Типы и логическое устройство материнских плат

Обновлено: 06.07.2024

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).

2. ATX (Advanced Technology Extended) - современный блок питания, бывают 20-ти контактные, которые использовались до появления шины PCI-Express, а так же 24-х контактные, созданные для поддержки шин PCI-Express.

В случае с 20-ти контактным блоком питания последнии 4 провода не используется (11, 12, 23, 24) .

Типы процессоров

Процессор компьютера (сокращено ЦП) является жизненно важным компонентом, который обрабатывает все команды и инструкции, получаемые от устройств компьютера и других периферийных устройств. Скорость работы приложений также очень зависит от того насколько мощный процессор установлен на ПК поэтому важно знать какие типы процессоров существуют. Ведущими производителями процессоров являются компании Intel и AMD каждая со своими типами процессоров.

Одноядерные процессоры (Single Core)

Этот тип процессора, основанный на одноядерной архитектуре до недавнего времени был единственным типом процессора, который мог использоваться в домашних компьютерах. Одноядерный процессор мог выполнять только одну операцию одновременно, поэтому он не мог эффективно работать в средах, где требовалась многозадачность. Это означало, что при запуске более чем одного приложения снижалась производительность системы. Конечно, процессор мог начать выполнять другую операцию до окончания первой, но это влияло на производительность. Их производительность зависела от тактовой частоты, которая влияла на энергопотребление процессора.

Двуядерные процессоры (Dual Core)

Двуядерный процессор состоит из одного процессора с двумя ядрами и, следовательно, работает как два процессора в одном. В отличие от одноядерных систем, которые для решения другой задачи должен был переключаться на нее, двуядерные могут работать в режиме многозадачности намного более эффективно. Для этого программы и приложения, запускаемые на двуядерных процессорах должны иметь специальный код SMT (Simultaneous Multi-Threading). Двуядерные процессоры быстрее одноядерных, но сейчас они вытесняются новыми процессорами с четырьмя ядрами.

Четырехядерные процессоры (Quad Core)

Четырехядерные процессоры являются результатом продолжающегося совершенствования дизайна и характеристик многоядерных процессоров, созданных на базе одного. Также как и двуядерные процессоры четырехядерные позволяют разделить задачи между своими ядрами и еще больше увеличить многозадачность. Это не значит, что одна операция будет выполнять в четыре раза быстрее и если программы и приложения без SMT кода, то увеличения скорости не будет заметным. Этот тип процессора будет полезен для тех, кому нужно выполнить одновременно несколько задач, например в компьютерных играх типа Supreme Commander специально заточенных под эти игры.

Типы и логическое устройство материнских плат

Тип платы или форм-фактор , определяет размер, разъемы питания материнской платы, количество и виды разъемов для карт расширения и пр.

Данные системные платы устанавливаются в настольные компьютеры с корпусами Full-tower и Mini-tower. Данная плата в равной степени подойдет как начинающему, так и уверенному пользователю ПК. Платы ATX подойдут для серверов, а также для использования в домашних условиях, правда в этом случае компьютер можно будет считать более продвинутым. На плате может быть расположено до 7 разъемов для установки карт расширения.

Mini-ATX – это та же ATX, только более компактного размера, то есть ее уменьшенная версия. Область применения Mini-ATX такая же, как и у плат ATX. На данной «метеринке» может быть предусмотрено до 6 разъемов для карт расширения, для мобильных процессоров и используется в тонких корпусах. Размер платы 170х170 мм.

Эта системная плата применяется в системах Mini-tower, то есть в обычных настольных компьютерах среднего уровня.

Рассчитана на четыре слота расширения, в которые устанавливаются карты расширения PCI, PCI-E и AGP и плата имеет размеры 244х244 мм

Данный тип материнских плат предназначен для использования в системах, не требующих высокой производительности, поскольку цена на данные материнские платы довольно невелика.

Имеет размер 229х191мм, и до 3х слотов расширения.

Системные платы, применяемые в настольных либо вертикальных системах Mini-tower. В качестве основного плюса можно выделить простоту самой платы, а также удобность в применении.

Логическое устройство системной платы

Быстродействие различных компонентов компьютера (процессора, оперативной памяти и контроллеров периферийных устройств) может существенно различаться. Для согласования быстродействия на системной плате устанавливаются специальные микросхемы (чипсеты), включающие в себя контроллер оперативной памяти (так называемый северный мост) и контроллер периферийных устройств (южный мост).

