Základná doska je základom každého počítača, práve vďaka nej môžu spolu fungovať všetky zariadenia, ktoré tvoria bežné PC. Povieme si, z čoho pozostáva táto najdôležitejšia súčasť systému a ako funguje.

Základná doska alebo systémová doska je základom, na ktorom je postavený každý moderný počítač. Nezáleží na tom, či ide o stolný počítač, notebook, tablet alebo dokonca vreckový počítač – základnú dosku má každý. Je to ona, ktorá poskytuje interakciu takýchto komponentov, ktoré sa líšia svojím zariadením a funkciami, ako je procesor, RAM, rozširujúce karty a jednotky.

Základná doska je najväčšia časť počítača. Je skrytý vo svojom obale a jeho výmena je zložitá operácia, ktorá zahŕňa kompletnú demontáž PC.

Vlastnosti základnej dosky

Nie je možné preceňovať úlohu základnej dosky pri prevádzke počítača, napriek tomu, že počet jej funkcií je na prvý pohľad malý. Ale len vďaka základnej doske je možné k PC pripojiť periférne zariadenia.

Všeobecne sa uznáva, že jeden z mikroobvodov čipsetu, takzvaný južný mostík, je zodpovedný za rôzne počítačové rozhrania. Dnes je však väčšina základných dosiek vybavená ďalšími radičmi rozhrania, ktoré čipová sada nepodporuje. Týka sa to predovšetkým nových vysokorýchlostných portov USB 3.0. Konštrukcia základnej dosky umožňuje používateľom jednoducho rozširovať možnosti svojho počítača pripojením ďalších komponentov. Táto architektúra, nazývaná otvorená, spolu s ďalšími vylepšeniami poskytovala naraz prudký nárast popularity osobných počítačov. Čítajte ďalej a zistite, ako je usporiadaná základná doska moderného počítača.

Základná doska a jej komponenty, pozri schému.

Platobný sendvič

Najbežnejší typ základnej dosky je pre stolné počítače, ale vo väčšine prípadov to, čo sa o nich hovorí, platí aj pre serverové dosky, notebooky a iné počítače.

Obrovské množstvo rádiových komponentov, konektorov a iných komponentov je namontovaných na základnej doske, prepojených komplexnou sieťou tenkých medených vodičov-dráh. Je ich toľko, že v dizajne dosky sú usporiadané do niekoľkých vrstiev. Základné dosky dnes obsahujú až šesť vrstiev medených spojov a z hľadiska náročnosti technologického postupu výroba základných dosiek zaostáva len za výrobou moderných video adaptérov - v tých je možné použiť až desať vrstiev. Potreba vo veľkom počte vrstiev súvisí aj to, že to umožňuje pri zachovaní štandardných rozmerov dosky oddeliť elektrické obvody pozdĺž nej tak, aby úroveň vzájomného rušenia, ktoré vytvárajú, bola minimálna. Napájacie a uzemňovacie obvody sú zvyčajne vedené pozdĺž vnútorných medených vrstiev a obvody elektrického signálu pozdĺž ostatných, vrátane hornej a spodnej časti. Ak by základná doska svojim dizajnom nepripomínala sendvič, trvalo by to niekoľkokrát veľká plocha a samozrejme sa nezmestili ani pod počítačový stôl, nehovoriac o kompaktnej skrini moderných PC.

Integrácia je súčasným trendom

Jeden z charakteristické znaky evolúcia moderných počítačov – integrácia. Nové základné dosky kombinujú vlastnosti toho naj rôzne zariadenia, ktoré boli predtým nainštalované na PC dodatočne.

Nedávno obsahovala systémová logická súprava Intel najmenej dva mikroobvody, ale teraz sa väčšina funkcií severného mostíka presunula na čip centrálneho procesora. Zostávajúce funkcie sú zhromaždené v jedinom čipe s názvom Platform Controller Hub (PCH). V dôsledku toho samotný výraz čipset (z anglického čipset - súbor čipov) stratil svoj význam, pretože čip zostal sám.

Centrálne procesory postupne pohlcujú aj doplnkové funkcie: po radiči RAM sa na CPU presunula aj grafická karta.

Zariadenie a účel základnej dosky

Základná doska alebo systémová doska je viacvrstvová doska plošných spojov, ktorá je základom počítača, ktorý určuje jeho architektúru, výkon a komunikuje medzi všetkými prvkami, ktoré sú k nemu pripojené a koordinuje ich prácu.

1. Úvod.

Základná doska je jedným z najdôležitejších prvkov počítača, ktorý určuje jeho vzhľad a zabezpečuje interakciu všetkých zariadení pripojených k základnej doske.

Základná doska obsahuje všetky hlavné prvky počítača, ako napríklad:

Systémová logická sada alebo čipová sada je hlavnou súčasťou základnej dosky, ktorá určuje, aký typ procesora, typ RAM, typ systémovej zbernice je možné použiť;

Slot pre inštaláciu procesora. Určuje, ktorý typ procesorov je možné pripojiť k základnej doske. Procesory môžu využívať rôzne rozhrania systémovej zbernice (napríklad FSB, DMI, QPI atď.), niektoré procesory môžu mať integrovaný grafický systém alebo radič pamäte, môže sa líšiť počet „nohičiek“ atď. Podľa toho je pre každý typ procesora potrebné použiť na inštaláciu vlastný slot. Výrobcovia procesorov a základných dosiek to často zneužívajú, hľadajú ďalšie výhody a vytvárajú nové procesory, ktoré nie sú kompatibilné s existujúcimi typmi slotov, aj keď sa tomu dalo vyhnúť. Výsledkom je, že pri aktualizácii počítača je potrebné zmeniť nielen procesor, ale aj základnú dosku so všetkými z toho vyplývajúcimi dôsledkami.

- centrálna procesorová jednotka - hlavné počítačové zariadenie, ktoré vykonáva matematické, logické operácie a riadiace operácie pre všetky ostatné prvky počítača;

RAM radič (pamäť s náhodným prístupom). Predtým bol radič RAM zabudovaný do čipsetu, ale teraz má väčšina procesorov integrovaný radič RAM, ktorý umožňuje zvýšiť celkový výkon a znížiť zaťaženie čipovej sady.

RAM je sada čipov na dočasné ukladanie dát. V moderných základných doskách je možné pripojiť niekoľko čipov RAM súčasne, zvyčajne štyri alebo viac.

PROM (BIOS) obsahujúci softvér, ktorý testuje hlavné komponenty počítača a konfiguruje základnú dosku. A pamäť CMOS, ktorá ukladá nastavenia systému BIOS. Často je nainštalovaných niekoľko pamäťových čipov CMOS, ktoré umožňujú rýchlu obnovu počítača v prípade núdze, napríklad pri neúspešnom pokuse o pretaktovanie;

Nabíjateľná batéria alebo batéria, ktorá napája pamäť CMOS;

Radiče I/O kanálov: USB, COM, LPT, ATA, SATA, SCSI, FireWire, Ethernet atď. Ktoré I/O kanály budú podporované, závisí od typu použitej základnej dosky. V prípade potreby je možné inštalovať ďalšie I/O ovládače vo forme rozširujúcich dosiek;

Kremenný oscilátor, ktorý generuje signály, pomocou ktorých je synchronizovaná činnosť všetkých prvkov počítača;

Časovače;

Ovládač prerušenia. Signály prerušenia z rôznych zariadení nejdú priamo do procesora, ale do ovládača prerušenia, ktorý nastaví signál prerušenia s príslušnou prioritou do aktívneho stavu;

Konektory na inštaláciu rozširujúcich kariet: grafické karty, zvukové karty atď.;

Regulátory napätia, ktoré premieňajú zdrojové napätie na požadované napätie na napájanie komponentov nainštalovaných na základnej doske;

Monitorovacie nástroje, ktoré merajú rýchlosť otáčania ventilátorov, teplotu hlavných prvkov počítača, napájacie napätie atď.;

Zvuková karta. Takmer všetky základné dosky obsahujú vstavané zvukové karty, ktoré vám umožňujú získať slušnú kvalitu zvuku. V prípade potreby môžete nainštalovať ďalšiu samostatnú zvukovú kartu, ktorá poskytuje lepší zvuk, ale vo väčšine prípadov to nie je potrebné;

Vstavaný reproduktor. Používa sa hlavne na diagnostiku zdravia systému. Takže podľa trvania a postupnosti zvukových signálov pri zapnutí počítača je možné určiť väčšinu porúch zariadenia;

Pneumatiky sú vodiče na výmenu signálov medzi komponentmi počítača.

2. PCB.

Základom základnej dosky je plošný spoj. Na doske s plošnými spojmi sú signálne vedenia, často nazývané signálne stopy, spájajúce všetky prvky základnej dosky navzájom. Ak sú signálové cesty príliš blízko pri sebe, signály prenášané pozdĺž nich sa budú navzájom rušiť. Čím dlhšia je trať a čím vyššia je rýchlosť prenosu dát na nej, tým viac zasahuje do susedných tratí a tým je náchylnejšia na takéto rušenie.

V dôsledku toho môže dôjsť k poruchám v prevádzke aj veľmi spoľahlivých a drahých počítačových komponentov. Hlavnou úlohou pri výrobe dosky plošných spojov je preto umiestniť signálové stopy tak, aby sa minimalizoval vplyv rušenia na prenášané signály. Na tento účel je doska s plošnými spojmi vyrobená viacvrstvová, čím sa znásobuje užitočná plocha dosky plošných spojov a vzdialenosť medzi stopami.

Moderné základné dosky majú zvyčajne šesť vrstiev: tri signálové vrstvy, základnú vrstvu a dve napájacie dosky.

Počet vrstiev napájania a vrstiev signálu sa však môže líšiť v závislosti od vlastností základných dosiek.

Rozloženie a dĺžka tratí je mimoriadne dôležitá pre normálna operácia všetkých komponentov počítača, takže pri výbere základnej dosky musíte Osobitná pozornosť dbajte na kvalitu plošného spoja a rozmiestnenie tratí. Toto je obzvlášť dôležité, ak sa chystáte používať počítačové komponenty s neštandardnými nastaveniami a prevádzkovými parametrami. Napríklad pretaktovanie procesora alebo pamäte.

