Лікнеп по материнським платам

Материнська плата (системна плата, mainboard, motherboard, «мамка», «мати») основна плата персонального комп'ютера (PC), з якої безпосередньо (або через «посередників») пов'язані всі пристрої PC.

Форм-фактор - це, по суті справи, стандарт, який визначає розміри материнської плати, місця її кріплення до корпусу; розташування на ній інтерфейсів шин, портів вводу / виводу, процесорного гнізда і слотів для оперативної пам'яті, а так же тип роз'єму для підключення блоку живлення.

Переважна більшість персональних комп'ютерів мають форм-фактор материнської плати АТС (різновиди Mini-ATX, Micro-ATX, Flex-ATX)

Елементи складові материнську плату:

Чіпсет (Chip Set) - набір мікросхем. Це кілька мікросхем, основною метою яких є логічна організація взаємодії між пристроями комп'ютера з приймання, обробки і передачі будь-якої інформації. Чіпсет включає: контролер шин, генератор тактової частоти, системний таймер, контролер переривань, контролер прямого доступу до пам'яті, CMOS.

Зовні мікросхеми чіпсета виглядають, як найбільші після процесора, з кількістю висновків від декількох десятків до двох сотень.

Саме чіпсет визначає функціональні можливості плати: типи поддержівамих процесорів, структура / обсяг кеша, можливі поєднання типів і обсягів модулів пам'яті, підтримка режимів енергозбереження, можливість програмної настройки параметрів і т.п. На одному і тому ж наборі випускається декілька моделей системних плат, які відрізняються виробником, функціональністю, продуктивністю і звичайно ціною.

На даний момент набір системної логіки (чипсет) складається з двох мікросхем (ще кажуть: має дворівневу архітектуру): North Bridge (північний міст) і South Bridge (південний міст). North Bridge, крім усього іншого, містить: кеш, контролери оперативної пам'яті (ОЗУ), здійснює взаємодію між шиною процесора і шинами PCI, AGP. Частота роботи цієї мікросхеми дорівнює тактовій частоті материнської плати. Сучасні North Bridge працюють на високих тактових частотах і тому останнім часом додатково обладнуються пристроями охолодження (найчастіше радіатор, проте окремі зразки мають елемент примусового охолодження - вентилятор).

South Bridge є більш повільної мікросхемою. Цей компонент відповідає за роботу шини ISA (в наявності є контролер прямого доступу і контролер переривань цієї шини), контролерів IDE і USB, а також реалізує функції пам'яті CMOS і годинника і т. Д. Слід зазначити, що один і той же тип мікросхеми South Bridge може використовуватися, як правило, в декількох наборах системної логіки, тобто може працювати з декількома типами North Bridge.

На даний момент чіпсети випускають Intel, VIA Technologies, SiS і Nvidia.

Socket (сокет) роз'єм для кріплення процесора. Різновиди застосовувані в даний час:

1. Для процесорів AMD: Socket A (Socket 462) - вимираючий вид, Socket 754, Socket 939 і Socket 940 (широкого поширення не отримав).

2. Для процесорів Intel: Socket 478 і Socket LGA 775

Число показує кількість гнізд (на мат. Плати) та кількість штирів (на процесорі), якими вони об'єднуються. Особливістю Socket LGA 775, є, то що штирі і гнізда розташовані навпаки - штирі на мат. платі, а гнізда на процесорі.

CMOS - це Complementary Metal-Oxide-Semiconductor.

Ця технологія дозволяє створювати більш економічні мікросхеми. Ефект економії досягається за рахунок зменшення споживання енергії, що дозволяє використовувати в якості живильного елемента батарейку не великий ємності.

Призначення - зберігання налаштувань BIOS, які можна змінювати за допомогою програми Setup. Зберігання налаштувань навіть при тривалому НЕ включенні харчування здійснюється за рахунок невеликої батарейки, розташованої неподалік.

Завдяки програмі Setup можна змінити параметри конфігурації системи, налаштувати роботу деяких пристроїв, захистити комп'ютер від несанкціонованого включення і так далі.

Повна назва БІОС - ROM BIOS (Read Only Memory Basic Input / Output System - тільки для читання основна система введення / виведення). По-російськи це буде - ПЗУ (Постійна запам'ятовуючий пристрій).

