Что устанавливается на системной плате для согласования быстродействия различных устройств

Обновлено: 19.05.2024

Статья описывает предназначение, строение и принципы работы материнской платы.

Читатель узнает, как выбрать системную плату, оценить ее функциональные возможности а также подобрать совместимые с ней устройства.

Содержание:

Устройство материнской платы

Системная (материнская) плата (англ. - motherboard, mainboard, MB, разг. - мамка, мать, материнка) - это основная плата, к которой подсоединяются все части компьютера (процессор, видеокарта, ОЗУ и др.), устанавливается в системном блоке. Главная задача материнской платы - соединить и обеспечить совместную работу всех элементов компьютера.

Основой любой современной материнской платы является набор системной логики, который чаще называют чипсетом (от англ. chipset). Чипсет - это совокупность микросхем, обеспечивающих согласованную совместную работу составных частей компьютера и их взаимодействие между собой. Чипсет, как правило, состоит из двух основных микросхем, чаще всего называемых "северным" и "южным" мостами.

Северный мост (North bridge, системный контроллер) - это часть системной логики материнской платы, обеспечивающая работу основных узлов компьютера - центрального процессора, оперативной памяти, видеокарты. Именно он управляет работой шины процессора, контроллера ОЗУ и шины PCI Express, к которой подсоединяется видеокарта. В некоторых случаях северный мост может содержать интегрированный графический процессор.

Южный мост (Southbridge, ICH (I/O controller hub), периферийный контроллер, контроллер ввода-вывода) - обеспечивает подключение к системе менее скоростных устройств, не требующих высокой пропускной способности - жёсткого диска, сетевых плат, аудиоплаты и т.д., а также шин PCI, USB и др., в которые устанавливаются разного рода дополнительные устройства. Клавиатура и мышь также замыкаются на южный мост.

Наличие северного и южного мостов - классическая, общепринятая схема построения чипсета, на котором базируется системная плата. Но существуют также схемы, отличающиеся от традиционных. Это касается в первую очередь компьютеров на базе современных процессоров, содержащих в себе элементы, в большей или меньшей степени выполняющие функции северного моста (чаще всего - контроллер оперативной памяти, интегрированное графическое ядро). На системных платах для таких процессоров северный мост существенно упрощен.

Качеством и возможностями системной логики определяются производительность и стабильность работы компьютера. При выборе материнской платы нужно учитывать в первую очередь то, какой чипсет был взят за основу при ее изготовлении. Основными производителями чипсетов сейчас являются компании Intel, NVidia, ATI/AMD и др., в то время как материнские платы производятся ASUS, MSI, Gigabyte, ASRock, Zotac и др. Системные платы с одинаковым чипсетом у разных производителей называются по-разному. По цене они тоже могут существенно отличаться. При выборе как првило лучше отдать предпочтение материнской плате с более "продвинутым" чипсетом от менее известного производителя, чем наоборот.

Основные разъемы материнской платы

Кроме разъема центрального процессора (сокета), системная плата содержит другие разъемы:

• Слоты модулей ОЗУ, к которым подсоединяются модули оперативной памяти соответствующего типа;

• PCI (Peripheral component interconnect - взаимосвязь периферийных компонентов) - это шина с небольшой пропускной способностью, которой, однако, достаточно для подключения многих устройств (TV-тюнеров, звуковых карт, карт для захвата видео, сетевых карт, Wi-Fi-модулей и др.);

• РСI-Express - быстрая шина для видеокарты, создана с использованием программной модели PCI. В зависимости от чипсета, таких шин на материнской плате может быть несколько, и они могут иметь разную пропускную способность (x16 или меньше). Конфигурация с несколькими РСI-Express позволяет использовать сразу несколько видеокарт, что делает видеоподсистему компьютера более производительной.

• USB - разъем для подключения периферийных устройств. Известен всем в первую очередь как разъем, к которому можно подключить флешку, цифровой фотоаппарат, видеокамеру, телефон и др. Он бывает нескольких спецификаций: USB 1.0 (пропускная способность до 12 Мбит/с), USB 2.0 (до 480 Мбит/с) и самый новый USB 3.0 (до 4800 Мбит/с). USB 1.0 и 2.0 внешне одинаковы, имеют 4 контакта. USB 3.0 имеет вдвое больше контактов, хотя и поддерживает возможность подключения более старых устройств (рассчитанных на USB 1.0 и 2.0).

• SATA (Serial Advanced Technology Attachment - цифровое подсоединение по передовой технологии) - служит для подсоединения накопителей информации (жестких дисков или SSD, оптических приводов). Скорость передачи данных зависит от ревизии SATA: 1.x - до 1,5 Гбит/с; 2.x - до 3 Гбит/с; 3.x - до 6 Гбит/с.

• PATA (Parallel ATA) - является предшественником SATA и до его появления назывался IDE (название можно встретить до сих пор). PATA предназначен для подключения старых носителей информации и поскольку последние еще продолжают служить своим владельцам, этот интерфейс сохраняется на новых материнских платах для обеспечения совместимости;

• Floppy - разъем для подключения привода дискеты 3,5. Как ни странно, эти носители все еще не полностью вышли из употребления;

• Разъемы для подключения блока питания. Основной разъем, питающий все компоненты (ATX) имеет 24 контакта. Питание центрального процессора может иметь 4 или 8 контактов (в зависимости от мощности процессора, на который рассчитана материнская плата).

