Placa de sistem - ce este? Dispozitiv și caracteristici principale. Caracteristicile plăcii de bază Ce este o placă de bază într-un computer

Nu te poți descurca fără o placă de bază. În plus, upgrade-urile ulterioare depind de ce tip de placă de bază are computerul dvs. Dacă placa de bază permite, atunci în timp, memoria RAM poate fi extinsă și o placă video instalată cu performanțe mai mari. Dar orice upgrade este posibil dacă există încă sloturi și conectori neutilizați.

În primul rând, să vorbim despre o astfel de placă de bază, care vă permite să extindeți sistemul în toate direcțiile. Aceasta este o placă de dimensiune completă și este recomandată de Asus. Există un număr suficient de sloturi și elemente, datorită cărora o nouă actualizare oferă perspective strălucitoare. De asemenea, trebuie remarcat cablarea bună. Toate elementele sunt bine lipite și producătorul garantează că placa va rezista mult timp.

Ca de obicei, să privim totul punct cu punct.

Există notații în figură și să ne ocupăm de ele. Acestea sunt principalele elemente ale plăcii de bază:

conector sau priză pentru conectarea procesorului;
sloturi pentru conectarea unei plăci video, uneori în modelele avansate de plăci se pot instala două plăci video în același timp;
RAM este conectată la aceste sloturi, în acest caz standardul DDR2;
chipul plăcii de bază și „podul de nord” al acestuia;
acum podul de sud;
un sistem care răcește fazele pentru a alimenta procesorul;
conectori USB familiari, există patru dintre ei, care sunt afișați pe peretele din spate al unității de sistem;
placă de sunet încorporată și ieșirile acesteia;
interfață de antrenare controler FDC;
acestea sunt ieșiri, există și patru dintre ele, la care este conectat noul standard hard disk-uri;
aceste trei sloturi PCI pot fi extinse pentru a conecta plăci suplimentare, de exemplu, plăci de captură video, tuner TV și altele;
baterie BIOS;
priză în 12 V cu patru pini pentru procesor;
sursa de alimentare este conectată la acest conector cu 24 de pini, de aici se alimentează tensiunea către placa de bază;
Aici sunt conectate hard disk-uri IDE învechite pentru DVD, CD Rom;
BIOS sau microcip.

Acum chiar mai mult

Pot fi necesare comentarii pentru elemente precum sistemul de răcire. Se vede clar că în figură se află chiar în mijloc și din el provin tuburi de cupru. Cipul de chipset din partea de nord este închis de un radiator central. Desigur, ecou microcipul din partea de sud. În plus, aici este controlerul magistralei de sistem, RAM, video încorporat.

Probabil, este clar că atunci când vorbim despre podurile de nord și de sud, ne referim în primul rând la amplasarea acestora. Northbridge-ul este situat deasupra sloturilor PCI și, respectiv, southbridge-ul dedesubt. Radiatorul acoperă parțial podul de sud, care conține controlerul plăcii de rețea încorporat în computer, autobuze USB, sunet încorporat și așa mai departe.

Chipurile care sunt combinate pentru a îndeplini orice sarcină sunt numite chipset-uri. În engleză este un chipset. Northbridge și Southbridge sunt două circuite mari pe o placă de bază de computer.
Sarcina „Podului de Nord” este să conecteze dispozitive de înaltă performanță și CPU. Aceste dispozitive se află pe placa de bază: adaptor video și memorie.

În schimb, „South Bridge” gestionează hard disk-uri, plăci de expansiune, plăci de rețea și de sunet, USB și așa mai departe. Adică se ocupă de dispozitivele periferice.

Mai jos este un exemplu despre cum arată două chipset-uri „Nord” și „Sud”. Podul de nord este întotdeauna mai mare, iar podul de sud este întotdeauna mai mic. Aceste chipset-uri sunt de la VIA.

Ceea ce am marcat cu numărul „6” în figura de mai sus sunt calorifere. Sunt pe placa de baza si sarcina lor este sa raceasca fazele care alimenteaza procesorul. Tranzistoarele și condensatorii se află sub aceste radiatoare. Ele nu permit ca tensiunea de alimentare să sufere scăderi atunci când sarcina crește brusc. Dacă placa de bază are aceste dispozitive, atunci nu ezitați, este de înaltă calitate. Cu o placă de bază de calitate scăzută, procesorul poate deveni instabil. Nu mai e bine.

Fazele sau circuitele de putere constau din convertoare de tensiune, rezistențe, tranzistoare, bobine, controlere PWM, condensatoare și multe altele. Toate acestea sunt incluse în baza elementului de alimentare a procesorului.

Ce fac convertoarele de tensiune?

Ei controlează tensiunea și o furnizează așa cum este necesar pentru funcționarea normală a fiecărui element. Știm deja că puterea vine la 12 volți. Cu toate acestea, nu toate elementele au nevoie de o astfel de tensiune. Prin urmare, trebuie coborât, ceea ce face convertorul și apoi redirecționează către microcircuitul sau elementul care are nevoie de el.

În general, acesta este un subiect important și este necesar să ne oprim aici mai detaliat. Există un modul de reglare a tensiunii sau un modul de reglare a tensiunii. Se numește pe scurt VRM. De asemenea, scade tensiunea. Dar, mai des, acest lucru este realizat de un alt modul VRD sau de regulator de tensiune în jos. Informația este suficientă pentru utilizatorul obișnuit. Nu este nevoie să aprofundăm. Doar cunoașteți abrevierile și înțelegeți pentru ce sunt acestea.

Convertorul de tensiune are de obicei și MOSFET-uri în circuitele sale. Câmp din diferite câmpuri electrice. Ele sunt controlate de aceste câmpuri. Ce înseamnă MOP? În engleză sună ca un tranzistor cu efect de câmp metal-oxid-semiconductor, iar în rusă metal-oxid-semiconductor. Puteți găsi, de asemenea, o versiune prescurtată în limba engleză a MOSFET sau mosfet.

Principalul control și management al fazelor de putere este concentrat pe placa de bază de pe controlerul PWM. Abrevierea înseamnă Pulse Wide Modulation, se traduce prin „pulse width modulation” sau PWM. Pur și simplu, acestea sunt controlere PWM.

Cum înțelege controlerul PWM ce tensiune ar trebui aplicată procesorului? Un semn de opt biți îi semnalează acest lucru. În momente diferite, tensiunea ar trebui să fie diferită și, prin urmare, un astfel de semnal este necesar.

Acum toate computerele sunt polifazate. Au până la 24 de faze. Dar, de obicei, puteți vedea atât computere cu patru faze, cât și cu opt faze. Dar monofazat este acum o raritate. Dar cândva ei au fost singurii în slujba omului. Acum sunt recunoscute ca fiind ineficiente.

Dar ce este un regulator monofazat?

Are o limită în tensiunea maximă care trece prin bobine, mosfet-uri, condensatoare, sau prin elementele principale care o formează. Tensiunea nu poate fi mai mare de treizeci de amperi. Pentru comparație, procesoarele moderne sunt capabile să accepte energie electrică de până la o sută și mai mult de amperi. Dacă o fază este instalată într-un computer modern, atunci cu astfel de „cerințe” se va topi pur și simplu. Pentru a elimina restricțiile și a început să producă putere procesor cu mai multe faze.

Dacă regulatorul este multifazic, atunci sarcina de electricitate poate fi distribuită sau direcționată către faze individuale, numărul acestora poate fi foarte diferit. Dar, în același timp, toate împreună aceste faze vor da exact puterea de care este nevoie. Să presupunem că sunt instalate șase faze. Fiecare fază trece de treizeci de amperi. Acesta este numărul limită, îți amintești? Deci, fiecare fază furnizează treizeci de amperi și în total va fi toți o sută optzeci de amperi.

Există o avertizare pe care trebuie să o luați în considerare atunci când cumpărați un computer. Dacă procesorul său este o generație Intel Core i7, atunci consumă energie în 130 de wați. Astfel, șase faze sunt suficiente pentru a-l alimenta. Daca ti se spune ca sunt mai multe faze, nu le crede, mint. Da, elementele în sine sunt acum create solid polimeric. Anterior, baza elementului era formată din condensatoare electrolitice. Acum condensatoarele polimerice pot funcționa cel puțin cincizeci de mii de ore. Chiar și șocurile sunt diferite, au o inimă de ferită. Prin urmare, ei trec curentul nu treizeci, cum era înainte, ci toți cei patruzeci de amperi. Și dacă puterea este în șase faze, atunci procesorul va primi 240 de amperi. În același timp, va consuma mai mult de două sute de wați de energie.

Plăcile de bază moderne sunt echipate cu un astfel de dispozitiv care oferă comutare dinamică între circuitele de alimentare. Totul nu este atât de dificil pe cât ar părea la prima vedere. Doar că un computer de obicei nu consumă atât de multă energie, dar uneori devine necesar și apoi, deja în timpul funcționării, fazele sunt conectate una după alta. Dacă sarcina scade, atunci fazele sunt oprite. În principiu, așa cum am spus deja, o fază este suficientă pentru ca procesorul să funcționeze. Dar asta este pentru un procesor slab. Uneori, acest mod este utilizat în procesul de testare.

De la fazele de alimentare la placa de bază

Să revenim la subiectul conversației. Puțin mai jos, există o imagine în care toți conectorii și elementele principale sunt prezentate schematic pe placa de bază:

CPU-ul este responsabil. Totul începe cu el. Adică, literalmente către fiecare nod de la procesorul central, datele sunt transmise prin magistrala centrală.

Următoarea imagine ilustrează și această situație:

Ce fel de anvelopă este aceasta, la care ne gândim atât de des?

Aceasta este magistrala procesorului plăcii și numele său este Front Side Bus. Pe scurt, FSB. Prin acest autobuz interacționează podul de nord al plăcii de bază și procesorul. Se poate compara cu autostrada, cu ce viteză se grăbesc datele cu o asemenea viteză, iar întregul sistem funcționează. Funcționarea autobuzului, frecvența acestuia, se măsoară în megaherți, iar cu cât cifra este mai mare, cu atât munca este mai activă.

Odată ce am descris deja în detaliu ce este frecvența și cum este măsurată. Puteți citi despre acest lucru separat într-un articol separat.

CPU are privilegiul, doar că se conectează direct la această magistrală. Toate celelalte elemente transmit și primesc date prin intermediul controlorilor stabiliți. Toate sunt încorporate în cipul „podul de nord”.

Uneori, controlerele sunt integrate în nucleul procesorului, iar acum acest lucru se întâmplă din ce în ce mai des.

Ce oferă transferul de controlori? Când controlerul RAM a fost mutat de la chipset la nucleul procesorului, întârzierile de transfer de date au fost mult reduse. În principiu, aceste întârzieri sunt inevitabile atunci când sunt transmise prin magistrala de sistem. Dar aici sunt minime.

Este interesant de citat ca exemplu procesorul Intel LGA1156. Practic nu mai există FSB. De ce? Doar că toate controlerele necesare sunt transferate de pe placa de bază la procesor.

Ideea AMD s-a dovedit a fi fructuoasă. Acum această tehnologie are un nume și se numește „Hyper Transport”. La început a fost exclusiv pentru computere, iar acum routerele de rețea Cisco sunt echipate cu acest principiu. După cum știți deja, aceste dispozitive sunt de înaltă performanță.

Treptat, nucleul procesorului devine mai complex. Aproape toate dispozitivele sunt transferate acolo, inclusiv video. La început, locul lui era pe placa de bază din podul de nord. Locul părea perfect. Dar când a fost mutat în nucleul procesorului, s-a dovedit a fi mult mai eficient.

De ce a devenit posibil acest proces?

Faptul este că tehnologia de proces pentru producția de procesoare se micșorează. De exemplu, să ne uităm la procesoarele din serie. Acolo, tehnologia procesului este folosită la 22 de nanometri. Și datorită acestui fapt, a devenit posibil să plasați tranzistori în valoare de 1,4 miliarde. Și totul este în același pătrat.

