Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

«Туймазинский государственный юридический колледж»

Реферат

На тему: «Чипсет системной платы»

Выполнил: студент 2-го курса группы ПИ-209

Гарафутдинов Самат Фаритович

Проверил: преподаватель кафедры компьютерных технологий

Кузнецов Виктор Владимирович

Туймазы 2016

Содержание

• Введение
• 1. Понятие чипсета системной платы
• 2. История развития чипсетов
• 3. Архитектура чипсетов
• 4. Чипсеты современных x86-процессоров
• 5. Выбор материнской платы
• Заключение
• Список литературы


Введение

Несмотря на великое разнообразие предлагаемых моделей, подавляющее большинство производителей разрабатывают исключительно ''обвязку'' для весьма узкого списка чипсетов. Под собственно чипсетом традиционно подразумевается набор микросхем логики аппаратной поддержки процессора, например, в составе чипсета Intel Triton входят две микросхемы: системный контролер и контроллер ввода/вывода.

В настоящее время большинством производителей материнских плат в качестве основного элемента используются микросхемы фирм Intel. Для процессора Pentium это 430-я серия, для Pentium II-440-я и т.д.

Целью данного реферата является описание функциональных возможностей чипсета, его назначение и обзор нескольких моделей современных чипсетов.

Задачи:

1. Рассмотреть архитектурные особенности чипсета.

2. Рассмотреть современные модели чипсетов, выявить их различия с более ранними моделями.

1. Понятие чипсета системной платы

Чипсет (англ. chipset) -- набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций. Так, в компьютерах чипсет, размещаемый на материнской плате выполняет роль связующего компонента, обеспечивающего совместное функционирование подсистем памяти, центрального процессора (ЦП), ввода-вывода и других. Чипсеты встречаются и в других устройствах, например, в радиоблоках сотовых телефонов.

Микропроцессоры, устанавливаемые на материнской плате, в определенном диапазоне моделей можно менять, а главным несменяемым функциональным компонентом СП является набор системных микросхем (чипсет). От типа установленного на СП набора системных микросхем зависят многие важные характеристики ПК. Обычно системные платы и именуют по типу расположенного на ней чипсета. Действительно, чипсеты определяют во многом тактовую частоту шин СП, обеспечивают надлежащую работу микропроцессора, системной шины, интерфейсов взаимодействия с оперативной памятью и другими компонентами ПК. В частности, они содержат в себе контроллеры прерываний, прямого доступа к памяти, микросхемы управления памятью и шиной -- все те компоненты, которые в оригинальной IBM PC были собраны на отдельных микросхемах. Обычно в одну из микросхем набора входят также часы реального времени с CMOS-памятью и иногда -- контроллер клавиатуры, однако эти блоки могут присутствовать и в виде отдельных микросхем. В последних разработках в состав микросхем наборов для интегрированных плат стали включаться и контроллеры внешних устройств. Иными словами, тип набора в основном определяет функциональные возможности платы: типы поддерживаемых процессоров; структуру и объем кэш-памяти; возможные сочетания типов и объемов модулей памяти; поддержку режимов энергосбережения; возможность программной настройки параметров и т. п.

2. История развития чипсетов

Первые чипсеты в современном понимании этого термина появились в середине 1980-х. Первопроходцами стали разработчики компьютеров серии Amiga с чипсетом OCS (позже его сменил ECS и AGA). Немногим позже компания Chips & Technologies предложила чипсет CS8220 (основной чип 82C206) для IBM PC/AT-совместимых систем. Примерно тогда же появились компьютеры серии Atari ST, так же созданные с использованием чипсета.

На развитие отечественной вычислительной техники, при существующих самобытных школах (Глушкова, Лебедева, Петрова, Ершова, Абрамова, Брусенцова, Каляева, Шура-Бура и др), существенное влияние оказали успешные разработки зарубежной микроэлектроники, в первую очередь американской. Специфика использования вычислительной техники в СССР и её разработки сыграли свою роль и в разработки отечественных «чипсетов» -- ими стали так называемые «наборы микросхем» и «микропроцессорные комплекты». Учитывая состояние развития технологий на момент распада СССР, и последующие события в стране, в настоящее время в России существует заметный перевес теоретических разработок над практическими. чипсет системный плата микросхема

