Материнская плата. 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание:

 

1. Введение

2. Устройства, располагающиеся  на материнской плате

а) центральный процессор

б) микропроцессорный комплект (чипсет)

в) оперативная память (оперативное  запоминающее устройство – ОЗУ)

г) постоянное запоминающее устройство – ПЗУ

д) энергозависимая память CMOS

е) шины

ж) слоты

3. Жёсткий диск (винчестер)

4. Дисковод гибких дисков

5. Привод компакт-дисков (CD-ROM)

6. Видеокарта (видеоадаптер)

7. Звуковая карта

8. Заключение

9. Список используемой  литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Материнская плата – это сложная многослойная печатная плата к которой подключаются остальные компоненты компьютера. Материнская плата покрыта сетью медных проводников-дорожек по ним электропитание и данные поступают к смонтированным на плате микросхемам и слотам, в которые вставляются остальные устройства компьютера. Материнская плата – печатная плата, на которой монтируется чипсет и прочие компоненты компьютерной системы. Название происходит от английского motherboard, иногда используется сокращение MB или слово mainboard – главная плата. Материнскую плату по праву можно назвать основным компонентом компьютера. Приоритет материнской платы не случаен: она обеспечивает связь между компонентами и их функционирование в "правильном" режиме, необходимое питание элементов и контроль состояния важнейших узлов.  
Материнская плата является своеобразным фундаментом для будущей системы, задавая основные характеристики стабильности и быстродействия, возможности наращивания мощности и, соответственно, сроки морального старения компьютера. Основные возможности материнской платы определяет чипсет (набор системной логики).

Материнская плата является своеобразным «фундаментом» для  всех комплектующих компьютера. Именно в нее втыкаются все основные устройства: видеокарта, оперативная  память, процессор, жесткие диски  и т. д. Другими словами, это платформа, на которой строится вся остальная  конфигурация компьютера.

На материнских платах также встречаются интегрированные  устройства, т. е. встроенные. Материнские  платы подобного типа уже продолжительное  время фигурируют на компьютерном рынке. Примером могут служить материнские платы со встроенной звуковой и видеокартами.

Устройства интегрируются  на материнскую плату с целью  удешевления общей стоимости  компьютера. Действительно, стоимость  чипа плюс затраты на инженерные разработки по интеграции значительно меньше, чем стоимость разработки и изготовления отдельной полноценной платы  расширения. Однако интегрированные  решения имеют свои недостатки. Это, во-первых, невозможность модернизации D будущем. А во-вторых, такие решения  имеют среднюю производительность.  

 

Тип и характеристики различных  элементов и устройств материнской  платы, как правило, огределяются типом и архитектурой процессора. Именно профессор или процессоры, их семейство, тип, архитектура и игнолнение определяют тот или иной вариант архитектурного исполнения материнской платы. Материнские платы изготавливают, делая главный упор на наилучшую совместимость именно с процессорами.

 

 

 

 

 

Что же такое процессор? Процессор  — это «мозг» компьютера. Процессором  называется устройство, способное обрабатывать программный код и определяющее основные функции компьютера по обработке  информации.

Конструктивно процессоры могут  выполниться как в виде одной  большой монокристальной интегральной микросхемы — чипа, так и в  виде нескольких микросхем, блоков электронных  плат и устройств.

Чаще всего процессор  представлен в виде чипа, расположенного на материнской плате. На самом чипе написана его марка, его тактовая частота (число возможных операций, которые он может выполнить в  единицу времени) и изготовитель.  

 

В настоящее время микропроцессоры  и процессоры вмещают в себе миллионы транзисторов и других элементов  электронной логики и представляют сложнейшие высокотехнологичные электронные  устройства. Персональный компьютер  содержит в своем составе довольно много различных процессоров. Они  входят в состав систем ввода/вывода контроллеров устройств. Каждое устройство, будь то видеокарта, системная шина или еще что-либо, обслужизается своим собственным процессором или процессорами. Однако архитектуру и конструктивное исполнение персонального компьютера определяет процессор или процессоры, контролирующие и обслуживающие системную шину и оперативную память, а также, что более важно, выполняющие объектный код программ. Такие процессоры принято называть центральными или главными процессорами (Central Point Unit — CPU). На основе архитектуры центральных процессоров строится архитектура материнских плат и проектируется архитектура и конструкция компьютера

 

 

 

 

 

 

 

В настоящее время существует две альтернативные архитектуры  процессоров и соответственно матер;неких плат для них — от компании Intel (Slot I, Slot 2, Socket 31Э, Socket 478) и от компании AMD (Slot A, Socket А). Первая поддерживает процессоры Intel Pentium II, Pentium "I, Celeron и Pentium 4, a вторая — AMD Athlon и Duron. Процессор одной архитектуры невозможно использовать в материнских платах, рассчитанных для другой.

