Набор микросхем являющийся интерфейсом между составными частями компьютера такими как цп озу пзу
Обновлено: 07.07.2024
Материнская плата (также называемая материнская плата , основная плата , или Мобо ) является основной печатной платы (ПП) в компьютерах общего назначения и других расширяемых систем. Он поддерживает и обеспечивает связь между многими важными электронными компонентами системы, такими как центральный процессор (ЦП) и память , а также предоставляет разъемы для других периферийных устройств . В отличие от объединительной платы , материнская плата обычно содержит важные подсистемы, такие как центральный процессор, контроллеры ввода / вывода и памяти набора микросхем , интерфейсные разъемы и другие компоненты, интегрированные для общего использования.
Материнская плата означает, в частности, печатную плату с возможностью расширения. Как следует из названия, эта плата часто называют «матерью» всех компонентов , прикрепленных к нему, которые часто включают в себя периферийные устройства, интерфейсные карты и дочерние платы : звуковые карты , видеокарты , сетевые карты , адаптеры шины , ТВ - тюнеров , Карты IEEE 1394 ; и множество других пользовательских компонентов.
Точно так же термин материнская плата описывает устройство с одной платой и без дополнительных расширений или возможностей, таких как платы управления в лазерных принтерах, телевизорах, стиральных машинах, мобильных телефонах и других встроенных системах с ограниченными возможностями расширения.
СОДЕРЖАНИЕ
История
До изобретения микропроцессора цифровой компьютер состоял из нескольких печатных плат в каркасе для карт с компонентами, соединенными объединительной платой , набором соединенных между собой разъемов. В очень старых конструкциях медные провода были дискретными соединениями между контактами разъема карты, но вскоре печатные платы стали стандартной практикой. Центральный процессор (ЦП), память и периферийные устройства были размещены на индивидуальном печатные платы, которые были подключены к объединительной плате. Вездесущая шина S-100 1970-х годов является примером системы объединительной платы этого типа.
Самые популярные компьютеры 1980-х годов, такие как Apple II и IBM PC, публиковали схематические диаграммы и другую документацию, которая позволяла быстро производить обратное проектирование и заменять материнские платы сторонними производителями. Обычно предназначенные для создания новых компьютеров, совместимых с образцами, многие материнские платы предлагали дополнительную производительность или другие функции и использовались для обновления оригинального оборудования производителя.
В конце 1980-х - начале 1990-х годов стало экономичным переносить на материнскую плату все большее количество периферийных функций. В конце 1980-х материнские платы персональных компьютеров начали включать одиночные микросхемы (также называемые микросхемами Super I / O ), способные поддерживать набор низкоскоростных периферийных устройств: клавиатуру и мышь PS / 2 , дисковод для гибких дисков , последовательные порты и параллельные порты. . К концу 1990-х многие материнские платы персональных компьютеров включали в себя встроенные аудио-, видео-, хранилища и сетевые функции потребительского уровня без необходимости использования каких-либо карт расширения ; В высокопроизводительных системах для 3D- игр и компьютерной графики обычно в качестве отдельного компонента использовалась только видеокарта. ПК, рабочие станции и серверы для бизнеса с большей вероятностью потребуются карты расширения либо для более надежных функций, либо для более высоких скоростей; в этих системах часто было меньше встроенных компонентов.
Ноутбуки и портативные компьютеры, разработанные в 1990-х годах, были интегрированы с наиболее распространенными периферийными устройствами. Это включало даже материнские платы без обновляемых компонентов - тенденция, которая будет продолжаться по мере появления систем меньшего размера на рубеже веков (таких как планшетный компьютер и нетбук ). Память, процессоры, сетевые контроллеры, источник питания и хранилище будут интегрированы в некоторые системы.
Дизайн
Материнская плата обеспечивает электрические соединения, с помощью которых обмениваются данными другие компоненты системы. В отличие от объединительной платы, он также содержит центральный процессор и другие подсистемы и устройства.
Типичный настольный компьютер имеет микропроцессор , основную память и другие важные компоненты, подключенные к материнской плате. Другие компоненты, такие как внешнее хранилище , контроллеры для отображения видео и звука , а также периферийные устройства, могут быть подключены к материнской плате в виде сменных карт или с помощью кабелей; В современных микрокомпьютерах все чаще интегрируются некоторые из этих периферийных устройств в саму материнскую плату.
Важным компонентом материнской платы является набор микросхем микропроцессора , который обеспечивает вспомогательные интерфейсы между процессором и различными шинами и внешними компонентами. Этот набор микросхем в некоторой степени определяет особенности и возможности материнской платы.
Современные материнские платы включают в себя:
- Разъемы ЦП (или разъемы ЦП), в которых могут быть установлены один или несколько микропроцессоров . В случае ЦП в корпусах с массивом шариковой сетки , таких как VIA Nano и Goldmont Plus , ЦП напрямую припаян к материнской плате.
- Слоты памяти, в которые должна быть установлена основная память системы, обычно в виде модулей DIMM, содержащих микросхемы DRAM, могут быть DDR3 , DDR4 или DDR5.
- Набор микросхем, который образует интерфейс между процессором , основной памятью и периферийными шинами.
- Микросхемы энергонезависимой памяти (обычно Flash ROM на современных материнских платах), содержащие микропрограмму системы или BIOS.
- Тактовый генератор , который вырабатывает систему тактового сигнала для синхронизации различных компонентов
- Слоты для карт расширения (интерфейс с системой через шины, поддерживаемые чипсетом)
- Разъемы питания, которые получают электроэнергию от блока питания компьютера и распределяют ее на ЦП, набор микросхем, основную память и карты расширения. По состоянию на 2007 год некоторым видеокартам (например, GeForce 8 и Radeon R600 ) требуется больше энергии, чем может обеспечить материнская плата, и поэтому были введены специальные разъемы для подключения их непосредственно к источнику питания.
