Общее устройство материнской платы

Системная, или материнская, плата персонального компьютера (System board или Motherboard) является основой системного блока, определяющей архитектуру и производительность компьютера. На ней устанавливаются следующие обязательные компоненты.

– Процессор(ы).

– Память: постоянная (ROM или Flash BIOS), полупостоянная (CMOS), оперативная (DRAM), а для не самых новых процессоров и кэш (SRAM).

– Обязательные системные средства ввода-вывода: контроллеры клавиатуры, прерываний, DMA, таймеры, CMOS RTC, средства управления динамиком.

– Интерфейсные схемы и разъемы шин расширения.

– Кварцевый генератор синхронизации.

– Схема формирования сброса системы по сигналу PowerGood от блока питания или кнопки Reset.

– Схема управления блоком питания.

– Регуляторы напряжения питания VRM (Voltage Regulation Module). Как правило, это управляемые преобразователи напряжения +5 В в более низкое, требуемое для современных низковольтных процессоров и интерфейсов.

– Средства мониторинга состояния системного блока: измерители скорости вращения вентиляторов и температуры процессора и других «горячих» компонентов; измерители питающих напряжений; сигнализаторы несанкционированного доступа и т. п. Эти средства позволяют программно (через загружаемое ПО или меню CMOS Setup) снимать показания измерителей и датчиков, а также при должной настройке вырабатывать прерывание, сигнализирующее о критических событиях, и даже предпринимать экстренные меры (вплоть до выключения питания при перегреве). Средства мониторинга присутствуют не на всех системных платах.

Кроме этих сугубо обязательных средств, на большинстве современных системных плат устанавливают и контроллеры НГМД, интерфейсы СОМ- и LPT-портов, 2÷6 портов USB, пару каналов АТА. Этот набор по нынешним меркам является обязательным для «голых» системных плат, иногда к нему добавляют и контроллеры SCSI, Fire Wire (1394). Существуют и системные платы с интегрированными видео- и аудиоустройствами, адаптером локальной сети и прочими, обеспечивающие полную функциональность компьютера без всяких карт расширения. При необходимости интегрированные устройства могут быть заменены устройствами, установленными в слоты расширения (правда, иногда не все устройства системной платы можно полностью отключить). Размещение на системной плате контроллеров, требующих интенсивного обмена данными (АТА, SCSI, графический адаптер), позволяет использовать преимущества локального подключения к шине памяти и процессора. Цель размещения других контроллеров на системной плате – сокращение общего числа плат компьютера. Какая плата лучше – «голая» или с интегрированной периферией, – зависит от назначения компьютера. Интегрированные видео- и аудиоустройства, как правило, по своим параметрам являются не выдающимися, но вполне удовлетворяющими запросам многих пользователей. Компьютер на интегрированной системной плате может оказаться дешевле, чем собранный из конструктора «сделай сам». Компьютер на «голой» плате более гибок в плане модернизации, однако при его сборке могут возникнуть проблемы совместимости компонентов, которые на интегрированных платах уже решены их разработчиками и изготовителями.

Современные платы исполняются на основе чипсетов (Chipset) – наборов из нескольких БИС, реализующих все необходимые функции связи основных компонентов – процессора, памяти и шин расширения. Чипсет определяет возможности применения различных типов процессоров, основной и кэш-памяти и ряд других характеристик системы, определяющих ее возможности и перспективы модернизации. Его тип существенно влияет и на производительность – при одинаковых установленных компонентах (процессор, память, графический адаптер и жесткий диск) производительность компьютеров, собранных на разных системных чипсетах может отличаться на 30 %.

Многие современные системные наборы включают две «базовые» микросхемы, которые в англоязычной компьютерной литературе принято называть соответственно «North Bridge» (северный мост) и «South Bridge» (южный мост). Первая из них обычно обеспечивает управление шиной AGP PCI-E, шиной системной памяти, шиной PCI и взаимодействие с системной шиной процессора. Южный мост управляет интерфейсами IDE (ATA), USB, ISA, PCI, контроллеры клавиатуры, мыши, FDD. Оба моста соединены шиной PCI.