Материнская плата персонального компьютера

Горизонтальные водонагреватели, эксклюзивные условия для строительных и отделочных организаций.
Атомные станции России
Смоленская АЭС
Курская АЭС
Калининская АЭС
Кольская АЭС
Ростовская АЭС
Нововоронежская АЭС
Ленинградская АЭС
Билибинская АЭС
Белоярская АЭС
Балаковская АЭС
Безопасность АЭС
Экология
Модернизация АЭС
Перспективы
Соцкультбыт
Типы атомных станций
  • с реакторами РБМК 1000
  • с реакторами ВВЭР
  • с реакторами БН-600
  • Атомная энергетика
    Первая в мире атомная электростанция
    Юбилей Атомной энергетики
    Российские атомные ледоколы
    Ядерные реакторы
     
  • Ядерные топливные циклы
  • Безопасность АЭС
  • История атомной энергетики
  • Канальный кипящий графитовый реактор
  • Реакторы водо-водяного типа
  • Реакторы на быстрых нейтронах
  • Сравнение различных типов энергетических
    ядерных реакторов
  • Реакторы третьего поколения ВВЭР-1500
  • Безопасный быстрый реактор РБЕЦ
  • Энергетическая установка ГТ-МГР
  • ВАО АЭС
  • Импульсные реакторы 
  • Реактор БИГР (быстрый
    импульсный графитовый реактор)
  • Атомные батареи в космосе
  • Излучатели нейтронов
  • Изотопные источники электронов
  • Первый бетатрон для ускорения
    электронов
  • Альтернативная энергетика
    Курсовые проекты по ядерным реакторам
    Испытания ядерного оружия
     
  • Ядерные испытания том 1
  • Ядерные испытания том 2
  • Ядерное разоружение
  • Ядерное оружие
  • Ядерные испытания в Артике
     
  • Арктический ядерный полигон
  • Создание полигона
  • Подводные ядерные взрывы
  • Испытание оперативно-тактической
    ракеты
  • Аварии на ядерных реакторах
     
  • Чернобыльская катастрофа
  • Чернобыльская АЭС
  • Космические ядерные аварии
  • Курс Атомная энергетика
    Книга Укращение ядра
    Теплоэнергетика
    Малая теплоэнергетика
    Машиностроительное черчение
    и инженерная графика
    Приемы выполнения графических работ
    Инженерная графика
    Разъемные и неразъемные соединения
    Виды соединения деталей
    Работа в AutoCAD при выполнении чертежа
    Инженерная графика
    Аксонометрическая проекция
    Техническое черчение
    Компас-3d
    Лабораторные работы
    и задачи по электротехнике
    Трехфазные цепи
    Методы расчета электрической цепи
    Соединение нагрузки треугольником
    Преимущества трезфазных систем
    Расчет симметричных режимов работы
    трехфазных систем
    Расчет разветвленных однофазных цепей
    Расчет разветвленной магнитной цепи
    Математика
    Математика решение задач
    Линейная алгебра
    Дифференциальное исчисление
    Дифференциальные уравнения
    Теория вероятностей
    Математический анализ
    Геометрический смысл производной
    Числовые ряды
    функции комплексного переменного
    Вычислить интеграл Задачи и примеры
    Поверхностные и кратные интегралы
    Физические задачи

    Билеты к экзамену по высшей математике

    Компьютерная математика Mathematica
    Maple
    Матричная лаборатория MATLAB
    Физика
  • Электротехника
  • Кинематика, динамика, термодинамика
  • Электростатика, Магнетизм
  • Волновая и квантовая оптика
  • Физика в конспективном изложении
  • Законы геометрической оптики
  • Механизм ядерных реакций
  • Электромагнитные колебания
  • Ядерная физика
  • Строение и общие свойства атомных ядер
  • Модели атомных ядер
  • Радиоактивные превращения ядер
  • Ядерные реакции
  • Деление ядер
  • Курс Физика ядра и частиц
  • Сопротивление материалов
    Лабораторные работы по сопромату
  • Исследовать рабочую систему
    механизма редуктора
  • Лабораторные работы по сопромату
  • Содержание и задачи курса
    сопротивление материалов
  • Техническая механика
  • Балочные системы
  • Чертежи
  • Основные типы подшипников качения
  • Дизайн
     