К началу 90-х приоритеты производителей компьютеров сместилась с сохранения совместимости с IBM PC к сохранению совместимости с Windows. В итоге разработки IBM остались без внимания. Рынок продолжал развиваться, но уже по своим правилам. Переломный момент в развитии системных плат произошел в 1991 году, когда Intel представила на суд общественности шину PCI (Peripheral Component Interconnect), а вместе с ней и новое видение материнской платы. В центре любого процесса находилась шина PCI. Она же соединяла два сложных микрочипа -- северный мост и южный мост. Этот подход перевернул все с ног на голову. По замыслу инженеров центральный процессор мог получить доступ к периферии через мосты. Северный мост отвечал за связь с оперативной памятью и разъемами PCI, а южный за всю периферию и дополнительные контроллеры (жесткого диска, флоппи-дисковода и т.д.). Позже добавили звуковой кодек, сетевой контроллер и т.п.

За 17 лет (1991-2008) многое изменилось, но суть осталась прежней: основой всего остаются один или два моста, которые объединяют в себе бесчисленные контроллеры.

3. Архитектура чипсетов

Современные системные наборы чипсетов состоят из двух базовых микросхем с условными именами северный мост (North bridge) и южный мост (South bridge). Северный мост обеспечивает управление четырьмя компонентами: шиной оперативной памяти, интерфейсными шинами PCI, AGP (или PCI Express xl6) и системной шиной МП, поэтому его часто называют Memory Controller Hub (MCH). Южный мост имеет в своем составе контроллеры (адаптеры) дисководов, клавиатуры, мыши; управляет интерфейсными шинами IDE/ATA, SCSI, USB, SATA, SAS, IEEE 1284, PCI Express xl; его часто называют I/O Controller Hub (ICH), а иногда и функциональным контроллером. Наиболее известные наборы микросхем для СП выпускает фирма Intel. Сейчас еще используются ее старые чипсеты 440ВХ, 440GX, 440ZX, 810, 815, 820, 840, но наиболее популярны новые наборы, разработанные для МП Pentium 4.

Распространены также весьма удачные микросхемы фирмы VIA Technologies -- VIA Apollo, фирм Acer Laboratories, Silicon Integrated System (SIS) и т.д. В начале 2003 года для МП Pentium 4 выпускались следующие чипсеты: i850 (850Е), i845 (845D, 845Е, 845РЕ, 845GE, 845GV), i875 (875P, 865), SIS 645, VIA 266, а в конце года к ним добавились чипсеты i915 и i925 новой, 900-й серии. Типы чипсетов и их модификации различаются типами поддерживаемых микропроцессоров и памяти DRAM (SDRAM, DRDRAM, DDR SDRAM), частотой процессорной шины (133, 266, 400, 533, 800 МГц), вариантами схем мостов, версиями поддерживаемых протоколов UDMA, AGP, Ethernet, USB, наличием встроенного видеоадаптера и др. Например, чипсетов i845 для работы с памятью DDR выпущено несколько модификаций. Многие новые версии чипсетов поддерживают: прямой 2-канальный доступ к памяти, 6 портов USB 2.0 и технологию Hyper Threading.

Иногда в состав чипсета включают микросхему Super I/O, которая подключается к южному мосту по шине Low Pin Count и отвечает за низкоскоростные порты: RS232, LPT, PS/2. Существуют и чипсеты, заметно отличающиеся от традиционной схемы. Например, у процессоров для разъёма LGA 1156 функциональность северного моста (соединение с видеокартой и памятью) полностью встроена в сам процессор, и следовательно, чипсет для LGA 1156 состоит из одного южного моста, соединенного с процессором через шину DMI. Создание полноценной вычислительной системы для персонального и домашнего компьютера на базе, состоящей из столь малого количества микросхем (чипсет и микропроцессор) является следствием развития техпроцессов микроэлектроники развивающихся по закону Мура.