обеспечивает обмен информацией между процессором и оперативной памятью по системной шине. В процессоре используется внутреннее умножение частоты, поэтому частота процессора в несколько раз больше, чем частота системной шины. В современных компьютерах частота процессора может превышать частоту системной шины в 10 раз (например, частота процессора 1 ГГц, а частота шины - 100 МГц).

К северному мосту подключается шина PCI (Peripherial Component Interconnect bus - шина взаимодействия периферийных устройств), которая обеспечивает обмен информацией с контроллерами периферийных устройств. Частота контроллеров меньше частоты системной шины, например, если частота системной шины составляет 100 МГц, то частота шины PCI обычно в три раза меньше - 33 МГц. Контроллеры периферийных устройств ( звуковая плата , сетевая плата, SCSI-контроллер, внутренний модем ) устанавливаются в слоты расширения системной платы.

По мере увеличения разрешающей способности монитора и глубины цвета требования к быстродействию шины , связывающей видеоплату с процессором и оперативной памятью, возрастают. В настоящее время для подключения видеоплаты обычно используется специальная шина AGP (Accelerated Graphic Port - ускоренный графический порт), соединенная с северным мостом и имеющая частоту, в несколько раз большую, чем шина PCI.

обеспечивает обмен информацией между северным мостом и портами для подключения периферийного оборудования.

Устройства хранения информации ( жесткие диски , CD-ROM , DVD-ROM ) подключаются к южному мосту по шине UDMA (Ultra Direct Memory Access - прямое подключение к памяти).

Мышь и внешний модем подключаются к южному мосту с помощью последовательных портов, которые передают электрические импульсы, несущие информацию в машинном коде, последовательно один за другим. Обозначаются последовательные порты как COM1 и COM2, а аппаратно реализуются с помощью 25-контактного и 9-контактного разъемов, которые выведены на заднюю панель системного блока.

Принтер подключается к параллельному порту, который обеспечивает более высокую скорость передачи информации, чем последовательные порты, так как передает одновременно 8 электрических импульсов, несущих информацию в машинном коде. Обозначается параллельный порт как LTP, а аппаратно реализуется в виде 25-контактного разъема на задней панели системного блока .

Для подключения сканеров и цифровых камер обычно используется порт USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина ), который обеспечивает высокоскоростное подключение к компьютеру сразу нескольких периферийных устройств. Клавиатура подключается обычно с помощью порта PS/2.

Оперативная память

Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory — память с произвольным доступом) — это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой — это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

Объем ОЗУ обычно составляет от 32 до 512 Мбайт. Для несложных административных задач бывает достаточно и 32 Мбайт ОЗУ, но сложные задачи компьютерного дизайна могут потребовать от 512 Мбайт до 2 Гбайт ОЗУ.

Обычно ОЗУ исполняется из интегральных микросхем памяти SDRAM (синхронное динамическое ОЗУ). Каждый информационный бит в SDRAM запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла. Из-за токов утечки такие конденсаторы быстро разряжаются, и их периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс называется регенерацией памяти (Refresh Memory). Микросхемы SDRAM имеют ёмкость 16 — 256 Мбит и более. Они устанавливаются в корпуса и собираются в модули памяти.

Большинство современных компьютеров комплектуются модулями типа DIMM (Dual-In-line Memory Module — модуль памяти с двухрядным расположением микросхем). В компьютерных системах на самых современных процессорах используются высокоскоростные модули Rambus DRAM (RIMM) и DDR DRAM.

Микросхемы памяти RIMM (сверху) и DIMM (снизу)

Модули памяти характеризуются такими параметрами, как объем —(16, 32, 64, 128, 256 или 512 Мбайт), число микросхем, паспортная частота (100 или 133 МГц), время доступа к данным (6 или 7 наносекунд) и число контактов (72, 168 или 184). В 2001 г. начинается выпуск модулей памяти на 1 Гбайт и опытных образцов модулей на 2 Гбайта .

Кэш-память

Кэш (англ. cache), или сверхоперативная память — очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.

Кэш-памятью управляет специальное устройство — контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как "попадания", так и "промахи". В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.

Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM (SDRAM). Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня размером 8, 16 или 32 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня ёмкостью 256, 512 Кбайт и выше.

Материнская плата (Motherboard) или главная плата (Main board), или системная плата является основным компонентом РС. Это – самостоятельный элемент, который управляет внутренними связями и с помощью системы прерываний взаимодействует с внешними устройствами компьютера.