Кроме того, на системной плате имеются различные игольчатые гребенки, предназначенные для подключения передней панели корпуса (кнопки Power, Reset, индикаторы процессора и жестких дисков, наушники, микрофон, USB), куллеров (вентиляторов) процессора, корпуса, жестких дисков и др.

На материнской плате есть также разъемы звуковой карты, сетевого адаптера (RJ45) и др. На моделях системных плат с интегрированным графическим процессором или рассчитанных на процессоры, содержащие в себе графическое ядро, есть соответствующие разъемы для подключения мониторов (VGA, DVI, HDMI).

Системная плата включает еще одну важную часть - микросхему ПЗУ (ее часто называют ROM BIOS), которая замыкается на южный мост чипсета. В этой микросхеме хранится базовая программа управления компьютером, называемая базовой системой ввода-вывода и больше известна как BIOS (basic input-output system). В отличии от операционной системы и другого программного обеспечения, устанавливаемых на жесткий диск, BIOS доступен компьютеру без подключения винчестера и остальных элементов. Это программное обеспечение определяет порядок взаимодействия составных частей компьютера между собой. В зависимости от чипсета материнской платы и версии BIOS, его настройками можно определить источник загрузки компьютера, изменить частоту шины процессора, тайминги модулей оперативной памяти (изменив их производительность), а также настройки многих других устройств, отключить отдельные элементы (сетевую плату, дисковод 3,5 и др.) и многое другое.

Компьютер всегда запускается и работает с учетом данных BIOS. Если микросхему ПЗУ повредить или внести в BIOS настройки, не совместимые с работоспособностью системы, компьютер не запустится. В последнем случае для решения проблемы достаточно "обнулить" настройки BIOS до стандартных ("заводских") параметров. Для этого нужно на непродолжительное время вынуть из соответствующего разъема материнской платы батарейку, питающую микросхему ПЗУ (типа CR2032, внешне похожа на монету). Обнуление BIOS также происходит, когда эта батарейка розряжается (первый признак этого - при выключении компьютера сбивается системное время).

Скорость доступа к микросхеме ПЗУ низкая. Чтобы это не влияло на быстродействие компьютера, большинство системных плат создаются таким образом, что при запуске системы, BIOS из микросхемы ПЗУ копируется в специально зарезервированную область оперативной памяти, называемую Shadow Memory (теневая память), скорость доступа к которой значительно выше.

Современные микросхемы ПЗУ позволяют менять BIOS на другие версии. Эта операция называется перепрошивкой BIOS, выполняется при помощи специального программного обеспечения (обычно доступного на сайте производителя системной платы), и требует серьезного подхода, поскольку в случае неудачи может повлечь за собой плачевные последствия, вплоть до необходимости приобретения новой материнской платы. Поэтому без крайней необходимости перепрошивать BIOS не нужно. Новые версии иногда позволяют решить проблемы совместимости системных плат с новыми устройствами, добавить отдельные варианты настроек или устранить мелкие недочеты. Но если система и без того работает стабильно, лучше не рисковать.

Форм-фактор материнской платы

По размеру системные платы бывают разными. Существует несколько стандартов, которые принято называть форм-фактором материнской платы. Кроме размеров, форм-фактор подразумевает определенную схему расположения мест крепления платы, интерфейсов шин, портов ввода-вывода, сокета процессора, разъема для подключения блока питания и слотов установки модулей ОЗУ. Известны следующие форм-факторы материнских плат: Baby-AT, Mini-ATX, AT, LPX, АТХ, microATX, Flex-АТХ, NLX, WTX, CEB, Mini-ITX, Nano-ITX, Pico-ITX, BTX, MicroBTX, PicoBTX. Наиболее распространенными являются АТХ (305 x 244 мм.), microATX (244 x 244 мм.) и mini-ITX (150 x 150 мм.). Форм-фактор материнской платы нужно учитывать при выборе корпуса системного блока.

НАПИСАТЬ АВТОРУ

Электронное учебное пособие

"Технические средства информатизации"

Вычислительные приборы и устройства
Внешние запоминающие устройства
Устройства ввода
Устройства вывода
Дополнительные аппаратные средства ввода-вывода мультимедийных компьютеров
Видео система

Тема 1.2 Системные платы.Центральный процессор

Системные платы: основные компоненты, типоразмеры

Системные платы. Назначение, устройство и принцип работы

Если вы когда-либо заглядывали внутрь компьютера, то не могли не обратить внимания на важнейшую его деталь, объединяющую все остальные компоненты в единое целое – системную (материнскую) плату. Благодаря этой плате все части компьютера снабжаются электропитанием и получают возможность обмениваться данными.

За последние 20 лет системные платы прошли длинный эволюционный путь. В самом начале они содержали лишь малую толику из тех компонентов, которые обычно имеются на современных системных платах. На первой системной плате IBM PC имелись только гнезда для сменных плат и процессор. В эти гнезда пользователи вставляли определенные компоненты компьютера, например, платы контроллеров дисковода гибких дисков и платы оперативной памяти. Современные системные платы обычно выполняют множество функций и оказывают непосредственное влияние на функциональные возможности компьютера, а также определяют потенциал его обновления.