- Разъемы для жестких дисков, оптических дисководов или твердотельных накопителей, обычно SATA и NVMe .
Кроме того, почти все материнские платы включают логику и разъемы для поддержки часто используемых устройств ввода, таких как USB для мыши и клавиатуры . Ранние персональные компьютеры, такие как Apple II или IBM PC, имели на материнской плате только минимальную поддержку периферийных устройств. Иногда оборудование видеоинтерфейса также интегрируется в материнскую плату; например, на Apple II и редко на IBM-совместимых компьютеров , таких как IBM PC - младший . Дополнительные периферийные устройства, такие как контроллеры дисков и последовательные порты, были предоставлены как карты расширения.
Учитывая высокую тепловую мощность процессоров и компонентов высокоскоростных компьютеров, современные материнские платы почти всегда имеют радиаторы и точки крепления вентиляторов для отвода избыточного тепла.
Фактор формы
Материнские платы производятся в различных размерах и формах, называемых компьютерным форм-фактором , некоторые из которых являются специфическими для отдельных производителей компьютеров. Однако материнские платы, используемые в IBM-совместимых системах, рассчитаны на различные размеры корпусов . По состоянию на 2005 год большинство материнских плат настольных компьютеров используют стандартный форм-фактор ATX - даже те, которые используются в компьютерах Macintosh и Sun , которые не были построены из обычных компонентов. Форм-фактор материнской платы и блока питания (БП) корпуса должен совпадать, хотя некоторые материнские платы меньшего форм-фактора того же семейства подходят для более крупных корпусов. Например, корпус ATX обычно вмещает материнскую плату microATX . В портативных компьютерах обычно используются высокоинтегрированные, миниатюрные и индивидуализированные материнские платы. Это одна из причин того, что портативные компьютеры сложно модернизировать и дорого ремонтировать. Часто выход из строя одного компонента ноутбука требует замены всей материнской платы, что обычно дороже, чем материнская плата для настольных ПК.
Сокеты процессора
Разъем ЦП (центральный процессор) или слот - это электрический компонент, который подключается к печатной плате (PCB) и предназначен для размещения ЦП (также называемого микропроцессором). Это специальный тип гнезда для интегральных схем, предназначенный для очень большого количества выводов. Разъем ЦП обеспечивает множество функций, включая физическую структуру для поддержки ЦП, поддержку радиатора, облегчение замены (а также снижение затрат) и, что наиболее важно, формирование электрического интерфейса как с ЦП, так и с печатной платой. Разъемы ЦП на материнской плате чаще всего можно найти на большинстве настольных и серверных компьютеров (в ноутбуках обычно используются ЦП для поверхностного монтажа), особенно на тех, которые основаны на архитектуре Intel x86 . Тип сокета ЦП и набор микросхем материнской платы должны поддерживать серию и скорость ЦП.
Интегрированная периферия
Блок-схема материнской платы начала 2000-х годов, которая поддерживает множество встроенных периферийных функций, а также несколько слотов расширенияВ связи с неуклонным снижением стоимости и размеров интегральных схем теперь можно включить поддержку многих периферийных устройств на материнскую плату. Комбинируя множество функций на одной печатной плате , можно уменьшить физический размер и общую стоимость системы; Таким образом, высокоинтегрированные материнские платы особенно популярны в компьютерах малого форм-фактора и бюджетных компьютерах.
Слоты для периферийных карт
Типичная материнская плата будет иметь разное количество подключений в зависимости от ее стандарта и форм-фактора .
Стандартная современная материнская плата ATX обычно имеет два или три разъема PCI-Express x16 для видеокарты, один или два старых разъема PCI для различных карт расширения и один или два разъема PCI-E x1 (который заменил PCI ). Стандартная материнская плата EATX будет иметь от двух до четырех разъемов PCI-E x16 для видеокарт и различное количество разъемов PCI и PCI-E x1. Иногда он также может иметь слот PCI-E x4 (зависит от марки и модели).
На некоторых материнских платах есть два или более слота PCI-E x16, что позволяет использовать более 2 мониторов без специального оборудования или использовать специальную графическую технологию под названием SLI (для Nvidia ) и Crossfire (для AMD ). Они позволяют соединять от 2 до 4 видеокарт вместе, чтобы обеспечить лучшую производительность в ресурсоемких задачах графических вычислений, таких как игры, редактирование видео и т. Д.
В более новых материнских платах слоты M.2 предназначены для SSD и / или контроллера беспроводного сетевого интерфейса .
Температура и надежность
Материнские платы обычно имеют воздушное охлаждение с радиаторами, которые часто устанавливаются на более крупных микросхемах современных материнских плат. Недостаточное или неправильное охлаждение может вызвать повреждение внутренних компонентов компьютера или привести к его сбою . Пассивного охлаждения или одного вентилятора, установленного на блоке питания , было достаточно для процессоров многих настольных компьютеров до конца 1990-х годов; с тех пор большинство из них потребовало установки вентиляторов ЦП и радиаторов из-за повышения тактовой частоты и энергопотребления. Большинство материнских плат имеют разъемы для дополнительных компьютерных вентиляторов и встроенные датчики температуры для определения температуры материнской платы и процессора, а также разъемы для управляемых вентиляторов, которые BIOS или операционная система могут использовать для регулирования скорости вращения вентилятора. В качестве альтернативы компьютеры могут использовать систему водяного охлаждения вместо множества вентиляторов.
