Основні характеристики материнської плати

Материнські плати

План

Тема: ЦИФРОВІ КОМП’ЮТЕРИ

Лекція 9

6.6 Материнські плати

6.6.1. Основні характеристики материнської плати

6.6.2. Будова материнської плати

6.6.3. Класифікація материнських плат за форм-фактором

Час: 2 год.

Література: [2, 3].

Найважливішою частиною і основою комп’ютера є материнська плата.

Материнська плата (англ. Motherboard, також використовується назва англ. Mainboard – головна плата; сленг – мати, материнка) – це складна багатошарова плата, на якій встановлюються основні компоненти персонального комп’ютера: центральний процесор; контролер ОЗП; ОЗП; завантажувальний ПЗП; контролери базових інтерфейсів введення-виведення.

Як правило, материнська плата містить роз’єми (слоти) для підключення додаткових контролерів, для підключення яких зазвичай використовуються шини USB, PCI і PCI-Express.

Системна плата є найважливішим вузлом персонального комп’ютера. Але вона є не у всіх комп’ютерах. У деяких ПК елементи, що зазвичай встановлюються на системній платі, розташовані на окремих платах розширення, вставлених в роз’єми системної плати – слоти розширення. У комп’ютерах такого типа плата з роз’ємами називається об'єднувальною платою (backplane), а системні блоки подібної конструкції називаються об'єднувальними системними блоками.

Об’єднувальна плата може бути пасивною і активною:

- на пасивній платі встановлюються роз’єми шини і, можливо, електричні схеми для обробки буферів і дискових накопичувачів. Всі інші компоненти розташовуються на одній або декількох платах розширення, що вставляються в роз’єми об’єднувальної плати. Інколи вся схема розташовується на одній платі розширення, яку називають системною, або материнською картою (mothercard);

- на активній об’єднувальній платі встановлений котролер шини. Зазвичай на ній містяться і інші компоненти. У більшості комп’ютерів на активній об’єднувальній платі розташовуються практично всі вузли звичайної системної плати, окрім процесорного модуля. Процесорний модуль – це плата, на якій встановлені центральний процесор і всі пов’язані з ним вузли, наприклад схема синхронізації, кеш та інші. Конструкція з процесорним модулем дозволяє легко перекласти систему на інший процесор, змінивши всього одну плату.

Головними параметрами системної плати є:

- форм-фактор;

- інтерфейс процесора;

- тип і максимальний об’єм оперативної пам’яті;

- тип і можливості BIOS.

6.6.2. Будова материнської плати

На системній платі містяться змонтовані:

1. Слоти DIMM для установки модулів пам’яті типу SDRAM, DDR, DDR2 (різні для кожного типу пам’яті). Найчастіше їх 3-4, хоча на компактних платах можна зустріти тільки 1 або 2 таких слоти.

2. Спеціалізований роз’єм типу AGP або PCI-Express для встановлення відеокарти. Втім, останнім часом, з переходом на відеоінтерфейс останнього типу, часто зустрічаються плати з двома, а то і з трьома відеороз’ємами. Також зустрічаються і системні плати без відеороз’ємів взагалі – їхні чипсети мають вбудоване (інтегроване) графічне ядро, і зовнішня графічна карта для них необов’язкова.

3. Слоти для підключення додаткових карт розширення стандартів PCI або PCI-Express х1.

4. Інтерфейси (IDE і/або Serial ATA) для підключення дискових накопичувачів – твердих дисків і оптичних приводів.

5. Роз’єми для підключення живлення.

6. Задню частину системної плати займає панель з роз’ємами для підключення додаткових зовнішніх пристроїв – монітора, клавіатури і миші, мережних-, аудіо- і USB-пристроїв тощо.

7. Окрім перелічених слотів і роз’ємів, на будь-якій системній платі є велика кількість допоміжних джамперів (перемичок) і роз’ємів: це можуть бути контакти для підключення системного динаміка, кнопок і індикаторів на передній панелі корпусу, роз’єми для підключення вентиляторів, контактні колодки для підключення додаткових аудіороз’ємів і роз’ємів USB і FireWire тощо.

Сучасна материнська плата персонального комп’ютера, як правило, включає чипсет, який здійснює взаємодію центрального процесора з ОЗП і основною оперативною пам’яттю, з портами вводу/виводу, із слотами розширення PCI Express, PCI, а також, зазвичай, з USB, SATA і IDE/ATA. Більшість пристроїв приєднуються до материнської плати за допомогою одного або декількох слотів розширення або сокетів, а деякі сучасні материнські плати підтримують безпровідні пристрої, що використовують протоколи IRDA, Bluetooth, або 802.11(WI-Fi).