  • Дизайн в промышленности
  • Западный и российский дизайн
  • История дизайна
  • Эргономика
  • Архитектура и проектирование
    промышленных изделий
  •  
    История искусства
    Техника иконописания
    Сюжеты древнерусской живописи
    Баухауз
    Информатика
    Информатика
    Турбо Паскаль
    Visual Studio
    Visual Foxpro
    Visual Basic
    CorelDRAW

    Новая технология .NET

     

    Важнейшим узлом персонального компьютера, без сомнения, является системная или, как ее еще иногда называют, материнская плата. Все эти названия — синонимы, мы в дальнейшем изложении будем придерживаться термина "системная плата". Не во всех компьютерах она существует в явном виде. Иногда элементы, обычно устанавливаемые на системной плате, расположены на платах расширения, вставленных в разъемы - слоты. В этих компьютерах плата с разъемами называется объединительной платой У конструкций с системной платой и объединительной платой есть свои достоинства и недостатки. В конце 70-х годов большинство персональный компьютеров выпускались с объединительной платой. Фирмы Apple и IBM первыми перешли к ставшей сейчас традиционной конструкции с системной платой, так как при массовом производстве она дешевле, чем конструкция с объединительной платой

    Замена системных плат

    Некоторые изготовители стремятся сделать свои компьютеры максимально несовместимыми с любыми другими. В этом случае детали, необходимые для ремонта или модернизации, добыть практически не у кого, за исключением, конечно, самого изготовителя, который назначает свои, более высокие цены.

    Процессор. На системной плате с процессором 486 должна быть установлена микросхема типа 486ВХ2 или ВХ4 — чем выше быстродействие, тем лучше.Весьма важным является вопрос о совместимости ПЗУ BIOS. Если BIOS несовместимы, могут возникнуть самые различные проблемы. Некоторые солидные фирмы, выпускающие IBM-совместимые компьютеры, разработали свои варианты ПЗУ BIOS, выполняющие те же функции, что и аналогичные изделия фирмы IBM. Обязательным условием является наличие подробной технической документации. В ней должны быть описаны все имеющиеся на плате перемычки и переключатели, приведены разводки контактов всех разъемов, параметры микросхем кэш - памяти, модулей SIMM и других заменяемых элементов, и содержаться другая необходимая информация.

    BIOS фирмы АМI

    Хотя фирма AMI и адаптирует программы BIOS для конкретного компьютера, она не продает фирмам-изготовителям исходный код BIOS. Изготовитель должен заказывать каждую новую версию при ее выпуске. Так как многие фирмы не могут или не хотят заказывать каждый измененный вариант, они пропускают несколько версий, прежде, чем закупить новую. В настоящее время AMI BIOS наиболее широко распространена.

    ВIOS фирмы Award Курс лекций по информатике

    Фирма Award отличается тем, что она продает изготовителям коды своих BIOS и разрешает видоизменять их для адаптации к конкретным системам. Конечно, вносимые изменения превращают исходную программу в нечто сугубо специализированное. Так поступает, например, фирма АSТ и многие другие изготовители, закупающие готовые исходные программы BIOS, вместо того, чтобы разрабатывать их "с нуля".

    Быстродействие элементов

    Некоторые изготовители совместимых компьютеров ради экономии средств применяют нестандартные элементы. Так как самым дорогим элементом на системной плате является МП, а платы часто поставляются компаниям, занимающимся сборкой компьютеров, без процессора, они устанавливают туда микросхему с меньшим быстродействием. Системные платы выпускаются в нескольких конструктивных вариантах. Они отличаются габаритами, что, в свою очередь, определяет тип корпуса, в который их можно установить. Существуют три основных типоразмера системных плат Что такое жесткий диск Основными элементами накопителя являются несколько алюминиевых или стеклянных пластин.

