Дънната платка е основата на всеки компютър, благодарение на нея всички устройства, които съставляват обикновен компютър, могат да работят заедно. Ще говорим от какво се състои този най-важен компонент на системата и как работи.

Дънната платка или системната платка е основата, върху която е изграден всеки съвременен компютър. Няма значение дали е настолна система, лаптоп, таблет или дори джобен компютър – всеки има дънна платка. Именно тя осигурява взаимодействието на такива компоненти, различни по своето устройство и функции, като процесор, RAM, карти за разширение и устройства.

Дънната платка е най-голямата част от компютъра. Той е скрит в кутията си, а подмяната му е сложна операция, която включва пълното демонтиране на компютъра.

Характеристики на дънната платка

Невъзможно е да се надцени ролята на дънната платка в работата на компютъра, въпреки факта, че броят на нейните функции на пръв поглед е малък. Но само благодарение на дънната платка периферните устройства могат да бъдат свързани към компютъра.

Общоприето е, че една от микросхемите на чипсета, така нареченият южен мост, отговаря за различни компютърни интерфейси. Въпреки това, днес повечето дънни платки са оборудвани с допълнителни интерфейсни контролери, които не се поддържат от чипсета. Това се отнася основно за новите високоскоростни USB 3.0 портове. Дизайнът на дънната платка позволява на потребителите лесно да разширят възможностите на своя компютър чрез свързване на допълнителни компоненти. Тази архитектура, наречена отворена, заедно с други подобрения, осигури едно време експлозивен растеж на популярността на персоналните компютри. Прочетете, за да разберете как е подредена дънната платка на съвременния компютър.

Дънната платка и нейните компоненти, вижте диаграмата.

Плащане-сандвич

Най-често срещаният тип дънна платка е за настолни компютри, но в повечето случаи казаното за тях важи и за сървърни платки, лаптопи и други компютри.

Огромен брой радиокомпоненти, конектори и други компоненти са монтирани на дънната платка, свързани със сложна мрежа от тънки медни проводници-релси. Има толкова много от тях, че в дизайна на дъската те са подредени на няколко слоя. Днес дънните платки съдържат до шест слоя медни връзки, като по сложност на технологичния процес производството на дънни платки изостава само от производството на съвременни видео адаптери - в тях могат да се използват до десет слоя. Нужда от в големи количестваслоеве е свързано и с факта, че това позволява при запазване на стандартните размери на платката да се разделят електрически вериги по нея, така че нивото на взаимни смущения, създавани от тях, да е минимално. Захранващите и заземяващите вериги обикновено се насочват по вътрешните медни слоеве, а електрическите сигнални вериги по останалите, включително горната и долната част. Ако дънната платка не приличаше на сандвич по своя дизайн, това ще отнеме няколко пъти голяма площи, разбира се, дори не се побираше под компютърно бюро, да не говорим за компактния корпус на съвременните компютри.

Интеграцията е актуална тенденция

Един от характерни чертиеволюция на съвременните компютри - интеграция. Новите дънни платки съчетават характеристиките на повечето различни устройства, които преди това са били инсталирани допълнително на компютъра.

Съвсем наскоро системният логически комплект на Intel включваше поне две микросхеми, но сега повечето от функциите на северния мост се преместиха в централния процесорен чип. Останалите функции са събрани в един чип, наречен Platform Controller Hub (PCH). В резултат на това самият термин чипсет (от английския чипсет - набор от чипове) загуби своята актуалност, тъй като чипът беше оставен сам.

Централните процесори също постепенно поглъщат допълнителни функции: след контролера на RAM, графичната карта също се премести в процесора.

Устройството и предназначението на дънната платка

Дънната платка или системната платка е многослойна печатна платка, която е в основата на компютъра, която определя неговата архитектура, производителност и комуникира между всички свързани към нея елементи и координира тяхната работа.

1. Въведение.

Дънната платка е един от най-важните елементи на компютъра, който определя външния му вид и осигурява взаимодействието на всички устройства, свързани към дънната платка.

Дънната платка съдържа всички основни елементи на компютъра, като:

Системният логически набор или чипсет е основният компонент на дънната платка, който определя какъв тип процесор, тип RAM, тип системна шина може да се използва;

Слот за инсталиране на процесора. Определя кой тип процесори могат да бъдат свързани към дънната платка. Процесорите могат да използват различни интерфейси на системната шина (например FSB, DMI, QPI и т.н.), някои процесори може да имат интегрирана графична система или контролер на паметта, броят на „краката“ може да се различава и т.н. Съответно, за всеки тип процесор е необходимо да се използва собствен слот за инсталиране. Често производителите на процесори и дънни платки злоупотребяват с това, преследвайки допълнителни предимства и създават нови процесори, които не са съвместими със съществуващите типове слотове, дори ако това може да бъде избегнато. В резултат на това при актуализиране на компютър е необходимо да смените не само процесора, но и дънната платка, с всички произтичащи от това последици.

- централен процесор - основното компютърно устройство, което извършва математически, логически операции и управляващи операции за всички останали елементи на компютъра;

RAM контролер (памет с произволен достъп). Преди това RAM контролерът беше вграден в чипсета, но сега повечето процесори имат интегриран RAM контролер, който ви позволява да увеличите общата производителност и да разтоварите чипсета.

RAM е набор от чипове за временно съхранение на данни. В съвременните дънни платки е възможно да свържете няколко RAM чипа едновременно, обикновено четири или повече.

PROM (BIOS), съдържащ софтуер, който тества основните компоненти на компютъра и конфигурира дънната платка. И CMOS памет, която съхранява настройките на BIOS. Често се инсталират няколко CMOS чипа памет, за да се даде възможност за бързо възстановяване на компютъра при спешни случаи, например при неуспешен опит за овърклок;

Акумулаторна батерия или батерия, която захранва CMOS паметта;

Контролери за I/O канали: USB, COM, LPT, ATA, SATA, SCSI, FireWire, Ethernet и др. Кои I/O канали ще се поддържат зависи от типа на използваната дънна платка. Ако е необходимо, могат да се монтират допълнителни I/O контролери под формата на разширителни платки;

Кварцов осцилатор, който генерира сигнали, чрез които се синхронизира работата на всички компютърни елементи;

Таймери;

Контролер за прекъсвания. Сигналите за прекъсване от различни устройства не отиват директно към процесора, а към контролера за прекъсване, който задава сигнала за прекъсване с подходящ приоритет към активното състояние;

Конектори за инсталиране на карти за разширение: видеокарти, звукови карти и др.;

Регулатори на напрежението, които преобразуват напрежението на източника в необходимото напрежение за захранване на компонентите, инсталирани на дънната платка;

Инструменти за наблюдение, които измерват скоростта на въртене на вентилаторите, температурата на основните елементи на компютъра, захранващото напрежение и др.;

Звукова карта. Почти всички дънни платки съдържат вградени звукови карти, които ви позволяват да получите прилично качество на звука. Ако е необходимо, можете да инсталирате допълнителна дискретна звукова карта, която осигурява по-добър звук, но в повечето случаи това не се изисква;

Вграден високоговорител. Използва се главно за диагностициране на здравето на системата. Така че, по продължителността и последователността на звуковите сигнали, когато компютърът е включен, повечето неизправности в оборудването могат да бъдат определени;

Гумите са проводници за обмен на сигнали между компютърните компоненти.

2. ПХБ.

Основата на дънната платка е печатната платка. На печатната платка има сигнални линии, често наричани сигнални писти, свързващи всички елементи на дънната платка един с друг. Ако сигналните пътища са твърде близо един до друг, тогава сигналите, предавани по тях, ще си пречат един на друг. Колкото по-дълга е пистата и колкото по-висока е скоростта на данни върху нея, толкова повече пречи на съседните писти и толкова по-уязвима е на такива смущения.

В резултат на това може да има повреди в работата дори на свръхнадеждни и скъпи компютърни компоненти. Следователно основната задача при производството на печатна платка е да се поставят сигналните писти по такъв начин, че да се сведе до минимум ефектът от смущения върху предаваните сигнали. За да направите това, печатната платка е направена многослойна, умножавайки полезната площ на печатната платка и разстоянието между пистите.

Обикновено съвременните дънни платки имат шест слоя: три сигнални слоя, заземен слой и две захранващи платки.

Въпреки това, броят на захранващите и сигналните слоеве може да варира в зависимост от характеристиките на дънните платки.

Оформлението и дължината на пистите са изключително важни за нормална операцияна всички компютърни компоненти, така че когато избирате дънна платка, трябва да Специално вниманиеобърнете внимание на качеството на печатната платка и оформлението на пистите. Това е особено важно, ако ще използвате компютърни компоненти с нестандартни настройки и параметри на работа. Например, овърклокнете процесора или паметта.