В этой статье рассматриваются важнейшие компоненты системной платы. Кроме того, приводится подробный анализ пяти характеристик, оказывающих решающее влияние на возможности компьютера.

Конструктивные параметры

Системная плата сама по себе бесполезна, но она нужна для обеспечения работы компьютера. Она предназначается в первую очередь для размещения кристалла микропроцессора компьютера и подключения к нему всех остальных компонентов. Все компоненты, обеспечивающие работу компьютера или расширяющие его функциональные возможности, являются частью системной платы либо подключаются к ней с помощью специальных гнезд или портов.

Форм-фактор – только один из многих стандартов, касающихся системных плат. Перечислим некоторые другие стандарты:
· Конструкцией сокета для микропроцессора определяется тип центрального процессора, который можно использовать на системной плате.
· Микропроцессорный набор ("чипсет") представляет собой часть логической схемы системной платы и обычно состоит из двух частей – северного моста и южного моста. Эти два "моста" соединяют центральный процессор с другими частями компьютера.
· Микросхема базовой системы ввода / вывода (Basic Input/Output System, BIOS) управляет большинством основных функций компьютера и при каждом включении осуществляет самопроверку. В некоторых системах имеется две системы BIOS для обеспечения резервирования в случае отказа одной из них или при возникновении ошибки в ходе обновления.
· Микросхема часов реального времени (real time clock chip) с питанием от отдельной батареи. В ней хранятся основные настройки и производится отсчет системного времени.

Системная плата снабжена следующими разъемами (слотами) и портами:
· Слот расширения (стандарта) PCI для периферийных компонентов – предназначается для подключения платы видеоадаптера (видеокарты), звуковой платы и платы видеозахвата, а также сетевых адаптеров.
· Ускоренный графический порт (Accelerated Graphics Port, AGP) – специализированный порт для подключения видеоадаптеров.
· Интерфейсы дисковых устройств IDE – для управления приводами жестких дисков.
· Универсальная последовательная шина, или шина FireWire – для подключения внешних периферийных устройств.
· Слоты для подключения оперативной памяти.

В некоторых системных платах используются новейшие технологические усовершенствования:
· Благодаря контроллерам массивов независимых дисков с избыточностью (Redundant Array of Independent Discs, RAID), компьютер распознает несколько жестких дисков как один диск.
· Функционирование шины новейшего протокола PCI Express больше напоминает работу сети, а не шины. Использование такого протокола позволяет обходиться без других портов, включая порт AGP.
· В некоторых случаях, вместо того, чтобы использовать съемные платы, устройства обработки звука и видео, а также средства, предназначенные для работы в сети или для поддержки других периферийных устройств, располагают прямо на системной плате.

Набор микросхем системной платы

Это одна или несколько микросхем, таймеры, системы управления, специально разработанные для "обвязки" процессора.
Тип набора в основном определяет функциональные возможности платы: типы поддерживаемых процессоров, структура/объем кэша, возможные сочетания типов и объемов модулей памяти, поддержка режимов энергосбережения, возможность программной настройки параметров и т.п.
На одном и том же наборе может выпускаться несколько моделей системных плат, от простейших до довольно сложных. Наличие интегрированных возможностей видео/аудио/сеть/модем/SCSI).
На некоторых материнских платах интегрируют дополнительные возможности, которые обычно находятся на платах расширения. При такой интеграции повышается надежность системы (меньшее количество контактов), и плата стоит дешевле, чем материнская плата с платой расширения.
Но модернизировать такую плату дороже (нет возможности сдать старую плату расширения). Возможности разгона. Для эффективного разгона процессора необходима возможность менять частоту шины и напряжение питания процессора. Эти функции могут быть реализованы с помощью перемычек на плате или через настройки в BIOS. Для существенного подъема частоты шины надо иметь быструю память, способную работать на этой частоте.
Набор микросхем подобен системной плате, включает в себя интерфейс шины процессора (которая называется также Front-Side или FSB), контроллеры памяти, контроллеры шины, контроллеры ввода-вывода и т.п. Все схемы системной платы также содержатся в наборе микросхем. Набор микросхем, в свою очередь, является соединением процессора с различными компонентами компьютера. Процессор не может взаимодействовать с памятью, платами адаптера и различными устройствами без помощи наборов микросхем.
Набор микросхем управляет интерфейсом или соединениями процессора с различными компонентами компьютера. Поэтому он определяет в конечном счете тип и быстродействие используемого процессора, рабочую частоту шины, скорость, тип и объем памяти.

Системы прерываний и конфигурация системной платы

Как правило, существует 16 прерываний, и это, как выясняется, очень мало. Правда, в некоторых случаях может быть задействован расширенный контроллер прерываний, и тогда прерываний становится 24, и это бывает не так уж редко. Мы нее рассмотрим общий случай.
Итак, 16 прерываний нумеруются числами от 0 до 15. Но может возникнуть вопрос — почему мы говорим, что этого мало? Действительно, ведь плат расширения бывает подключено обычно не более трёх-четырёх.

Давайте кратко рассмотрим, каким образом используются прерывания и какие из них можно фактически использовать для плат расширения.

Прерывание № О, наиболее приоритетное, жёстко закреплено за системным таймером. Это прерывание не может быть использовано каким-либо другим устройством.