Некоторые компьютеры с малым форм-фактором и домашние кинотеатры, предназначенные для бесшумной и энергоэффективной работы, имеют конструкцию без вентилятора. Обычно это требует использования ЦП с низким энергопотреблением, а также тщательной компоновки материнской платы и других компонентов, позволяющих разместить радиатор.
Исследование 2003 года показало, что некоторые ложные сбои компьютера и общие проблемы с надежностью, начиная от искажения изображения на экране и заканчивая ошибками чтения / записи ввода-вывода , могут быть связаны не с программным обеспечением или периферийным оборудованием, а со старением конденсаторов на материнских платах ПК. В конечном итоге было показано, что это результат неправильного состава электролита, проблема, названная « чумой конденсаторов» .
современные материнские платы используют электролитические конденсаторы для фильтрации постоянного тока, распределяемого по плате. Эти конденсаторы стареют с зависящей от температуры скоростью, так как их водные электролиты медленно испаряются. Это может привести к потере емкости и последующим сбоям в работе материнской платы из-за нестабильности напряжения . Хотя большинство конденсаторов рассчитаны на 2000 часов работы при 105 ° C (221 ° F), их ожидаемый расчетный срок службы примерно удваивается на каждые 10 ° C (18 ° F) ниже этого значения. При температуре 65 ° C (149 ° F) срок службы может составлять от 3 до 4 лет. Однако многие производители поставляют некачественные конденсаторы, которые значительно сокращают срок службы. Недостаточное охлаждение корпуса и повышенная температура вокруг разъема процессора усугубляют эту проблему. С помощью верхних вентиляторов компоненты материнской платы можно поддерживать при температуре ниже 95 ° C (203 ° F), что фактически удваивает срок службы материнской платы.
С другой стороны, материнские платы среднего и высокого класса используют исключительно твердотельные конденсаторы. На каждые 10 ° C меньше их средний срок службы увеличивается примерно в три раза, что приводит к увеличению ожидаемого срока службы в 6 раз при 65 ° C (149 ° F). Эти конденсаторы могут быть рассчитаны на 5000, 10000 или 12000 часов работы при 105 ° C (221 ° F), что увеличивает прогнозируемый срок службы по сравнению со стандартными твердотельными конденсаторами.
В настольных ПК и ноутбуках решения для охлаждения и мониторинга материнской платы обычно основаны на Super I / O или встроенном контроллере .
Начальная загрузка с использованием базовой системы ввода / вывода
В большинстве современных конструкций материнских плат для загрузки операционной системы используется BIOS , хранящийся в микросхеме EEPROM или флэш-памяти NOR , припаянной к материнской плате или вставленной в нее . Когда компьютер включен, микропрограмма BIOS проверяет и настраивает память, схемы и периферийные устройства. Это Power-On Self Test (POST) может включать в себя тестирование некоторых из следующих вещей:
Многие материнские платы теперь используют преемник BIOS под названием UEFI . Он стал популярным после того, как Microsoft начала требовать, чтобы система была сертифицирована для работы с Windows 8 .
1.Комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач это…?
а. Электронно - вычислительная машина
б. Персональный компьютер
в. Архитектура ЭВМ
2. К основным характеристикам ЭВМ относятся…?
а. Быстродействие, производительность, е мкость запоминающих устройств
б. Емкость оперативной памяти (ОЗУ) и внешней памяти (ВЗУ)
в. Надежность, точность, достоверность
г. Все варианты верны
3.Внутрення память компьютера делится на…?
а. Оперативная и постоянная
б. Оперативная и кэш- память
в. Постоянная и кэш-память
г. Все варианты верны
4. Укажите верное (ые) высказывание (я):
а. Устройство ввода – предназначено для обработки вводимых данных.
б. Устройство ввода – предназначено для передачи информации от человека машине.
в. Устройство ввода – предназначено для реализации алгоритмов обработки, накопления и передачи информации.
г. Все варианты верны
5. Назовите классификацию электронно – вычислительных машин по принципу действия…?
6.Назовите схемные логические элементы…?
7.В аппаратные средства архитектуры ЭВМ входят…
а. Структура системы, организация памяти, организация ввода/вывода, принципы управления
б. Операционные системы, системы программирования, прикладное программное обеспечение
в. Система команд, форматы данных, алгоритмы выполнения операций
г. Все варианты верны
8. Устройства, непосредственно участвующие в обработке информации (процессор, сопроцессор, оперативная память), соединяются с остальными устройствами единой магистралью – шиной.
Про что идет речь?
а. Магистрально – модульный принцип
б. Аппаратные средства ЭВМ
в. Принцип открытой архитектуры
г. Программные средства ЭВМ
9. Какое устройство изображено на рисунке?
в. Оперативная память
10. Устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде…?
в. Оперативная память
11. К основным характеристикам микропроцессора относится…?
а. Тип микропроцессора, быстродействие
б. Тактовая частота, разрядность
в. Тип микропроцессора, быстродействие микропроцессора, тактовая частота микропроцессора, разрядность п p оцессо p а.
г. Все варианты верны
12. Назовите что в общем случае содержит в себе Центральный процессор …?
13. Команды пересылки это…?
14. Производят над операндами логические операции, например, логическое И, логическое ИЛИ, исключающее ИЛИ, очистку, инверсию, разнообразные сдвиги (вправо, влево, арифметический сдвиг, циклический сдвиг)…?
Про что идет речь?
а. Команды пересылки
б. Логические команды
в. Арифметические команды
г. Команды переходов
15. По назначению регистры различаются…?
