Архитектура материнских плат для PC

Реферат

по дисциплине «Вычислительная техника»

Материнская плата.

Пермь – 2021

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Несомненно, незаслуженно малое внимание уделяется такой существенной проблем и можно сказать основополагающей составляющей основе компьютера, как системная плата(main board), иначе называемая материнской платой (motherboard).

На что обращает внимание при покупке компьютера покупатель среднего класса? На частоту процессора в первую очередь. На размер оперативной памяти и винчестера во вторую очередь. Мало кто заглядывает дальше этого, а интересующихся частотными и прочими характеристиками материнских плат –вообще кот наплакал. А ведь если процессор – это мозг каждого компьютера, то и материнская плата тоже не менее важный функциональный компонент П.К. целью настоящей статьи поставлено восполнение существующих проблем в этой неоднозначной и запутанной области.

Системная плата есть не во всех компьютерах. В некоторых ПК элементы, обычно устанавливаемые на системной плате, расположены на отдельных платах расширения, вставленных в разъемы системной платы – слоты расширения. В компьютерах такого типа плата с разъемами называется объединительной платой (backplane), а системные блоки подобной конструкции называются объединительными системными блоками.

Объединительная плата может быть пассивной и активной. На пассивной плате устанавливаются разъе­мы шины и, возможно, электрические схемы для обработки буферов и дисковых накопителей. Все осталь­ные компоненты располагаются на одной или нескольких платах расширения, вставляемых в разъемы объединительной платы. Иногда вся схема размешается на одной плате расширения, которую называют системной, или материнской картой (mothercard). Такая системная карта является, в сущности, системной платой, вставляемой в разъем пассивной объединительной платы. Системы такого типа редко встречаются из-за дороговизны высокопроизводительных системных карт. Конструкции с объединительной платой популярны в промышленности, где их часто монтируют в стойках. Такой же конструкцией отличаются некоторые мощные файл-серверы.

На активной объединительной плате установлен котроллер шины. Обычно на ней содержатся и другие компоненты. В большинстве компьютеров на активной объединительной плате располагаются практиче­ски все узлы обычной системной платы, кроме процессорного модуля. Процессорный модуль – это плата, на которой установлены центральный процессор и все связанные с ним узлы, например схема синхрони­зации, кэш и т. д. Конструкция с процессорным модулем позволяет легко перевести систему на другой процессор, сменив всего одну плату. Фактически речь идет о модульной системной плате с заменяемой секцией процессора. В большинстве современных ПК объединительная плата активна и имеет отдельный процессорный модуль. К сожалению, из-за отсутствия стандарта на способ взаимодействия процессорного модуля с остальными узлами системы каждая фирма выпускает свои платы, которые можно приобрести только у производителя конкретного компьютера. Такое сужение рынка приводит к тому, что эти платы дороже большинства полных системных плат (с процессором) других производителей.

1 МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА. РАЗНОВИДНОСТИ СИСТЕМНЫХ ПЛАТ

Главным узлом, определяющим возможности компьютера, является системная, или материнская (от англ. motherboard) плата. На ней обычно размещаются:

–   базовый микропроцессор;

–   оперативная память;

–   сверхоперативное ЗУ, называемое также кэш-памятью;

–   ПЗУ с системной BIOS (базовой системой ввода/вывода),

–   набор управляющих микросхем, или чипсетов (chipset), вспомогательных микросхем и контроллеров ввода/вывода;

–   КМОП-память с данными об аппаратных настройках и аккумулятором для ее питания;

–   разъемы расширения, или слоты (slot);

–   разъемы для подключения интерфейсных кабелей жестких дисков, дисководов, последовательного и параллельного портов, инфракрасного порта, а также универсальной последовательной шины USB;

–   разъемы питания;

–   разъем для подключения клавиатуры и ряд других компонентов.

1.1 КЛАССИФИКАЦИЯ МАТЕРИНСКИХ ПЛАТ ПО ФОРМ-ФАКТОРУ

Форм-фактор материнской платы — стандарт, определяющий размеры материнской платы для компьютера, места её крепления к шасси; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода-вывода, разъёма процессора, слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.