Печатната платка съдържа всички компоненти на дънната платка и конектори за свързване на карти за разширение и периферни устройства. Фигурата по-долу показва блокова схема на разположението на компонентите върху печатна платка.

Нека разгледаме по-отблизо всички компоненти на дънната платка и да започнем с основния компонент - чипсета.

3. Чипсет.

Чипсет или системен логически набор е основният чипсет на дънната платка, който осигурява комбинираната работа на централния процесор, RAM, видеокарта, периферни контролери и други компоненти, свързани към дънната платка. Той е този, който определя основните параметри на дънната платка: вида на поддържания процесор, обема, канала и вида на RAM, честотата и вида на системната шина и шината на паметта, набори от контролери на периферни устройства и т.н.

Като правило съвременните чипсети се изграждат на базата на два компонента, които са отделни чипсети, свързани помежду си чрез високоскоростна шина.

въпреки това последните временасе наблюдава тенденция за комбиниране на северния и южния мост в един компонент, тъй като контролерът на паметта все повече се вгражда директно в процесора, като по този начин се разтоварва северният мост и се появяват все по-бързи канали за комуникация с периферни устройства и карти за разширение. И технологията за производство на интегрални схеми също се развива, което позволява те да бъдат направени по-малки, по-евтини и консумиращи по-малко енергия.

Комбинирането на северния и южния мост в един чипсет подобрява производителността на системата, като намалява времето за взаимодействие с периферните устройства и вътрешните компоненти, свързани преди това към южния мост, но значително усложнява дизайна на чипсета, затруднява надграждането и леко увеличава цената на дънната платка .

Но досега повечето дънни платки са направени на базата на чипсет, разделен на два компонента. Тези компоненти се наричат Северен и Южен мост.

Имената Север и Юг са исторически. Те показват местоположението на компонентите на чипсета спрямо PCI шината: северът е по-висок, а югът е по-нисък. Защо мост? Това име е дадено на чипсетите за функциите, които изпълняват: те служат за свързване на различни шини и интерфейси.

Причините за разделянето на чипсета на две части са следните:

1. Разлики в високоскоростните режими на работа.

Северният мост се справя с най-бързите и натоварени компоненти. Тези компоненти включват графичната карта и паметта. Въпреки това, днес повечето процесори имат интегриран контролер на паметта, а много от тях имат и интегрирана графична система, макар и много по-ниска от дискретните видеокарти, тя все още често се използва в бюджетни персонални компютри, лаптопи и нетбуци. Следователно всяка година натоварването на северния мост се намалява, което намалява необходимостта от разделяне на чипсета на две части.

2. По-често обновяване на стандартите на периферията от основните части на компютъра.

Стандартите за комуникационни шини с памет, видеокарта и процесор се променят много по-рядко от стандартите за комуникация с карти за разширение и периферия. Това позволява при смяна на комуникационния интерфейс с периферни устройства или разработване на нов комуникационен канал да не се сменя целия чипсет, а да се смени само южния мост. Освен това северният мост работи с по-бързи устройства и е по-сложен от южния, тъй като цялостната производителност на системата до голяма степен зависи от нейната работа. Следователно смяната му е скъпа и трудна работа. Но въпреки това има тенденция северният и южният мост да се комбинират в една интегрална схема.

3.1. Основни функции на Северния мост.

Северният мост, както подсказва името му, изпълнява функциите за контролиране и насочване на потока от данни от 4 шини:

Комуникация по шина с процесора или системната шина.
Автобуси за комуникация с памет.
Комуникационни шини с графичния адаптер.
Комуникационни автобуси с южния мост.

В съответствие с изпълняваните функции е уреден северният мост. Състои се от интерфейс на системна шина, интерфейс на комуникационна шина на южния мост, контролер на паметта, интерфейс на комуникационна шина на графична карта.

На този моментповечето процесори имат вграден контролер на паметта, така че функцията на контролера на паметта е остаряла за северния мост. И като се има предвид, че има много видове RAM, ще отделим отделна статия, за да опишем паметта и технологията на нейното взаимодействие с процесора.

При бюджетните компютри графична система понякога е вградена в северния мост. В момента обаче е по-често срещана практика да се инсталира графична система директно в процесора, така че ще считаме и тази функция на северния мост за остаряла.

По този начин основната задача на чипсета е компетентно и бързо да разпредели всички заявки от процесора, видеокартата и южния мост, да зададе приоритети и да създаде, ако е необходимо, опашка. Освен това, той трябва да бъде толкова балансиран, че да намали времето на престой, доколкото е възможно, когато се опитвате да получите достъп до компютърни компоненти до определени ресурси.

Нека разгледаме по-подробно съществуващите комуникационни интерфейси с процесора, графичния адаптер и южния мост.

3.1.1. Комуникационните интерфейси с процесора.

В момента има следните интерфейси за свързване на процесора със северния мост: FSB, DMI, HyperTransport, QPI.

FSB (автобус на предния сайт)- системната шина, използвана за свързване на процесора към северния мост през 90-те и 2000-те години. FSB е разработена от Intel и е използвана за първи път в компютри, базирани на процесори Pentium.

Честотата на FSB шината е един от най-важните параметри на компютъра и до голяма степен определя производителността на цялата система. Обикновено това е няколко пъти по-малко от честотата на процесора.

Честотите, на които работят централният процесор и системната шина, имат обща референтна честота и се изчисляват в опростен вид като Vp = Vo*k, където Vp е работната честота на процесора, Vo е референтната честота, k е множителя. Обикновено в съвременните системи референтната честота е равна на честотата на FSB.

Повечето дънни платки ви позволяват ръчно да увеличите честотата или множителя на системната шина, като промените настройките в BIOS. При по-старите дънни платки тези настройки бяха променени чрез смяна на джъмпери. Увеличаването на честотата или множителя на системната шина повишава производителността на компютъра. Въпреки това, в повечето съвременни процесори от средната ценова категория множителят е заключен и единственият начин да се подобри производителността на изчислителна система е да се увеличи честотата на системната шина.

Честотата на FSB постепенно се увеличава от 50 MHz за процесори от клас Intel Pentium и AMD K5 в началото на 90-те до 400 MHz за процесори от клас Xeon и Core 2 в края на 2000-те. В същото време честотната лента се увеличи от 400 Mbps на 12800 Mbps.

FSB се използва в процесори Atom, Celeron, Pentium, Core 2 и Xeon до 2008 г. В момента тази шина е заменена от системните шини DMI, QPI и Hyper Transport.

Хипертранспорт– универсална високоскоростна шина от точка до точка с ниска латентност, използвана за свързване на процесора със северния мост. Шината HyperTransport е двупосочна, тоест собствена комуникационна линия е разпределена за обмен във всяка посока. В допълнение, той работи по технологията DDR (Double Data Rate), като предава данни както отпред, така и при падане на тактовия импулс.

Технологията е разработена от консорциума HyperTransport Technology, ръководен от AMD. Струва си да се отбележи, че стандартът HyperTransport е отворен, което позволява на различни компании да го използват в своите устройства.

Първата версия на HyperTransport беше представена през 2001 г. и беше разрешена за обмен със скорост от 800 MTP / s (800 мега транзакции в секунда или 838860800 обмена в секунда) с максимална пропускателна способност от 12,8 GB / s. Но още през 2004 г. беше пусната нова модификация на шината HyperTransport (v.2.0), осигуряваща 1,4 GTr/s с максимална пропускателна способност от 22,4 GB/s, което беше почти 14 пъти по-високо от възможностите на FSB шината.

На 18 август 2008 г. беше пусната модификация 3.1, работеща със скорост 3,2 GTr / s, с пропускателна способност 51,6 GB / s. В момента това е най-бързата версия на автобуса HyperTransport.

Технологията HyperTransport е много гъвкава и ви позволява да променяте както честотата на шината, така и нейната битова дълбочина. Това ви позволява да го използвате не само за свързване на процесора със северния мост и RAM, но и в бавни устройства. В същото време възможността за намаляване на битовата дълбочина и честота води до спестяване на енергия.

Минималната тактова честота на шината е 200 MHz, докато данните ще се прехвърлят със скорост от 400 MTP / s, благодарение на DDR технологията, а минималната битова дълбочина е 2 бита. При минималните настройки максималната пропускателна способност ще бъде 100 MB/s. Всички следните поддържани честоти и битови дълбочини са кратни на минималната тактова честота и битовата дълбочина до скорост - 3,2 GTr/s и битовата дълбочина - 32 бита, за HyperTransport v 3.1 ревизия.

DMI (директен медиен интерфейс)– серийна шина от точка до точка, използвана за свързване на процесора към чипсета и за свързване на южния мост на чипсета със северния мост. Разработено от Intel през 2004 г.

За комуникация с чипсета обикновено се използват 4 DMI канала, осигуряващи максимална пропускателна способност до 10 GB/s за ревизията DMI 1.0 и 20 GB/s за ревизията DMI 2.0, въведена през 2011 г. В бюджетните мобилни системи може да се използва шина с два DMI канала, което намалява честотната лента наполовина в сравнение с 4-канална опция.

Често в процесорите, които комуникират с чипсета чрез DMI шината, заедно с контролера на паметта, е вграден PCI Express контролер на шината, който осигурява взаимодействие с видеокартата. В този случай няма нужда от северен мост, а чипсетът изпълнява само функциите за взаимодействие с карти за разширение и периферни устройства. С тази архитектура на дънната платка не е необходим високоскоростен канал за взаимодействие с процесора, а честотната лента на DMI шината е повече от достатъчна.

QPI (QuickPath Interconnect)– серийна шина от точка до точка, използвана за комуникация на процесорите един с друг и с чипсета. Въведено от Intel през 2008 г. и използвано в HiEnd процесори като Xeon, Itanium и Core i7.

QPI шината е двупосочна, тоест има отделен канал за обмен във всяка посока, всяка от които се състои от 20 комуникационни линии. Следователно всеки канал е 20 бита, от които само 16 бита на полезен товар. Шината QPI работи със скорости от 4,8 и 6,4 GTr/s, докато максималната пропускателна способност е съответно 19,2 и 25,6 GB/s.

Накратко прегледахме основните комуникационни интерфейси между процесора и чипсета. След това помислете за комуникационните интерфейси на Северния мост с графичен адаптер.

3.1.2. Комуникационни интерфейси с графичния адаптер.

Първоначално за комуникация с графичния процесор беше използвана обща ICA, VLB и след това PCI шина, но много бързо честотната лента на тези шини вече не беше достатъчна за работа с графики, особено след разпространението на триизмерна графика, която изисква огромна изчислителна мощност и висока честотна лента на шината за предаване на текстури и параметри на изображението.

Общите шини бяха заменени със специализирана AGP шина, оптимизирана за работа с графичен контролер.

AGP (ускорен графичен порт)- специализирана 32-битова шина за работа с графичен адаптер, разработена през 1997 г. от Intel.

AGP шината работеше при тактова честота от 66 MHz и поддържаше два режима на работа: с памет DMA (Direct Memory Access) и DME (Direct in Memory Execute) памет.

В режим DMA основната памет беше паметта, вградена във видео адаптера, а в режим DME, паметта на видеокартата, която заедно с основната памет бяха в едно адресно пространство и видео адаптерът можеше да има достъп както вградената памет, така и основната памет на компютъра.

Наличието на режим DME позволи да се намали количеството памет, вградена във видео адаптера и по този начин да се намали цената му. Режимът на паметта DME се нарича AGP текстуриране.

Много скоро обаче честотната лента на AGP шината вече не беше достатъчна за работа в режим DME и производителите започнаха да увеличават количеството вградена памет. Скоро увеличаването на вградената памет престана да помага и честотната лента на AGP шината категорично липсваше.

Първата версия на шината AGP, AGP 1x, работеше с тактова честота от 66 MHz и имаше максимална скорост на трансфер на данни от 266 MB / s, което не беше достатъчно за пълноценна работа в режим DME и не надвишаваше скорост на своя предшественик, PCI шината (PCI 2.1 - 266 MB/s). Следователно, почти веднага, шината беше подобрена и режимът на пренос на данни беше въведен отпред и спадът на тактовия импулс, който при същата тактова честота от 66 MHz позволи да се получи пропускателна способност от 533 MB / s . Този режим се нарича AGP 2x.

Първата ревизия на AGP 1.0, въведена на пазара, поддържаше AGP 1x и AGP 2x режими на работа.

През 1998 г. беше въведена нова ревизия на шината, AGP 2.0, поддържаща режима на работа AGP 4x, при който 4 блока данни вече бяха прехвърлени на цикъл, в резултат на което пропускателната способност достигна 1 GB / s.

В същото време референтната тактова честота на шината не се промени и остана равна на 66 MHz, а за да може да се прехвърлят четири блока данни в един цикъл, беше въведен допълнителен сигнал, който започва синхронно с референтната тактова честота , но на честота 133 MHz. Данните се предават по нарастването и спадането на тактовия импулс на допълнителния сигнал.

В същото време захранващото напрежение беше намалено от 3,3 V на 1,5 V, в резултат на което видеокартите, пуснати само за ревизия AGP 1.0, бяха несъвместими с видеокартите AGP 2.0 и следващите ревизии на AGP шината.

През 2002 г. беше пусната ревизия 3.0 на AGP шината. Референцията на шината все още остава непроменена, но допълнителният тактов импулс, който стартира синхронно с еталонния, вече беше 266 MHz. В същото време бяха предадени 8 блока на 1 цикъл на референтната честота, а максималната скорост беше 2,1 GB / s.

Но въпреки всички подобрения в шината AGP, видео адаптерите се развиваха по-бързо и изискваха по-ефективна шина. Така шината AGP беше заменена с PCI Express шина.

PCI Expressе двупосочна серийна шина от точка до точка, разработена през 2002 г. от групата с нестопанска цел PCI-SIG, която включва кампании като Intel, Microsoft, IBM, AMD, Sun Microsystems и други.

Основната задача пред PCI Express шината е да замени графичната шина AGP и паралелната универсална PCI шина.

Ревизията на шината PCI express 1.0 работи с тактова честота от 2,5 GHz, докато общата честотна лента на един канал е 400 MB / s, тъй като за всеки 8 предадени бита данни има 2 сервизни бита и шината е двупосочна, т.е. , обменът върви едновременно в двете посоки. Шината обикновено използва множество канали: 1, 2, 4, 8, 16 или 32, в зависимост от необходимата честотна лента. По този начин шините, базирани на PCI Express, обикновено представляват набор от независими последователни канали за предаване на данни.

Така че, когато се използва PCI Express шина, обикновено се използва 16-канална шина за комуникация с видео карти, а едноканална шина се използва за комуникация с карти за разширение.

Теоретичната максимална обща пропускателна способност на 32-канална шина е 12,8 GB/s. В същото време, за разлика от PCI шината, която разделя честотната лента между всички свързани устройства, PCI Express шината е изградена на принципа на топологията на звездата и на всяко свързано устройство се предоставя цялата честотна лента на шината на еднолично негова собственост.

В ревизията на PCI express 2.0, въведена на 15 януари 2007 г., честотната лента на шината беше удвоена. За един канал на шината общата пропускателна способност е 800 MB/s, а за 32-канална шина 25,6 GB/s.

В ревизията на PCI express 3.0, представена през ноември 2010 г., честотната лента на шината беше увеличена 2 пъти и максимална суматранзакциите се увеличиха от 5 на 8 милиарда, а максималната пропускателна способност се увеличи 2 пъти, поради промяна в принципа на кодиране на информация, при който има само 2 сервизни бита за всеки 129 бита данни, което е 13 пъти по-малко, отколкото в ревизии 1.0 и 2.0. Така за един канал на шината общата пропускателна способност стана 1,6 GB / s, а за 32-канална шина - 51,2 GB / s.

Въпреки това PCI express 3.0 тепърва навлиза на пазара и първите дънни платки с поддръжка на тази шина започнаха да се появяват в края на 2011 г., а масовото производство на устройства с поддръжка на шината PCI express 3.0 е планирано за 2012 г.

Трябва да се отбележи, че в момента честотната лента на PCI express 2.0 е напълно достатъчна за нормалното функциониране на видео адаптерите и преходът към PCI express 3.0 няма да даде значително увеличение на производителността в комбинацията процесор-видеокарта. Но, както се казва, изчакайте и ще видите.

В близко бъдеще планираме да пуснем ревизия на PCI express 4.0, в която скоростта ще бъде увеличена 2 пъти.

Напоследък се наблюдава тенденция за вграждане на PCI Express интерфейс директно в процесора. Обикновено такива процесори имат и вграден контролер на паметта. В резултат на това няма нужда от северен мост, а чипсетът е изграден на базата на единна интегрална схема, чиято основна задача е да осигури взаимодействие с карти за разширение и периферни устройства.

С това приключваме прегледа на комуникационните интерфейси на северния мост с видеоадаптера и пристъпваме към прегледа на комуникационните интерфейси на северния мост с южния.

3.1.3. Комуникационните интерфейси с южния мост.

Достатъчно дълго време PCI шината беше използвана за свързване на северния мост с южния мост.

PCI (Peripheral Component Interconnect) е шина за свързване на карти за разширение към дънната платка, разработена през 1992 г. от Intel. Дълго време се е използвал и за свързване на северния мост с южния. Въпреки това, с увеличаването на производителността на разширителните платки, честотната им лента стана недостатъчна. Първоначално той беше изместен от по-ефективни автобуси от задачите за свързване на северния и южния мост, а през последните години се използва по-бърза шина, PCI express, за комуникация с карти за разширение.

Основен спецификации PCI шините са както следва:

ревизия	1.0	2.0	2.1	2.2	2.3
дата на освобождаване	1992 г	1993 г	1995 г	1998 г	2002 г
Дълбочина на битовете	32	32	32/64	32/64	32/64
Честота	33 MHz	33 MHz	33/66 MHz	33/66 MHz	33/66 MHz
Честотна лента	132 MB/s	132 MB/s	132/264/528 MB/s	132/264/528 MB/s	132/264/528 MB/s
Напрежение на сигнала	5 V	5 V	5/3,3V	5/3,3V	5/3,3V
Гореща смяна	Не	Не	Не	има	има

Има и други ревизии на PCI шини, например за използване в лаптопи и други преносими устройства, или преходни опции между основните ревизии, но тъй като в момента PCI интерфейсът е почти заменен от по-бързи шини, няма да описвам подробно характеристиките на всички ревизии.

Когато използвате шина за свързване на северния и южния мост, блоковата схема на дънната платка ще изглежда така:

Както се вижда от фигурата, северният и южният мост бяха свързани към PCI шината наравно с карти за разширение. Пропускателната способност на шината беше споделена между всички устройства, свързани към нея, и следователно, декларираната пикова честотна лента беше намалена не само от предаваната служебна информация, но и от конкурентни устройства, свързани към шината. В резултат на това с течение на времето честотната лента на шината започва да се увеличава и за комуникация между северния и южния мост започват да се използват автобуси като hub link, DMI, HyperTransport, а PCI шината остава за кратко време като връзка с карти за разширение.

Шината на връзката на хъба беше първата, която замени PCI.

шина hublink– 8-битова шина от точка до точка, разработена от Intel. Шината работи на честота от 66 MHz и прехвърля 4 байта на такт, което ви позволява да получите максимална пропускателна способност от 266 MB / s.

Въвеждането на шината hublink промени архитектурата на дънната платка и разтовари PCI шината. PCI шината се използва само за комуникация с периферни устройства и карти за разширение, а шината на hublink се използва само за комуникация със северния мост.

Пропускателната способност на шината hublink беше сравнима с честотната лента на PCI шината, но поради факта, че не трябваше да споделя канал с други устройства и PCI шината беше разтоварена, честотната лента беше напълно достатъчна. Но Компютърно инженерствоне стои неподвижно, а шината hublink практически не се използва в момента поради недостатъчна скорост. Той е заменен от автобуси като DMI и HyperTransport.

В раздела беше дадено кратко описание на DMI шината и HyperTransport, така че няма да го повтарям.

Имаше и други интерфейси за свързване на северния мост с южния, но повечето от тях вече са безнадеждно остарели или се използват рядко, така че няма да се фокусираме върху тях. С това приключваме прегледа на основните функции и структура на северния мост и преминаваме към южния мост.

3.2. Основните функции на Южния мост.

Южният мост е отговорен за организирането на взаимодействие с бавни компютърни компоненти: карти за разширение, периферни устройства, входно-изходни устройства, канали за обмен между машина и т.н.

Тоест, Южният мост предава данни и заявки от устройства, свързани към него, към Северния мост, който ги прехвърля към процесора или RAM и получава команди и данни на процесора от RAM от Северния мост и ги препраща към устройства, свързани към него.

Южният мост включва:

Контролер на комуникационна шина на северния мост (PCI, hublink, DMI, HyperTransport и др.);

Контролер на комуникационна шина с карти за разширение (PCI, PCIe и др.);

Контролер на комуникационни линии с периферни устройства и други компютри (USB, FireWire, Ethernet и др.);

Контролер на комуникационна шина на твърдия диск (ATA, SATA, SCSI и др.);

Контролер на комуникационна шина с бавни устройства (ISA, LPC, SPI шини и др.).

Нека разгледаме по-отблизо комуникационните интерфейси, използвани от южния мост и вградените в него контролери на периферни устройства.

Вече разгледахме комуникационните интерфейси на северния мост с южния. Затова веднага ще преминем към комуникационните интерфейси с разширителни платки.

3.2.1. Комуникационни интерфейси с разширителни платки.

В момента основните интерфейси за обмен с карти за разширение са PCI и PCIexpress. Въпреки това PCI интерфейсът се заменя активно и през следващите няколко години той на практика ще изчезне в историята и ще се използва само в някои специализирани компютри.

Описание и кратки характеристикиВече цитирах интерфейсите PCI и PCIexpress в тази статия, така че няма да се повтарям. Нека преминем директно към разглеждането на комуникационните интерфейси с периферни устройства, входно-изходни устройства и други компютри.

3.2.2. Комуникационни интерфейси с периферни устройства, входно-изходни устройства и други компютри.

Има голямо разнообразие от интерфейси за комуникация с периферни устройства и други компютри, най-често срещаните от тях са вградени в дънната платка, но можете също да добавите всеки от интерфейсите с помощта на карти за разширение, свързани към дънната платка чрез PCI или PCIexpress шина.

ще донеса Кратко описаниеи характеристики на най-популярните интерфейси.

USB (универсална серийна шина)- универсален сериен канал за предаване на данни за свързване на средно и нискоскоростни периферни устройства към компютър.

Шината е строго ориентирана и се състои от канален контролер и няколко терминални устройства, свързани към него. Обикновено контролерите на USB канали са вградени в южния мост на дънната платка. Съвременните дънни платки могат да побират до 12 USB контролера на канала с по два порта всеки.

Не е възможно да свържете два канала контролера или две крайни устройства заедно, така че не можете директно да свържете два компютъра или две периферни устройства един към друг чрез USB.

Въпреки това, допълнителни устройства могат да се използват за комуникация между два канала контролера. Например емулатор на Ethernet адаптер. Два компютъра се свързват към него чрез USB и двата виждат крайното устройство. Ethernet адаптер предава данни, получени от един компютър на друг, като емулира Ethernet мрежовия протокол. Въпреки това е необходимо да инсталирате специфични драйвери за емулатора на Ethernet адаптер на всеки свързан компютър.

USB интерфейсът има вградени захранващи линии, което прави възможно използването на устройства без собствено захранване или едновременно зареждане на батериите на крайни устройства, като телефони, при обмен на данни.

Въпреки това, ако USB хъб се използва между контролера на канала и крайното устройство, тогава той трябва да има допълнително външно захранване, за да осигури на всички устройства, свързани към него, захранването, изисквано от стандарта за USB интерфейс. Ако използвате USB хъб без допълнителен източник на захранване, тогава ако свържете няколко устройства без собствени източници на захранване, те най-вероятно няма да работят.

USB поддържа горещо включване на крайни устройства. Това е възможно поради по-дългия контакт на земята от сигналните контакти. Следователно, при свързване на крайното устройство, контактите за заземяване първо се затварят и потенциалната разлика между компютъра и крайното устройство се изравнява. Следователно по-нататъшното свързване на сигналните проводници не води до скок на напрежението.

В момента има три основни ревизии на USB интерфейса (1.0, 2.0 и 3.0). Освен това те са съвместими отдолу нагоре, тоест устройствата, предназначени за ревизия 1.0, ще работят с интерфейса на ревизия 2.0, съответно устройствата, предназначени за USB 2.0, ще работят с USB 3.0, но устройствата за USB 3.0 най-вероятно няма да работят с USB 2.0 интерфейс.

Помислете за основните характеристики на интерфейса, в зависимост от ревизията.

USB 1.0 е първата версия на USB интерфейса, пусната през ноември 1995 г. През 1998 г. ревизията е финализирана, грешките и недостатъците са отстранени. Получената ревизия на USB 1.1 беше първата, която беше широко приета.

Спецификациите за ревизии 1.0 и 1.1 са както следва:

Скорост на предаване на данни - до 12 Mbps (режим на пълна скорост) или 1,5 Mbps (режим на ниска скорост);

Максималната дължина на кабела е 5 метра за нискоскоростен режим и 3 метра за режим на пълна скорост;

USB 2.0 е ревизия, издадена през април 2000 г. Основната разлика от предишната версия е увеличаването на максималната скорост на трансфер на данни до 480 Mbps. На практика поради големите закъснения между заявката за предаване на данни и началото на предаването не могат да бъдат постигнати скорости от 480 Mbps.

Техническите спецификации на ревизия 2.0 са както следва:

Скорост на трансфер на данни - до 480 Mbps (Hi-speed), до 12 Mbps (Full-Speed mode) или до 1,5 Mbps (Low-Speed mode);

Синхронно предаване на данни (по заявка);

Полудуплексен обмен (едновременно предаване е възможно само в една посока);

Максималната дължина на кабела е 5 метра;

Максималният брой устройства, свързани към един контролер (включително множители) е 127;

Възможно е да свържете устройства, работещи в различни режими на честотна лента към един USB контролер;

Захранващо напрежение за периферни устройства - 5 V;

Максимален ток - 500 mA;

Кабелът се състои от четири комуникационни линии (две линии за приемане и предаване на данни и две линии за захранване на периферни устройства) и заземителна оплетка.

USB 3.0 е ревизия, издадена през ноември 2008 г. В новата ревизия скоростта беше увеличена с порядък, до 4800 Mbps, а силата на тока беше почти удвоена, до 900 mA. В същото време се промени много външен видконектори и кабели, но съвместимостта отдолу нагоре остана. Тези. устройства, които работят с USB 2.0, ще могат да се свързват към 3.0 конектора и ще работят.

Техническите спецификации на ревизия 3.0 са както следва:

Скорости на пренос на данни - до 4800 Mbps (режим SuperSpeed), до 480 Mbps (Hi-speed режим), до 12 Mbps (Full-Speed mode) или до 1,5 Mbps (Low-Speed) режим) );

Архитектура на двойна шина (ниска скорост/пълна скорост/високоскоростна шина и отделна шина SuperSpeed);

Асинхронен трансфер на данни;

Дуплексен обмен в режим SuperSpeed (възможно е едновременно предаване и приемане на данни) и симплекс в други режими.

Максималната дължина на кабела е 3 метра;

Максималният брой устройства, свързани към един контролер (включително множители) е 127;

Захранващо напрежение за периферни устройства - 5 V;

Максимален ток - 900 mA;

Подобрена система за управление на захранването за пестене на енергия, когато крайните устройства не работят;

Кабелът се състои от осем комуникационни линии. Четирите комуникационни линии са същите като в USB 2.0. Допълнителни две комуникационни линии - за получаване на данни и две - за предаване в режим SuperSpeed и две - заземени оплетки: една за кабели за предаване на данни в Low-Speed / Full-Speed / High-Speed режим и един за кабели, използван в режим SuperSpeed.

IEEE 1394 (Институт по електротехника и електроника)е сериен стандарт за високоскоростни автобуси, приет през 1995 г. Гумите, проектирани по този стандарт, се наричат по различен начин от различните компании. Apple има FireWire, Sony има i.LINK, Yamaha има mLAN, Texas Instruments има Lynx, Creative има SB1394 и т.н. Поради това често възниква объркване, но въпреки това различни имена, това е същият автобус, работещ по същия стандарт.

Тази шина е предназначена за свързване на високоскоростни периферни устройства като външни твърди дискове, цифрови видеокамери, музикални синтезатори и т.н.

Основните технически характеристики на гумата са както следва:

Максималната скорост на трансфер на данни варира от 400 Mbps за ревизията на IEEE 1394 до 3,2 Gbps за ревизията на IEEE 1394b;

Максималната дължина на комуникация между две устройства варира от 4,5 метра за ревизия на IEEE 1394 до 100 метра за ревизия на IEEE 1394b и по-стара;

Максималният брой устройства, свързани последователно към един контролер, е 64, включително IEEE концентратори. В този случай всички свързани устройства споделят честотната лента на шината. Всеки IEEE хъб може да свърже още до 16 устройства. Вместо да свържете устройство, можете да свържете бус джъмпер, чрез който можете да свържете още 63 устройства. Общо можете да свържете до 1023 шини джъмпера, което ще ви позволи да организирате мрежа от 64 449 устройства. Повече устройства не могат да бъдат свързани, защото в стандарта IEEE 1394 всяко устройство има 16-битов адрес;

Възможност за свързване на множество компютри в мрежа;

Горещо свързване и изключване на устройства;

Възможност за използване на устройства, захранвани от шина, които нямат собствено захранване. В този случай максималната сила на тока е до 1,5 ампера, а напрежението е от 8 до 40 волта.

Ethernet- стандарт за изграждане на компютърни мрежи, базирани на технология за пакетни данни, разработен през 1973 г. от Робърт Метклоу от Xerox PARC Corporation.

Стандартът определя видовете електрически сигнали и правилата за кабелни връзки, описва форматите на кадрите и протоколите за пренос на данни.

Има десетки различни ревизии на стандарта, но най-разпространената днес е група от стандарти: Fast Ethernet и Gigabit Ethernet.

Fast Ethernet осигурява пренос на данни със скорост до 100 Mbps. А обхватът на предаване на данни в един мрежов сегмент без повторители е от 100 метра (стандартна група 100BASE-T, използваща усукана двойка за предаване на данни) до 10 километра (стандартна група 100BASE-FX, използваща едномодово влакно за предаване на данни).

Gigabit Ethernet осигурява скорост на трансфер на данни до 1 Gbps. А обхватът на предаване на данни в един сегмент на мрежата без повторители е от 100 метра (стандартна група 1000BASE-T, използваща четири усукани двойки за предаване на данни) до 100 километра (стандартна група 1000BASE-LH, използваща едномодово влакно за предаване на данни).

За прехвърляне на големи количества информация има стандарти за десет, четиридесет и сто гигабитови Ethernet, работещи на базата на оптични комуникационни линии. Но повече подробности за тези стандарти и за Ethernet технологията като цяло ще бъдат описани в отделна статия за комуникация между машина.

WiFi- безжична комуникационна линия, създадена през 1991 г. от холандската компания NCR Corporation / AT&T. WiFi е базиран на стандарта IEEE 802.11. и се използва както за комуникация с периферни устройства, така и за организиране на локални мрежи.

Wi-Fi ви позволява да свържете два компютъра или компютър и периферно устройство директно с помощта на технологията от точка до точка или да организирате мрежа с помощта на точка за достъп, към която няколко устройства могат да се свързват едновременно.

Максималната скорост на предаване на данни зависи от ревизията на използвания стандарт IEEE 802.11, но на практика ще бъде значително по-ниска от декларираните параметри, поради режийни разходи, наличие на препятствия в пътя на разпространение на сигнала, разстоянието между източника на сигнала и приемника и други фактори. На практика средната пропускателна способност в най-добрия случай ще бъде 2-3 пъти по-малка от декларираната максимална пропускателна способност.

В зависимост от ревизията на стандарта, Wi-Fi производителността е както следва:

Стандартна ревизия	Тактова честота	Заявена максимална мощност	Средна скорост на данни на практика	Комуникационен диапазон на закрито/открито
802.11a	5 GHz	54 Mbps	18,4 Mbps	35/120 м
802.11b	2,4 GHz	11 Mbps	3,2 Mbps	38/140 м
802.11g	2,4 GHz	54 Mbps	15,2 Mbps	38/140 м
802.11n	2,4 или 5 GHz	600 Mbps	59,2 Mbps	70/250 м

Има много други интерфейси за комуникация с периферни устройства и организиране на локални мрежи. Те обаче рядко се вграждат в дънната платка и обикновено се използват като разширителни платки. Следователно тези интерфейси, заедно с описаните по-горе, ще бъдат разгледани в статията, посветена на взаимодействието между машина и машина, а сега нека преминем към описанието на комуникационните интерфейси на южния мост с твърди дискове.

3.2.3. Интерфейси на комуникационната шина Southbridge с твърди дискове.

Първоначално ATA интерфейсът се използваше за комуникация с твърди дискове, но по-късно беше изместен от по-удобните и модерни интерфейси SATA и SCSI. Да донесем кратък прегледтези интерфейси.

ATA (Advanced Technology Attachment) или PATA (паралелен ATA)е паралелен комуникационен интерфейс, разработен през 1986 г. от Western Digital. По това време се е наричал IDE (Integrated Drive Electronics), но по-късно е преименуван на ATA, а с появата на интерфейса SATA през 2003 г. PATA е преименуван на PATA.

Използването на интерфейса PATA предполага, че контролерът на твърдия диск не е разположен на дънната платка или под формата на разширителна карта, а е вграден в себе си. HDD. На дънната платка, а именно в южния мост, има само PATA канален контролер.

За свързване на твърди дискове с PATA интерфейс обикновено се използва 40-жилен кабел. С въвеждането на режима PATA / 66 се появи неговата 80-проводна версия. Максималната дължина на контура е 46 см. Към един контур могат да бъдат свързани две устройства, като едното от тях трябва да бъде главен, а другото подчинено.

Има няколко ревизии на интерфейса PATA, които се различават по скорост на трансфер на данни, режими на работа и други функции. По-долу са основните ревизии на интерфейса PATA.

На практика честотната лента на шината е много по-ниска от декларираната теоретична честотна лента, поради режийните разходи за организиране на протокола за обмен и други закъснения. Освен това, ако два твърди диска са свързани към шината, тогава честотната лента ще бъде разделена между тях.

През 2003 г. интерфейсът SATA замени интерфейса PATA.

SATA (сериен ATA)- сериен интерфейс за свързване на южния мост към твърди дискове, разработен през 2003 г.

Когато използвате интерфейса SATA, всяко устройство е свързано със собствен кабел. Освен това кабелът е много по-тесен и по-удобен от кабела, използван в интерфейса PATA, и има максимална дължина до 1 метър. Отделен кабел захранва твърдия диск.

И въпреки че общият брой на кабелите се увеличава в сравнение с интерфейса PATA, тъй като всяко устройство е свързано с два кабела, свободно пространствовътре в системния блок става много по-голям. Това води до подобряване на ефективността на охладителната система, опростява достъпа до различни елементи на компютъра, а системният блок изглежда по-представителен отвътре.

В момента има три основни ревизии на интерфейса SATA. Таблицата по-долу показва основните параметри на ревизията.

Отделно от тези интерфейси е SCSI интерфейсът.

SCSI (интерфейс за малка компютърна система)- универсална шина за свързване на високоскоростни устройства като твърди дискове, DVD и Blue-Ray устройства, скенери, принтери и т.н. Автобусът има висока честотна лента, но е сложен и скъп. Поради това се използва главно в сървъри и индустриални изчислителни системи.

Първата ревизия на интерфейса е въведена през 1986 г. В момента има около 10 ревизии на гуми. Таблицата по-долу показва основните параметри на най-популярните ревизии.

Ревизия на интерфейса	Дълбочина на битовете	Честота на комуникация	Макс. пропускателна способност	Дължина на кабела (м)	Макс. брой устройства	Освободен
SCSI-1	8 бита	5 MHz	40 Mbps	6	8	1986
SCSI-2	8 бита	10 MHz	80 Mbps	3	8	1989
SCSI-3	8 бита	20 MHz	160 Mbps	3	8	1992
Ultra-2SCSI	8 бита	40 MHz	320 Mbps	12	8	1997
Ultra-3SCSI	16 бита	80 MHz	1,25 Gbps	12	16	1999
Ultra-320SCSI	16 бита	160 MHz	2,5 Gbps	12	16	2001
Ultra-640SCSI	16 бита	320 MHz	5 Gbps	12	16	2003

Увеличаването на пропускателната способност на паралелен интерфейс е свързано с редица трудности и на първо място е защита срещу електромагнитни смущения. И всяка комуникационна линия е източник на електромагнитни смущения. Колкото повече комуникационни линии има в паралелната шина, толкова повече те ще пречат една на друга. Колкото по-висока е честотата на предаване на данни, толкова повече електромагнитни смущения и толкова повече влияят на предаването на данни.

В допълнение към този проблем има по-малко значими, като:

сложност и висока цена на производството на паралелни автобуси;
проблеми при синхронно предаване на данни по всички шинни линии;
сложността на устройството и високата цена на бус контролерите;
сложността на организиране на устройство с пълен дуплекс;
сложността на осигуряване на всяко устройство със собствена шина и т.н.

В резултат на това е по-лесно да се изостави паралелния интерфейс в полза на сериен интерфейс с по-висока тактова честота. При необходимост могат да се използват няколко серийни комуникационни линии, разположени по-далеч една от друга и защитени с екранираща оплетка. Това беше направено по време на прехода от паралелна PCI шина към сериен PCI експрес, от PATA към SATA. SCSI шината следва същия път на развитие. Така през 2004 г. се появи интерфейсът SAS.

SAS (сериен прикачен SCSI)серийна шина от точка до точка, която замени паралелната SCSI шина. За обмен през SAS шината се използва командният модел SCSI, но пропускателната способност се увеличава до 6 Gb / s (SAS ревизия 2, пусната през 2010 г.).

През 2012 г. се планира да се пусне ревизия на SAS 3, която има пропускателна способност от 12 Gb / s, но устройствата, които поддържат тази ревизия, няма да започнат да се появяват масово до 2014 г.

Също така, не забравяйте, че SCSI шината е споделена, което ви позволява да свържете до 16 устройства и всички устройства споделят честотната лента на шината. И SAS шината използва топология от точка до точка. И следователно всяко устройство е свързано със собствена комуникационна линия и получава цялата честотна лента на шината.

SCSI и SAS контролерът рядко се вгражда в дънната платка, тъй като са доста скъпи. Обикновено те се свързват като карти за разширение към PCI или PCI Express шина.

3.2.4. Комуникационни интерфейси с бавни компоненти на дънната платка.

За комуникация с бавни компоненти на дънните платки, например с потребителски ROM или контролери на нискоскоростни интерфейси, се използват специализирани шини, като: ISA, MCA, LPS и други.

Шината Industry Standard Architecture (ISA) е 16-битова шина, разработена през 1981 г. ISA работеше с тактова честота от 8 MHz и имаше пропускателна способност до 8 MB/s. Гумата отдавна е остаряла и не се използва на практика.

Алтернатива на шината ISA беше шината MCA (Micro Channel Architecture), разработена през 1987 г. от Intel. Тази шина беше 32-битова със скорост на предаване на данни от 10 MHz и честотна лента до 40 Mbps. Поддържана технология Plug and Play. Въпреки това, затвореният характер на шината и строгата лицензионна политика на IBM я направиха непопулярна. Към момента автобусът не се използва на практика.

Истинският заместител на ISA беше шината LPC (Low Pin Count), разработена от Intel през 1998 г. и използвана и до днес. Шината работи с тактова честота от 33,3 MHz, което осигурява пропускателна способност от 16,67 Mbps.

Честотната лента на шината е доста малка, но е напълно достатъчна за комуникация с бавни компоненти на дънната платка. С помощта на тази шина към южния мост е свързан многофункционален контролер (Super I/O), който включва контролери за бавни комуникационни интерфейси и периферни устройства:

паралелен интерфейс;
сериен интерфейс;
инфрачервен порт;
PS/2 интерфейс;
флопи дисково устройство и други устройства.

LPC шината предоставя и достъп до BIOS, за което ще говорим в следващата част на нашата статия.

4. BIOS (Основна входно-изходна система).

BIOS (Basic Input-Output System - основна входно-изходна система) е програма, която се флашва в памет само за четене (ROM). В нашия случай ROM е вграден в дънната платка, но неговата собствена версия на BIOS присъства в почти всички елементи на компютъра (във видеокартата, в мрежовата карта, дисковите контролери и т.н.) и като цяло в почти цялото електронно оборудване (както в принтера, така и във видеокамерата, и в модема и т.н.).

BIOS на дънната платка е отговорен за проверката на функционалността на вградените в дънната платка контролери и повечето устройства, свързани към нея (процесор, памет, видеокарта, твърди дискове и др.). Самотестът при включване (POST) се проверява, когато компютърът е включен.

След това BIOS инициализира контролерите, вградени в дънната платка и някои устройства, свързани към тях, и задава техните основни работни параметри, например честотата на системната шина, процесора, RAM контролера, твърди дискове, контролери, вградени в дънната платка и т.н. г.

Ако тестваните контролери и хардуер са здрави и конфигурирани, тогава BIOS прехвърля управлението на операционната система.

Потребителите могат да управляват повечето от настройките на BIOS и дори да го актуализират.

Много рядко се изисква актуализация на BIOS, ако например разработчиците са открили и поправиха фундаментална грешка в програмата за инициализация на някое от устройствата или ако се изисква поддръжка за ново устройство (например нов модел процесор) . Но в повечето случаи пускането на нов тип процесор или памет изисква кардинално „надграждане“ на компютъра. Нека кажем "благодаря" на производителите на електроника за това.

За конфигуриране на настройките на BIOS е предвидено специално меню, в което можете да влезете чрез натискане на клавишната комбинация, посочена на екрана на монитора по време на POST тестовете. Обикновено трябва да натиснете клавиша DEL, за да влезете в менюто за настройка на BIOS.