а. Аккумулятор, флаговые, общего назначения
б. Индексные, указательные
в. Сегментные, управляющие
г. Все варианты верны
16. Состоит из большого числа сходных процессоров, которые выполняют одну и ту же последовательность команд применительно к разным наборам данных.
Про что идет речь?
а. Матричный процессор
б. Векторный процессор
в. Центральный процессор
17. Какой цифре на рисунке соответствуют порты для подключения акустической системы…?( см. рисунок)
18. Набор микросхем (может быть и в одной микросхеме), являющийся интерфейсом между составными частями компьютера, такими, как ЦП, ОЗУ, ПЗУ, Порты ввода/вывода…?
19. Перечислите группы микропроцессоров…?
20. Шины данных это …?
а. Шина передает системный тактовый сигнал для синхронизации периферийных устройств, подключенных к компьютеру
б. Все шины, которые используются для передачи данных между процессором компьютера и периферией
в. Позволяет подключать дополнительные компоненты, такие как звуковые или ТВ карты
г. Позволяет процессору взаимодействовать с периферийными устройствами.
Разработала преподаватель Федорищенко Татьяна Васильевна
Тест по дисциплине: «Архитектура аппаратных средств»
Вариант 2
1. Сложная система взаимосвязанных аппаратных средств, способных работать с информацией и рассчитанная на самостоятельную работу одного пользователя это…?
а. Электронно - вычислительная машина
б. Персональный компьютер
в. Архитектура ЭВМ
2.Внутренние устройства системного блока компьютера …?
а. Материнская плата , процессор
б. Видеокарта, графическая карта
в. Сетевой адаптер , звуковая карта
г. Все варианты верны
3.Внешняя память компьютера делится на…?
а. Внешние запоминающие устройства и их носители
б. Оперативная и постоянная
в. Жесткий магнитный диск
г. Все варианты верны
4. Укажите верное (ые) высказывание (я):
а. Устройство вывода – предназначено для программного управления работой ПК.
б. Устройство вывода – предназначено для обучения, для игры, для расчетов и для накопления информации.
в. Устройство вывода – предназначено для передачи информации от машины человеку.
г. Все варианты верны
5. Назовите классификацию электронно – вычислительных машин по способу организации вычислительного процесса …?
6. Назовите базовые логические операции и схемы…?
7. В программное обеспечение архитектуры ЭВМ входят…?
а. Структура системы, организация памяти, организация ввода/вывода, принципы управления
б. Операционные системы, системы программирования, прикладное программное обеспечение
в. Система команд, форматы данных, алгоритмы выполнения операций
г. Все варианты верны
8. Обмен информацией между отдельными устройствами ЭВМ производится по трем многоразрядным шинам, соединяющим все модули, - шине данных, шине адресов и шине управления.
Про что идет речь?
а. Аппаратные средства ЭВМ
б. Программные средства ЭВМ
в. Магистрально – модульный принцип
г. Принцип открытой архитектуры
9. Какое устройство изображено на рисунке?
в. Оперативная память
г. Сетевая карта
10. Процессор – это…?
а. Процессор, реализованный в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких специализированных микросхем
б. Количество импульсов, создаваемых генератором за 1 секунду
в. Максимальное количество p аз p ядов двоичного кода, которые могут обрабатываться или передаваться одновременно
г. Устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде
11. Число элементарных операций, выполняемых микропроцессором в единицу времени (операции/секунда)…это?
а. Тип микропроцессора
б. Быстродействие микропроцессора
в. Тактовая частота микропроцессора
г. Разрядность п p оцессо p а.
12. К какому устройству относятся арифметико-логическое устройство, устройство управления и регистры…?
13. Арифметические команды это…?
14. Предназначены для изменения обычного порядка последовательного выполнения команд. Про что идет речь?
а. Команды пересылки
б. Логические команды
в. Команды переходов
г. Арифметические команды
15. По типу приёма и выдачи информации различают типы регистров:
а. Сдвиговые регистры, параллельные регистры
б. Сегментные регистры, управляющие регистры
в. Индексные регистры, флаговые регистры
г. Все варианты верны
16. Векторный процессор…?
а. Состоит из большого числа сходных процессоров, которые выполняют одну и ту же последовательность команд применительно к разным наборам данных
б. Обеспечивает параллельное выполнение операций над массивами данных
в. Соединяет процессор с северным мостом или контроллером памяти MCH
г. Система из нескольких параллельных процессоров, разделяющих общую память
17. Какой цифре на рисунке соответствуют специализированные порты для подключения клавиатуры и мыши. (см.рисунок)
18. Важнейшая часть ПК, содержащая его основные электронные компоненты…?
г. Системная плата
19. Перечислите типы материнских плат…?
20. Шина ввода-вывода
а. Связаны с определенными участками процессора и позволяют записывать и читать данные из оперативной памяти
б. Эти шины питают электричеством различные, подключенные к ним устройства
в. Позволяет процессору взаимодействовать с периферийными устройствами
г. Предназначена для передачи информации между процессором и основной памятью
Электронное учебное пособие
"Технические средства информатизации"
- Вычислительные приборы и устройства
- Внешние запоминающие устройства
- Устройства ввода
- Устройства вывода
- Дополнительные аппаратные средства ввода-вывода мультимедийных компьютеров
- Видео система
Тема 1.2 Системные платы.Центральный процессор
Системные платы: основные компоненты, типоразмеры
Системные платы. Назначение, устройство и принцип работы
Если вы когда-либо заглядывали внутрь компьютера, то не могли не обратить внимания на важнейшую его деталь, объединяющую все остальные компоненты в единое целое – системную (материнскую) плату. Благодаря этой плате все части компьютера снабжаются электропитанием и получают возможность обмениваться данными.