Форм-фактор (как и любые другие стандарты) носит рекомендательный характер. Спецификация форм-фактора определяет обязательные и опциональные компоненты. Однако подавляющее большинство производителей предпочитают соблюдать спецификацию, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость материнской платы и стандартизированного оборудования (периферии, карт расширения) других производителей (что имеет ключевое значение для снижения стоимости владения, англ. TCO).

–   Устаревшими являются форматы: Baby-AT; полноразмерная плата AT; LPX.

–   Современные и массово применяемые форматы: ATX; Mini-ATX; microATX.

–   Внедряемые форматы: Mini-ITX и Nano-ITX; Pico-ITX; FlexATX; NLX; WTX, CEB; BTX, MicroBTX и PicoBTX.

Существуют материнские платы, не соответствующие никаким из существующих форм-факторов. Это принципиальное решение производителя, обусловленное желанием создать на рынке несовместимый с существующими продуктами «бренд» (Apple, Commodore, Silicon Graphics, Hewlett-Packard, Compaq чаще других игнорировали стандарты) и эксклюзивно производить к нему периферийные устройства и аксессуары.

Предназначение компьютера (бизнес, персональный, игровой) в значительной степени влияют на выбор поставщика материнской платы.

–   Для нужд SOHO или предприятия выгоднее приобретение готового компьютера (или решения, например, «клиент-сервер» или блейд-сервер с закупкой или лизингом готового решения).

–   Для персонального пользования в качестве основного устройства позиционируется портативный компьютер. Материнские платы ноутбуков существенно отличаются от материнских плат настольных компьютеров: для сокращения габаритов компьютера в плату оригинальной схемотехники встраивается (интегрируется) множество отдельных периферийных плат (например, встраивается видеокарта) — это обеспечивает компактные габариты и низкое энергопотребление ноутбука, но приводит к меньшей надёжности, проблемам с теплоотводом, значительному увеличению стоимости материнских плат, а также отсутствию взаимозаменяемости.

1.2 ОБЬЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ПЛАТЫ

Системные (материнские) платы в полном смысле этого слова установлены не во всех компьютерах. В некоторых системах те компоненты, которые обычно находятся на системной плате, устанавливаются в уже вставленную плату расширения. В таких компьютерах главная плата со слотами называется объединительной платой. А использующие такую конструкцию компьютеры называются компьютерами с объединительной платой.

Системы с объединительными платами бывают двух основных типов: пассивные и активные. Пассив­ные объединительные платы вообще не содержат никакой электроники, кроме разве что разъемов шины и нескольких буферов и драйверных схем. Все остальные схемы обычных системных плат размещены на платах расширения. Есть пассивные системы, в которых вся системная электроника находится на единст­венной плате расширения.

Практически эта плата является настоящей системной, но она должна быть вставлена в слот на пассивной объединительной плате. Такая конструкция была разработана для того, что­бы модернизировать систему и заменять в ней любые платы было как можно проще. Но из-за высокой стоимости системных плат нужного типа, подобные конструкции очень редко встречаются в персональных компьютерах. А вот в промышленных системах пассивные объединительные платы очень популярны. И еще их можно встретить в некоторых мощных серверах.

Активные объединительные платы содержат схемы управления шиной и множество других компонен­тов. На большинстве таких плат содержится вся электроника обычной системной платы, нет только про­цессорного комплекса. Процессорным комплексом называют ту часть схемы платы, которая включает сам процессор и непосредственно связанные с ним компоненты, такие как тактовый генератор, кэш и т.д. Получается, что у вас как бы модульная системная плата с заменяемым процессорным комплексом. Большинство современных ПК с объединительной платой используют именно активную пла­ту с отдельным процессорным комплексом. Фирмы Compaq и IBM используют такую конструкцию в сво­их самых мощных системах серверного класса К сожалению, интерфейс процессорных комплексов до сих пор не стандартизи­рован.

