1.Важнейший узел компьютера – системная плата (system board) иногда называют материнской (motherboard), основной или главной платой (main board).
Выпускаются в нескольких вариантах. Отличаются размерами или формфакторами. Формфактор определяет тип корпуса, в котором ее можно установить. Основные классические формфакторы системных плат следующие:
Baby – At;
Полноразмерная плата At;
LPX.
Современные:
Формфактор
Область применения
ATX
Стандартные современные настольные компьютеры в корпусах mini – tower, full – tower.
Micro – ATX
Системы нижнего уровня в корпусах desktop, mini-tower
Flex – ATX
Недорогие компьютеры в корпусах desktop, mini-tower
NLX
Корпоративные компьютеры в корпусах desktop или mini-tower c интегрированным сетевым адаптером.
WTX
Высокопроизводительные рабочие станции и серверы среднего уровня.
Характеристики системных плат.
Формфактор
Краткая характеристика.
ATX
Спецификация АТХ была опубликована фирмой Intel в 1995 году. Другие производители могут использовать эту конструкцию в своих компьютерах. Представляет собой усовершенствованную конструкцию стандартов Baby – At, LPX. Достоинства по сравнению со старыми стандартами: 1. Изменено место расположения процессора и модуля памяти, они не мешают платам расширения, их легко заменить новыми не вынимая при этом ни одного из установленного адаптера. Процессор и модули памяти расположены рядом с источником питания и обдуваются одним вентилятором, что позволяет обойтись без специального вентилятора для процессора, который не всегда эффективен, и склонен к поломкам. В конструкции используется один разъем питания. 3,3 – вольтовой стабилизатор на системной плате. Это влечет снижение стоимости.
Micro – ATX
Впервые представлен в декабре 1997 года. Уменьшение размеров позволило существенно снизить стоимость компьютера на базе этих системных плат. Совместимы с АТХ. Отличия: - уменьшенная ширина, уменьшение числа разъемов, уменьшенный блок питания.
Flex – ATX
Представлены в марте 1999 года. Спецификация описывает плату размером 229 х 191мм (9,0 х 7,5) дюймов.
В отличие от плат с формфактором micro – ATX в платах flex – ATX для установки процессора используются гнезда типа Socket – socket 7 b socket 370, что позволяет устанавливать процессоры семейств AMD K6-3 и Intel Celeron. Этими платами не поддерживаются гнезда Slot 1 и Slot 2, то есть на них нельзя устанавливать процессоры Pentium II/III. Эти платы совместимы с платами АТХ, используют ту же систему крепления, аналогичную панель ввода – вывода и одинаковые разъемы питания.
Размеры системных плат семейства АТХ.
Формфактор
Максимальная ширина, мм (дюймы)
Максимальная глубина, мм (дюймы)
ATX
305(12,0)
244 (9,6)
Micro – ATX
244 (9,6)
244 (9,6)
Flex – ATX
229 (9,0)
191 (7,5)
В таблице приведены максимальные размеры. Крепежные отверстия должны соответствовать стандарту. Тогда в корпус АТХ можно устанавливать любые системные платы семейства АТХ.
Формфактор
Краткая характеристика.
NLX
Представление в 1996 году. Можно установить процессоры Pentium II/III. Вероятно, займет лидирующие положение в будущем. Достоинства стандарта:
-Поддержка современных процессорных технологий. Важно для процессоров Pentium II/III, поскольку размер его корпуса SEC практически не позволяет устанавливать этот процессор на платах АТХ.
Гибкость по отношению к быстро изменяющимся процессорным технологиям. Установить системную плату можно, не разбирая при этом всю систему на части.
Поддержка других новых технологий. Поддержка высокопроизводительных решений, таких как AGP (Accelerated Graphics Port), USB (Universal serial bus), технологию модулей памяти RIMM, DIMM.
Учитывая возрастающую роль мультимедиа – приложений, в новую системную плату встроили и поддержку таких возможностей как воспроизведение видеоданных, расширение средств для обработки графика и звука, что теперь не требует затрат на различные дополнительные платы.
WTX
Предназначены для рабочих станций среднего уровня. Представлены в сентябре 1998 года.
