Шины материнской платы


Основные шины компьютера

Компьютер состоит из множества различных компонентов, это центральный процессор, память, жесткий диск, а также огромное количество дополнительных и внешних устройств, таких как экран, мышка клавиатура, подключаемые флешки и так далее. Всем этим должен управлять процессор, передавать и получать данные, отправлять сигналы, изменять состояние.

Для реализации этого взаимодействия все устройства компьютера связаны между собой и с процессором через шины. Шина - это общий путь, по которому информация передается от одного компонента к другому. В этой статье мы рассмотрим основные шины компьютера, их типы, а также для соединения каких устройств они используются и зачем это нужно.

Что такое шина компьютера

Как я уже сказал - шина - это устройство, которое позволяет связать между собой несколько компонентов компьютера. Но к одной шине могут быть подключены несколько устройств и у каждой шины есть свой набор слотов для подключения кабелей или карт.

Фактически, шина - это набор электрических проводов, собранных в пучок, среди них есть провода питания, а также сигнальные провода для передачи данных. Шины также могут быть сделаны не в виде внешних проводов, а вмонтированы в схему материнской платы.

По способу передачи данных шины делятся на последовательные и параллельные. Последовательные шины передают данные по одному проводнику, один бит за один раз, в параллельных шинах передача данных разделена между несколькими проводниками и поэтому можно передать большее количество данных.

Виды системных шин

Все шины компьютера можно разделить за их предназначением на несколько типов. Вот они:

  • Шины данных - все шины, которые используются для передачи данных между процессором компьютера и периферией. Для передачи могут использоваться как последовательный, так и параллельный методы, можно передавать от одного до восьми бит за один раз. По размеру данных, которые можно передать за один раз такие шины делятся на 8, 16, 32 и даже 64 битные;
  • Адресные шины - связаны с определенными участками процессора и позволяют записывать и читать данные из оперативной памяти;
  • Шины питания - эти шины питают электричеством различные, подключенные к ним устройства;
  • Шина таймера - эта шина передает системный тактовый сигнал для синхронизации периферийных устройств, подключенных к компьютеру;
  • Шина расширений - позволяет подключать дополнительные компоненты, такие как звуковые или ТВ карты;

В то же время, все шины можно разделить на два типа. Это системные шины или внутренние шины компьютера, с помощью которых процессор соединяется с основными компонентами компьютера на материнской плате, такими как память. Второй вид - это шины ввода/вывода, которые предназначены для подключения различных периферийных устройств. Эти шины подключаются к системной шине через мост, который реализован в виде микросхем процессора.

Также к шинам ввода/вывода подключается шина расширений. Именно к этим шинам подключаются такие компоненты компьютера, как сетевая карта, видеокарта, звуковая карта, жесткий диск и другие и их мы более подробно рассмотрим в этой статье.

Вот наиболее распространенные типы шин в компьютере для расширений:

  • ISA - Industry Standard Architecture;
  • EISA - Extended Industry Standard Architecture;
  • MCA - Micro Channel Architecture;
  • VESA - Video Electronics Standards Association;
  • PCI - Peripheral Component Interconnect;
  • PCI-E - Peripheral Component Interconnect Express;
  • PCMCIA - Personal Computer Memory Card Industry Association (также известна как PC bus);
  • AGP - Accelerated Graphics Port;
  • SCSI - Small Computer Systems Interface.

А теперь давайте более подробно разберем все эти шины персональных компьютеров.

Шина ISA

Раньше это был наиболее распространенный тип шины расширения. Он был разработан компанией IBM для использования в компьютере IBM PC-XT. Эта шина имела разрядность 8 бит. Это значит что можно было передавать 8 бит или один байт за один раз. Шина работала с тактовой частотой 4,77 МГц.

Для процессора 80286 на базе IBM PC-AT была сделана модификация конструкции шины, и теперь она могла передавать 16 бит данных за раз. Иногда 16 битную версию шины ISA называют AT.

Из других усовершенствований этой шины можно отметить использование 24 адресных линий, что позволяло адресовать 16 мегабайт памяти. Эта шина имела обратную совместимость с 8 битным вариантом, поэтому здесь можно было использовать все старые карты. Первая версия шины работала на частоте процессора - 4,77 МГц, во второй реализации частота была увеличена до 8 МГц.

Шина MCA

Компания IBM разработала эту шину в качестве замены для ISA, для компьютера PS/2, который вышел в 1987 году. Шина получила еще больше усовершенствований по сравнению с ISA. Например, была увеличена частота до 10 МГц, а это привело к увеличению скорости, а также шина могла передавать 16 или 32 бит данных за раз.

Также была добавлена технология Bus Mastering. На плате каждого расширения помещался мини-процессор, эти процессоры контролировали большую часть процессов передачи данных освобождая ресурсы основного процессора.

Одним из преимуществ этой шины было то, что подключаемые устройства имели свое программное обеспечение, а это значит что требовалось минимальное вмешательство пользователя для настройки. Шина MCA уже не поддерживала карты ISA и IBM решила брать деньги от других производителей за использование этой технологии, это сделало ее непопулярной с сейчас она нигде не используется.

Шина EISA

Эта шина была разработана группой производителей в качестве альтернативы для MCA. Шина была приспособлена для передачи данных по 32 битному каналу с возможностью доступа к 4 Гб памяти. Подобно MCA для каждой карты использовался микропроцессор, и была возможность установить драйвера с помощью диска. Но шина все еще работала на частоте 8 МГц для поддержки карт ISA.

Слоты EISA в два раза глубже чем ISA, если вставляется карта ISA, то она использует только верхний ряд разъемов, а EISA использует все разъемы. Карты EISA были дорогими и использовались обычно на серверах.

Шина VESA

Шина VESA была разработана для стандартизации способов передачи видеосигнала и решить проблему попыток каждого производителя придумать свою шину.

Шина VESA имеет 32 битный канал передачи данных и может работать на частоте 25 и 33 МГц. Она работала на той же тактовой частоте, что и центральный процессор. Но это стало проблемой, частота процессора увеличивается и должна была расти скорость видеокарт, а чем быстрее периферийные устройства, тем они дороже. Из-за этой проблемы шина VESA со временем была заменена на PCI.

Слоты VESA имели дополнительные наборы разъемов, а поэтому сами карты были крупными. Тем не менее сохранялась совместимость с ISA.

Шина PCI

Peripheral Component Interconnect (PCI) - это самая новая разработка в области шин расширений. Она является текущем стандартом для карт расширений персональных компьютеров. Intel разработала эту технологию в 1993 году для процессора Pentium. С помощью этой шины соединяется процессор с памятью и другими периферийными устройствами.

PCI поддерживает передачу 32 и 64 разрядных данных, количество передаваемых данных равно разрядности процессора, 32 битный процессор будет использовать 32 битную шину, а 64 битный - 64 битную. Работает шина на частоте 33 МГц.

В PCI можно использовать технологию Plug and Play (PnP). Все карты PCI поддерживают PnP. Это значит, что пользователь может подключить новую карту, включить компьютер и она будет автоматически распознана и настроена.

Также тут поддерживается управление шиной, есть некоторые возможности обработки данных, поэтому процессор тратит меньше времени на их обработку. Большинство PCI карт работают на напряжении 5 Вольт, но есть карты, которым нужно 3 Вольта.

Шина AGP

Необходимость передачи видео высокого качества с большой скоростью привела к разработке AGP. Accelerated Graphics Port (AGP) подключается к процессору и работает со скоростью шины процессора. Это значит, что видеосигналы будут намного быстрее передаваться на видеокарту для обработки.

AGP использует оперативную память компьютера для хранения 3D изображений. По сути, это дает видеокарте неограниченный объем видеопамяти. Чтобы ускорить передачу данных Intel разработала AGP как прямой путь передачи данных в память. Диапазон скоростей передачи - 264 Мбит до 1,5 Гбит.

PCI-Express

Это модифицированная версия стандарта PCI, которая вышла в 2002 году. Особенность этой шины в том что вместо параллельного подключения всех устройств к шине используется подключение точка-точка, между двумя устройствами. Таких подключений может быть до 16.

Это дает максимальную скорость передачи данных. Также новый стандарт поддерживает горячую замену устройств во время работы компьютера.

PC Card

Шина Personal Computer Memory Card Industry Association (PCICIA) была создана для стандартизации шин передачи данных в портативных компьютерах.

Шина SCSI

Шина SCSI была разработана М. Шугартом и стандартизирована в 1986 году. Эта шина используется для подключения различных устройств для хранения данных, таких как жесткие диски, DVD приводы и так далее, а также принтеры и сканеры. Целью этого стандарта было обеспечить единый интерфейс для управления всеми запоминающими устройствами на максимальной скорости.