2.2.1. Типоразмеры материнских плат рс

Размеры материнской платы нормированы. Имеют также стандарт и крепежные отверстия платы. Поэтому говорят о типоразмерах материнских плат или о т.н. форм-факторе: Half Size (2/3 Baby – AT) – 24,4 х 21,8 см (миниплата для РС с CPU 386 и 486), LPX – 33,0 х 22,9 см (пригодна для корпуса Slim line), mini LPX – 26,4 х 20,1 см (для корпусов уменьшенной высоты и Slim line), ATX – 30,5 х 24,4 см (для корпусов АТХ), mini ATX – 28,4 х 20,8 см (для корпусов АТХ уменьшенной высоты).

Типоразмеры Full Size, Baby – AT (Half Size) и LPX (mini – LPX) в настоящее время корпорацией Intel сняты с производства.

В 1995 г. корпорация Intel предложила новую спецификацию материнской платы совместно с корпусом АТХ. Она предусматривает:

Интеграцию на материнской плате стандартных периферийных устройств: контроллеров дисководов и винчестеров, параллельных и последовательных портов, а также (по мере необходимости) видео- и звуковых адаптеров, модемов и интерфейсов локальных сетей.

Наличие встроенной двойной панели разъемов ввода / вывода размером 15,9 х 4,4 (см х см), находящейся на тыльной стороне материнской платы.

Наличие одноключевого внутреннего разъема источника питания.

Изменение местоположения CPU и модулей памяти на материнской плате – около вентилятора блока питания.

Перемещение (с целью укорачивания внутренних кабелей данных) разъемов контроллеров ввода / вывода ближе к накопителям.

В начале 1997 г. корпорацией Intel был предложен стандарт NLX, являющийся дальнейшим развитием стандарта АТХ и регламентирующий:

новые физические и функциональные параметры блока питания;

требования к режиму охлаждения и условиям соединения отдельных компонентов РС между собой;

систему крепления материнской платы;

разбиение платы на зоны, в пределах которых устанавливаются компоненты определенной высоты и служащие для реализации тех или иных функций.

В РС устанавливается т.н. ризер-карта (Riser card), имеющая стандартные слоты PCI и ISA, в которые уже устанавливаются все карты расширения. Ризер-карта фактически является кросс-платой, через которую коммутируются все модули системного блока, и осуществляется подача питающего напряжения на эти устройства. Причем, материнская плата также устанавливается в специальный слот NLX Riser Connector, содержащий не только информационную шину, но и шину питания.

Кроме того, на ризер-карте расположены разъемы, которые раньше располагались на материнской плате: IDE, FDD, USB, блока питания и пр. На материнской плате NLX располагаются гнезда CPU, слоты для модулей памяти, Chipset, микросхемы BIOS и кэш-памяти.

Преимущества стандарта NLX:

гарантируется возможность замены материнской платы;

обеспечивается доступ к кабелям, картам расширения, модулям памяти и др.;

существенно сокращается длина кабеля IDE и кабеля для подключения дисковода;

". В этом номере "Игромании" стартует цикл статей, посвященных анатомии компьютерного железа. Материнские платы, видеокарты, процессоры и винчестеры. как они устроены? Почему работают? Что у них внутри? Словом, будем говорить о том, что полагается знат

В этом номере “Игромании” стартует цикл статей, посвященных анатомии компьютерного железа. Материнские платы, видеокарты, процессоры и винчестеры. как они устроены? Почему работают? Что у них внутри? Словом, будем говорить о том, что полагается знать каждому порядочному железячнику. А начнем с обзора современных системных плат, в котором окинем пытливым взором их устройство, различные форм-факторы и основные интерфейсы.

Топология платы
Вне зависимости от своего размера любая материнская плата несет на борту стандартный набор элементов: массу всяческих контроллеров, интерфейсов, стабилизаторов и чипов. Попробуем в этом разобраться.
Плотью и кровью любой материнской платы является ее чипсет . Иногда чипсет называют набором системной логики , но, по сути, это одно и то же. Обычно чипсет представляет собой набор разнообразных микросхем, соединенных в один — а чаще в два — кремниевых чипа. Именно здесь определяется весь спектр характеристик, а также производительность нашей “матери”.
В классическом варианте чипсет состоит из двух основных контроллеров: северного и южного мостов. Эти термины были приняты среди изготовителей чипсетов материнских плат довольно давно. Тем не менее некоторое время спустя корпорация Intel с легкой руки переименовала упомянутые мосты в хабы. Получился самый настоящий винегрет: в то время как интеловские чипсеты объединяются хабовой архитектурой, системная логика от сторонних производителей по-прежнему состоит из двух мостов. Хотя, сказать по правде, мало что изменилось: интеловские хабы по старинке именуют мостами.