Pentru a fi mai clar, un nanometru se numește o miliardime dintr-un metru. În consecință, 22 de nanometri este rezoluția liniară a echipamentului litografic. Face parte din unitatea centrală de procesare.

După cum puteți vedea, evoluția este pe calea reducerii totul, tranzistori și alte elemente. Și devine posibil să le așezi pe un singur cristal. Și numărul de tranzistori este în continuă creștere, acest lucru este natural. Astfel, pe baza lor, puteți crea orice element și puteți încorpora nucleul său grafic al procesorului. Acum dezvoltatorii fac exact asta. Ele reduc constant procesul tehnic.

Acest proces a dus la faptul că aproape toate controlerele și interfețele erau sub același acoperiș în procesorul central. În multe plăci de bază moderne, podul de sud s-a dovedit a fi complet inutil. Și pur și simplu au renunțat la asta. Dar unii dintre ei au ajuns pe podul de nord. Versiunea clasică a plăcii de bază pe care am descris-o mai devreme poate fi văzută acum rar.

Dacă placa de bază este ieftină, atunci puteți vedea următoarea imagine: este scurtată, dar toate elementele nu sunt încă plasate pe ea. Abia acum sunt situate pe partea laterală și inferioară a plăcii de textolit. Este clar că nu este nevoie să vorbim despre conectori sau ieșiri. Unde putem plasa elementele!

Am avut o viață foarte activă: am jucat tenis, fotbal, șah și tir, am participat la curse de mașini, am sedus fete frumoase... Dar totul s-a terminat când placa de bază a computerului s-a ars!

Cu siguranță orice utilizator, chiar și cel mai deznădăjduit „ceainic”, a auzit vreodată această expresie - „placă de bază”. Și acest lucru nu este surprinzător - la urma urmei, fiabilitatea și eficiența computerului depind în mare măsură de calitatea și capacitățile acestui element al computerului și, prin urmare, acest termen de computer este foarte popular.

Fiecare computer este un dispozitiv complex care conține multe noduri și microcircuite. S-ar părea că plasarea lor pe toate astfel încât să nu interfereze între ele și să poată interacționa eficient este o sarcină imposibilă pentru designeri. Dar soluția la această problemă a fost găsită - se dovedește că este suficient să plasați toate cele mai importante microcircuite, inclusiv procesorul, pe o singură placă mare.

Deci, placa de bază a computerului (în engleză se scrie ca placă de bază, vom folosi și acest termen în viitor), numită și placa de sistem, este dispozitivul principal al unui computer personal. Scopul său principal este să conecteze și să unească toate nodurile și componentele unui computer într-un singur întreg. Multe noduri sunt plasate fizic pe placa de bază, în timp ce altele sunt conectate la aceasta prin cabluri.

Funcții principale ale plăcii de bază:

Amplasarea componentelor principale și a sistemelor PC
Integrarea principalelor componente și sisteme PC
Alimentarea cu energie a principalelor componente și sisteme ale PC-ului

Ce dispozitive sunt pe placa de bază:

soclu CPU
Chipset
Sloturi de extensie
Conectori de memorie
Conectori pentru conectarea unităților
Porturi
Cipul BIOS
Placă de rețea (opțional)
Placa video (optional)
Placa de sunet (optional)

Placa de baza este fixata cu suruburi speciale in carcasa calculatorului. În practică, înlocuirea plăcii de bază înseamnă, de fapt, actualizarea întregului computer.

Trebuie remarcat faptul că factorul de formă, adică dimensiunea standardizată a plăcii de bază, este legat de factorul de formă al unității de sistem, iar o placă de bază cu un anumit factor de formă este puțin probabil să se potrivească într-o unitate de sistem proiectată pentru o altă formă. factor.

Poate cea mai cunoscută caracteristică a plăcii de bază este amplasarea sloturilor pentru cardurile de expansiune, ale căror ieșiri sunt situate în spatele unității de sistem. Cu siguranță, nu toți utilizatorii au fost implicați în înlocuirea plăcii de bază în sine în carcasa computerului, precum și în modernizarea procesorului, dar cel mai probabil cunosc procesul de înlocuire sau adăugare a plăcilor de expansiune în sloturile de pe placa de bază. Apropo, placa de bază se numește placa de bază tocmai în raport cu plăcile fiice, adică plăcile situate în sloturile de expansiune.

Un număr semnificativ de plăci moderne conțin multe elemente încorporate care anterior puteau funcționa doar prin sloturi de expansiune - aceasta este o placă video, o placă de rețea, o placă de sunet etc. De obicei, acestea sunt dispozitive entry-level, foarte ieftine și destinate utilizatorilor nepretențioși. Cu toate acestea, aceste dispozitive tind să adauge foarte puțin la costul întregului sistem și să elibereze sloturi de expansiune pentru ceva mai important. În plus, prezența acestor dispozitive nu împiedică utilizatorul să actualizeze sistemul, de exemplu, un jucător pasionat poate instala întotdeauna cea mai recentă versiune a unui accelerator tridimensional în loc de o simplă placă video. În acest caz, dispozitivul instalat în slotul de expansiune va avea întotdeauna prioritate față de cel încorporat.

Câteva cuvinte ar trebui spuse despre tehnologia de fabricație a plăcilor de bază. Materialul pentru plăcile de bază este de obicei fibră de sticlă, pe care sunt aplicate piste metalice conductoare. Pe placă pot exista mai multe astfel de straturi de textolit. Partea superioară a plăcii este acoperită cu un lac dielectric, de obicei verde.

Istoria plăcilor de bază

Ideea unei singure plăci pentru integrarea tuturor elementelor și-a câștigat un loc departe de a fi imediat. În primii ani ai PC-ului, așa-numitele backplane erau răspândite, adică plăcile care nu conțineau toate blocurile funcționale ale unui computer. Aceste blocuri au fost plasate pe diferite plăci care au fost introduse în sloturile de expansiune ale backplane-ului - acestea ar putea fi chipset-uri, controlere de unitate, porturi și chiar procesorul însuși. Dar apoi o astfel de schemă a trebuit să fie abandonată (și primul exemplu în acest sens a fost oferit de IBM) din cauza plăcilor de bază integrate mai ieftine de tip modern, care adăposteau toate componentele, precum și din cauza dificultăților care au apărut la actualizarea computerelor pe backplane.

În primele plăci de bază de tip modern însă, procesorul, precum și memoria, erau nedetașabile. Ulterior, au existat conectori pentru memorie și socluri pentru procesoare. Această îmbunătățire a făcut upgrade-urile computerului mult mai ușoare.

În primul rând, factorul de formă AT a fost distribuit între plăcile de bază, conducând de la plăcile de bază ale computerelor cu arhitectura AT. Dar plăcile de această dimensiune erau foarte mari, astfel încât factorul de formă Baby-AT a fost folosit mai frecvent.

Factorii de formă ai plăcilor de bază moderne

AT a fost înlocuit cu factorul de formă ATX la mijlocul anilor 1990. În prezent, factorul de formă AT și tipurile sale derivate de plăci de bază practic nu sunt utilizate în computerele moderne.

Beneficiile pe care factorul de formă ATX le-a adus asupra AT:

Dimensiuni mai convenabile, mai mult spațiu liber în carcasă.
Distanța dintre placă și unități a fost redusă, ceea ce a redus lungimea cablurilor.
Soclul procesorului este situat mai aproape de ventilatorul unității de sistem, ceea ce îmbunătățește răcirea procesorului.
Abilitatea de a gestiona puterea computerului.
Puterea procesorului de la unitatea de sistem fără un convertor de tensiune.
Amplasarea porturilor pe placa de bază însăși.
Amplasarea mai convenabilă a conectorilor pentru cardurile de expansiune.
Prezența unui singur contact pentru cablul de alimentare

Factorul de formă ATX și derivații săi mATX (micro ATX), mini-ATX și factorul de formă de server EATX (Extended ATX) sunt încă cele mai comune în majoritatea computerelor de astăzi.

Există, de asemenea, un factor de formă mai nou al plăcii de bază BTX, dezvoltat în 2003, dar încă nu a reușit să răstoarne ATX de pe piedestalul său.

Dimensiuni comparative ale plăcilor din unele formate (Lxl, mm):

AT-351×305
Baby AT - 330 x 216
EATX - 330×305
ATX-305×244
miniATX - 284×208
mATX - 244×244
BTX - 325 x 267

Configurarea plăcii de bază

De regulă, pentru o placă de bază modernă sunt disponibile nu numai funcții precum modernizarea elementelor individuale, cum ar fi procesorul, cardurile de memorie și de expansiune, ci și setarea parametrilor principali ai plăcii de bază și procesorului, cum ar fi frecvența sistemului. magistrală și procesor, multiplicatorul de frecvență etc.

Trebuie amintit că setarea parametrilor plăcii de bază este o chestiune foarte delicată, iar dacă nu cunoașteți toate complexitățile operațiunii pe care urmează să o efectuați, atunci rețineți că o setare incorectă poate duce la inoperabilitatea întregului sistem sau elementele sale individuale.

Placa de bază este de obicei configurată prin interfața programului BIOS Setup. De asemenea, mulți parametri pot fi configurați prin programe speciale din Windows.

Concluzie

În acest articol, v-ați familiarizat cu conceptul unei plăci de bază (sistem), ați aflat în ce scop este destinată, ce componente sunt plasate pe ea, cum sunt configurați principalii parametri ai plăcii de bază, care este factorul de formă placa de bază, sa familiarizat cu istoria dezvoltării plăcilor de bază în computerele personale, precum și tipuri variate plăci de bază.

Placa de bază sau placa de sistem este o placă de circuit imprimat multistrat, care stă la baza unui computer, care îi determină arhitectura, performanța și comunică între toate elementele conectate la acesta și coordonează activitatea acestora.

1. Introducere 2. PCB 3. Chipset 3.1. Principalele funcții ale podului de nord 3.1.1. Interfețe de comunicare ale procesorului 3.1.2. Interfete de comunicare cu adaptor grafic 3.1.3. Interfețe de comunicare cu podul de sud 3.2. Principalele funcții ale Podului de Sud 3.2.1. Interfețe de comunicare cu plăci de expansiune 3.2.2. Interfețe de comunicare cu dispozitive periferice și alte computere 3.2.3. Autobuzul Southbridge interfață cu hard disk-urile 3.2.4. Interfețe de comunicare cu componente lente ale plăcii de bază 4. BIOS (sistem de bază de intrare-ieșire) 5. Alte elemente ale plăcii de bază

1. Introducere.

Placa de baza este una dintre elemente esentiale Un computer care îi determină aspectul și asigură interacțiunea tuturor dispozitivelor conectate la placa de bază.

Placa de bază conține toate elementele principale ale computerului, cum ar fi:

Setul logic al sistemului sau chipset-ul este componenta principală a plăcii de bază, care determină ce tip de procesor, tip de RAM, tip de magistrală de sistem poate fi utilizat;

Slot pentru instalarea procesorului. Stabilește ce tip de procesoare pot fi conectate la placa de bază. Procesoarele pot folosi diferite interfețe de magistrală de sistem (de exemplu, FSB, DMI, QPI etc.), unele procesoare pot avea un sistem grafic integrat sau un controler de memorie, numărul de „picioare” poate diferi și așa mai departe. În consecință, pentru fiecare tip de procesor, este necesar să se folosească propriul slot pentru instalare. Adesea, producătorii de procesoare și plăci de bază abuzează de acest lucru, urmărind beneficii suplimentare și creează procesoare noi care nu sunt compatibile cu tipurile de sloturi existente, chiar dacă acest lucru ar fi putut fi evitat. Ca urmare, atunci când actualizați un computer, este necesar să schimbați nu numai procesorul, ci și placa de bază, cu toate consecințele care decurg.