Прерывание № 1 также жёстко закреплено за контроллером клавиатуры. Таким образом, сигналы от клавиатуры по умолчанию являются наиболее приоритетными пользовательскими сигналами. Первое прерывание также не может быть использовано каким-либо другим устройством.

Прерывание № 3 обычно используется вторым последовательным портом компьютера. Если это так, то другие устройства не могут никоим образом использовать это прерывание. Однако если этот порт не задействован, то его можно отключить, и прерывание № 3 будет свободно.
Прерывание № 4 обычно принадлежит первому последовательному порту компьютера. Если это действительно так, то другие устройства тоже не могут использовать это прерывание никоим образом. Однако если первый последовательный порт не задействован, то его можно отключить, и прерывание № 4 будет свободно.

Прерывание № 5 изначально является свободным и может использоваться различными устройствами по усмотрению пользователя (или операционной системы, если в ней предусмотрена автоматическая настройка). Однако следует упомянуть о том, что для использования многих современных звуковых карт в старых играх необходимо включать эмуляцию карты , которая, в свою очередь должна для корректной работы использовать именно пятое прерывание. Так что если есть необходимость использовать звук в играх (особенно старых) или же в системе установлена звуковая карта, то пятое прерывание оказывается закреплённым за звуковой картой.

Прерывание № 6 жёстко закреплено за контроллером флоппи-дисковода. Оно не может использоваться какими-либо другими устройствами, за исключением случая, когда флоппи-дисковод в системе отсутствует и ВЮ8 может сообщить операционной системе об этом.

Прерывание № 7 обычно используется параллельным портом компьютера. Если это действительно так, то другие устройства не могут это прерывание использовать никоим образом. Однако, если параллельный порт не задействован, то его можно отключить, и прерывание № 7 будет свободно.

Прерывание № 8 жёстко закреплено за часами реального времени. Это прерывание не может быть использовано другими устройствами.

Прерывание № 10 является изначально свободным и может использоваться платами расширения по усмотрению пользователя или операционной системы.

Прерывание № 11 также является изначально свободным и может использоваться платами расширения по усмотрению пользователя или операционной системы. Однако его обычно занимают видеоадаптер, если, конечно, для него вообще выделено отдельное прерывание
Прерывание № 12 жёстко закреплено за мышью, подключаемой к порту Р8/2. Поскольку большинство современных компьютеров оснащены именно такой мышью, прерывание № 12 оказывается занятым, и никакие другие устройства его использовать не могут. Впрочем, если Р8/2-мышь в системе отсутствует, то прерывание можно освободить, и тогда оно может быть использовано другими устройствами.

Прерывание № 13 жёстко закреплено за встроенным или внешним математическим сопроцессором. Впрочем, даже в том случае, если таковой отсутствует (например, используется система на базе процессора 803868Х при отсутствующем сопроцессоре 80387), прерывание № 13 всё равно остаётся занятым, и другие устройства не могут его использовать никогда.

Прерывание № 15 жёстко закреплено за вторым каналом контроллера IDE. Поскольку обычно IDE-контроллер в системе постоянно задействован, то об использовании прерывания № 15 платами расширения тоже можно забыть. Впрочем, в тех довольно редких случаях, когда второй канал встроенного IDE-контроллера оказывается ненужным, его молено отключить. Если программа настройки параметров BIOS позволяет, то прерывание № 15 освобождается. Но этот случай, как и предыдущий, весьма экзотичен.

Материнская плата — базовый элемент архитектуры современного ПК, представляет собой многоуровневую плату с предустановленным набором микросхем системной логики, служит для объединения комплектующих в единую систему (компьютер).

Логическая схема материнской платы

Любая материнская плата имеет стандартизированную общепринятую архитектуру, которая обеспечивает совместимость между множеством комплектующих.

Основным элементом логической схемы материнской платы является чипсет, от которого зависит стабильная и слаженная работа всех компонентов ПК. Чипсет содержит северный и южный мосты. Первый, отвечает за взаимодействие процессора с оперативной памятью и видеокартой. Второй, за работу шин PCI и PCI-Express, контроллеров: SATA, USB, FireWire, Ethernet, Audio и т.д., а также взаимодействует с базовой системой ввода-вывода (BIOS).

Схема материнской платы включает в себя множество слотов для установки дочерних комплектующих. Так, для установки процессора используется специальное гнездо — сокет (socket). Чтобы задействовать оперативную память, её достаточно разместить в специальных слотах, которые, как правило, находятся справа от гнезда процессора. Видеокарта, размещается в слоте x16 шины PCI-Express. Прочие комплектующие выпускаются под слоты PCI-Express x1 и PCI. Шина PCI является устаревшей и присутствует в дешевом сегменте материнских плат. Для подключения жёстких дисков применяются SATA-разъёмы. Помимо этого, материнская плата имеет коннекторы для подключения: фронтальной панели системного блока, индикаторов, кнопок старта и перезагрузки системы, а также разъёмы для подключения блока питания и системы охлаждения.

Основные характеристики материнской платы

Форм-фактор

При выборе материнской платы, в первую очередь обратите внимание на её форм-фактор: E-ATX, Standard ATX или просто ATX, micro-ATX, mini-ITX и mini-STX. Системная плата, элементарно, должна поместиться в ваш системный блок. Корпус должен строго соответствовать форм-фактору материнской платы для обеспечения наилучшей совместимости.

