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:
· 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.
Шина (bus) – группа проводников, соединяющих несколько устройств и передающих сигналы между ними.
· разрядность или ширина шины;
· пропускная способность = частота × разрядность;
· количество подключаемых устройств;
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).
Читайте также: Погружная пила статус с направляющей шиной статус
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).
Шина состоит из следующих частей:
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
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:
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.
Читайте также: Белые шины в beamng drive что делать
На рис. 15 приведены примерные значения интервалов для шины частотой 133 МГц.
Рис. 15. Диаграмма пересылки данных
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.
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
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.
Дата добавления: 2016-12-26 ; просмотров: 3358 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Видео:Все что надо знать о материнских платах за 7 минут.Скачать
Компьютерная Энциклопедия
Компьютерная ЭнциклопедияАрхитектура ЭВМ
Компоненты ПК
Интерфейсы
Мини блог
Самое читаемое
Видео:Что такое PCIe? Все виды скоростного интерфейса подключения PCIe 1.0-6.0 (x1 x4 x8 x18 x32)Скачать
Системные платы
Видео:ОБРАЗОВАЧ / ВЫБОР МАТЕРИНСКОЙ ПЛАТЫ И ЕЕ ЧИПСЕТАСкачать
Типы, назначение и функционирование шин
Основой системной платы являются различные шины, служащие для передачи сигналов компонентам системы. Шина (bus) представляет собой общий канал связи, используемый в компьютере и позволяющий соединить два и более системных компонента.
Существует определенная иерархия шин ПК, которая выражается в том, что каждая более медленная шина соединена с более быстрой. Современные компьютерные системы включают в себя три, четыре или более шин. Каждое системное устройство соединено с какой-либо шиной, причем определенные устройства (чаще всего это наборы микросхем) играют роль моста между шинами.
- Шина процессора. Эта высокоскоростная шина является ядром набора микросхем и системной платы. Она используется в основном процессором для передачи данных между кэш-памятью или основной памятью и северным мостом набора микросхем. В системах на базе процессоров Pentium эта шина работает на частоте 66, 100, 133, 200, 266, 400, 533, 800 или 1066 МГц и имеет ширину 64 разряда (8 байт).
- Шина AGP. Эта 32-разрядная шина работает на частоте 66 (AGP 1х), 133 (AGP 2х), 266 (AGP 4х) или 533 МГц (AGP 8x), обеспечивает пропускную способность до 2133 Мбайт/с и предназначается для подключения видеоадаптера. Она соединена с северным мостом или контроллером памяти (MCH) набора микросхем системной логики.
- Шина PCI-Express. Третье поколение шины PCI. Шина PCI-Expres — это шина с дифференциальными сигналами, которые может передавать северный или южный мост. Быстродействие PCI-Express выражается в количестве линий. Каждая двунаправленная линия обеспечивает скорость передачи данных 2,5 или 5 Гбит/с в обоих направлениях (эффективное значение — 250 или 500 Мбайт/с). Разъем с поддержкой одной линии обозначается как PCI-Express x1. Видеоадаптеры PCI-Express обычно устанавливаются в разъем x16, который обеспечивает скорость передачи данных 4 или 8 Гбайт/с в каждом направлении.
- Шина PCI-X. Это второе поколение шины PCI, которое обеспечивает более высокую скорость передачи данных, но при этом обратно совместимо с PCI. Данная шина преимущественно применяется в рабочих станциях и серверах. PCI-X поддерживает 64-разрядные разъемы, обратно совместимые с 64- и 32-разрядными адаптерами PCI. Шина PCI-X версии 1 работает с частотой 133 МГц, в то время как PCI-X 2.0 поддерживает частоту до 533 МГц. Обычно полоса пропускания PCI-X 2.0 разделяется между несколькими разъемами PCI-X и PCI. Хотя некоторые южные мосты поддерживают шину PCI-X, чаще всего для обеспечения ее поддержки требуется специальная микросхема.
- Шина PCI. Эта 32-разрядная шина работает на частоте 33 МГц; она используется, начиная с систем на базе процессоров 486. В настоящее время существует реализация этой шины с частотой 66 МГц. Она находится под управлением контроллера PCI — компонента северного моста или контроллера MCH набора микросхем системной логики. На системной плате устанавливаются разъемы, обычно четыре или более, в которые можно подключать сетевые, SCSI- и видеоадаптеры, а также другое оборудование, поддерживающее этот интерфейс. Шины PCI-X и PCI-Express представляют собой более производительные реализации шины PCI; материнские платы и системы, поддерживающие эту шину, появились на рынке в середине 2004 года.
