3 Материнские платы
• Бесспорно, основополагающим составным элементом компьютера является материнская плата. Каждый пользователь ПК, несомненно, слышал о ее существовании. Но не каждый имеет более или менее четкое представление о том, что она из себя представляет.
• Системная плата (англ. motherboard, MB, матери нская пла та, также используется название англ. mainboard — главная плата; на компьютерном жаргоне — «мама» , «мать» , «материнка» ) — это сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера либо сервера начального уровня (центральный процессор, контроллер ОЗУ и собственно ОЗУ, загрузочное ПЗУ, контроллеры базовых интерфейсов ввода-вывода). Именно материнская плата объединяет и координирует работу таких различных по своей сути и функциональности комплектующих, как процессор, оперативная память, платы расширения и всевозможные накопители. Это второй по важности компонент системного блока.
• Материнская плата - это комплекс определенных устройств, обеспечивающих работу системы ПК в целом. Основные элементы материнской платы - встроенный процессор, оперативное запоминающее устройство, система BIOS, различные контроллеры ввода и вывода информации и разъемы расширения.
Немного о эволюции • Самая первая материнская плата принадлежит к числу разработок фирмы IBM, датируемая августом 1981 года. Она называлась PC-1. Ее более усовершенствованная модель РС-2 появилась немногим позже в 1983 году. Основным преимуществом и отличием от РС-1 последней модели РС-2 являлась поддержка 256 Кбит памяти вместо 64 Кбит, а также наличие возможности поддержки устройств расширения (к примеру, жесткого диска, видеоадаптера) без дополнительной коррекции в программировании.
• Следующая модель микропроцессора 80286 обрела уже 24 разрядную адресную шину, что обусловило увеличение оперативной памяти до 16 Мбит. • В 1985 году создана модель Intel 80386, отличительной характеристикой которой от предыдущих являлось увеличение адресной шины до 32 разрядов и увеличение числа адресных характеристик до 32. Данные преобразования позволили микропроцессору прямое обращение к уже 4 Гб постоянной памяти. Помимо этого, важным достижением является то, что данный процессор мог еще работать и с 16 -тью триллионами виртуальной памяти.
• Следующим новаторским этапом в эволюционное развитие материнской платы является создание процессора 386 SX. Отличительной чертой его от предыдущей модели 80386 является 16 -битный вход и выход шины данных.
• Последующее поколение процессоров 486 отличается уже 32 разрядной архитектурой. Наличие внутренней памяти 8 Кбит со сквозной записью 16 Кбит. SX конфигурации не имеют встроенного процессора. Модели DX 2 отличаются использованием механизма внутреннего удвоения частоты, предоставляющего возможность увеличения скорости работы в два раза.
• Сердце платы - разъем процессора - сначала был достаточно простым и назывался socket 7; под этот разъем делались все процессоры AMD К 5, К 6 и К 6 -2 частотой от 75 до 450 МГц, а также процессоры Pentium и Pentium MMX (от 66 до 233 МГц); Потом Intel запатентовала Slot 1 для своих Pentium II и Celeron, а также для первых Pentium III. На этот выпад через довольно долгое время последовал ответ AMD - разъем Slot. A для новых процессоров Athlon и Duron (аналог Celeron). Продержался он до 700 МГц.
• Затем опять последовала мода на процессоры вида socket, поэтому появились Socket 370 от Intel (Pentium III, Celeron), Socket. A от AMD (Athlon, Duron). Также для Socket 370 делают свои процессоры VIA (Cyrix) и Transmeta (Crusoe), но их производительность невысока (единственный их плюс - это пониженное энергопотребление, что не могло не заинтересовать производителей серверов). Для Pentium 4 Intel пришлось придумывать новый разъем, таковым стал Socket 423, а затем сменивший его Socket 478. Частоты в этих разъемах (socket 370/423/478) колеблются от 600 до 2000 МГц. Важной характеристикой является частота системной шины. На старых платах она равна 66 МГц, потом стала достигать 100, 133, 200 и 266 МГц.
• Разъём центрального процессора — гнездовой или щелевой разъём, предназначенный для установки центрального процессора. Использование разъёма вместо прямого распаивания процессора на материнской плате упрощает замену процессора для модернизации или ремонта компьютера, а так же значительно снижает стоимость материнской платы. Разъём может быть предназначен для установки собственно процессора. Каждый разъём допускает установку только определённого типа процессора.
• Частота ядра процессора обычно выше частоты шины - это достигается множителем; у Pentium II это 100 МГЦ, у Pentium III 133 МГц, у Pentium 4 - 400 МГц, у Celeron - до 100 МГц. У процессоров AMD частота колеблется от 200 до 266 МГц. Между шинами для AMD и шинами для процессоров Intel существует принципиальная разница: у Intel'овских плат только один 100/133/400 МГц канал доступа к процессору, поэтому мультипроцессорность организована очень слабо; у AMD'шных шин два канала доступа 100/133 МГц, этим достигается высокая скорость и хорошая организация мультипроцессорности.
• Слотов расширения всего четыре вида: AGP, PCI-Express и ISA; слоты AGP и особенно ISA уже устарели и применяется очень редко, а вот слоты PCI используются очень активно - на их базе сделаны все внутренние модемы, отдельные ТВ-тюнеры, звуковые карты и другое оборудование; слоты AGP и PCI-Express служат для видеокарты и поэтому обладают высокой скоростью. Особое внимание при выборе платы следует обратить на количество и тип разъемов оперативной памяти.