- CPU- dispozitivul informatic principal care efectuează operații matematice, logice și operații de control pentru toate celelalte elemente ale calculatorului;

Controler RAM (memorie cu acces aleatoriu). Anterior, controlerul RAM era încorporat în chipset, dar acum majoritatea procesoarelor au un controler RAM integrat, care vă permite să creșteți performanța generală și să descărcați chipsetul.

RAM este un set de cipuri pentru stocarea temporară a datelor. În plăcile de bază moderne, este posibil să conectați mai multe cipuri RAM în același timp, de obicei patru sau mai multe.

PROM (BIOS) care conține software care testează principalele componente ale computerului și configurează placa de bază. Și memorie CMOS care stochează setările BIOS. Adesea, mai multe cipuri de memorie CMOS sunt instalate pentru a permite recuperarea rapidă a computerului în caz de urgență, de exemplu, o încercare de overclocking nereușită;

Baterie reîncărcabilă sau baterie care alimentează memoria CMOS;

Controlere de canale I/O: USB, COM, LPT, ATA, SATA, SCSI, FireWire, Ethernet, etc. Canalele I/O care vor fi acceptate depind de tipul de placă de bază utilizată. Dacă este necesar, pot fi instalate controlere I/O suplimentare sub formă de plăci de expansiune;

Un oscilator de cuarț care generează semnale prin care funcționarea tuturor elementelor computerului este sincronizată;

Cronometre;

Controler de întrerupere. Semnalele de întrerupere de la diferite dispozitive nu ajung direct la procesor, ci la controlerul de întrerupere, care setează semnalul de întrerupere cu prioritate corespunzătoare la starea activă;

Conectori pentru instalarea plăcilor de expansiune: plăci video, plăci de sunet etc.;

Regulatoare de tensiune care convertesc tensiunea sursei în tensiunea necesară pentru alimentarea componentelor instalate pe placa de bază;

Instrumente de monitorizare care măsoară viteza de rotație a ventilatoarelor, temperatura elementelor principale ale calculatorului, tensiunea de alimentare etc.;

Placa de sunet. Aproape toate plăcile de bază conțin plăci de sunet încorporate care vă permit să obțineți o calitate decentă a sunetului. Dacă este necesar, puteți instala o placă de sunet discretă suplimentară care oferă un sunet mai bun, dar în majoritatea cazurilor acest lucru nu este necesar;

Difuzor încorporat. Folosit în principal pentru a diagnostica starea de sănătate a sistemului. Deci, prin durata și secvența semnalelor sonore atunci când computerul este pornit, pot fi determinate majoritatea defecțiunilor echipamentelor;

Anvelopele sunt conductoare pentru schimbul de semnale între componentele computerului.

Dispozitivul și scopul plăcii de bază

1. Introducere.

Placa de baza este unul dintre cele mai importante elemente ale unui calculator, care determina aspectul acestuia si asigura interactiunea tuturor dispozitivelor conectate la placa de baza.

Placa de bază conține toate elementele principale ale computerului, cum ar fi:

Setul logic al sistemului sau chipset-ul este componenta principală a plăcii de bază, care determină ce tip de procesor, tip de RAM, tip de magistrală de sistem poate fi utilizat;

- unitate centrală de procesare - dispozitivul informatic principal care efectuează operații matematice, logice și operațiuni de control pentru toate celelalte elemente ale calculatorului;

RAM este un set de cipuri pentru stocarea temporară a datelor. În plăcile de bază moderne, este posibil să conectați mai multe cipuri RAM în același timp, de obicei patru sau mai multe.

Baterie reîncărcabilă sau baterie care alimentează memoria CMOS;

Un oscilator de cuarț care generează semnale prin care funcționarea tuturor elementelor computerului este sincronizată;

Cronometre;

Conectori pentru instalarea plăcilor de expansiune: plăci video, plăci de sunet etc.;

Regulatoare de tensiune care convertesc tensiunea sursei în tensiunea necesară pentru alimentarea componentelor instalate pe placa de bază;

Instrumente de monitorizare care măsoară viteza de rotație a ventilatoarelor, temperatura elementelor principale ale calculatorului, tensiunea de alimentare etc.;

Anvelopele sunt conductoare pentru schimbul de semnale între componentele computerului.

2. PCB.

Baza plăcii de bază este placa de circuit imprimat. Pe placa de circuit imprimat există linii de semnal, numite adesea piste de semnal, care conectează toate elementele plăcii de bază între ele. Dacă căile semnalelor sunt prea aproape una de cealaltă, atunci semnalele transmise de-a lungul lor vor interfera unele cu altele. Cu cât pista este mai lungă și cu cât rata de date este mai mare, cu atât interferează mai mult cu pistele învecinate și este mai vulnerabilă la astfel de interferențe.

Ca rezultat, pot exista defecțiuni în funcționarea chiar și a componentelor computerului ultra-fiabile și costisitoare. Prin urmare, sarcina principală în producția unei plăci de circuit imprimat este de a plasa pistele de semnal în așa fel încât să minimizeze efectul interferenței asupra semnalelor transmise. Pentru a face acest lucru, placa de circuit imprimat este realizată în mai multe straturi, înmulțind aria utilă a plăcii de circuit imprimat și distanța dintre piste.

De obicei, plăcile de bază moderne au șase straturi: trei straturi de semnal, un strat de masă și două plăci de alimentare.

Cu toate acestea, numărul de straturi de putere și de semnale poate varia în funcție de caracteristicile plăcilor de bază.

Dispunerea și lungimea pistelor este extrem de importantă pentru funcționarea normală a tuturor componentelor computerului, prin urmare, atunci când alegeți o placă de bază, trebuie acordată o atenție deosebită calității plăcii de circuit imprimat și aspectului pistelor. Acest lucru este deosebit de important dacă intenționați să utilizați componente ale computerului cu setări și parametri de funcționare non-standard. De exemplu, overclockați procesorul sau memoria.

Placa de circuit imprimat conține toate componentele plăcii de bază și conectorii pentru conectarea plăcilor de expansiune și perifericelor. Figura de mai jos prezintă o diagramă bloc a locației componentelor pe o placă de circuit imprimat.

Să aruncăm o privire mai atentă la toate componentele plăcii de bază și să începem cu componenta principală - chipsetul.

3. Chipset.

Un chipset sau un set logic de sistem este chipset-ul principal al plăcii de bază care asigură funcționarea combinată a procesorului central, a memoriei RAM, a plăcii video, a controlerelor periferice și a altor componente conectate la placa de bază. El este cel care determină principalii parametri ai plăcii de bază: tipul de procesor acceptat, volumul, canalul și tipul de RAM, frecvența și tipul magistralei de sistem și magistralei de memorie, seturi de controlere de dispozitive periferice și așa mai departe.

De regulă, chipset-urile moderne sunt construite pe baza a două componente, care sunt chipseturi separate conectate între ele printr-o magistrală de mare viteză.

Cu toate acestea, recent a existat o tendință de a combina podurile nord și sud într-o singură componentă, deoarece controlerul de memorie este din ce în ce construit direct în procesor, descarcând astfel podul de nord și canale de comunicație din ce în ce mai rapide cu periferice și plăci de expansiune. apărea. Iar tehnologia de fabricare a circuitelor integrate este, de asemenea, în dezvoltare, permițându-le să fie mai mici, mai ieftine și să consume mai puțină energie.

Combinarea northbridge-ului și southbridge într-un singur chipset îmbunătățește performanța sistemului prin reducerea timpului de interacțiune cu perifericele și componentele interne conectate anterior la southbridge, dar complică semnificativ designul chipset-ului, face mai dificilă upgrade-ul și crește ușor costul plăcii de bază. .

Dar până acum, majoritatea plăcilor de bază sunt realizate pe baza unui chipset împărțit în două componente. Aceste componente sunt numite Podul de Nord și de Sud.

Numele Nord și Sud sunt istorice. Ele indică locația componentelor chipset-ului în raport cu magistrala PCI: nordul este mai mare, iar sudul este mai jos. De ce un pod? Acest nume a fost dat chipset-urilor pentru funcțiile pe care le îndeplinesc: servesc la conectarea diferitelor magistrale și interfețe.

Motivele împărțirii chipset-ului în două părți sunt următoarele:

1. Diferențele în modurile de operare de mare viteză.

Northbridge-ul se ocupă de cele mai rapide și mai aglomerate componente. Aceste componente includ placa grafică și memoria. Cu toate acestea, astăzi majoritatea procesoarelor au un controler de memorie integrat și multe au și un sistem grafic integrat, deși este mult inferior plăcilor video discrete, dar încă adesea folosit în computerele personale, laptop-uri și netbook-uri de buget. Prin urmare, în fiecare an, sarcina pe podul de nord este redusă, ceea ce reduce nevoia de a împărți chipsetul în două părți.

2. Actualizarea mai frecventă a standardelor periferiei decât a părților principale ale computerului.

Standardele pentru magistralele de comunicație cu memorie, placă video și procesor se modifică mult mai rar decât standardele pentru comunicarea cu plăci de expansiune și periferice. Aceasta permite, în cazul unei modificări a interfeței de comunicare cu dispozitivele periferice sau al dezvoltării unui nou canal de comunicație, să nu se schimbe întregul chipset, ci să se înlocuiască doar podul de sud. În plus, northbridge-ul funcționează cu dispozitive mai rapide și este mai complex decât southbridge, deoarece performanța generală a sistemului depinde în mare măsură de funcționarea acestuia. Deci schimbarea ei este costisitoare și munca grea. Dar, în ciuda acestui fapt, există tendința de a combina podurile de nord și de sud într-un singur circuit integrat.

3.1. Principalele funcții ale Podului de Nord.

Northbridge-ul, după cum sugerează și numele, îndeplinește funcțiile de control și direcționare a fluxului de date de la 4 autobuze:

Comunicarea magistralei cu procesorul sau magistrala de sistem.
Autobuze de comunicare cu memoria.
Autobuze de comunicare cu adaptorul grafic.
Autobuze de comunicație cu podul de sud.

În conformitate cu funcțiile îndeplinite, a fost amenajat podul de nord. Se compune din interfața magistrală de sistem, interfața magistrală de comunicație Southbridge, controler de memorie, interfața magistrală de comunicație a plăcii grafice.

În acest moment, majoritatea procesoarelor au un controler de memorie integrat, astfel încât funcția de controler de memorie poate fi considerată învechită pentru northbridge. Și având în vedere că există multe tipuri de RAM, vom evidenția un articol separat pentru a descrie memoria și tehnologia interacțiunii sale cu procesorul.

În calculatoarele bugetare, un sistem grafic este uneori construit în podul de nord. Cu toate acestea, în acest moment, cea mai comună practică este instalarea sistem grafic direct la procesor, astfel încât această caracteristică Northbridge va fi, de asemenea, considerată învechită.

Astfel, sarcina principală a chipset-ului este să distribuie în mod competent și rapid toate solicitările de la procesor, placa video și Southbridge, să stabilească priorități și să creeze, dacă este necesar, o coadă. Mai mult, ar trebui să fie atât de echilibrat încât să reducă pe cât posibil timpul de nefuncționare atunci când se încearcă accesarea componentelor computerului la anumite resurse.

Să luăm în considerare mai detaliat interfețele de comunicare existente cu procesorul, adaptorul grafic și podul de sud.

3.1.1. Interfețe de comunicare cu procesorul.

În acest moment, există următoarele interfețe pentru conectarea procesorului cu northbridge-ul: FSB, DMI, HyperTransport, QPI.

FSB (Autobuz frontal)- magistrala de sistem folosită pentru a conecta procesorul la Northbridge în anii 1990 și 2000. FSB a fost dezvoltat de Intel și a fost folosit pentru prima dată în computere bazate pe procesoare Pentium.

Frecvența magistralei FSB este unul dintre cei mai importanți parametri ai computerului și determină în mare măsură performanța întregului sistem. De obicei, este de câteva ori mai mică decât frecvența procesorului.