Doska plošných spojov obsahuje všetky komponenty základnej dosky a konektory pre pripojenie rozširujúcich kariet a periférií. Na obrázku nižšie je bloková schéma umiestnenia komponentov na doske plošných spojov.

Pozrime sa bližšie na všetky komponenty základnej dosky a začneme hlavným komponentom – čipsetom.

3. Čipová súprava.

Čipová súprava alebo systémová logická súprava je hlavná čipová súprava základnej dosky, ktorá zabezpečuje kombinovanú prevádzku centrálneho procesora, pamäte RAM, grafickej karty, periférnych ovládačov a ďalších komponentov pripojených k základnej doske. Je to on, kto určuje hlavné parametre základnej dosky: typ podporovaného procesora, objem, kanál a typ pamäte RAM, frekvenciu a typ systémovej zbernice a pamäťovej zbernice, sady ovládačov periférnych zariadení atď.

Moderné čipsety sú spravidla postavené na dvoch komponentoch, ktorými sú samostatné čipsety navzájom spojené vysokorýchlostnou zbernicou.

ale V poslednej dobe existuje tendencia spájať severný a južný most do jedného komponentu, keďže pamäťový radič je čoraz viac zabudovaný priamo do procesora, čím sa odbúrava severný mostík a objavujú sa stále rýchlejšie a rýchlejšie komunikačné kanály s perifériami a rozširujúcimi kartami. A vyvíja sa aj technológia výroby integrovaných obvodov, ktorá umožňuje ich zmenšovanie, zlacňovanie a menšiu spotrebu energie.

Spojenie severného mosta a južného mosta do jednej čipovej sady zlepšuje výkon systému znížením času interakcie s perifériami a vnútornými komponentmi predtým pripojenými k južnému mostu, ale výrazne komplikuje dizajn čipovej sady, sťažuje upgrade a mierne zvyšuje cenu základnej dosky. .

No zatiaľ je väčšina základných dosiek vyrobená na báze čipsetu rozdeleného na dva komponenty. Tieto komponenty sa nazývajú Severný a Južný most.

Názvy Sever a Juh sú historické. Označujú umiestnenie komponentov čipovej sady vzhľadom na zbernicu PCI: Sever je vyššie a juh je nižší. Prečo most? Tento názov dostali čipové sady pre funkcie, ktoré vykonávajú: slúžia na pripojenie rôznych zberníc a rozhraní.

Dôvody na rozdelenie čipsetu na dve časti sú nasledovné:

1. Rozdiely vo vysokorýchlostných režimoch prevádzky.

Northbridge zvláda najrýchlejšie a najvyťaženejšie komponenty. Tieto komponenty zahŕňajú grafickú kartu a pamäť. Avšak dnes má väčšina procesorov integrovaný pamäťový radič a mnohé z nich majú tiež integrovaný grafický systém, hoci je oveľa horší ako samostatné grafické karty, stále sa často používa v lacných osobných počítačoch, notebookoch a netbookoch. Preto sa každoročne znižuje zaťaženie severného mosta, čo znižuje potrebu rozdeľovania čipsetu na dve časti.

2. Častejšia aktualizácia štandardov periférie ako hlavných častí počítača.

Normy pre komunikačné zbernice s pamäťou, grafickou kartou a procesorom sa menia oveľa menej často ako štandardy pre komunikáciu s rozširujúcimi kartami a perifériami. To umožňuje v prípade zmeny komunikačného rozhrania s periférnymi zariadeniami alebo pri vývoji nového komunikačného kanála nemeniť celý čipset, ale nahradiť iba južný mostík. Okrem toho, severný most pracuje s rýchlejšími zariadeniami a je zložitejší ako južný most, keďže celkový výkon systému do značnej miery závisí od jeho prevádzky. Preto je jeho výmena nákladná a náročná práca. Napriek tomu však existuje tendencia spájať severný a južný most do jedného integrovaného obvodu.

3.1. Hlavné funkcie Severného mosta.

Northbridge, ako už názov napovedá, vykonáva funkcie riadenia a smerovania toku dát zo 4 zberníc:

Komunikácia zbernice s procesorom alebo systémovou zbernicou.
Komunikačné zbernice s pamäťou.
Komunikačné zbernice s grafickým adaptérom.
Komunikačné autobusy s južným mostom.

V súlade s vykonávanými funkciami bol usporiadaný severný most. Pozostáva z rozhrania systémovej zbernice, rozhrania komunikačnej zbernice Southbridge, pamäťového radiča, rozhrania komunikačnej zbernice grafickej karty.

Na tento moment väčšina procesorov má vstavaný pamäťový radič, takže funkciu pamäťového radiča pre northbridge možno považovať za zastaranú. A vzhľadom na to, že existuje veľa typov pamäte RAM, vyberieme samostatný článok, ktorý opíše pamäť a technológiu jej interakcie s procesorom.

V lacných počítačoch je niekedy v severnom moste zabudovaný grafický systém. V súčasnosti je však bežnejšou praxou inštalácia grafického systému priamo do procesora, takže aj túto funkciu northbridge budeme považovať za zastaranú.

Hlavnou úlohou čipovej sady je teda kompetentne a rýchlo distribuovať všetky požiadavky od procesora, grafickej karty a Southbridge, stanoviť priority a v prípade potreby vytvoriť front. Okrem toho by mala byť taká vyvážená, aby sa čo najviac znížili prestoje pri pokuse o prístup k počítačovým komponentom k určitým zdrojom.

Pozrime sa podrobnejšie na existujúce komunikačné rozhrania s procesorom, grafickým adaptérom a južným mostíkom.

3.1.1. Komunikačné rozhrania s procesorom.

Momentálne existujú tieto rozhrania na prepojenie procesora so severným mostom: FSB, DMI, HyperTransport, QPI.

FSB (predná zbernica)- systémová zbernica používaná na pripojenie CPU k severnému mostu v 90-tych a 2000-tych rokoch. FSB bol vyvinutý spoločnosťou Intel a bol prvýkrát použitý v počítačoch založených na procesoroch Pentium.

Frekvencia zbernice FSB je jedným z najdôležitejších parametrov počítača a do značnej miery určuje výkon celého systému. Zvyčajne je to niekoľkonásobne menej ako frekvencia procesora.

Frekvencie, na ktorých pracuje centrálny procesor a systémová zbernica, majú spoločnú referenčnú frekvenciu a vypočítajú sa v zjednodušenej forme ako Vp = Vo*k, kde Vp je pracovná frekvencia procesora, Vo je referenčná frekvencia, k je multiplikátor. V moderných systémoch sa referenčná frekvencia zvyčajne rovná frekvencii FSB.

Väčšina základných dosiek umožňuje manuálne zvýšiť frekvenciu systémovej zbernice alebo multiplikátor zmenou nastavení v systéme BIOS. Na starších základných doskách boli tieto nastavenia zmenené výmenou prepojok. Zvýšením frekvencie systémovej zbernice alebo násobiteľa sa zvýši výkon počítača. Vo väčšine moderných procesorov strednej cenovej kategórie je však násobič uzamknutý a jediným spôsobom, ako zlepšiť výkon výpočtového systému, je zvýšiť frekvenciu systémovej zbernice.

Frekvencia FSB sa postupne zvyšovala z 50 MHz pre procesory triedy Intel Pentium a AMD K5 na začiatku 90. rokov na 400 MHz pre procesory triedy Xeon a Core 2 koncom 21. storočia. Zároveň sa zvýšila šírka pásma zo 400 Mbps na 12800 Mbps.

FSB sa do roku 2008 používal v procesoroch Atom, Celeron, Pentium, Core 2 a Xeon. V súčasnosti je tento autobus nahradený systémovými autobusmi DMI, QPI a Hyper Transport.

HyperTransport– univerzálna vysokorýchlostná zbernica point-to-point s nízkou latenciou, slúžiaca na prepojenie procesora so severným mostom. Zbernica HyperTransport je obojsmerná, to znamená, že na výmenu v každom smere je pridelená vlastná komunikačná linka. Okrem toho pracuje na technológii DDR (Double Data Rate), ktorá prenáša dáta ako na prednej strane, tak aj na poklese hodinového impulzu.

Túto technológiu vyvinulo konzorcium HyperTransport Technology pod vedením AMD. Za zmienku stojí, že štandard HyperTransport je otvorený, čo umožňuje rôznym spoločnostiam používať ho vo svojich zariadeniach.

Prvá verzia HyperTransport bola predstavená v roku 2001 a umožňovala výmenu dát rýchlosťou 800 MTP/s (800 Mega transakcií za sekundu alebo 838860800 výmen za sekundu) s maximálnou priepustnosťou 12,8 GB/s. Ale už v roku 2004 vyšla nová modifikácia zbernice HyperTransport (v.2.0), ktorá poskytuje 1,4 GTr/s s maximálnou priepustnosťou 22,4 GB/s, čo bolo takmer 14-krát viac ako možnosti zbernice FSB.

18. augusta 2008 bola vydaná modifikácia 3.1, ktorá pracuje rýchlosťou 3,2 GTr / s, s priepustnosťou 51,6 GB / s. V súčasnosti ide o najrýchlejšiu verziu autobusu HyperTransport.

Technológia HyperTransport je veľmi flexibilná a umožňuje meniť frekvenciu zbernice aj jej bitovú hĺbku. To vám umožňuje použiť ho nielen na prepojenie procesora so severným mostom a RAM, ale aj v pomalých zariadeniach. Zároveň možnosť zníženia bitovej hĺbky a frekvencie vedie k úspore energie.

Minimálna frekvencia zbernice je 200 MHz, pričom dáta budú vďaka technológii DDR prenášané rýchlosťou 400 MTP/s a minimálna bitová hĺbka je 2 bity. Pri minimálnych nastaveniach bude maximálna priepustnosť 100 MB/s. Všetky nasledujúce podporované frekvencie a bitové hĺbky sú násobky minimálnej taktovacej frekvencie a bitovej hĺbky až do rýchlosti - 3,2 GTr/s a bitovej hĺbky - 32 bitov, pre revíziu HyperTransport v 3.1.

