1. Mentor Miran Alijagić
Rado Logonder 4.Ra TŠC Kranj
šol. leto 2010/11
miran.alijagic@gmail.com
2. Za začetek…
Matična plošča je najpomembnejši del
računalnika
in pika.
3. Kaj vam bom danes predstavil?
Delovanje matične plošče
Nekaj o formatih matičnih plošč
Najbolj razširjen format matičnih plošč – ATX
Sistemske nabore (Chipset)
Severni most
Južni most
4. Kaj je matična plošča?
Najlažja predstava
Možgani oz. CPU
Živčni sistem oz.
matična plošča
5. Matična plošča je osnovno tiskano vezje v osebnem
računalniku.
Nanj priključimo ostale dele
računalnika(RAM,procesor,razširitvene kartice, ipd.)
in priključke za mnoge vmesnike(miška, tiskalnik,
USB,ipd.)
6. Razdeljena na dva dela
Severni most
Skrbi za komunikacijo procesorja z pomnilnikom in
razširitvenimi vmesniki.
Ima eno vodilo, ki je povezano na južni most.
Južni most
Skrbi za I/O naprave (PCI, IDE, LAN, PS/2, USB,itd.)
Naprave priključene s paralelnimi oz. serijskimi vodili.
7. Med seboj se močno razlikujejo po
procesorjih, ki jih lahko vgradimo,
količini vgrajenega pomnilnika,
vrsti in št. podnožji za RAM,
kompletu integriranih vezij,
…
8. Format matične plošče
…pomeni velikost plošče in razpored sestavin na njej.
Trenutno prevladuje format ATX; naslednik formata
AT.
9. Leta 2003 se pojavi format BTX
Prevzel bi vlogo ATX leta 2004/05
Septembra 2006 Intel ustavi nadaljnji razvoj
zaradi
nekompatibilnosti s drugimi svetovno sprejetimi
standardi(povzročilo dvig cen plošč)
večje porabe energije
10. ATX
Razvit s strani Intela leta 1995 z namenom
nadomestiti AT
Razvoj formata je prva velika pridobitev na področju
razvoja ohišji, napajalnikov,…
V starejša ohišja jih ne moremo vgraditi
11. Po hitrosti se preveč ne razlikujejo, je pa zato ATX
bolj praktičen.
AT – en priključek
Tipkovnica
ATX – veliko več
Miška
USB
PS/2
…
12. Sistemski nabor (Chipset)
…integrirana vezja, ki povezujejo
sestavine računalnika na
matični plošči.
Največkrat sta to dve integrirani
vezji
Severni most
Južni most
14. Severni most (Northbridge)
Severni most je odgovoren
za "hitre" povezave v
računalniku.
Nanj priključena hitrejša
vodila kot so AGP in PCI
Express
Vgrajen tudi slabše
zmogljivi grafični procesor.
Povezava z južnim mostom.
15.
16. Zmogljivost severnega mosta
določa zmogljivost celotnega
sistemskega nabora
Povezava med procesorjem in
severnim mostom je
najpomembnejša podatkovna
pot v računalniku.
Severni most določa največjo
hitrost pomnilniškega vodila
in količino pomnilnika, ki jo
lahko namestimo na matično
ploščo.
17. Severni most se precej greje.
Večina plošč ima na severni most nameščeno hladilno
rebro.
Kljub trenutni pomembnosti v računalniku, v
prihodnje ne bo več imel take vloge.
Številčni procesorji imajo pomnilniški krmilnik že
vgrajen v sam procesor in s pomnilnikom
komunicirajo neposredno, brez severnega mosta.
Severni most je precej manj zapleteno vezje.
18. Južni most
…je manj zapleten izmed
obeh čipov in ga na matični
plošči tudi lažje
neposredno vidimo.
Ni potrebno hladiti s
hladilnimi rebri.
S procesorjem povezan
preko severnega mostu.
Povezava v preteklosti ozko
grlo celotnega sistema.
19. Južni most skrbi za vsa vodila in vmesnike, ki niso
neposredno priključeni na severni most.
Odgovoren za razširitvena vodila PCI in PCI
Express.
Sestavni del mostu je I/O vmesnik s krmilnikom
za prekinitve.
20. V večini novejših ploščah je vgrajen tudi zvočni
procesor.
Manj znane naloge mostu
Skrbi za varčevanje energije
Ima vgrajen urni signal, ki skrbi za takt procesorja.
Dodatne čipe, npr. SATA krmilnik, s preostankom
računalnika prav tako povezuje južni most.
Glavni sestavni del osebnega računalnika je matična plošča. Na njej so električna in logična vezja, ki omogočajo krmiljenje in medsebojno sporazumevanje ostalih naprav v računalniku. Predstavil vam bom delovanje matične plošče in njeno namembnost v računalniku. Povedal bom tudi nekaj o različnih formatih matičnih plošč in o razvoju le teh. Pozornost bom namenil tudi najbolj razširjenem formatu matičnih plošč na svetu – ATX. Še bolj podrobno vam pa bom predstavil sistemske nabore in najpomembnejša dela na že tako pomembnem delu strojne opreme – Severni in Južni most.