• Основные компоненты, установленные на современной системной плате • Процессор. • Набор системной логики (англ. chipset) — набор микросхем, обеспечивающих подключение ЦПУ к ОЗУ и контроллерам периферийных устройств. Как правило, современные наборы системной логики строятся на базе двух СБИС: «северного» и «южного мостов» . • Загрузочное ПЗУ — хранит ПО, которое исполняется сразу после включения питания. Как правило, загрузочное ПЗУ содержит BIOS, однако может содержать и ПО. • Оперативная память
• Процессор • В современном ПК используются следующие разъемы процессоров: • Intel: LGA 1366, LGA 1155, LGA 775. • AMD: AM 3, AM 3+, FM 1. • Самыми новейшими 6 ядерными процессорами являются: • Intel Core i 7 970 - 3. 40 ГГц • AMD Phenom II - 3. 70 ГГц
«Северный мост» (англ. Northbridge)» и «Южный мост» (англ. Southbridge)
• Северный мост (Northbridge) - это системный контроллер, являющийся одним из элементов чипсета материнской платы, отвечающий за работу с оперативной памятью (RAM), видеоадаптером и процессором (CPU). Северный мост отвечает за частоту системной шины, тип оперативной памяти и ее максимально возможный объем. Одной из основных функций северного моста является обеспечение взаимодействия системной платы и процессора, а также определение скорости работы. Частью северного моста во многих современных материнских платах является встроенный видеоадаптер.
• Таким образом, функциональная особенность северного моста являет собой еще и управление шиной видеоадаптера и ее быстродействием. Также северный мост обеспечивает связь всех вышеперечисленных устройств с южным мостом. • Северный мост получил свое название благодаря "географическому" расположению на материнской плате. Внешне это квадратной формы микрочип, расположенный под процессором, но в верхней части системной платы. Как правило, северный мост использует дополнительное охлаждение. Обычно это пассивный радиатор, реже - радиатор с активным охлаждением в виде небольшого кулера.
• Южный мост (Southbridge) - это функциональный контроллер, известен как контроллер ввода-вывода или ICH (In/Out Controller Hub). Отвечает за так называемые "медленные" операции, к которым относится отработка взаимодействия между интерфейсами IDE, SATA, USB, LAN, и северным мостом системы, который, в свою очередь, напрямую связан с процессором и другими важными компонентами, такими как оперативная память или видеоподсистема. Также южный мост отвечает за обработку данных на шинах PCI, PCIe и ISA (в старых моделях системных плат).
• Список обслуживаемых систем материнской платы южным мостом довольно велик. Помимо вышеприведенных IDE, SATA, USB, LAN и прочего, южный мост отвечает еще и за SM шину (используется для управления вентиляторами на плате), DMA-контроллер, IRQконтроллер, системные часы, BIOS, системы энергообеспечения AP.
• BIOS (англ. basic input/output system — «базовая система вводавывода» ) — реализованная в виде микропрограмм часть системного программного обеспечения, которая предназначается для обеспечения операционной системы API доступа к аппаратуре компьютера и подключенным к нему устройствам. Включает в себя микросхему CMOS.
• В ПК, использующих микроархитектуру x 86, BIOS представляет собой набор записанного в микросхему EEPROM (ПЗУ) персонального компьютера микропрограмм (образующих системное программное обеспечение), обеспечивающих начальную загрузку компьютера и последующий запуск операционной системы.
• Помимо микросхемы флэш-памяти, BIOS содержит еще одну специальную микросхему для хранения аппаратной конфигурации компьютера, а также пользовательских настроек. С помощью этих настроек можно, например, отключить часть оборудования или обеспечить оптимальное взаимодействие с ним. • Поскольку пользовательские настройки и аппаратная конфигурация могут изменяться, эта микросхема представляет собой оперативную память, которая питается от специальной батареи. Батарея используется для того, чтобы настройки BIOS сохранялись при отключении общего питания компьютера. Описываемая микросхема памяти обычно называется CMOS (сокращение от Complementary Metal-Oxide Semiconductor).
• Батарея, питающая микросхему CMOS, служит не более 5– 6 лет. После этого начинаются проблемы: при выключении компьютера все настройки параметров BIOS сбрасываются, и для нормального функционирования системы приходится хотя бы некоторые из них (например, параметры жесткого диска) настраивать заново при каждой загрузке. Для устранения этой проблемы достаточно просто заменить питающую CMOS батарею.
• CMOS – (англ. Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). • Эта технология позволяет создавать более экономичные микросхемы, эти микросхемы широко используются в BIOS(ПЗУ). Эффект экономии достигается за счет уменьшения потребления энергии. Такое название происходит от специфичности работы логических вентилей, полученных по этой технологии. Когда одни вентили открываются, другие вентили, являющиеся парой первой, закрываются. Большие потоки энергии могут проходить через двойственные вентили только тогда, когда они меняют свой статус. Благодаря такой работе и достигается экономия энергии, что позволяет использовать в качестве питающего элемента батарейку не большой емкости.
• Оперативная память • В современном ПК используются следующие разъемы оперативной памяти: • DDR 1 уже устаревший стандарт памяти, возможная частота работы до 400 ГГц. • DDR 2 самый распространенный стандарт памяти на сегодняшний день, частота работы до 800 ГГц. • DDR 3 новый стандарт памяти, частота работы до 1800 ГГц.
The End
Скачать презентацию 3 Материнские платы Бесспорно основополагающим
Материнские платы(версия 1.2 c).ppt