Системная плата имеет разъемы (слоты) для установки определенных модулей оперативной памяти. Для модулей ОЗУ используются 30-, 72- и 168-контактные разъемы, они сгруппированы в 2-4 слотах. Слоты с 30 и 72 контактами рассчитаны на модули памяти типа SIMM, которые в новых машинах уже не используются; 168-контактные слоты предназначены для современных модулей DIMM. С точки зрения поддерживаемой оперативной памяти, важными характеристиками СП являются также число слотов памяти, рабочая тактовая частота памяти (например, память РС100, РС133 и т. п.), общая емкость поддерживаемой памяти (так, чипсет i815 обеспечивает работу только 512 Мбайт памяти, в то время как 440ВХ, i820 и VIA Apollo - 1024 Мбайт).

На системных платах может размещаться дополнительная кэш-память второго уровня (Cache Level 2), которая предназначена для ускорения процесса обмена данными между процессором и оперативной памятью и служит для временного хранения часто используемых данных и команд, снимая во многих случаях необходимость обращения к более медленной оперативной памяти.

Расположенная непосредственно на материнской плате кэш-память относится, как правило, ко второму уровню, так как во многих процессорах уже имеется встроенная в кристалл кэш-память первого уровня. Объем Cache Level 2 на СП варьируется от 128 до 1024 Кбайт; микросхемы кэш-памяти выполнены в корпусах типа DIP или SOP и либо устанавливаются в соответствующие разъемы DIP-панельки, либо распаиваются непосредственно на плате. Синхронная кэшпамять может размещаться в специальных модулях COAST, очень напоминающих модуль SIMM и устанавливаемых в специальный разъем.

Современные модели процессоров Pentium II, III и 4 имеют Cache Level 2 на плате самого процессора, поэтому для них кэш-память на материнской плате может отсутствовать. На системной плате (в новых моделях обычно в составе микросхем чипсета) располагается микросхема постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), содержащая программы BIOS, необходимые для управления многими компонентами компьютера. BIOS доступна постоянно, независимо от работоспособности внешних компонентов, таких, например, как системные загрузочные диски. В BIOS есть программа, которая называется System Setup, -- именно с ее помощью пользователь управляет самыми глубокими настройками системы.

В современных материнских платах используются, как правило, микросхемы Flash BIOS, программы в которых могут перезаписываться при помощи специальных средств, что облегчает модернизацию этих программ при появлении новых устройств, которым нужно обеспечить поддержку (например, новых типов микросхем оперативной памяти). У Flash BIOS есть один существенный недостаток: существует много вирусов, которые, попав в систему, просто стирают все содержимое Flash BIOS, после чего системная плата выходит из строя. Самый известный из подобных вирусов -- «Чернобыль», испортивший очень большое количество компьютеров. От вирусов можно защититься только одним способом -- в System Setup запретить перезапись содержимого BIOS. Если эта установка активизирована, то ни один вирус ничего сделать не сумеет.

Важным компонентом, размещенным на системной плате (часто в системном чипсете), является микросхема CMOS-памяти. Она питается от своего локального аккумулятора (батарейки) и поэтому является энергонезависимой (сохраняет информацию при отключении компьютера от сети). Название CMOS произошло от названия технологии исполнения ее элементов. Память хранит информацию о параметрах многих устройств, входящих в ПК. Информация в ней может изменяться по мере необходимости, то есть память отслеживает текущую конфигурацию компьютера, на что не способна микросхема BIOS. Поэтому при загрузке компьютера BIOS берет необходимую для своей работы информацию об изменяемых параметрах компонентов ПК именно из этой памяти. Так, из CMOS-памяти считывается информация об установленном МП, о типах и емкости оперативной и всех видах дисковой памяти, о работоспособности устройств компьютера и т. д. Четкое отслеживание времени (в том числе и календаря), даже в отключенном от энергосети состоянии, также связано с тем, что информация о времени хранится в CMOS-памяти.

На системных платах располагаются также перемычки («джамперы») и DIP-переключатели, используемые для конфигурирования различных компонентов: переключатели используемого напряжения (5 В, 3,5 В и т. д.), переключатели внутренней частоты МП и др. «Джампер» представляет собой съемную перемычку, устанавливаемую на штырьковые контакты СП; DIP-переключатели -- это миниатюрные выключатели в DIP-корпусе. В современных компонентах пытаются сократить количество механических переключений, перекладывая их на автоматические программно-управляемые электронные схемы. Компоненты, которые после установки конфигурируются автоматически, относят к категории РпР-уст-ройств (PnP -- Plug & Play, «включай и работай»).