Шина USB

Это стандарт внешней шины, который поддерживает скорость передачи данных до 12 Мбит/сек. Один порт USB (Universal Serial Bus) позволяет подключить до 127 периферийных устройств, таких как мыши, модемы, клавиатуры, и другие устройства USB. Также поддерживается горячее удаление и вставка оборудования. На данный момент существуют такие внешние шины компьютера USB, это USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 и USB Type-C.

USB 1.0 был выпущен в 1996 году и поддерживал скорость передачи данных до 1,5 Мбит/сек. Стандарт USB 1.1 уже поддерживал скорость 12 Мбит/сек для таких устройств, как жесткие диски.

Более новая спецификация - USB 2.0 появилась в 2002 году. Скорость передачи данных выросла до 480 Мбит/сек, а это в 40 раз быстрее чем раньше.

USB 3.0 появился в 2008 году и поднял стандарт скорости еще выше, теперь данные могут передаваться со скоростью 5 Гбит/сек. Также было увеличено количество устройств, которые можно питать от одного порта. USB 3.1 был выпущен в 2013 и тут уже поддерживалась скорость до 10 Гбит/с. Также для этой версии был разработан компактный разъем Type-C, к которому коннектор может подключаться любой стороной.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели основные шины компьютера, историю их развития, назначение шин компьютера, их типы и виды. Надеюсь эта статья была для вас полезной и вы узнали много нового.

На завершение небольшое видео про шины и интерфейсы компьютера:

losst.ru

Что такое материнская плата

Одним из самых важных элементов компьютера является системная, она же известная как материнская, плата. Эта текстолитовая пластина с припаянными к ней микросхемами и разъёмами выполняет сборочную функцию, объединяя все остальные элементы компьютера. Без материнской платы не собрать ни компьютер, ни смартфон, ни какое-либо другое сложное устройство. Она — основа всего.

Системная (материнская) плата соединяет все важнейшие элементы компьютера. Благодаря ей организуются все сложные процессы и выполняются задачи. Даже компьютерные мышь и клавиатура работают так, как они работают, потому что обмениваются информацией с остальными устройствами через системную плату. Работоспособность всего компьютера зависит от неё. Да и скорость — тоже. Потому очень важно при сборе компьютера учитывать пропускную способность шины системной платы.

Главные элементы материнской платы:

  • Чипсет. Набор микросхем, связующий компонент для других элементов.
  • Северный мост. Соединяет процессор с остальными компонентами.
  • Южный мост. Подключает компоненты, которым не требуется высокая скорость.
  • BIOS. Микросхема со стартовым ПО для прозвона компонентов и запуска операционной системы.

Положение при установке, количество подключаемых устройств, тип разъёмов и многое другое определяется форматом системной платы. Материнские платы бывают разных форматов. Вот самые распространённые:

  • Mini ITX.
  • Micro ATX (mATX).
  • ATX.

Самая компактная плата — Mini ITX, идёт с интегрированным процессором, редко когда используется при самостоятельном сборе компьютера. Следующая по размеру — mATX. Отличная плата для офисного или домашнего рабочего компьютера. ATX — самая крупная и функциональная плата, к ней можно подключить гораздо больше устройств. Подходит для профессиональных рабочих компьютеров (для дизайна, программирования, работы с видео и других занятий) и игровых системников. Если вы самостоятельно собираете компьютер, лучше сначала приобретайте подходящую системную плату, а затем — системный блок, в который войдёт и она, и все дополнительные подключаемые элементы.

Микросхема BIOS на системной плате

После того, как вы нажали на кнопку питания на своём компьютере, он первым делом обращается к BIOS. Это — наиважнейшая микросхема, которая устанавливается на материнскую плату. Да, те белые надписи, которые пробегаются по экрану вашего компьютера, демонстрируют работу микросхемы BIOS. Она проверяет работоспособность всех систем, связывается с подключенными устройствами (монитором, клавиатурой, мышью и другими внешними). Работа BIOS-а не прекращается до момента выключения.

Почему он так важен и как вообще работает? Всё просто. На микросхеме BIOS заранее записано базовое программное обеспечение, которое необходимо для того, чтобы компьютер вообще запустился. Это ПО прозванивает все компоненты и затем запускает основную операционную систему. Свой собственный BIOS может стоять не только на системной плате, но также на видеокартах и другом современном высокотехнологичном железе.

Шины на материнской плате

Все данные между компонентами, установленными на материнской плате, должны как-то передаваться, чтобы компьютер вообще функционировал. Для этого и используются шины — группы проводников, по которым пересылаются команды от одного компонента к другому.

У шин системной платы разный функционал. Основная передача данных осуществляется по адресной шине, которая считается основной. Шины, связывающие процессор с оперативной памятью, формируют одну общую, по частоте которой можно судить о скорости системной платы. Пропускная способность шин — важный параметр, на который стоит обращать внимание при выборе системной платы для сборки собственного компьютера. Другие шины позволяют подключать сторонние устройства и расширять возможности всего компьютера.

ipkey.com.ua

Что такое материнская плата или системная плата и для чего она нужна?

Основные и наиболее важные элементы персонального компьютера, а если быть точнее, то именно системного блока: видеокарта, центральный процессор, модули ОЗУ и большое количество микросхем располагаются именно на системной плате, а её более широко распространённое название – материнская плата.

Подходя в плотную к вопросу что такое материнская плата, можно ответить так - это основная системная плата компьютера, имеющая разъёмы для установки дополнительных плат расширения и служащая механической основой всей электронной схемы компьютера. Благодаря материнской плате обеспечивается полное взаимодействие компонентов компьютерной системы.

Для чего может быть нужна материнская плата

Значение системной платы недооценить просто невозможно, все составляющие системного блока компьютера взаимодействуют между собой благодаря именно материнской плате, так данные с жёсткого диска не когда не смогут быть обработаны в процессоре до того, как попадут в оперативную память, а графическому адаптеру будет нечего получит от компьютерной системы и впоследствии передать монитору. Самые обыкновенные устройства ввода информации, такие как мышь и клавиатура, также обмениваются информацией через разъёмы на материнской плате.

Хорошим примером будут уже устаревшие разъёмы IDE и все ревизии SATA, ведь к ним подключается дисковод оптических дисков, жёсткий диск или твердотельный накопитель с помощью специальных шлейфов, а впоследствии они участвуют в информационном обмене с процессором, а потом уже и другими устройствами.

Может раньше общая производительность и завесила именно от процессора, то сейчас ситуация изменилась. Нужно ориентироваться на возможности системной платы, на пропускную способность её шины, поддерживаемые объёмы и частоты оперативной памяти, возможность получения максимума производительности от современного разъёма PCI-Express x16 и видеокарты, и т.д.

Используемые форм-факторы материнской платы и разъёмы процессора

Форм-фактор материнской платы, определяет её положение для последующего крепежа к компьютерному корпусу, расположение и тип разъёмов её питания, даже количество интерфейсов подключения устройств и их местоположение. Приведём список основных используемых форм – факторов системной платы:

  • Mini ITX - имеет наименьшие в среднем размеры 17 на 17 см., очень часто уже имеет интегрированный процессор, самое наименьшее число интерфейсов подключения, очень редко используется в самостоятельных сборках, чаще продаётся уже в составе готового компьютера.
  • mATX (Micro ATX) - достаточно полнофункциональная плата, имеющая приемлемые средние размеры, является лучшей составляющей для бюджетного компьютера, хоть и при достаточно небольшом количестве интерфейсов, для домашнего или же офисного компьютера их должно быть достаточно. Частенько на таких системных платах установлен чипсет, имеющий некоторые ограничения, но которые не главным образом отображаются на работе всего компьютера.
  • ATX – также распространён, как и mATX, но имеет больший размер, такие платы могут иметь как полно функциональный чипсет, так и с небольшими ограничениями, обычно имеет наибольшее количество интерфейсов подключение, но это тоже не является обязательным, отличается более удобным монтажом и возможностями подключения.

Размеры материнской платы, нужно учитывать при выборе подходящего корпуса, ведь если рассуждать логически в более крупные корпусы можно установить не большие материнские платы, а вот наоборот никак не получится.

Разъём (Socket) служит для установки центрального процессора или замены. Socket следует учитывать при правильном выборе комплектующих для компьютера.

Разнообразие разъёмов довольно велико и для каждого процессора подойдёт свой, так, например, самые свежие процессорные линейки Intel используют маркировки сокета LGA 1150 или 1155, а их конкуренты от AMD – FX2 и AM3, AM3+. Если же сокеты от AMD AM3 и AM3+ взаимозаменяемы, то есть процессоры AM3+ смогут работать на разъёмах материнских плат AM3, но производительность будет ограничиваться чипсетом, то в Intel такого нет, тут нельзя ошибиться.