    В предыдущей главе были рассмотрены системные платы, которые являются основой любого компьютера. На каждой такой плате можно выделить несколько подсистем, главной из которых, безусловно, является шина. В данной главе рассматриваются некоторые вопросы, относящиеся к этому весьма ответственному узлу

    Шина процессора соединяет МП с несколькими непосредственно связанными с ним микросхемами. Эта шина используется, например, для передачи данных между МП и основной системной шиной или между МП и внешним кэшем

    Шина памяти предназначена для передачи информации между МП и оперативной памятью — системным ОЗУ (Ram). Для ее построения используются специализированные микросхемы, осуществляющие передачу информации между шинами процессора и памяти. Шина адреса фактически является частью шины процессора. Ранее мы уже говорили, что шина процессора 486 или Pentium состоит из 32 или 64 линий данных, 32 линий адреса и нескольких линий управления. Именно эти линии адреса и образуют шину адреса; на большинстве блок-схем она не отделяется от шины процессора. За время, прошедшее после появления первого РС, и особенно за последние годы, было разработано довольно много вариантов шин В/В. Объясняется это просто: для повышения производительности компьютера нужна быстродействующая шина В/В. 8-разрядная шина ISA Эта шина использовалась в первом IBM РС. В новых системах она не применяется, но до сих пор в эксплуатации находятся сотни тысяч компьютеров с такой шиной.

    Шина ISA была использована в первом компьютере IBM РС в 1982 г., а затем — в расширенном варианте — в РС/АТ. На сегодняшний день это основной тип шины, используемый в большинстве выпускаемых компьютеров. Кажется странным, что в современных высокопроизводительных компьютерах применяется шина с такой древней" архитектурой, но это объясняется ее надежностью, достаточно широкими возможностями и совместимостью. Процессор второго поколения 80286 мог оперировать с 16-ю битами данных, а не с 8-ю, как предшествующий 8086, и перед фирмой IBM возникла проблема перехода к компьютеру следующего поколения. Нужно ли создавать новую шину В/В и соответствующие слоты расширения, или попытаться разработать компьютер, который мог бы работать с 8 и 16-разрядными платами? Со времени выпуска 32-разрядного МП до появления первых стандартов на соответствующую шину прошло некоторое время. Еще до разработки шин МСА и ЕISA некоторые фирмы начали разрабатывать свои собственные конструкции, представлявшие из себя расширение ISA. Хотя их было выпущено немного, с некоторыми из них вы можете встретиться и сейчас.

    В процессе работы шина МСА может передавать управление отдельным подключенным к ней устройствам Это значительно повышает ее производительность по сравнению с ISA. (Такими же возможностями обладает и шина ЕISA. Подробнее этот вопрос рассмотрен в следующих разделах данной главы). Любое устройство, подключенное к шине, может получить право на ее исключительное использование для передачи или приема данных с другого соединенного с ней устройства. Запрос передается специализированному устройству, называемому арбитром шины 16-разрядные слоты МСА

    Шина Micro Channel (МСА)

    32-разрядные слоты МСА Кроме базового 16-разрядного слота в компьютерах с шиной МСА и процессорами 386DХ и последующими устанавливаются несколько 32-разрядных слотов. Они сконструированы с учетом возможностей этих процессоров по обработке данных и адресации памяти. Еще один тип слота МСА — это стандартный разъем МСА с дополнительными контактами для видеоадаптеров. Такой слот, предназначенный для увеличения быстродействия видеосистемы, устанавливается практически в каждом компьютере с шиной МСА.

    Стандарт EISA появился в 1988 году в ответ на разработку фирмой IBM шины МСА и требование ее лицензирования (см. выше). Конкуренты сочли излишним платить задним числом за давно используемую шину ISA и, проигнорировав новую разработку IBM, создали свою шину По стандарту EISA потребляемая каждым установленным в слот адаптером мощность может достигать 45 Вт; для питания схемы могут быть использованы четыре различных напряжения. Максимальная потребляемая мощность при всех восьми установленных адаптерах окажется равной 360 Вт, что существенно превышает возможности стандартного блока питания (около 200 Вт). Конечно, большинство плат EISA не потребляет и половины разрешенной мощности -как правило, она не превышает аналогичной величины для адаптеров 8 или 16-разрядной шины ISA. В шине EISA предусмотрена возможность передавать управление одной из плат адаптеров. Такая плата представляет из себя, в сущности, специализированный процессор, который может осуществлять обмен данными по шине независимо от основного процессора.

