Системная плата

Системная (материанская) плата - печатная плата, на которой осуществляется монтаж большинства компонентов компьютерной системы. Название происходит от английского motherboard, иногда используется сокращение MB или слово mainboard — главная плата.

Современные персональные компьютеры имеют шинную архитектуру. Непосредственно на системной плате размещается лишь минимальный набор микросхем, а все остальные объединяются при помощи системной шины. Для этого используются специальные платы расширения и разъемы (слоты). Таким образом, на системной плате обычно расположены:

• центрального процессора
• графические платы
• звуковой платы
• контроллеры жёсткого диска
• оперативной памяти и дополнительных периферийных устройств.

PATA

Для подключения жёстких дисков с интерфейсом PATA обычно используется 40-проводный кабель (именуемый также шлейфом). Каждый шлейф обычно имеет два или три разъёма, один из которых подключается к разъёму контроллера на материнской плате (в более старых компьютерах этот контроллер размещался на отдельной плате расширения), а один или два других подключаются к дискам. В один момент времени шлейф P-ATA передаёт 16 бит данных. Иногда встречаются шлейфы IDE, позволяющие подключение трёх дисков к одному IDE каналу, но в этом случае один из дисков работает в режиме read-only.

SATA

SATA(Serial ATA) — последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации (как правило, с жёсткими дисками). SATA является развитием интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был переименован в PATA (Parallel ATA).

SATA/150. Первоначально стандарт SATA предусматривал работу шины на частоте 1,5 ГГц, обеспечивающей пропускную способность приблизительно в 1,2 Гбит/с (150 Мб/с). (20%-я потеря производительности объясняется использованием системы кодирования 8B/10B, при которой на каждые 8 бит полезной информации приходится 2 служебных бита). Пропускная способность SATA/150 незначительно выше пропускной способности шины Ultra ATA (UDMA/133). Главным преимуществом SATA перед PATA является использование последовательной шины вместо параллельной.

SATA/300, работающий на частоте 3 ГГц и обеспечивающий пропускную способность до 2,4 Гбит/с (300 Мб/с) впервые был реализован в контроллере чипсета nForce 4 фирмы Nvidia. Весьма часто стандарт SATA/300 называют SATA II. Теоретически SATA/150 и SATA/300 устройства должны быть совместимы (как SATA/300 контроллер и SATA/150 устройство, так и SATA/150 контроллер и SATA/300 устройство), однако для некоторых устройств и контроллеров требуется ручное выставление режима работы (например, на НЖМД фирмы Seagate, поддерживающих SATA/300 для принудительного включения режима SATA/150 предусмотрен специальный джампер). Стандарт SATA предусматривает возможность увеличения скорости работы до 600Мб/с (6 ГГц).

Имеется много видов системных плат. Обычно тип системной платы определяется базовым микропроцессором, типоразмером (форм-фактором), чипсетом, набором слотов для оперативной памяти и карт расширения, программой BIOS и др. Рассмотрим эти особенности подробнее …

Базовый микропроцессор, процессорные разъемы и частота

Форм-фактор материнской платы — стандарт, определяющий размеры материнской платы для персонального компьютера, места ее крепления к корпусу; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода/вывода, сокета центрального процессора (если он есть) и слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания. Форм-фактор (как и любые другие стандарты) носит рекомендательный характер, однако подавляющее большинство производителей предпочитают его соблюдать, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость материнской платы и стандартизированного оборудования (периферии, карт расширения) других производителей.

Устаревшими считаются: Baby-AT; Mini-ATX; полноразмерная плата AT; LPX. Современными считаются: АТХ; microATX; Flex-АТХ; NLX; WTX. Внедряемыми считаются: Mini-ITX и Nano-ITX; BTX, MicroBTX и PicoBTX Существуют материнские платы несоответствующие никаким из существующих форм-факторов (см. таблицу). Обычно это обусловлено либо тем, что производимый компьютер узкоспециализирован, либо желанием производителя материнской платы самостоятельно производить и периферийные устройства к ней, либо невозможностью использования стандартных компонентов (так называемый «брэнд», например Apple Computer, Commodore, Silicon Graphics, Hewlett Packard, Compaq чаще других игнорировали стандарты; кроме того в нынешнем виде распределённый рынок производства сформировался только к 1987 г., когда многие производители уже создали собственные платформы).