Призначення - ПЗУ є сполучною ланкою, між операційною системою і залізом. Не будь ROM BIOS, то операційна система (ОС) була б занадто прив'язана до апаратних засобів і повністю б від них залежала. А це не є добре - підганяти операційну систему під кожну конфігурацію апаратних засобів. Будь-яка система укомплектована своєї ROM BIOS, а оскільки операційні системи мають єдиний інтерфейс для роботи з різною апаратурою, то проблем в несумісності hardware (апаратної, «залізної» частини) і software (програмна частина), як правило не відбуваються, так як між ними як раз і коштує BIOS.

Кожна материнська плата оснащена мікросхемою BIOS, яких існувало чотири типи:

1. ROM (Read Only Memory) або ПЗУ;

2. PROM (Programmable ROM) або ППЗУ (Програмоване ПЗУ);

3. EPROM (Erasable PROM) або СППЗУ (Стирані ППЗУ);

4. EEPROM (Electrically EPROM) або ЕСППЗУ (Електронно - Стирані ППЗУ), друга назва - flash ROM.

Три перших приєдналися до динозаврам, залишилася тільки

По суті справи це набір драйверів (драйвер - програма управління пристроєм), що забезпечують роботу системи при запуску комп'ютера або при завантаженні в безпечному режимі. Справа в тому, що коли Ви вмикаєте комп'ютер, то ще до завантаження операційної системи можна керувати ним за допомогою клавіатури, бачити всі дії на моніторі. Крім цього, якщо Ви завантажуєтесь в безпечному режимі, то відмовляєтеся від драйверів операційної системи і в роботі залишаються лише драйвера BIOS.

При використанні скажімо ОС Windows XP після її завантаження, вона бере на себе практично всі функції БІОС, а сам БІОС служить лише для початкового завантаження.

Основні виробники ROM BIOS - Phoenix Technologies, і AMI (American Megatrends, Inc).

Шини - магістралі здійснюють передачу сигналів між пристроями. Однак пристрої підключаються не безпосередньо до шин, а до роз'ємів (слотів), і вже роз'єми (слоти) здійснюють підключення до шин. Роз'єми (слоти) - можна охарактеризувати як інтерфейс шини.

Існує три основні показники роботи шини. Це тактова частота, розрядність і швидкість передачі даних.

Робота будь-якого цифрового комп'ютера залежить від тактової частоти, яку визначає кварцовий резонатор. Він являє собою олов'яний контейнер в який поміщений кристал кварцу. Під впливом електричної напруги в кристалі виникають коливання електричного струму. Ось ця сама частота коливання і називається тактовою частотою. Всі зміни логічних сигналів в будь-який мікросхемі комп'ютера відбуваються через певні інтервали, які називаються тактами. Звідси зробимо висновок, що найменшою одиницею виміру часу для більшості логічних пристроїв комп'ютера є такт або ще інакше - період тактової частоти. Простіше кажучи - на кожну операцію потрібно мінімум один такт (хоча деякі сучасні пристрої встигають виконати кілька операцій за один такт). Тактова частота, стосовно до персональних комп'ютерів, вимірюється в МГц, де Герц - це одне коливання в секунду, відповідно 1 МГц - мільйон коливань в секунду. Теоретично, якщо системна шина комп'ютера працює на частоті в 100 МГц, то значить вона може виконувати до 100 000 000 операцій в секунду. До слова сказати, зовсім не обов'язково, що б кожен компонент системи обов'язково що-небудь виконував з кожним тактом. Існують так звані порожні такти (цикли очікування), коли пристрій знаходиться в процесі очікування відповіді від будь-якого іншого пристрою. Так, наприклад, організовано роботу оперативної пам'яті і процесора (СPU), тактова частота якого значно вище тактової частоти ОЗУ.

Фактична частота шин сучасних плат знаходяться в межах 133-200 Мгц, а ефективна частота (кратне множення фактичної) на рівні 533-1066 Мгц. Саме ефективну частоту вказують в специфікаціях і прайс листах.

