Системная (материнская) плата и ее электронные компоненты

Внутренние устройства системного блока персонального компьютера.

Материнская плата - основная плата ПК на которой размещены:

- процессор - основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;

- микропроцессорный комплект (чипсет) - набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих суммарные функциональные возможности материнской платы:

северный мост – обеспечивает вычислительную мощь системы:

- типы и число поддерживаемых процессоров в системе;

- поддерживаемые частоты процессора;

- частота системной шины (FSB);

- допустимые коэффициенты умножения между FSB и частотой процессора;

- поддерживаемые типы оперативной памяти (SDRAM, RDRAM, DDR SDRAM);

- максимальный объем оперативной памяти;

южный мост – обеспечивает обмен данными с различными портами и другими шинами и отвечает за ввод-вывод, обслуживание периферийных устройств, в т.ч. интегрированных:

- поддержка шины PCI-Express (только чипсеты Intel 915 и более новые);

- поддержка шины PCI (обычно от 2 и более разъемов), а также разъема AMR/CNR;

- от 4 и более портов USB;

- 1 или более последовательных портов (RS-232);

- параллельный порт (IEEE 1284);

- поддержка контроллера SATA (только чипсеты Intel 915 и более новые);

- двухканальный контроллер UDMA/66/100/133;

- контроллер гибких дисков;

- порты клавиатуры и мыши PS/2.

- мониторинг аппаратуры (тахометры вентиляторов, датчики напряжений и температур и т.п.);

На некоторых материнских (системных) платах присутствуют дополнительные устройства, которые традиционно размещаются на платах расширения (слотах) и их называют интегрированными (дешевле, но возможны ограничения модернизации системы):

- видеокарты;

- звуковые карты;

- сетевые карты;

- контроллеры SCSI.

Процессор (CPU) — центральное устройство ПК, предназначенное для управления работой всех блоков компьютера и для выполнения математических вычислений, логических сравнений и обработки данных.

В состав микропроцессора входят несколько компонентов:

- Устройство управления (УУ) формирует и подает во все блоки компьютера в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций; формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки компьютера; опорную последовательность импульсов устройство управления получает от генератора тактовых импульсов.

- Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией (для ускорения выполнения операций к АЛУ подключается математический сопроцессор).

- Микропроцессорная память (МПП) предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации непосредственно используемой в ближайшие такты работы компьютера;

- Интерфейсная система процессора предназначена для сопряжения и связи с другими устройствами ПК; включает в себя внутренний интерфейс процессора, буферные запоминающие регистры и схемы управления портами ввода-вывода и системной шиной;

- Генератор тактовых импульсов генерирует последовательность электрических импульсов, частота которых определяет тактовую частоту микропроцессора. Промежуток времени между соседними импульсами определяет время одного такта, или просто такт работы машины. Частота генератора тактовых импульсов относится к одной из основных характеристик ПК и во многом определяет скорость его работы, поскольку каждая операция в компьютере выполняется за определенное количество тактов.

Появившиеся в последнее время двухъядерные процессоры содержат на кристалле два вышеперечисленных ядра.

В ранних ПК использовалась одна тактовая частота, которая определяла работу процессора, памяти и шины вода/вывода. Современный компьютер может иметь до пяти тактовых частот. Термин "системная тактовая" частота обычно относится к частоте работы шины памяти системной платы (а не к тактовой частоте работы процессора). В современном компьютере системный тактовый генератор вырабатывает опорную тактовую частоту, на которой работает шина памяти. Специальные делители и множители на основе опорной частоты формируют другие тактовые частоты, на которых работают процессор, шина PCI и другие компоненты. Производительность компьютера привязана к системной тактовой частоте – вот почему ее повышение является более важным фактором, чем повышение рабочей частоты процессора.

Существует два типа архитектуры процессоров – CISC и RISC.

CISC -архитектура (Complete Instruction Set Computing) – тип процессора с полным набором команд. Традиционные центральные процессоры основаны на CISC-архитектуре. При этом подходе выполнение любой сколь угодно сложной команды из системы команд процессора реализовывается аппаратно внутри самого процессора. В систему команд CISC-процессора может входить, например, вычисление квадратного корня, что требует многих десятков тактов. Добавление каждой новой команды ведет к увеличению общего числа транзисторов в процессоре. CISC-архитектура позволяет создавать универсальные процессоры, но их производительность ограничена, в частности, сложностью микросхемы процессора. Процессоры с CISC-архитектурой (например Intel Pentium II, III, IV или Athlon и Duron компании AMD) обычно устанавливаются в настольных и переносных компьютерах общего назначения.