Чипсет - основа возможностей материнской платы

Чипсет – это микропроцессорный комплект для взаимодействия центрального процессора с остальной электронной составляющей компьютера. Именно от чипсета зависят все возможности и дальнейшая работа материнской платы.

Сегодняшние чипсеты состоят из двух микросхем, называющиеся южным мостом и северным, их без особого труда можно будет найти, это самые крупные после процессора микросхемы, обычно скрытые под радиаторами охлаждения. Сам чипсет должен быть согласован с процессором, а это может значить то, что не каждая материнская плата сможет раскрыть потенциал процессора и наоборот.

Само знание марки и модели чипсета во многом обуславливает будущую производительность компьютерной системы поэтому при подборе материнской платы, не плохо знать её возможности. Чистоты на которых будет работать система, тоже зависят от чипсета системной платы, а также объёмы памяти, возможность установки и количество дополнительных устройств.

Что же такое BIOS и в чём его необходимость

BIOS (от англ. Basic Input Output System), считается одной из важнейших микросхем системной платы, ведь в ней находятся прямо с завода производителя важные программы, требующиеся для первичной загрузки компьютера. После включения компьютера и поступления питания к процессору, он первым делом обращается к микросхеме BIOS и уже не прекращает с ней работу до самого выключения компьютера.Что бы увидеть BIOS в работе, при старте компьютера нужно только обратить внимание на белые надписи на чёрном фоне – это и будет BIOS в работе.

Что же делает BIOS? Эта программа необходима для проверки основных систем компьютера сразу же после включения, а также обеспечивает взаимодействие с клавиатурой и мышью, а также с монитором, в случае с ноутбуком - с его дисплеем.

Для восстановления по умолчанию настроек BIOS нужно извлечь батарейку независимого питания или же при помощи специальной перемычки, хоть перемычка и батарейка на разных платах могут находиться в разных местах, но вероятнее всего они находятся середине или же в правом нижнем углу.

Шины материнской платы

Как же связывается процессор с другими устройствами компьютера? На самом деле, как и вся электроника по проводникам, на системной плате группа проводников называется шинами. Шины различаются по функциональности: шина команд, шина данных, адресная шина.

Для 32 разрядных процессоров - это 32 параллельных проводника, по которым программы посылают команды для обработки их процессором через ОЗУ. Именно адресную шину нужно считать управляющей остальными, ведь она служит для выбора как данных из оперативной памяти, так и команд.

Если не брать в расчёт внешние устройства, то можно сделать вывод, что процессор получает команды от оперативной памяти и обменивается с ней данными. Процессор кроме оперативной памяти считает внешними все остальные устройства, даже если они является частью системного блока. Все шины, связывающие процессор и оперативную память можно рассматривать как одну главную шину – FSB (Front Side Bus). Говоря о том, что материнская плата работает с частотой 2000 МГц, имеется ввиду именно частота главной шины, именно из неё получает свою частоту и процессор умножая её на коэффициент внутреннего умножения.

Шина plug-and-play

Основным и в тоже время важным достоинством данной шины является её высокая производительность и простота установки оборудования, благодаря ей стало возможным создание самоуправляющихся устройств (plug-and-play).

Суть заключается в том, что после подключения к системной плате другой платы расширения – дочерней, происходит автоматическое определение самого устройства и выделение ему необходимых ресурсов, необходимых для его корректной работы.

Шины PCI и PCI Express

Благодаря PCI и в нынешние дни есть возможность расширить возможности своего компьютера, устанавливая тв-тюнеры для просмотра аналогово телевидения, что актуально при отсутствии постоянно подключения к интернету, или аудио плату, для увеличения звукозаписывающего функционала компьютера, а может и PCI-разветвитель увеличения количества разъёмов USB, что ещё более актуально для устаревших или бюджетных материнских плат.

Но компьютерная технология развивается незамедлительными темпами, и привычной шины PCI, а если быть точнее, то именно её пропускной способности стало недостаточно для высокопроизводительных компонентов. Видеокарта, наверное, будет самым самодостаточным представителем устройств, для которого стало необходимым появление PCI Express 16x, хотя и другие устройства, такие как сетевая карта нуждались в увеличение частоты шины.

Частоту шины PCI стало наращивать не выгодно, так как большому количеству параллельных проводников требовалась их высокая точность изготовления что было дорогостоящим. В связи с этим 2004 год стал началом этапа внедрения PCI Express 16X и PCI Express X1. В результате производство системных плат стало проще, а на ряду с этим и дешевле, к тому же PCI Express 16X стала единственно шиной для подключения видеокарт, а PCI Express X1 альтернативой для PCI.

Интерфейс подключения AGP

В своё время шина AGP, обеспечивала высокопроизводительный обмен данных, но со временем производителей видеокарт этот разъём перестал удовлетворять. Этот интерфейс подключения получил широкое распространение, в связи c сдерживанием компьютерной графики обыкновенным PCI. Хоть интерфейс ещё используется на устаревших компьютерах, современные производители отказались от него так же, как и в своё время от PCI в пользу PCI Express.

USB – интерфейс подключения

Каждый пользователь хочет удобства при работе за компьютером, что бы устройства очень легко устанавливались, не пренебрегая к разборке самого системного блока для его установки, это и стало причиной появления универсального последовательного порта шины USB (Universal Serial Port).

Разъём USB в наши времена входит в состав любого компьютера, от стационарного, ноутбука, до планшета и смартфона, а также клавиатуры, мониторы и множество других устройств. Это разъём обуславливает простоту использования, на передней панели системных блоков для ещё большего удобства бывают выведены такие USB разъёмы.

В бюджетных материнских платах бывает так, что разъёмов USB не хватает для подключения всех устройств, но для этого можно воспользоваться разветвителем или по-другому USB концентратором, портов станет значительно больше. Благодаря USB шине к системной плате подключают очень много устройств: 3g/4g модемы, принтеры и сканеры, не говоря уже о компьютерных мыши и клавиатуре.

Современным читается USB 3.0, но также ещё используются USB 2.0, а сама работа USB – это функция южного моста чипсета материнской платы. Как уже стало понятно, вся работа материнской платы завязана на работе её чипсета, а с каждым годом на материнскую плату ложится всё больше и больше функциональных обязанностей.

Интегрированные компоненты материнской платы

В сегодняшние дни очень много компьютеров, особенное имеющие офисную принадлежность оборудованы интегрированным видеоадаптером, что должным образом сможет сэкономить деньги на покупке техники, конечно если особая видео производительность не будет требоваться в будущем. Благодаря этому на многих материнских платах появились VGA, DVI и HDMI, сетевая и аудио платы, так же стали интегрированной составляющей системной платы.

Перед покупкой материнской платы, обязательно нужно ознакомиться с её спецификацией на сайте производителя, тогда к примеру, у вас не возникнет проблем с максимальной частотой работы и количеством разъёмов модулей оперативной памяти, а может возможность подключения нескольких видеокарт тоже будет не лишней.

Теперь вопрос что такое материнская плата стал менее актуальным, ведь появилось понимание того, что системная плата - основа всего внутреннего механического мира, находящегося в системном блоке. Сами материнские платы с каждым годом меняются, дополняются, а описать все в одной статье просто не возможною, приходится ограничиваться основными моментами.

procomputer.su

Системные платы. Шины

Системные платы

Системная, или материнская, плата (motherboard – MB) – это важнейшая часть компьютера, содержащая основные электронные компоненты машины. С помощью материнской платы осуществляется взаимодействие между устройствами компьютера.

МВ представляет собой печатную плату, на которой располагаются некоторые микросхемы, остальные компоненты объединяются при помощи системной шины и устанавливаются на дополнительных платах (платах или картах расширения), помещаемых в специальные разъемы (слоты), имеющиеся на материнской плате. Компьютеры, использующие такую технологию, относятся к системам с шинной архитектурой.

Рис. 14. Структурная схема системной платы

Характеристики системных плат:

· Тип процессора.

· Процессорный разъем (Intel – Socket 370, 423, 478, 775; AMD – Socket А, 754, 939. См. Приложение IV – процессоры Intel и Приложение V – процессоры AMD).

· Форм- фактор (типоразмер) определяет размеры системной платы.

– ATX (Advanced Technology eXtended) – один из самых распространенных форматов материнских плат для ПК, идеально подходит для построения домашнего компьютера. Платы ATX имеют размеры 30,5х24,4 см и поддерживают семь слотов расширения.

– mATX (micro ATX) – несколько уменьшенный по размерам стандарт ATX. Подходит для построения офисных компьютеров, когда не требуется много слотов для расширения системы. Платы mATX имеют размеры 24,4х24,4 см и поддерживают четыре слота расширения.

