duì)于主板而言，芯片組幾乎決定了這塊主板的功能，進(jìn)而影響到整個(gè)電腦系統(tǒng)性能的發(fā)揮，芯片組是主板的靈魂。 芯片組（Chipset）是主板的核心組成部分，按照在主板上的排列位置的不同，通常分為北橋芯片和南橋芯片。北橋芯片提供對(duì)CPU的類型和主頻、內(nèi)存的類型和Z大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC糾錯(cuò)等支持。南橋芯片則提供對(duì)KBC（鍵盤控制器）、RTC（實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制器）、USB（通用串行總線）、Ultra DMA/33(66)EIDE數(shù)據(jù)傳輸方式和ACPI（高級(jí)能源管理）等的支持。其中北橋芯片起著主導(dǎo)性的作用，也稱為主橋（Host Bridge）。 芯片組的識(shí)別也非常容易，以Intel 440BX芯片組為例，它的北橋芯片是Intel 82443BX芯片，通常在主板上靠近CPU插槽的位置，由于芯片的發(fā)熱量較高，在這塊芯片上裝有散熱片。南橋芯片在靠近ISA和PCI槽的位置，芯片的名稱為Intel 82371EB。其他芯片組的排列位置基本相同。對(duì)于不同的芯片組，在性能上的表現(xiàn)也存在差距。 除了Z通用的南北橋結(jié)構(gòu)外，目前芯片組正向更高級(jí)的加速集線架構(gòu)發(fā)展，Intel的8xx系列芯片組就是這類芯片組的代表，它將一些子系統(tǒng)如IDE接口、音效、MODEM和USB直接接入主芯片，能夠提供比PCI總線寬一倍的帶寬，達(dá)到了266MB/s；此外，矽統(tǒng)科技的SiS635/SiS735也是這類芯片組的新軍。除支持Z新的DDR266，DDR200和PC133 SDRAM等規(guī)格外，還支持四倍速AGP顯示卡接口及Fast Write功能、IDE ATA33/66/100，并內(nèi)建了3D立體音效、高速數(shù)據(jù)傳輸功能包含56K數(shù)據(jù)通訊(Modem)、高速以太網(wǎng)絡(luò)傳輸(Fast Ethernet)、1M/10M家庭網(wǎng)絡(luò)(Home PNA)等。 芯片的應(yīng)用 與PCR技術(shù)一樣，芯片技術(shù)已經(jīng)開展和將要開展的應(yīng)用領(lǐng)域非常的廣泛。生物芯片的diyi個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是檢測(cè)基因表達(dá)。但是將生物分子有序地放在芯片上檢測(cè)生化標(biāo)本的策略是具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，除了基因表達(dá)分析外，雜交為基礎(chǔ)的分析已用于基因突變的檢測(cè)、多態(tài)性分析、基因作圖、進(jìn)化研究和其它方面的應(yīng)用，微陣列分析還可用于檢測(cè)蛋白質(zhì)與核酸、小分子物質(zhì)及與其它蛋白質(zhì)的結(jié)合，但這些領(lǐng)域的應(yīng)用仍待發(fā)展。對(duì)基因組DNA進(jìn)行雜交分析可以檢測(cè)DNA編碼區(qū)和非編碼區(qū)單個(gè)堿基改變、確失和插入，DNA雜交分析還可用于對(duì)DNA進(jìn)行定量，這對(duì)檢測(cè)基因拷貝數(shù)和染色體的倍性是很重要的。 用于DNA分析的樣品可從總基因組DNA或克隆片段中獲得，通過酶的催化摻入帶熒光的核苷酸，也可通過與熒光標(biāo)記的引物配對(duì)進(jìn)行PCR擴(kuò)增獲得熒光標(biāo)記DNA樣品，從DNA轉(zhuǎn)錄的RNA可用于檢測(cè)克隆的DNA片段，RNA探針常從克隆的DNA中獲得，利用RNA聚合酶摻入帶熒光的核苷酸。 對(duì)RNA進(jìn)行雜交分析可以檢測(cè)樣品中的基因是否表達(dá)，表達(dá)水平如何。在基因表達(dá)檢測(cè)應(yīng)用中，熒光標(biāo)記的探針常常是通過反轉(zhuǎn)錄酶催化cDNA合成RNA，在這一過程中摻入熒光標(biāo)記的核苷酸。用于檢測(cè)基因表達(dá)的RNA探針還可通過RNA聚合酶線性擴(kuò)增克隆的cDNA獲得。在cDNA芯片的雜交實(shí)驗(yàn)中，雜交溫度足以除DNA中的二級(jí)結(jié)構(gòu)，完整的單鏈分子（300-3000nt）的混合物可以提供很強(qiáng)的雜交信號(hào)。對(duì)寡核苷酸芯片，雜交溫度通常較低，強(qiáng)烈的雜交通常需要探針混合物中的分子降為較短的片段（50-100nt），用化學(xué)和酶學(xué)的方法可以改變核苷酸的大小。 