Системные платы, виды и спецификация

                                                                                             

Жаркентский финансово-экономический колледж

Предметно-цикловая комиссия общественных и специальных дисциплин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

               КУРСОВАЯ РАБОТА

 

 

Предмет: Комплекс технических средств

Тема: «Системные платы, виды и спецификация».

 

 

 

 

 

                 Выполнила: Малякина Надежда Александровна

                                                                   III курс 322 группа

                        Руководитель: преподаватель информатики

                                       Ибрагимов Рустэм Александрович

 

 

 

 

 

 

 

 

п. Головацкого –2013 год.

Рецензия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                        Оглавление

Введение...…………………………………………………………………………. 4

1. Печатная плата .………………………………………………………………… 6
2. Компоненты материнской платы ………………………………………………6
1. Чипсет …………………………………………………………………… . .6
2. Центральный процессор .………………………………………………….8
3. Оперативная память………………………………………………………..9
4. Кэш-память.……………………………………………………………….11
5. BIOS………………………………………………………………………. 12
6. Системная шина....………………………………………………………..13
7. Разъёмы, слоты, порты. .………………………………………………….15
8. Контроллеры и адаптеры……………………………………………… ...15
9. Генератор тактовой частоты……………………………………………..16
3. Фирмы–производители системных плат……………………………………. .17
4. Форм-факторы системных плат и их спецификации………………………...18
1. Устаревшие форм-факторы………………………………………………19
2. Современные форм-факторы.……………………………………………21
3. Внедряемые форм-факторы..……………………………………………. 24

Заключение……………………………………………………………………….. 28

Список использованной литературы…………………………………………….30

Приложение ……………………………………………………………………….31

 

 

 

 

 

Введение

Как известно, ни одна электронно-вычислительная машина не способна функционировать  без её главного компонента – системной (материнской) платы, основным предназначением  которой является объединение всех элементов компьютера. Именно эта важнейшая часть компьютерной платформы и стала предметом изучения моей курсовой работы. В данной работе представлено не только описание самой системной платы и составляющих её элементов, но и характеристика видов и спецификаций материнских плат ПЭВМ.

Системная (материнская) плата  задаёт, с одной стороны, фундаментальные параметры компьютера (тип процессора и памяти), определяющие возможный уровень производительности, а с другой – практические (форм-фактор, количество слотов расширения, наличие интегрированных устройств), определяющие потребительские свойства и возможную сферу применения.

Большинство пользователей  не знают в чём отличие системных плат от материнских, ведь, по сути, это название одной и той же части ПК. Специалисты отмечают, что с технической точки зрения, материнской называется та плата, которая содержит разъёмы для подключения других печатных плат, системная же – напротив, весьма ограничена в этом вопросе и данных разъёмов не имеет. Однако на сегодняшний день такие платы встречаются крайне редко, поэтому термин «материнская плата» получил большее распространение для обозначения данного элемента. По английской терминологии системную плату называют motherboard (материнская) или mainboard (главная или системная), а вот на сленге IT-специалистов она называется «мамкой» или «материнкой».

Системная плата представляет собой многослойную печатную плату, выполненную из диэлектрического материала, т.е. из материала, который не пропускает электрический ток.

Материнская (системная) плата – это главный функциональный модуль и связующее звено ПЭВМ, на котором располагаются:

• набор системной логики (чипсет);
• центральный процессор, сопроцессор;
• оперативная (основная) память;
• кэш-память;
• базовая система ввода-вывода (BIOS);
• набор дополнительных микросхем поддержки кэш-памяти, основной памяти, системных шин и т.п.;
• системная шина (или набор шин, например PCI ISA и др.);
• связанные с системной шиной унифицированные разъёмы (слоты, порты);
• гнёзда увеличения ресурсов;
• контроллеры и адаптеры периферийных устройств;
• генератор тактовой частоты.

Как видим, у материнской  платы большой набор компонентов, которые влияют на работу всего компьютера. Вся эта конструкция устанавливается в корпусе системного блока на специальных пластмассовых стойках и крепится винтами.

Рассматривая виды системных  плат, необходимо отметить, что они  напрямую зависят от форм-фактора, т.е. от типоразмера. Форм-фактор материнской платы — стандарт, определяющий размеры материнской платы для ПК, места её крепления к корпусу, расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода-вывода, сокета центрального процессора и слотов для оперативной памяти, а также тип разъёма для подключения блока питания. Подробнее со всеми типоразмерами системных плат и их спецификациями вы сможете ознакомиться в 4-й части.

 

 

1. Печатная плата

Основу системной платы  составляет печатная плата. На ней располагаются  сигнальные линии, часто называемые сигнальными дорожками, соединяющими между собой все элементы материнской  платы. Если сигнальные дорожки расположены  слишком близко друг к другу, то передаваемые по ним сигналы будут создавать  друг для друга помехи. Чем длиннее  дорожка и выше скорость передачи данных по ней, тем больше она создаёт  помех для соседних дорожек. В  результате, могут возникать сбои в работе даже сверхнадёжных и  дорогих компонентов ЭВМ. Поэтому  основная задача при производстве печатной платы так разместить сигнальные дорожки, чтобы минимизировать действие помех на передаваемые сигналы. Для  этого печатную плату делают многослойной, многократно увеличивая полезную площадь  печатной платы и расстояние между  дорожками. Обычно современные материнские платы имеют шесть слоёв: три сигнальных слоя, слой заземления и две пластины питания. Однако, количество слоёв питания и сигнальных слоёв может варьироваться в зависимости от особенностей материнских плат.

На печатной плате располагаются  все основные компоненты и разъёмы для подключения плат расширения и периферийных устройств. Рассмотрим более подробно все компоненты материнской платы и начнём с главного – чипсета.