Frecvențele la care funcționează procesorul central și magistrala de sistem au o frecvență de referință comună și sunt calculate într-o formă simplificată ca Vp = Vo*k, unde Vp este frecvența de funcționare a procesorului, Vo este frecvența de referință, k este multiplicatorul. De obicei, în sistemele moderne, frecvența de referință este egală cu frecvența FSB.

Majoritatea plăcilor de bază vă permit să creșteți manual frecvența magistralei de sistem sau multiplicatorul prin modificarea setărilor din BIOS. La plăcile de bază mai vechi, aceste setări au fost modificate prin schimbarea jumperelor. Creșterea frecvenței magistralei de sistem sau a multiplicatorului crește performanța computerului. Cu toate acestea, la majoritatea procesoarelor moderne din categoria de preț mediu, multiplicatorul este blocat, iar singura modalitate de a îmbunătăți performanța unui sistem de calcul este creșterea frecvenței magistralei de sistem.

Frecvența FSB a crescut treptat de la 50 MHz pentru procesoarele din clasa Intel Pentium și AMD K5 la începutul anilor 1990 la 400 MHz pentru procesoarele din clasa Xeon și Core 2 la sfârșitul anilor 2000. În același timp, lățimea de bandă a crescut de la 400 Mbps la 12800 Mbps.

FSB a fost folosit în procesoarele Atom, Celeron, Pentium, Core 2 și Xeon până în 2008. În prezent, acest autobuz a fost înlocuit de autobuzele sistemului DMI, QPI și Hyper Transport.

HyperTransport– o magistrală universală de mare viteză punct-la-punct cu latență scăzută, folosită pentru a conecta procesorul cu Northbridge-ul. Autobuzul HyperTransport este bidirecțional, adică o linie de comunicație proprie este alocată schimbului în fiecare direcție. În plus, funcționează pe tehnologia DDR (Double Data Rate), transmițând date atât în față, cât și la căderea pulsului de ceas.

Tehnologia a fost dezvoltată de consorțiul HyperTransport Technology condus de AMD. Este de remarcat faptul că standardul HyperTransport este deschis, ceea ce permite diferitelor companii să-l folosească în dispozitivele lor.

Prima versiune a HyperTransport a fost introdusă în 2001 și a permis schimbul la o viteză de 800 MTP/s (800 Mega Tranzacții pe secundă sau 838860800 schimburi pe secundă) cu un debit maxim de 12,8 GB/s. Dar deja în 2004, a fost lansată o nouă modificare a magistralei HyperTransport (v.2.0), oferind 1,4 GTr/s cu un debit maxim de 22,4 GB/s, care era de aproape 14 ori mai mare decât capacitățile magistralei FSB.

Pe 18 august 2008, a fost lansată modificarea 3.1, care funcționează la o viteză de 3,2 GTr/s, cu un debit de 51,6 GB/s. Aceasta este în prezent cea mai rapidă versiune a autobuzului HyperTransport.

Tehnologia HyperTransport este foarte flexibilă și vă permite să variați atât frecvența magistralei, cât și adâncimea de biți. Acest lucru vă permite să îl utilizați nu numai pentru a conecta procesorul cu podul de nord și RAM, ci și în dispozitivele lente. În același timp, posibilitatea reducerii adâncimii și frecvenței de biți duce la economii de energie.

Frecvența minimă de ceas al magistralei este de 200 MHz, în timp ce datele vor fi transferate cu o viteză de 400 MTP/s, datorită tehnologiei DDR, iar adâncimea minimă de biți este de 2 biți. Cu setările minime, debitul maxim va fi de 100 MB/s. Toate frecvențele și adâncimile de biți acceptate de mai jos sunt multipli ai frecvenței minime de ceas și adâncimii de biți până la viteza - 3,2 GTr/s și adâncimea de biți - 32 de biți, pentru versiunea HyperTransport v 3.1.

DMI (Interfață media directă)– o magistrală serială punct la punct folosită pentru a conecta procesorul la chipset și pentru a conecta southbridge-ul chipset-ului cu northbridge-ul. Dezvoltat de Intel în 2004.

4 canale DMI sunt de obicei folosite pentru a comunica cu chipsetul, oferind un debit maxim de până la 10 GB/s pentru versiunea DMI 1.0 și 20 GB/s pentru versiunea DMI 2.0, introdusă în 2011. În sistemele mobile bugetare, se poate folosi un autobuz cu două canale DMI, ceea ce reduce lățimea de bandă la jumătate față de o opțiune cu 4 canale.

Adesea, în procesoarele care comunică cu chipset-ul prin magistrala DMI, împreună cu un controler de memorie, este încorporat un controler de magistrală PCI Express, care asigură interacțiunea cu placa video. În acest caz, nu este nevoie de un northbridge, iar chipsetul îndeplinește doar funcțiile de interacțiune cu cardurile de expansiune și dispozitivele periferice. Cu această arhitectură a plăcii de bază, nu este necesar un canal de mare viteză pentru a interacționa cu procesorul, iar lățimea de bandă a magistralei DMI este mai mult decât suficientă.

QPI (Interconectare QuickPath)– o magistrală serial punct la punct utilizată pentru a comunica procesoarele între ele și cu chipsetul. Introdus de Intel în 2008 și folosit în procesoare HiEnd precum Xeon, Itanium și Core i7.

Magistrala QPI este bidirecțională, adică există un canal separat pentru schimb în fiecare direcție, fiecare dintre ele constând din 20 de linii de comunicație. Prin urmare, fiecare canal are 20 de biți, dintre care doar 16 biți pe sarcină utilă. Autobuzul QPI funcționează la viteze de 4,8 și 6,4 GTr/s, în timp ce debitul maxim este de 19,2 și, respectiv, 25,6 GB/s.

Am trecut în revistă pe scurt principalele interfețe de comunicare dintre procesor și chipset. Apoi, luați în considerare interfețele de comunicare ale North Bridge cu un adaptor grafic.

3.1.2. Interfețe de comunicare cu adaptorul grafic.

La început, o magistrală comună ICA, VLB și apoi PCI a fost folosită pentru a comunica cu GPU-ul, dar foarte repede lățimea de bandă a acestor magistrale nu a mai fost suficientă pentru a lucra cu grafica, mai ales după răspândirea graficii tridimensionale, care necesită putere de calcul uriașă și lățime de bandă mare a magistralei pentru texturile de transmisie și parametrii imaginii.

Autobuzele comune au fost înlocuite cu o magistrală AGP specializată, optimizată pentru lucrul cu un controler grafic.

AGP (port grafic accelerat)- un bus specializat pe 32 de biți pentru lucrul cu un adaptor grafic, dezvoltat în 1997 de Intel.

Autobuzul AGP a funcționat la o frecvență de ceas de 66 MHz și a suportat două moduri de funcționare: cu memorie DMA (Direct Memory Access) și memorie DME (Direct in Memory Execute).

În modul DMA, memoria încorporată în adaptorul video era considerată memoria principală, iar în modul DME, memoria plăcii video, care, împreună cu memoria principală, se aflau într-un singur spațiu de adrese, iar adaptorul video putea accesați atât memoria încorporată, cât și memoria principală a computerului.

Prezența modului DME a făcut posibilă reducerea cantității de memorie încorporată în adaptorul video și, prin urmare, reducerea costului acestuia. Modul de memorie DME se numește texturare AGP.

Cu toate acestea, foarte curând, lățimea de bandă a magistralei AGP nu a mai fost suficientă pentru a funcționa în modul DME, iar producătorii au început să crească cantitatea de memorie încorporată. Curând, creșterea memoriei încorporate a încetat să ajute, iar lățimea de bandă a magistralei AGP a lipsit categoric.

Prima versiune a magistralei AGP, AGP 1x, a funcționat la o frecvență de ceas de 66 MHz și a avut o rată maximă de transfer de date de 266 MB / s, ceea ce nu era suficient pentru funcționarea completă în modul DME și nu depășea viteza. a predecesorului său, magistrala PCI (PCI 2.1 - 266 MB/s). Prin urmare, aproape imediat, magistrala a fost finalizată și a fost introdus modul de transfer de date în față și scăderea pulsului de ceas, care, la aceeași frecvență de ceas de 66 MHz, a făcut posibilă obținerea unui debit de 533 MB/s. . Acest mod a fost numit AGP 2x.

Prima revizuire a AGP 1.0 introdusă pe piață a acceptat modurile de operare AGP 1x și AGP 2x.

În 1998, a fost introdusă o nouă revizuire a magistralei, AGP 2.0, care acceptă modul de operare AGP 4x, în care au fost deja transferate 4 blocuri de date pe ciclu, ca urmare, debitul a ajuns la 1 GB/s.

Totodată, frecvența ceasului de referință a magistralei nu s-a schimbat și a rămas egală cu 66 MHz, iar pentru posibilitatea transmiterii a patru blocuri de date într-un ciclu a fost introdus un semnal suplimentar care începe sincron cu frecvența ceasului de referință, dar la o frecvență de 133 MHz. Datele au fost transmise de-a lungul creșterii și scăderii pulsului de ceas al semnalului suplimentar.

În același timp, tensiunea de alimentare a fost redusă de la 3,3 V la 1,5 V, drept urmare, plăcile video lansate doar pentru revizuirea AGP 1.0 au fost incompatibile cu plăcile video AGP 2.0 și cu următoarele revizii ale magistralei AGP.

În 2002, a fost lansată versiunea 3.0 a magistralei AGP. Referința magistralei a rămas neschimbată, dar pulsul suplimentar de ceas, care a început sincron cu referința, era deja de 266 MHz. În același timp, au fost transmise 8 blocuri pe 1 ciclu al frecvenței de referință, iar viteza maximă a fost de 2,1 GB/s.

Dar, în ciuda tuturor îmbunătățirilor aduse magistralei AGP, adaptoarele video s-au dezvoltat mai rapid și au necesitat o magistrală mai eficientă. Deci magistrala AGP a fost înlocuită cu magistrala PCI express.

PCI Express este o magistrală serială bidirecțională punct la punct dezvoltat în 2002 de grupul non-profit PCI-SIG, care a inclus campanii precum Intel, Microsoft, IBM, AMD, Sun Microsystems și altele.

Sarcina principală cu care se confruntă magistrala PCI Express este înlocuirea magistralei grafice AGP și a magistralei universale paralele PCI.

Revizuirea magistralei PCI express 1.0 funcționează la o frecvență de ceas de 2,5 GHz, în timp ce lățimea de bandă totală a unui canal este de 400 MB/s, deoarece pentru fiecare 8 biți de date transmisi sunt 2 biți de serviciu, iar magistrala este bidirecțională, adică , schimbul merge în ambele sensuri simultan. Autobuzul utilizează de obicei mai multe canale: 1, 2, 4, 8, 16 sau 32, în funcție de lățimea de bandă necesară. Astfel, magistralele bazate pe PCI express reprezintă în general un set de canale de transmisie de date seriale independente.

Deci, atunci când utilizați magistrala PCI Express, o magistrală cu 16 canale este de obicei utilizată pentru comunicarea cu plăcile video, iar o magistrală cu un singur canal este utilizată pentru comunicarea cu plăcile de expansiune.

Debitul total maxim teoretic al unei magistrale cu 32 de canale este de 12,8 GB/s. În același timp, spre deosebire de magistrala PCI, care a împărțit lățimea de bandă între toate dispozitivele conectate, magistrala PCI Express este construită pe principiul unei topologii în stea, iar fiecărui dispozitiv conectat i se acordă proprietatea exclusivă asupra întregii lățimi de bandă a magistralei.

În versiunea PCI express 2.0, introdusă la 15 ianuarie 2007, lățimea de bandă a magistralei a fost dublată. Pentru un canal de magistrală, debitul total a fost de 800 MB/s, iar pentru o magistrală cu 32 de canale, 25,6 GB/s.