Обе конструкции, и использующая системную плату, и объединительную, имеют свои преимущества и недостатки. В конце 70-х в большинстве ПК известных производителей использовались объединительные платы. Позже Apple и IBM перешли к системным платам, поскольку при их массовом производстве такая конструкция оказалась дешевле. Однако, теоретически, преимуществом систем с объединительной платой остается то, что их легче модернизировать до нового процессора и нового уровня производительности, за­меняя только небольшую второстепенную плату. В компьютерах с системной платой для замены процессора часто приходится менять всю системную плату, что гораздо сложнее.

Еще один гвоздь в гроб систем с объединительной платой забили модернизируемые процессоры. Все процессоры 486, Pentium, Pentium ММХ и Pentium Pro фирмы Intel могут быть заменены на более быст­рые процессоры, называемые обычно Overdrive. Конечно, модернизация компьютера будет более простой, если вместо замены системной платы, заменить только сам процессор на более бы­стрый и современный.

Из-за ограниченного выбора плат с процессорным комплексом они в конечном счете оказываются до­роже стандартных системных плат. Недавно Intel анонсировала новый промышленный стандарт систем­ных плат для процессора Pentium II; стандарт называется NLX и использует некоторые идеи систем с объ­единительной платой. Но этому стандарту обещана значительная промышленная поддержка, так что в ближайшем будущем мы увидим на рынке системы с объединительной платой, по-настоящему заслужи­вающие внимания

1.3 ПОЛНОРАЗМЕРНАЯ ПЛАТА AT

Плата AT по своим габаритам соответствует системной плате оригинального компьютера IBM AT. Это большая плата размером 12″х13″ (приблизительно 30,5х33 см), разъемы клавиатуры и слотов которой должны совпадать с отверстиями в корпусе. Такая плата помещается только в полноразмерный корпус AT или Tower. Поскольку их невозможно установить в самых распространенных сейчас корпусах Baby-AT и Mini-Tower (и по причине уменьшения размеров других узлов), производство таких плат практически пре­кратилось.

1.4 BABY-AT

Размеры платы Baby-AT соответствуют размерам системной платы XT, но расположение крепежных отверстий несколько изменено, чтобы ее можно было установить в корпусе типа AT. Расположе­ние разъемов клавиатуры и слотов на этих системных платах также должно соответствовать отверстиям в корпусе. Заметим, что почти во всех полноразмерных платах и платах Baby-AT для подключения клавиату­ры используется стандартный 5-контактный разъем DIN. Системные платы Baby-AT можно установить практически в любой корпус, за исключением корпусов с уменьшенной высотой и Slimline. Именно по­этому они получили сейчас наибольшее распространение.

1.5 LPX

Другой популярной платой является плата LPX (и Mini-LPX). Этот вариант первоначально был разра­ботан фирмой Western Digital для некоторых ее плат. Хотя такие системные платы сами по себе уже не выпускаются, их конструкции используются другими производителями. Они применяются в широко рас­пространенных сейчас корпусах с уменьшенной высотой и Slimline. Платы LPX во многом отличаются от остальных. Например, слоты расширения смонтированы на отдельной выносной плате, которая вставляет­ся в системную плату. Платы расширения вставляются в выносную плату, и их плоскости оказываются па­раллельными системной плате, что позволяет уменьшить высоту корпуса компьютера. Слоты расширения в зависимости от конструкции могут располагаться как на одной, так и на обеих сторонах выносной платы. Еще одно отличие плат LPX состоит в том, что все разъемы установлены на задней панели платы. Имеются в виду разъемы для монитора VGA (15 контактов), параллельного порта (25 контактов), двух по­следовательных портов (по 9 контактов) и разъемов Mini-DIN для клавиатуры и мыши стандарта PS/2. Все эти разъемы смонтированы на самой плате и после установки оказываются расположенными напротив со­ответствующих отверстий в корпусе. На некоторых системных платах LPX устанавливаются дополнитель­ные встроенные разъемы, например для сетевого или SCSI-адаптера.