– EATX (Extended ATX) материнские платы отличаются от ATX размерами (до 30,5х33,0 см), требуют специальных блоков питания (24 контакта, в отличие от 20 для ATX) и используются в основном для серверов.

– BTX (Balanced Technology Extended) – новый стандарт, который приходит на смену ATX. При разработке этого форм-фактора большое внимание уделялось эффективному охлаждению установленных на плате элементов. BTX идеально подходит для построения миниатюрных компьютеров. Материнские платы BTX имеют размеры 26,7х32,5 см и поддерживают семь слотов расширения.

– mBTX (micro BTX) – уменьшенный вариант BTX. Размеры таких плат составляют 26,7х26,4 см. mBTX поддерживают четыре слота расширения.

– SSI EEB (Server Standards Infrastructure Entry Electronics Bay). Материнские платы этого стандарта обычно служат для построения серверов. Разъемы для подключения блока питания имеют 24+8 контактов. Габариты таких плат составляют 30,5х33,0 см.

– SSI CEB (SSI Compact Electronics Bay). Материнские платы этого стандарта обычно служат для построения серверов. Разъемы для подключения блока питания имеют 24+8 контактов. Габариты таких плат составляют 30,5х25,9 см.

· Чипсет (chipset) – набор микросхем, реализующих все функции связи основных элементов. Чипсеты состоят из двух микросхем с условными названиями северный мост (North bridge) и южный мост (South bridge). Северный мост обеспечивает управление системной шиной процессора (FSB), шиной оперативной памяти, шиной AGP и интерфейсом связи с южным мостом (либо с шиной PCI в старых чипсетах). Южный мост состоит из контроллеров ввода-вывода, обеспечивает подключение шин PCI, ISA, ATA, USB, памяти CMOS и BIOS.

· Тип памяти и частота работы шины памяти – SDRAM, DDR, DDR-II, RDRAM.

· Число слотов памяти и максимальное емкость поддерживаемой памяти.

· Кэш-память второго и третьего уровней (Cache L2, Cache L3). Обычно кэш-память 2-го уровня устанавливается в один корпус с процессором, а кэш-память 3-го уровня – на материнскую плату.

· BIOS (Basic Input-Output System).

· CMOS память – размещается на системной плате или в составе чипсета. Питается от аккумулятора (батарейки), поэтому энергонезависима (сохраняет информацию при отключении компьютера от сети). Память хранит информацию о параметрах многих устройств, входящих в компьютер, а также о системном времени. Информация может изменяться.

Звуковая карта, видеокарта, адаптер локальной сети – эти устройства могут быть интегрированы в системную плату.

Шины

Шина (bus) – группа проводников, соединяющих несколько устройств и передающих сигналы между ними.

Характеристики шин:

· частота;

· разрядность или ширина шины;

· пропускная способность = частота × разрядность;

· количество подключаемых устройств;

· протокол;

· арбитраж;

· синхронизация.

Операции на шине называют транзакциями. Основные виды транзакций – транзакции чтения и транзакции записи.

Когда два устройства обмениваются информацией по шине, одно из них должно инициировать обмен и управлять им. Такое устройство называют ведущим (bus master). Устройства, не обладающие возможностями инициирования транзакций, называются ведомыми (bus slave).

Виды шин:

1. Системная шина, или шина «процессор-память» (Front-Side Bus, FSB), – шина между процессором и основной памятью (или северным мостом чипсета).

2. Шины расширений (Expansion Bus) – шины общего назначения, позволяющие подключать разнообразные устройства (звуковую карту,сетевую карту, модем, ТВ-тюнер и др.). Слоты шин расширения расположены на системной плате.

3. Локальные шины (Local Bus) – шины для подключения небольшого количества устройств определенного класса, преимущественно видеосистем.

4. Периферийные шины (Peripheral Bus) – шины для внешних запоминающих (винчестер, CD/DVD-дисковод) и периферийных медленнодействующих устройств (принтер, сканер, клавиатура, мышь).

Состав шины

Шина состоит из следующих частей:

· шина адреса;

· шина данных;

· шина управления.

Кроме того, обычно присутствует шина питания.

Любая транзакция начинается с выставления ведущим устройством адреса. На шине адреса могут выдаваться адреса ячеек памяти, номера регистров процессора, адреса портов ввода-вывода. Число линий, выделенных для передачи адреса, определяет максимально возможный размер адресного пространства.

Размер адресного пространства = 2n, где n – число адресных линий.

Пример. Первый персональный компьютер IBM PC с процессором Intel 8088 содержал 20-разрядную шину адреса. Следовательно, процессор мог обращаться к 220= 1 Мбайт памяти.

Пример. Процессор Pentium 4 имеет 36-разрядную шину адреса, что позволяет адресовать 236= 64 Гбайт памяти.

Для передачи данных служит шина данных. Ширина (разрядность) шины данных определяет количество битов, которое может быть передано по шине за одну транзакцию (цикл шины). Цикл шины следует отличать от периода тактовых импульсов – одна транзакция на шине может занимать несколько тактовых импульсов. Пропускная способность определяет скорость передачи данных именно по шине данных.

Пример. Шина расширения ISA (компьютер IBM PC) содержит 16-разрядную шину данных, частота шины – 8 МГц. Пропускная способность = 2 байта * 8 МГц = 16 Мбайт/с.

Пример. В системной шине FSB процессора Pentium 4 ширина шины данных – 64 разряда, частота до 800 МГц. Пропускная способность = 8 байт

800 МГц = 6,4 Гбайт/с.

Можно увеличить пропускную способность шин двумя способами:

1) Увеличить ширину шины данных. Но в этом случае увеличиваются взаимные помехи, наводимые сигналами в одном проводнике на сигналы в другом, и наоборот.

2) Увеличить частоту работы шины. При этом усиливается явление перекоса. Явление перекоса состоит в том, что сигналы, одновременно посланные по разным проводникам шины, достигают пункта назначения в разное время (вследствие отличия характеристик проводников шины и электронных схем, через которые проходят сигналы).

По шине управления передаются следующие сигналы:

· управления транзакциями;

· состояния устройств;

· арбитража;

· прерываний;

· синхронизации;

· питания.

В некоторых шинах линии адреса и данных объединены в единую мультиплексируемую шину адреса/данных. Сначала линии шины используются для передачи адреса, а затем те же самые линии – для передачи данных. Объединение линий сокращает ширину и стоимость шины, но замедляет ее работу.

Пример. В шине расширения PCI используются 64 объединенные линии для данных и адреса.

По количеству проводников для передачи данных различают последовательные и параллельные шины. В последовательных шинах (serial bus) для передачи данных используют одну линию, по которой биты передаются один за другим – последовательно. В параллельных шинах присутствуют несколько проводников, по которым данные могут передаваться одновременно.

Пример. Периферийная шина для подключения внешних накопителей ATA (IDE) – параллельная, в ней 40 или 80 проводов, а новая шина Serial ATA – последовательная, в ней 7 проводов (пара на передачу данных, пара – на прием, 3 – «земля»).

Рассмотрим последовательность событий, происходящих на шине во время одной транзакции (рис. 15). Сначала устройство, которое является ведущим (Bus master), получает управление шиной, после чего оно может выдавать на шину свои данные. Через некоторый интервал времени, определяемый скоростью распространения сигналов по шине, данные достигают ведомого устройства (Bus slave). Скорость распространения

сигналов обычно не превышает 70% скорости света (300 000 км/с). После появления данных на ведомом устройстве выдерживается пауза, для того чтобы сигнал стал устойчивым. Затем сигнал может быть считан и удален с шины.

На рис. 15 приведены примерные значения интервалов для шины частотой 133 МГц.

Рис. 15. Диаграмма пересылки данных

Арбитраж шин

На роль ведущего могут претендовать одновременно несколько устройств (центральный процессор, сопроцессор, устройства ввода-вывода), однако управлять шиной в каждый момент времени может только одно из них. Чтобы исключить конфликты вводится механизм арбитража.

Арбитраж может быть централизованным и децентрализованным. При централизованном арбитраже в системе имеется специальное устройство – центральный арбитр, который в соответствии с приоритетами каждого устройства предоставляет им доступ к шине. При децентрализованном арбитраже каждое ведущее устройство содержит блок управления доступом к шине. При совместном использовании шины такие блоки взаимодействуют друг с другом, разделяя доступ.

Пример. Шина расширения PCI является шиной с централизованным арбитражем. Периферийная шина SCSI – шина с децентрализованным арбитражем.

Протокол шины

Вследствие явления перекоса шины все устройства, использующие шины, должны «знать», когда адреса, данные и управляющие сигналы следует считать достоверными. Метод, выбираемый для информирования одостоверности адресов, данных и сигналов управления шины, называется

протоколом шины.

