Системная (материнская) плата

PCI (Peripherals Component Interconnect) разработана фирмой Intel, является стандартом для систем на базе Pentium, может использоваться вне зависимости от типа процессора. Спецификация PCI 2.1 обеспечивает работу с частотой 66МГц и скоростью обмена до 520Мбайт/с.

PCI Express – более усовершенствованная системная шина, пришедшая на замену PCI. Последняя ревизия шины PCI Express 3.0 была представлена в ноябре 2010 года. Суммарная пропускная способность одного канала шины равна 1.6Гбайт/с, а для 32-канальной шины – 51.2Гбайт/с. В будущем планируется выпуск ревизии PCI Express 4.0, в которой скорость будет увеличена ещё в два раза.

Наличие этих шин и интерфейсов в ПЭВМ обеспечивают контроллеры, связывающие системную шину с соответствующей локальной шиной (например, системная шина – шина PCI), или различные интерфейсы (например, шина PCI – шина ISA).

2.7 Разъёмы, слоты, порты

 

В самом широком смысле, разъём – это общее название приспособлений для механического соединения различных устройств друг с другом. В компьютере имеется несколько разновидностей разъёмов, каждый из которых, в зависимости от назначения, имеет то или иное наименование – сокеты, слоты, порты, гнёзда, выводы, выходы, интерфейсы и др. Например, сокет – разъём для установки процессора; порт USB – разъём для подключения внешних устройств через USB-интерфейс; слот – щелевой разъём для установки печатной платы. Разъёмы, связанные с системной шиной, называемые слотами расширения.

Слот расширения – щелевой разъём, соединённый с системной шиной и предназначенный для установки дополнительных модулей (карт расширения), расширяющих конфигурацию устройства. Через слот обычно подключаются видеокарты, звуковые карты, сетевые карты, POST-карты, оперативная память Apple II (в редких случаях). Слоты расширения могут быть как универсальными, так и специализированными.

Порт (от лат. portare – "нести") – один из физических каналов ввода-вывода компьютера, обычно представляемый в виде разъёма на задней стенке. На каждой материнской плате присутствуют порты PS/2 для клавиатуры и мышки, порты USB, COM- и LPT-порты.

 

2.8 Контроллеры и  адаптеры

 

Все устройства подключаются к ПК через внешние интерфейсы или с помощью специализированных адаптеров и контроллеров, встраиваемых в системную плату или размещаемых на платах (картах) расширения. Адаптер является средством сопряжения какого-либо устройства с какой-либо шиной или интерфейсом. Контроллер служит тем же целям сопряжения, но при этом подразумевается его некоторая активность – способность к самостоятельным действиям после получения команд от обслуживающей его программы. Сложный контроллер может иметь в своём составе и собственный процессор. На эти тонкости терминологии не всегда обращают внимание и понятия "адаптер" и "контроллер" считают почти синонимами.

Кроме того, что адаптеры и контроллеры обеспечивают обмен информацией между компьютером и внешним устройством, они также сообщают машине о его состоянии и произошедших в нём сбоях. Адаптер может прервать работу процессора, чтобы тот выполнил для данного устройства некую работу.

Сейчас каждая материнская плата имеет встроенный сетевой или Ethernet – контроллер, который обеспечивает работу компьютера в локальной сети.

Периферийные устройства подключаются к тем или иным интерфейсам системных устройств. Так, например, жёсткий диск (винчестер), подключённый к контроллеру SATA системной платы, является периферийным устройством; отдельных ресурсов он не занимает – процессор к нему обращается через ресурсы контроллера SATA. Точно так же периферийным устройством является и принтер – он подключается к системному устройству (LPT-порту, контроллеру USB).

 

2.9 Генератор тактовой  частоты

 

Кроме описанных выше элементов, на материнской плате располагается генератор тактовой частоты, состоящий из двух частей – кварцевого резонатора и тактового генератора. Это деление вызвано тем, что кварцевый резонатор не способен генерировать импульсы с частотой, требуемой для работы процессоров, памяти и шин. Поэтому синхросигналы, вырабатываемые кварцевым резонатором, изменяют с помощью тактового генератора. Изменение происходит путём деления или умножения исходной частоты для получения требуемой частоты. Таким образом, основная задача тактового генератора материнской платы – это формирование высокостабильного периодического сигнала для синхронизации работы элементов ПЭВМ.

Частота тактовых импульсов во многом определяет скорость вычислений. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность процессора.