За последние 20 лет системные платы прошли длинный эволюционный путь. В самом начале они содержали лишь малую толику из тех компонентов, которые обычно имеются на современных системных платах. На первой системной плате IBM PC имелись только гнезда для сменных плат и процессор. В эти гнезда пользователи вставляли определенные компоненты компьютера, например, платы контроллеров дисковода гибких дисков и платы оперативной памяти. Современные системные платы обычно выполняют множество функций и оказывают непосредственное влияние на функциональные возможности компьютера, а также определяют потенциал его обновления.
В этой статье рассматриваются важнейшие компоненты системной платы. Кроме того, приводится подробный анализ пяти характеристик, оказывающих решающее влияние на возможности компьютера.
Конструктивные параметры
Системная плата сама по себе бесполезна, но она нужна для обеспечения работы компьютера. Она предназначается в первую очередь для размещения кристалла микропроцессора компьютера и подключения к нему всех остальных компонентов. Все компоненты, обеспечивающие работу компьютера или расширяющие его функциональные возможности, являются частью системной платы либо подключаются к ней с помощью специальных гнезд или портов.
Форм-фактор – только один из многих стандартов, касающихся системных плат. Перечислим некоторые другие стандарты:
· Конструкцией сокета для микропроцессора определяется тип центрального процессора, который можно использовать на системной плате.
· Микропроцессорный набор ("чипсет") представляет собой часть логической схемы системной платы и обычно состоит из двух частей – северного моста и южного моста. Эти два "моста" соединяют центральный процессор с другими частями компьютера.
· Микросхема базовой системы ввода / вывода (Basic Input/Output System, BIOS) управляет большинством основных функций компьютера и при каждом включении осуществляет самопроверку. В некоторых системах имеется две системы BIOS для обеспечения резервирования в случае отказа одной из них или при возникновении ошибки в ходе обновления.
· Микросхема часов реального времени (real time clock chip) с питанием от отдельной батареи. В ней хранятся основные настройки и производится отсчет системного времени.
Системная плата снабжена следующими разъемами (слотами) и портами:
· Слот расширения (стандарта) PCI для периферийных компонентов – предназначается для подключения платы видеоадаптера (видеокарты), звуковой платы и платы видеозахвата, а также сетевых адаптеров.
· Ускоренный графический порт (Accelerated Graphics Port, AGP) – специализированный порт для подключения видеоадаптеров.
· Интерфейсы дисковых устройств IDE – для управления приводами жестких дисков.
· Универсальная последовательная шина, или шина FireWire – для подключения внешних периферийных устройств.
· Слоты для подключения оперативной памяти.
В некоторых системных платах используются новейшие технологические усовершенствования:
· Благодаря контроллерам массивов независимых дисков с избыточностью (Redundant Array of Independent Discs, RAID), компьютер распознает несколько жестких дисков как один диск.
· Функционирование шины новейшего протокола PCI Express больше напоминает работу сети, а не шины. Использование такого протокола позволяет обходиться без других портов, включая порт AGP.
· В некоторых случаях, вместо того, чтобы использовать съемные платы, устройства обработки звука и видео, а также средства, предназначенные для работы в сети или для поддержки других периферийных устройств, располагают прямо на системной плате.
Набор микросхем системной платы
Это одна или несколько микросхем, таймеры, системы управления, специально разработанные для "обвязки" процессора.
Тип набора в основном определяет функциональные возможности платы: типы поддерживаемых процессоров, структура/объем кэша, возможные сочетания типов и объемов модулей памяти, поддержка режимов энергосбережения, возможность программной настройки параметров и т.п.
На одном и том же наборе может выпускаться несколько моделей системных плат, от простейших до довольно сложных. Наличие интегрированных возможностей видео/аудио/сеть/модем/SCSI).
На некоторых материнских платах интегрируют дополнительные возможности, которые обычно находятся на платах расширения. При такой интеграции повышается надежность системы (меньшее количество контактов), и плата стоит дешевле, чем материнская плата с платой расширения.
Но модернизировать такую плату дороже (нет возможности сдать старую плату расширения). Возможности разгона. Для эффективного разгона процессора необходима возможность менять частоту шины и напряжение питания процессора. Эти функции могут быть реализованы с помощью перемычек на плате или через настройки в BIOS. Для существенного подъема частоты шины надо иметь быструю память, способную работать на этой частоте.
Набор микросхем подобен системной плате, включает в себя интерфейс шины процессора (которая называется также Front-Side или FSB), контроллеры памяти, контроллеры шины, контроллеры ввода-вывода и т.п. Все схемы системной платы также содержатся в наборе микросхем. Набор микросхем, в свою очередь, является соединением процессора с различными компонентами компьютера. Процессор не может взаимодействовать с памятью, платами адаптера и различными устройствами без помощи наборов микросхем.
Набор микросхем управляет интерфейсом или соединениями процессора с различными компонентами компьютера. Поэтому он определяет в конечном счете тип и быстродействие используемого процессора, рабочую частоту шины, скорость, тип и объем памяти.
Системы прерываний и конфигурация системной платы
Систему прерываний обычно поясняют, используя бытовой пример. Давайте мысленно представим вместо процессора, выполняющего программу, обедающего человека. Поедание обеда — это процесс. Но вот зазвонил телефон — это сигнал на прерывание: обед приостанавливается, человек переключается на обработку информации, поступающую от собеседника. Когда информация обработана — разговор закончен, человек возвращается к обеду. Можно продолжить список возможных «прерываний» обеда: телефонный звонок, стук в дверь, захныкавший ребёнок в соседней комнате и пр.