Существует два основных класса протоколов:

1) Синхронные – все сигналы «привязаны» к импульсам тактового генератора. Изменение управляющих сигналов совпадает с фронтом или спадом тактового импульса (см. SDRAM).

2) Асинхронные – начало очередного события на шине определяется не тактовым импульсом, а предыдущим событием (см. виды памяти: традиционная DRAM, FPM, EDO и BEDO).

В прошлом разработчики ЭВМ предпочитали асинхронные шины, сейчас чаще используются синхронные. Современные синхронные шины несколько быстрее асинхронных, поэтому применяются в канале

«процессор-память», а асинхронные – для периферийных устройств.

Пример. Системная шина Pentium 4, так же как шина расширения PCI, является синхронной, периферийная шина ATA (IDE) асинхронная, а шина SCSI может работать как по синхронному, так и по асинхронному протоколам.

Предыдущая78910111213141516171819202122Следующая

Дата добавления: 2016-12-26; просмотров: 1344; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

helpiks.org

Как посмотреть шину материнской платы

Одним из самых важных элементов компьютера является системная, она же известная как материнская, плата. Эта текстолитовая пластина с припаянными к ней микросхемами и разъёмами выполняет сборочную функцию, объединяя все остальные элементы компьютера. Без материнской платы не собрать ни компьютер, ни смартфон, ни какое-либо другое сложное устройство. Она — основа всего.

Материнская плата, что это?

Системная (материнская) плата соединяет все важнейшие элементы компьютера. Благодаря ей организуются все сложные процессы и выполняются задачи. Даже компьютерные мышь и клавиатура работают так, как они работают, потому что обмениваются информацией с остальными устройствами через системную плату. Работоспособность всего компьютера зависит от неё. Да и скорость — тоже. Потому очень важно при сборе компьютера учитывать пропускную способность шины системной платы.

Главные элементы материнской платы:

  • Чипсет. Набор микросхем, связующий компонент для других элементов.
  • Северный мост. Соединяет процессор с остальными компонентами.
  • Южный мост. Подключает компоненты, которым не требуется высокая скорость.
  • BIOS. Микросхема со стартовым ПО для прозвона компонентов и запуска операционной системы.

Положение при установке, количество подключаемых устройств, тип разъёмов и многое другое определяется форматом системной платы. Материнские платы бывают разных форматов. Вот самые распространённые:

Самая компактная плата — Mini ITX, идёт с интегрированным процессором, редко когда используется при самостоятельном сборе компьютера. Следующая по размеру — mATX. Отличная плата для офисного или домашнего рабочего компьютера. ATX — самая крупная и функциональная плата, к ней можно подключить гораздо больше устройств. Подходит для профессиональных рабочих компьютеров (для дизайна, программирования, работы с видео и других занятий) и игровых системников. Если вы самостоятельно собираете компьютер, лучше сначала приобретайте подходящую системную плату, а затем — системный блок, в который войдёт и она, и все дополнительные подключаемые элементы.

После того, как вы нажали на кнопку питания на своём компьютере, он первым делом обращается к BIOS. Это — наиважнейшая микросхема, которая устанавливается на материнскую плату. Да, те белые надписи, которые пробегаются по экрану вашего компьютера, демонстрируют работу микросхемы BIOS. Она проверяет работоспособность всех систем, связывается с подключенными устройствами (монитором, клавиатурой, мышью и другими внешними). Работа BIOS-а не прекращается до момента выключения.

Почему он так важен и как вообще работает? Всё просто. На микросхеме BIOS заранее записано базовое программное обеспечение, которое необходимо для того, чтобы компьютер вообще запустился. Это ПО прозванивает все компоненты и затем запускает основную операционную систему. Свой собственный BIOS может стоять не только на системной плате, но также на видеокартах и другом современном высокотехнологичном железе.

Шины на материнской плате

Все данные между компонентами, установленными на материнской плате, должны как-то передаваться, чтобы компьютер вообще функционировал. Для этого и используются шины — группы проводников, по которым пересылаются команды от одного компонента к другому.

У шин системной платы разный функционал. Основная передача данных осуществляется по адресной шине, которая считается основной. Шины, связывающие процессор с оперативной памятью, формируют одну общую, по частоте которой можно судить о скорости системной платы. Пропускная способность шин — важный параметр, на который стоит обращать внимание при выборе системной платы для сборки собственного компьютера. Другие шины позволяют подключать сторонние устройства и расширять возможности всего компьютера.

Источник ipkey.com.ua

Записки по настройке Debian Ubuntu и Microsoft Windows

Материнская плата (системная плата, mainboard, motherboard, «мамка», «мать») основная плата персонального компьютера (PC), с которой непосредственно (или через «посредников») связаны все устройства PC.

Форм-фактор – это, по сути дела, стандарт, определяющий размеры материнской платы, места ее крепления к корпусу; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода/вывода, процессорного гнезда и слотов для оперативной памяти, а так же тип разъема для подключения блока питания.

Подавляющее большинство персональных компов имеют форм-фактор материнской платы АТХ (разновидности Mini-ATX, Micro-ATX, Flex-ATX)

Этот стандарт разработан компанией Intel в 1995 году Стандарт предусматривает: материнские платы должны иметь порты ввода/вывода в как бы одном блоке в верхнем левом углу. Эта сдвоенная панель имеет размеры 15,4х4,4см. Кроме этого, изменилось расположение процессорного гнезда, разъемов IDE и слотов оперативной памяти, разъем подключения блока питания предотвращающий неправильное подключение электропитания. Малое количество шлейфов способствует лучшей циркуляции воздуха в корпусе. Размеры плат форм-фактора АТХ — 30,5х24,4 см. Впоследствии появились уменьшенные версии материнских плат АТХ: Mini-ATX – 28,4х20,8 см, Micro-ATX – 24,4х24,4 см и Flex-ATX – 22,9х20,3 см.

Элементы составляющие материнскую плату:

Чипсет (Chip Set) — набор микросхем. Это несколько микросхем, основной целью которых является логическая организация взаимодействия между устройствами компьютера по приему, обработке и передаче какой-либо информации. Чипсет включает: контроллер шин, генератор тактовой частоты, системный таймер, контроллер прерываний, контроллер прямого доступа к памяти, CMOS.

Внешне микросхемы чипсета выглядят, как самые большие после процессора, с количеством выводов от нескольких десятков до двух сотен.

Именно чипсет определяет функциональные возможности платы: типы поддерживамых 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 выпускается несколько моделей системных плат, которые отличаются производителем, функциональностью, производительностью и конечно ценой.

В настоящий момент набор системной логики (чипсет) состоит из двух микросхем (еще говорят: имеет двухуровневую архитектуру): North Bridge (северный мост) и South Bridge (южный мост). North Bridge, кроме всего прочего, содержит: кэш, контроллеры оперативной памяти (ОЗУ), осуществляет взаимодействие между шиной процессора и шинами PCI, AGP. Частота работы этой микросхемы равна тактовой частоте материнской платы. Современные North Bridge работают на высоких тактовых частотах и поэтому в последнее время дополнительно оборудуются устройствами охлаждения (чаще всего радиатор, однако отдельные образцы имеют элемент принудительного охлаждения – вентилятор).

South Bridge является более медленной микросхемой. Этот компонент отвечает за работу шины ISA (в наличии имеется контроллер прямого доступа и контроллер прерываний этой шины), контроллеров IDE и USB, а также реализует функции памяти CMOS и часов и т. д. Следует отметить, что один и тот же тип микросхемы South Bridge может использоваться, как правило, в нескольких наборах системной логики, то есть может работать с несколькими типами North Bridge.

На данный момент чипсеты выпускают Intel, VIA Technologies, SiS и Nvidia.

Socket (сокет) разъем для крепления процессора. Разновидности применяемые в настоящее время:

1. Для процессоров AMD: Socket A (Socket 462) – вымирающий вид, Socket 754, Socket 939 и Socket 940 (широкого распространения не получил).

2. Для процессоров Intel: Socket 478 и Socket LGA 775

Число показывает количество гнезд (на мат. плате) и количество штырьков (на процессоре), которыми они объединяются. Особенностью Socket LGA 775, является, то что штырьки и гнезда расположены наоборот – штырьки на мат. плате, а гнезда на процессоре.

CMOS — это Complementary Metal-Oxide-Semiconductor.

Сия технология позволяет создавать более экономичные микросхемы. Эффект экономии достигается за счет уменьшения потребления энергии, что позволяет использовать в качестве питающего элемента батарейку не большой емкости.

Назначение — хранение настроек BIOS, которые можно менять с помощью программы Setup. Хранение настроек даже при длительном НЕ включении питания осуществляется за счет небольшой батарейки, расположенной неподалеку.

Благодаря программе Setup можно изменить параметры конфигурации системы, настроить работу некоторых устройств, защитить компьютер от несанкционированного включения и так далее.