DMI (priame rozhranie médií)– sériová zbernica point-to-point, ktorá sa používa na pripojenie procesora k čipovej súprave a na prepojenie južného mostíka čipovej sady so severným mostíkom. Vyvinutý spoločnosťou Intel v roku 2004.

Na komunikáciu s čipovou sadou sa zvyčajne používajú 4 kanály DMI, ktoré poskytujú maximálnu priepustnosť až 10 GB/s pre revíziu DMI 1.0 a 20 GB/s pre revíziu DMI 2.0 uvedenú v roku 2011. V lacných mobilných systémoch je možné použiť zbernicu s dvoma kanálmi DMI, čo znižuje šírku pásma na polovicu v porovnaní so 4-kanálovou možnosťou.

V procesoroch, ktoré komunikujú s čipovou sadou cez zbernicu DMI, je spolu s pamäťovým radičom často zabudovaný radič zbernice PCI Express, ktorý zabezpečuje interakciu s grafickou kartou. V tomto prípade nie je potrebný severný most a čipová sada vykonáva iba funkcie interakcie s rozširujúcimi kartami a periférnymi zariadeniami. Pri tejto architektúre základnej dosky nie je potrebný vysokorýchlostný kanál na interakciu s procesorom a šírka pásma zbernice DMI je viac než dostatočná.

QPI (QuickPath Interconnect)– sériová zbernica typu point-to-point používaná na komunikáciu procesorov medzi sebou a s čipovou sadou. Predstavený spoločnosťou Intel v roku 2008 a používaný v procesoroch HiEnd, ako sú Xeon, Itanium a Core i7.

Zbernica QPI je obojsmerná, to znamená, že v každom smere existuje samostatný kanál na výmenu, z ktorých každý pozostáva z 20 komunikačných liniek. Preto má každý kanál 20 bitov, z toho iba 16 bitov na užitočné zaťaženie. Zbernica QPI pracuje pri rýchlostiach 4,8 a 6,4 GTr/s, pričom maximálna priepustnosť je 19,2 a 25,6 GB/s.

Stručne sme zhodnotili hlavné komunikačné rozhrania medzi procesorom a čipsetom. Ďalej zvážte komunikačné rozhrania Severného mosta s grafickým adaptérom.

3.1.2. Komunikačné rozhrania s grafickým adaptérom.

Na komunikáciu s grafickým procesorom sa najskôr používala bežná ICA, VLB a potom PCI zbernica, ale veľmi rýchlo už šírka pásma týchto zberníc na prácu s grafikou nestačila, najmä po rozšírení trojrozmernej grafiky, ktorá vyžaduje obrovský výpočtový výkon a veľkú šírku pásma zbernice na prenos textúr a parametrov obrazu.

Bežné zbernice nahradila špecializovaná zbernica AGP, optimalizovaná pre prácu s grafickým radičom.

AGP (Accelerated Graphics Port)- špecializovaná 32-bitová zbernica pre prácu s grafickým adaptérom, vyvinutá v roku 1997 spoločnosťou Intel.

Zbernica AGP pracovala na frekvencii hodín 66 MHz a podporovala dva režimy prevádzky: s pamäťou DMA (Direct Memory Access) a pamäťou DME (Direct in Memory Execute).

V režime DMA bola hlavnou pamäťou pamäť zabudovaná do grafického adaptéra a v režime DME pamäť grafickej karty, ktorá bola spolu s hlavnou pamäťou v jedinom adresnom priestore, a video adaptér mal prístup vstavaná pamäť aj hlavná pamäť počítača.

Prítomnosť režimu DME umožnila znížiť množstvo pamäte zabudovanej do grafického adaptéra a tým znížiť jeho náklady. Režim pamäte DME sa nazýva textúrovanie AGP.

Veľmi skoro však už šírka pásma zbernice AGP nestačila na prácu v režime DME a výrobcovia začali zvyšovať množstvo vstavanej pamäte. Čoskoro prestalo pomáhať zvýšenie vstavanej pamäte a kategoricky chýbala šírka pásma zbernice AGP.

Prvá verzia zbernice AGP, AGP 1x, pracovala na taktovacej frekvencii 66 MHz a mala maximálnu rýchlosť prenosu dát 266 MB/s, čo na plnohodnotnú prevádzku v režime DME nestačilo a neprekročilo rýchlosť svojho predchodcu, zbernice PCI (PCI 2.1 - 266 MB/s). Preto bola takmer okamžite dokončená zbernica a bol zavedený režim prenosu dát vpredu a pokles hodinového impulzu, ktorý pri rovnakej frekvencii hodín 66 MHz umožnil získať priepustnosť 533 MB / s. . Tento režim sa nazýval AGP 2x.

Prvá revízia AGP 1.0 uvedená na trh podporovala prevádzkové režimy AGP 1x a AGP 2x.

V roku 1998 bola predstavená nová revízia zbernice AGP 2.0 podporujúca režim prevádzky AGP 4x, v ktorom sa už preniesli 4 dátové bloky za cyklus, v dôsledku čoho priepustnosť dosiahla 1 GB / s.

Zároveň sa nezmenila referenčná hodinová frekvencia zbernice a zostala rovná 66 MHz, a aby bolo možné preniesť štyri dátové bloky v jednom cykle, bol zavedený dodatočný signál, ktorý začína synchrónne s referenčnou frekvenciou hodín. , ale na frekvencii 133 MHz. Údaje boli prenášané pozdĺž vzostupu a poklesu hodinového impulzu dodatočného signálu.

Súčasne sa znížilo napájacie napätie z 3,3 V na 1,5 V, v dôsledku čoho boli grafické karty vydané iba pre revíziu AGP 1.0 nekompatibilné s grafickými kartami AGP 2.0 a ďalšími revíziami zbernice AGP.

V roku 2002 bola vydaná revízia 3.0 zbernice AGP. Referencia zbernice zostala stále nezmenená, ale dodatočný hodinový impulz, ktorý začínal synchrónne s referenciou, bol už 266 MHz. Zároveň sa prenieslo 8 blokov na 1 cyklus referenčnej frekvencie a maximálna rýchlosť bola 2,1 GB / s.

Ale napriek všetkým zlepšeniam v zbernici AGP sa video adaptéry vyvíjali rýchlejšie a vyžadovali si efektívnejšiu zbernicu. Takže zbernicu AGP nahradila expresná zbernica PCI.

PCI Express je obojsmerná sériová zbernica point-to-point vyvinutá v roku 2002 neziskovou skupinou PCI-SIG, ktorá zahŕňala kampane ako Intel, Microsoft, IBM, AMD, Sun Microsystems a iné.

Hlavnou úlohou, ktorej čelí zbernica PCI Express, je nahradiť grafickú zbernicu AGP a paralelnú univerzálnu zbernicu PCI.

Revízia zbernice PCI express 1.0 pracuje na taktovacej frekvencii 2,5 GHz, pričom celková šírka pásma jedného kanála je 400 MB/s, keďže na každých 8 prenášaných dátových bitov pripadajú 2 servisné bity a zbernica je obojsmerná, tzn. , výmena prebieha oboma smermi súčasne. Zbernica zvyčajne používa viacero kanálov: 1, 2, 4, 8, 16 alebo 32, v závislosti od požadovanej šírky pásma. Zbernice založené na PCI express teda vo všeobecnosti predstavujú súbor nezávislých kanálov sériového prenosu dát.

Takže pri použití zbernice PCI express sa na komunikáciu s grafickými kartami zvyčajne používa 16-kanálová zbernica a na komunikáciu s rozširujúcimi kartami sa používa jednokanálová zbernica.

Teoretická maximálna celková priepustnosť 32-kanálovej zbernice je 12,8 GB/s. Zároveň na rozdiel od zbernice PCI, ktorá rozdeľovala šírku pásma medzi všetky pripojené zariadenia, je zbernica PCI express postavená na princípe hviezdicovej topológie a každé pripojené zariadenie dostáva celú šírku pásma zbernice do svojho výhradného vlastníctva.

V revízii PCI express 2.0, predstavenej 15. januára 2007, sa šírka pásma zbernice zdvojnásobila. Pre jeden zbernicový kanál bola celková priepustnosť 800 MB/s a pre 32-kanálovú zbernicu 25,6 GB/s.

V revízii PCI express 3.0, predstavenej v novembri 2010, sa šírka pásma zbernice zvýšila dvakrát a maximálne množstvo transakcie vzrástli z 5 na 8 miliárd a maximálna priepustnosť sa zvýšila 2-krát v dôsledku zmeny princípu kódovania informácií, v ktorom na každých 129 bitov údajov pripadajú iba 2 obslužné bity, čo je 13-krát menej ako v r. revízie 1.0 a 2.0. Pre jeden zbernicový kanál sa teda celková priepustnosť stala 1,6 GB / s a pre 32-kanálovú zbernicu - 51,2 GB / s.

PCI express 3.0 však ešte len vstupuje na trh a prvé základné dosky podporujúce túto zbernicu sa začali objavovať koncom roka 2011 a na rok 2012 je naplánovaná masová výroba zariadení podporujúcich zbernicu PCI express 3.0.

Je potrebné poznamenať, že v súčasnosti je šírka pásma PCI express 2.0 dostatočná na normálne fungovanie grafických adaptérov a prechod na PCI express 3.0 neprinesie výrazné zvýšenie výkonu v kombinácii procesor-grafická karta. Ale ako sa hovorí, počkajte a uvidíte.

V blízkej budúcnosti plánujeme vydať revíziu PCI express 4.0, v ktorej sa rýchlosť zvýši 2-krát.

V poslednej dobe je trendom zabudovanie rozhrania PCI express priamo do procesora. Takéto procesory majú zvyčajne zabudovaný radič pamäte. Vďaka tomu nie je potrebný severný mostík a čipset je postavený na základe jedného integrovaného obvodu, ktorého hlavnou úlohou je zabezpečiť interakciu s rozširujúcimi kartami a periférnymi zariadeniami.

