Состав материнской платы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Материнская плата - это сложная многослойная печатная плата к которой подключаются остальные компоненты компьютера. Материнская плата покрыта сетью медных проводников-дорожек по ним электропитание и данные поступают к смонтированным на плате микросхемам и слотам, в которые вставляются остальные устройства компьютера. Материнская плата - печатная плата, на которой монтируется чипсет и прочие компоненты компьютерной системы. Название происходит от английского motherboard, иногда используется сокращение MB или слово mainboard - главная плата. Материнскую плату по праву можно назвать основным компонентом компьютера. Приоритет материнской платы не случаен: она обеспечивает связь между компонентами и их функционирование в «правильном» режиме, необходимое питание элементов и контроль состояния важнейших узлов.
На материнских платах также встречаются интегрированные устройства, т.е. встроенные. Устройства интегрируются на материнскую плату с целью удешевления общей стоимости компьютера. Однако интегрированные решения имеют свои недостатки. Это, во-первых, невозможность модернизации в будущем. А во-вторых, такие решения имеют низкую производительность.

Тип и характеристики различных элементов и устройств материнской платы, как правило, определяются типом и архитектурой процессора. Именно процессор или процессоры, их семейство, тип, архитектура и исполнение определяют тот или иной вариант архитектурного исполнения материнской платы. Материнские платы изготавливают, делая главный упор на наилучшую совместимость именно с процессорами.

1. Центральный процессор

Что же такое процессор? Процессор - это «мозг» компьютера. Процессором называется устройство, способное обрабатывать программный код и определяющее основные функции компьютера по обработке информации.

Конструктивно процессоры могут выполниться как в виде одной большой монокристальной интегральной микросхемы - чипа, так и в виде нескольких микросхем, блоков электронных плат и устройств. Чаще всего процессор представлен в виде чипа, расположенного на материнской плате.

В настоящее время микропроцессоры и процессоры вмещают в себе миллионы транзисторов и других элементов электронной логики и представляют сложнейшие высокотехнологичные электронные устройства. Персональный компьютер содержит в своем составе довольно много различных процессоров. Они входят в состав систем ввода / вывода контроллеров устройств. Каждое устройство, будь то видеокарта, системная шина или еще что-либо, обслуживается своим собственным процессором или процессорами. Однако архитектуру и конструктивное исполнение персонального компьютера определяет процессор или процессоры, контролирующие и обслуживающие системную шину и оперативную память, а также, что более важно, выполняющие объектный код программ. Такие процессоры принято называть центральными или главными процессорами (Central Point Unit - CPU). На основе архитектуры центральных процессоров строится архитектура материнских плат и проектируется архитектура и конструкция компьютера. По числу процессоров, составляющих центральный процессор, различают однопроцессорные и многопроцессорные (мультипроцессорные) материнские платы.

Важно также отметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах. Среди регистров процессора есть и такие, которые в зависимости от своего содержания способны модифицировать исполнение команд. Таким образом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных. На этом и основано исполнение программ. С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами. Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.

2. Микропроцессорный комплект (чипсет)

микропроцессорный материнский плата оперативный

Современные системные платы, как правило, выполняются на основе чипсетов (Chipset). Чипсет - это набор из нескольких БИС (больших интегральных схем), реализующих функции связи всех основных компонентов. Чипсет определяет возможность использования различных типов процессоров, памяти, его тип существенно влияет на производительность. Чипсет (микропроцессорный комплект) - набор микросхем, которые руководят работой внутренних устройств ПК и определяют основные функциональные возможности материнской платы. Функции микропроцессорного комплекта (чипсета). Параметры микропроцессорного комплекта (чипсета) в наибольшей степени определяют свойства и функции материнской платы. В настоящее время большинство чипсетов материнских плат выпускаются на базе двух микросхем, исторически получивших название «северный мост» и «южный мост». «Северный мост» обычно управляет взаимосвязью процессора, оперативной памяти и порта АGP. «Южный мост» называют также функциональным контроллером. Он выполняет функции контроллера жестких и гибких дисков, функции контроллера шины PCI, контроллера клавиатуры, мыши, шины USB и т.п. У предыдущих поколений материнских плат связь между северным и южном мостом обеспечивала шина PCI, контроллер которой располагался в северном мосте. У современных материнских плат мосты соединены новой шиной повышенной производительности, а контроллер шины PCI находится в южном мосте вместе с контроллерами всех прочих устройств.

3 Оперативная память

Оперативная память (RAM-Random Access Memory) - это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Существует много различных типов оперативной памяти, но с точки зрения физического принципа действия различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM).

Ячейки динамической памяти (DRAM) можно представить в виде микроконденсаторов, способных накапливать заряд на своих обкладках. Недостатки этого типа связаны, во-первых, с тем, что как при заряде, так и при разряде конденсаторов неизбежны переходные процессы, то есть запись данных происходит сравнительно медленно. Второй важный недостаток связан с тем, что заряды ячеек имеют свойство рассеиваться в пространстве, причем весьма быстро. Если оперативную память постоянно не «подзаряжать», утрата данных происходит через несколько сотых долей секунды. Для борьбы с этим явлением в компьютере происходит постоянная регенерация (освежение, подзарядка) ячеек оперативной памяти. Регенерация осуществляется несколько десятков раз в секунду и вызывает непроизводительный расход ресурсов вычислительной системы.