Najlažje si predstavljamo delovanje matične plošče, če pogledamo naše telo. CPU so v našem primeru možgani, matična plošča pa živčni sistem. Tako kot si mi želimo, da ukazi hitro potujejo po živčnem sistemu si tudi želimo hiter prenos ukazov preko matične plošče. Ne smemo pa pozabiti, da najhitrejša pot ni tudi nujno najbolj zanesljiva.
Matična plošča je osnovno tiskano vezje v osebnem računalniku na katero se vstavijo oz. se priključijo vsi ostali deli računalnika kot npr. procesor, RAM, razširitvene kartice (npr.: grafična) in zunanji pomnilnik vsebuje pa tudi priključke za mnoge vmesnike kot npr. za miško, tiskalnik, USB. Najpomembnejši sestavni del matične plošče je sistemski nabor, kateri povezuje ostale komponente med seboj in določa zmogljivosti matične.
Navadno je razdeljen na dva dela, severni in južni most. Severni most skrbi za komunikacijo procesorja z pomnilnikom, ter pomembnejšimi razširitvenimi vmesniki, kot sta AGP in PCI in ima po navadi le eno PCI vodilo, ki je povezano na južni most. Južni most skrbi za V/I naprave, kot so PCI, IDE, LAN, PS/2, USB, LPT in drugi vmesniki. Naprave priključene na matično ploščo so povezane z vodili, ki so ali paralelna ali pa serijska. Trenutni trendi se nagibajo v smer serijskih prenosov, le pri povezavi pomnilnika še vedno prevladujejo paralelni prenosi, ki omogočajo veliko večje prenose podatkov kot serijski.
Matične plošče se med seboj močno razlikujejo glede procesorjev, ki jih lahko vgradimo nanje, po količini vgrajenega predpomnilnika, po vrsti in številu podnožij za pomnilnik (RAM), po kompletu integriranih vezij, po vgrajenih dodatnih komponentah ipd. Tako so na primer na nekaterih matičnih ploščah vgrajene grafične kartice in (ali) zvočne kartice. Pri matičnih ploščah je pomembno predvsem to, katerim procesorjem so namenjene.
Format matične plošče pomeni velikost matične plošče in razpored sestavin na njej. Trenutno prevladujejo matične plošče formata ATX, naslednice formata AT.
Leta 2003 se je pojavil tudi format BTX, ki naj bi po prvotnih načrtih leta 2004 oz. 2005 prevzel vodilno vlogo vse starejšega formata ATX. Čeprav se ni veliko razlikoval od formata ATX, so pri Intelu septembra 2006 zaustavili nadaljnji razvoj tega formata. Konec razvoja formata BTX najdemo predvsem v nekompatibilnosti tega formata s drugimi svetovno sprejetimi standardi, kar je posledično povzročilo dražje plošče BTX formata. Ker je trend, na svetovnem trgu, narediti čim bolj 'zelene' plošče najdemo tudi tukaj razlog za zaton BTX-a. Namreč BTX je porabljal več energije kot ATX.
ATX je format matične plošče razvit s strani Intela leta 1995 z namenom nadomestiti starejši format AT. Razvoj tega formata je bila prva velika pridobitev s katero je bil omogočen nadaljnji oblikovni razvoj ohišji računalnika, matičnih plošč in napajalnikov, kar je posledično izboljšalo standardizacijo in možnost zamenjave določenega dela strojne opreme. Od starejših plošč se že razlikujejo po obliki, saj jih v starejša ohišja ne moremo vgraditi.
Po hitrosti se niti preveč ne razlikujejo, so pa zato ATX plošče bolj praktične. Dokler so AT plošče imele samo en priključek(za tipkovnico), jih imajo novejše plošče veliko več kot npr. priključek za miško, USB, PS/2, monitor, ipd. Večina teh plošč ima že vgrajeno osnovno grafično in zvočno kartico.
Sistemski nabor je skupek več čipov (v nekaterih primerih tudi samo enega), ki so vsi namenjeni opravljanju nekaterih nalog in se tudi prodajajo kot en skupni izdelek. V osebnem računalništvu je sistemski nabor navadno sestavljen iz dveh čipov, ki ju imenujemo severni most (Northbridge) in južni most (Southbridge). V nekaterih primerih sta oba čipa na voljo na enem samem vezju, tako da je s tehnološkega vidika nesmiselno govoriti o posameznih delih - kljub temu se obe imeni uporabljata tudi za posamezne dele vezja na tem skupnem čipu, pač glede na to, kakšno nalogo opravljajo. Ime obeh čipov izhaja iz shem osnovnih plošč. Na vrhu plošče je bil navadno narisan procesor, pod njim je severni most s pomnilnikom in grafičnim vmesnikom, na dnu plošče pa južni most, na katerega je priključena druga zunanja oprema računalnika.
