Материнская/системная плата для ПК и её предназначение

Основным 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.


Содержание статьи по разделам:

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

Материнская плата


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.

Главными составляющими любого чипсета являются так называемые «мосты», представляющие собой специальные микросхемы. Оба «моста» снабжены своим четко очерченным кругом задач, так, например, «северный мост» обеспечивает связь между процессором, оперативной памятью и системной шиной AGP, тогда как «южный мост» взаимодействует с шиной ввода-вывода PCI и с множеством подключенных к компьютеру периферийных устройств.

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.

Форм-фактор

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.

Данный стандарт является разработкой компании Intel, которая в 1995 году вытеснила популярный на тот момент стандарт АТ, окончательно сложивший свои «полномочия» лишь в 2000 году.

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

Форм-фактору АТХ удалось пережить неудачную попытку компании Intel в 2003 году «запустить» форм-фактор BTX, который был разработан для повышения КПД во время охлаждения системного блока. Но по причине тотального стремления уменьшить выделение тепла компонентами компьютеров, компании пришлось отказаться от дальнейшей поддержки BTX.

ATX определяется:

• 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.

Сокет

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)

Основной составляющей материнской платы являются микросхемы системной логики, задача которых сводится к обеспечению стабильного взаимодействия ЦПУ с ОЗУ и контроллерами периферийных устройств. Составляет набор системной логики два чипсета, именуемых как «северный» и «южный мост».

Задачи «северного моста» сводятся к обмену данными посредствам оперативной памяти и видеосистемы. К задачам «южного моста» можно отнести обеспечение нормального функционирования иного рода устройств (жестких дисков, оптических накопителей), устройств, интегрированных в материнскую плату (аудиосистема, сетевое устройство) и устройств ввода/вывода.

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.

Слоты: AGP, PCI, ISA

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.

Слоты на материнской плате

Конструкция выпускаемых сегодня стандартных системных плат состоит следующих компонентов:

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

• Слоты расширения для ОЗУ. Число указанных слотов, в зависимости от модели системной платы, варьируется от 2-х до 8-ми.

• 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

Шина памяти используется в качестве средства передачи данных между процессором и ОЗУ. Данная шина взаимодействует с «северным мостом» или как его еще именуют — микросхема Memory Controller Hub. На скорость работы шины памяти непосредственное влияние оказывают: тип памяти и используемый набор микросхем. Желательно чтобы такие параметры, как частота шины памяти и скорость шины процессора совпадали.

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.

Все прерывания наделяются номером, который обозначается символом IRQ.

Теги: , ,

Предыдущая/следующая

Вам может быть интересно:

Поделиться в соц сетях:

Twitter Facebook Vk Googlepluse Linkedin

Подпишитесь на обновления этого блога по RSSRSS, RSSMAILEmail или TwitterTwitter!

Случайная подборка из рубрики:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Обсуждаемые темы:

Авторизация
*
*
Регистрация
*
*
*
Генерация пароля