不同于DNA和RNA分析，利用生物芯片進(jìn)行蛋白質(zhì)功能的研究仍有許多困難需要克服，其中一個(gè)難點(diǎn)就是由于許多蛋白質(zhì)間的相互作用是發(fā)生在折疊的具有三維結(jié)構(gòu)的多肽表面，不像核酸雜交反應(yīng)只發(fā)生在線性序列間。芯片分析中對(duì)折疊蛋白質(zhì)的需要仍難達(dá)到，有以下幾個(gè)原因：diyi，芯片制備中所用的方法必需仍能保持蛋白質(zhì)靈敏的折疊性質(zhì)，而芯片制備中所有的化學(xué)試劑、熱處理、干燥等均將影響到芯片上蛋白質(zhì)的性質(zhì)；第二，折疊蛋白質(zhì)間的相互作用對(duì)序列的依賴性更理強(qiáng)，序列依賴性使得反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和分析定量復(fù)雜化；第三，高質(zhì)量的熒光標(biāo)記蛋白質(zhì)探針的制備仍待進(jìn)一步研究。這些原因加上其它的問題減慢了蛋白質(zhì)芯片檢測(cè)技術(shù)的研究。 自從1991年Fodor等人［1］提出DNA芯片的概念后，近年來以DNA芯片為代表的生物芯片技術(shù)［2～6］得到了迅猛發(fā)展，目前已有多種不同功用的芯片問世，而且，有的已經(jīng)在生命科學(xué)研究中開始發(fā)揮重要作用.所謂的生物芯片即應(yīng)用于生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中作用類似于計(jì)算機(jī)芯片的器件.其加工制作采用了像集成電路制作過程中半導(dǎo)體光刻加工那樣的縮微技術(shù)，將生命科學(xué)中許多不連續(xù)的過程如樣品制備、化學(xué)反應(yīng)和檢測(cè)等步驟移植到芯片中并使其連續(xù)化和微型化，這與當(dāng)年將數(shù)間房屋大小的分離元件計(jì)算機(jī)縮微到現(xiàn)在只有書本大小的筆記本計(jì)算機(jī)有異曲同工之效.這種基于微加工技術(shù)發(fā)展起來的生物芯片，可以把成千上萬(wàn)乃至幾十萬(wàn)個(gè)生命信息集成在一個(gè)很小的芯片上，對(duì)基因、抗原和活體細(xì)胞等進(jìn)行測(cè)試分析，用這些生物芯片所制作的各種不同用途的生化分析儀和傳統(tǒng)儀器相比較具有體積小、重量輕、成本低、便于攜帶、防污染、分析過程自動(dòng)化、分析速度快、所需樣品和試劑少等諸多優(yōu)點(diǎn).目前生物芯片已不再局限于基因序列測(cè)定和功能分析這樣的應(yīng)用，新派生的一批技術(shù)包括：芯片免疫分析技術(shù)［7］、芯片核酸擴(kuò)增技術(shù)［8～10］、芯片精蟲選擇和體外受精技術(shù)［11，12］，芯片細(xì)胞分析技術(shù)［13］和采用芯片作平臺(tái)的高通量藥物篩選技術(shù)［14］等.這類儀器的出現(xiàn)將為生命科學(xué)研究、疾病診斷和ZL、新藥開發(fā)、生物武器戰(zhàn)爭(zhēng)、司法鑒定、食品衛(wèi)生監(jiān)督、航空航天等領(lǐng)域帶來一場(chǎng)革命.因此，美國(guó)總統(tǒng)克林頓在1998年1月的國(guó)情咨文演講中指出：“在未來的12年內(nèi)，基因芯片將為我們一生中的疾病預(yù)防指點(diǎn)迷津”.另外，美國(guó)商界權(quán)威刊物Fortune［15］對(duì)此作了如下闡述: “微處理器在本世紀(jì)使我們的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本改變，給人類帶來了巨大的財(cái)富，改變了我們的生活方式.然而，生物芯片給人類帶來的影響可能會(huì)更大，它可能從根本上改變醫(yī)學(xué)行為和我們的生活質(zhì)量，從而改變世界的面貌”.由于生物芯片技術(shù)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，美國(guó)科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)于1998年底將生物芯片評(píng)為1998年的十大科技突破之一［16］.現(xiàn)在，生物芯片已被公認(rèn)將會(huì)給下個(gè)世紀(jì)的生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究帶來一場(chǎng)革命，并已成為各國(guó)學(xué)術(shù)界和工業(yè)界所矚目并研究的一個(gè)熱點(diǎn). 生物芯片研究狀況 本世紀(jì)50，60年代以來，微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展使其相關(guān)領(lǐng)域也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，出現(xiàn)了一些新的研究方向，如微機(jī)電系統(tǒng)、微光學(xué)器件、微分析系統(tǒng)等.