Ячейки статической памяти (SRAM) можно представить как электронные микроэлементы - триггеры, состоящие из нескольких транзисторов. В триггере хранится не заряд, а состояние (включен / выключен), поэтому этот тип памяти обеспечивает более высокое быстродействие, хотя технологически он сложнее и, соответственно, дороже.

Микросхемы динамической памяти используют в качестве основной оперативной памяти компьютера. Микросхемы статической памяти используют в качестве вспомогательной памяти (так называемой кэш-памяти), предназначенной для оптимизации работы процессора.

Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, который выражается числом. Одна адресуемая ячейка содержит восемь двоичных ячеек, в которых можно сохранить 8 бит, то есть один байт данных. Таким образом, адрес любой ячейки памяти можно выразить четырьмя байтами.

Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, называемых модулями. Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате.

Основными характеристиками модулей оперативной памяти являются объем памяти и время доступа. Время доступа показывает, сколько времени необходимо для обращения к ячейкам памяти - чем оно меньше, тем лучше. Время доступа измеряется в миллиардных долях секунды (наносекундах).

4. Энергонезависимая память CMOS

Работа таких стандартных устройств, как клавиатура, может обслуживаться программами, входящими в BIOS, но такими средствами нельзя обеспечить работу со всеми возможными устройствами. Так, например, изготовители BIOS абсолютно ничего не знают о параметрах наших жестких и гибких дисков, им не известны ни состав, ни свойства произвольной вычислительной системы. Для того чтобы начать работу с другим оборудованием, программы, входящие в состав BIOS, должны знать, где можно найти нужные параметры. По очевидным причинам их нельзя хранить ни в оперативной памяти, ни в постоянном запоминающем устройстве. Специально для этого на материнской плате есть микросхема «энергонезависимой памяти», по технологии изготовления называемая CMOS. От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стирается во время выключения компьютера, а от ПЗУ она отличается тем, что данные в нее можно заносить и изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы. Эта микросхема постоянно подпитывается от небольшой аккумуляторной батарейки, расположенной на материнской плате. Заряда этой батарейки хватает на то, чтобы микросхема не теряла данные, даже если компьютер не будут включать месяцами. В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких и жестких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах материнской платы.

BIOS (basic input/output system) - базовая система ввода-вывода - это встроенное в компьютер программное обеспечение, которое ему доступно без обращения к диску. На компьютере 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. Эта технология позволяет BIOS всегда быть доступным, несмотря на повреждения, например, дисковой системы. Это также позволяет компьютеру самостоятельно загружаться.
На системной плате также находятся контроллеры интерфейсов (жестких и гибких дисков, клавиатуры и др.) Контроллер является средством сопряжения какого-либо устройства с шиной компьютера, способным на самостоятельные действия после получения команд от обслуживающей его программы. Сложные контроллеры могут иметь в своем составе процессор.

Контроллеры портов. Под «портами» понимаются разъемы на задней стенке компьютера, предназначенные для подключения таких внешних устройств, как принтер, внешний модем, «мышь».

USB. (Universal Serial Bus - универсальная последовательная магистраль) - интерфейс для подключения различных внешних устройств. Предусматривает подключение большого количества устройств к одному USB-каналу (по принципу общей шины). Адаптер также является средством сопряжения какого-либо устройства с шиной компьютера, однако к самостоятельной работе не способен (например, адаптеры COM- и LPT-портов, мыши).

Plug And Play - «вставь и играйся». Обозначает технологию, которая сводит к минимуму усилия по подключению новой аппаратуры.

PnP-карты не имеют перемычек конфигурации или особых программ настройки; вместо этого общий для компьтера PnP-диспетчер сам находит каждую из них и настраивает, предотвращая конфликты.

Заключение

Материнская плата является своеобразным «фундаментом» для всех комплектующих компьютера. Именно в нее ставятся все основные устройства: видеокарта, оперативная память, процессор, жесткие диски и т.д. Другими словами, это платформа, на которой строится вся остальная конфигурация компьютера, задавая основные характеристики стабильности и быстродействия, возможности наращивания мощности и, соответственно, сроки морального старения компьютера.

Список использованной литературы

1. Гукин Д. «IBM-совместимые персональные компьютеры. Устройство и модернизация». Изд-во «Мир». 1993 г.

2. Нортон П. «Внутренний мир персонального компьютера». Изд-во «Диасофт». Изд. 8 - е. 1999 г.

3. Старков В.В. «Архитектура персонального компьютера. «Организация, устройство, работа». Изд-во «Горячая линия-Телеком». 2004 г.

4. Фигурнов В.Э. «IBM PC для пользователя». Изд-во «Дрофа». 1997 г.

Размещено на Allbest.ru