Сокет

Следующее, на что нужно обратить внимание — это процессорный разъем. Сокет является важным параметром и должен соответствовать сокету процессора. Будьте внимательны! Выбор правильного сокета зависит не только от фирмы производителя — Intel или AMD, но и от линейки которой принадлежит конкретный процессор.

Оперативная память

Слоты шины PCI-Express и PCI

Если вы планируете установку двух видеокарт, позаботьтесь о наличии минимум двух слотов PCI-Express x16. Прочие платы, как правило, выпускаются под формат PCI-Express x1. К ним можно отнести: звуковые карты, Wi-Fi-модули, DVB-S2 карты (для работы со спутниковым сигналом) и т.д. Присутствие или отсутствие слотов шины PCI не столь критично. Стандарт считается устаревшим, а разъём может понадобиться лишь в том случае, если вы обладаете платой расширения использующей данный слот.

Интерфейс SATA

Материнская плата должна поддерживать интерфейс SATA-III (6 Гбит/с) для подключения HDD и/или высокоскоростных SSD дисков. Чем больше SATA-разъёмов установлено на материнской плате, тем больше жестких дисков вы сможете задействовать.

Интерфейсные разъемы на задней панели

Чем большее число интерфейсных разъемов и их разновидностей, тем лучше.

Функция разгона (overclocking)

Данная функция пригодится в том случае, если вы будете использовать процессор со свободным множителем.

О сновным элементом для компьютера, ноутбука и даже планшета является системная плата, к которой уже следом подсоединены все остальные компоненты системы. Она можно так сказать координирует управление и дает возможность подключать дополнительное оборудование. Предназначена для управления и поддержания стабильной работы всех подключенных к ней элементов компьютера: процессор, оперативная память, жесткий диск, видео карта, управление охлаждением и питанием.

Из этой статьи вы узнаете о предназначении материнской платы, её компонентах и устройстве системной логики.

1. Для чего предназначена системная плата компьютера

Системная или, как ее еще именуют, материнская плата является основным аппаратным компонентом, снабженным магистралью обмена данными, разъемами посредствам которых устанавливается процессор и оперативная память, а также слотами для установки периферийных устройств.

Чипсет представляет собой набор микросхем, необходимый для того, чтобы системная плата осуществляла контроль над каждым процессом, происходящим внутри системного блока. Чипсет оказывает непосредственное влияние на наиболее важные показатели материнской платы, к числу которых относится скорость передачи данных, поддерживаемые модели процессоров и т. д.

2. Форм-факторы и размеры системных плат

Форм-фактор системной платы является неким стандартом, определяющим её размеры, место крепежа к корпусу компьютера, разъем для монтажа блока питания, расположение на плате шинных интерфейсов, различных портов и слотов, необходимых для установки оперативной памяти, а также сокет ЦП. Последние версии форм-фактора определяют и требования, предъявляемые к системе охлаждения ПК. Выбирая тот или иной элемент компьютера, следует помнить о том, что его корпус должен соответствовать форм-фактору системной платы.

На данный момент преобладающими являются четыре типоразмера системных плат: AT, ATX, LPX, NLX. Помимо вышеуказанных типоразмеров существуют и уменьшенные их варианты: Baby-AT, Mini-ATX, microATX, microNLX. Кроме того, относительно недавно спецификация microATX была пополнена новым форм-фактором — FlexATX. Каждая из названных спецификаций, определяет форму и габариты материнской платы, а также особенности корпуса и размещение компонентов на ней.

3. Форм-фактор ATX

Форм-фактор ATX является наиболее востребованным большинством современных ПК, используемых в офисах и в домашних условиях.

Такие же стандарты, как microATX, flexATX, mini-ITX не лишены основных характеристик форм-фактора ATX, изменениям подвергаются только размеры самой платы.

• геометрическими размерами системных плат;

• общими требованиями относительно положения разъёмов на корпусе;

• электрическими характеристиками блока питания;

• положением блока питания;

• геометрическими размерами блока питания;

• формой и положением ряда разъёмов.

4. Форм-фактор microATX

Стандарт microATX представляет собой ответвление форм-фактора АТХ, которое было разработано корпорацией Intel в 1997 году. Независимо от того, что у форм-фактора microATX довольно солидный возраст, он находит широкое применение и сегодня.

Появление вышеуказанного стандарта связано с необходимостью уменьшить стоимость получаемых на выходе компьютеров. Добиться снижения стоимости удалось благодаря уменьшению габаритов системной платы, что оказало непосредственное влияние на размеры системного блока. Поскольку уменьшенный корпус является причиной пониженной вентиляции, зачастую форм-фактор microATX рассчитан лишь на использование в нетребовательной к производительности персонального компьютера среде.

5. Гнезда для процессора на материнской плате

Материнская плата предполагает подключение всех внутренних компонентов, независимо от того процессор это, оперативная память с контроллерами или же всевозможные периферийные устройства.

Чтобы вышеуказанные компоненты были объединены в единое целое, системная плата снабжена специальными гнездами, именуемыми слотами, сокетами, коннекторами. Все имеющиеся на плате гнезда различны по форме.

