Материнская плата

Міністерство освіти і науки України

Технічний коледж НУ «Львівська політехніка»

Кафедра

інформаційних технологій

і комп’ютерної техніки

Лабораторна робота №1

з комп’ютерної архітектури

Виконав:

студент групи 35 - КІ

Паук Іван

Львів - 2012

План

1. Процесор

                                       2. Материнська плата
                                       3. Чіпсет
                                      4. Шини

                                       5. Стандарти материнської плати
                                       6. Оперативна пам’ять
                                       7. Інтерфейси ATA IDE, SATA
                                       8. BIOS

Материнська плата

Материнська (головна) плата - це основна плата, до якої приєднуються всі частини комп'ютера (процесор, відеокарта, ОЗУ і ін.), встановлюється в системному блоці. На вигляд материнська плата класичного стаціонарного комп'ютера являє собою досить велику мікросхему, на якій розміщена значна кількість роз'ємів. Головне завдання материнської плати – об’єднати і забезпечити спільну роботу всіх інших елементів. Більшість материнських плат створюються таким чином, що при запуску системи, BIOS з мікросхеми ПЗУ копіюється в спеціально зарезервовану область оперативної пам'яті, звану Shadow Memory (тіньова пам'ять), швидкість доступу до якої значно вища. Основою будь-якої сучасної материнської плати є набір системної логіки, який частіше називають чіпсетом.

Чіпсет

Чіпсет - це сукупність мікросхем, що забезпечують узгоджену спільну роботу складових частин комп'ютера і їх взаємодію між собою. Як правило, чіпсет складається з двох основних мікросхем, які частіше називають "північним" і "південним" мостами.

Північний міст (North bridge, системний контроллер) - це частина системної логіки материнської плати, що забезпечує роботу основних вузлів комп'ютера - центрального процесора, оперативної пам'яті, відеокарти. Саме він керує роботою шини процесора, контролера оперативної пам'яті та шини PCI Express, до якої приєднується відеокарта. У деяких випадках північний міст може містити інтегрований графічний процесор.

Південний міст (Міст, ICH (I/O controller hub), периферійний контролер, контролер введення-виведення) - забезпечує підключення до системи менш швидкісних пристроїв, які не вимагають високої пропускної здатності - жорсткого диска, мережевих плат, аудіоплати і т.д., а також шин PCI, USB та ін., в які встановлюються різного роду додаткові пристрої. Клавіатура і миша також замикаються на південний міст.

Процесор

Процесор - це частина апаратного оснащення комп'ютера, що відповідає за проведення основної частини робіт з переробки інформації - обчислювальний процес. Сучасні процесори, що виготовляються у вигляді особливих мікросхем, що реалізують всі особливості, притаманні цього роду пристроїв, іменують мікропроцесорами. У новітніх комп'ютерах процесори виконані у вигляді компактного пристрою встановленого в сокет на материнській платі. Велика кількість сучасних процесорів реалізовані у вигляді одного напівпровідникового кристалу, який налічує мільйони, а з недавнього часу більше мільярда транзисторів Кожен мікропроцесор має певну кількість елементів пам'яті, що називаються регістрами, арифметично-логічний пристрій (АЛП) і пристрій керування. Сьогодні майже всі процесори мають фон-нейманівську архітектуру. Найбільш розповсюдженими є архітектури RISC і CISC.

CISC -процесори (Complex instruction set computer) - обчислення зі складним набором команд. Процесорна архітектура, заснована на ускладненому наборі команд. RISC -процесори (Reduced instruction set computer ) - обчислення зі спрощеним набором команд .

MISC – процесори (Minimum instruction set computer)- обчислення з мінімальним набором команд.

VLIW -процесори (Very long instruction word) - наддовге командне слово.

Шини

Комп'ютерна шина - це канал пересилання даних, використовуваний спільно різними блоками системи. Шина може являти собою набір провідних ліній, витравленим на друкованій платі, проводу, припаяні до висновків роз'ємів, у які вставляються друковані плати, або плоский кабель. Системна шина призначена для забезпечення передачі даних між периферійними пристроями і центральним процесором, а також оперативною пам'яттю. Локальною шиною, як правило, називається шина, безпосередньо підключена до контактів мікропроцесора, тобто шина процесора.

Стандарти материнської плати

За розміром материнські плати бувають різними. Існує кілька стандартів, які прийнято називати форм-фактором материнської плати. Крім розмірів, форм-фактор передбачає певну схему розташування місць кріплення плати, інтерфейсів шин, портів введення-виведення, сокета процесора, роз’ємів для підключення блоку живлення і слотів установки модулів ОЗП. Відомі наступні форм-фактори материнських плат: Baby-AT, Міні-ATX, AT та ін. Найбільш поширеними є АТХ (305 х 244 мм.), MicroATX (244 х 244 мм.) і міні-ITX (150 х 150 мм.). Форм-фактор материнської плати потрібно враховувати при виборі корпусу. Більшість виробників намагаються їх дотримуватися, оскільки ціною відповідності існуючим стандартам є сумісність системної плати і стандартизованого устаткування (периферії, карт розширення) інших виробників.

Оперативна пам'ять

Оперативна пам'ять (DDR)- енергозалежна пам'ять, що служить для збереження та обробки інформації. Вона потрібна в першу чергу комп'ютеру. Дана пам'ять дає комп'ютеру змогу дуже швидко записувати та зчитувати данні. Ця пам'ять, на відміну від вінчестера, є повністю енергозалежною, тобто данні в ній зберігаються лише при умові, що комп'ютер ввімкнений. У ній комп'ютер зберігає тимчасово потрібні для нього файли, математичні розрахунки і взагалі, все те, що йому "заманеться". У сучасних комп'ютерах використовуються від 16 мегабайт (Мбайт) до 32 гігабайт (Гбайт) оперативної пам'яті. Існує поняття типу пам'яті. На даний момент часу використовуються такі типи оперативної пам'яті: DDR, DDR II, DDR III. Основні характеристики оперативної пам'яті:

Тип - це головна характеристика оперативної пам'яті. Адже кожне нове покоління комп'ютерів змінює процесори, материнську плату, а значить - і оперативну пам'ять. В нових компютерах стандартом є тип DDR II. А останні моделі процесорів та материнських плат підтримують тип DDR III.
Об’ем. Чим більший об'єм оперативної пам'яті має комп'ютер, тим швидше він працює, тим більшу кількість різноманітних програм водночас ви можете використовувати.
Частота. Частота оперативної пам'яті вимірюється у мегагерцах (МГц). Чим більша частота модулів оперативної пам'яті, тим чіткіше та швидше працює комп'ютер. Для нормальної роботи потрібно, щоб були встановлені модулі оперативної пам'яті з частотою як мінімум 333 МГц та об'ємом як мінімум 256 Мб.

Інтерфейси

Інтерфейс - сукупність засобів, методів і правил взаємодії (управління, контролю і т. д.) між елементами системи.

АТА (Advanced Technology Attachment) - паралельний 16-розрядний інтерфейс для підключення зовнішніх пристроїв, на кшталт жорстких дисків та CD-ROM приводів до персональних комп'ютерів. Один АТА канал може підтримувати до двох вінчестерів – так звані головний і другорядний диск. Перевантаження на шині, до якої підключений ATA-контроллер, може обмежувати максимальний рівень передачі. ATA також інколи називається Integrated Drive Electronics (IDE).

SATA. Інтерфейс Serial ATA - послідовний інтерфейс, розрахований на підключення до системних плат ПК і недорогих серверів швидких пристроївзбереження даних (жорсткі диски, дисководи DVD і CD-R/W). Спочатку стандарт SATA передбачав роботу шини на частоті 1,5 ГГц, що забезпечує пропускну здатність приблизно в 1,2 Гбіт / с (150 МБ / с).

BIOS

BIOS (Basic Input/Output System) — базова система введення/виведення є набором спеціальних підпрограм, які використовуються комп'ютерами архітектури x86 для ініціалізації компонентів персональної платформи, необхідних для її первинного завантаження та подальшої роботи. Такими є процесор, системна логіка (чіпсет), оперативна пам'ять, клавіатура, відеокарта та інші. Фактично це перше програмне забезпечення, що виконується процесором. Оскільки на початковому етапі завантаження комп'ютера зовнішні пристрої недоступні, BIOS, в загальному випадку, зберігається незалежним від живлення персональної платформи в NVRAM-пам'яті. Зазвичай BIOS виглядає як текстова таблиця. Навігація по цій таблиці здійснюється за допомогою зазначених у меню клавіш. Налаштування BIOS дозволяє змінити параметри підключення пристроїв, а також вибирати джерело для завантаження операційної системи комп'ютера.