Так и процессор, выполняющий программу, может по необходимости приостанавливать текущий процесс, чтобы обработать поступившую информацию (например, о нажатой клавише или перемещении мыши) и, возможно, совершить соответствующее действие в ответ (например, сформировать сигнал для вывода на экран соответствующей буквы или перемещения по экрану указателя мыши).
Чтобы процессор не попал в затруднительное положение при поступлении двух или более прерываний, для каждого из них выделен свой приоритет в виде номера прерывания. Чем меньше номер прерывания, тем выше его приоритет. Строго говоря, сигналы прерываний поступают от устройств не прямо на процессор, а на специальный контроллер прерываний, который «знает», какому номеру прерывания соответствует каждое устройство. Поэтому, получив сигнал от устройства он устанавливает сигнал прерывания с соответствующим номером в активное состояние.
Как правило, существует 16 прерываний, и это, как выясняется, очень мало. Правда, в некоторых случаях может быть задействован расширенный контроллер прерываний, и тогда прерываний становится 24, и это бывает не так уж редко. Мы нее рассмотрим общий случай.
Итак, 16 прерываний нумеруются числами от 0 до 15. Но может возникнуть вопрос — почему мы говорим, что этого мало? Действительно, ведь плат расширения бывает подключено обычно не более трёх-четырёх.
Дело в том, что на самом деле некоторые прерывания уже закреплены за системными устройствами, так что свободных остаётся совсем немного. Ну, и кроме того, бывают устройства, которые норовят занять более одного прерывания (если в плате фактически совмещено несколько различных устройств). Хорошо ещё, что современные устройства для шины РС1, как правило, «знают» о проблемах с недостатком прерываний, и часто вполне могут уживаться на одном прерывании вдвоём или даже втроём. Впрочем, можно догадаться, что стабильность и скорость работы системы в целом от этого отнюдь не возрастают.
Давайте кратко рассмотрим, каким образом используются прерывания и какие из них можно фактически использовать для плат расширения.
Прерывание № О, наиболее приоритетное, жёстко закреплено за системным таймером. Это прерывание не может быть использовано каким-либо другим устройством.
Прерывание № 1 также жёстко закреплено за контроллером клавиатуры. Таким образом, сигналы от клавиатуры по умолчанию являются наиболее приоритетными пользовательскими сигналами. Первое прерывание также не может быть использовано каким-либо другим устройством.
Прерывание № 2 имеет «техническое» значение — коротко говоря, с его помощью изначальное количество прерываний путём некоторых системных манипуляций было увеличено в своё время с 8 до 16. Таким образом, это прерывание также не может быть использовано каким-либо устройством.
Прерывание № 3 обычно используется вторым последовательным портом компьютера. Если это так, то другие устройства не могут никоим образом использовать это прерывание. Однако если этот порт не задействован, то его можно отключить, и прерывание № 3 будет свободно.
Прерывание № 4 обычно принадлежит первому последовательному порту компьютера. Если это действительно так, то другие устройства тоже не могут использовать это прерывание никоим образом. Однако если первый последовательный порт не задействован, то его можно отключить, и прерывание № 4 будет свободно.
Прерывание № 5 изначально является свободным и может использоваться различными устройствами по усмотрению пользователя (или операционной системы, если в ней предусмотрена автоматическая настройка). Однако следует упомянуть о том, что для использования многих современных звуковых карт в старых играх необходимо включать эмуляцию карты , которая, в свою очередь должна для корректной работы использовать именно пятое прерывание. Так что если есть необходимость использовать звук в играх (особенно старых) или же в системе установлена звуковая карта, то пятое прерывание оказывается закреплённым за звуковой картой.
Прерывание № 6 жёстко закреплено за контроллером флоппи-дисковода. Оно не может использоваться какими-либо другими устройствами, за исключением случая, когда флоппи-дисковод в системе отсутствует и ВЮ8 может сообщить операционной системе об этом.
Прерывание № 7 обычно используется параллельным портом компьютера. Если это действительно так, то другие устройства не могут это прерывание использовать никоим образом. Однако, если параллельный порт не задействован, то его можно отключить, и прерывание № 7 будет свободно.
Прерывание № 8 жёстко закреплено за часами реального времени. Это прерывание не может быть использовано другими устройствами.
Прерывание № 9 изначально является свободным и может использоваться платами расширения по усмотрению пользователя или операционной системы. Однако довольно часто это прерывание использует система расширенного управления питанием, а также контроллер 118В-порта, так что «претендентов» на это прерывание вполне достаточно.
Прерывание № 10 является изначально свободным и может использоваться платами расширения по усмотрению пользователя или операционной системы.
Прерывание № 11 также является изначально свободным и может использоваться платами расширения по усмотрению пользователя или операционной системы. Однако его обычно занимают видеоадаптер, если, конечно, для него вообще выделено отдельное прерывание
Прерывание № 12 жёстко закреплено за мышью, подключаемой к порту Р8/2. Поскольку большинство современных компьютеров оснащены именно такой мышью, прерывание № 12 оказывается занятым, и никакие другие устройства его использовать не могут. Впрочем, если Р8/2-мышь в системе отсутствует, то прерывание можно освободить, и тогда оно может быть использовано другими устройствами.
Прерывание № 13 жёстко закреплено за встроенным или внешним математическим сопроцессором. Впрочем, даже в том случае, если таковой отсутствует (например, используется система на базе процессора 803868Х при отсутствующем сопроцессоре 80387), прерывание № 13 всё равно остаётся занятым, и другие устройства не могут его использовать никогда.