Сокет процессора является самым крупным на материнской плате разъемом, а потому обнаружить его не составляет труда, при этом форма слота варьируется в зависимости от разновидности процессора. Исходя из этого, становится ясно, что в гнездо можно устанавливать лишь совместимую с ним модель процессора. Иначе раньше штырьки, посредствам которых процессор устанавливается в слот погнутся или того хуже – сломаются. Хоть и в нынешнее время штырки находятся непосредственно в сокете материнской платы, а не на процессоре нужно быть осторожным при установке процессора в гнездо.

Процессоры, выпускаемые различными торговыми марками, отличаются стандартом гнезда, более того, даже выпущенные в разное время процессоры одного производителя могут быть различны по формату сокета.

6. Наборы микросхем системной логики (Intel / AMD)

Микросхемы системной логики предназначены для стабилизации работы всех остальных компонентов системы, по этой причине производителями чипсетов должны предлагаться лишь те решения, которые поддерживаются самыми распространенными технологиями.

Intel

Еще в 80-х годах компания Intel считалась разработчиком отдельных компонентов для системных плат и лишь в 1992 году, компании удалось собрать микросхемы системной логики, внедренные в 486 процессор, кодовое название которого 420TX– Saturn. Годом позднее, к моменту выхода одного из первых процессоров из семейства Pentium, компания владела уже полностью готовой для него системной логикой 430LX – Mercury. Огромного успеха Intel добился после выпуска чипсета 430FX, более известного как Triton.

AMD

Как известно, первые процессоры, выпускаемые AMD, являлись точными копиями процессоров компании Intel. Перейти к производству собственных разработок они решили только в 1999 году, представив публике образцы под названием Athlon и Duron, устанавливаемые лишь в новый разъем Socket A.

7. Архитектура материнской платы (северный/южный мост)

8. Интегрированные устройства (Ethernet, audio, video)

В настоящий момент состав материнских плат стал пополняться устройствами, которые до недавнего времени являлись отдельными платами. Данное решение было принято лишь для удобства пользователя, поскольку приобретая одну системную плату, покупатель обзаводится и несколькими интегрированными в неё устройствами.

Большинство описываемых устройств являются контроллерами и кодеками (небольшими специализированными микросхемами чипсета), расположенными на системной плате.

Примером служат некоторые из них:

• Звуковая карта . С недавних пор этот компонент является обязательной составляющей каждой материнской платы. В основном за обработку звука отвечает небольшая микросхема-кодек.

• Сетевая плата . Данный компонент является встроенным контроллером, который давно заменил модем. Зачастую материнская плата снабжена контроллером, частота которого - 10/100 Мбит, есть варианты и с 1000 Мбит.

• Графическая карта . Некоторые материнские платы наделены встроенной видеокартой, по мощности порой не уступающей отдельным видеокартам низшей ценовой категории.

9. Слоты расширения и шины (pci, agp, pci-express и т.д.)

Чаще всего на материнских платах имеются слоты расширения одного или нескольких типов, которые различны по таким параметрам, как пропускная способность, параметры электропитания и т.д., а потому не каждая из них подойдет для установки видеокарты. При покупке видеокарты необходимо удостовериться соответствует ли она имеющимся в системе разъемам.

За последнее время безнадежно устарели такие слоты расширения, как ISA и VESA Local Bus, а также утратили свою актуальность совместимые со слотами PCI и AGP видеокарты. Современные графические процессоры перешли на использование лишь одной разновидности интерфейса, именуемой PCI Express.

Небольшое количество производимых сегодня системных плат все же лишено слотов PCI Express, а потому если используемая вами система снабжена AGP видеокартой, модифицировать её посредствам замены некоторых элементов не получится, придется менять всю систему.

10. Технические характеристики материнской платы

Для того чтобы материнская плата была подобрана верно, необходимо брать в расчет конфигурацию компьютера и характеристики самой платы, такие как например:

• Чипсет (северный и южный мост), который отвечает за работу процессора с оперативной памятью, видеокартой и т.д. Особого внимания требуют следующие параметры чипсета: фирма-производитель, модель, список поддерживаемых процессоров и частота шины.

• Сокет. Данный параметр представляет собой разъем, необходимый для установки процессора на материнскую плату. Процессоры, выпущенные различными фирмами-производителями, нуждаются в разных видах сокетов.

• Форм-фактор – стандарт, который определяет точные габариты системной платы, место крепежа ее к корпусу, а также то, каким образом на ней расположены порты, слоты и сокет процессора.

• Слоты для ОЗУ, видеокарты и иного рода устройств. Покупая материнскую плату необходимо учитывать поддерживаемую ею частоту памяти, способ размещения и количество слотов, USB-выходов и плат расширения.

• Интегрированная сетевая, звуковая и видеокарта.

11. Поддержка оперативной памяти

Прежде чем выбрать оперативную память, необходимо определить какой её тип поддерживается имеющейся у вас материнской платой, поскольку модулям одного типа памяти не удастся воспользоваться разъемами другого типа. Так на сегодняшний день наиболее известными являются следующие типы памяти:

DDR - На данный момент этот тип памяти считается устаревшим, а потому он практически не востребован.

DDR2 - довольно распространенный сегодня тип памяти, отличительной чертой его является выборка сразу 4-х бит данных за такт.

DDR3 - Несмотря на тот факт, что в настоящее время этот тип памяти является относительно новым, он позволяет производить выборку 8 бит информации за такт, затрачивая при этом на 40% меньше энергии, нежели DDR2.