Týmto sa končí preskúmanie komunikačných rozhraní severného mosta s video adaptérom a pokračuje sa preskúmaním komunikačných rozhraní severného mosta s južným.

3.1.3. Komunikačné rozhranie s južným mostom.

Dosť na dlhú dobu na prepojenie severného mosta s južným mostom bola použitá zbernica PCI.

PCI (Peripheral Component Interconnect) je zbernica na pripojenie rozširujúcich kariet k základnej doske, vyvinutá v roku 1992 spoločnosťou Intel. Dlho sa používal aj na prepojenie severného mosta s južným. Ako sa však výkon rozširujúcich dosiek zvyšoval, ich šírka pásma sa stala nedostatočnou. Najprv ju z úloh prepojenia severného a južného mosta vytlačili výkonnejšie zbernice a v posledných rokoch sa na komunikáciu s rozširujúcimi kartami používa rýchlejšia zbernica PCI express.

Hlavný technické údaje PCI zbernice sú nasledovné:

revízia	1.0	2.0	2.1	2.2	2.3
dátum vydania	1992	1993	1995	1998	2002
Bitová hĺbka	32	32	32/64	32/64	32/64
Frekvencia	33 MHz	33 MHz	33/66 MHz	33/66 MHz	33/66 MHz
Šírka pásma	132 MB/s	132 MB/s	132/264/528 MB/s	132/264/528 MB/s	132/264/528 MB/s
Napätie signálu	5 V	5 V	5/3,3 V	5/3,3 V	5/3,3 V
Hot swap	nie	nie	nie	existuje	existuje

Existujú aj ďalšie revízie PCI zberníc, napríklad pre použitie v notebookoch a iných prenosných zariadeniach, alebo prechodné možnosti medzi väčšími revíziami, ale keďže v súčasnosti je PCI rozhranie takmer nahradené rýchlejšími zbernicami, nebudem podrobne popisovať charakteristiku všetkých revízií.

Pri použití zbernice na prepojenie severného a južného mosta bude bloková schéma základnej dosky vyzerať takto:

Ako je zrejmé z obrázku, severný a južný most boli pripojené k zbernici PCI na rovnakej úrovni ako rozširujúce karty. Šírka pásma zbernice bola zdieľaná medzi všetkými zariadeniami, ktoré sú k nej pripojené, a následne bola deklarovaná špičková šírka pásma znížená nielen o prenášané servisné informácie, ale aj o konkurenčné zariadenia pripojené na zbernicu. V dôsledku toho sa postupom času začala zvyšovať šírka pásma zbernice a na komunikáciu medzi severným a južným mostom sa začali používať zbernice ako hub link, DMI, HyperTransport a zbernica PCI zostala na krátky čas ako tzv. prepojenie s rozširujúcimi kartami.

Hub link bus bola prvá, ktorá nahradila PCI.

hublink bus– 8-bitová zbernica point-to-point vyvinutá spoločnosťou Intel. Zbernica pracuje na frekvencii 66 MHz a prenáša 4 bajty za takt, čo umožňuje získať maximálnu priepustnosť 266 MB/s.

Zavedenie zbernice hublink zmenilo architektúru základnej dosky a znížilo zaťaženie zbernice PCI. Zbernica PCI sa začala používať iba na komunikáciu s perifériami a rozširujúcimi kartami a zbernica hublink sa používala iba na komunikáciu so severným mostom.

Šírka pásma zbernice hublinku bola porovnateľná so šírkou pásma zbernice PCI, ale vzhľadom na skutočnosť, že nemusela zdieľať kanál s inými zariadeniami a zbernica PCI bola zaťažená, bola šírka pásma úplne dostatočná. ale Počítačové inžinierstvo nestojí a hublinková zbernica sa v súčasnosti prakticky nepoužíva z dôvodu nedostatočnej rýchlosti. Bol nahradený autobusmi ako DMI a HyperTransport.

V sekcii bol uvedený stručný popis autobusu DMI a HyperTransport, takže to nebudem opakovať.

Na prepojenie severného mosta s južným existovali aj iné rozhrania, no väčšina z nich je už beznádejne zastaraná alebo málo používaná, preto sa im nebudeme venovať. Týmto sa uzatvára prehľad hlavných funkcií a štruktúry severného mosta a pokračuje sa k južnému mostu.

3.2. Hlavné funkcie Južného mosta.

Južný mostík je zodpovedný za organizáciu interakcie s pomalými komponentmi počítača: rozširujúce karty, periférne zariadenia, vstupno-výstupné zariadenia, výmenné kanály medzi strojmi atď.

To znamená, že Southbridge prenáša dáta a požiadavky zo zariadení k nemu pripojených do Northbridge, ktorý ich prenáša do procesora alebo RAM a prijíma príkazy procesora a dáta z RAM z Northbridge a prenáša ich do zariadení, ktoré sú k nemu pripojené.

Južný most obsahuje:

Radič komunikačnej zbernice Northbridge (PCI, hublink, DMI, HyperTransport atď.);

Radič komunikačnej zbernice s rozširujúcimi kartami (PCI, PCIe atď.);

Ovládač komunikačných liniek s periférnymi zariadeniami a inými počítačmi (USB, FireWire, Ethernet atď.);

Radič komunikačnej zbernice pevného disku (ATA, SATA, SCSI atď.);

Radič komunikačnej zbernice s pomalými zariadeniami (ISA, LPC, SPI zbernice atď.).

Pozrime sa bližšie na komunikačné rozhrania používané južným mostíkom a v ňom zabudované ovládače periférnych zariadení.

Komunikačné rozhrania severného mosta s južným sme už zvažovali. Preto hneď prejdeme ku komunikačným rozhraniam s rozširujúcimi doskami.

3.2.1. Komunikačné rozhrania s rozširujúcimi doskami.

V súčasnosti sú hlavnými rozhraniami na výmenu s rozširujúcimi kartami PCI a PCIexpress. Rozhranie PCI sa však aktívne nahrádza a v najbližších rokoch prakticky zmizne z histórie a bude sa používať len v niektorých špecializovaných počítačoch.

Popis a stručná charakteristika Rozhrania PCI a PCIexpress som už v tomto článku citoval, takže sa nebudem opakovať. Prejdime priamo k úvahám o komunikačných rozhraniach s periférnymi zariadeniami, vstupno-výstupnými zariadeniami a inými počítačmi.

3.2.2. Komunikačné rozhrania s periférnymi zariadeniami, vstupno-výstupnými zariadeniami a inými počítačmi.

Pre komunikáciu s perifériami a inými počítačmi existuje široká škála rozhraní, najbežnejšie z nich sú zabudované na základnej doske, no ľubovoľné z rozhraní môžete pridať aj pomocou rozširujúcich kariet pripojených k základnej doske cez zbernicu PCI alebo PCIexpress.

prinesiem Stručný opis a charakteristiky najpopulárnejších rozhraní.

USB (Universal Serial Bus)- univerzálny kanál sériového prenosu dát na pripojenie stredne rýchlostných a nízkorýchlostných periférnych zariadení k počítaču.

Zbernica je striktne orientovaná a pozostáva z kanálového ovládača a niekoľkých koncových zariadení, ktoré sú k nemu pripojené. Typicky sú ovládače kanálov USB zabudované do južného mostíka základnej dosky. Moderné základné dosky môžu obsahovať až 12 radičov kanálov USB, každý s dvoma portami.

Nie je možné spojiť dva kanálové ovládače alebo dve koncové zariadenia, takže nemôžete priamo pripojiť dva počítače alebo dve periférne zariadenia k sebe cez USB.

Na komunikáciu medzi dvomi kanálovými ovládačmi však možno použiť ďalšie zariadenia. Napríklad emulátor ethernetového adaptéra. Cez USB sa k nemu pripájajú dva počítače a oba vidia koncové zariadenie. Ethernetový adaptér prenáša údaje prijaté z jedného počítača do druhého emuláciou sieťového protokolu Ethernet. Na každý pripojený počítač je však potrebné nainštalovať špecifické ovládače pre emulátor ethernetového adaptéra.

Rozhranie USB má zabudované napájacie vedenia, čo umožňuje pri výmene dát využívať zariadenia bez vlastného napájania alebo súčasne dobíjať batérie koncových zariadení, ako sú telefóny.

Ak sa však medzi ovládačom kanálov a koncovým zariadením použije rozbočovač USB, potom musí mať dodatočné externé napájanie, aby všetky zariadenia, ktoré sú k nemu pripojené, mali napájanie vyžadované štandardom rozhrania USB. Ak používate rozbočovač USB bez dodatočného zdroja napájania, potom ak pripojíte niekoľko zariadení bez vlastného zdroja napájania, s najväčšou pravdepodobnosťou nebudú fungovať.

USB podporuje pripojenie koncových zariadení za chodu. Je to možné vďaka dlhšiemu zemnému kontaktu ako signálne kontakty. Preto sa pri pripájaní koncového zariadenia najskôr uzavrú uzemňovacie kontakty a vyrovná sa potenciálny rozdiel medzi počítačom a koncovým zariadením. Preto ďalšie pripojenie signálových vodičov nevedie k napäťovému rázu.

V súčasnosti existujú tri hlavné revízie rozhrania USB (1.0, 2.0 a 3.0). Navyše sú kompatibilné zdola nahor, to znamená, že zariadenia navrhnuté pre revíziu 1.0 budú fungovať s rozhraním revízie 2.0, respektíve zariadenia navrhnuté pre USB 2.0 budú fungovať s USB 3.0, ale zariadenia pre USB 3.0 s najväčšou pravdepodobnosťou nebudú fungovať s Rozhranie USB 2.0.

Zvážte hlavné charakteristiky rozhrania v závislosti od revízie.

USB 1.0 je prvá verzia rozhrania USB vydaná v novembri 1995. V roku 1998 bola dokončená revízia, odstránené chyby a nedostatky. Výsledná revízia USB 1.1 bola prvou, ktorá bola široko prijatá.