În revizuirea PCI express 3.0, prezentată în noiembrie 2010, lățimea de bandă a magistralei a fost mărită de 2 ori, iar numărul maxim de tranzacții a crescut de la 5 la 8 miliarde, iar debitul maxim a crescut de 2 ori, ca urmare a modificării principiul codificării informațiilor, în care fiecare 129 de biți de date are doar 2 biți de serviciu, ceea ce este de 13 ori mai puțin decât în versiunile 1.0 și 2.0. Astfel, pentru un canal de magistrală, debitul total a devenit 1,6 GB / s, iar pentru o magistrală cu 32 de canale - 51,2 GB / s.

Cu toate acestea, PCI express 3.0 tocmai a intrat pe piață, iar primele plăci de bază care suportă acest autobuz au început să apară la sfârșitul anului 2011, iar producția în masă a dispozitivelor care acceptă magistrala PCI express 3.0 este programată pentru 2012.

Trebuie remarcat faptul că în acest moment lățimea de bandă a PCI express 2.0 este destul de suficientă pentru funcționarea normală a adaptoarelor video și trecerea la PCI express 3.0 nu va oferi o creștere semnificativă a performanței în combinația procesor-placă video. Dar, după cum se spune, așteaptă și vezi.

În viitorul apropiat, intenționăm să lansăm o revizuire a PCI express 4.0, în care viteza va fi mărită de 2 ori.

Recent, a existat o tendință de încorporare a interfeței PCI Express direct în procesor. De obicei, astfel de procesoare au și un controler de memorie încorporat. Ca urmare, nu este nevoie de un pod de nord, iar chipsetul este construit pe baza unui singur circuit integrat, a cărui sarcină principală este să asigure interacțiunea cu cardurile de expansiune și dispozitivele periferice.

Se încheie astfel revizuirea interfețelor de comunicație ale podului de nord cu adaptorul video și se trece la revizuirea interfețelor de comunicație ale podului de nord cu sudul.

3.1.3. Interfețe de comunicare cu podul de sud.

Pentru o perioadă destul de lungă de timp, magistrala PCI a fost folosită pentru a conecta podul de nord cu podul de sud.

PCI (Peripheral Component Interconnect) este o magistrală pentru conectarea plăcilor de expansiune la placa de bază, dezvoltată în 1992 de Intel. De asemenea, a fost folosit multă vreme pentru a lega podul de nord cu cel de sud. Cu toate acestea, pe măsură ce performanța plăcilor de expansiune a crescut, lățimea de bandă a devenit insuficientă. A fost înlocuit de anvelope mai eficiente la început din sarcinile de conectare a podurilor de nord și de sud, iar în anul trecut iar pentru comunicarea cu plăcile de expansiune au început să folosească o magistrală mai rapidă - PCI express.

Principalele caracteristici tehnice ale magistralei PCI sunt următoarele:

revizuire	1.0	2.0	2.1	2.2	2.3
data eliberarii	1992	1993	1995	1998	2002
Adâncime de biți	32	32	32/64	32/64	32/64
Frecvență	33 MHz	33 MHz	33/66 MHz	33/66 MHz	33/66 MHz
Lățimea de bandă	132 MB/s	132 MB/s	132/264/528 MB/s	132/264/528 MB/s	132/264/528 MB/s
Tensiunea semnalului	5 V	5 V	5/3,3V	5/3,3V	5/3,3V
Schimb la cald	Nu	Nu	Nu	există	există

Există și alte revizuiri ale magistralelor PCI, de exemplu, pentru utilizare în laptopuri și alte dispozitive portabile, sau opțiuni de tranziție între revizuirile majore, dar din moment ce interfața PCI a fost aproape înlocuită cu magistrale mai rapide, nu voi descrie în detaliu caracteristicile tuturor revizuirilor.

Când utilizați un autobuz pentru a conecta podul de nord și de sud, schema bloc a plăcii de bază va arăta astfel:

După cum se poate observa din figură, podurile de nord și de sud au fost conectate la magistrala PCI la egalitate cu plăcile de expansiune. Lățimea de bandă a magistralei a fost împărțită între toate dispozitivele conectate la acesta și, în consecință, lățimea de bandă de vârf declarată a fost redusă nu numai de informațiile de serviciu transmise, ci și de dispozitivele concurente conectate la magistrală. Drept urmare, de-a lungul timpului, lățimea de bandă a magistralei a început să crească, iar pentru comunicarea dintre podurile de nord și de sud, au început să fie utilizate autobuze precum hub link, DMI, HyperTransport, iar magistrala PCI a rămas pentru scurt timp ca un conexiune cu carduri de expansiune.

Hub link bus a fost primul care a înlocuit PCI.

autobuz hublink– O magistrală punct la punct de 8 biți dezvoltată de Intel. Autobuzul funcționează la o frecvență de 66 MHz și transferă 4 octeți pe ceas, ceea ce vă permite să obțineți un debit maxim de 266 MB/s.

Introducerea magistralei hublink a schimbat arhitectura plăcii de bază și a descărcat magistrala PCI. Autobuzul PCI a fost folosit doar pentru comunicarea cu periferice și plăci de expansiune, iar magistrala hublink a fost folosită doar pentru comunicarea cu Northbridge.

Lățimea de bandă a magistralei hublink era comparabilă cu lățimea de bandă a magistralei PCI, dar datorită faptului că nu trebuia să partajeze un canal cu alte dispozitive, iar magistrala PCI a fost descărcată, lățimea de bandă a fost destul de suficientă. Dar tehnologia de calcul nu stă pe loc, iar magistrala hublink nu este practic folosită momentan, din cauza vitezei insuficiente. Acesta a fost înlocuit de autobuze precum DMI și HyperTransport.

O scurtă descriere a magistralei DMI și HyperTransport a fost dată în secțiune, așa că nu o voi repeta.

Au existat și alte interfețe pentru conectarea podului de nord la sud, dar cele mai multe dintre ele sunt deja iremediabil depășite sau utilizate rar, așa că nu ne vom concentra asupra lor. Aceasta încheie trecerea în revistă a principalelor funcții și structuri ale podului de nord și trecerea la podul de sud.

3.2. Principalele funcții ale Podului de Sud.

Podul de sud este responsabil pentru organizarea interacțiunii cu componentele lente ale computerului: plăci de expansiune, periferice, dispozitive de intrare-ieșire, canale de schimb de la mașină la mașină și așa mai departe.

Adică, Southbridge-ul transmite date și solicitări de la dispozitivele conectate la el la Northbridge, care le transferă către procesor sau RAM și primește comenzile procesorului și datele din RAM de la Northbridge și le transmite către dispozitivele conectate la acesta.

Podul de sud include:

Controller de magistrală de comunicații Northbridge (PCI, hublink, DMI, HyperTransport etc.);

Controller magistrală de comunicații cu plăci de expansiune (PCI, PCIe, etc.);

Controller de linii de comunicație cu dispozitive periferice și alte computere (USB, FireWire, Ethernet etc.);

Controler de magistrală de comunicații pentru hard disk (ATA, SATA, SCSI etc.);

Controler magistrală de comunicație cu dispozitive lente (magistrale ISA, LPC, SPI etc.).

Să aruncăm o privire mai atentă la interfețele de comunicație utilizate de podul de sud și controlerele dispozitivelor periferice încorporate în acesta.

Am luat în considerare deja interfețele de comunicație ale podului de nord cu sudul. Prin urmare, vom trece imediat la interfețele de comunicare cu plăci de expansiune.

3.2.1. Interfețe de comunicare cu plăci de expansiune.

În prezent, principalele interfețe pentru schimbul cu plăci de expansiune sunt PCI și PCIexpress. Cu toate acestea, interfața PCI este înlocuită activ, iar în următorii câțiva ani practic va dispărea în istorie, urmând să fie folosită doar în unele computere specializate.

Am dat deja o descriere și scurte caracteristici ale interfețelor PCI și PCIexpress în acest articol, așa că nu mă voi repeta. Să trecem direct la luarea în considerare a interfețelor de comunicație cu dispozitive periferice, dispozitive de intrare-ieșire și alte computere.

3.2.2. Interfețe de comunicare cu dispozitive periferice, dispozitive de intrare-ieșire și alte computere.

Există o mare varietate de interfețe pentru comunicarea cu periferice și alte computere, cele mai comune dintre ele sunt încorporate în placa de bază, dar puteți adăuga și oricare dintre interfețe folosind plăci de expansiune conectate la placa de bază prin magistrala PCI sau PCIexpress.

voi aduce scurta descriereși caracteristicile celor mai populare interfețe.

USB (autobuz serial universal)- un canal serial universal de transmisie a datelor pentru conectarea dispozitivelor periferice de viteză medie și joasă la un computer.

Autobuzul este strict orientat și constă dintr-un controler de canal și mai multe dispozitive terminale conectate la acesta. De obicei, controlerele de canal USB sunt încorporate în podul de sud al plăcii de bază. Plăcile de bază moderne pot găzdui până la 12 controlere de canale USB cu două porturi fiecare.

Nu este posibil să conectați două controlere de canal sau două dispozitive finale împreună, așa că nu puteți conecta direct două computere sau două dispozitive periferice unul la altul prin USB.

Cu toate acestea, dispozitive suplimentare pot fi utilizate pentru a comunica între două controlere de canale. De exemplu, un emulator de adaptor Ethernet. Două computere se conectează la el prin USB și ambele văd dispozitivul final. Un adaptor Ethernet transmite datele primite de la un computer la altul prin emularea protocolului de rețea Ethernet. Cu toate acestea, este necesar să instalați drivere specifice pentru emulatorul adaptorului Ethernet pe fiecare computer conectat.

Interfața USB are linii de alimentare încorporate, ceea ce face posibilă utilizarea dispozitivelor fără alimentare proprie sau reîncărcarea simultană a bateriilor dispozitivelor terminale, cum ar fi telefoanele, în timpul schimbului de date.

Cu toate acestea, dacă se folosește un hub USB între controlerul de canal și dispozitivul final, atunci acesta trebuie să aibă o putere externă suplimentară pentru a furniza tuturor dispozitivelor conectate la acesta puterea cerută de standardul de interfață USB. Dacă utilizați un hub USB fără o sursă de alimentare suplimentară, atunci dacă conectați mai multe dispozitive fără surse de alimentare proprii, cel mai probabil acestea nu vor funcționa.

USB acceptă conectarea la cald a dispozitivelor finale. Acest lucru este posibil datorită contactului de masă mai lung decât contactele de semnal. Prin urmare, la conectarea dispozitivului terminal, contactele de masă sunt mai întâi închise, iar diferența de potențial dintre computer și dispozitivul terminal este egalizată. Prin urmare, conexiunea ulterioară a conductorilor de semnal nu duce la o creștere a tensiunii.

În prezent, există trei revizuiri majore ale interfeței USB (1.0, 2.0 și 3.0). Mai mult decât atât, sunt compatibile de jos în sus, adică dispozitivele proiectate pentru revizuirea 1.0 vor funcționa cu interfața de revizuire 2.0, respectiv, dispozitivele proiectate pentru USB 2.0 vor funcționa cu USB 3.0, dar dispozitivele pentru USB 3.0 cel mai probabil nu vor funcționa cu Interfata USB 2.0.

Luați în considerare principalele caracteristici ale interfeței, în funcție de revizuire.

USB 1.0 este prima versiune a interfeței USB, lansată în noiembrie 1995. În 1998, revizuirea a fost finalizată, erorile și neajunsurile au fost eliminate. Revizia USB 1.1 rezultată a fost prima care a fost adoptată pe scară largă.

Specificațiile pentru reviziile 1.0 și 1.1 sunt următoarele:

Rata de transfer de date - până la 12 Mbps (modul Full-Speed) sau 1,5 Mbps (modul Low-Speed);

Lungimea maximă a cablului este de 5 metri pentru modul Low-Speed și de 3 metri pentru modul Full-Speed;

USB 2.0 este o revizuire lansată în aprilie 2000. Principala diferență față de versiunea anterioară este creșterea viteza maxima transfer de date până la 480 Mbps. În practică, din cauza întârzierilor mari dintre cererea de transmitere a datelor și începerea transmisiei, nu pot fi atinse viteze de 480 Mbps.

Specificațiile tehnice ale revizuirii 2.0 sunt următoarele:

Rata de transfer de date - până la 480 Mbps (Hi-speed), până la 12 Mbps (modul Full-Speed) sau până la 1,5 Mbps (modul Low-Speed);

Transmitere sincronă a datelor (la cerere);

Schimb semi-duplex (transmisia simultană este posibilă doar într-o singură direcție);

Lungimea maximă a cablului este de 5 metri;

Numărul maxim de dispozitive conectate la un controler (inclusiv multiplicatori) este 127;

Este posibil să conectați dispozitive care funcționează în diferite moduri de lățime de bandă la un controler USB;

Tensiune de alimentare pentru dispozitive periferice - 5 V;

Curent maxim - 500 mA;

Cablul este format din patru linii de comunicație (două linii pentru primirea și transmiterea datelor și două linii pentru alimentarea dispozitivelor periferice) și o împletitură de masă.

USB 3.0 este o revizuire lansată în noiembrie 2008. În noua revizuire, viteza a fost mărită cu un ordin de mărime, până la 4800 Mbps, iar puterea curentului a fost aproape dublată, până la 900 mA. În același timp, aspectul conectorilor și cablurilor s-a schimbat mult, dar compatibilitatea de jos în sus a rămas. Acestea. dispozitivele care funcționează cu USB 2.0 se vor putea conecta la conectorul 3.0 și vor funcționa.

Specificațiile tehnice ale revizuirii 3.0 sunt următoarele:

Rate de transfer de date - până la 4800 Mbps (modul SuperSpeed), până la 480 Mbps (modul Hi-speed), până la 12 Mbps (modul Full-Speed) sau până la 1,5 Mbps (modul Low-Speed) modul));

Arhitectură dublă de magistrală (autobuz de viteză mică/viteză maximă/viteză mare și magistrală separată SuperSpeed);

Transfer asincron de date;

Schimb duplex în modul SuperSpeed (transmisia și recepția simultană a datelor este posibilă) și simplex în alte moduri.

Lungimea maximă a cablului este de 3 metri;

Numărul maxim de dispozitive conectate la un controler (inclusiv multiplicatori) este 127;

Tensiune de alimentare pentru dispozitive periferice - 5 V;

Curent maxim - 900 mA;

Sistem îmbunătățit de gestionare a energiei pentru a economisi energie atunci când dispozitivele finale sunt inactive;

Cablul este format din opt linii de comunicație. Cele patru linii de comunicație sunt aceleași ca în USB 2.0. Două linii de comunicație suplimentare pentru primirea datelor și două pentru transmisia SuperSpeed și două împletituri de masă: una pentru cabluri de date Low-Speed / Full-Speed / High-Speed și una pentru cabluri, utilizate în SuperSpeed modul.

IEEE 1394 (Institutul de Ingineri Electrici și Electronici) este un standard pentru autobuze de mare viteză în serie adoptat în 1995. Anvelopele proiectate conform acestui standard sunt denumite diferit de către diferite companii. Apple are FireWire, Sony are i.LINK, Yamaha are mLAN, Texas Instruments are Lynx, Creative are SB1394 și așa mai departe. Din această cauză, apare adesea confuzie, dar în ciuda numelor diferite, acesta este același autobuz care funcționează conform aceluiași standard.

Această magistrală este concepută pentru a conecta periferice de mare viteză, cum ar fi hard disk-uri externe, camere video digitale, sintetizatoare muzicale și așa mai departe.

Principalele caracteristici tehnice ale anvelopei sunt următoarele:

Rata maximă de transfer de date variază de la 400 Mbps, pentru revizuirea IEEE 1394, la 3,2 Gbps, pentru revizuirea IEEE 1394b;

Lungimea maximă de comunicare între două dispozitive variază de la 4,5 metri pentru revizuirea IEEE 1394 la 100 de metri pentru revizuirea IEEE 1394b și mai vechi;

Numărul maxim de dispozitive conectate în serie la un controler este de 64, inclusiv hub-uri IEEE. În acest caz, toate dispozitivele conectate partajează lățimea de bandă a magistralei. Fiecare hub IEEE poate conecta până la încă 16 dispozitive. În loc să conectați un dispozitiv, puteți conecta un jumper de magistrală, prin care puteți conecta alte 63 de dispozitive. În total, puteți conecta până la 1023 de jumperi de magistrală, ceea ce vă va permite să organizați o rețea de 64.449 de dispozitive. Mai multe dispozitive nu pot fi conectate deoarece în standardul IEEE 1394, fiecare dispozitiv are o adresă de 16 biți;

Abilitatea de a conecta mai multe computere în rețea;

Conectarea la cald și deconectarea dispozitivelor;

Abilitatea de a utiliza dispozitive alimentate de magistrală care nu au propria lor sursă de alimentare. În acest caz, puterea maximă a curentului este de până la 1,5 amperi, iar tensiunea este de la 8 la 40 de volți.

ethernet- un standard pentru construirea de rețele de calculatoare bazate pe tehnologia de pachete de date, dezvoltat în 1973 de Robert Metclough de la Xerox PARC Corporation.

Standardul definește tipurile de semnale electrice și regulile conexiunilor prin cablu, descrie formatele de cadre și protocoalele de transfer de date.

Există zeci de revizuiri diferite ale standardului, dar cea mai comună astăzi este un grup de standarde: Fast Ethernet și Gigabit Ethernet.

Fast Ethernet oferă transfer de date la viteze de până la 100 Mbps. Iar raza de transmisie a datelor într-un segment de rețea fără repetoare este de la 100 de metri (grup standard 100BASE-T folosind pereche răsucită pentru transmisia de date) la 10 kilometri (grup standard 100BASE-FX folosind fibră monomod pentru transmisia de date).

Gigabit Ethernet oferă rate de transfer de date de până la 1 Gbps. Iar raza de transmisie a datelor într-un segment de rețea fără repetoare este de la 100 de metri (grup standard 1000BASE-T, folosind patru perechi răsucite pentru transmisia de date) la 100 de kilometri (grup standard 1000BASE-LH, folosind fibră monomod pentru transmiterea datelor).

Pentru a transfera cantități mari de informații, există standarde pentru zece, patruzeci și o sută de gigabit Ethernet, care funcționează pe baza liniilor de comunicație cu fibră optică. Dar mai multe detalii despre aceste standarde și despre tehnologia Ethernet în general vor fi descrise într-un articol separat despre comunicarea de la mașină la mașină.

Wifi- o linie de comunicații wireless creată în 1991 de compania olandeză NCR Corporation / AT&T. WiFi se bazează pe standardul IEEE 802.11. și este utilizat atât pentru comunicarea cu dispozitivele periferice, cât și pentru organizarea rețelelor locale.

Wi-Fi vă permite să conectați două computere sau un computer și un dispozitiv periferic direct folosind tehnologia punct la punct, sau să organizați o rețea folosind un punct de acces, la care se pot conecta mai multe dispozitive în același timp.

Rata maximă de transfer de date depinde de revizuirea standardului IEEE 802.11 utilizat, dar în practică va fi semnificativ mai mică decât parametrii declarați, din cauza costurilor generale, a prezenței obstacolelor în calea de propagare a semnalului, a distanței dintre sursa semnalului. și receptorul și alți factori. În practică, debitul mediu în cel mai bun caz va fi de 2-3 ori mai mic decât debitul maxim declarat.

În funcție de revizuirea standardului, debitul Wi-Fi este următorul:

Revizuire standard	Frecvența ceasului	Puterea maximă revendicată	Rata medie de date în practică	Gama de comunicare interior/exterior
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 sau 5 GHz	600 Mbps	59,2 Mbps	70/250 m

Există multe alte interfețe pentru comunicarea cu dispozitivele periferice și organizarea rețelelor locale. Cu toate acestea, acestea sunt rareori încorporate în placa de bază și sunt de obicei folosite ca plăci de expansiune. Prin urmare, aceste interfețe, împreună cu cele descrise mai sus, vor fi luate în considerare în articolul dedicat interacțiunii mașină la mașină, iar acum să trecem la descrierea interfețelor de comunicare ale podului de sud cu hard disk-uri.

3.2.3. Interfața magistralei de comunicații Southbridge cu hard disk-uri.

Inițial, interfața ATA a fost folosită pentru a comunica cu hard disk-urile, dar mai târziu a fost înlocuită de interfețele SATA și SCSI mai convenabile și moderne. Oferim o scurtă prezentare a acestor interfețe.

ATA (Advanced Technology Attachment) sau PATA (Parallel ATA) este o interfață de comunicație paralelă dezvoltată în 1986 de Western Digital. La acea vreme se numea IDE (Integrated Drive Electronics), dar mai târziu a fost redenumit în ATA, iar odată cu apariția interfeței SATA în 2003, PATA a fost redenumit în PATA.

Folosirea interfeței PATA implică faptul că controlerul de hard disk nu este amplasat pe placa de bază sau sub forma unei plăci de expansiune, ci este încorporat chiar în hard disk. Pe placa de baza, si anume in podul de sud, exista doar un controler de canal PATA.

Pentru a conecta hard disk-uri cu o interfață PATA, se folosește de obicei un cablu cu 40 de fire. Odată cu introducerea modului PATA / 66, a apărut versiunea sa cu 80 de fire. Lungimea maximă a buclei este de 46 cm.Două dispozitive pot fi conectate la o buclă, în timp ce unul dintre ele trebuie să fie master și celălalt slave.

Există mai multe revizuiri ale interfeței PATA, care diferă în ceea ce privește viteza de transfer de date, moduri de operare și alte caracteristici. Mai jos sunt principalele revizuiri ale interfeței PATA.

În practică, lățimea de bandă a magistralei este mult mai mică decât lățimea de bandă teoretică declarată, din cauza supraîncărcării de organizare a protocolului de schimb și a altor întârzieri. În plus, dacă două hard disk-uri sunt conectate la magistrală, atunci lățimea de bandă va fi împărțită între ele.

În 2003, interfața SATA a înlocuit interfața PATA.

SATA (Serial ATA)- o interfață serială pentru conectarea podului de sud la hard disk, dezvoltată în 2003.

Când utilizați interfața SATA, fiecare unitate este conectată cu propriul cablu. Mai mult, cablul este mult mai ingust si mai convenabil decat cablul folosit in interfata PATA, si are o lungime maxima de pana la 1 metru. Un cablu separat asigură alimentarea hard diskului.

Și chiar și în ciuda faptului că numărul total de cabluri crește în comparație cu interfața PATA, deoarece fiecare unitate este conectată cu două cabluri, există mult mai mult spațiu liber în interiorul unității de sistem. Acest lucru duce la o îmbunătățire a eficienței sistemului de răcire, simplifică accesul la diferite elemente ale computerului, iar unitatea de sistem arată mai prezentabilă din interior.

În acest moment, există trei revizuiri principale ale interfeței SATA. Tabelul de mai jos prezintă principalii parametri de revizuire.

Separată de aceste interfețe este interfața SCSI.

SCSI (Small Computer System Interface)- o magistrală universală pentru conectarea dispozitivelor de mare viteză, cum ar fi hard disk-uri, unități DVD și Blue-Ray, scanere, imprimante și așa mai departe. Autobuzul are o lățime de bandă mare, dar este complex și costisitor. Prin urmare, este utilizat în principal în servere și sisteme de calcul industriale.

Prima revizuire a interfeței a fost introdusă în 1986. Momentan sunt aproximativ 10 revizii de anvelope. Tabelul de mai jos prezintă principalii parametri ai celor mai populare revizuiri.