1.6 АТХ

Новая конструкция АТХ была разработана сравнительно недавно. В ней сочетаются наилучшие черты стандартов Baby-AT и LPX и заложены многие дополнительные усовершенствования. По существу, АТХ – это “лежащая на боку” плата Baby-AT с измененным разъемом и местоположением источника питания. Главное, что необходимо знать о конструкции АТХ, – это то, что она физически несовместима ни с кон­струкцией Baby-AT, ни с конструкцией LPX. Другими словами, для системной платы АТХ нужны особый корпус и источник питания.

Официально спецификация АТХ была опубликована фирмой Intel в июле 1995 года. Она была описана как легальная спецификация для промышленности. Intel опубликовала подробные описания, так что дру­гие производители могут использовать конструкцию АТХ в своих компьютерах. Такой открытой публика­цией Intel фактически создала новый промышленный стандарт АТХ. Конструкция АТХ позволила усовершенствовать стандарты Baby-AT и LPX. Вот что имеется в виду.

–   Наличие встроенной двойной панели разъемов ввода-вывода (Built-in double high external I/O connector panel). На тыльной стороне системной платы есть область с разъемами ввода-вывода шириной 6,25″ и высотой 1,75″. Это позволяет расположить внешние разъемы непосредственно на плате и исклю­чает необходимость использования кабелей, соединяющих внутренние разъемы и заднюю панель корпуса, как в конструкции Baby-AT.

–   Наличие одноключевого внутреннего разъема источника питания. Это усовершенствование для рядо­вого пользователя, которому часто приходилось заменять разъемы на источнике питания типа Baby-AT, а затем быть недовольным системной платой. Спецификация АТХ содержит одноключе­вой разъем источника питания, который легко вставляется и который невозможно установить не­правильно. Этот разъем имеет контакты для подвода к системной плате напряжения 3,3 В, а это оз­начает, что для системной платы АТХ не нужны встроенные регуляторы напряжения, которые часто выходят из строя.

–   Перемещены CPU и модули памяти. Изменены места расположения CPU и модулей памяти: теперь они не мешают картам расширения, и их легко заменить новыми, не вынимая при этом ни одного из установленных адаптеров. CPU и модули памяти расположены рядом с источником питания и обдуваются одним вентилятором, устраняя, таким образом, необходимость в специальном процес­сорном вентиляторе, неэффективном и склонном к поломкам. Есть также место и для большого пассивного теплоотвода.

–   Перемещены внутренние разъемы ввода-вывода. Внутренние разъемы ввода-вывода для накопителей на гибких и жестких дисках смещены и находятся рядом с этими накопителями, а не под слотами расши­рения или самими накопителями. Это означает, что внутренние кабели к накопителям могут стать значительно короче, а для доступа к разъемам не потребуется убирать одну из плат или накопитель.

–   Интенсивное охлаждение. CPU и модули памяти охлаждаются тем же вентилятором, что и источник питания. Теперь нет необходимости в отдельном вентиляторе для корпуса или процессора. Кроме того, в конструкции АТХ вентилятор источника питания направляет поток воздуха ВНУТРЬ корпу­са, увеличивая в нем давление и препятствуя проникновению в компьютер пыли и грязи. Вы може­те поставить фильтр и сделать компьютер еще более защищенным.

–   Снижение стоимости. Для конструкции АТХ не нужны гнезда кабелей к разъемам внешних портов, встречающихся на системных платах Baby-AT, дополнительный вентилятор для процессора и 3,3-вольтовый стабилизатор на системной плате. В этой конструкции используется один-единственный разъем питания. Кроме того, вы можете укоротить внутренние кабели дисковых накопителей. Все это существенно уменьшает стоимость не только системной платы, но и всего компьютера, включая стоимость корпуса и источника питания.