Чипсет – це основа материнської плати, що складається із двох частин (звідси й назва - chіp - чип, set - набір) – північного мосту і південного мосту. Чипсет реалізує зв’язок між основними компонентами: процесором, пам’яттю, відео картою, пристроями зберігання інформації та іншими вузлами. Від типу чипсету залежать такі характеристики як швидкість всієї системи в цілому, число підтримуваних моделей процесорів, параметри роботи з пам’яттю та ін. Кожний чипсет, як правило, працює з конкретним поколінням процесорів. Чипсети виготовляють в основному великі виробники, наприклад Іntel та AMD (виготовляють чипсети тільки для своїх процесорів), VІА та SІS (виготовляють чипсети як для AMD так і Іntel), Nvіdіa і ATІ.

Розглянемо структуру системної плати на платі Socket 775 від Foxconn, у яку можна встановити процесори Pentіum 4 (рис. 2.1.).

	– роз’єм, призначений для встановлення процесора;
2, 3	– чипсет материнської плати;
4, 5	– роз’єм для підключення модулів пам’яті;
	– роз’єм для підключення дисководу для гнучких магнітних дисків;
	– роз’єм для підключення жорстких дисків по паралельному інтерфейсу;
	– роз’єм для підключення жорстких дисків Serial ATA (SATA);
	– роз’єм для підключення PCI (Peripheral Component Interconnect) пристроїв;
10,11	– роз’єм PCI Express x16 (10), PCI Express x1 (11);
12,13	– роз’єм для підключення живлення до материнської плати;
	– додатковий роз’єм для живлення відео карти;
	– трифазний стабілізатор напруги;
	– контролер IEEE-1394 / FireWire / i.Link. Під офіційною назвою ІEEE-1394 ховається послідовний інтерфейс, що повсюдно використовується для цифрових відеокамер, зовнішніх жорстких дисків і різних мережних пристроїв;
	– контролер звуку (аудіо кодек);
	– мережевий контролер;
	– BIOS ROM (CMOS);
	– BIOS Clock Battery.

Роз’єм для підключення жорстких дисків Serial ATA (SATA) зображено на рис. 2.2.

SATA є послідовним інтерфейсом для підключення накопичувачів. Стандарт Serіal ATA першого покоління сьогодні використається дуже широко й забезпечує високу швидкість передачі даних. SATA використовує підключення типу “крапка-крапка”, коли один кінець кабелю SATA приєднується до материнської плати ПК, а другий – до жорсткого диска.

PCІ є стандартною шиною для підключення периферійних пристроїв. Серед них можна відзначити мережеві карти, модеми, звукові та відеокарти. Роз’єм для підключення PCI пристроїв зображено на рис. 2.3.

PCІ Express (PCіe) (рис. 2.4.) є сучасним послідовним інтерфейсом для графічних карт. У той же час, він підходить і для встановлення інших карт. Слоти PCІ Express x1 націлені на заміну старих слотів PCІ, вони забезпечують у два рази більшу пропускну здатність та ідеально підходять для таких карт, як контролери гигабітного Ethernet, ATA-контролери та ТВ-тюнери.

На рис. 2.5. показаний роз’єм для підключення живлення до материнської плати.

Основні функції системної плати забезпечують логічні елементи, інтегровані на двох мікросхемах, утворюючи набір мікросхем системної логіки (НМСЛ). НМСЛ для настільних комп’ютерів у більшості випадків реалізовані на двох мікросхемах. Одна з них, традиційно називається північним мостом, відповідає за підтримку системної шини, шини пам’яті і шини графічного контролера. Друга мікросхема, традиційно називається південним мостом, підтримує інтерфейси накопичувачів, пристроїв вводу/виводу і шини для підключення мультимедіа і периферії.

Крім мікросхем набору системної логіки розробники комплектують системні плати мікросхемами вузької спеціалізації для підтримки того чи іншого інтерфейсу.

Системна плата оснащена великою кількістю дискретних та аналогових елементів, що забезпечують електричне та механічне підключення компонентів (роз’єми, слоти, розетки, перемикачі), стабільне електричне живлення (стабілізатори, лінії розв’язки), зручний монтаж на шасі корпуса. У цілому системна плата представляє собою достатньо складний, але технологічний виріб, виробництво якого порівняно легко піддається автоматизації.

Дата добавления: 2014-01-07