BIOS

Полное название БИОСа – ROM BIOS (Read Only Memory Basic Input/Output System – только для чтения основная система ввода/вывода). По-русски это будет – ПЗУ (Постоянное Запоминающее Устройство).

Назначение — ПЗУ является связующим звеном, между операционной системой и железом. Не будь ROM BIOS, то операционная система (ОС) была бы через чур привязана к аппаратным средствам и полностью бы от них зависела. А это ни есть хорошо — подгонять операционную систему под каждую конфигурацию аппаратных средств. Любая система укомплектована своей ROM BIOS, а поскольку операционные системы имеют единый интерфейс для работы с различной аппаратурой, то проблем в несовместимости hardware (аппаратной, «железной» части) и software (программная часть), как правило не происходят, так как между ними как раз и стоит BIOS.

Каждая материнская плата оснащена микросхемой BIOS, которых существовало четыре типа:

1. ROM (Read Only Memory) или ПЗУ;

2. PROM (Programmable ROM) или ППЗУ (Программируемое ПЗУ);

3. EPROM (Erasable PROM) или СППЗУ (Стираемое ППЗУ);

4. EEPROM (Electrically EPROM) или ЭСППЗУ (Электронно – Стираемое ППЗУ), второе название – flash ROM.

Три первых присоединились к динозаврам, осталась только

Основное преимущество этих микросхем заключается в том, что для перепрограммирования не требуется их снятия с материнской платы и не требуется никакого дополнительного оборудования. Уже с 1994 года почти все системные платы оснащаются flash ROM, а на данный момент времени другого BIOS и не встретишь.

По сути дела это набор драйверов (драйвер – программа управления устройством), обеспечивающих работу системы при запуске компьютера или при загрузке в безопасном режиме. Дело в том, что когда Вы включаете комп, то еще до загрузки операционной системы можно управлять им с клавиатуры, видеть все действия на мониторе. Кроме этого, если Вы загружаетесь в безопасном режиме, то отказываетесь от драйверов операционной системы и в работе остаются только драйвера BIOS.

При использовании скажем ОС Windows XP после ее загрузки, она берет на себя практически все функции БИОС, а сам БИОС служит лишь для начальной загрузки.

Основные производители ROM BIOS – Phoenix Technologies, и AMI (American Megatrends, Inc).

Шины – магистрали осуществляющие передачу сигналов между устройствами. Однако устройства подключаются не непосредственно к шинам, а к разъемам (слотам), и уже разъемы (слоты) осуществляют подключение к шинам. Разъемы (слоты) – можно охарактеризовать как интерфейс шины.

Существует три основных показателя работы шины. Это тактовая частота, разрядность и скорость передачи данных.

Работа любого цифрового компьютера зависит от тактовой частоты, которую определяет кварцевый резонатор. Он представляет собой оловянный контейнер в который помещен кристалл кварца. Под воздействием электрического напряжения в кристалле возникают колебания электрического тока. Вот эта самая частота колебания и называется тактовой частотой. Все изменения логических сигналов в любой микросхеме компьютера происходят через определенные интервалы, которые называются тактами. Отсюда сделаем вывод, что наименьшей единицей измерения времени для большинства логических устройств компьютера есть такт или еще по другому – период тактовой частоты. Проще говоря – на каждую операцию требуется минимум один такт (хотя некоторые современные устройства успевают выполнить несколько операций за один такт). Тактовая частота, применительно к персональным компьютерам, измеряется в МГц, где Герц – это одно колебание в секунду, соответственно 1 МГц – миллион колебаний в секунду. Теоретически, если системная шина компьютера работает на частоте в 100 МГц, то значит она может выполнять до 100 000 000 операций в секунду. К слову сказать, совсем не обязательно, что бы каждый компонент системы обязательно что-либо выполнял с каждым тактом. Существуют так называемые пустые такты (циклы ожидания), когда устройство находится в процессе ожидания ответа от какого либо другого устройства. Так, например, организована работа оперативной памяти и процессора (СPU), тактовая частота которого значительно выше тактовой частоты ОЗУ.

Фактическая частота шин современных плат находятся в пределах 133-200 Мгц, а эффективная частота (кратное умножение фактической) на уровне 533-1066 Мгц. Именно эффективную частоту указывают в спецификациях и прайс листах.

Разрядность

Шина состоит из нескольких каналов для передачи электрических сигналов. Если говорят, что шина тридцатидвухразрядная, то это означает, что она способна передавать электрические сигналы по тридцати двум каналам одновременно. Здесь есть одна фишка. Дело в том, что шина любой заявленной разрядности (8, 16, 32, 64) имеет, на самом деле, большее количество каналов. То есть, если взять ту же тридцатидвухразрядную шину, то для передачи собственно данных выделено 32 канала, а дополнительные каналы предназначены для передачи специфической информации. Актуальные шины на данный момент 32 и 64 разрядные, также существуют 128 разрядные (например для процессора Intel Itanium).

Скорость передачи данных

Она высчитывается по формуле:

тактовая частота шины * разрядность шины = скорость передачи данных

например: 133*64=8512 Мбит/сек или 1064 Мбайт/сек (8512/8 т.к. 1 байт=8 бит).

Однако это чисто теоретически, а как известно теория и практика часто расходятся.

За работой каждой шины следят специально для этого предназначенные контроллеры. Они входят в состав набора системной логики (чипсета).

Шины материнской платы существующие в настоящее время:

1. FSB (Front S >

2. PCI (Peripheral Component Interconnect bus – шина соединения периферийных компонентов). Корнями уходит в далекий 1992 г., родителем сего творения стала не мало известная Intel

Тактовая частота PCI может быть равна или 33 МГц или 66 МГц. Разрядность – 32 или 64. Скорость передачи данных – 132 Мбайт/сек или 264 Мбайт/сек. Стандартом PCI предусмотрены три типа плат в зависимости от питания:

1. 5 Вольт – для стационарных компьютеров

2. 3,3 Вольт – для портативных компьютеров

3. Универсальные платы могущие работать в обоих типах компьютеров.

За бесконфликтную работу шины PCI отвечает чипсет, а точнее North Bridge. Но на PCI жизнь не остановила своего течения. Постоянное усовершенствование видеокарт привело к тому, что физических параметров шины PCI стало не хватать, что и привело к появлению AGP. Но это для видеокарт. Для остальных же плат расширения (звуковые карты, внутренние модемы и прочее), производительности PCI вполне достаточно и по сегодняшний день. Разъемов (слотов) PCI на мат. плате обычно от 3до 5. Современным воплощением шины PCI стали PCI Express x16 (вытесняет AGP, высокоскоростная шина предназначена для поддержки видеокарт), PCI Express x4, PCI Express x1

3. AGP (Accelerated Graphics Port – ускоренный графический порт)

На материнской плате этот порт существует в единственном виде. Ни физически, ни логически он не зависит от PCI. Первый стандарт AGP 1.0 появился в 1996 году благодаря инженерам все той же Intel.

Тактовая частота от 66,66 до 90 МГц, Сейчас существуют шины AGP с режимом сигнализации 4х и 8х, рабочее напряжение равное 1,5 В.

Режимы 4х и 8х означают что передача данных происходит четыре и восемь раза за каждый цикл (такт) соответственно (основной (базовый) режим AGP называется 1х, так же был вариант 2х, но и первый и второй найти уже можно только в музеях .

Разрядность (ширина) шины AGP – 32 бита. Большим достижением AGP является возможность получить быстрый доступ к оперативной. Как было сказано выше на смену ей приходит PCI Express x16

4. USB (Universal Serial Bus) — универсальная последовательная магистраль (шина)- интерфейс для подключения различных внешних устройств. Поддерживается горячее (на ходу, не выключая комп.) подключение/отключение и питание от шины. Функционирует на скоростях 1.5 Мбит/с, 12 Мбит/с и 480 Мбит/с (последнее для версии 2.0)

В настоящее время существуют две разновидности USB – USB 1.1 и USB 2.0, вторая более современная, может работать с устройствами поддерживающими USB 1.1, но не наоборот. Правило совместимости «сверху вниз» присуще практически для всех шин).

IDE (Integrated Device Electronics) – интегрированная в устройство электроника. Интерфейс для подключения жестких дисков. Доживает свой век, на смену приходит SATA (Serial Advanced Technology Attachment — высокоскоростной последовательный интерфейс, предназначенный для устройств хранения информации.

Слоты памяти.