Системная плата АТХ, по сути, представляет собой конструкцию Baby-AT, повернутую на бок. Слоты расширения параллельны более короткой стороне и не мешают гнездам процессора, памяти или разъемам ввода-вывода. Кроме полноразмерной схемы АТХ, фирма Intel описала конструкцию Mini-ATX, которая будет размещаться в таком же корпусе. Отверстия в корпусе располагаются так же, как в Baby-AT. В бу­дущем, возможно, будут разработаны корпуса, поддерживающие конструкции и АТХ, и Baby-AT. Для ис­точников питания потребуется сменный разъем, но основная конструкция источника питания АТХ ана­логична конструкции стандартного источника питания Slimline.

В будущем, благодаря своим преимуществам, конструкция АТХ распространится более широко, но по­ка из-за проблем, связанных с совместимостью с предыдущими компьютерами, ей пока что трудно “побить” конструкцию Baby-AT, и сегодня на рынке гораздо больше системных плат, корпусов и источ­ников питания для Baby-AT, чем для их АТХ-версий.

Стандарт LPX, вероятно, по-прежнему будет использоваться в дешевых компьютерах, например таких, которые продаются в розницу в супермаркетах электроники. Конструкции компьютеров разных фирм с платами LPX иногда различаются, поэтому могут возникнуть проблемы, связанные с взаимозаменяемо­стью плат и корпусов. Лучше не приобретайте компьютер LPX, если вы намерены его модернизировать, потому что найти подходящую плату будет довольно сложно. И, кроме того, выбор плат расширения и дисковых накопителей для такого компьютера весьма ограничен.

1.7 NLX

Последней разработкой в области системных плат для настольных ПК стала технология NLX, и, воз­можно, именно она окажется ведущей технологией ближайшего будущего. Платы этого стандарта, на пер­вый взгляд, напоминают платы LPX, но на самом деле они значительно усовершенствованы. Если на пла­ты LPX нельзя установить самые новые процессоры из-за их более крупных размеров и повышенного тепловыделения, то в разработке NLX эти проблемы прекрасно разрешены. Вот каковы основные преимущества этого нового стандарта, перед остальными.

–   Поддержка современных процессорных технологий. Это особенно важно для систем с процессором Pentium II, поскольку размер его корпус Single Edge Contact (т.е. корпуса, с единственным рядом расположенных по периметру контактов) практически не позволяет устанавливать этот процессор на платах Baby-AT и LPX. И хотя некоторые производители системных плат все же предлагают АТХ-системы на основе Pentium II, на их платах остается место только для двух 72-контактных разъемов модулей SIMM!

–   Гибкость по отношению к быстро изменяющимся процессорным технологиям. Идея гибких систем с объединительной платой нашла новое воплощение в конструкции плат NLX, установить которые можно быстро и легко, не разбирая при этом всю систему на части. Но в отличие от традиционных систем с объединительными платами, у нового стандарта NLX есть поддержка таких лидеров ком­пьютерной индустрии, как AST, Digital, Gateway, Hewlett-Packard, IBM, Micron, NEC и другие.

–   Поддержка других новых технологий. Речь здесь идет о таких высоко производительных решениях, как AGP (Accelerated Graphics Port – ускоренный графический порт), USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина), технологии больших модулей памяти и DIMM. А в ответ на всевозрастающую роль мультимедиа-приложений разработчики встроили в новую системную плату еще и поддержку таких возможностей, как проигрывание назад видеоролика, расширенные графика и звук. И если в прошлом использование мультимедиа-технологий означало дополнительные затра­ты на различные дочерние платы, то теперь необходимость в них отпала.

Системная плата NLX и платы ввода-вывода (располагающиеся, как и в конструкции LPX, параллель­но системной) теперь легко вставляются и вынимаются, при этом другие платы, в том числе и располо­женные вертикально, остаются нетронутыми. Легче добраться и до самого процессора, который охлажда­ется теперь гораздо лучше, чем в системах с тесно расположенными компонентами. Поддержка плат рас­ширения различного размера позволяет выпускать системы различных модификаций.

Стандарт NLX обеспечивает максимальную гибкость систем и самое оптимальное использование сво­бодного пространства. Даже самые длинные платы ввода-вывода устанавливаются без труда и не задевают при этом никаких других системных компонентов, что было настоящей проблемой для компьютеров типа Baby-AT.