12. Разъемы системной платы

Разъемы на материнской плате нужны не только для первичной сборки компьютера, но и для последующего апгрейда (улучшения) системы. Например, замена процессора на более производительный, увеличение объема оперативной памяти, улучшение видео адаптера или установка дополнительных плат расширений в виде каких-либо контроллеров. Все это можно поменять, просто вытащив из слота устаревший элемент и вставив в него новый.

Конструкция выпускаемых сегодня стандартных системных плат состоит следующих компонентов:

• Сокет процессора. Данный компонент является специальным гнездом, предназначенным для установки центрального процессора.

• Разъем, необходимый для установки блока питания. Данный компонент представляет собой разъем, посредствам которого подается электрический ток на каждый компонент ПК.

• IDE-интерфейс, позволяющий подключить внутренний жесткий диск и оптический привод.

• Чипсет. Благодаря этому компоненту обеспечивается взаимодействие центрального процессора с ОЗУ и устройствами ввода-вывода.

• Интерфейсы типа SATA, выполняющие тот же перечень функций, что и IDE.

• Разъемы для установки разнообразных периферийных устройств, таких как клавиатура и мышка, звуковые устройства, монитор, USB-устройства и сетевой кабель.

• Слоты расширения PCI, посредствам которых подключаются звуковая и сетевая карта ПК.

• Слоты PCI-Express x16, необходимые для подключения графических плат.

• Слоты PCI-Express x1, предназначенные для установки Wi-Fi-карт, GSM-модемов и различных контроллеров.

• Разъем для батарейки, хранящей настройки BIOS.

13. Шина процессора

Основой любого ПК является материнская плата и встроенный в неё процессор. Именно от этих двух компонентов зависит производительность всего компьютера. Для каждого устройства, такого как клавиатура, дисковод и т. д., на системной плате имеется специальная управляющая схема, именуемая адаптером или контроллером.

Каждый контроллер взаимодействует с процессором и ОЗУ посредствам системной магистрали передачи данных, именуемой также системной шиной. Также современные материнские платы, помимо системной шины, снабжены:

• шиной памяти, необходимой для обмена данными между процессором и ОЗУ;

• шиной кэш-памяти, используемой для обмена данными между процессором и кэш-памятью;

• шиной AGP, предназначенной для установки видеоадаптера;

• шиной ввода-вывода (интерфейсными шинами), служащими для подключения всевозможных периферийных устройств.

14. Шина памяти

Память, которая работает с частотой аналогичной частоте шины процессора, позволяет не размещать внешнюю кэш-память на материнской плате. По этой причине кэш-память II-го и III-го уровня была встроена в процессор. У многих довольно мощных процессоров, таких как, например Intel Pentium Extreme Edition, имеется встроенная кэш-память III-го уровня с объемом до 4 Мбайт, которая, в свою очередь, работает на полной частоте процессора. Однако более распространенные сегодня процессоры, которыми являются Core Duo и Core 2 Quad, i5, i7 пользуются кэш-памятью I-го и II-го уровня, III-го, из чего следует, что вскоре кэш III-го уровня станет более распространенным типом вторичной кэш-памяти.

15. Прерывание

Нередко во время работы компьютера возникают ситуации, которые требуют от процессора немедленного приостановления основной программы с целью последующей обработки событий, возникших в одном из устройств ПК. Для решения подобного рода проблем предусмотрен, так называемый, механизм прерываний.

Прерывание представляет собой приостановку выполнения приоритетной задачи ЦП для обработки события, поступившего от некоторого устройства.

Механизм прерываний включает в себя следующие действия:

• Устройство, требующее вмешательства центрального процессора, посылает особый запрос на прерывание;

• Данный запрос впоследствии проходит обработку посредствам контроллера прерываний;

• Сигнал, подвергшийся обработке контроллером, снова поступает в распоряжение процессора, приостановившего выполнение первоначальной программы и обработавшего возникшее прерывание. После того, как необходимость в обработке прерывания исчезает, процессор принимается за выполнение основной программы;

• В случае возникновения нескольких прерывании, предпочтение будет отдаваться прерыванию с высшим приоритетом.

Контроллер прерываний является микросхемой, выполняющей обработку сигналов на прерывание, поступающих от всевозможных устройств.

Основная печатная плата компьютера называется материнской платой. Она еще называется системной платой или основная плата. Все основные компоненты компьютера размещены на материнской плате, это слоты процессора, памяти и порты расширений. Материнская плата прямо или косвенно связана с каждым компонентом компьютера.

В этой статье мы рассмотрим основные компоненты материнской платы пк, которые играют самую значительную роль в его работе, а также основные порты материнской платы.

Центральный процессор (CPU)

Центральный процессор также известен как микропроцессор, процессор или мозг компьютера. Он отвечает за обработку данных, выполнение команд пользователя и программ, а также за выполнение логических и математических вычислений.

Микросхема процессора идентифицируется типом процессора и производителем. Эта информация, как правило, обозначается на самом чипе. Например, Intel 386, AMD 386, Cyrix 486, Pentium MMX, Intel Core 2Duo или iCore 7. Если процессор не подключен, вы можете рассмотреть сокет процессора. Он может быть версии от 1 до 8. Определенные процессоры могут работать только с определенным типом сокетов.