По числу процессоров, составляющих ца тральный процессор, различают однопроцессорные и многопроцессорные (мультипроцессорные) материнские платы. Большинство персональных компьютеров являются однопроцессорными системами и комплектуются однопроцессорными материнскими платами. На вид и комплектацию материнских плат влияют также требуемые эксплуатационные характеристики и будущее назначение компьютера

 

 

Процессор

Процессор - основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления. Конструктивно процессор  состоит из ячеек, похожих на ячейки оперативной памяти, но в этих ячейках  данные могут не только храниться, но и изменяться.

Внутренние ячейки процессора называются регистрами. Важно также  отметить, что данные, попавшие в  некоторые регистры, рассматриваются  не как данные, а как команды, управляющие  обработкой данных в других регистрах. Среди регистров процессора есть и такие, которые в зависимости  от своего содержания способны модифицировать исполнение команд. Таким образом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных. На этом и основано исполнение программ.

С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь  с оперативной памятью, процессор  связан несколькими группами проводников, называемых шинами. Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная  шина.

 

При всём многообразии модификаций и вариантов персональных компьютеров в любой, даже самый  экзотический комплект неизменно входят одни и те же виды устройств. А делятся  эти устройства на внутренние (их ещё  называют «комплектующими») и внешние, периферийные.

Центральная, основная часть  любого компьютера, содержащая в себе практически все основные устройства, - системный блок, к которому подключены главные устройства ввода-вывода информации – монитор, клавиатура и мышь.

Всё это – обязательный «джентльменский набор», без которого сама работа с компьютером становится невозможной. Правда, первые компьютеры как-то обходились без роскоши типа мыши или монитора: первые модели «персоналок» представляли из себя лишь системный блок, снабжённый клавиатурой. А роль монитора, как в сегодняшних игровых приставках, с успехом исполнял обычный телевизор. Что касается мыши, то она – вообще «новосёл» в мире ПК: её присутствие стало обязательным элементом только в эпоху «графического интерфейса», эпоху Windows…

Современные системные платы, как правило, выполняются на основе чипсетов (Chipset). Чипсет это набор из нескольких БИС (больших интегральных схем), реализующих функции связи всех основных компонентов. Чипсет определяет возможность использования различных типов процессоров, памяти, его тип существенно влияет на производительность.

Соответственно  для каждого поколения процессоров  разрабатывались свои материнские  платы, позволяющие максимально  раскрыть его возможности.

Как правило, материнские платы имеют стандартные  габариты для определенного поколения  процессоров. Однако существую так  называемые брендовые платы, имеющие специфические габариты, и их можно устанавливать только в родные корпуса.

Но существует ещё и масса дополнительных внешних  устройств – принтеров, сканеров, ёмких внешних дисководов… Их присутствие не является обязательным для компьютера, но они могут сделать  вашу работу несколько более комфортной, подарить вашему ПК новые возможности… Это немного информации из истории и немного о внешних устройствах. А теперь проникнем в «святая святых», в таинственные «внутренности» системного блока.

II . Основной платой ПК является материнская плата (MotherBoard).

На ней расположены:

 

процессор

чипсет (микропроцессорный комплект) - набор микросхем, которые руководят работой внутренних устройств ПК и определяют основные функциональные возможности материнской платы;

шины - набор проводников, по которым происходит обмен сигналами  между внутренними устройствами компьютера;

оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) - набор микросхем, предназначенных  для временного сохранения данных, пока включен компьютер;

постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) - микросхема, предназначенная  для долговременного хранения данных, даже при отключенном компьютере;

разъемы для подсоединения  дополнительных устройств (слоты).

 

Оперативная память

 

Оперативная память (RAM—Random Access Memory) — это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Существует много различных типов оперативной памяти, но с точки зрения физического принципа действия различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM).