Špecifikácie pre revízie 1.0 a 1.1 sú nasledovné:

Rýchlosť prenosu dát - až 12 Mbps (režim plnej rýchlosti) alebo 1,5 Mbps (režim nízkej rýchlosti);

Maximálna dĺžka kábla je 5 metrov pre režim nízkej rýchlosti a 3 metre pre režim plnej rýchlosti;

USB 2.0 je revízia vydaná v apríli 2000. Hlavným rozdielom oproti predchádzajúcej verzii je zvýšenie maximálnej rýchlosti prenosu dát na 480 Mbps. V praxi sa pre veľké oneskorenia medzi požiadavkou na prenos dát a začiatkom prenosu nedajú dosiahnuť rýchlosti 480 Mbps.

Technické špecifikácie revízie 2.0 sú nasledovné:

Rýchlosť prenosu dát - až 480 Mbps (vysokorýchlostný), až 12 Mbps (režim plnej rýchlosti) alebo až 1,5 Mbps (režim nízkej rýchlosti);

Synchrónny prenos dát (na požiadanie);

polovičná duplexná výmena (súčasný prenos je možný len v jednom smere);

Maximálna dĺžka kábla je 5 metrov;

Maximálny počet zariadení pripojených k jednému ovládaču (vrátane multiplikátorov) je 127;

K jednému USB ovládaču je možné pripojiť zariadenia pracujúce v rôznych režimoch šírky pásma;

Napájacie napätie pre periférne zariadenia - 5 V;

Maximálny prúd - 500 mA;

Kábel pozostáva zo štyroch komunikačných liniek (dve linky na príjem a prenos dát a dve linky na napájanie periférnych zariadení) a uzemňovacieho opletu.

USB 3.0 je revízia vydaná v novembri 2008. V novej revízii sa rýchlosť zvýšila rádovo, až na 4800 Mbps, a súčasná sila sa takmer zdvojnásobila, až na 900 mA. Zároveň sa toho veľa zmenilo vzhľad konektory a káble, no kompatibilita zdola nahor zostala. Tie. zariadenia, ktoré pracujú s USB 2.0 sa budú môcť pripojiť ku konektoru 3.0 a budú fungovať.

Technické špecifikácie revízie 3.0 sú nasledovné:

Rýchlosť prenosu dát - až 4800 Mbps (režim SuperSpeed), až 480 Mbps (režim Vysoká rýchlosť), až 12 Mbps (režim plnej rýchlosti) alebo až 1,5 Mbps (Nízka rýchlosť) režim));

Architektúra duálnej zbernice (nízkorýchlostná/plnorýchlostná/vysokorýchlostná zbernica a samostatná zbernica SuperSpeed);

Asynchrónny prenos dát;

Duplexná výmena v režime SuperSpeed (je možný súčasný prenos a príjem dát) a simplexná v iných režimoch.

Maximálna dĺžka kábla je 3 metre;

Maximálny počet zariadení pripojených k jednému ovládaču (vrátane multiplikátorov) je 127;

Napájacie napätie pre periférne zariadenia - 5 V;

Maximálny prúd - 900 mA;

Vylepšený systém správy napájania na úsporu energie, keď sú koncové zariadenia nečinné;

Kábel pozostáva z ôsmich komunikačných liniek. Štyri komunikačné linky sú rovnaké ako v USB 2.0. Ďalšie dve komunikačné linky na príjem dát a dve na prenos SuperSpeed a dve uzemňovacie opletenia: jedna pre nízkorýchlostné/plnorýchlostné/vysokorýchlostné dátové káble a jedna pre káble, používané v superrýchlosti režim.

IEEE 1394 (Inštitút elektrických a elektronických inžinierov) je štandard sériového vysokorýchlostného autobusu prijatý v roku 1995. Pneumatiky navrhnuté podľa tejto normy majú rôzne spoločnosti rôzne názvy. Apple má FireWire, Sony má i.LINK, Yamaha má mLAN, Texas Instruments má Lynx, Creative má SB1394 atď. Z tohto dôvodu často vzniká zmätok, ale napriek tomu rôzne mená, ide o rovnaký autobus fungujúci podľa rovnakého štandardu.

Táto zbernica je určená na pripojenie vysokorýchlostných periférií, ako sú externé pevné disky, digitálne videokamery, hudobné syntetizátory atď.

Hlavné technické vlastnosti pneumatiky sú nasledovné:

Maximálna rýchlosť prenosu dát sa pohybuje od 400 Mbps pre revíziu IEEE 1394 do 3,2 Gbps pre revíziu IEEE 1394b;

Maximálna dĺžka komunikácie medzi dvoma zariadeniami sa pohybuje od 4,5 metra pre revíziu IEEE 1394 do 100 metrov pre revíziu IEEE 1394b a staršiu;

Maximálny počet zariadení zapojených do série k jednému ovládaču je 64 vrátane rozbočovačov IEEE. V tomto prípade všetky pripojené zariadenia zdieľajú šírku pásma zbernice. Každý rozbočovač IEEE môže pripojiť až 16 ďalších zariadení. Namiesto pripojenia zariadenia môžete pripojiť prepojku zbernice, cez ktorú môžete pripojiť ďalších 63 zariadení. Celkovo môžete pripojiť až 1023 prepojok zbernice, čo vám umožní organizovať sieť 64 449 zariadení. Nie je možné pripojiť viac zariadení, pretože v štandarde IEEE 1394 má každé zariadenie 16-bitovú adresu;

Schopnosť sieťového pripojenia viacerých počítačov;

Horúce pripojenie a odpojenie zariadení;

Možnosť použiť zariadenia napájané zo zbernice, ktoré nemajú vlastný zdroj napájania. V tomto prípade je maximálna sila prúdu až 1,5 ampéra a napätie je od 8 do 40 voltov.

ethernet- štandard pre budovanie počítačových sietí založený na technológii paketových dát, vyvinutý v roku 1973 Robertom Metcloughom z Xerox PARC Corporation.

Norma definuje typy elektrických signálov a pravidlá káblových spojení, popisuje formáty rámcov a protokoly prenosu dát.

Existujú desiatky rôznych revízií štandardu, no najbežnejšou je dnes skupina štandardov: Fast Ethernet a Gigabit Ethernet.

Fast Ethernet poskytuje prenos dát rýchlosťou až 100 Mbps. A rozsah prenosu dát v jednom segmente siete bez opakovačov je od 100 metrov (skupina štandardu 100BASE-T využívajúca na prenos dát krútenú dvojlinku) do 10 kilometrov (skupina štandardu 100BASE-FX využívajúca na prenos dát jednovidové vlákno).

Gigabit Ethernet poskytuje rýchlosť prenosu dát až 1 Gbps. A rozsah prenosu dát v jednom segmente siete bez opakovačov je od 100 metrov (skupina štandardu 1000BASE-T využívajúca na prenos dát štyri krútené páry) do 100 kilometrov (skupina štandardov 1000BASE-LH využívajúca na prenos dát jednovidové vlákno).

Na prenos veľkého množstva informácií existujú štandardy pre desať, štyridsať a sto gigabitový Ethernet fungujúci na báze optických komunikačných liniek. Viac podrobností o týchto štandardoch a o technológii Ethernet vo všeobecnosti však popíšeme v samostatnom článku o komunikácii medzi strojmi.

WiFi- bezdrôtová komunikačná linka vytvorená v roku 1991 holandskou spoločnosťou NCR Corporation / AT&T. WiFi je založené na štandarde IEEE 802.11. a používa sa ako na komunikáciu s periférnymi zariadeniami, tak aj na organizáciu lokálnych sietí.

Wi-Fi umožňuje prepojiť dva počítače alebo počítač a periférne zariadenie priamo pomocou technológie point-to-point alebo organizovať sieť pomocou prístupového bodu, ku ktorému sa môže pripojiť niekoľko zariadení súčasne.

Maximálna rýchlosť prenosu dát závisí od použitej revízie štandardu IEEE 802.11, v praxi však bude výrazne nižšia ako deklarované parametre, a to z dôvodu režijných nákladov, prítomnosti prekážok v ceste šírenia signálu, vzdialenosti medzi zdrojom signálu, ale aj vzhľadom na režijné náklady, prítomnosť prekážok v ceste šírenia signálu. a prijímač a ďalšie faktory. V praxi bude priemerná priepustnosť prinajlepšom 2-3 krát menšia ako deklarovaná maximálna priepustnosť.

V závislosti od revízie štandardu je priepustnosť Wi-Fi nasledovná:

Štandardná revízia	Frekvencia hodín	Uvádzaný maximálny výkon	Priemerná rýchlosť prenosu dát v praxi	Komunikačný rozsah vnútorný/vonkajší
802.11a	5 GHz	54 Mbps	18,4 Mbps	35/120 m
802.11b	2,4 GHz	11 Mbps	3,2 Mbps	38/140 m
802,11 g	2,4 GHz	54 Mbps	15,2 Mbps	38/140 m
802.11n	2,4 alebo 5 GHz	600 Mbps	59,2 Mbps	70/250 m

Existuje mnoho ďalších rozhraní na komunikáciu s periférnymi zariadeniami a organizáciu lokálnych sietí. Zriedkavo sú však zabudované do základnej dosky a zvyčajne sa používajú ako rozširujúce dosky. Preto tieto rozhrania spolu s tými, ktoré sú opísané vyššie, budeme uvažovať v článku venovanom interakcii medzi strojmi a teraz prejdime k popisu komunikačných rozhraní južného mostíka s pevnými diskami.

3.2.3. Rozhranie komunikačnej zbernice Southbridge s pevnými diskami.

Spočiatku sa na komunikáciu s pevnými diskami využívalo rozhranie ATA, no neskôr ho nahradili pohodlnejšie a modernejšie rozhrania SATA a SCSI. Poďme priniesť krátka recenzia tieto rozhrania.

ATA (Advanced Technology Attachment) alebo PATA (paralelné ATA) je paralelné komunikačné rozhranie vyvinuté v roku 1986 spoločnosťou Western Digital. Vtedy sa volala IDE (Integrated Drive Electronics), no neskôr sa premenovala na ATA a s príchodom rozhrania SATA v roku 2003 sa PATA premenovala na PATA.