Оперативная память (RAM)

Слоты оперативной памяти - это самые основные части материнской платы. Оперативная память, Random Access Memory или RAM - это чип памяти, в котором временно хранятся определенные данные. Оперативная память работает намного быстрее, чем другие устройства хранения.

Другими словами, это рабочее место вашего компьютера, сюда загружаются все данные и активные программы, а процессор может в любое время получить их и не нужно загружать их с жесткого диска.

Оперативная память энергозависимая, а это значит, что она теряет свое содержимое когда питание отключается. Она отличается от энергозависимой памяти, такой, как жесткие диски, флеш память и не требует источника питания.

Когда компьютер выключается правильно, все данные, находящиеся в оперативной памяти сохраняются на жесткий диск. При следующей загрузке содержимое памяти восстанавливается.

Basic Input / Output System (BIOS)

BIOS расшифровывается как Basic Input Output System. Это часть энергонезависимой памяти, доступной только для чтения, в которой содержится программное обеспечение низкого уровня, которое контролирует все аппаратное обеспечение и выступает связующим звеном между ним и операционной системой.

Все материнские платы включают в себя небольшой блок памяти, которая используется для инициализации оборудования во время загрузки и управления оборудованием во время работы операционной системы. BIOS содержит весь необходимый код для управления клавиатурой, экраном, дисками, портами передачи данных. Все программы BIOS хранятся на энергонезависимой памяти.

Память CMOS RAM

CMOS RAM или Complimentary Metal Oxide Semiconductor Random Access Memory - это небольшой блок энергозависимой памяти, который питается от аккумулятора. Это необходимо, чтобы данные, содержащиеся в этой памяти, не стирались при перезагрузке, но в то же время их можно было обнулить.

CMOS память используется для хранения базовых настроек BIOS, например: первое загрузочное устройство, частоты компонентов компьютера, время и дата, настройки энергопотребления. BIOS и CMOS - это основные части материнской платы, без которых компьютер не запуститься.

Кэш-память

Кэш память представляет собой небольшой блок высокоскоростной энергозависимой памяти, которая ускоряет работу компьютера путем предварительного кэширования данных из более медленной оперативной памяти. Затем данные очень быстро отдаются процессору при необходимости.

Обычно процессоры имеют встроенный чип кэш памяти, который именуется кэш первого уровня или L1, но он также может быть дополнен кэшем второго уровня L2. В современных процессорах кэши L1 и L2 встраиваются в процессор, а кэш третьего уровня реализован в виде внешнего кэша.

Шина расширений

Шина расширений это путь связи между процессором и периферийными устройствами, которые подключены через порты материнской платы. Она состоит из серии слотов на материнской плате. Платы расширений подключаются к шине. Наиболее распространенная шина расширений - это PCI, они используется в персональных компьютерах и других устройствах. Шины способны передавать данные, сигналы, адреса памяти и управляющие сигналы от одного устройства к другому.

Кроме PCI, существуют такие шины расширений, как ISA и EISA. Шины расширений очень важны, поскольку они позволяют пользователям добавлять недостающие функции.

Чипсеты

Чипсет представляет собой группу небольших микросхем, которые координируют поток данных от ключевых компонентов компьютера. Это процессор, оперативная память, вторичный кэш. и все остальные устройства, размещенные на шинах. Чипсет также контролирует передачу данных от жесткого диска и других устройств, подключенных по IDE.

У каждого компьютера есть два чипсета, это очень нужные части материнской платы компьютера:

Северный мост - также называется контроллер памяти, отвечает за контроль передачи данных между процессором и оперативной памятью. Физически, он находится посередине между ними. Еще иногда можно найти название GMCH (Graphic and Memory Controller Hub);
Южный мост - еще известен как контроллер расширений, управляет связью между медленными расширениями. Как правило, с помощью него соединяются несколько шин.

Таймер процессора

Таймер процессора синхронизирует работу всех компонентов компьютера и обеспечивает основной сигнал синхронизации для процессора. Таймер процессора вдыхает жизнь в кусок кварца постоянно передавая в него поток импульсов. Например, частота 200 МГц процессора означает 200 млн импульсов в секунду от таймера. 2 ГГц, это уже два миллиарда импульсов. Точно так же для любого устройства данных используется таймер для синхронизации импульсов между отправителем и получателем.

А таймер реального времени или системный таймер отслеживает время суток и делает эти данные доступными для программ. Таймер распределения времени переключает процессор с одной программы на другую, позволяя операционной системе разделить свое время между программами.

Переключатели и перемычки

Переключатели и перемычки - это не такие важные компоненты материнской платы, но у них тоже есть своя функция. С помощью них можно менять различные параметры подключения компонентов.

Перемычки - это небольшие штырьки на материнской плате. Они используются для короткого замыкания нескольких контактов чтобы реализовать определенную конфигурацию, например, с помощью перемычек можно очистить CMOS, изменить режим питания, и многое другое. Функциональность каждой перемычки описана в документации определенной материнской платы.
Переключатели - металлические мосты, которые позволяют замыкать электрическую цепь. Как правило, переключатель состоит из двух штырьков и пластиковой заглушки, размещая переключатель по другому, вы можете изменить конфигурацию платы.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели основные компоненты материнской платы компьютера. Все они необходимы для нормальной работы вашей машины и если выйдет из строя хоть что-то, то компьютер не сможет нормально функционировать. Надеюсь, эта информация была для вас полезной.

Читайте также: