2. Матери́нская пла́та (англ. motherboard, MB,
также используется название англ. mainboard —
главная плата; сленг. мама, мать, материнка) —
это сложная многослойная печатная плата, на
которой устанавливаются основные компоненты
персонального компьютера (центральный
процессор, контроллер ОЗУ и
собственно ОЗУ, загрузочное ПЗУ, контроллеры
базовых интерфейсов ввода-вывода).
Как правило, материнская плата содержит
разъёмы (слоты) для подключения
дополнительных контроллеров, для подключения
которых обычно используются
шины USB, PCI и PCI-Express.
4. 1. ЦПУ
2. набор системной логики (англ. Chipset)
— набор микросхем, обеспечивающих
подключение ЦПУ к ОЗУ и контрол-
лерам периферийных устройств.
Как правило, современные наборы
системной логики строятся на базе двух
СБИС: «северного» и «южного мостов».
5. 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.
В качестве шины для подключения графического контроллера на
современных материнских платах используется PCI Express. Ранее
использовались общие шины (ISA, VLB, PCI) и шина AGP.
В новых чипсетах часто имеется интегрированная видеоподсистема.
Контроллер памяти может быть интегрирован в процессор
(например Opteron, Nehalem, UltraSPARC T1).
6. 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 материнской платы и то, какие устройства могут
подключаться к ней.
7. 3. ОЗУ
4. загрузочное ПЗУ —
хранит ПО, которое
исполняется сразу
после включения
питания.
Как правило, загрузочное
ПЗУ содержит BIOS,
однако может
содержать и другое ПО.
8.
9.
10.
11.
12.
13. Форм-фактор материнской платы — стандарт,
определяющий размеры материнской платы для ПК,
места ее крепления к корпусу; расположение на ней
интерфейсов шин, портов ввода/вывода, сокета
центрального процессора и 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.
17. Системная шина — это набор
проводников (металлизированных
дорожек на материнской плате), по
которым передается информация в виде
электрических сигналов.
Системная шина — это «паутина»,
соединяющая между собой все устройства
и отвечающая за передачу информации
между ними. Расположена она на
материнской плате и внешне не видна.
18. Системная магистраль - это среда передачи
сигналов управления, адресов, данных, к которой
параллельно и одновременно может подключаться
несколько компонентов вычислительной системы.
Физически системная магистраль представляет
собой параллельные проводники на материнской
плате, которые называются линиями.
Но это еще и алгоритмы, по которым передаются
сигналы, правила интерпретации сигналов,
дисциплины обслуживания запросов, специальные
микросхемы, обеспечивающие эту работу. Весь
этот комплекс образует понятие интерфейс
системной магистрали или стандарт обмена.
19. Шина - это группа электрических каналов, передающая
до 32 двоичных цифр (битов) за один раз.
Процессоры, вроде Intel Pentium, способны обрабатывать
все 32 двоичные цифры одновременно, поэтому они и
называются 32-битные процессоры.
Шины работают с разными скоростями, измеряемыми в
мегагерцах (MHz). Число бит в шине вместе со
скоростью передачи данных определяет тип процессора,
который может быть к ней подключен. В старых
процессорах использовались восьмибитные шины,
работающие с низкой частотой. Нынешний стандарт - 32-
битные с частотой 133MHz, 64-битные с частотой 800
MHz, а старые Pentium II и III работают с частотой
100MHz.
Процессоры работают быстрее, чем шины, к которым они
прикреплены, и имеют внутреннюю скорость в несколько
раз превосходящую скорость шины.
20.
21.
22. Магистраль (системная шина) включает в себя три
многоразрядные шины:
● шину данных,
● шину адреса,
● шину управления.
Они представляют собой многопроводные линии.
К магистрали подключаются процессор и оперативная
память, а также периферийные устройства ввода и
вывода и хранения информации, которые обмениваются
информацией на машинной языке (последовательностями
нулей и единиц в форме электрических импульсов).
23. Шина данных служит для пересылки данных между ЦП и
памятью или ЦП и устройствами ввода/вывода.
Эти данные могут представлять собой как команды ЦП, так и
информацию, которую ЦП посылает в порты
ввода/вывода или принимает оттуда. Таким образом,
данные по шине данных могут передаваться от одного
устройства к другому в любом направлении.
Разрядность шины данных определяется разрядностью
процессора, то есть количеством двоичных разрядов,
которые могут обрабатываться или передаваться
процессором одновременно. Разрядность процессоров
постоянно увеличивается по мере развития компьютерной
техники.
24. Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или
откуда считываются данные по шине данных, производит
процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти
имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем
сигналы по ней передаются в одном направлении - от процессо-
ра к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная
шина).
Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой
памяти (адресное пространство), то есть количество
однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь
уникальные адреса. Количество адресуемых ячеек памяти можно
рассчитать по формуле:
N = 2I
, где I - разрядность шины адреса.
Разрядность шины адреса постоянно увеличивалась и в
современных персональных компьютерах составляет 36 бит.
Таким образом, максимально возможное количество адресуемых
ячеек памяти равно: N = 2 36
= 68 719 476 736
25. По шине управления передаются управляющие
сигналы, определяющие характер обмена
информацией по магистрали и предназначенные
памяти и устройствам ввода/вывода.
Сигналы управления показывают, какую операцию -
считывание или запись информации из памяти -
нужно производить, синхронизируют обмен
информацией между устройствами и так далее.
Магистральная организация предполагает наличие
управляющего модуля. Основное назначение этого
модуля - организация передачи слова между двумя
другими модулями.
26. Шины могут быть:
синхронными (осуществляющими передачу данных
только по тактовым импульсам)
асинхронными (осуществляющими передачу данных в
произвольные моменты времени)
Шины могут использовать различные схемы арбитража (то
есть способа совместного использования шины
несколькими устройствами).
Если обмен информацией ведется между периферийным
устройством и контроллером, то соединяющая их линия
передачи данных называется интерфейсом передачи
данных, или просто интерфейсом.
Среди применяемых в персональных компьютерах
интерфейсов выделяются стандарты EIDE и SCSI.
27. Операция на системной магистрали начинается с того, что управляющий модуль
устанавливает на шине кодовое слово модуля - отправителя и активизирует линию строба
отправителя. Это позволяет модулю, кодовое слово которого установлено на шине, понять,
что он является отправителем. Затем управляющий модуль устанавливает на кодовое
слово модуля - получателя и активизирует линию строба получателя. Это позволяет
модулю, кодовое слово которого установлено на шине, понять, что он является
получателем.
После этого управляющий модуль возбуждает линию строба данных, в результате чего
содержимое регистра отправителя пересылается в регистр получателя.
При передаче данных должны соблюдаться два условия:
1. передача осуществляется лишь в том случае, если получатель и отправитель
сигнализируют о своей готовности.
2. каждое слово должно передаваться один раз.
Для обеспечения этих условий предусматривается определенная последовательность действий
при передачи данных. Эта последовательность носит название протокола.
Каждый шаг в передаче данных от одной части системы к другой называется циклом
магистрали (или часто машинным циклом). Частота этих циклов определяется тактовыми
сигналами ЦП. Длительность цикла магистрали связана с частотой тактовых сигналов.
Строб (в системах с синхронизацией по тактовой частоте) — период времени, выделенный для
осуществления определённой операции, а также сигнал о необходимости выполнения такой
операции.
28. Компьютерная ши́на (от англ. computer bus,
bidirectional universal switch — двунаправленный
универсальный коммутатор) — в архитектуре
компьютера подсистема, которая передает
данные между функциональными блоками
компьютера. Обычно шина управляется
драйвером.
В отличие от связи точка—точка, к шине можно
подключить несколько устройств по одному
набору проводников. Каждая шина определяет
свой набор коннекторов для физического
подключения устройств, карт и кабелей.
30. ISA (от англ. Industry Standard Architecture, ISA bus,
произносится как ай-сэй) — 8-ми или 16-ти разрядная шина
ввода/вывода IBM PC-совместимых компьютеров.
Служит для подключения плат расширения стандарта ISA.
Конструктивно выполняется в виде 62-х или 98-контактного
разъёма на материнской плате.
Видеокарта Trident TVGA9000B 512k для шины ISA
5 разъёмов 16-битной и
1 разъём 8-битной шины ISA
31. EISA (англ. Extended Industry Standard Architecture) — шина для IBM-
совместимых компьютеров.
EISA расширяет распространённую
шину ISA до 32 разрядов и позволяет
подключать к шине более одного ЦПУ.
Адресное пространство, по сравнению
с ISA, увеличено до 4 ГБ.
Разрядность шины 32 бита
совместимость
8 разрядная ISA, 16
разрядная ISA, 32
разрядная EISA
количество линий 98 + 100
Напряжения питания +5 V, −5 V, +12 V, −12 V
Частота 8,33 МГц
Пиковая пропускная способность (при
обмене 32 разрядными словами)
около 32 МБ/с
Типичная пропускная способность
(при обмене 32 разрядными словами)
около 20 МБ/с
32. VESA local bus — VL-Bus или VLB — тип локальной
шины, разработанный ассоциацией VESA для ПК с
процессором фирмы Intel. Шина VLB, по существу,
является расширением внутренней шины МП Intel
80486 для связи с видеоадаптером и реже с
контроллером HDD. Реальная скорость передачи
данных по VLB — 80 Мбайт/с (теоретически
достижимая — 132 Мбайт/с).