Свойства:
-рассчитан на поддержку 32 и 64 – разрядных процессоров Intel.
- предназначены для создания двухпроцессорных систем.
- рассчитан на поддержку будущих технологий памяти и графических подсистем.
- Поддерживает адаптер Flex Slot I/O (удвоенная шина PCI).
- Поддерживает корпуса TOWER.
-Рассчитан на модульную сборку.
- Обеспечивает простой доступ к модулям памяти и платам расширения.
- Имеет улучшенный блок питания.
Системные платы в полном объеме установлены не во всех компьютерах.
В некоторых системах компоненты, которые обычно находятся на системной плате, устанавливаются в плату расширения. В таких компьютерах главная плата с разъемами называется объединительной платой, а компьютеры, использующие такую конструкцию, - компьютерами с объединительной платой.
2. Компоненты системной платы.
Гнездо для процессора.
Набор микросхем системной логики.
Микросхема Super I/O;
Базовая система ввода – вывода (ROM BIOS);
Гнезда модулей памяти SIMM/DIMM;
Разъемы шины;
Преобразователь напряжения для центрального процессора;
Батарея.
3. Гнезда для процессора.
Все предыдущие модели процессоров (до Pentium Pro включительно) устанавливались в гнездо типа Socket. Для установки процессоров Pentium II и последующих необходим специальный разъем (слот), в котором устанавливается плата процессора (картридж).
Процессоры, разрабатываемые фирмой INTEL (начиная с 486 – го), пользователь может установить и заменить самостоятельно. Были разработаны стандарты для гнезд типа Socket, в которые можно установить различные модели конкретного процессора. Каждый тип гнезда Socket имеет свой номер. Любая системная плата содержит гнездо типа Socket или типа Slot; по номеру можно точно определить, какие типы процессоров могут быть установлены в данное гнездо.
Технические данные гнезд процессоров.
Тип гнезда
Количество контактов
Расположение контактов
Напряжение, В
Устанавливаемые процессоры.
Socket 1
169
17 х 17 PGA
5
486 SX/SX2, DX/DX2
Socket 2
238
19 х 19 PGA
5
486 SX/SX2,DX/DX2, Overdriver
Socket 3
237
19 х 19 PGA
5 / 3,3
486 SX/SX2,DX/DX2,DX4,
486 Overdriver, Pentium Overdriver, 5 x 86.
Socket 4
273
21 х 21 PGA
5
Pentium 60/66, Overdriver
Socket 5
320
37 х 37 SPGA
3,3 /3,5
Pentium 75-133, Overdriver
Socket 6
235
19 х 19 PGA
3,3
486 DX4, 486 Pentium Overdriver.
Socket 7
321
37 х 37 SPGA
VRM
Pentium 75 – 266+, MMX, Overdriver, 6 x 86, K6
Socket 8
387
Dual pattern SPGA
Auto VRM
Pentium Pro
Socket PGA 370
370
37 х 37 SPGA
Auto VRM
PGA Celeron, следующие модели Pentium III
Slot 1
242
SEC/SEPP Slot
Auto VRM
Pentium II, SEP Celeron, Pentium III.
Slot 2/ SC330
330
SEC Slot
Auto VRM
Pentium II Xeon, Pentium III Xeon.
Где
Гнезда типа Socket 6 фактически никогда не применялись.
PGA – Pin Grid Array.
SPGA – Staggered Pin Grid Array.
VRM – Voltage Regulator Module (модуль преобразователя напряжения).
SEC – Single Edge Contact cartridge (корпус с односторонним контактом).
SEP – Single Edge Processor Package (Pentium II без пластмассового картриджа, Celeron).
4. Наборы микросхем системной логики.
Чтобы компьютеры функционировали на первые системные платы пришлось устанавливать много микросхем дискретной логики: генератор тактовой частоты, контроллер шины, системный таймер, контроллеры прерываний и прямого доступа к памяти, память CMOS, часы и контроллер клавиатуры, а также сопроцессор и.т.д.
В 1986 году компания Chips and Technologies представила единственную микросхему, которая выполняла все основные функции микросхем системной платы в компьютерах. Т. е. все основные компоненты системной платы были заменены одной микросхемой. Этой микросхеме было присвоено название CS8220.
С 1994 года ведущее положение в производстве микросхем занимает фирма INTEL. В настоящее время Intel производит более 90% всех представленных на рынке микросхем системной логики.
Приведем шаблон нумерации наборов микросхем системной логики фирмы Intel.
Номер набора микросхем системной логики
Поколение процессоров
420хх
Р4 (486)
430хх
Р5 (Pentium)
440хх
Р6 (Рentium Pro / Pentium II / Pentium III)
450хх
Р6 Server (Pentium Pro / Pentium II/III Xeon).
Большинство наборов микросхем системной логики фирмы Intel имеют двухуровневую архитектуру и состоят из двух блоков: North Bridge и South Bridge. Основным блоком набора микросхем системной логики является North Bridge, в него включен интерфейс между процессором и остальной частью системной платы. Номер на микросхеме North Bridge и определяет номер набора микросхем системной логики. Например, если на микросхеме North Bridge указан номер 82443ВХ, то набор микросхем системной логики будет иметь номер 440ВХ, широко используемый для Pentium II/III. North Bridge содержит контроллеры кэш – памяти и оперативной памяти, интерфейс между быстродействующей шиной процессора (33, 50, 66 или 100Мгц), шиной PCI (Peripheral Component Interconnect, 33 Мгц) и шиной ускоренного графического порта AGP (Accelerated Graphics Port, 66 Mгц). North Bridge, по существу, главный компонент системной платы; единственная схема (помимо процессора) которая обычно работает на полной тактовой частоте системной платы (на частоте шины процессора). В самых современных наборах микросхем системной логики схема North Bridge реализована на одном кристалле.
South Bridge – компонент в наборе микросхем системной логики с более низким быстродействием; он всегда находился на отдельной микросхеме. Одна и та же микросхема South Bridge может использоваться в различных наборах микросхем системной логики. (Различные типы схем North Bridge, как правило, разрабатываются с учетом того, чтобы мог использоваться один и тот же компонент South Bridge). South Bridge подключается к шине PCI (33Мгц) и содержит интерфейс шины ISA (8 Мгц). South Bridge содержит две схемы реализующие интерфейс контроллеров жесткого диска IDE и интерфейс USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина), а также схемы реализующие функции памяти CMOS и часов.
5. Шины.
Шина – это общий канал связи, используемый в компьютере. Применяется она для организации взаимодействия между двумя и более компонентами системы. В компьютере реализовано несколько типов шин.
Шина процессора. Высокоскоростная шина – ядро набора микросхем и системной платы. Используется в основном процессе для передачи данных между кэш – памятью или основной памятью и компонентом North Bridge набора микросхем. В системах на базе процессоров Pentium II эта шина работает на частоте 66 или 100 Мгц и имеет ширину 64 разряда.
Шина AGP. Эта 32 – разрядная шина работает на частоте 66 МГц и предназначена для подключения видеоадаптера. Она подключается к компоненту North Bridge набора микросхем системной логики.
Шина PCI. Эта 32 – разрядная шина работает на частоте 33МГц; используется, начиная с систем на базе процессора 486. Находится под управлением контроллера PCI – части компонента North Bridge набора микросхем. К шине PCI подключается компонент South Bridge набора микросхем, который содержит реализацию интерфейса IDE и USB.
Шина ISA. Это 16 – разрядная шина, работающая на частоте 8МГц. Была широко распространена до настоящего дня, но из последних спецификаций исключена. Реализуется с помощью South Bridge. Чаще всего к этой шине подключается микросхема Super I/O.
Список, существующих шин компьютера с их краткими характеристиками.
Тип шины
Разрядность, бит
Частота в Мгц
Скорость передачи данных, Мбайт/с
8 – разрядная ISA
8
4,77
2,39
16 – разрядная ISA
16
8,33
8,33
PCI
32
33,33
133,33
AGP
32
66,66
266,66
AGP – 2x
32
66,66
533,33
AGP – 4x
32
66,66
1066,66
64 – разрядная PCI
64
33,33
266,66
64- разрядная PCI – 2х
64
33,33
533,33
Две последние шины предложены к реализации, но широкого распространения не получили.