    Локальная шина Рассмотренные шины В/В (ISA, МСА и EISA) имеют общий недостаток — сравнительно низкое быстродействие. Это ограничение связано еще с первыми РС, в которых шина В/В работала с той же скоростью, что и шина процессора. Быстродействие шины процессора возрастало, а характеристики шин В/В улучшались "экстенсивно", в основном за счет увеличения их разрядности. В своем первоначальном варианте слоты локальной шины использовались почти исключительно для установки видеоадаптеров. К концу 1992 г. было разработано несколько локальных шин, и исключительными правами на них обладали только фирмы-изготовители. Отсутствие стандартов сдерживало распространение локальных шин.

    Локальная шина VESA Ограниченное быстродействие. Стандарт
    VL-BUS допускает работу с тактовыми частотами до 66 МГц, но частотные характеристики разъемов VL-BUS ограничивают
    ее на уровне 50 МГц. Если в компьютере установлен переключатель для повышения тактовой частоты процессора {например, увеличения ее в два раза), то VL-BUS продолжает использовать в качестве тактовой основную частоту МП.

    Шина РСI В начале 1992 г. на фирме Intel была организована группа, перед которой была поставлена задача разработать новую шину. В результате в июне 1992 г. появилась шина PCI в апреле 1993 она была модернизирована. Ее создатели отказались от традиционной концепции, введя еще одну шину между МП и обычной шиной В/В.

     Компьютер - это многофункциональное электронное устройство для накопления, обработки и передачи информации.

    Под архитектурой компьютера понимается его логическая организация, структура и ресурсы, т.е. средства вычислительной системы, которые могут быть выделены процессу обработки данных на определенный интервал времени.

    В основу построения большинства ЭВМ положены принципы, сформулированные в 1945 г. Джоном фон Нейманом:

    1. Принцип программного управления (программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определённой последовательности).

    2. Принцип однородности памяти (программы и данные хранятся в одной и той же памяти; над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными).

    3. Принцип адресности (основная память структурно состоит из нумерованных  ячеек).

    ЭВМ, построенные на этих принципах, имеют классическую архитектуру (архитектуру фон Неймана).

     Архитектура ПК определяет принцип действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера:

    Центрального процессора

    Основной памяти

    Внешней памяти

    Переферийных устройств

    Магистрально-модульный принцип.
    Основой архитектуры современных компьютеров является магистрально-модульный принцип организации аппаратных компонентов. Здесь все информационные и управляющие потоки между устройствами организуются с помощью шинной технологии.

    В системную магистраль (системную шину) микропроцессорной системы входит три основные информационные шины: адреса, данных и управления.

    Шина данных

    — это основная шина, ради которой и создается вся система. Количество ее разрядов (линий связи) определяет скорость и эффективность информационного обмена, а также максимально возможное количество команд. Шина данных всегда двунаправленная, так как предполагает передачу информации в обоих направлениях. Наиболее часто встречающийся тип выходного каскада для линий этой шины — выход с тремя состояниями.

    Обычно шина данных имеет 8, 16, 32 или 64 разряда. Понятно, что за один цикл обмена по 64-разрядной шине может передаваться 8 байт информации, а по 8-разрядной — только один байт. Разрядность шины данных определяет и разрядность всей магистрали. Например, когда говорят о 32-разрядной системной магистрали, подразумевается, что она имеет 32-разрядную шину данных.

    Шина адреса

    — вторая по важности шина, которая определяет максимально возможную сложность микропроцессорной системы, то есть допустимый объем памяти и, следовательно, максимально возможный размер программы и максимально возможный объем запоминаемых данных. Количество адресов, обеспечиваемых шиной адреса, определяется как 2 N, где N — количество разрядов. Например, 16-разрядная шина адреса обеспечивает 65536 адресов. Разрядность шины адреса обычно кратна 4 и может достигать 32 и даже 64. Шина адреса может быть однонаправленной (когда магистралью всегда управляет только процессор) или двунаправленной (когда процессор может временно передавать управление магистралью другому устройству, например контроллеру ПДП).