Чипсет — набор микросхем (может быть и в одной микросхеме), являющийся интерфейсом между составными частями компьютера, такими, как ЦП, ОЗУ, ПЗУ, Порты ввода/вывода.

Набор интергальных схем, как правило состоит из трех основны: северный мост(обеспечивает взаимодействие между ЦП и памятью, шиной AGP ит.д.), южный мост(обеспечивает взаимодействие между ЦП и контроллером жесткого диска, шины PCI, USB ит.д.), Super I\O(отвечает за порты Com,lpt, ps/2).

Северный мост - является одим из основных элементов чипсета компьютера и отвечает за работу с процессором, памятью и видео адаптером. Северный Мост определяет частоту системной шины, возможный тип оперативной памяти (SDRAM, DDR, другие), ее максимальный объем и скорость обмена информацией с процессором. Кроме того, от Северного Моста зависит наличие шины видео адаптера, её тип и быстродействие. Для компьютерных систем нижнего ценового уровня в Северный Мост нередко встраивают и графическое ядро. Во многих случаях именно Северный Мост определяет тип и быстродействие шины расширения системы (PCI, PCI Experess, другое). Северный Мост является одим из основных элементов чипсета компьютера и отвечает за работу с процессором, памятью и видео адаптером. Северный Мост определяет частоту системной шины, возможный тип оперативной памяти (SDRAM, DDR, другие), ее максимальный объем и скорость обмена информацией с процессором. Кроме того, от Северного Моста зависит наличие шины видео адаптера, её тип и быстродействие. Для компьютерных систем нижнего ценового уровня в Северный Мост нередко встраивают и графическое ядро. Во многих случаях именно Северный Мост определяет тип и быстродействие шины расширения системы (PCI, PCI Experess, другое).

Микросхема южного моста (South Bridge) с помощью встроенных средств и внешних элементов обеспечивает контроль за работой большого числа сравнительно медленных периферийных устройств.

Оперативная память (ОЗУ — оперативное запоминающее устройство) — в информатике — память, предназначенная для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций. Оперативная память передаёт процессору команды и данные непосредственно, либо через кэш-память. Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес.

В современных вычислительных устройствах, оперативная память представляет собой запоминающее устройство с произвольным доступом (RAM) и может изготавливаться как отдельный блок, или может входить в конструкцию однокристальной ЭВМ.

Виды ОЗУ:

SIMM (англ. Single In-line Memory Module)— модули памяти, широко применявшиеся в компьютерных системах в 1990-е годы. Имели несколько модификаций, среди которых наибольшее распространение получили три. С появлением Pentium, по причине низкого быстродействия динамической памяти SIMM-модулей, их спецификация претерпела изменения, в результате чего более новые модули (их называли EDO) стали несовместимы со старыми (FPM), обладая немного большим быстродействием. Платы Pentium, как правило, поддерживали оба типа памяти, в то время как большинство 486 машин поддерживали только старый (FPM) тип. Отличить по внешнему виду их было невозможно и только «метод научного тыка» помогал определить их тип. Установка «неправильного» типа памяти не приводила к неисправностям — система просто не видела памяти. Так как на платах Pentium с 64-разрядной шиной данных уже 72-контактные модули потребовалось ставить парами, постепенно и их попарно «объединили», результатом чего стало появлением первых модулей DIMM.

DDR SDRAM (от англ. «Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory» — удвоенная скорость передачи данных синхронной памяти с произвольным доступом) — это тип оперативной памяти используемой в компьютерах. При использовании DDR SDRAM достигается большая полоса пропускания, нежели в обыкновенной SDRAM, за счет передачи данных по обоим фронтам сигнала. За счет этого фактически почти удваивается скорость передачи данных, не увеличивая при этом частоты шины памяти. Таким образом, при работе DDR на частоте 100 МГц мы получим эффективную частоту 200МГц (при сравнении с аналогом SDR SDRAM). В спецификации JEDEC есть замечание, что использовать термин «МГц» в DDR некорректно, правильно указывать скорость «миллионах передач в секунду через один вывод данных».