Revizuirea interfeței	Adâncime de biți	Frecvența comunicării	Max. debitului	Lungimea cablului (m)	Max. numărul de dispozitive	anul lansării
SCSI-1	8 biți	5 MHz	40 Mbps	6	8	1986
SCSI-2	8 biți	10 MHz	80 Mbps	3	8	1989
SCSI-3	8 biți	20 MHz	160 Mbps	3	8	1992
Ultra-2SCSI	8 biți	40 MHz	320 Mbps	12	8	1997
Ultra-3SCSI	16 biți	80 MHz	1,25 Gbps	12	16	1999
Ultra-320SCSI	16 biți	160 MHz	2,5 Gbps	12	16	2001
Ultra-640SCSI	16 biți	320 MHz	5 Gbps	12	16	2003

Creșterea debitului unei interfețe paralele este asociată cu o serie de dificultăți și, în primul rând, este protecția împotriva interferențelor electromagnetice. Și fiecare linie de comunicație este o sursă de interferențe electromagnetice. Cu cât există mai multe linii de comunicație în magistrala paralelă, cu atât mai mult vor interfera între ele. Cu cât frecvența de transmisie a datelor este mai mare, cu atât interferența electromagnetică este mai mare și cu atât acestea afectează mai mult transmisia de date.

Pe lângă această problemă, există altele mai puțin semnificative, cum ar fi:

complexitatea și costul ridicat al producției de autobuze paralele;
probleme în transmiterea sincronă a datelor pe toate liniile de magistrală;
complexitatea dispozitivului și prețul ridicat al controlerelor de magistrală;
complexitatea organizării unui dispozitiv full-duplex;
complexitatea furnizării fiecărui dispozitiv cu propria sa magistrală etc.

Ca urmare, este mai ușor să abandonați interfața paralelă în favoarea unei interfețe seriale cu o viteză de ceas mai mare. Dacă este necesar, pot fi utilizate mai multe linii de comunicații seriale, situate mai departe unele de altele și protejate de o împletitură de ecranare. Acest lucru a fost făcut în timpul tranziției de la o magistrală PCI paralelă la un PCI express serial, de la PATA la SATA. Autobuzul SCSI a urmat aceeași cale de dezvoltare. Deci, în 2004, a apărut interfața SAS.

SAS (Serial Attached SCSI) magistrală serială punct la punct care a înlocuit magistrala SCSI paralelă. Pentru schimbul prin magistrala SAS, este utilizat modelul de comandă SCSI, dar debitul este crescut la 6 Gb/s (SAS revizuirea 2, lansată în 2010).

În 2012, este planificată lansarea unei revizuiri a SAS 3, care are o lățime de bandă de 12 Gb/s, cu toate acestea, dispozitivele care acceptă această revizuire nu vor începe să apară în masă până în 2014.

De asemenea, nu uitați că magistrala SCSI a fost partajată, permițându-vă să conectați până la 16 dispozitive, iar toate dispozitivele au partajat lățimea de bandă a magistralei. Și magistrala SAS folosește o topologie punct la punct. Și, prin urmare, fiecare dispozitiv este conectat prin propria linie de comunicație și primește întreaga lățime de bandă a magistralei.

Controlerul SCSI și SAS este rareori încorporat în placa de bază, deoarece sunt destul de scumpe. De obicei, acestea sunt conectate ca plăci de expansiune la magistrala PCI sau PCI Express.

3.2.4. Interfețe de comunicare cu componente lente ale plăcii de bază.

Pentru a comunica cu componente lente ale plăcii de bază, cum ar fi ROM personalizat sau controlere de interfață cu viteză redusă, sunt utilizate magistrale specializate, cum ar fi: ISA, MCA, LPS și altele.

Autobuzul Industry Standard Architecture (ISA) este o magistrală pe 16 biți dezvoltată în 1981. ISA a funcționat la o viteză de ceas de 8 MHz și a avut un debit de până la 8 MB/s. Anvelopa a fost demult depășită și nu este folosită în practică.

O alternativă la magistrala ISA a fost magistrala MCA (Micro Channel Architecture), dezvoltată în 1987 de Intel. Această magistrală era pe 32 de biți, cu o rată de transfer de date de 10 MHz și o lățime de bandă de până la 40 Mbps. Tehnologia Plug and Play acceptată. Cu toate acestea, natura închisă a autobuzului și politica strictă de licențiere a IBM l-au făcut nepopular. În prezent, autobuzul nu este folosit în practică.

Adevăratul înlocuitor pentru ISA a fost magistrala LPC (Low Pin Count), dezvoltată de Intel în 1998 și folosită până în prezent. Autobuzul funcționează la o frecvență de ceas de 33,3 MHz, ceea ce oferă un debit de 16,67 Mbps.

Lățimea de bandă a magistralei este destul de mică, dar este destul de suficientă pentru comunicarea cu componente lente ale plăcii de bază. Folosind această magistrală, un controler multifuncțional (Super I / O) este conectat la podul de sud, care include controlere pentru interfețe de comunicare lentă și dispozitive periferice:

interfață paralelă;
Interfață serială;
port infrarosu;
interfata PS/2;
unitate de dischetă și alte dispozitive.

Autobuzul LPC oferă și acces la BIOS, despre care vom vorbi în următoarea parte a articolului nostru.

4. BIOS (Basic Input-Output System).

BIOS (Basic Input-Output System - sistem de bază de intrare-ieșire) este un program care este flashat în memoria de doar citire (ROM). În cazul nostru, ROM-ul este încorporat în placa de bază, dar propria sa versiune a BIOS-ului este prezentă în aproape toate elementele computerului (în placa video, în placa de rețea, controlere de disc etc.) și, în general, în aproape toate echipamentele electronice (atât în imprimantă, cât și într-o cameră video, și într-un modem etc.).

BIOS-ul plăcii de bază este responsabilă de verificarea funcționalității controlerelor încorporate în placa de bază și a majorității dispozitivelor conectate la aceasta (procesor, memorie, placă video, hard disk etc.). Testarea automată la pornire (POST) este verificată când computerul este pornit.

Apoi, BIOS-ul inițializează controlerele încorporate în placa de bază și unele dispozitive conectate la acestea și setează parametrii de funcționare de bază ale acestora, de exemplu, frecvența magistralei de sistem, procesorului, controlerului RAM, hard disk-urilor, controlerelor încorporate în placa de bază etc. d.

Dacă controlerele și hardware-ul testat sunt sănătoase și configurate, atunci BIOS-ul transferă controlul către sistemul de operare.

Utilizatorii pot gestiona majoritatea setărilor BIOS-ului și chiar le pot actualiza.

O actualizare BIOS este foarte rar necesară dacă, de exemplu, dezvoltatorii au descoperit și au remediat o eroare fundamentală în programul de inițializare al oricăruia dintre dispozitive sau dacă este necesar suport pentru un dispozitiv nou (de exemplu, un nou model de procesor). Dar, în majoritatea cazurilor, lansarea unui nou tip de procesor sau memorie necesită un „upgrade” cardinal al computerului. Să spunem „mulțumesc” producătorilor de electronice pentru asta.

Pentru a configura setările BIOS, este oferit un meniu special, care poate fi accesat prin apăsarea combinației de taste indicate pe ecranul monitorului în timpul testelor POST. De obicei, trebuie să apăsați tasta DEL pentru a intra în meniul de configurare BIOS.

În acest meniu, puteți seta timpul sistemului, parametrii de funcționare ai unităților de disc și ai unităților de disc, cresc (sau scad) frecvența de ceas a procesorului, a magistralei de memorie și de sistem, a magistralelor de comunicație și a configura alți parametri de funcționare a computerului. Cu toate acestea, ar trebui să fiți extrem de atenți aici, deoarece parametrii setați incorect pot duce la erori în funcționare sau chiar pot dezactiva computerul.

Toate setările BIOS sunt stocate în memoria CMOS volatilă, alimentată de o baterie sau un acumulator instalat pe placa de bază. Dacă bateria sau acumulatorul este descărcat, este posibil ca computerul să nu pornească sau să nu funcționeze corect. De exemplu, ora sistemului va fi setată incorect sau parametrii de funcționare ai unor dispozitive vor fi setați.

5. Alte elemente ale plăcii de bază.

Pe lângă elementele descrise mai sus, pe placa de bază există un generator de frecvență de ceas, format dintr-un rezonator cu cuarț și un generator de ceas. Generatorul de frecvență de ceas este format din două părți, deoarece rezonatorul de cuarț nu este capabil să genereze impulsuri la frecvența necesară pentru funcționarea procesoarelor, memoriei și magistralelor moderne, astfel încât frecvența de ceas generată de rezonatorul de cuarț este modificată folosind un generator de ceas care înmulțește sau împarte frecvențele inițiale pentru a obține frecvența dorită.

Sarcina principală a generatorului de ceas al plăcii de bază este formarea unui semnal periodic foarte stabil pentru sincronizarea funcționării elementelor computerului.

Frecvența impulsurilor de ceas determină în mare măsură viteza calculelor. Deoarece un anumit număr de cicluri este cheltuit pentru orice operație efectuată de procesor, prin urmare, cu cât frecvența de ceas este mai mare, cu atât performanța procesorului este mai mare. Desigur, acest lucru este valabil numai pentru procesoarele cu aceeași microarhitectură, deoarece procesoarele cu microarhitecturi diferite pot necesita un număr diferit de cicluri pentru a executa aceeași secvență de instrucțiuni.

Frecvența ceasului generată poate fi mărită, crescând astfel performanța computerului. Dar acest proces vine cu o serie de pericole. În primul rând, odată cu creșterea frecvenței ceasului, stabilitatea funcționării componentelor computerului scade, prin urmare, după orice „overclockare” a computerului, sunt necesare teste serioase pentru a verifica stabilitatea funcționării acestuia.

De asemenea, „overclockarea” poate duce la deteriorarea elementelor computerului. Mai mult, defectarea elementelor nu va fi, cel mai probabil, instantanee. Durata de viață a elementelor operate în alte condiții decât cele recomandate poate fi pur și simplu redusă drastic.

Pe lângă generatorul de ceas, pe placa de bază există mulți condensatori pentru a asigura o curgere lină a tensiunii. Cert este că consumul de energie al elementelor computerului conectate la placa de bază se poate schimba dramatic, mai ales atunci când munca este suspendată și reluată. Condensatorii atenuează astfel de supratensiuni, crescând astfel stabilitatea și durata de viață a tuturor elementelor computerului.

Poate că acestea sunt toate componentele principale ale plăcilor de bază moderne, iar această revizuire a dispozitivului plăcii de bază poate fi finalizată.

Placa de bază („placa de bază” / Placa de bază) sau, cu alte cuvinte, placa de sistem este o parte integrantă a unui computer personal. Prin aspectul său, seamănă cu o placă de textolit obișnuită, unde conductoarele de cupru, conectorii, interfețele și alte detalii sunt amplasate în număr mare. Pentru a o pune într-o limbă oficială uscată, placa de bază este unitatea principală de asamblare.

Toate componentele unui computer personal sunt instalate în conectorii și interfețele sale: procesorul principal, plăcile de expansiune, o placă sau plăci video, RAM, precum și un hard disk și alte unități / cititoare de informații.

În plus, placa de bază este un fel de conductor pentru manipulatoare externe și periferice de service. Un mouse, tastatură, imprimante, monitor, scanere, echipamente de comunicație și alte dispozitive sunt conectate la diverși conectori de pe spatele plăcii de bază.

Pentru ca toată această varietate să funcționeze așa cum ar trebui, este necesară o sursă de alimentare secundară, adică placa unității de sistem trebuie să fie conectată la această sursă folosind conectorul original. Majoritatea acestor interfețe sunt echipate cu un „foolproof” special, unde receptorul are chei din plastic și îl poți introduce doar într-un singur mod corect. Alți conectori au principii de conectare similare, adică producătorul s-a asigurat cu prudență că componentele scumpe nu se defectează din cauza conexiunii necorespunzătoare. Multe plăci de bază eminente se disting prin astfel de caracteristici: Asrock, MSI, Gigabyte, Asus și altele.