Если не обращаться к музейным экспонатам, то сейчас использует два вида разъемов для памяти DIMM и RIMM, исходя из того, что память предназначенная для RIMM (Rambus Inline Memory Modules) из за своей стоимости широкого распространения не получила, остается лишь DIMM (Dual In-line Memory Module — Модуль памяти с двусторонним расположением выводов). Именно на плечи данного слота и пало нелегкое бремя поддержки памяти типа SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) синхронное динамическое запоминающее устройство с произвольным порядком выборки (работа памяти синхронизирована с шиной), DDR (Double Data Rate) SDRAM (изредка можно встретить такую аббревиатуру SDRAM 2), и наконец третьего вида памяти DDR2.

Разъем имеет 184 контакта и 168 для устаревшей SDRAM, рабочие частоты шины – это частоты FSB.

Источник www.itword.net

Скорость шины системной платы не влияет на скорость установленного процессора. В компьютере, материнская плата и процессор — это две отдельные составляющие. Тем не менее, пользовательский опыт измерений заключается в том, насколько хорошо они работают вместе.

Процессор

Основной процессор компьютера, имеет определенную скорость. На некоторых компьютерах скорость процессора может быть изменена через настройки BIOS материнской платы. Ошибки совместимости оборудования в сторону скорости процессора не меняются из-за любой другой части компьютера. Но процессор является самой быстрой частью компьютера и часто другое оборудование не может за ним угнаться. Процессор обрабатывает всю вычислительную работу компьютера за пределами крупной графической работы которая выполняется с помощью GPU.

Шина материнской платы

Шина материнской платы — это часть устройства, которая передает данные между деталями компьютера. Термин «скорость шины» относится к тому, как быстро системная шина может перемещать данные с одного компонента компьютера к другому. Чем быстрее шина, тем больше данных она может передвигать в течение определенного количества времени. К системной «шине» подключается процессор для компьютера через «северный мост», который организует обмен данными между оперативной памятью компьютера и процессором. Это самая быстрая часть шины материнской платы и обрабатывает наиболее жизненно важную нагрузку компьютера.

Шина для процессора

Сам процессор не будет иметь смысла, если для обработки данных он будет использовать шину материнской платы чтобы получить данные. Шина материнской платы не может увеличивать или уменьшать скорость процессора для получения потока данных в и из устройств, и играет ключевую роль в том, как хорошо будет работать процессор. Это та точка, где скорость шины материнской платы может повлиять на производительность процессора — процессор работает в режиме циклического процесса, с данными получаемыми в или из устройства через определенные промежутки времени. Если процессор не имеет каких-либо данных для работы с циклом, он теряет цикл и не обрабатывает какие-либо другие данные.

Недостаточная скорость шины материнской платы

Недостаточная скорость шины материнской платы может оставить процессор компьютера висящий в ожидании большего количества информации для обработки. Это создает «узкое место», или точку, в которой одна часть компьютера, замедляет производительность для другой части системы. Если скорость шины материнской платы слишком медленная, то центральный процессор будет тратить значительное количество циклов и компьютер пользователя будет воспринимать это как снижение производительности.

Достаточная скорость шины материнской платы

Материнская плата, которая имеет достаточную или избыточную скорость шины процессора предложит оптимальную скорость работы. Если скорость шины материнской платы достаточно быстрая, то центральный процессор будет постоянно иметь новые данные в процессе, и будет готов обрабатывать новые данные, когда он завершает цикл. Пока процесс не идеален и всегда есть неиспользуемые циклы, достаточная скорость шины материнской платы поможет максимально использовать эти циклы.

Источник juice-health.ru

lubimauto.ru

Ликбез по материнским платам.

Материнская плата (системная плата, mainboard, motherboard, «мамка», «мать») основная плата персонального компьютера (PC), с которой непосредственно (или через «посредников») связаны все устройства PC.

Форм-фактор – это, по сути дела, стандарт, определяющий размеры материнской платы, места ее крепления к корпусу; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода/вывода, процессорного гнезда и слотов для оперативной памяти, а так же тип разъема для подключения блока питания.

Подавляющее большинство персональных компов имеют форм-фактор материнской платы АТХ (разновидности Mini-ATX, Micro-ATX, Flex-ATX)

Этот стандарт разработан компанией Intel в 1995 году Стандарт предусматривает: материнские платы должны иметь порты ввода/вывода в как бы одном блоке в верхнем левом углу. Эта сдвоенная панель имеет размеры 15,4х4,4см. Кроме этого, изменилось расположение процессорного гнезда, разъемов IDE и слотов оперативной памяти, разъем подключения блока питания предотвращающий неправильное подключение электропитания. Малое количество шлейфов способствует лучшей циркуляции воздуха в корпусе. Размеры плат форм-фактора АТХ - 30,5х24,4 см. Впоследствии появились уменьшенные версии материнских плат АТХ: Mini-ATX – 28,4х20,8 см, Micro-ATX – 24,4х24,4 см и Flex-ATX – 22,9х20,3 см.

Элементы составляющие материнскую плату:

Чипсет (Chip Set) - набор микросхем. Это несколько микросхем, основной целью которых является логическая организация взаимодействия между устройствами компьютера по приему, обработке и передаче какой-либо информации. Чипсет включает: контроллер шин, генератор тактовой частоты, системный таймер, контроллер прерываний, контроллер прямого доступа к памяти, CMOS.

Внешне микросхемы чипсета выглядят, как самые большие после процессора, с количеством выводов от нескольких десятков до двух сотен.

Именно чипсет определяет функциональные возможности платы: типы поддерживамых 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 выпускается несколько моделей системных плат, которые отличаются производителем, функциональностью, производительностью и конечно ценой.

В настоящий момент набор системной логики (чипсет) состоит из двух микросхем (еще говорят: имеет двухуровневую архитектуру): North Bridge (северный мост) и South Bridge (южный мост). North Bridge, кроме всего прочего, содержит: кэш, контроллеры оперативной памяти (ОЗУ), осуществляет взаимодействие между шиной процессора и шинами PCI, AGP. Частота работы этой микросхемы равна тактовой частоте материнской платы. Современные North Bridge работают на высоких тактовых частотах и поэтому в последнее время дополнительно оборудуются устройствами охлаждения (чаще всего радиатор, однако отдельные образцы имеют элемент принудительного охлаждения – вентилятор).

South Bridge является более медленной микросхемой. Этот компонент отвечает за работу шины ISA (в наличии имеется контроллер прямого доступа и контроллер прерываний этой шины), контроллеров IDE и USB, а также реализует функции памяти CMOS и часов и т. д. Следует отметить, что один и тот же тип микросхемы South Bridge может использоваться, как правило, в нескольких наборах системной логики, то есть может работать с несколькими типами North Bridge.

На данный момент чипсеты выпускают Intel, VIA Technologies, SiS и Nvidia.

Socket (сокет) разъем для крепления процессора. Разновидности применяемые в настоящее время:

1. Для процессоров AMD: Socket A (Socket 462) – вымирающий вид, Socket 754, Socket 939 и Socket 940 (широкого распространения не получил).

2. Для процессоров Intel: Socket 478 и Socket LGA 775

Число показывает количество гнезд (на мат. плате) и количество штырьков (на процессоре), которыми они объединяются. Особенностью Socket LGA 775, является, то что штырьки и гнезда расположены наоборот – штырьки на мат. плате, а гнезда на процессоре.

CMOS - это Complementary Metal-Oxide-Semiconductor.

Сия технология позволяет создавать более экономичные микросхемы. Эффект экономии достигается за счет уменьшения потребления энергии, что позволяет использовать в качестве питающего элемента батарейку не большой емкости.

Назначение - хранение настроек BIOS, которые можно менять с помощью программы Setup. Хранение настроек даже при длительном НЕ включении питания осуществляется за счет небольшой батарейки, расположенной неподалеку.

Благодаря программе Setup можно изменить параметры конфигурации системы, настроить работу некоторых устройств, защитить компьютер от несанкционированного включения и так далее.

BIOS

Полное название БИОСа – ROM BIOS (Read Only Memory Basic Input/Output System – только для чтения основная система ввода/вывода). По-русски это будет – ПЗУ (Постоянное Запоминающее Устройство).

Назначение - ПЗУ является связующим звеном, между операционной системой и железом. Не будь ROM BIOS, то операционная система (ОС) была бы через чур привязана к аппаратным средствам и полностью бы от них зависела. А это ни есть хорошо - подгонять операционную систему под каждую конфигурацию аппаратных средств. Любая система укомплектована своей ROM BIOS, а поскольку операционные системы имеют единый интерфейс для работы с различной аппаратурой, то проблем в несовместимости hardware (аппаратной, «железной» части) и software (программная часть), как правило не происходят, так как между ними как раз и стоит BIOS.