2. Компоненты материнской платы

1. Чипсет

На первых этапах развития компьютерной техники для организации  взаимодействия между основными  компонентами компьютера, использовались десятки микросхем, что вызвало  ряд неудобств, которые должен был  исправить чипсет. Фактически 90% функциональности материнской платы зависят от выбора чипсета. Он определяет тип процессора, тип памяти, который будет установлен в системе, также чипсетом определяется возможность подключения тех или иных периферийных устройств.

Чипсет (набор системной  логики) – это набор микросхем, обеспечивающий совместное функционирование центрального процессора, памяти, видеокарты,  устройств ввода-вывода и других компонентов, подключаемых к материнской  плате. Чипсет состоит из северного  моста и южного моста (см. схему 1). Иногда северный и южный мосты объединяют в одну микросхему, такое решение называют одночиповым. Классическая структура с двумя микросхемами носит название двухмостовой схемы.

Северный мост (North Bridge, MCH – Memory Controller Hub, системный контроллер) выполняет функции контроля и направления потока данных из 4-х шин: - шины связи с процессором или системной шины (FSB, DMI, Hyper Transport, QPI); - шины связи с памятью; - шины связи с графическим адаптером (AGP, PCI Express); - шины связи с южным мостом (PCI, Hublink, PCI Express). То есть северный мост является центральным узлом материнской платы, который связывает между собой видеоадаптер, память, процессор и элементы, управление которыми совершает южный мост.

Южный мост (South Bridge, ICH – I/O Controller Hub, периферийный контроллер) включает в себя: - контроллер шины связи с северным мостом (PCI, Hublink, DMI, Hyper Transport); - контроллер шины связи с платами расширения (PCI, PCI Express); - контроллер линий связи с периферийными устройствами и другими ЭВМ (USB, FireWire, Ethernet, Wi-Fi); - контроллер шины связи с жёсткими дисками (ATA, SATA, SCSI, SAS); - контроллер шины связи с медленными устройствами (шины ISA, LPC, MCA, SPI). Так же южный мост соединяется с микросхемой BIOS и микросхемой Super I/O, отвечающей за последовательные и параллельные порты.

Для соединения северного  и южного мостов используется специальная  шина. Разные производители чипсетов используют разные шины: Intel (шина QPI, DMI), AMD (Hyper Transport, PCI Express), Nvidia (Hyper Transport).

На текущее время двухмостовая схема построения чипсетов постепенно уходит в прошлое. Всё чаще производители  интегрируют контроллер памяти на кристалл процессора (к примеру, это реализовано  в структуре некоторых процессоров Intel Core ix и в ряде линеек AMD). Это позволяет поднять производительность системы за счёт уменьшения времени взаимодействия с периферийными устройствами и внутренними компонентами, ранее подключаемыми к южному мосту, но значительно усложняет конструкцию чипсета, тем самым увеличивая стоимость материнской платы.

2.2. Центральный процессор

Центральный процессор управления (ЦПУ) – это основное устройство ЭВМ, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде (рисунок 1). В основе работы современных процессоров лежит вероятностная модель. Её смысл заключается в том, что процессор предсказывает последующие действия программы или пользователя, основываясь на их предыдущих действиях.

Сопроцессор – специализированный процессор, расширяющий возможности  ЦПУ, но оформленный как отдельный  функциональный модуль. Физически сопроцессор  может быть отдельной микросхемой  или может быть встроен в центральный  процессор (как это делается в  случае математического сопроцессора в процессорах для ПК, начиная  с Intel 486DX).

ЦП компьютера имеет ряд  технических характеристик, которые  определяют самую главную характеристику любого процессора – его производительность. К таким характеристикам относятся:

- Тактовая частота –  это показатель скорости выполнения команд центральным процессором. Единицей одного такта принято считать 1Гц. Это значит, что если частота равна 1ГГц, то ядро процессора выполняет 1 млрд. тактов. Тактовая частота процессора пропорциональна частоте системной шины.

- Разрядность – это величина, определяющая количество информации, которое ЦП способен обработать за один такт. Если разрядность процессора равна 16, значит, он способен обработать 16 бит информации за один такт. В настоящее время используются 32- и 64-разрядные процессоры.

- Кэш-память – это быстродействующая  память компьютера, предназначенная для временного хранения информации (кода выполняемых программ и данных), необходимых центральному процессору. Подробнее о кэш-памяти вы сможете узнать из пункта 2.4.

- Количество ядер. Современные  технологии позволяют разместить  в одном корпусе более одного  ядра. Наличие нескольких ядер  значительно увеличивает производительность  процессора. Многоядерность, прежде  всего, позволяет реализовать  функцию многозадачности: распределить  работу между ядрами процессора.

- Частота и разрядность  системной шины. Частота шины – это тактовая частота, с которой происходит обмен данными между процессором и системной шиной компьютера. Естественно, чем выше разрядность и частота системной шины, тем выше производительность процессора. Функции системной шины представлены ниже в пункте 2.6.

Процессор на материнской  плате установлен в специальном  разъёме, который носит название сокет или слот1 (см. рисунок 2). Использование сокета вместо непосредственного припаивания процессора на материнской плате упрощает замену процессора для модернизации или ремонта компьютера, а также снижает стоимость материнской платы. Сокеты различаются по размеру, количеству ножек, соответственно для каждого типа процессора необходимо использовать свой слот для установки. Сокеты имеют разные варианты крепления кулера для охлаждения процессора. Существует всего несколько фирм, специализирующихся на изготовлении процессоров: Intel, AMD, Cyrix, IBM и Texas Instruments. К текущему времени популярной фирмой Intel было выпущено 7 поколений процессоров Pentium.