Použitie rozhrania PATA znamená, že radič pevného disku nie je umiestnený na základnej doske alebo vo forme rozširujúcej karty, ale je zabudovaný do seba. HDD. Na základnej doske, konkrétne na južnom mostíku, je iba PATA kanálový radič.

Na pripojenie pevných diskov s rozhraním PATA sa zvyčajne používa 40-žilový kábel. So zavedením režimu PATA / 66 sa objavila jeho 80-žilová verzia. Maximálna dĺžka slučky je 46 cm Do jednej slučky je možné pripojiť dve zariadenia, pričom jedno z nich musí byť master a druhé slave.

Existuje niekoľko revízií rozhrania PATA, ktoré sa líšia rýchlosťou prenosu dát, prevádzkovými režimami a ďalšími funkciami. Nižšie sú uvedené hlavné revízie rozhrania PATA.

V praxi je šírka pásma zbernice oveľa nižšia ako deklarovaná teoretická šírka pásma kvôli réžii organizácie výmenného protokolu a iným oneskoreniam. Okrem toho, ak sú k zbernici pripojené dva pevné disky, šírka pásma sa rozdelí medzi ne.

V roku 2003 rozhranie SATA nahradilo rozhranie PATA.

SATA (Serial ATA)- sériové rozhranie na pripojenie južného mostíka k pevným diskom vyvinuté v roku 2003.

Pri použití rozhrania SATA je každý disk pripojený vlastným káblom. Kábel je navyše oveľa užší a pohodlnejší ako kábel používaný v rozhraní PATA a má maximálnu dĺžku až 1 meter. Pevný disk napája samostatný kábel.

A aj keď sa celkový počet káblov v porovnaní s rozhraním PATA zvyšuje, keďže každý disk je pripojený dvoma káblami, voľné miesto vnútri systémovej jednotky sa stáva oveľa väčším. To vedie k zlepšeniu účinnosti chladiaceho systému, zjednodušuje prístup k rôznym prvkom počítača a systémová jednotka vyzerá zvnútra reprezentatívnejšie.

V súčasnosti existujú tri hlavné revízie rozhrania SATA. V tabuľke nižšie sú uvedené hlavné parametre revízie.

Oddelené od týchto rozhraní je rozhranie SCSI.

SCSI (Small Computer System Interface)- univerzálna zbernica na pripojenie vysokorýchlostných zariadení ako sú pevné disky, DVD a Blue-Ray mechaniky, skenery, tlačiarne a pod. Autobus má veľkú šírku pásma, ale je zložitý a drahý. Preto sa používa hlavne v serveroch a priemyselných výpočtových systémoch.

Prvá revízia rozhrania bola predstavená v roku 1986. Momentálne prebieha asi 10 revízií pneumatík. V tabuľke nižšie sú uvedené hlavné parametre najpopulárnejších revízií.

Revízia rozhrania	Bitová hĺbka	Frekvencia komunikácie	Max. priepustnosť	Dĺžka kábla (m)	Max. počet zariadení	rok vydania
SCSI-1	8 bit	5 MHz	40 Mbps	6	8	1986
SCSI-2	8 bit	10 MHz	80 Mbps	3	8	1989
SCSI-3	8 bit	20 MHz	160 Mbps	3	8	1992
Ultra-2SCSI	8 bit	40 MHz	320 Mbps	12	8	1997
Ultra-3SCSI	16 bit	80 MHz	1,25 Gbps	12	16	1999
Ultra-320SCSI	16 bit	160 MHz	2,5 Gbps	12	16	2001
Ultra-640SCSI	16 bit	320 MHz	5 Gbps	12	16	2003

Zvyšovanie priepustnosti paralelného rozhrania je spojené s množstvom ťažkostí a v prvom rade je to ochrana pred elektromagnetickým rušením. A každá komunikačná linka je zdrojom elektromagnetického rušenia. Čím viac komunikačných liniek je v paralelnej zbernici, tým viac sa budú navzájom rušiť. Čím vyššia je frekvencia prenosu dát, tým viac elektromagnetického rušenia ovplyvňuje prenos dát.

Okrem tohto problému existujú aj menej významné, ako napríklad:

zložitosť a vysoké náklady na výrobu paralelných autobusov;
problémy so synchrónnym prenosom dát cez všetky zbernicové linky;
zložitosť zariadenia a vysoká cena zbernicových ovládačov;
zložitosť organizácie plne duplexného zariadenia;
zložitosť zabezpečenia každého zariadenia vlastnou zbernicou atď.

V dôsledku toho je jednoduchšie opustiť paralelné rozhranie v prospech sériového rozhrania s vyššou rýchlosťou hodín. V prípade potreby je možné použiť viacero sériových komunikačných liniek umiestnených ďalej od seba a chránených tieniacim opletením. Stalo sa tak pri prechode z paralelnej PCI zbernice na sériovú PCI express, z PATA na SATA. Zbernica SCSI nasledovala rovnakú cestu vývoja. V roku 2004 sa teda objavilo rozhranie SAS.

SAS (Serial Attached SCSI) sériová zbernica point-to-point, ktorá nahradila paralelnú zbernicu SCSI. Na výmenu cez zbernicu SAS sa používa príkazový model SCSI, ale priepustnosť je zvýšená na 6 Gb / s (SAS revízia 2, vydaná v roku 2010).

V roku 2012 sa plánuje vydanie revízie SAS 3, ktorá má šírku pásma 12 Gb/s, avšak zariadenia podporujúce túto revíziu sa začnú masovo objavovať až v roku 2014.

Tiež nezabudnite, že zbernica SCSI bola zdieľaná, čo vám umožňuje pripojiť až 16 zariadení a všetky zariadenia zdieľali šírku pásma zbernice. A zbernica SAS využíva topológiu point-to-point. A preto je každé zariadenie pripojené vlastnou komunikačnou linkou a prijíma celú šírku pásma zbernice.

Radič SCSI a SAS je zriedka zabudovaný do základnej dosky, pretože sú dosť drahé. Zvyčajne sa pripájajú ako rozširujúce karty na zbernicu PCI alebo PCI express.

3.2.4. Komunikačné rozhrania s pomalými komponentmi základnej dosky.

Na komunikáciu s pomalými komponentmi základnej dosky, ako sú custom ROM alebo nízkorýchlostné radiče rozhrania, sa používajú špecializované zbernice ako: ISA, MCA, LPS a iné.

Zbernica Industry Standard Architecture (ISA) je 16-bitová zbernica vyvinutá v roku 1981. ISA bežal na takte 8 MHz a mal priepustnosť až 8 MB/s. Pneumatika je už dávno zastaraná a v praxi sa nepoužíva.

Alternatívou k zbernici ISA bola zbernica MCA (Micro Channel Architecture), vyvinutá v roku 1987 spoločnosťou Intel. Táto zbernica bola 32-bitová s rýchlosťou prenosu dát 10 MHz a šírkou pásma až 40 Mbps. Podporovaná technológia Plug and Play. Kvôli uzavretosti autobusu a prísnej licenčnej politike IBM sa však stal nepopulárnym. Momentálne sa autobus v praxi nevyužíva.

Skutočnou náhradou za ISA bola zbernica LPC (Low Pin Count), vyvinutá spoločnosťou Intel v roku 1998 a používaná dodnes. Zbernica pracuje na taktovacej frekvencii 33,3 MHz, čo poskytuje priepustnosť 16,67 Mbps.

Šírka pásma zbernice je pomerne malá, no na komunikáciu s pomalými komponentmi základnej dosky úplne postačuje. Pomocou tejto zbernice je k južnému mostíku pripojený multifunkčný ovládač (Super I / O), ktorý obsahuje ovládače pre pomalé komunikačné rozhrania a periférne zariadenia:

paralelné rozhranie;
sériové rozhranie;
infračervený port;
rozhranie PS/2;
disketovú mechaniku a iné zariadenia.

LPC zbernica poskytuje aj prístup do BIOSu, o ktorom si povieme v ďalšej časti nášho článku.

4. BIOS (Basic Input-Output System).

BIOS (Basic Input-Output System - základný vstupno-výstupný systém) je program, ktorý je flashovaný do pamäte iba na čítanie (ROM). V našom prípade je ROM zabudovaná do základnej dosky, ale jej vlastná verzia systému BIOS je prítomná takmer vo všetkých prvkoch počítača (vo grafickej karte, v sieťovej karte, radičoch diskov atď.) A vo všeobecnosti v takmer všetky elektronické zariadenia (v tlačiarni aj vo videokamere, v modeme atď.).

BIOS základnej dosky je zodpovedný za kontrolu funkčnosti ovládačov zabudovaných do základnej dosky a väčšiny zariadení k nej pripojených (procesor, pamäť, grafická karta, pevné disky atď.). Test POST (Power-On Self Test) sa kontroluje, keď je počítač zapnutý.

Ďalej BIOS inicializuje radiče zabudované do základnej dosky a niektoré k nim pripojené zariadenia a nastaví ich základné prevádzkové parametre, napríklad frekvenciu systémovej zbernice, procesora, radiča RAM, pevných diskov, radičov zabudovaných do základnej dosky atď. d.

Ak sú testované radiče a hardvér v poriadku a nakonfigurované, systém BIOS prenesie kontrolu na operačný systém.

Používatelia môžu spravovať väčšinu nastavení systému BIOS a dokonca ho aktualizovať.

Aktualizácia systému BIOS je potrebná veľmi zriedka, ak napríklad vývojári zistili a opravili zásadnú chybu v inicializačnom programe niektorého zo zariadení alebo ak je potrebná podpora pre nové zariadenie (napríklad nový model procesora). . Vo väčšine prípadov si však vydanie nového typu procesora alebo pamäte vyžaduje zásadný „upgrade“ počítača. Povedzme za to „ďakujem“ výrobcom elektroniky.

Na konfiguráciu nastavení systému BIOS je k dispozícii špeciálna ponuka, do ktorej je možné vstúpiť stlačením kombinácie klávesov zobrazených na obrazovke monitora počas testov POST. Zvyčajne musíte stlačiť kláves DEL, aby ste vstúpili do ponuky nastavenia systému BIOS.

V tejto ponuke môžete nastaviť systémový čas, nastavenia disku a pevného disku, zvýšiť (alebo znížiť) rýchlosť procesora, pamäte a systémovej zbernice, komunikačných zberníc a konfigurovať ďalšie nastavenia počítača. Tu by ste však mali byť mimoriadne opatrní, pretože nesprávne nastavené parametre môžu viesť k chybám v prevádzke alebo dokonca k deaktivácii počítača.

Všetky nastavenia systému BIOS sú uložené v nestálej pamäti CMOS, napájanej batériou alebo akumulátorom nainštalovaným na základnej doske. Ak je batéria alebo akumulátor vybitý, počítač sa nemusí zapnúť alebo nemusí fungovať správne. Napríklad bude nesprávne nastavený systémový čas alebo budú nastavené parametre prevádzky niektorých zariadení.

5. Ostatné prvky základnej dosky.

Okrem vyššie popísaných prvkov sa na základnej doske nachádza generátor taktovacej frekvencie, pozostávajúci z kremenného rezonátora a generátora hodín. Generátor taktovacej frekvencie sa skladá z dvoch častí, keďže kremenný rezonátor nie je schopný generovať impulzy na frekvencii potrebnej na prevádzku moderných procesorov, pamätí a zberníc, preto sa taktova frekvencia generovaná kremenným rezonátorom mení pomocou hodinového generátora, ktorý násobí alebo delí pôvodné frekvencie, aby ste získali požadovanú frekvenciu.

Hlavnou úlohou generátora hodín základnej dosky je vytvorenie vysoko stabilného periodického signálu na synchronizáciu činnosti počítačových prvkov.

Frekvencia hodinových impulzov do značnej miery určuje rýchlosť výpočtov. Pretože každá operácia vykonávaná procesorom strávi určitý počet hodinových cyklov, čím vyššia je frekvencia hodín, tým vyšší je výkon procesora. Prirodzene to platí len pre procesory s rovnakou mikroarchitektúrou, pretože procesory s rôznymi mikroarchitektúrami môžu vyžadovať iný počet cyklov na vykonanie rovnakej sekvencie inštrukcií.

Generovanú frekvenciu hodín je možné zvýšiť, čím sa zvýši výkon počítača. Tento proces však prináša množstvo nebezpečenstiev. Po prvé, so zvýšením taktovacej frekvencie sa stabilita prevádzky počítačových komponentov znižuje, preto je po akomkoľvek „pretaktovaní“ počítača potrebné vážne testovanie na kontrolu stability jeho prevádzky.

Tiež "pretaktovanie" môže viesť k poškodeniu prvkov počítača. Navyše zlyhanie prvkov s najväčšou pravdepodobnosťou nebude okamžité. Životnosť prvkov prevádzkovaných v iných než odporúčaných podmienkach možno jednoducho drasticky znížiť.

Okrem generátora hodín je na základnej doske veľa kondenzátorov, ktoré zabezpečujú plynulý tok napätia. Faktom je, že spotreba energie počítačových prvkov pripojených k základnej doske sa môže dramaticky zmeniť, najmä keď je práca pozastavená a obnovená. Kondenzátory vyhladzujú takéto napäťové rázy, čím zvyšujú stabilitu a životnosť všetkých prvkov počítača.

Možno sú to všetky hlavné komponenty moderných základných dosiek a túto recenziu zariadenia základnej dosky možno dokončiť.

Tento článok bude pokračovať v tejto sérii. Dnes odpovieme na často kladené otázky o základnej doske. Dozviete sa, čo je základná doska, na čo slúži, z čoho sa skladá, ako aj vlastnosti, na ktoré by ste si pri jej výbere mali dať pozor. Poďme pekne po poriadku.

Čo je základná doska počítača

Základná doska (matka, základná doska, systémová doska, hlavná doska) je základná doska systémovej jednotky. Obsahuje konektory pre pripojenie všetkých ostatných častí - grafickej karty, RAM, procesora atď.

Ak odmyslíme počítačovú terminológiu, základná doska je základom celého počítača. Ako sme už povedali – hrá RAM aj procesor hlavna rola v prevádzke počítača. Aby však mohli naplno využiť svoj potenciál, potrebujú prepojenie, ktorým je základná doska. Pozrime sa bližšie na to, prečo počítač potrebuje základnú dosku.

Prečo počítač potrebuje základnú dosku?

Bez ďalších okolkov uvádzame hlavné vlastnosti základnej dosky:

Vzájomne zjednocuje všetky „vnútornosti“ počítača (má zásuvku pre procesor, konektory pre RAM a grafický adaptér atď.).
Základná doska premení myš, displej, systémovú jednotku, klávesnicu a ďalšie komponenty na jeden fungujúci ekosystém.
Zodpovedá za to, že CPU riadi činnosť ostatných častí počítača. To znamená, že základná doska nielenže premení všetky komponenty počítača na jeden, ale tiež medzi nimi udržiava komunikáciu.
Za prenos obrazu na monitor je zodpovedná základná doska (ak je v nej integrovaná grafická karta).
Základná doska je zodpovedná za zvuk počítača, pretože v súčasnosti má obrovské množstvo modelov základných dosiek zabudovanú zvukovú kartu.
Poskytovanie prístupu na internet – moderné základné dosky majú zabudovaný sieťový adaptér.

Z čoho je vyrobená základná doska?

Po vyriešení predchádzajúcich otázok je čas pozrieť sa, z čoho pozostáva základná doska. A jeho hlavné prvky možno nazvať:

CPU zásuvka ( CPU zásuvka ) — jednoducho povedané- toto je zásuvka na inštaláciu procesora;
Sloty PCI a PCI Express - prvé z nich sa kvôli nízkemu výkonu používajú na pripojenie TV tunerov, zvukových a sieťových kariet, ako aj iných zariadení, ktoré majú dostatočnú šírku pásma tohto rozhrania. PCI Express sa zvyčajne používa na pripojenie grafických kariet k počítaču;
Sloty pod RAM - tu nainštalujete pamäte RAM;
SATA a IDE konektory - používajú sa na pripojenie rôznych jednotiek (, SSD) k počítaču. Používajú sa aj na pripojenie optickej mechaniky;
Čipová súprava - ide o čipset, takzvaný severný a južný mostík. Northbridge riadi vzťah medzi základnou doskou s RAM, grafickým akcelerátorom, CPU. A tiež reguluje rýchlosť ich práce a pripája sa k južnému mostu, ktorý riadi úsporu energie, BIOS, systémové hodiny, IDE, SATA, USB, LAN, Embeded Audio rozhrania;
Čip BIOS a batérie CMOS pamäť - tu je softvér na spustenie počítača a jeho testovanie. Nastavenia systému BIOS sú uložené v pamäti CMOS, takže sa po vypnutí počítača nezmenia ( daná pamäť volatile) používa špeciálnu batériu, ktorá napája pamäť.
Externé konektory sú všetky možné výstupy pre slúchadlá, mikrofón, Ethernet, HDMI, USB atď.;
Napájacie konektory - v skutočnosti ako samotná základná doska, tak aj procesor a chladiaci systém vyžadujú napájanie.

V zásade ide o hlavnú sadu, ktorú možno nájsť, no treba pamätať aj na to, že sa môže u rôznych výrobcov a modelov líšiť, prejdime teda k ďalšiemu odseku.

Typy základných dosiek a ich výrobcovia

Dnes môžete vidieť veľa základných dosiek od rôznych výrobcov: ASUS, MSI, GIGABYTE, Asrock, Esonic, pričom všetky sú rozdelené do mnohých typov. Napríklad, pod akým typom procesora sú orientované - AMD alebo Intel. Každá z konkurenčných tried CPU je jedinečná a vyžaduje iný soket. AMD má tieto: AM1, AM3+, AM4, FM2, FM2+. Základné dosky určené pre procesory Intel majú pätice: LGA 1150, LGA 1151, LGA 2011, LGA 2011-3. Základné dosky sa delia aj podľa typu podporovanej pamäte – DRR3 alebo DDR4.

Najznámejšie rozdelenie základných dosiek na typy je však založené na faktore tvaru - parametri, ktorý určuje plochu dosky, ako aj upevňovacie body a zásuvky na napájanie. Hlavní predstavitelia: E-ATX, Micro-ATX, Mini-ITX, Mini-STX, Standard-ATX:

Štandardné ATX - najbežnejší tvarový faktor medzi používateľmi, skvelý pre herné automaty a pre pracovný systém. Priemerné rozmery - 305/244 milimetrov. Kompatibilné s väčšinou typov tela. Dostatočne objemná plocha znižuje pravdepodobnosť prehriatia, keďže na zvyšné časti je viac miesta a nemusia sa vtesnať do obmedzeného puzdra, čo má pozitívny vplyv na prúdenie vzduchu medzi nimi. Umožňuje vám nainštalovať dve grafické karty;
Micro-ATX menšia veľkosť ako originál (244/244 mm). Majú menej PCI slotov. Väčšinou vhodné len na prácu, existujú však vzorky vhodné na hry, ale je ich menej ako predchádzajúci zástupca;
Mini-ITX - jedna z najkompaktnejších základných dosiek s rozmermi 170/170 milimetrov. Hodia sa skôr ako pracovné a multimediálne riešenia, pretože môže chýbať konektor grafickej karty, preto si vystačíme s integrovanou možnosťou. Zásuvky pre moduly RAM - jeden pár;
E-ATX - skvelé riešenie pre hráčov. Existuje možnosť inštalácie niekoľkých grafických akcelerátorov naraz a na určité modely môžete dokonca umiestniť niekoľko procesorov. Priemerné rozmery sú 305/272 milimetrov. Tieto modely môžu byť tiež dobrou voľbou pre serverový stroj;
Mini-STX - riešenie pre mini-PC, nevhodné pre hry, ale je to celkom prijateľná možnosť pre štúdium a prácu. Neexistujú žiadne sloty, do ktorých bude nainštalovaný grafický akcelerátor, a sú tu iba dva sloty pre RAM. Priemerná veľkosť je 140/147 milimetrov.