Прерывание № 14 жёстко закреплено за первым каналом контроллера IDE. Обычно IDE-контроллер в системе используется, что называется, «на все сто», поэтому об использовании прерывания № 14 платами расширения можно забыть. Впрочем, в тех редчайших случаях, когда первый канал встроенного IDE-контроллера оказывается ненужным, его можно отключить. Если программа настройки параметров ВЮ8 позволяет, то прерывание № 14 освобождается для использования другими устройствами. Но этот случай слишком уж экзотичен.
Прерывание № 15 жёстко закреплено за вторым каналом контроллера IDE. Поскольку обычно IDE-контроллер в системе постоянно задействован, то об использовании прерывания № 15 платами расширения тоже можно забыть. Впрочем, в тех довольно редких случаях, когда второй канал встроенного IDE-контроллера оказывается ненужным, его молено отключить. Если программа настройки параметров BIOS позволяет, то прерывание № 15 освобождается. Но этот случай, как и предыдущий, весьма экзотичен.
Итак, фактически платам расширения остаётся совсем немного — это прерывания за номерами 5, 9, 10 и, возможно, 11.
В некоторых случаях для корректного взаимодействия с системой платы расширения используют также каналы прямого доступа к памяти (DМА ). Здесь ситуация более «демократична». Хотя каналов прямого доступа к памяти всего 8 (они нумеруются числами от 0 до 7), недоступными для плат расширения являются только канал № 4 и № 2. Канал № 4 используется самим контроллером DМА для обеспечения корректной работы, а канал № 2 жёстко закреплён за контроллером флоппи-дисковода. Кроме того, если параллельный порт компьютера работает в режиме , то для него обычно выделяется DМА-канал № 3 (с другим каналом он, скорее всего, просто не будет работать).
Любой, кто разбирал компьютер, видел как много различных элементов на материнской плате, в этой статье я постараюсь кратко описать и показать основные компоненты, устанавливаемые на материнские платы современных компьютеров.
Или мосфет. Обычно используется для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. В общем случае транзистором называют любое устройство, которое имитирует главное свойство транзистора - изменения сигнала между двумя различными состояниями при изменении сигнала на управляющем электроде.
Резистор - это пассивный элемент радиоэлектронной аппаратуры, предназначенный для создания в электрической цепи требуемой величины электрического сопротивления, обеспечивающий перераспределение и регулирование электрической энергии между элементами схемы.
Электролитические конденсаторы схожи с аккумуляторами, но в отличии от которых выводят весь свой заряд в крошечные доли секунды. Используются, чтобы выровнять напряжение или блокировать постоянный ток в цепи.
Керамические SMD, танталовые, ниобиевые и др. Лучше для электроники, которая не требует высокой интенсивности работы.
Светодиод (LED). В основном LED - крошечные лампочки.
Катушки и индуктивности
Индуктор (дроссель) - обмотка провода, катушка, используется для смягчения скачка тока при запуске. Зачастую стоят перед процессором.
Генератор тактовых частот.
Генератор тактовых частот (клокер) — устройство, формирующее тактовые частоты, используемые на материнской плате и в процессоре.
Кварц перемещает энергию назад и вперед между двумя формами в равные доли времени. Задаёт частоту работы всей электрической схемы.
SuperIO (SIO, MultiIO, MIO, "мультик").
Третья по значимости и размеру микросхема на материнской плате – после мостов. Отвечает за порты ввода-вывода (COM, LPT, GamePort, инфракрасный порт, PS/2 для клавиатуры и мыши и др.). Является микроконтроллером (выполняет часть прошивки биос), выродился из контроллера клавиатуры, но в современных платах выполняет множество важных функций. Он например мониторит сигналы с Шим и когда убедится что всё ОК с питанием - даёт южному мосту команду "нажали на вкл, запускайся", ещё он управляет режимами S0-S5. На текущий момент это его основной функционал, а функции ввода - вывода - отмирающий придаток. Зачастую обладает дополнительным функционалом:
встроенный Hardware Monitoring
контроллер управления скоростью вентиляторов
интерфейс для подключения CompactFlash-карт.
ШИМ-контроллер (от Широтно-Импульсная Модуляция) - главная микросхема, управляющая напряжением на материнской плате.
Мосты (северный и южный).
Северный мост (MCH).
Одним из основным составляющим компонентом материнской платы будь то компьютера либо ноутбука является Северный мост (англ. Northbridge; в отдельных чипсетах Intel, также — контроллер-концентратор памяти с английского Memory Controller Hub)
MCH является системным контроллером чипсета на материнской плате платформы x86, к которому в рамках организации взаимодействия подключено следующие оборудование:
1. через Front Side Bus — микропроцессор, если в составе процессора нет контроллера памяти, тогда через шину контроллера памяти подключена— оперативная память.
2. через шину графического контроллера — видеоадаптер (в материнских платах нижнего ценового диапазона, видеоадаптер часто встроенный. В таком случае северный мост, произведенный Intel, называется GMCH (от англ. Chipset Graphics and Memory Controller Hub).
Исходя из назначения, северный мост определяет параметры (возможный тип, частоту, пропускную способность):
- системной шины и, косвенно, процессора (исходя из этого — до какой степени может быть разогнан компьютер);
- оперативной памяти (тип — например SDRAM, DDR, DDR2, её максимальный объем);
Во многих случаях именно параметры и быстродействие северного моста определяют выбор реализованных на материнской плате шин расширения (PCI, PCI Express) системы.