Типы и логическое устройство материнских плат Подготовил преподаватель ГБПОУ ВО «ВГПГК» Руднева А. А.

МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА Материнская плата (Motherboard) — основной компонент каждого ПК. Называется главной (Mainboard), или системной, платой. Это самостоятельный элемент, который управляет внутренними связями и взаимодействует с внешними устройствами. Тип установленной материнской платы определяет общую производительность системы, а также возможности модернизации ПК и подключения дополнительных устройств. Наиболее известными среди фирм — производителей материнских плат в настоящее время являются Intel, FICO, LackyStar, ASUStec.

Структура типовой материнской платы

Компоненты материнской платы: процессор, установленный в специальный разъем и охлаждаемый радиатором с вентилятором; микросхемы кэш-памяти второго уровня (внешней). В современных процессорах эти микросхемы устанавливаются на плату картриджа центрального процессора; слоты для установки модулей оперативной памяти; слоты для установки карт расширения. Как правило, на материнских платах имеются разъемы для карт стандарта ISA и PCI. Современные модели материнских плат оборудованы дополнительно слотом AGP. Наличие слотов и возможность установки в них любых карт расширения (видеоадаптера, звуковой карты, модема, карты АЦП и других) определяет открытую архитектуру ПК; микросхема перепрограммируемой памяти, в которой хранятся программы BIOS, программы тестирования ПК, загрузки операционной системы, драйверы устройств, начальные установки; разъемы для подключения накопителей HDD, FDD.

Все компоненты материнской платы связаны между собой системой проводников (линий), по которым происходит обмен информацией. Эту совокупность линий называют информационной шиной, или просто шиной (Bus). Взаимодействие между компонентами и устройствами ПК, подключенными к разным шинам, осуществляется с помощью так называемых мостов, реализованных на одной из микросхем Chipset. Основные типоразмеры материнских плат различных стандартов Обозначение Размер, см Примечание Baby-AT 33,0x22,5 Стандартный HalfSize 24,4x21,8 Мини-плата для ПК с CPU 386 и 486; пригодна для корпуса Slimline LPX 33,0x22,9 Для корпусов уменьшенной высоты и Slimline Mini-LPX 26,4x20,1 Для корпусов уменьшенной высоты и Slimline ATX 30,5x24,4 Для корпусов АТХ Mini-ATX 28,4x20,8 Для корпусов АТХ уменьшенной высоты MicroATX 24,4x24,4 Для корпусов АТХ уменьшенной высоты Flex-ATX 22,9x19,1 Миниатюрные корпуса NLX 34,5x22,9 Для корпусов уменьшенной высоты и Slimline Mini-NLX 25,4x20,3 Для корпусов уменьшенной высоты и Slimline

Формфактор материнской платы — общая стратегия расположения на ней основных микросхем, слотов, ее форма и размер. Формат материнских плат типоразмера Baby-AT появился в 1982 г. Материнские платы данного формата могут быть установлены практически в любой корпус, за исключением корпусов уменьшенной высоты и Slimline. Именно поэтому они получили наибольшее распространение В 1995 г. корпорация Intel предложила новую спецификацию АТХ для материнской платы и корпуса ПК. Спецификация АТХ для материнских плат предусматривает: интеграцию на материнской плате стандартных периферийных устройств: контроллеров дисководов и винчестеров, параллельных и последовательных портов, а также (по мере необходимости) видео- и звуковых адаптеров, модемов и интерфейсов локальных сетей; наличие встроенной двойной панели разъемов ввода/вывода размером 15,9Х4,4 см, находящейся на тыльной стороне материнской платы; изменение местоположения CPU и модулей памяти на материнской плате. CPU и модули памяти располагаются около вентилятора блока питания: они не мешают картам расширения, их легко заменять; перемещение разъемов контроллеров ввода/вывода, интегрированных в материнской плате, ближе к накопителям, что способствует уменьшению длины внутренних кабелей. Все преимущества материнской платы АТХ проявляются в том случае, если она устанавливается в соответствующий корпус. Разработаны следующие модификации материнских плат АТХ: Mini-ATX, Micro АТХ, Flex ATX.

Читайте также: