Материнская плата

Выполнил:

ст. гр. БМИб – 110

Филиппов А.В,

Введение 

 

• Первая материнская плата была разработана фирмой IBM, и показанная в августе 1981 года (PC-1). В 1983 году появился компьютер с увеличенной системной платой (PC-2). Максимум, что могла поддерживать PC-1 без использования плат расширения- 64К памяти. PC-2 имела уже 256К, но наиболее важное различие заключалось в программировании двух плат. Системная плата PC-1 не могла без корректировки поддерживать наиболее мощные устройства расширения, таких, как жесткий диск и улучшенные видеоадаптеры.
• По размерам материнские платы в общем случае можно разделить на три группы.

• 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.

 

Ввод

 

• Количество производителей материнских плат много, а также их видов и одной страницы про материнские платы недостаточно. Самые популярные производители материнских плат: Asus, Microstar(MSI), Epox, GigaByte, Intel, Foxconn, EliteGroup и тд... Для каждой материнской платы есть своя характеристика и архитектура. При сборке учитываются множество показателей от комплектующих также от процессора, видеокарты, шины, блока питания и другое.

Строение

 

• Для начала разберемся в простейших понятиях архитектуры строения системной платы. Одна из важнейших узлов компьютера является системная плата (system board), иногда называемая материнской (motherboard), основной или главной платой (main board). В этой главе рассматриваются типы системных плат и их компоненты. Существует несколько наиболее распространенных форм-факторов, учитываемых при разработке системных плат. Форм-фактор (form factor) 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. Нестандартные форм-факторы, к сожалению, являются препятствием для модернизации компьютера, поэтому от их использования лучше отказаться. Наиболее известные форм-факторы системных плат перечислены ниже.

• Все основные электронные схемы компьютера и необходимые дополнительные устройства включаются в материнскую плату, или подключаются к ней с помощью слотов расширения. Наиболее важной частью материнской платы является чипсет
• Чипсет — это набор микросхем материнской платы, он состоит из 2-х основных микросхем: северный и южный мост.
• Северный мост-отвечает за работу с процессором, памятью и видеоадаптером. Северный мост определяет частоту системной шины, возможный тип оперативной памяти, её максимальный объем и скорость обмена информацией с процессором.
• Южный мост— это микросхема, которая обеспечивает взаимодействие между центральным процессором и жестким диском, картами PCI, PCI Express, интерфейсами IDE, SATA, USB и др. В отличие от северного моста, южный мост обычно не подключён напрямую к процессору

 

• центральное вычислительное устройство — исполнитель машинных инструкций, часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера, отвечающая за выполнение арифметических операций, заданных программами операционной системы, и координирующий работу всех устройств компьютера.

 

• Компьютерная шина (от англ. computer bus, bidirectional universal switch — двунаправленный универсальный коммутатор) — в архитектуре компьютераподсистема, которая передает данные между функциональными блоками компьютера. Обычно шина управляется драйвером. В отличие от связи точка—точка, к шине можно подключить несколько устройств по одному набору проводников. Каждая шина определяет свой набор коннекторов для физического подключения устройств, карт и кабелей.

 

Примеры внутренних компьютерных шин 
Последовательные

 

• 1-Wire 
• HyperTransport
• I²C
• PCI или PCIe
• Serial Peripheral Interface Bus или шина SPI
• USB, Universal Serial Bus, чаще используется как внешняя
• FireWire, i.Link, IEEE 1394, чаще используется как внешняя

 

Примеры внешних компьютерных шин

 

• Advanced Technology Attachment или ATA (также известна, как PATA, IDE, EIDE, ATAPI) — шина для подключения дисковой и ленточной периферии. 
• SATA, Serial ATA — современный вариант ATA
• USB, Universal Serial Bus, используется для множества внешних устройств
• HIPPI HIgh Performance Parallel Interface
• IEEE-488, GPIB (General-Purpose Instrumentation Bus), HPIB, (Hewlett-Packard Instrumentation Bus)
• PC card, ранее известная как PCMCIA, часто используется в ноутбуках и других портативных компьютерах, но теряет своё значение с появлением USB и встраиванием сетевых карт и модемов
• SCSI, Small Computer System Interface, шина для подключения дисковых и ленточных накопителей
• Serial Attached SCSI, SAS — современный вариант SCSI
• Проприетарные
• Floppy drive connector

BIOS

 

• Главная функция BIOS материнской платы — инициализация устройств, подключённых к материнской плате, сразу после включения питания компьютера. BIOS проверяет работоспособность устройств (т. н. самотестирование, англ. POST — Power-On Self Test), задаёт низкоуровневые параметры их работы (например, частоту шины центрального микропроцессора), и после этого ищет загрузчик операционной системы (англ. Boot Loader) на доступных носителях информации и передаёт управление операционной системе. Операционная система по ходу работы может изменять большинство настроек, изначально заданных в BIOS. Многие старые персональные компьютеры, которые не имели полноценной операционной системы, либо её загрузка не была необходимой пользователю, вызывали встроенный интерпретатор языка Бейсик. В некоторых реализациях BIOS позволяет производить загрузку операционной системы через интерфейсы, изначально для этого не предназначенные, в том числе USB и IEEE 1394. Также возможна загрузка по сети (применяется, например, в т. н. «тонких клиентах»).

Базовая система ввода-вывода (Basic Input-Output System)

Хабовая архитектура