В това меню можете да зададете системното време, настройките на устройството и твърдия диск, да увеличите (или намалите) тактовата честота на процесора, паметта и системната шина, комуникационните шини и да конфигурирате други настройки на компютъра. Тук обаче трябва да бъдете изключително внимателни, тъй като неправилно зададените параметри могат да доведат до грешки в работата или дори да деактивират компютъра.

Всички настройки на BIOS се съхраняват в летлива CMOS памет, захранвана от батерия или акумулатор, инсталиран на дънната платка. Ако батерията или акумулаторът са изтощени, компютърът може да не се включи или да не работи правилно. Например системното време ще бъде зададено неправилно или ще бъдат зададени параметрите на работа на някои устройства.

5. Други елементи на дънната платка.

В допълнение към елементите, описани по-горе, на дънната платка има генератор на тактова честота, състоящ се от кварцов резонатор и тактов генератор. Генераторът на тактова честота се състои от две части, тъй като кварцовият резонатор не може да генерира импулси с честотата, необходима за работата на съвременните процесори, памет и шини, така че тактовата честота, генерирана от кварцовия резонатор, се променя с помощта на тактов генератор, който умножава или разделя оригиналните честоти, за да получи желаната честота.

Основната задача на генератора на часовника на дънната платка е формирането на силно стабилен периодичен сигнал за синхронизиране на работата на компютърните елементи.

Честотата на тактовите импулси до голяма степен определя скоростта на изчисленията. Тъй като определен брой цикли се изразходва за всяка операция, извършена от процесора, следователно, колкото по-висока е тактовата честота, толкова по-висока е производителността на процесора. Естествено, това е вярно само за процесори с една и съща микроархитектура, тъй като процесорите с различни микроархитектури може да изискват различен брой цикли, за да изпълнят една и съща последователност от инструкции.

Генерираната тактова честота може да бъде увеличена, като по този начин се повиши производителността на компютъра. Но този процес идва с редица опасности. Първо, с увеличаване на тактовата честота стабилността на работата на компютърните компоненти намалява, следователно след всяко „овърклокване“ на компютъра е необходимо сериозно тестване, за да се провери стабилността на неговата работа.

Също така, "овърклок" може да доведе до повреда на елементите на компютъра. Освен това повредата на елементите най-вероятно няма да бъде мигновена. Експлоатационният живот на елементите, работещи в условия, различни от препоръчаните, може просто да бъде намален драстично.

В допълнение към генератора на часовника има много кондензатори на дънната платка, за да се осигури плавен поток на напрежението. Факт е, че консумацията на енергия на компютърните елементи, свързани към дънната платка, може да се промени драстично, особено когато работата е спряна и възобновена. Кондензаторите изглаждат такива скокове на напрежение, като по този начин увеличават стабилността и експлоатационния живот на всички компютърни елементи.

Може би това са всички основни компоненти на съвременните дънни платки и този преглед на устройството на дънната платка може да бъде завършен.

Тази статия ще продължи тази поредица. Днес ще отговорим на често задавани въпроси за дънната платка. Ще научите какво представлява дънната платка, за какво служи, от какво се състои, както и характеристиките, на които трябва да обърнете внимание при избора й. Да вървим по ред.

Какво е дънна платка на компютъра

Дънната платка (майка, дънна платка, системна платка, основна платка) е основната платка на системния блок. Съдържа конектори за свързване на всички останали части - видеокарта, RAM, процесор и т.н.

Като оставим настрана компютърната терминология, дънната платка е основата на целия компютър. Както казахме преди - и RAM паметта, и процесорът играят водеща роляпри работа с компютър. Въпреки това, за да достигнат пълния си потенциал, те се нуждаят от връзка, която е дънната платка. Нека разгледаме по-подробно защо компютърът се нуждае от дънна платка.

Защо компютърът се нуждае от дънна платка?

Без повече приказки изброяваме основните характеристики на дънната платка:

Той обединява всички "вътрешности" на компютъра помежду си (има гнездо за процесора, конектори за RAM и графичен адаптер и т.н.).
Дънната платка превръща мишката, дисплея, системния блок, клавиатурата и други компоненти в единна работеща екосистема.
Отговаря за това, че процесорът контролира работата на други части на компютъра. Тоест дънната платка не само превръща всички компоненти на компютъра в едно, но и поддържа комуникация между тях.
Дънната платка е отговорна за предаването на изображението към монитора (ако в него е интегрирана графична карта).
Дънната платка е отговорна за звука на компютъра, тъй като в момента огромен брой модели дънни платки имат вградена звукова карта.
Осигуряване на достъп до интернет - съвременните дънни платки имат вграден мрежов адаптер.

От какво е направена дънната платка?

След като се справихме с предишните въпроси, е време да видим от какво се състои дънната платка. И основните му елементи могат да се нарекат:

ЦП сокет ( ЦП сокет ) — с прости думи- това е гнездото за инсталиране на процесора;
Слотове PCI и PCI Express - първите, поради ниската си производителност, се използват за свързване на телевизионни тунери, аудио и мрежови карти, както и други устройства, които имат достатъчно честотна лента на този интерфейс. PCI Express обикновено се използва за свързване на графични карти към компютър;
Слотове под RAM - тук инсталирате RAM стиковете;
SATA и IDE конектори - те се използват за свързване на различни устройства (, SSD) към компютъра. Използват се и за свързване на оптично дисково устройство;
Чипсет - това е чипсет, така наречените северен и южен мост. Северният мост контролира връзката между дънната платка с RAM, графичен ускорител, CPU. И също така регулира скоростта на тяхната работа и се свързва с южния мост, който контролира енергоспестяването, BIOS, системния часовник, IDE, SATA, USB, LAN, Embeded Audio интерфейси;
чип BIOS и батерия CMOS памет - ето софтуера за стартиране на компютъра и тестването му. Настройките на BIOS се съхраняват в CMOS и така, че да не се заблуждават, когато изключите компютъра ( дадена памет volatile) използва специална батерия, която захранва паметта.
Външните конектори са всички възможни изходи за слушалки, микрофон, Ethernet, HDMI, USB и т.н.;
Захранващи конектори – всъщност и самата дънна платка, и процесорът и охладителната система изискват захранване.

По принцип това е основният комплект, който може да се намери, но също така трябва да се помни, че той може да се различава за различните производители и модели, така че нека да преминем към следващия параграф.

Видове дънни платки и техните производители

Днес можете да видите много дънни платки от различни производители: ASUS, MSI, GIGABYTE, Asrock, Esonic, като всички те са разделени на много видове. Например под кой тип процесор са ориентирани - AMD, или Intel. Всеки от конкуриращите се CPU класове е уникален и изисква различен сокет. AMD има тези: AM1, AM3+, AM4, FM2, FM2+. Дънните платки, предназначени за процесори на Intel, имат гнезда: LGA 1150, LGA 1151, LGA 2011, LGA 2011-3. Дънните платки също са разделени по типа поддържана памет - DRR3 или DDR4.

Независимо от това, най-известното разделение на дънните платки на типове се основава на форм фактор - параметър, който определя площта на платката, както и точките за закрепване и гнездата за захранване. Основни представители: E-ATX, Micro-ATX, Mini-ITX, Mini-STX, Standard-ATX:

Стандартно-ATX - най-разпространеният форм-фактор сред потребителите, чудесен за игрални машини и за работна система. Средни размери - 305/244 милиметра. Съвместим с повечето типове тяло. Достатъчно обемната площ намалява вероятността от прегряване, тъй като има повече място за останалите части и те не трябва да се притискат в кутия с ограничен размер, което има положителен ефект върху въздушния поток между тях. Позволява ви да инсталирате две видео карти;
Микро-ATX по-нисък по размер от оригинала (244/244 мм). Те имат по-малко PCI слотове. Подходящи предимно само за работа, но има мостри, подходящи за игри, но те са по-малко от предишния представител;
Мини-ITX - една от най-компактните дънни платки с размери 170/170 милиметра. Те са по-подходящи като работни и мултимедийни решения, тъй като конекторът за графична карта може да липсва, затова се задоволяваме с интегрираната опция. Гнезда за RAM модули - един чифт;
E-ATX - страхотно решение за геймърите. Има възможност за инсталиране на няколко графични ускорителя наведнъж, а на определени модели можете дори да поставите няколко процесора. Средните размери са 305/272 милиметра. Също така, тези модели могат да бъдат добър вариант за сървърна машина;
Мини-STX - решение за мини-компютър, неподходящ за игри, но е доста приемлив вариант за учене и работа. Няма слотове, където ще бъде инсталиран графичният ускорител, а има само два слота за RAM. Средният размер е 140/147 милиметра.