Ячейки динамической памяти (DRAM) можно представить в  виде микроконденсаторов, способных накапливать заряд на своих обкладках. Это наиболее распространенный и экономически доступный тип памяти. Недостатки этого типа связаны, во-первых, с тем, что как при заряде, так и при разряде конденсаторов неизбежны переходные процессы, то есть запись данных происходит сравнительно медленно. Второй важный недостаток связан с тем, что заряды ячеек имеют свойство рассеиваться в пространстве, причем весьма быстро. Если оперативную память постоянно не «подзаряжать», утрата данных происходит через несколько сотых долей секунды. Для борьбы с этим явлением в компьютере происходит постоянная регенерация (освежение, подзарядка) ячеек оперативной памяти. Регенерация осуществляется несколько десятков раз в секунду и вызывает непроизводительный расход ресурсов вычислительной системы.

Ячейки статической  памяти (SRAM) можно представить как  электронные микроэлементы —  триггеры, состоящие из нескольких транзисторов. В триггере хранится не заряд, а состояние (включен/выключен), поэтому этот тип памяти обеспечивает более высокое быстродействие, хотя технологически он сложнее и, соответственно, дороже.

Микросхемы  динамической памяти используют в качестве основной оперативной памяти компьютера. Микросхемы статической памяти используют в качестве вспомогательной памяти (так называемой кэш-памяти), предназначенной  для оптимизации работы процессора.

Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, который  выражается числом. Одна адресуемая ячейка содержит восемь двоичных ячеек, в которых  можно сохранить 8 бит, то есть один байт данных. Таким образом, адрес  любой ячейки памяти можно выразить четырьмя байтами.

Оперативная память в компьютере размещается  на стандартных панельках, называемых модулями. Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие  разъемы на материнской плате. Если к разъемам есть удобный доступ, то операцию можно выполнять своими руками. Если удобного доступа нет, может потребоваться неполная разборка узлов системного блока, и в таких  случаях операцию поручают специалистам.

Основными характеристиками модулей оперативной памяти являются объем памяти и время доступа. Время доступа показывает, сколько  времени необходимо для обращения  к ячейкам памяти — чем оно  меньше, тем лучше. Время доступа  измеряется в миллиардных долях  секунды (наносекундах).

Кроме этого  на системной плате как правила  находятся: контроллеры интерфейсов (жестких и гибких дисков, клавиатуры и др.)

Контроллер  является средством сопряжения какого-либо устройства с шиной компьютера, способным  на самостоятельные действия после  получения команд от обслуживающей  его программы. Сложные контроллеры  могут иметь в своем составе  процессор.

Контроллеры портов.  
Под "портами" понимаются разъемы на задней стенке компьютера, предназначенные для подключения таких внешних устройств, как принтер, мобильный дисковод большой емкости (для этого предусмотрен так называемый параллельный порт, или LPT), а также - внешнего модема, манипулятора типа "мышь" (через два последовательных порта - СОМ1 и COM2 с разъемами 9 и 25 штырьков). Параллельный порт (LPT) всегда один, число же портов СОМ может варьироваться от 2 до 4. Во многих платах Pentium II, соответствующих стандарту АТХ, имеются еще и специальные разъемы для подключения мыши и клавиатуры - круглые разъемы типа PS/2. Не забудем и еще одну новинку- последовательный порт USB.  
USB  
(Universal Serial Bus - универсальная последовательная магистраль) - новый интерфейс для подключения различных внешних устройств. Предусматривает подключение до 127 внешних устройств к одному USB-каналу (по принципу общей шины), реализации обычно имеют по два канала на контроллер. Обмен по интерфейсу - пакетный, скорость обмена - 12 Мбит/с. Последнее время, устройств в формате USB (модемов, принтеров, сканеров, мониторов и даже клавиатур) на рынке становится все больше и больше.

Адаптер также  является средством сопряжения какого-либо устройства с шиной компьютера, однако к самостоятельной работе не способен (например, адаптеры COM- и LPT-портов, мыши).

 

 