4. Чипсеты современных x86-процессоров

В создании чипсетов, обеспечивающих поддержку новых процессоров, в первую очередь заинтересованны фирмы-производители процессоров. Исходя из этого, ведущими фирмами (Intel и AMD) выпускаются пробные наборы, специально для производителей материнских плат, так называемые англ. referance-чипсеты. После обкатки на таких чипсетах, выпускаются новые серии материнских плат, и по мере продвижения на рынок лицензии (а учитывая глобализацию мировых производителей, кросс-лицензии) выдаются разным фирмам-производителям и, иногда, субподрядчикам производителей материнских плат.

Список основных производителей чипсетов для архитектуры x86:

1. Intel/NVidia

2. ATI/AMD

3. Via

4. SiS

Рис. 1 Функциональная схема чипсета i915

Современные системные платы кроме основного набора системных микросхем имеют другие микросхемы, реализующие много функциональных и даже интеллектуальных технологий. Например, в 2003 году фирма ASUS представила на рынке серию системных плат AI (Artificial Intelligence -- «искусственный разум»), имеющих наряду с прилагаемым к ним программным обеспечением фирменных функций весьма удобный пользовательский интерфейс.

Системные платы ASUS P4P800 и ASUS P4C800 поддерживают такие, например, интеллектуальные технологии:

1. AI Net -- диагностика состояния локальных компьютерных сетей (с помощью специальной прилагаемой утилиты Virtual Cable Nester) и поддержание высокой (1 Гбит/с) пропускной способности сети с помощью встроенного контроллера;

2. AI BIOS -- обнаружение сбоев в программах BIOS: при обновлении программ и при атаках вирусов функция CrashFree BIOS обнаруживает сбои и выполняет ввод нового программного кода с системной дискеты;

3. AI Overclocking -- подстройка частоты микропроцессора -- автоматический разгон процессора (увеличение его частоты на 33 %) в допустимых случаях с одновременной подстройкой напряжения питания модулей оперативной памяти и видеоадаптера; выполняется также регулировка скорости вращения процессорного вентилятора;

4. AI Audio -- обнаружение подключения аудиоустройств и др.;

5. Функции автоматической диагностики каналов связи локальных компьютерных сетей, имеют технологии восстановления программ BIOS, функции управления стереозвуком.

5. Выбор материнской платы

Для рабочей и оптимальной сборки компьютера при выборе материнской плате стоит обратить внимание на чипсет материнской платы, по его характеристикам вы сможете правильно сориентироваться при приобретении нужных вам комплектующих.

При выборе системной платы следует учитывать следующее:

1. микропроцессор, который должен быть установлен на плате;

2. типоразмер системной платы (должен быть согласован с возможностями системного блока);

3. тактовую частоту, на которой работает системная плата;

4. набор основных и вспомогательных микросхем (чипсет), обеспечивающих эффективную работу ПК;

5. основную, локальные и периферийные шины, с которыми плата может работать, и количество слотов для них;

6. наличие или возможность установки кэш-памяти;

7. наличие разъемов для подсоединения микросхем (разъем для процессора Over Drive, слоты для микросхем памяти и т. д.).

Заключение

Таким образом, мы рассмотрели неотъемлемую часть современного компьютера - чипсет системной платы. Мы выяснили его основные задачи и архитектурные особенности, рассмотрели историю развития чипсетов, а также пояснили, на что нужно обращать внимание при сборке ПК. Данный материал будет полезен для общего ознакомления для студентов высших и средних специальных учебных заведений по дисциплине «Архитектура ЭВМ и ВС».

Список литературы

1. http://studopedia.org/3-136492.html - статья «Чипсеты системных плат» 2012г.

2. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A7%D0%B8%D0%BF%D1%81%D0%B5%D1%82 - статья «Чипсет»

3. http://www.igromania.ru/articles/56244/Kompyuternaya_golova_Istoriya_razvitiya_chipsetov_chast_2.htm - статья «Компьютерная голова. История развития чипсетов, часть 2»

4. Кузнецов В.В. Учебно-методическое пособие по дисциплине «Архитектура ЭВМ и ВС». - Уфа: РИО РУНМЦ МО РБ, 2009. -216 С.

Размещено на Allbest.ru