Severni most je odgovoren za "hitre" povezave v računalniku. Pri tem je za končno zmogljivost računalnika najpomembnejša povezava med procesorjem in pomnilnikom, ki navadno poteka prek severnega mosta. Nanj so priključena tudi hitrejša vodila, kot so AGP in PCI Express, tako da prek severnega mosta poteka tudi komunikacija med grafično kartico in preostankom računalnika. Pri nekaterih sistemskih naborih je vanj vgrajen tudi grafični procesor, navadno nižjega zmogljivostnega razreda. Če gre za tak nabor, je grafični procesor vedno del severnega mosta, za grafični pomnilnik pa si prisvoji del sistemskega pomnilnika. Zadnja povezava, ki jo ima severni most, je namenjena komunikaciji z južnim mostom.
Severni most določa, katere procesorje sistemski nabor podpira in kakšno vrsto pomnilnika lahko uporabimo v računalniku. Običajen sistemski nabor podpira le eno ali dve družini procesorjev, ki sta na istem podnožju in med seboj združljivi, in eno vrsto pomnilnika. Seveda so tudi izjeme, tako da nekaj sistemskih naborov podpira tako pomnilnik DDR2 in novejše.
Zmogljivost severnega mosta določa zmogljivost celotnega sistemskega nabora, povezava med procesorjem in severnim mostom pa je nasploh najpomembnejša podatkovna pot v računalniku. Tako severni most določa največjo hitrost pomnilniškega vodila in količino pomnilnika, ki jo lahko namestimo na matično ploščo. Južni most mora biti s severnim združljiv, ni pa nujno, da je izdelek istega izdelovalca. Kljub temu so izdelovalci matičnih plošč pri izbiri južnega mosta precej omejeni s severnim in se odločajo za kombinacijo čipov istega izdelovalca.
Severni most je eden izmed sestavnih delov računalnika, ki se precej greje. Zato imajo bolj ali manj vse matične plošče na severni most nameščeno hladilno rebro, ki mu nemalokrat dela "družbo" ventilator. Ker gre za ventilator manjših mer, se navadno vrti dokaj hitro in je tako lahko eden glasnejših sestavnih delov računalnika. Kljub temu da gre za enega najpomembnejših čipov v računalniku (poleg sistemskega in grafičnega procesorja), pa severni most v prihodnje verjetno ne bo več imel take vloge, kot jo je imel do zdaj. Številčni procesorji imajo pomnilniški krmilnik že vgrajen v sam procesor in s pomnilnikom komunicirajo neposredno, brez severnega mosta. Severni most je tako precej manj zapleteno vezje in ga je lažje združiti v en čip skupaj z južnim mostom.
Južni most je manj zapleten izmed obeh čipov, ki sestavljata sistemski nabor, in ga na matični plošči tudi lažje neposredno vidimo. Ker gre za manj zmogljivo vezje, ga navadno ni treba dodatno hladiti s hladilnimi rebri, tako da je sam čip vsem na očeh, če odpremo računalnik. Južni most s procesorjem ni povezan neposredno, temveč prek severnega mosta. Povezava med severnim in južnim mostom je bila v preteklosti ozko grlo celotnega sistema, saj so izdelovalci navadno uporabili kar vodilo PCI. Pri sodobnih naborih za povezavo med obema čipoma skrbi namensko vodilo, ki je od izdelovalca do izdelovalca različno.
Južni most skrbi za vsa vodila in vmesnike, ki niso neposredno priključeni na severni most. Odgovoren je za razširitvena vodila PCI in PCI Express in v starejših računalnikih za vodilo ISA. Sestavni del južnega mosta je vhodno/izhodni vmesnik s krmilnikom za prekinitve, ki omogoča priključevanje pomnilniških naprav, kot so diski in optične enote, prek vodil IDE in SATA. Sodobni razširitveni vmesniki, kot sta USB in Firewire, so prav tako povezani prek južnega mosta, lahko pa podpirajo tudi starejše vmesnike za povezovanje z napravami, kot so zaporedni in vzporedni vmesnik ter vmesnik PS/2, čeprav za zadnje navadno skrbi dodaten čip, ki je povezan na južni most.
V večino današnjih matičnih ploščah je vgrajen tudi zvočni procesor, bodisi v južnem mostu ali pa na matični plošči kot poseben procesor, povezan z južnim mostom. Manj znane naloge južnega mosta so, da skrbi za varčevanje z energijo in da je vanj vgrajen urni signal, ki skrbi za takt procesorja. Morebitne dodatne čipe na matični plošči, kot je npr. dodaten krmilnik SATA, s preostankom računalnika prav tako povezuje južni most.