這些技術(shù)在生物、化學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域也得到了較廣泛的應(yīng)用，各種生物傳感器和微型分析儀器相繼出現(xiàn)，如芯片毛細(xì)管電泳儀，氣體傳感器及用于觀察單個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞生長(zhǎng)情況的儀器等.1991年Affymax公司Fodor領(lǐng)導(dǎo)的小組對(duì)原位合成制備的DNA芯片作了首次報(bào)道［1］.他們利用光刻技術(shù)與光化學(xué)合成技術(shù)相結(jié)合制作了檢測(cè)多肽和寡聚核苷酸的微陣列（microarray）芯片.用該方法制作的DNA芯片可用于藥理基因組學(xué)研究與基因重復(fù)測(cè)序工作.這一突破性的進(jìn)展使生物芯片技術(shù)在世界范圍內(nèi)開始得到重視.隨著近些年來各種技術(shù)的進(jìn)步，生物芯片的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，科學(xué)家們采用微電子工業(yè)及其他相關(guān)行業(yè)的各種微加工技術(shù)在硅、玻璃、塑料等基質(zhì)上加工制作了各種生物芯片.美國(guó)依靠其強(qiáng)大的科技能力和經(jīng)濟(jì)實(shí)力，在該領(lǐng)域的研究開發(fā)中處于lingxian位置，先后已有幾十家生物芯片公司成立，開發(fā)出了近20種生物芯片，部分已投入研究應(yīng)用.在DNA芯片的研究過程中，很多公司都開發(fā)了具有自身特色的技術(shù).Z早涉足該領(lǐng)域的Affymetrix公司已開發(fā)了多種基因芯片，部分芯片已投入商業(yè)應(yīng)用，如用于檢測(cè)HIV基因與p53腫瘤基因突變的芯片，還有用于研究藥物新陳代謝時(shí)基因變化的細(xì)胞色素p450芯片.Hyseq公司開發(fā)的薄膜測(cè)序芯片采用的方法不是在未知序列的DNA片段上做熒光標(biāo)記，而是在已知序列的探針上做標(biāo)記，每次用不同的探針去與未知序列的DNA片段雜交，通過檢測(cè)熒光得知雜交的結(jié)果，Z后利用計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，組合出待測(cè)DNA片段的序列.Synteni公司（現(xiàn)已為Incyte Pharmaceutical并購(gòu)）研究了一種用玻璃作載體的DNA芯片，利用兩種不同的熒光標(biāo)記物，可同時(shí)在芯片上檢測(cè)正常的信使RNA與受疾病或藥物影響后的信使RNA的表達(dá)情況.Nanogen公司采用電場(chǎng)以主動(dòng)出擊的方式來操縱芯片上的DNA片段進(jìn)行雜交，使其系統(tǒng)的反應(yīng)速度比一般的讓DNA隨機(jī)擴(kuò)散尋找固化雜交探針的被動(dòng)式檢測(cè)更快，使檢測(cè)時(shí)間可減少到幾十或幾百分之一.Clinical Micro Sensors（CMS）公司正在開發(fā)一種非熒光檢測(cè)芯片，利用電信號(hào)來確定DNA雜交中有無(wú)失配的情況.除了上述公司外，美國(guó)一些大學(xué)如斯坦福大學(xué)、賓夕法尼亞大學(xué)、加利福尼亞大學(xué)伯克利分校、麻省理工學(xué)院、橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等一些大學(xué)和國(guó)家實(shí)驗(yàn)室也在進(jìn)行生物芯片的研究.歐洲一些國(guó)家的公司和大學(xué)同樣也已涉足該領(lǐng)域并取得了明顯的成就，日本有幾家公司報(bào)道了他們的研究結(jié)果.Z近，我國(guó)的清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、東南大學(xué)、軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院和ZG科學(xué)院等機(jī)構(gòu)也開始了這方面的研究工作，如果各方面重視、組織得當(dāng)、加大資金投入力度、重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，相信不久的將來在該領(lǐng)域中我國(guó)也會(huì)占有一席之地.

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