Вполне вероятно, что стандарты АТХ и NLX будут использоваться в большинстве будущих систем. И тем, для кого важна возможность модернизации, системы типа LPX я обычно покупать не рекомендую, поскольку выбор подходящих для них системных плат очень мал, а количество слотов расширения и отсе­ков для накопителей ограничено. И хотя в настоящее время системы типа Baby-AT еще считаются доста­точно гибкими, уже сейчас очевидно, что будущее за конструкциями АТХ и NLX.

2 ЭВОЛЮЦИЯ СИСТЕМНЫХ ПЛАТ

Сердце платы – разъем процессора – сначала был достаточно простым и назывался socket 7; под этот разъем делались все процессоры AMD К5, К6 и К6-2 частотой от 75 до 450 МГц, а также процессоры Pentium и Pentium MMX (от 66 до 233 МГц); процессоры всяких там VIA и тому подобных фирм тоже встречались, но о них мы говорить не будем, так как они явные аутсайдеры. Потом Intel запатентовала Slot1 для своих Pentium II и Celeron, а также для первых Pentium III. На этот выпад через довольно долгое время последовал ответ AMD – разъем SlotA для новых процессоров Athlon и Duron (аналог Celeron). Продержался он до 700 МГц. Затем опять последовала мода на процессоры вида socket, посему появились Socket370 от Intel (Pentium III, Celeron), SocketA от AMD (Athlon, Duron). Также для Socket370 делают свои процессоры VIA (Cyrix) и Transmeta (Crusoe), но их производительность невысока (единственный их плюс – это пониженное энергопотребление, что не могло не заинтересовать производителей серверов). Для Pentium 4 Intel пришлось придумывать новый разъем, каковым стал Socket 423, а затем сменивший его Socket 478. Частоты в этих разъемах (socket370/423/478) колеблются от 600 до 2000 МГц.
Важной характеристикой является частота системной шины. На старых платах она равна 66 МГц, потом стала достигать 100, 133, 200 и 266 МГц. Частота ядра процессора обычно выше частоты шины – это достигается множителем; у Pentium II это 100 МГЦ, у Pentium III – 133 МГц, у Pentium 4 – 400 МГц, у Celeron – до 100МГц. У Атлонов и Дюронов частота колеблется от 200 до 266 МГц. Между шинами для AMD и шинами для процессоров Intel существует принципиальная разница: у Intel”овских плат только один 100/133/400 МГц канал доступа к процессору, поэтому мультипроцессорность организована очень слабо; у AMD”шных шин два канала доступа 100/133 МГц, этим достигается высокая скорость и хорошая организация мультипроцессорности (в то время как у Intel один из двух процессоров занимается самосозерцанием, пока другой работает, у AMD оба процессора одновременно используют оба канала шины, выполняя разные операции.)

Слотов расширения всего три вида: AGP, PCI и ISA; слот ISA уже устарел и применяется очень редко, а вот слоты PCI используются очень активно – на их базе сделаны все внутренние модемы, отдельные ТВ-тюнеры, звуковые карты и другое оборудование; слот AGP служит для видеокарты и поэтому обладает высокой скоростью. В принципе, больше ничего об этих слотах знать не надо.

Особое внимание при выборе платы следует обратить на количество и тип разъемов оперативной памяти. Сейчас в ходу три типа памяти: SDRAM DIMM, DDR-память DIMM, RDRAM RIMM. Первая подходит для всех видов процессоров, и она самая дешевая; DDR-память оптимизирована под Атлон-системы, она очень быстрая и находится в средней ценовой катагории; Наконец, RIMM-память оптимизирована под четвертый пентиум, и она самая быстрая, но и самая дорогая. При покупке RIMM”ов вас может ожидать серьезный подводный камень – модули этой памяти надо ставить парами, так как она использует сразу два канала по 1600 Мбайт/сек., а на плату можно поставить максимум две заглушки.