33.
34. PCI (англ. Peripheral component interconnect, дословно — взаимосвязь
периферийных компонентов) — шина ввода/вывода 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).
32-разрядная шина PCI 64-разрядная шина PCI
35. частота шины — 33,33 или 66,66 МГц, передача
синхронная;
разрядность шины — 32 или 64 бита, шина
мультиплексированная (адрес и данные передаются по
одним и тем же линиям);
пиковая пропускная способность для 32-разрядного
варианта, работающего на частоте 33,33 МГц — 133
Мбайт/с;
адресное пространство памяти — 32 бита (4 байта);
адресное пространство портов ввода-вывода — 32 бита
(4 байта);
конфигурационное адресное пространство (для одной
функции) 256 байт;
напряжение 3,3 или 5 В.
36. AGP (от англ. Accelerator Graphics Port – ускоренный
графический порт) – разработанная в 1997 г.
компанией Intel специализированная 32-битная
системная шина для видеокарты.
37. Большинство графических карт в пользовательских ПК
используют интерфейс Accelerated Graphics Port (AGP). У
самых старых систем для той же цели применяется
интерфейс PCI. Впрочем, на замену обоим интерфейсам
призван PCI Express (PCIe). Несмотря на название, PCI
Express является последовательной шиной, а PCI (без
суффикса Express) - параллельной. В общем, шины PCI и
PCI Express не имеют ничего общего, помимо названия.
Графическая карта AGP (сверху) и
графическая карта PCI Express
(снизу).
39. Если вы любите копаться в "железе", то следует помнить
о двух уровнях напряжения интерфейса. Стандарты AGP
1X и 2X работают на 3,3 В, в то время как AGP 4X и 8X
требуют всего 1,5 В. Кроме того, существуют карты типа
Universal AGP, которые подходят для разъёма любого
типа. Чтобы предотвратить ошибочную установку карт,
слоты AGP используют специальные выступы. А карты –
прорези.
У верхней карты есть прорезь для AGP 3,3 В.
В середине: универсальная карта с двумя
вырезами (один для AGP 3,3 В, второй - для
AGP 1,5 В). Снизу показана карта с вырезом
справа для AGP 1,5 В.
40. Слоты расширения материнской платы:
1 - PCI Express x16 линий (сверху)
2- 2 PCI Express x1 линий (снизу).
2
2
1
41. два слота PCI Express для установки двух графических карт nVidia SLi.
Между ними можно заметить маленький слот PCI Express x1.
PCI Express является последовательным
интерфейсом, и его не следует путать с
шинами PCI-X или PCI, которые используют
параллельную передачу сигналов.
42. PCI Express (PCIe) является самым современным
интерфейсом для графических карт. В то же время, он
подходит и для установки других карт расширения, хотя на
рынке пока их очень мало. PCIe x16 обеспечивает в два раза
большую пропускную способность, чем AGP 8x. Но на
практике это преимущество так себя и не проявило.
Графическая карта AGP (сверху) в
сравнении с графической картой PCI
Express (снизу).
43. Сверху вниз: PCI Express
x16 (последовательный),
два интерфейса
параллельной PCI и PCI
Express x1
(последовательный).
44. PCI является стандартной шиной для подключения периферийных
устройств. Среди них можно отметить сетевые карты, модемы,
звуковые карты и платы захвата видео.
Среди материнских плат для широкого рынка больше всего
распространена шина PCI стандарта 2.1, работающая на частоте 33
МГц и имеющая ширину 32 бита. Она обладает пропускной
способностью до 133 Мбит/с. Производители так широко и не
приняли шины PCI 2.3 с частотой до 66 МГц. Именно поэтому карт
данного стандарта очень мало. Но некоторые материнские платы
этот стандарт поддерживают.
45. Ещё одна разработка в мире параллельной шины PCI
известна как PCI-X. Данные слоты чаще всего
встречаются на материнских платах для серверов и
рабочих станций, поскольку PCI-X обеспечивает более
высокую пропускную способность для RAID-
контроллеров или сетевых карт. К примеру, шина PCI-X
1.0 предлагает пропускную способность до 1 Гбит/с с
частотой шины 133 МГц и разрядностью 64 бита.
Классический 32-битный слот PCI
сверху, а три 64-битных слота PCI-X
снизу. Зелёный слот поддерживает
ZCR (Zero Channel RAID).