Špecifikácie základnej dosky

Ako obvykle, nezabudnite sa dotknúť hlavných charakteristík základnej dosky. Takže začnime:

Faktor tvaru - ako už bolo uvedené, tento parameter zahŕňa veľkosť, upevňovacie body základnej dosky, ako aj konektory pre ďalšie zariadenia;
Typ zásuvky základnej dosky - zásuvka, kde je nainštalovaný procesor. Dôležitý parameter, pretože vieme, že konkrétny druh procesora vyžaduje konkrétnu päticu;
Počet slotov a typ podporovanej pamäte RAM - prvý označuje možnosť zvýšenia množstva pamäte RAM, druhý označuje rýchlosť jeho prevádzky;
Frekvencia systémovej zbernice - priamo ovplyvňuje výkon počítača. Čím viac - tým vyšší bude výkon počítača. Prirodzene to nie je jediný faktor ovplyvňujúci rýchlosť počítača, je však potrebné voliť komponenty tak, aby frekvencia systémovej zbernice nebola nižšia ako frekvencia ostatných prvkov;
Čipová súprava je jedným z najdôležitejších bodov pri výbere základnej dosky. Vo všeobecnosti od toho závisí typ procesora, ktorý možno použiť, pamäť, podpora rôznych periférií atď.;
Počet slotov PCI a PCI Express – určí počet a možnosť pripojenia grafických kariet a iných rozširujúcich kariet používaných týmto rozhraním;
Počet zásuviek SATA - umožní vám pochopiť, koľko HDD, SDD a optických jednotiek je možné pripojiť;
Prítomnosť a vlastnosti integrovaných: sieťových, grafických a zvukových kariet - vám umožní pochopiť, čo bude váš počítač schopný bez toho, aby ste museli kupovať ich samostatné náprotivky;
Prítomnosť a počet externých konektorov – pre stolný počítač aj notebook je dôležité mať aspoň 3 USB porty, výstup na slúchadlá a vstup pre mikrofón. Okrem toho je často potrebný aj ethernetový port, VGA (už dosť starý), HDMI. Aj keď tu je skôr potrebné stavať na vlastných potrebách.

závery

Stručne povedané, môžeme povedať, že základná doska je dnes komplexné zariadenie, ktoré prepája všetky komponenty počítača, riadi ich činnosť a je tiež zodpovedné za množstvo dodatočne pripojených zariadení. Táto doska určuje vlastnosti vášho PC a stanovuje limity pre jeho upgrade.

Systémová (základná doska) doska je základom elektronickej súčasti počítača. Je pripevnený k telu. Potom sa na základnú dosku nainštaluje procesor, pamäť a ďalšie. Tie. je to akoby spojovací prvok, základňa, ku ktorej sú pripojené všetky ostatné zariadenia. Základná doska má zvyčajne mikroobvody zodpovedné za prácu s procesorom, pamäťou a ďalšími zariadeniami (takzvaná čipová sada). Preto je výber základnej dosky veľmi dôležitý ako z hľadiska výkonu počítača, tak aj z hľadiska jeho spoľahlivosti.

Z výrobcov základných dosiek by som za najkvalitnejšie označil Intel a ASUSTeC. Ani tie však nie sú bez chýb. Napríklad Intel mal problémy s kompatibilitou a ASUS nedávno (možno kvôli presunu časti výroby do Číny) začal mať problémy so spoľahlivosťou.

Vo všeobecnosti sa sestry od spoločnosti Intel alebo ASUS dajú kúpiť bez váhania - bude fungovať akýkoľvek model. So zárukou lepšie od Intelu.

Druhým stupňom výrobcov základných dosiek sú Gigabyte, Abit, MSI, ECS, FoxConn. Sú tiež dosť kvalitné, ale líšia sa od prvého stupňa tým, že existujú modely, ktoré sú úspešné, ale nie sú príliš dobré, zatiaľ čo úspešný model z hľadiska kvality môže „dávať šance“ každému inému.

Základné dosky (systémové) dosky sa vyznačujú:

- tvarový faktor (dizajn pre inštaláciu do skrinky - ATX, microATX, Baby AT, BTX atď.)
- chipset (výrobca a typ čipsetu chipset, na ktorom je vyrobená základná doska).
- typ podporovaných procesorov a pätice procesora (LGA775, Socket 478 atď.)
- typ podporovanej pamäte a sloty pre RAM
- typ a počet štandardných komponentov (IDE radiče, USB porty atď.)
- prítomnosť dodatočných nainštalovaných prvkov - zvuk, grafika, sieť atď.
- a samozrejme výrobca a spracovanie

ZÁKLADNÉ I/O - BIOS

BIOS (anglicky Basic Input-Output System - základný vstupno-výstupný systém, BSVV) je malý program umiestnený v ROM a je zodpovedný za najzákladnejšie funkcie rozhrania a nastavenia zariadenia, na ktorom je nainštalovaný. BIOS základnej dosky je medzi používateľmi počítačov najznámejší, ale BIOS je prítomný takmer vo všetkých počítačových komponentoch: video adaptéry, sieťové adaptéry, modemy, radiče diskov, tlačiarne.

Hlavnou funkciou BIOSu základnej dosky je inicializácia zariadení pripojených k základnej doske hneď po zapnutí počítača. BIOS kontroluje prevádzkyschopnosť zariadení (tzv. autotest, angl. POST - Power-On Self Test), nastavuje nízkoúrovňové parametre ich činnosti (napríklad frekvenciu zbernice centrálneho mikroprocesora), resp. potom vyhľadá zavádzač operačného systému (angl. Boot Loader) na dostupnom úložnom médiu a prenesie riadenie na operačný systém. Operačný systém môže v priebehu práce zmeniť väčšinu nastavení, ktoré boli pôvodne nastavené v systéme BIOS. Mnoho starých osobných počítačov, ktoré nemali plnohodnotný operačný systém, prípadne jeho načítanie nebolo pre používateľa potrebné, nazývali vstavaný interpret jazyka BASIC. V niektorých implementáciách BIOS umožňuje zavádzanie operačného systému cez rozhrania, ktoré na to pôvodne neboli určené, vrátane USB a IEEE 1394. Bootovať je možné aj cez sieť (používa sa napr. v tzv. tenkých klientov“).

BIOS obsahuje aj minimálnu sadu servisných funkcií (napríklad pre zobrazovanie správ na obrazovke alebo prijímanie znakov z klávesnice), ktorá určuje dekódovanie jeho názvu: Basic Input-Output System - Základný vstupno-výstupný systém.

Niektoré systémy BIOS implementujú ďalšie funkcie (napríklad prehrávanie zvukových diskov CD alebo DVD), podporu vstavaného pracovného prostredia (napríklad tlmočník základného jazyka) atď.

Systémová (základná doska) doska je základom systémovej jednotky a určuje celú architektúru PC. Inštaluje nasledujúce požadované komponenty:

mikroprocesor alebo viacero procesorov

pamäť: trvalá (ROM), operačná (RAM, DRAM), vyrovnávacia pamäť (SRAM)

expanzné autobusy

oscilátor krištáľových hodín

napájací zdroj (lítiová batéria) na udržanie chodu vnútorných hodín

konektory pre pripojenie napájania zo zdroja PC

konektor klávesnice

konektor pre ovládacie tlačidlá

konektor pre LED diódy na prednom paneli puzdra

konektor systémového reproduktora

regulátor napájacieho napätia

konektory pre diskety a pevné disky

adaptéry sériového portu a portu lpt

Charakteristika dosky sú:

veľkosť dosky (faktor tvaru)

podporovaný typ procesora a zodpovedajúci typ pätice procesora

Čipová sada - sada ultra veľkých čipov, ktoré implementujú celú architektúru dosky

Typ a počet slotov rozširujúcej zbernice (3xISA, 4xPCI, AGP).

Typ a množstvo podporovanej dynamickej pamäte a dostupnosť vhodných pamäťových slotov

Veľkosť a typ vyrovnávacej pamäte.

14. Procesor, účel, hlavné charakteristiky.

CPU- elektronická jednotka alebo mikroobvod - vykonávateľ strojových inštrukcií (programový kód), hlavná časť hardvéru počítača alebo programovateľného logického ovládača. Niekedy sa označuje ako mikroprocesor alebo jednoducho procesor.

Hlavné charakteristiky CPU sú: rýchlosť hodín, výkon, spotreba energie, štandardy litografického procesu používaného vo výrobe (pre mikroprocesory) a architektúra.

Vnútorná pamäť:organizácia a hlavné charakteristiky, dizajn hardvéru.

Vnútorná pamäť počítač je určený na ukladanie programov a údajov, s ktorými procesor priamo pracuje, keď je počítač zapnutý. V moderných počítačoch sú prvky vnútornej pamäte vyrobené na mikroobvodoch. Rozlišujte medzi operačnou a trvalou internou pamäťou. RAM ukladá programy a údaje, s ktorými práve pracujete. Keď je počítač vypnutý, informácie sa neukladajú do pamäte RAM, napríklad pracujete s učebným plánom ruského jazyka nahraným na laserovom disku. Procesor nahrá program a všetky potrebné dáta z tohto disku do RAM a až potom ich dokáže spracovať. Procesor číta inštrukcie a dáta z RAM a zapisuje do nej výsledky. Po dokončení práce s programom a vypnutí počítača všetky údaje z pamäte RAM zmiznú. Hlavnou vlastnosťou RAM je teda to, že je prchavá, pretože po vypnutí napájania sa v nej neukladajú dáta. Existujú programy na správu hlavných zariadení počítača, ktoré by sa po vypnutí nemali stratiť. Sú uložené v trvalej internej pamäti počítača. Procesor môže tieto informácie prečítať, ale nemôže ich zmeniť. Hlavnou vlastnosťou permanentnej pamäte je, že je energeticky nezávislá, pretože po vypnutí napájania sa do nej ukladajú všetky dáta.