21. Що таке материнська плата комп’ютера? Які компоненти материнської плати Ви знаєте?

Материнская плата является основным компонентом компьютера, во многом определяющим его производительность. Узлы материнской платы управляют внутренними связями и, с помощью системы прерываний, взаимодействуют с внешними устройствами.

Тип установленной материнской платы определяет общую производитель­ность системы, а также возможности по модернизации PC и подключению дополнительных устройств.

Существует огромное количество фирм-производителей материнских плат. Наиболее известными в настоящее время являются Intel, FICO, LackyStar, ASUStec.

Компоненты материнской платы можно разделить на три группы:

• узлы, управляющие взаимодействием компонент материнской платы и подключенными внешними устройствами

• разъемы для подключения устройств;

• вспомогательные (сервисные) блоки и узлы.

К первой группе относятся следующие узлы материнской платы:

• набор микросхем высокой степени интеграции для управления обменом данными между всеми компонентами компьютера;

• микросхемы внешней кэш-памяти (кэш-памяти второго уровня);

• микросхема перепрограммируемой памяти, в которой хра­нятся программы базовой системы ввода-вывода – BIOS (Basic Input/Output System), тестирования компьютера, загрузки операционной систе­мы, драйверы устройств, начальные установки и т. п.

22. Опишіть взаємодію між пристроями, які підключені до материнської плати.

Набор микросхем (chipset) определяет функциональные возможности материнской платы: тип и количество устанавливаемых процессоров, тип и объем оперативной памяти и кэш-памяти второго уровня, тактовую частоту системной шины и некоторые другие характеристики.

Производством микросхем для материнских плат занимаются несколько фирм, однако с появлением процессоров Pentium наиболее широкое распространение получили chipset фирмы Intel, поскольку (в отличие от конкурентов) она сама разрабатывает и производит процессоры и начинает разработку соответствующих микросхем параллельно с разработкой своих процессоров. Количество микросхем, а также набор функций, реализованных как в отдельных микросхемах набора, так и во всем наборе микросхем, существенно зависят от фирмы-производителя. Кроме того, выходят новые версии chipset с новыми возможностями и в другом конструктивном оформлении. Поэтому рассмотрим только основные функции, реализуемые в chipset.

Все компоненты материнской платы связаны друг с другом шинным интерфейсом. На материнской плате обычно встроены следующие шины:

• системная шина, или шина процессора, которая используется chipset для пересылки данных процессору и получения данных от процессора;

• шина кэш-памяти, предназначенная для обмена информацией между процессором кэш-памятью;

• шина памяти, используемая для обмена информацией между оператив­ной памятью и процессором;

• шины ввода/вывода, которые подразделяются на локальные шины и стандартные шины.

Локальная шина ввода/вывода – это скоростная шина, предназначенная для обмена информацией между периферийными быстродействующими устройст­вами (видеоадаптерами, сетевыми картами, картами сканера и др.) и систем­ной шиной под управлением chipset. В настоящее время в качестве этой шины используется шина РСI. К локальным шинам относится и шина (точнее, порт) AGP.

Стандартная шина ввода/вывода используется для подключения к вышеперечисленным шинам более медленных устройств (мыши, клавиатуры, модемов, старых звуковых карт и др.). В настоящее время в качестве этой шины исполь­зуется шина стандарта ISA.

Кроме того, в зависимости от сво­его функционального назначения современные PC могут быть оборудованы такими шинами, как USB и FireWire, которые устанавливаются в слоты расширения или интегрированы в материнскую плату. Их работу обеспечи­вает соответствующий контроллер, размещенный либо на плате расширения, либо в виде микросхемы на материнской плате.

Взаимодействие между компонентами и устройствами компьютера, подключенными к разным шинам, осуществляется с помощью мостов, реали­зованных на одной из микросхем chipset. Например, мост для соединения шины ISA и PCI (PCI/ISA Bridge System 1/0) набора микросхем Triton 430НХ фирмы Intel реализован в микросхеме 82371SB, называемой также PIIX.

Схема взаимодействия между устройствами с помощью шин и мостов приведена на рис. 2.18.

Рабочий цикл процессора, как правило, меньше чем время доступа к данным в оперативной памяти. Поэтому процессор вынужден простаивать в ожидании, пока данные из соответствующих элементов памяти появится на сис­темной шине. Для уменьшения времени простоя обычно используется отдельная, так называемая внешняя кэш-память. Эта память выполняется на более быстродействующих (но и более дорогих элементах), чем оперативная память. Кроме того, такой способ обмена данными имеет то преимущество, что при повторном обращении к памяти уже нет необходимости считывать дан­ные из медленной оперативной памяти, поэтому информация предоставля­ется в распоряжение процессора без задержки.

Кэш-память состоит из трех основных элементов:

• контроллера кэш-памяти, сообщающего процессору, имеются ли еще в кэш-памяти необходимые данные;

• кэш-памяти данных (DataRAM);

• кэш-памяти адресов (TagRAM).

Если нужно получить данные, процессор обращается первоначально не к оперативной памяти (RAM), а к TagRAM. Если на основании анализа адресов данных CPU обнаружит, что требуемой информации в DataRAM нет, он обращается к более медленной оперативной памяти.

МГц (FSC/2) и шины ISA – 8,3 МГц (FSC/8).

Аккумуляторная батарея она обеспечивает хранение установок CMOS Setup и работу системного таймера. Следует отметить, что из-за дефектной или разрядившейся батарейки не только нарушится правильный отсчет времени, но одновременно потеряется и информация CMOS RAM, которая содержит, например, параметры вин­честера и установки оптимальной конфигурации chipset.

Двухпозиционные переключатели обычно располагаются на материнской плате в виде нескольких блоков. Значения их состояний обычно приводится в техническом описании каждой конкретной материнской платы. Следует отметить, что новые материнские платы настраиваются в основном с помощью CMOS Setup и могут вообще не иметь переключателей.

На некоторые материнские платы фирмы-производители устанавливают микросхемы, выполняющие функции видеоадаптера, звуковой карты сете­вой карты и т. д. Это позволяет сэкономить место в корпусе компьютера и увеличить количество свободных слотов, а также снизить суммарную стоимость оборудования за счет интеграции. С другой стороны, в этом случае отсутствует возможность модернизации этих компонент.