DDR2 SDRAM (от англ. double-data-rate two synchronous dynamic random access memory — удвоенная скорость передачи данных синхронной памяти с произвольным доступом) — это тип оперативной памяти используемой в компьютерах. Как и DDR SDRAM DDR2 SDRAM использует передачу данных по обоим фронтам тактового сигнала, за счет чего при такой-же частоте шины памяти как и в обычной SDRAM можно фактически удвоить скорость передачи данных (например при работе DDR и DDR2 на частоте 100 МГц эффективная частота получается 200МГц). Основное отличие DDR2 от DDR - способность работать на намного болшей тактовой частоте, благодаря усовершенствованиям в конструкции. Но измененная схема работы буфера предвыборки данных, позволяющая добиться высоких тактовых частот, в то-же время увеличивает задержки (latency) при работе с памятью.

Слоты карт расширения:

ISA (от англ. Industry Standart Architecture, ISA bus) — 8-ми или 16-ти разрядная системная шина IBM PC-совместимых компьютеров. Служит для подключения плат расширения стандарта ISA. Конструктивно выполняется в виде 62-х или 98-контактного разъёма на материнской плате. С появлением материнских плат формата ATX — шина ISA перестала широко использоваться в компьютерах. Но пока её ещё можно встретить в старых AT-компьютерах, а также в промышленных компьютерах. Для встроенных систем существует вариант компоновки шины ISA, отличающийся применяемыми разъёмами — шина PC/104.

VESA,

PCI (англ. Peripheral component interconnect, дословно: взаимосвязь периферийных компонентов) — на сегодняшний день de facto стандартная системная шина для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера. Стандарт на шину PCI определяет:

• физические параметры (например, разъёмы и разводку сигнальных линий);
• электрические параметры (например, напряжения);
• логическую модель (например, типы циклов шины, адресацию на шине);
• Развитием стандарта PCI занимается организация PCI Special Interest Group.

AGP (от англ. Accelerated Graphics Port, ускоренный графический порт) — разработанная в 1997 году компанией Intel, специализированная 32-битная системная шина для видеокарты. Появилась одновременно с чипсетами для процессора Intel Pentium II. Основной задачей разработчиков было увеличение производительности и уменьшение стоимости видеокарты, за счёт уменьшения количества встроенной видеопамяти. По замыслу Intel большие объёмы видеопамяти для AGP-карт были бы не нужны, поскольку технология предусматривала высокоскоростной доступ к общей памяти.

PCI Express или PCIe или PCI-E, (также известная как 3GIO for 3rd Generation I/O; не путать с PCI-X или PXI) — компьютерная шина, использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол, основанный на последовательной передаче данных.

BIOS (англ. Basic Input-Output System — базовая система ввода-вывода, БСВВ) — программа, находящаяся в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве) персонального компьютера и исполняющаяся при включении питания. Основная функция BIOS — подготовить машину к тому, чтобы основное программное обеспечение (в большинстве случаев это операционная система), записанное на различных носителях (жёсткий диск, дискета или компакт-диск, доступное через сеть), могло загрузиться и получить контроль над компьютером. Обозначение подобного базового ПО термином BIOS присуще для персональных компьютеров на базе процессоров с архитектурой x86. Для компьютеров на базе процессоров других типов для обозначения ПО, выполняющего подобные функции используются другие термины: например базовое ПО машин с процессором архитектуры SPARC называется PROM. BIOS выполняет самотестирование (POST) устройств, затем ищет загрузчик операционной системы (англ. Boot Loader) на доступных дисках. Если загрузчик не найден, BIOS выдаёт сообщение об ошибке. Многие старые персональные компьютеры, которые не имели полноценной операционной системы, либо её загрузка не была необходимой пользователю, вызывали встроенный интерпретатор языка Бейсик. Также BIOS содержит минимальный набор сервисных функций, например, для вывода сообщений на экран или приёма символов с клавиатуры, что и обусловливает расшифровку её названия: Basic Input-Output System — Базовая система ввода-вывода. В современных персональных компьютерах, BIOS также предоставляет интерфейс для низкоуровневого конфигурирования компонентов системы, а также позволяет производить загрузку операционной системы через интерфейсы, изначально для этого не предназначенные, в том числе USB и IEEE 1394. Также возможна загрузка по сети (применяется на 'тонких клиентах'). В некоторых BIOS'ах релизуется дополнительная функциональность (например, воспроизведение DVD-дисков), поддержка встроенной рабочей среды (например, интерпретатор языка Basic).

http://ru.wikipedia.org