Шина складається з декількох каналів для передачі електричних сигналів. Якщо говорять, що шина трідцатідвухразрядная, то це означає, що вона здатна передавати електричні сигнали по тридцяти двох каналах одночасно. Тут є одна фішка. Справа в тому, що шина будь заявленої розрядності (8, 16, 32, 64) має, насправді, більша кількість каналів. Тобто, якщо взяти ту ж трідцатідвухразрядную шину, то для передачі власне даних виділено 32 каналу, а додаткові канали призначені для передачі специфічної інформації. Актуальні шини на даний момент 32 і 64 розрядні, також існують 128 розрядні (наприклад для процесора Intel Itanium).

Швидкість передачі даних

Вона вираховується за формулою:

тактова частота шини * розрядність шини = швидкість передачі даних

наприклад: 133 * 64 = 8512 Мбіт / сек або 1064 Мбайт / сек (8512/8 тому 1 байт = 8 біт).

Однак це чисто теоретично, а як відомо теорія і практика часто розходяться.

За роботою кожної шини стежать спеціально для цього призначені контролери. Вони входять до складу набору системної логіки (чіпсета).

Шини материнської плати існуючі в даний час:

1. FSB (Front Side Bus) - системна шина, вважається основною. По цій шині передаються дані між процесором і оперативною пам'яттю, а також між процесором і іншими пристроями персонального комп'ютера. Вищенаведені частоти - це частоти саме FSB, так само FSB є процесорної шиною, процесор має таку ж частоту і розрядність (з одним застереженням: процесор використовує множник, який «множачи» частоту FSB і видає частоту процесори в кілька гіга герц (1 Ггц = 1024 Мгц).

Тактова частота PCI може бути дорівнює або 33 МГц або 66 МГц. Розрядність - 32 або 64. Швидкість передачі даних - 132 Мбайт / сек або 264 Мбайт / сек. Стандартом PCI передбачені три типи плат в залежності від харчування:

1. 5 Вольт - для стаціонарних комп'ютерів

2. 3,3 Вольт - для портативних комп'ютерів

3. Універсальні плати можуть працювати в обох типах комп'ютерів.

3. AGP (Accelerated Graphics Port - прискорений графічний порт)

Тактова частота від 66,66 до 90 МГц, Зараз існують шини AGP з режимом сигналізації 4х і 8х, робоча напруга рівне 1,5 В.

Режими 4х і 8х означають що передача даних відбувається чотири і вісім рази за кожен цикл (такт) відповідно (основний (базовий) режим AGP називається 1х, так само був варіант 2х, а й перший і другий знайти вже можна тільки в музеях.

Розрядність (ширина) шини AGP - 32 біта. Великим досягненням AGP є можливість отримати швидкий доступ до оперативної. Як було сказано вище на зміну їй приходить PCI Express x16

4. USB (Universal Serial Bus) - універсальна послідовна магістраль (шина) - інтерфейс для підключення різних зовнішніх пристроїв. Підтримується гаряче (на ходу, не вимикаючи комп'ютер.) Підключення / відключення і харчування від шини. Функціонує на швидкостях 1.5 Мбіт / с, 12 Мбіт / с і 480 Мбіт / с (останнє для версії 2.0)

В даний час існують два різновиди USB - USB 1.1 і USB 2.0, друга більш сучасна, може працювати з пристроями що підтримують USB 1.1, але не навпаки. Правило сумісності «зверху вниз» притаманне практично для всіх шин).

IDE (Integrated Device Electronics) - інтегрована в пристрій електроніка. Інтерфейс для підключення жорстких дисків. Доживає свій вік, на зміну приходить SATA (Serial Advanced Technology Attachment - високошвидкісний послідовний інтерфейс, призначений для пристроїв зберігання інформації.

Якщо не звертатися до музейних експонатів, то зараз використовує два види роз'ємів для пам'яті DIMM і RIMM, виходячи з того, що пам'ять призначена для RIMM (Rambus Inline Memory Modules) через свою вартості широкого поширення не отримала, залишається лише DIMM (Dual In- line Memory Module - Модуль пам'яті з двостороннім розташуванням висновків). Саме на плечі даного слота і впала нелегкий тягар підтримки пам'яті типу SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) синхронне динамічне пристрій з довільним порядком вибірки (робота пам'яті синхронізована з шиною), DDR (Double Data Rate) SDRAM (зрідка можна зустріти таку абревіатуру SDRAM 2), і нарешті третього виду пам'яті DDR2.

Роз'єм має 184 контакту і 168 для застарілої SDRAM, робочі частоти шини - це частоти FSB.