В свою очередь, северный мост соединён с остальной частью материнской платы через согласующий интерфейс и южный мост. Когда технологии производства не позволяют скомпенсировать возросшее, вследствие усложнения внутренней схемы, тепловыделение чипа, современные мощные микросхемы северного моста помимо пассивного охлаждения (радиатора) для своей бесперебойной работы требуют использования индивидуального вентилятора или системы жидкостного охлаждения, что в свою очередь увеличивает энергопотребление всей системы и требует более мощного блока питания.
Минуя северный мост согласно нашей схеме двигаясь на юг на материнской плате расположен южный мост.
Южный мост ( ICH)
Южный мост (от англ. Southbridge) (функциональный контроллер), также известен как контроллер-концентратор ввода-вывода (от англ. I/O Controller Hub, ICH).
Если взять функциональность, то южный мост включает в себя:
- контроллеры шин PCI, PCI Express, SMBus, I2C, LPC, Super I/O;
- PATA (IDE) и SATA контроллеры;
- часы реального времени (Real Time Clock);
- управление питанием (Power management, APM и ACPI);
- энергонезависимую память BIOS (CMOS);
- звуковой контроллер (обычно AC'97 или Intel HDA).
Опционально южный мост также может включать в себя контроллер Ethernet, RAID-контроллеры, контроллеры USB, контроллеры FireWire, аудио-кодек и др. Реже южный мост включает в себя поддержку клавиатуры, мыши и последовательных портов, но обычно эти устройства подключаются с помощью другого устройства — Super I/O (контроллера ввода-вывода).
Поддержка шины PCI включает в себя традиционную спецификацию PCI, но может также обеспечивать и поддержку шины PCI-X и PCI Express. Хотя поддержка шины ISA используется достаточно редко, она все таки является неотъемлемой частью современного южного моста. Шина SM используется для связи с другими устройствами на материнской плате (например, для управления вентиляторами). Контроллер DMA позволяет устройствам на шине ISA или LPC получать прямой доступ к оперативной памяти, обходясь без помощи центрального процессора.
Системная память CMOS, поддерживаемая питанием от батареи, позволяет создать ограниченную по объёму область памяти для хранения системных настроек (настроек BIOS).
Меню настроек Bios.
Северный и южный мосты материнской платы вкупе составляют одно целое устройство управления всей системой так сказать глаза, уши, руки ЦП. Вкупе эти два чипа называются – чипсет.
Чипсет (англ. chipset) — набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций. Так, в компьютерах чипсет, размещаемый на материнской плате выполняет роль связующего компонента, обеспечивающего совместное функционирование подсистем памяти, центрального процессора (ЦП), ввода-вывода и других. Чипсеты так можно встретить и в других устройствах, например, в радиоблоках сотовых телефонов.
Чаще всего чипсет современных материнских плат компьютеров состоит из двух основных микросхем северного и южного моста (иногда объединяемых в один чип, т. н. системный контроллер-концентратор (англ. System Controller Hub, SCH):
Иногда в состав чипсета включают микросхему Super I/O, которая подключается к южному мосту по шине Low Pin Count и отвечает за низкоскоростные порты: RS232, LPT, PS/2.
Существуют и чипсеты, заметно отличающиеся от традиционной схемы. Например, у процессоров для разъёма LGA 1156 функциональность северного моста (соединение с видеокартой и памятью) полностью встроена в сам процессор, и следовательно, чипсет для LGA 1156 состоит из одного южного моста, соединенного с процессором через шину DMI.
Создание полноценной вычислительной системы для персонального и домашнего компьютера на базе, состоящих из столь малого количества микросхем (чипсет и микропроцессор) является следствием развития техпроцессов микроэлектроники развивающихся по закону Мура.
В создании чипсетов, обеспечивающих поддержку новых процессоров, в первую очередь заинтересованны фирмы-производители процессоров. Исходя из этого, ведущими фирмами (Intel и AMD) выпускаются пробные наборы, специально для производителей материнских плат, так называемые англ. referance-чипсеты. После обкатки на таких чипсетах, выпускаются новые серии материнских плат, и по мере продвижения на рынок лицензии (а учитывая глобализацию мировых производителей, кросс-лицензии) выдаются разным фирмам-производителям и, иногда, субподрядчикам производителей материнских плат.
Список основных производителей чипсетов для архитектуры x86: Intel, NVidia, ATI/AMD: (после перекупки в 2006 году ATi вошла в состав Advanced Micro Devices), Via, SiS
Микропроцессор (ЦП)- является полным механизмом вычисления.
BIOS (Basic Input-Output System) микросхемы основной системы ввода/вывода.
Технология Dual Bios на материнских платах производства Gigabyte. В случае сбоя основного bios его можно восстановить из резервной микросхемы.
Батарейка CMOS. Служит для хранения настроек BIOS и для поддержания системного времени в актуальном состоянии.
Аудиокодек (англ. Audio codec; аудио кодер/декодер) — компьютерная программа или аппаратное средство, предназначенное для кодирования или декодирования аудиоданных.
Сетевой контроллер (Onboard LAN).
Сетевой контроллер (Onboard LAN) представляет собой отдельную микросхему. Как и в случае с аудио кодеком при выходе из строя может сильно греться. Ремонтируется так же заменой или демонтажем.
Иногда, при неисправности внуренней сетевухи или звуковухи компьютер может не стартануть вводя в ступор южник. Можно починить материнскую плату просто отпаяв микросхему и как правило с вероятностью 80% компьютер заводится и тогда отключив в BIOS
сеть и/или звук и вставив внешнюю плату можно пользоваться компьютером без опаски.
Читайте также: