Устройства, расположенные на материнской плате
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Челябинский государственный университет
Институт экономики отраслей, бизнеса и администрирования
Кафедра экономики
отраслей и рынка
Реферат
по предмету: « Информатика»
на тему:
« Устройства, расположенные на материнской
плате»
Выполнил: Головнева Е.А.
группа 27 УС 201
Проверил: Фицнер М.А.
Челябинск
2010
Содержание
Введение 3
- Характеристики материнской платы. 4
- Микросхема Chip Set. 6
- Разъемы-слоты стандарта PCI. 8
- Разъем Advanced Graphic Port (AGP). 12
- IR Connector 13
- Разъемы-слоты типа ISA. 14
- Слоты для установки оперативной памяти. 15
- Контроллеры портов. 17
- USB 17
- Что такое кэш и зачем он нужен? 18
- Что такое VRM? 19
- Что такое BIOS? 20
- Что такое PnP? 21
- ATX 22
- Сравнение по эксплуатационным характеристикам ASUSeK CUL2 23
Выводы 31
Список
литературы 34
Введение
В
настоящее время появилось
Сердцем современного компьютера, как это может показаться не странным, является не процессор, как принято считать (хотя о нем здесь тоже пойдет речь), а материнская плата (рис. 1). Поэтому разберем, что же это такое и с чем ее едят.
Выбор материнской платы весьма ответственное занятие - от вашего выбора будет зависеть надежность компьютера, его производительность, возможности модернизации, а для любителей острых ощущений - и возможности разгона компьютера. Фактически материнская плата - это большая "коллекция разъемов", предназначенных для установки тех или иных комплектующих.
Ну, собственно
говоря, практически все уже знают, как
выглядит материнская плата, а вот о назначении
и различии разъемов, перемычек и микросхем
дальше и пойдет речь.
- Характеристики материнской платы.
Материнская плата имеет несколько основных характеристик: Форм-фактор (AT/ATX) - определяет форму, размеры материнских плат, расположение компонент на плате. Важно: форм-фактор платы определяет, в какой тип корпуса вы можете ее поставить. Корпуса соответственно бывают AT/ATX. ATX стоит дороже, но предоставляет дополнительные возможности: программное включение/выключение компьютера, более надежный разъем питания, лучшая вентиляция корпуса. Существуют платы, которые одновременно поддерживают оба форм-фактора. Разъем процессора (Slot 1/Socket 370) - процессоры класса Pentium II выпускают в двух вариантах корпуса: для Slot 1 (Celeron/Pentium II/Pentium III) и для Socket 370 (Celeron). Slot 1 представляет собой разъем на подобии разъема платы расширения. Socket 370 - разъем, внешне идентичный разъему процессоров Pentium. Процессоры для Socket 370 стоят дешевле (на 20-30%), их можно устанавливать в Slot 1 через переходник (стоимость от $8), но они хуже вентилируются и, соответственно, хуже разгоняются. Количество и тип разъемов для плат расширения (ISA/PCI/AGP). Для подключения плат расширения (видеокарт, звуковых карт, внутренних модемов и др.) необходимо иметь на плате достаточное количество разъемов расширения соответствующего типа. ISA-разъемы постепенно исчезают из поля зрения, уже сейчас на материнской плате обычно не более двух таких разъемов, а в планах Intel полностью убрать разъемы с материнской платы (как, например, в новой плате от Intel на наборе микросхем 810). PCI - "стандартный" разъем для Pentium II, для этого разъема уже выпускается большинство устройств. AGP - разъем для подключения видеокарты, разгружает шину PCI от большого объема данных, передаваемых на видеокарту, к тому же гораздо быстрее. Набор микросхем. 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.
Разъемы USB/Infared/PS мыши. На большинстве плат присутствуют разъемы для подключения USB/Infared/PS мыши, но не у всех есть разъемы и кабели для подключения этих устройств. Обычно USB/Infared необходимо приобретать дополнительно.
Устройство
материнской платы. Материнская
плата, или, на жаргоне компьютерщиков,
просто "мать" - самая большая
и важная в компьютере. Именно она
выполняет функции "моста", связывающего
между собой все устройства вашего
ПК.
- Микросхема Chip Set.
Что такое Chipset? Chip Set - набор микросхем (рис. 2). Это одна или несколько микросхем, таймеры, систему управления специально разработанных для "обвязки" микропроцессора. Они содержат в себе контроллеры прерываний, прямого доступа к памяти, памятью и шиной - все те компоненты, которые в оригинальной IBM PC были собраны на отдельных микросхемах. Обычно в одну из микросхем набора входят также часы реального времени с CMOS-памятью и иногда - клавиатурный контроллер, однако эти блоки могут присутствовать и в виде отдельных чипов. В последних разработках в состав микросхем наборов для интегрированных плат стали включаться и контроллеры внешних устройств. Внешне микросхемы Chipset'а выглядят, как самые большие после процессора, с количеством выводов от нескольких десятков до двух сотен. Название набора обычно происходит от маркировки основной микросхемы - OPTi495SLC, SiS471, UMC491, i82C437VX и т.п. При этом используется только код микросхемы внутри серии: например, полное наименование SiS471 - SiS85C471. Последние разработки используют и собственные имена; в ряде случаев это - фирменное название (Neptun, Mercury, Triton, Viper), либо собственная маркировка чипов третьих фирм (ExpertChip, PC Chips). 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 с интегрированными контроллерами портов, дисков, видео и т.п.
"Гнездо"
для установки процессора. На
системных платах, предназначенных
для установки процессоров
- Разъемы-слоты стандарта PCI.
Как правило, их четыре (изредка - меньше). Разъемы PCI (рис. 3) - обычно самые короткие на плате, белого цвета, разделенные своеобразной "перемычкой" на две неравные части. Итак, разработка шины PCI началась весной 1991 года как внутренний проект корпорации Intel (Release 0.1). Специалисты компании поставили перед собой цель разработать недорогое решение, которое бы позволило полностью реализовать возможности нового поколения процессоров 486/Pentium/P6 (вот уже половина ответа). Особенно подчеркивалось, что разработка проводилась "с нуля", а не была попыткой установки новых "заплат" на существующие решения. В результате шина PCI появилась в июне 1992 года (R1.0). Разработчики Intel отказались от использования шины процессора и ввели еще одну "антресольную" (mezzanine) шину.
Благодаря
такому решению шина получилась, во-первых,
процессоро-независимой (в отличие
от VLbus), а во-вторых, могла работать
параллельно с шиной
Основные возможности шины следующие.
- Синхронный 32-х или 64-х разрядный обмен данными (правда, насколько мне известно, 64-разрядная шина в настоящее время используется только в Alpha-системах и серверах на базе процессоров Intel Xeon, но, в принципе, за ней будущее). При этом для уменьшения числа контактов (и стоимости) используется мультиплексирование, то есть адрес и данные передаются по одним и тем же линиям.
- Поддержка 5V и 3.3V логики. Разъемы для 5 и 3.3V плат различаются расположением ключей.
Существуют и универсальные платы, поддерживающие оба напряжения. Заметим, что частота 66MHz поддерживается только 3.3V логикой. Частота работы шины 33MHz или 66MHz (в версии 2.1) позволяет обеспечить широкий диапазон пропускных способностей (с использованием пакетного режима):
- 132 МВ/сек при 32-bit/33MHz;
- 264 MB/сек при 32-bit/66MHz;
- 264 MB/сек при 64-bit/33MHz;
- 528 МВ/сек при 64-bit/66MHz.
При этом для работы шины на частоте 66MHz необходимо, чтобы все периферийные устройства работали на этой частоте.
Полная поддержка multiply bus master (например, несколько контроллеров жестких дисков могут одновременно работать на шине).
Поддержка write-back и write-through кэша.
Автоматическое конфигурирование карт расширения при включении питания. Спецификация шины позволяет комбинировать до восьми функций на одной карте (например, видео + звук и т.д.). Шина позволяет устанавливать до 4 слотов расширения, однако возможно использование моста PCI-PCI для увеличения количества карт расширения. PCI-устройства оборудованы таймером, который используется для определения максимального промежутка времени, в течении которого устройство может занимать шину.
При разработке шины в ее архитектуру были заложены передовые технические решения, позволяющие повысить пропускную способность. Шина поддерживает метод передачи данных, называемый "linear burst" (метод линейных пакетов). Этот метод предполагает, что пакет информации считывается (или записывается) "одним куском", то есть адрес автоматически увеличивается для следующего байта. Естественным образом при этом увеличивается скорость передачи собственно данных за счет уменьшения числа передаваемых адресов.
Шина PCI является той черепахой, на которой стоят слоны, поддерживающие "Землю" - архитектуру Microsoft/Intel Plug and Play (PnP) PC architecture. Спецификация шины PCI определяет три типа ресурсов: два обычных (диапазон памяти и диапазон ввода/вывода, как их называет компания Microsoft) и configuration space - "конфигурационное пространство".
- заголовка, независимого от устройства (device-independent header region);
- региона, определяемого типом устройства (header-type region);
- региона, определяемого пользователем (user-defined region).
В заголовке содержится информация о производителе и типе устройства - поле Class Code (сетевой адаптер, контроллер диска, мультимедиа и т.д.) и прочая служебная информация.
Следующий
регион содержит регистры диапазонов
памяти и ввода/вывода, которые позволяют
динамически выделять устройству область
системной памяти и адресного
пространства. В зависимости от реализации
системы конфигурация устройств
производится либо BIOS (при выполнении
POST - power-on self test), либо программно. Базовый
регистр expansion ROM аналогично позволяет
отображать ROM устройства в системную
память. Поле CIS (Card Information Structure) pointer используется
картами cardbus (PCMCIA R3.0). С Subsystem vendor/Subsystem
ID все понятно, а последние 4 байта региона
используются для определения прерывания
и времени запроса/владения.
- Разъем Advanced Graphic Port (AGP).
Accelerated Graphics Port (ускоренный графический порт) (рис. 4)- интерфейс для подключения видеоадаптера к отдельной магистрали AGP, имеющей выход непосредственно на системную память. В системной памяти размещаются преимущественно параметры трехмерных объектов (текстуры, альфа-канал, z-буфер), требующие быстрого доступа со стороны, как процессора, так и видеоадаптера. Интерфейс выполнен в виде отдельного разъема, в который устанавливается AGP-видеоадаптер.
Сначала были модемы на 56 кбит/с, затем DVD, а теперь притчей в языцех стал ускоренный графический порт (Accelerated Graphics Port - AGP) фирмы Intel. Список "полуфабрикатов" новых технологий, навязываемых покупателям компьютеров, непрерывно растет. Спустя почти четыре года с того времени, когда шина PCI стала стандартом в настольных компьютеров, корпорация Intel объявила о новой, предназначенной исключительно для графики, шине, которую усиленно рекламирует как архитектуру, способную повысить производительность даже самых требовательных к ресурсам видео-, 2D-, 3D-приложений. Шина AGP - вместе с новым, специальным разъемом расширения - разгрузит шину PCI от потока видеоданных и предоставит им собственный скоростной путь к центральному процессору. Возникает лишь одна проблема: новая шина скорее запутает покупателей, нежели реально повысит быстродействие операций с двух- и трехмерной графикой.
Почему
Intel решила пойти на такие сложности,
связанные с введением
- IR Connector
Infrared
Connector - разъем для инфракрасного
излучателя/приемника.
- Разъемы-слоты типа ISA.