Кроме тактового генератора, на материнской плате располагается множество конденсаторов, которые сглаживают скачки напряжения, тем самым повышая стабильность работы и срок службы всех элементов ЭВМ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. КЛАССИФИКАЦИЯ МАТЕРИНСКИХ  ПЛАТ ПО ФОРМ-ФАКТОРУ

 

Форм-фактор материнской платы определяет ее геометрические размеры и параметры электропитания. Выбор форм-фактора определяется требованиями по энергопотреблению, а также по занимаемой площади, в зависимости от этого предпочтение отдается той или иной материнской плате. От форм-фактора зависит тип системного блока ПК. Существует несколько наиболее распространенных форм-факторов, учитываемых при разработке системных плат. 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.

Форм-фактор носит рекомендательный характер. Спецификация форм-фактора определяет обязательные и опциональные компоненты. Однако большинство производителей предпочитают соблюдать спецификацию, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость материнской платы и стандартизированного оборудования других производителей.

 

3.1 Форм-факторы материнских плат

 

1. ATX (Advanced Technology eXtended) - форм-фактор, который был предложен еще в 1995 г. компанией Intel и с тех пор по сей день сохранил огромную популярность. Системные платы форм фактора ATX имеют размеры 30,5 x 24,4 см. В настоящее время большинство системных плат, корпусов и блоки питания на базе процессоров Intel и AMD выпускаются в формате ATX.

К особенностям спецификации ATX относится следующее:

• размещение портов ввода/вывода на системной плате;
• встроенный разъем типа PS/2 для клавиатуры и мыши;
• расположение разъемов IDE и FDD ближе к самим устройствам;
• размещение гнезд процессора в задней части платы, рядом с блоком питания;
• использование единого 20-контактного и 24-контактного разъемов питания.

2. mATX (micro ATX) – форм-фактор материнской платы 9,6х9,6" (244х244 мм), разработан Intel в 1997 году. Используется как для процессоров архитектуры x86, так и архитектуры x64. Был разработан в качестве естественной эволюции форм-фактора ATX для решения новых тенденций рынка и технологий ПК.

Форм-фактор разрабатывался с учётом полной электрической и обратной механической совместимости с форм-фактором ATX. Материнские платы MicroATX могут использоваться в корпусах для ATX (но не наоборот). При выпуске материнских плат часто выпускают на одном и том же чипсете платы как формата ATX, так и MicroATX, при этом различие обычно состоит в количестве PCI слотов и интегрированной периферии. Весьма часто встречается следующее различие: платы MicroATX выпускаются со встроенной видеокартой, ATX — без (MicroATX предполагается для офисной работы и, в основном, не рассчитан на игровое применение, требующее мощных видеокарт).

3. EATX (Extended ATX) материнские платы отличаются от ATX размерами (до 30.5 x 33.0 см), используются в основном для серверов.

4. BTX (Balanced Technology Extended) - новый стандарт, который приходит на смену ATX. При разработке этого форм-фактора большое внимание уделялось эффективному охлаждению установленных на плате элементов. BTX идеально подходит для построения миниатюрных компьютеров. Материнские платы BTX имеют размеры 26.7 х 32.5 см и поддерживают семь слотов расширения.

5. mBTX (micro BTX) - уменьшенный вариант BTX. Размеры таких плат составляют 26.7 х 26.4 см. mBTX поддерживают четыре слота расширения.

6. mini-ITX - форм-фактор для материнских плат, разработанный компанией VIA Technologies. Электрически и механически совместимы с форм-фактором ATX. Материнские платы mini-ITX имеют небольшие габариты (17 х 17 см).

7. SSI EEB (Server Standards Infrastructure Entry Electronics Bay). Материнские платы этого стандарта обычно служат для построения серверов. Разъемы для подключения блока питания имеют 24+8 контактов. Габариты таких плат составляют 30.5 x 33.0 см.

8. SSI CEB (SSI Compact Electronics Bay). Материнские платы этого стандарта обычно служат для построения серверов. Разъемы для подключения блока питания имеют 24+8 контактов. Габариты таких плат составляют 30.5 x 25.9 см.

Устаревшие стандарты: Baby-AT; Mini-ATX; полноразмерная плата AT; LPX.

Современные стандарты: АТХ; microATX; Flex-АТХ; NLX; WTX, CEB.

Внедряемые стандарты: Mini-ITX и Nano-ITX; Pico-ITX; BTX, MicroBTX и PicoBTX.