    Как в шине данных, так и в шине адреса может использоваться положительная логика или отрицательная логика. При положительной логике высокий уровень напряжения соответствует логической единице на соответствующей линии связи, низкий — логическому нулю. При отрицательной логике — наоборот.

    Шина управления

    — это вспомогательная шина, управляющие сигналы на которой определяют тип текущего цикла и фиксируют моменты времени, соответствующие разным частям или стадиям цикла. Кроме того, управляющие сигналы обеспечивают согласование работы процессора (или другого хозяина магистрали, задатчика, master) с работой памяти или устройства ввода/вывода (устройства-исполнителя, slave). Управляющие сигналы также обслуживают запрос и предоставление прерываний, запрос и предоставление прямого доступа.

    Сигналы шины управления могут передаваться как в положительной логике (реже), так и в отрицательной логике (чаще). Линии шины управления могут быть как однонаправленными, так и двунаправленными. Типы выходных каскадов могут быть самыми разными: с двумя состояниями (для однонаправленных линий), с тремя состояниями (для двунаправленных линий), с открытым коллектором (для двунаправленных и мультиплексированных линий).

    Для снижения общего количества линий связи магистрали часто применяется мультиплексирование шин адреса и данных. То есть одни и те же линии связи используются в разные моменты времени для передачи как адреса, так и данных (в начале цикла — адрес, в конце цикла — данные). Для фиксации этих моментов (стробирования) служат специальные сигналы на шине управления. Понятно, что мультиплексированная шина адреса/данных обеспечивает меньшую скорость обмена, требует более длительного цикла обмена (Рис. 1). По типу шины адреса и шины данных все магистрали также делятся на мультиплексированные и немультиплексированные.

    Image img0201

    Мультиплексирование шин адреса и данных.

    Порты и контроллеры.

    Рассматривая IBM-совместимую компьютерную архитектуру можно разделить все устройства на системные (процессор, оперативная память и т.д.) и внешние, которые подразделяются на запоминающие (жесткий диск, CR-ROM и т.д.) и устройства ввода/вывода (клавиатура, принтер и т.д.). Каждое из устройств должно подсоединяться к системной шине. Существуют следующие основные способы подключения устройств к системной шине:

    Разъем

    - Используется для системных устройств. Обычно встроен в материнскую плату. Устройство подключенное к разъему с точки зрения архитектуры является жизненно необходимым для работы ПК. Системная шина также имеет разъемы на материнской плате для подключения контроллеров. Наиболее распространненными являются PCI, AGP и PCI-Express. Используя разъем устройство подключается непосредственно к системной шине

    Порт

    - Представляет собой аналог разъема с тем отличием, что порт предназначен для подключения внешних устройств не соединяющихся напрямую с материнской платой. Работу устройств подключенных посредством порта обычно контролирует операционнная система. Различают:

    параллельные порты, в которых данные передаются параллельными блоками. Последовательные порты: COM.

    последовательные порты, в которых данные передаются последовательно друг за другом. Параллельные порты: LPT.

    последовательно-параллельные порты, в которых данные передаются последовательно, но параллельными блоками. Последовательно-параллельные порты: USB.

    Синонимом порта является интерфейс.

    Контроллер

    - обеспечивает сопряжение внешнего устройства и системной платы. Контроллеры бывают либо интегрированными (встроенными) в материнскую плату(контроллер клавиатуры, жесткого диска и т.д.), либо выполняются в виде отдельной платы, вставляющейся в разъем на МП, в этом случае контроллер называют адаптером (видеоадаптер, сетевой адаптер и т.д.).

     

    Закрепление изученного материала

    Работа с рис. 2

    Рис. 2 Общая организация узлов и устройств ЭВМ

    Image img0202

    Архитектура ЭВМ.

     

    Курс лекций Сопротивление материалов