Что такое BIOS?  
BIOS (basic input/output system) - базовая система ввода-вывода - это встроенное в компьютер программное обеспечение, которое ему доступно без обращения к диску. На PC BIOS содержит код, необходимый для управления клавиатурой, видеокартой, дисками, портами и другими устройствами. Обычно BIOS размещается в микросхеме ПЗУ (ROM), размещенной на материнской плате компьютера (поэтому этот чип часто называют ROM BIOS). Эта технология позволяет BIOS всегда быть доступным, несмотря на повреждения, например, дисковой системы. Это также позволяет компьютеру самостоятельно загружаться. Поскольку доступ к RAM (оперативной памяти) осуществляется значительно быстрее, чем к ROM, многие производители компьютеров создают системы таким образом, чтобы при включении компьютера выполнялось копирование BIOS из ROM в оперативную память. Задействованная при этом область памяти называется Shadow Memory (теневая память).  
В настоящее время, почти все материнские платы комплектуются Flash BIOS, BIOSом, который в любой момент может быть перезаписан в микросхеме ROM при помощи специальной программы. BIOS PC стандартизирован, поэтому, в принципе менять его, также как, например, операционные системы нет необходимости. Дополнительные возможности компьютера можно использовать только использованием нового программного обеспечения. BIOS, который поддерживает технологию Plug-and-Play, называется PnP BIOS. При использовании этой технологии BIOS должен быть обязательно прошит во Flash ROM.  
Что такое PnP?  
Plug And Play - "вставь и играйся". Обозначает технологию, которая сводит к минимуму усилия по подключению новой аппаратуры. PnP-карты не имеют перемычек конфигурации или особых программ настройки; вместо этого общий для компьтера PnP-диспетчер (отдельная программа либо часть BIOS или ОС) сам находит каждую из них и настраивает на соответствующие адреса, линии IRQ, DMA, области памяти, предотвращая совпадения и конфликты. PnP BIOS обычно обозначает BIOS с поддержкой такой настройки, однако настройка карт на азрличных шинах различается, и PnP BIOS на плате с шинами ISA/PCI, может уметь настраивать только PCI-карты, а для ISA потребуется поддержка со стороны ОС или отдельный настройщик (например, ISA PnP Configuration Manager от Intel).  
PnP Manager записывает параметры конфигурации в ESCD (Extended System Configuration Data - данные расширенной системной конфигурации). Внешний PnP Manager использует для данных файл на диске, а PnP BIOS - собственное Flash-ПЗУ. Если в процессе конфигурации PnP-устройств обнаружены изменения - выдается сообщение "Updating ESCD..." и делается попытка записать изменения в ПЗУ. В случае успеха выдается сообщение "Success", отсутствие которого означает невозможность перепрограммирования Flash-ПЗУ (не установлена перемычка, стоит ПЗУ обычного типа или неисправны цепи программирования Flash-ПЗУ на системной плате).

 

 

Энергонезависимая память CMOS

Выше мы отметили, что  работа таких стандартных устройств, как клавиатура, может обслуживаться  программами, входящими в BIOS, но такими средствами нельзя обеспечить работу со всеми возможными устройствами. Так, например, изготовители BIOS абсолютно  ничего не знают о параметрах наших  жестких и гибких дисков, им не известны ни состав, ни свойства произвольной вычислительной системы.

Для того чтобы начать работу с другим оборудованием, программы, входящие в состав BIOS, должны знать, где можно найти нужные параметры. По очевидным причинам их нельзя хранить  ни в оперативной памяти, ни в  постоянном запоминающем устройстве.

Специально для этого  на материнской плате есть микросхема "энергонезависимой памяти", до технологии изготовления называемая CMOS. От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стирается  во время выключения компьютера, а  от ПЗУ она отличается тем, что  данные в нее можно заносить и  изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы. Эта микросхема постоянно подпитывается от небольшой аккумуляторной батарейки, расположенной на материнской плате. Заряда этой батарейки хватает на то, чтобы микросхема не теряла данные, даже если компьютер не будут включать месяцами. В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких и жестких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах материнской платы. Тот факт, что компьютер четко отслеживает время и календарь (даже и в выключенном состоянии), тоже связан с тем, что показания системных часов постоянно хранятся (и изменяются) в CMOS.

Функции микропроцессорного комплекта (чипсета)

Параметры микропроцессорного комплекта (чипсета) в наибольшей степени определяют свойства и функции материнской платы. В настоящее время большинство чипсетов материнских плат выпускаются на базе двух микросхем, исторически получивших название "северный мост" и "южный мост".

"Северный мост" обычно  управляет взаимосвязью процессора, оперативной памяти и порта  АGP.

"Южный мост" называют  также функциональным контроллером. Он выполняет функции контроллера  жестких и гибких дисков, функции  контроллера шины PCI, моста ISA - PCI, контроллера клавиатуры, мыши, шины USB и т. п. 

У предыдущих поколений  материнских плат связь между  северным и южном мостом обеспечивала шина PCI, контроллер которой располагался в северном мосте. У современных материнских плат мосты соединены новой шиной повышенной производительности, а контроллер шины PCI находится в южном мосте вместе с контроллерами всех прочих устройств.