RISC -архитектура использует ограниченный набор быстрых команд. Каждая команда RISC-процессора должна выполняться за один машинный такт, так что в наборе команд нет даже команды умножения. В таких процессорах содержится меньшее количество транзисторов, что снижает их стоимость и энергопотребление. Но при этом повышается их производительность. Но там, где CISC-процессор выполняет одну команду, для RISC-процессора следует писать небольшую программу. Процессоры с RISC-архитектурой устанавливаются в специализированных устройствах, например, в лазерных принтерах.

Разработчики пытаются создать процессоры, которые сочетали бы в себе универсальность CISC-архитектуры и производительность RISC-архитектуры.

Основные параметры процессоров. Основными параметрами процессоров являются: рабочее напряжение, разрядность, рабочая тактовая частота, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты и размер кэш-памяти.

В двухъядерных процессорах каждое ядро содержит свою кэш-память первого и второго уровня. Кэш-память второго уровня имеет объем 1 или 2 Мбайт.

Шина – набор проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера.

Память (ОП) предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками компьютера. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) или оперативная память.

В современных компьютерах используются модули ОЗУ DDR SDRAM или RDRAM.

DDR, DDR II SDRAM (синхронная динамическая память с удвоенной скоростью передачи данных) выпускается в виде 184-контактных модулей DIMM и функционирует на тактовых частотах - DDR 266, 333 и 533 МГц, а DDR II 667, 800 и 1066 МГц.

RDRAM (оперативная память Rambus) более скоростная память чем DDR, но и более дорогая. Модули RDRAM находят применение в тех системах, где вопрос производительности является приоритетным, а стоимость системы не является определяющей – например, в сетевых серверах. Память RDRAM работает на тактовых частотах 800 и 1066 МГц.

Платы расширения (слоты) - разъемы для подключения дополнительных устройств.

Сами по себе системные платы не являются достаточными для построения компьютера. Для подключения дополнительных или более современных устройств к системной плате служат шины (платы) расширения. В настоящее время для этой цели применяются архитектуры PCI, AGP, USB, PCI-E(xpress) и AMR(CNR). Каждая системная плата поддерживает несколько из этих архитектур, а возможности системы во многом определяются именно имеющимися шинами расширений.

PCI. Эта шина разрабатывалась как 32/64-битная замена устаревших и мало-скоростных шин ISA и VLB. PCI поддерживает работу произвольных устройств (видеокарт, звуковых карт и т.д.). Тактовая частота 33 МГц обеспечивает потребности большинства современных устройств. Передача данных поддерживается со скоростью 133 Мбайт/с. Современная системная плата может иметь от двух до четырех PCI гнезд. Но на смену ей в настоящее время приходит шина PCI-E х1, которая обеспечивает скорость свыше 500 Мбайт/с.

AGP. Стремительное развитие графических ускорителей привело к тому, что пропускной способности шины PCI перестало хватать для удовлетворения их потребностей. В связи этим была разработана спецификация AGP. AGP является высокопроизводительной шиной для обработки больших объемов видеоинформации. Первая версия шины AGP 2Х поддерживала передачу данных со скоростью 266 Мбайт/с (в отличии от 133 Мбайт/с у шины PCI), а стандарты 4Х и 8Х увеличивают эту скорость в соответствии со своими названиями в четыре и восемь раз соответственно. Как правило гнездо шины AGP на системной плате одно и имеет коричневый цвет. В данном стандарте предусмотрена возможность использования части оперативной памяти для хранения графических текстур, что снижает требования к объему видеопамяти видеокарты. В последних моделях системных плат вместо AGP используется PCI-E х16. Графический интерфейс PCI-E х16 обеспечивает скорость до 4 Гбайт/с.

PCMCIA. Этот стандарт определяет интерфейс подключения плоских карт памяти небольших размеров и используется в портативных персональных компьютерах.

USB. Универсальная последовательная шина USB – это современная стандартизованная архитектура, которая позволяет подключать устройства, не заботясь об их настройке и не выключая компьютера. Шина рассчитана только на внешние устройства – мыши, клавиатуры, флэш память, принтеры, сканеры и т.д. На современные системные платы устанавливается от четырех до восьми разъемов USB.

Дата добавления: 2014-01-07