При подключении флоппи, CD-rom”а и жесткого диска вам понадобятся разъемы IDE интерфейса. Для жесткого диска (особенно нового) лучше использовать разъем ультраАТА/100 (есть еще разъем ультраАТА/133, но прирост производительности не настолько высок, сколько за это просят денег), где он находится, лучше читать в инструкции; для сидюка подойдет любой 40-контактный разъем, для флоппи же нужно использовать стоящий отдельно 34-контактный разъем, он уже лет пять не менялся, поэтому найти его будет нетрудно.

3 СЕВЕРНЫЙ И ЮЖНЫЙ МОСТЫ

Северный мост (англ. Northbridge), MCH (Memory controller hub), системный контроллер — обеспечивает подключение ЦПУ к узлам, использующим высокопроизводительные шины: ОЗУ, графический контроллер.
Для подключения ЦПУ к системному контроллеру могут использоваться такие FSB-шины, как Hyper-Transport и SCI.
Обычно к системному контроллеру подключается ОЗУ. В таком случае он содержит в себе контроллер памяти. Таким образом, от типа применённого системного контроллера обычно зависит максимальный объём ОЗУ, а также пропускная способность шины памяти персонального компьютера. Но в настоящее время имеется тенденция встраивания контроллера ОЗУ непосредственно в ЦПУ (например, контроллер памяти встроен в процессор в AMD K8 и Intel Core i7), что упрощает функции системного контроллера и снижает тепловыделение.В качестве шины для подключения графического контроллера на современных системных платах используется PCI Express. Ранее использовались общие шины (ISA, VLB, PCI) и шина AGP.

Южный мост (англ. Southbridge), ICH (I/O controller hub), периферийный контроллер — содержит контроллеры периферийных устройств (жёсткого диска, Ethernet, аудио), контроллеры шин для подключения периферийных устройств (шины PCI, PCI-Express и USB), а также контроллеры шин, к которым подключаются устройства, не требующие высокой пропускной способности (LPC — используется для подключения загрузочного ПЗУ; также шина LPC используется для подключения мультиконтроллера (англ. Super I/O) — микросхемы, обеспечивающей поддержку «устаревших» низкопроизводительных интерфейсов передачи данных: последовательного и параллельного интерфейсов, контроллера клавиатуры и мыши).
Как правило, северный и южный мосты реализуются в виде отдельных СБИС, однако существуют и одночиповые решения. Именно набор системной логики определяет все ключевые особенности системной платы и то, какие устройства могут подключаться к ней.

4 ПОРТЫ

Порты – это разъемы на задней части платы. Как правило, бывает 2 PS/2 порта (для клавиатуры и мышки), пара (или больше) USB портов (они универсальные и отличаются большой скоростью), два COM порта (параллельных) и одного LPT порта (он используется для принтера или сканера, а также для другой периферии).

Платы, сделанные под форм-фактор АТХ имеют большой разъем, куда подключается провода от блока питания на корпусе. Также имеются разъемы для кнопок RESET, TURBO (не у всех корпусов эта кнопка есть) и кнопки ON/OFF. Еще следует обратит внимание на разъемы для проводов от харда, сидирома, флоппи и кулера на процессоре (очень важная деталь) – по этим проводам подводится питание, а расположены они по-разному, поэтому рекомендую читать в инструкции, где что.

5 CHIPSET

Chip Set – набор микросхем. Это одна или несколько микросхем, таймеры, систему управления специально разработанных для “обвязки” микропроцессора. Они содержат в себе контроллеры прерываний, прямого доступа к памяти, памятью и шиной – все те компоненты, которые в оригинальной IBM PC были собраны на отдельных микросхемах. Обычно в одну из микросхем набора входят также часы реального времени с CMOS-памятью и иногда – клавиатурный контроллер, однако эти блоки могут присутствовать и в виде отдельных чипов. В последних разработках в состав микросхем наборов для интегрированных плат стали включаться и контроллеры внешних устройств.

