Архитектура материнских плат

Лекция №2. Системные платы

План
Введение
1. Архитектура материнских плат.
2. Основные разъемы и интерфейсы.
3. Набор микросхем системной логики (Чипсеты).

Введение

Важнейшим узлом компьютера является системная плата (system board). В литературе и в повседневной жизни можно встретить такие названия: материнская плата (mother board), основная или главная плата (main board) и др.

Системная плата – это микросхема содержащая набор компонент электроники, с помощью которых осуществляется взаимодействие узлов (устройств) компьютера. Системная плата покрыта сетью медных проводников-дорожек, по которым подается электропитание и осуществляется передача данных между узлами (устройствами) компьютера.

Системная плата (англ. motherboard, MB, матери́нская пла́та, также используется название англ. mainboard — главная плата; на компьютерном жаргоне — мама, мать, материнка) — сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера либо сервера начального уровня (центральный процессор, контроллер ОЗУ и собственно ОЗУ, загрузочное ПЗУ, контроллеры базовых интерфейсов ввода-вывода).

Системная плата является основной компонентой компьютера. Приоритет системной платы не случаен, так как она:
• во-первых, обеспечивает связь между компонентами;
• во-вторых, отвечает за функционирование устройств, осуществляя передачу питания для всех элементов;
• в-третьих, она контролирует состояния важнейших узлов.

Таким образом, материнская плата является своеобразным фундаментом для будущей системы, задавая ей основные характеристики, возможности наращивания мощности и даже сроки морального износа.

Основными вопросами при выборе материнской платы является:
• архитектура системной платы;
• основные разъемы и поддерживаемые интерфейсы;
• технологии, которыми она «напичкана».

Структура типовой материнской платы (на системной плате расположены):

‒ процессор, установленный в специальный разъем (сокет) и охлаждаемый радиатором с вентилятором;

‒ микросхемы кэш-памяти 3-го уровня (если не реализовано в ЦП);

‒ слоты для установки модулей оперативной памяти;

‒ слоты для установки карт расширения. Как правило, на материнских платах имеются разъемы для карт стандарта ISA и PCI. Современные модели материнских плат оборудованы дополнительно слотом AGP. Наличие слотов и возможность установки в них 9 любых карт расширения (видеоадаптера, звуковой карты, модема, карты АЦП и других) определяет открытую архитектуру ПК;

‒ микросхема перепрограммируемой памяти, в которой хранятся программы BIOS, программы тестирования ПК, загрузки операционной системы, драйверы устройств, начальные установки;

‒ разъемы для подключения накопителей HDD, FDD.

Все компоненты материнской платы связаны между собой системой проводников (линий), по которым происходит обмен информацией. Эту совокупность линий называют информационной шиной, или просто шиной (Bus).

Наиболее важными параметрами системной платы являются:

· Тип сокета центрального процессора;

· Тактовая частота системной шины (тактовая частота -частота, с которой передаются последовательные биты информации по каналам связи);

· Разновидность чипсета;

· Поддерживаемый тип, объем и режим работы оперативной памяти;

· Поддерживаемые интерфейсы (интерфейс -совокупность средств сопряжения и связи, обеспечивающая эффективное взаимодействие систем или их частей);

· Количество разъемов оперативной памяти и плат расширения;

· Форм-фактор системной платы.

Взаимодействие между компонентами и устройствами ПК, подключенными к разным шинам, осуществляется с помощью, так называемых мостов, реализованных на одной из микросхем Chipset.

Размеры материнской платы, а также отверстия внутри платы, которые соединяют ее с дном корпуса, стандартизованы.

Архитектура материнских плат

Архитектура системной платы определяется разработчиком (производителем) материнской платы. При её конструировании используется понятие форм-фактора (form factor).

Форм-фактор представляет собой физические параметры платы и определяет тип корпуса, в котором она может быть установлена. Форм-факторы системных плат могут быть стандартными (т.е. взаимозаменяемыми) или нестандартными. Нестандартные форм-факторы, к сожалению, являются препятствием для модернизации компьютера, поэтому от их использования лучше отказаться.

Форм-фактор, или типоразмер системной платы, определяет ее габариты, параметры электропитания, расположение монтажных элементов (отверстий, клипсов), размещение разъемов различных интерфейсов и т. д

Форм-фактор (техника) — стандарт технического изделия, описывающий некоторую совокупность его технических параметров.

Существуют множество форм-факторов, среди них, наиболее известными являются:
устаревшие:
• AT (полноразмерная, Baby-AT);
• LPX(mini-);
современные:
• NLX
• ATX (micro-, flex-, mini-);
• BTX (micro-, pico)
• WTX
• CEB
• ITX(mini-, nano-, pico)
прочие:
• независимые конструкции (разработки компаний Compaq, Packard Bell, HewlettPackard, портативные/мобильные системы и т.д.).