Каждая материнская плата оснащена микросхемой BIOS, которых существовало четыре типа:

1. ROM (Read Only Memory) или ПЗУ;

2. PROM (Programmable ROM) или ППЗУ (Программируемое ПЗУ);

3. EPROM (Erasable PROM) или СППЗУ (Стираемое ППЗУ);

4. EEPROM (Electrically EPROM) или ЭСППЗУ (Электронно – Стираемое ППЗУ), второе название – flash ROM.

Три первых присоединились к динозаврам, осталась только

EEPROM

Основное преимущество этих микросхем заключается в том, что для перепрограммирования не требуется их снятия с материнской платы и не требуется никакого дополнительного оборудования. Уже с 1994 года почти все системные платы оснащаются flash ROM, а на данный момент времени другого BIOS и не встретишь.

BIOS

По сути дела это набор драйверов (драйвер – программа управления устройством), обеспечивающих работу системы при запуске компьютера или при загрузке в безопасном режиме. Дело в том, что когда Вы включаете комп, то еще до загрузки операционной системы можно управлять им с клавиатуры, видеть все действия на мониторе. Кроме этого, если Вы загружаетесь в безопасном режиме, то отказываетесь от драйверов операционной системы и в работе остаются только драйвера BIOS.

При использовании скажем ОС Windows XP после ее загрузки, она берет на себя практически все функции БИОС, а сам БИОС служит лишь для начальной загрузки.

Основные производители ROM BIOS – Phoenix Technologies, и AMI (American Megatrends, Inc).

Шины – магистрали осуществляющие передачу сигналов между устройствами. Однако устройства подключаются не непосредственно к шинам, а к разъемам (слотам), и уже разъемы (слоты) осуществляют подключение к шинам. Разъемы (слоты) – можно охарактеризовать как интерфейс шины.

Существует три основных показателя работы шины. Это тактовая частота, разрядность и скорость передачи данных.

Тактовая частота

Работа любого цифрового компьютера зависит от тактовой частоты, которую определяет кварцевый резонатор. Он представляет собой оловянный контейнер в который помещен кристалл кварца. Под воздействием электрического напряжения в кристалле возникают колебания электрического тока. Вот эта самая частота колебания и называется тактовой частотой. Все изменения логических сигналов в любой микросхеме компьютера происходят через определенные интервалы, которые называются тактами. Отсюда сделаем вывод, что наименьшей единицей измерения времени для большинства логических устройств компьютера есть такт или еще по другому – период тактовой частоты. Проще говоря – на каждую операцию требуется минимум один такт (хотя некоторые современные устройства успевают выполнить несколько операций за один такт). Тактовая частота, применительно к персональным компьютерам, измеряется в МГц, где Герц – это одно колебание в секунду, соответственно 1 МГц – миллион колебаний в секунду. Теоретически, если системная шина компьютера работает на частоте в 100 МГц, то значит она может выполнять до 100 000 000 операций в секунду. К слову сказать, совсем не обязательно, что бы каждый компонент системы обязательно что-либо выполнял с каждым тактом. Существуют так называемые пустые такты (циклы ожидания), когда устройство находится в процессе ожидания ответа от какого либо другого устройства. Так, например, организована работа оперативной памяти и процессора (СPU), тактовая частота которого значительно выше тактовой частоты ОЗУ.

Фактическая частота шин современных плат находятся в пределах 133-200 Мгц, а эффективная частота (кратное умножение фактической) на уровне 533-1066 Мгц. Именно эффективную частоту указывают в спецификациях и прайс листах.

Разрядность

Шина состоит из нескольких каналов для передачи электрических сигналов. Если говорят, что шина тридцатидвухразрядная, то это означает, что она способна передавать электрические сигналы по тридцати двум каналам одновременно. Здесь есть одна фишка. Дело в том, что шина любой заявленной разрядности (8, 16, 32, 64) имеет, на самом деле, большее количество каналов. То есть, если взять ту же тридцатидвухразрядную шину, то для передачи собственно данных выделено 32 канала, а дополнительные каналы предназначены для передачи специфической информации. Актуальные шины на данный момент 32 и 64 разрядные, также существуют 128 разрядные (например для процессора Intel Itanium).

Скорость передачи данных

Она высчитывается по формуле:

тактовая частота шины * разрядность шины = скорость передачи данных

например: 133*64=8512 Мбит/сек или 1064 Мбайт/сек (8512/8 т.к. 1 байт=8 бит).

Однако это чисто теоретически, а как известно теория и практика часто расходятся.

За работой каждой шины следят специально для этого предназначенные контроллеры. Они входят в состав набора системной логики (чипсета).

Шины материнской платы существующие в настоящее время:

1. FSB (Front Side Bus) - системная шина, считается основной. По этой шине передаются данные между процессором и оперативной памятью, а также между процессором и остальными устройствами персонального компьютера. Вышеприведенные частоты – это частоты именно FSB, так же FSB является процессорной шиной, процессор имеет такую же частоту и разрядность (с одной оговоркой: процессор использует множитель, который «умножая» частоту FSB и выдает частоту процессоры в несколько гига герц (1 Ггц=1024 Мгц).

2. PCI (Peripheral Component Interconnect bus – шина соединения периферийных компонентов). Корнями уходит в далекий 1992 г., родителем сего творения стала не мало известная Intel

Тактовая частота PCI может быть равна или 33 МГц или 66 МГц. Разрядность – 32 или 64. Скорость передачи данных – 132 Мбайт/сек или 264 Мбайт/сек. Стандартом PCI предусмотрены три типа плат в зависимости от питания:

1. 5 Вольт – для стационарных компьютеров

2. 3,3 Вольт – для портативных компьютеров

3. Универсальные платы могущие работать в обоих типах компьютеров.

За бесконфликтную работу шины PCI отвечает чипсет, а точнее North Bridge. Но на PCI жизнь не остановила своего течения. Постоянное усовершенствование видеокарт привело к тому, что физических параметров шины PCI стало не хватать, что и привело к появлению AGP. Но это для видеокарт. Для остальных же плат расширения (звуковые карты, внутренние модемы и прочее), производительности PCI вполне достаточно и по сегодняшний день. Разъемов (слотов) PCI на мат. плате обычно от 3до 5. Современным воплощением шины PCI стали PCI Express x16 (вытесняет AGP, высокоскоростная шина предназначена для поддержки видеокарт), PCI Express x4, PCI Express x1

3. AGP (Accelerated Graphics Port – ускоренный графический порт)

На материнской плате этот порт существует в единственном виде. Ни физически, ни логически он не зависит от PCI. Первый стандарт AGP 1.0 появился в 1996 году благодаря инженерам все той же Intel.

Тактовая частота от 66,66 до 90 МГц, Сейчас существуют шины AGP с режимом сигнализации 4х и 8х, рабочее напряжение равное 1,5 В.

Режимы 4х и 8х означают что передача данных происходит четыре и восемь раза за каждый цикл (такт) соответственно (основной (базовый) режим AGP называется 1х, так же был вариант 2х, но и первый и второй найти уже можно только в музеях .

Разрядность (ширина) шины AGP – 32 бита. Большим достижением AGP является возможность получить быстрый доступ к оперативной. Как было сказано выше на смену ей приходит PCI Express x16

4. USB (Universal Serial Bus) - универсальная последовательная магистраль (шина)- интерфейс для подключения различных внешних устройств. Поддерживается горячее (на ходу, не выключая комп.) подключение/отключение и питание от шины. Функционирует на скоростях 1.5 Мбит/с, 12 Мбит/с и 480 Мбит/с (последнее для версии 2.0)

В настоящее время существуют две разновидности USB – USB 1.1 и USB 2.0, вторая более современная, может работать с устройствами поддерживающими USB 1.1, но не наоборот. Правило совместимости «сверху вниз» присуще практически для всех шин).

IDE (Integrated Device Electronics) – интегрированная в устройство электроника. Интерфейс для подключения жестких дисков. Доживает свой век, на смену приходит SATA (Serial Advanced Technology Attachment — высокоскоростной последовательный интерфейс, предназначенный для устройств хранения информации.

Слоты памяти.

Если не обращаться к музейным экспонатам, то сейчас использует два вида разъемов для памяти DIMM и RIMM, исходя из того, что память предназначенная для RIMM (Rambus Inline Memory Modules) из за своей стоимости широкого распространения не получила, остается лишь DIMM (Dual In-line Memory Module - Модуль памяти с двусторонним расположением выводов). Именно на плечи данного слота и пало нелегкое бремя поддержки памяти типа SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) синхронное динамическое запоминающее устройство с произвольным порядком выборки (работа памяти синхронизирована с шиной), DDR (Double Data Rate) SDRAM (изредка можно встретить такую аббревиатуру SDRAM 2), и наконец третьего вида памяти DDR2.

Разъем имеет 184 контакта и 168 для устаревшей SDRAM, рабочие частоты шины – это частоты FSB.

Еще записи по теме

www.itword.net


Смотрите также