Спецификации на дънната платка

Както обикновено, не забравяйте да докоснете основните характеристики на дънната платка. И така, да започнем:

Форм фактор - както вече споменахме, този параметър включва размера, точките за закрепване на дънната платка, както и конекторите за допълнителни устройства;
Тип гнездо на дънната платка - гнездото, където е инсталиран процесора. Важен параметър, защото знаем, че конкретен вид процесор изисква конкретен сокет;
Броят на слотовете и типът на поддържаната RAM памет - първият показва възможността за увеличаване на количеството RAM, вторият показва скоростта на неговата работа;
Честота на системната шина - пряко влияе върху производителността на компютъра. Колкото повече - толкова по-висока ще бъде производителността на компютъра. Естествено, това не е единственият фактор, влияещ върху скоростта на компютъра, но е необходимо компонентите да се избират така, че честотата на системната шина да не е по-ниска от тази на другите елементи;
Чипсетът е един от най-важните точки при избора на дънна платка. Като цяло, типът процесор, който може да се използва, паметта, поддръжката на различни периферни устройства и т.н., зависи от това;
Броят на PCI и PCI Express слотовете - това ще определи броя и възможността за свързване както на видеокарти, така и на други карти за разширение, използвани от този интерфейс;
Броят на SATA гнездата - ще ви позволи да разберете колко HDD, SDD и оптични устройства могат да бъдат свързани;
Наличието и характеристиките на интегрирани: мрежови, графични и звукови карти - ще ви позволи да разберете на какво ще бъде способен вашият компютър, без да купувате техните дискретни колеги;
Наличието и броя на външните конектори – както за настолен компютър, така и за лаптоп е важно да има поне 3 USB порта, изход за слушалки и вход за микрофон. Освен това често е необходим и Ethernet порт, VGA (вече доста стар), HDMI. Въпреки че тук е по-необходимо да надграждате собствените си нужди.

констатации

Обобщавайки, можем да кажем, че днес дънната платка е сложно устройство, което свързва всички компютърни компоненти, контролира тяхната работа и също така отговаря за количеството допълнително свързано оборудване. Тази платка определя характеристиките на вашия компютър и задава ограничения за неговото надграждане.

Системната (дънната) платка е основата на електронния компонент на компютъра. Прикрепен е към тялото. След това процесорът, паметта и други се инсталират на дънната платка. Тези. това е сякаш свързващ елемент, основа, към която са свързани всички други устройства. Дънната платка обикновено има микросхеми, отговорни за работата с процесора, паметта и други устройства (т.нар. чипсет). Ето защо изборът на дънна платка е много важен както по отношение на производителността на компютъра, така и по отношение на неговата надеждност.

От производителите на дънни платки бих нарекъл Intel и ASUSTeC с най-високо качество. Но дори и те не са без недостатъци. Например, Intel имаше проблеми със съвместимостта, а ASUS наскоро (вероятно поради прехвърлянето на част от производството в Китай) започна да има проблеми с надеждността.

Като цяло медицинските сестри от Intel или ASUS могат да бъдат закупени без колебание - всеки модел ще работи. С гаранция по-добра в Intel.

Второто ниво на производителите на дънни платки са Gigabyte, Abit, MSI, ECS, FoxConn. Те също са доста висококачествени, но се различават от първия ешелон по това, че има модели, които са успешни, но няма много добри, докато успешният модел по отношение на качеството може да „даде шанс“ на всеки друг.

Дънните (системни) платки се характеризират с:

- форм-фактор (дизайн за монтаж в калъф - ATX, microATX, Baby AT, BTX и др.)
- чипсет (производител и вид чипсет на чипсета, на който е произведена дънната платка).
- тип поддържани процесори и процесорно гнездо (LGA775, Socket 478 и др.)
- тип поддържана памет и слотове за RAM
- вид и брой стандартни компоненти (IDE контролери, USB портовеи др.)
- наличието на допълнителни инсталирани елементи - звук, графика, мрежа и др.
- и, разбира се, производителя и изработката

BASIC I/O - BIOS

BIOS (на английски Basic Input-Output System - основна входно-изходна система, BSVV) е малка програма, разположена на ROM и отговаря за най-основните интерфейсни функции и настройки за оборудването, на което е инсталирана. BIOS на дънната платка е най-широко известен сред потребителите на компютри, но BIOS присъства в почти всички компютърни компоненти: видео адаптери, мрежови адаптери, модеми, дискови контролери, принтери.

Основната функция на BIOS на дънната платка е да инициализира устройства, свързани към дънната платка, веднага след включване на захранването на компютъра. BIOS проверява работоспособността на устройствата (т.нар. self-test, eng. POST - Power-On Self Test), задава параметрите на ниско ниво на тяхната работа (например честотата на шината на централния микропроцесор), и след това търси зареждането на операционната система (eng. Boot Loader) на наличния носител за съхранение и прехвърля управлението на операционната система. Операционната система в хода на работа може да промени повечето от настройките, които първоначално са били зададени в BIOS. Много стари персонални компютри, които не са имали пълноценна операционна система или зареждането й не е било необходимо за потребителя, се наричат вграден езиков интерпретатор на BASIC. В някои реализации BIOS ви позволява да стартирате операционната система чрез интерфейси, които първоначално не са били предназначени за това, включително USB и IEEE 1394. Възможно е също зареждане през мрежата (използва се например в т.нар. " тънки клиенти").

BIOS също така съдържа минимален набор от сервизни функции (например за показване на съобщения на екрана или получаване на символи от клавиатурата), което определя декодирането на името му: Basic Input-Output System - Основна входно-изходна система.

Някои BIOS изпълняват допълнителна функционалност (например възпроизвеждане на аудио компактдискове или DVD), поддръжка на вградената работна среда (например интерпретатор на базов език) и т.н.

Системна (дънна) платкае основата на системния блок и определя цялата архитектура на компютъра. Той инсталира следните необходими компоненти:

микропроцесор или няколко процесора

памет: постоянна (ROM), оперативна (RAM, DRAM), кеш памет (SRAM)

разширителни автобуси

кристален часовник осцилатор

захранване (литиева батерия), за да поддържа вътрешния часовник да работи

конектори за свързване на захранване от захранването на компютъра

конектор за клавиатура

конектор за контролни бутони

конектор за светодиоди на предния панел на корпуса

конектор за системни високоговорители

регулатор на захранващото напрежение

конектори за флопи и твърди дискове

адаптери за сериен com порт и lpt порт

Характеристикидъската са:

размер на дъската (форм фактор)

поддържан тип процесор и съответния тип процесорно гнездо

Чипсет - набор от ултра големи чипове, които реализират цялата архитектура на платката

Тип и брой слотове за шина за разширение (3xISA, 4xPCI, AGP).

Тип и количество поддържана динамична памет и наличие на подходящи слотове за памет

Размер и тип кеш памет.

14. Процесор, предназначение, основни характеристики.

процесор- електронен блок или микросхема - изпълнител на машинни инструкции (програмен код), основната част от хардуера на компютър или програмируем логически контролер. Понякога се нарича микропроцесор или просто процесор.

Основните характеристики на процесора са: тактова честота, производителност, консумация на енергия, стандарти на литографския процес, използван в производството (за микропроцесори) и архитектура.

Вътрешна памет:организация и основни характеристики, хардуерен дизайн.

Вътрешна паметкомпютърът е предназначен да съхранява програми и данни, с които процесорът работи директно, докато компютърът е включен. В съвременните компютри елементите на вътрешната памет са направени на микросхеми. Разграничаване на оперативна и постоянна вътрешна памет. RAM съхранява програмите и данните, с които работите в момента. Когато компютърът е изключен, информацията не се записва в RAM. Например, работите с учебна програма по руски език, записана на лазерен диск. Процесорът зарежда програмата и всички необходими данни от този диск в RAM и едва след това може да ги обработва. Процесорът чете инструкции и данни от RAM и записва резултатите в него. След като приключите с работата с програмата и изключите компютъра, всички данни от RAM ще изчезнат. По този начин основното свойство на RAM паметта е, че е непостоянна, тъй като при изключване на захранването данните не се съхраняват в нея. Има програми за управление на основните устройства на компютъра, които не трябва да се губят при изключване на захранването. Те се съхраняват в постоянната вътрешна памет на компютъра. Процесорът може да чете тази информация, но не може да я промени. Основното свойство на постоянната памет е, че е енергонезависима, тъй като при изключване на захранването всички данни се записват в нея.