Внешне микросхемы Chipset”а выглядят, как самые большие после процессора, с количеством выводов от нескольких десятков до двух сотен. Название набора обычно происходит от маркировки основной микросхемы – OPTi495SLC, SiS471, UMC491, i82C437VX и т.п. При этом используется только код микросхемы внутри серии: например, полное наименование SiS471 – SiS85C471. Последние разработки используют и собственые имена; в ряде случаев это – фирменное название (Neptun, Mercury, Triton, Viper), либо собственная маркировка чипов третьих фирм (ExpertChip, PC Chips).

Тип набора в основном 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 может выпускаться несколько моделей системных плат, от простейших до довольно сложных с интегрированными контроллерами портов, дисков, видео и т.п.

6 КЭШ

Несколько слов о кэше. Кэш представляет собой быстродействующую буферную память между процессором и основной памятью и служит для частичной компенсации разницы в скорости процессора и сравнительно медленной основной памяти – в кэш попадают наиболее часто используемые данные. В этой связи приходят на ум мысли, что чем больше кэша, тем лучше материнская плата (в случае с Socket 7) лучше. Отражение этой идеи мы находим во всех не-интеловских чипсетах (у Intel размер L2 ограничен до 512Кб) в реализациях VIA, Ali, SiS ограничение доведено до одного или даже двух мегабайтов. При этом основанные на этих наборах материнские платы могут – в целях экономии – и не использовать весь потенциал чипсета и, тогда на свет появляются модификации с полумегабайтным кэшем.

Вопрос, так ли нужен широкому потребителю этот разбухший кэш. Дело в том, что стандартный объем в себя в пол мегабайта отлично справляется со своим прямым назначением, удерживая в себе компактный код большинства офисных приложений, другое дело, сможет ли он кэшировать весь объем памяти. Однозначно можно сказать, что на 64Мб его хватит. Другой момент – это разгон. В этом случае оперативная память может не успевать за системной шиной, и дополнительных циклов задержки будет не избежать, а кэш, скорее всего, сохранит работа способность и будет использоваться активнее. В целом, тесты показывают крайне не значительное повышение производительности системы при увеличение кэша. Так что установка увеличенного кэша есть не более чем маркетинговый шаг разработчиков материнских плат, сделанных для которым приятно тешить свое самолюбие.

7 BIOS

Другой отличительной особенностью материнских плат является Bios. Она представляет собой набор программ проверки и обслуживания аппаратуры компьютера, и выполняет роль посредника между операционной системой и железом. Bios получает 

Управление при включении и сбросе системной платы, тестирует  саму плату и основные блоки компьютера –видеоадаптер, клавиатуру, контролер дисков и портов ввода/вывода, он настраивает чипсет платы и загружает внешнюю операционную систему.

Раньше Bios зашивался в однократно программируемые ПЗУ либо в ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием; сейчас все чаще выпускаются платы с электрически перепрограммируемым ПЗУ (Flash ROM), который допускает перешивку Bios средствами самой платы, что позволяет в полевых условиях исправить заводские ошибки.

Как правило, Bios для современных системных плат разрабатывается одной из специализирующийся на этом фирм –Award Software, AMI, Phoenix Texnology. Некоторые производители плат (IBM, Intel, Acer) сами разрабатывают Bios. Стоит отметить, что в общем случае каждая версия Bios привязана к конкретной модели платы.

В данное время наиболее популярен Award Bios, который ставится на большинство материнских плат. Однако, например. Такой монстр как Intel устанавливает на свои платы Bios Phoenix. Возможности что-то испортить в настройках этого Bios’а весьма низкие (возможность только включать/выключать периферию и определять порядок загрузки), зато и оптимизировать систему на свой лад не получиться. Bios от AMI устанавливается на материнских платах с чипсетом SiS 5591 и ALI Aladdin V.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной теме реферата мы выяснили для чего же служит материнская плата, что она собой представляет, как устроена, для чего служат ее основные компоненты. А так же какие бывают виды и производители материнских плат.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.     Нортон Питер «Компьютер изнутри».

2.     Фигурнов Э.В. «IBM PC для пользователя».

3.     www.bankreferatof.ru