- Шина ISA. Эта 16-разрядная шина, работающая на частоте 8 МГц, впервые стала использоваться в системах AT в 1984 году (в первоначальном варианте IBM PC она была 8-разрядной и работала на частоте 5 МГц). Эта шина имела широкое распространение, но из спецификации PC99 была исключена. Реализуется с помощью южного моста. Чаще всего к ней подключается микросхема Super I/O.
Читайте также: Что такое шина с буртом для погрузчика
Некоторые современные системные платы содержат специальный разъем, получивший название Audio Modem Riser (AMR) или Communications and Networking Riser (CNR). Подобные специализированные разъемы предназначены для плат расширения, обеспечивающих выполнение сетевых и коммуникационных функций. Следует заметить, что эти разъемы не являются универсальным интерфейсом шины, поэтому лишь немногие из специализированных плат AMR или CNR присутствуют на открытом рынке. Как правило, такие платы прилагаются к какой-либо определенной системной плате. Их конструкция позволяет легко создавать как стандартные, так и расширенные системные платы, не резервируя на них место для установки дополнительных микросхем. Большинство системных плат, обеспечивающих стандартные сетевые функции и функции работы с модемом, созданы на основе шины PCI, так как разъемы AMR/CNR имеют узкоспециализированное назначение.
В современных системных платах существуют также скрытые шины, которые никак не проявляются в виде гнезд или разъемов. Имеются в виду шины, предназначенные для соединения компонентов наборов микросхем, например hub-интерфейса и шины LPC. Hub-интерфейс представляет собой четырехтактную (4x) 8-разрядную шину с рабочей частотой 66 МГц, которая используется для обмена данными между компонентами MCH и ICH набора микросхем (hub-архитектура). Пропускная способность hub-интерфейса достигает 266 Мбайт/с, что позволяет использовать его для соединения компонентов набора микросхем в недорогих конструкциях. Некоторые современные наборы микросхем для рабочих станций и серверов, а также последняя серия 9xx от Intel для настольных компьютеров используют более быстродействующие версии этого hub-интерфейса. Сторонние производители наборов микросхем системной логики также реализуют свои конструкции высокоскоростных шин, соединяющих отдельные компоненты набора между собой.
Для подобных целей предназначена и шина LPC, которая представляет собой 4-разрядную шину с максимальной пропускной способностью 16,67 Мбайт/с и применяется в качестве более экономичного по сравнению с шиной ISA варианта. Обычно шина LPC используется для соединения Super I/O или компонентов ROM BIOS системной платы с основным набором микросхем. Шина LPC имеет примерно равную рабочую частоту, но использует значительно меньше контактов. Она позволяет полностью отказаться от использования шины ISA в системных платах.
Набор микросхем системной логики можно сравнить с дирижером, который руководит оркестром системных компонентов системы, позволяя каждому из них подключиться к собственной шине.
Для повышения эффективности во многих шинах в течение одного такта выполняется несколько циклов передачи данных. Это означает, что скорость передачи данных выше, чем это может показаться на первый взгляд. Существует достаточно простой способ повысить быстродействие шины с помощью обратно совместимых компонентов.
- Свежие записи
- Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
- Скрипят амортизаторы на машине что делать
- Из чего состоит стойка амортизатора передняя
- Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
- Для чего нужны амортизаторы в автомобиле
🎥 Видео
Системная шина процессораСкачать
Вакханалия чипсетов | Как выбрать правильный?Скачать
Как выбрать материнскую плату. Сокет, чипсет, VRM, разъемы. Самый полный гайд.Скачать
МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА – Гид для новичковСкачать
03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]Скачать
Топовые материнские платы. За что такие деньги?Скачать
Материнские платы для ПсиховСкачать
Необычные материнские платы часть 3Скачать
Топ 3 Материнских ПлатСкачать
Выбор Материнской Платы для ПК - Основные параметры выбораСкачать
Стоит ли экономить на материнской плате в ПК?Скачать
ТОП ЛУЧШИХ материнских плат 2023-2024. Как выбрать лучшее недорого?Скачать
Как выбрать материнскую плату | 7 правилСкачать
Шина компьютера, оперативная память, процессор и мостыСкачать
ПРАВИЛЬНЫЙ ВЫБОР платы под RyzenСкачать
Выбор МАТЕРИНСКОЙ ПЛАТЫ - ТОП 5 ошибок и мифовСкачать
ЧТО ТАКОЕ ЧИПСЕТ? Простыми словамиСкачать
![03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]](https://i.ytimg.com/vi/mjiJutISb6U/0.jpg)