Шина, как известно, представляет собой, собственно, набор проводов (линий), соединяющий различные компоненты компьютера для подвода к ним питания и обмена данными. В "минимальной комплектации" шина имеет три типа линий:
- линии управления;
- линии адресации;
- линии данных.
Устройства,
подключенные к шине, делятся на
две основных категории - bus masters и bus
slaves. Bus masters - это устройства, способные
управлять работой шины, т.е. инициировать
запись/чтение и т.д. Bus slaves - соответственно,
устройства, которые могут только отвечать
на запросы. Правда, есть еще "интеллектуальные
слуги" (intelligent slaves), но мы их пока для
ясности замнем. Гораздо более слабые
в отношении пропускной способности, чем
слоты PCI, слоты ISA, по сути дела, - чистейший
анахронизм, оставшийся еще со времен
компьютеров типа 386. Но - парадокс! - именно
эти слоты, а не их более быстрые собратья
PCI, являются наиболее дефицитными. Именно
к ним подключается громадное количество
дополнительных карт: звуковые платы,
внутренние модемы, специализированные
платы сканеров и так далее. В итоге нередка
ситуация, когда все слоты ISA (а их на плате
бывает от 2 до 4) заняты и есть необходимость
еще в одном-двух... По внешнему виду слоты
ISA напоминают слоты PCI, только они почти
в полтора раза длиннее и цвет их не белый,
а черный.
- Слоты для установки оперативной памяти (рис. 5).
От
слотов для установки плат отличаются
наличием специальных замочков-"защелок"
- 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
- 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.
- Что такое кэш и зачем он нужен?
Cache
(запас) обозначает
Сейчас под термином Write Back в основном понимается отложенная запись, однако это может означать и буферизованную сквозную. Память для кэша состоит из собственно области данных, разбитой на блоки (строки), которые являются элементарными единицами информации при работе кэша, и области признаков (tag), описывающей состояние строк (свободна, занята, помечена для дозаписи и т.п.). В основном используются две схемы организации кэша: с прямым отображением (direct mapped), когда каждый адрес памяти может кэшироваться только одной строкой (в этом случае номер строки определяется младшими разрядами адреса), и n-связный ассоциативный (n-way associative), когда каждый адрес может кэшироваться несколькими строками. Ассоциативный кэш более сложен, однако позволяет более гибко кэшировать данные; наиболее распространены 4-связные системы кэширования.
Процессоры 486 и выше имеют также внутренний (Internal) кэш объемом 8-16 кб. Он также обозначается как Primary (первичный) или L1 (Level 1 - первый уровень) в отличие от внешнего (External), расположенного на плате и обозначаемого Secondary (вторичный) или L2. В большинстве процессоров внутренний кэш работает по схеме с прямой записью, а в Pentium и новых 486 (Intel P24D и последние DX4-100, AMD DX4-120, 5x86) он может работать и с отложенной записью. Последнее требует специальной поддержки со стороны системной платы, чтобы при обмене по DMA можно было поддерживать согласованность данных в памяти и внутреннем кэше. Процессоры Pentium Pro имеют также встроенный кэш второго уровня объемом 256 или 512 кб.
- Что такое VRM?
Voltage Regulator Module -
модуль регулятора напряжения. Служит
для формирования нужных
- 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
PnP
Manager записывает параметры

- Устройства регистрации и представления информации
- Устройства синхроного двигателя
- Устройства современного персонального компьютера, их функции и взаимосвязь
- Устройства управления работой компьютера
- Устройства хранения информации
- Устройства хранения информации
- Устройство CD дисков
- Устройства для хранения информации
- Устройства защитного отключения
- Устройства и принцип действия ЭВМ. Классификация ЭВМ
- Устройства памяти ЭВМ
- Устройства печати. Виды и принципы цветной и чёрно-белой печати
- Устройства полуавтоматического ввода графической информации
- Устройства приёма сигнала