Factorii de formă ale plăcii de bază

Factorul de formă al plăcii de bază determină punctele de atașare la unitatea de sistem. In afara de asta, tipuri diferite plăcile au o locație distinctă a conectorilor de alimentare, numărul de interfețe pentru conectarea perifericelor și componentelor interne, precum și locația acestora. În total, puteți citi trei tipuri principale de plăci de bază. Aproape toate mărcile care, după cum se spune, sunt cunoscute, suportă pe deplin aceste standarde, adică plăcile de bază MSI, Asus, Samsung, Gigabyte Asrock etc.

Factori de formă:

Mini-ITX. Cea mai mică dimensiune a plăcii cu un număr minim de interfețe și cel mai adesea cu un procesor deja integrat (opțiune de buget).
Micro-ATX. Caracteristica plăcii de bază este definită ca medie în ceea ce privește funcționalitatea. Diferă în dimensiuni acceptabile și este luat în considerare cea mai bună opțiune pentru un computer personal de acasă, deși cu un set mic de interfețe pentru conectarea perifericelor terțe. Cel mai adesea, un chipset este instalat la bordul unei astfel de plăci de bază cu unele restricții, dar acestea nu sunt critice pentru funcționarea completă a unui computer de acasă.
Standard-ATX. Cel mai marime mare din grup cu un set complet de chipset-uri. Are un număr suficient de interfețe pentru lucrul cu drepturi depline cu tot felul de periferice. Dispune de o instalare convenabilă și fără probleme, împreună cu o gamă largă de opțiuni de conectivitate.

Asigurați-vă că țineți cont de factorul de formă al plăcii de bază, precum și de dimensiunea acesteia, dacă completați singur unitatea de sistem. O placă de bază mini-ITX poate fi instalată în orice caz, dar alte tipuri trebuie să se potrivească cu dimensiunea unității de sistem.

Prize pentru procesoare ("Socket" / Socket)

Luați în considerare câteva caracteristici ale soclurilor pentru procesoare. În general, placa de bază este un lucru individual pentru fiecare procesor și invers. Prin urmare, asigurați-vă că țineți cont de caracteristicile acestui conector atunci când alegeți componente, și anume procesorul, pentru computerul dvs.

Gama tipică de interfețe socket este destul de mare și doar un tip este potrivit pentru fiecare set de chipset-uri. De exemplu, o placă de bază Gigabyte GA cu un kit AMD este etichetată FX2, AM3 și AM3+. Adică, achiziționând orice procesor cu una dintre aceste mărci „Socket”, îl poți conecta cu ușurință la această placă de bază. La fel este și cu concurenții de la Intel: marcajele LGA 1150 și 1155 vă vor permite să alegeți setul potrivit de chipset-uri, de exemplu, pentru plăcile de bază Samsung sau Asus.

BIOS (BIOS)

În continuare, ne vom uita la caracteristicile distinctive ale fiecărei plăci de bază. Nu contează ce set aveți - prima sau a doua placă de bază, veche sau nouă etc. În orice caz, va conține un cip BIOS pentru sistematizarea de bază a intrărilor și ieșirilor (BIOS - Basic Input-Output System).

Orice placă de bază (Gigabyte, Asus, Samsung, MSI și altele) poartă mai multe subsisteme critice care trebuie configurate corect. Unele funcționalități pot fi dezactivate dacă, de exemplu, nu aveți nevoie de acceleratorul grafic integrat, deoarece la bord este instalată o placă video externă.

Toate setările BIOS sunt stocate într-un cip CMOS special (mai multe despre asta mai jos). Acesta este un fel de dispozitiv de memorie „pentru vârste”, care lucrează pe o celulă cu litiu. Chiar dacă opriți computerul pentru o perioadă foarte lungă de timp, datele din CMOS vor fi păstrate. Dacă este necesar, puteți reseta „aproximativ” toate setările prin scoaterea bateriei de sub cip. Acest moment nu poate fi numit critic, deoarece toate componentele necesare pentru a porni un computer precum hard disk sau RAM sunt detectate automat – cel puțin în sistemele moderne (după 2006). Data și ora setate anterior vor fi în mod natural resetate.

Cip CMOS

Aproape orice placă de bază (ASUS, Gigabyte, MSI și altele) conține un cip CMOS care reține toate modificările aduse BIOS-ului. Cipul în sine consumă un curent extrem de scăzut - puțin mai puțin decât un microamperi, astfel încât încărcarea bateriei este mai mult decât suficientă pentru un an, sau chiar câțiva ani.

Uneori, dacă elementul este complet așezat, computerul poate refuza să pornească. Mulți maeștri începători în acest caz păcătuiesc imediat pe placa de bază. Pentru a elimina acest lucru cauza posibila(după o perioadă lungă de inactivitate a computerului), trebuie să scoateți celula bateriei de sub cipul CMOS și să reporniți sistemul. Dacă computerul a pornit sau a început să dea unele semne de viață, atunci problema era tocmai în bateria CMOS epuizată.

De asemenea, va fi util să rețineți că puteți vedea marcajul pe element, unde primele două cifre indică diametrul bateriei, iar următoarele două indică capacitatea. Orice placă de bază „care se respectă” (Gigabyte, MSI, Asus, Samsung etc.) ar trebui să fie echipată cu un marcaj CMOS pentru baterie. Dacă nu ați întâlnit-o, acesta este un motiv să fiți precauți și să vă îndoiți de originalitatea și virginitatea produsului achiziționat. Cu cât capacitatea bateriei este mai mare, cu atât celula va dura mai mult și va fi mai groasă. Pachetul standard de plăci de bază include cel mai adesea o baterie 2032, adică o baterie cu un diametru de 20 mm și o capacitate de 32 mAh. Ceva mai rar, puteți găsi elemente mai modeste precum 2025.

Interfață IDE

Următoarea parte nu mai puțin importantă cu care este echipată fiecare placă de bază (ASUS, MSI, Gigabyte, Asrock și altele) este interfețele pentru lucrul cu hard disk-uri și cititoare de date, adică în cele mai multe cazuri cu hard disk-uri, unități DVD și alte informații media .

Calculatoarele personale de acasă și de birou folosesc două interfețe principale pentru aceste cazuri - acestea sunt IDE și SATA. Conectorul IDE (Integrated Drive Electronics) este un receptor cu 40 de pini și este capabil să conducă un hard disk sau o unitate DVD printr-un cablu panglică flexibil. Realitățile de astăzi ne obligă să abandonăm încet acest tip de interfață, dar cu toate acestea se mai găsește pe unele plăci de bază (de cele mai multe ori MSI și Asus) pentru a putea conecta hard disk-uri și unități vechi.

La fel ca și în cazul conectorului de alimentare, interfața IDE are „foolproof”, adică nu poate fi conectată incorect. Plăcile de bază vechi erau echipate cu o pereche de astfel de receptoare, adică primare și secundare (primare și, respectiv, secundare). Cel mai adesea HDD conectat la contactul primar, iar cititorul conduce - la secundar.

Fiecare interfață IDE (canal) poate fi conectată la două dispozitive externe - master (master) și slave (slave). Alegerea parametrului media corespunzător este selectată folosind jumperi speciali (jumpers) pe dispozitivele în sine. Mai mult, dacă setați din greșeală doi „master” sau sclavi pe un canal, atunci niciunul dintre ei nu va funcționa, așa că trebuie să existe întotdeauna un dispozitiv principal și unul lateral.

Interfata SATA

Canalul SATA este un set serial de interfețe și, spre deosebire de IDE, vă permite să lucrați la viteze mult mai mari cu dispozitivele conectate. În acest moment, a eliminat aproape complet prezența dispozitivelor IDE și continuă să se dezvolte în continuare (SATA2, SATA3 etc.).

În funcție de factorul de formă selectat și de producătorul plăcii de bază, placa de bază poate avea un număr diferit de conectori SATA. Echipamentul standard de astăzi include cel puțin patru interfețe de acest tip, în timp ce modelele mai vechi erau echipate cu doar două.

Interfață PS/2

După cum am menționat mai sus, placa de bază are interfețe pentru lucrul cu periferice externe. Pentru a conecta tastatura și manipulatoarele de tip „mouse”, sunt proiectate receptoare PS / 2 cu șase pini cu tastele corespunzătoare și vopsite în culori diferite. Acest moment poate fi numit și „foolproof”, deoarece fiecare culoare corespunde tipului de echipament conectat (mouse - verde, tastatură - liliac), iar acesta funcționează în ambele direcții, adică, de exemplu, pe mouse, contactul ar trebui să fii verde.

Ar trebui să avertizați imediat utilizatorii că în niciun caz nu trebuie să vă conectați, precum și să deconectați perifericele de la conectorul PS / 2 în timp ce computerul funcționează, deoarece acest lucru este plin de defecțiuni nu numai a tastaturii sau mouse-ului, ci și a plăcii de bază în sine. . Este bine dacă placa de bază este echipată cu un grup de siguranțe pentru acest caz, altfel tot sistemul poate zbura.

Astfel de cipuri de siguranțe au un rating foarte mic și se ard cu ușurință cu acțiunile de „comutare” descrise mai sus. Pentru a verifica performanța siguranței, o puteți suna cu un tester convențional. Dacă eșuează, atunci este relativ ușor (și ieftin) să îl înlocuiți și de acum înainte să nu vă asumați riscuri prin pornirea sau oprirea perifericelor externe în timp ce computerul rulează de la portul PS / 2. De asemenea, este de remarcat faptul că nu toate plăcile de bază sunt echipate cu astfel de cipuri de protecție, așa că acordarea atenției acestui punct la cumpărare nu este în mod clar un pas suplimentar.

interfață USB

Printre alți conectori externi, un loc special este acordat interfeței USB (Universal Serial Bus). Este format din patru linii: două sunt rezervate pentru alimentare, iar cealaltă pentru transmiterea datelor. Spre deosebire de portul PS / 2, perifericele conectate printr-un conector USB pot fi schimbate, după cum se spune, din mers. Interfața în sine a apărut cu mult timp în urmă și a reușit să obțină unele modificări și îmbunătățiri.

Capacitatea de a conecta și deconecta dispozitive cu un conector USB în timp ce computerul funcționează este realizată datorită designului specific al interfeței. Contactele principale de alimentare sunt mult mai aproape de tăierea conectorului, spre deosebire de blocul pentru transmiterea datelor. Adică, în momentul comutării, puterea începe să curgă prima și este oprită ultima.

Prin interfața USB, puteți conecta o mulțime de dispozitive periferice: imprimante, smartphone-uri, tablete, scanere, camere și multe altele, precum și tastatura și mouse-ul obișnuit (ține cont de acest lucru dacă cipurile siguranțelor s-au ars pe PS / 2 porturi).

Puțin mai devreme, interfețele COM seriale au fost folosite pentru a conecta imprimante și scanere și chiar mai rar. Astăzi practic nu sunt folosite și pot fi găsite doar pe plăci de bază vechi. Dar este cel mai bine, pentru că la conectarea acestui tip de echipamente în timp ce computerul rula, era posibil să ardă atât imprimanta, cât și portul în sine.

Interfețe PCI și PCI Express

Sloturile PCI și PCI Express sunt concepute pentru plăci de expansiune: adaptoare de rețea, comunicatoare, modemuri, plăci video etc. Toate plăcile video sunt instalate, de regulă, într-o interfață PCI Express datorită vitezei acesteia. Anterior, un conector AGP a fost folosit pentru a lucra cu acceleratoare grafice, dar este învechit și este aproape imposibil să-l vezi pe plăcile de bază moderne.

De asemenea, este de remarcat faptul că în timp se pot slăbi, perturbând funcționarea normală a dispozitivului. Există un singur „tratament” rapid aici - trageți dispozitivul din caneluri, ștergeți contactele cu o soluție care conține alcool și introduceți-l înapoi. O reparație mai radicală este înlocuirea plăcii de bază, dar aceasta este necesară în cazuri excepționale și extrem de rare.

De asemenea, trebuie să știți că a suferit mai multe modificări în cursul îmbunătățirii, iar în funcție de anul de fabricație a plăcii de bază, conectorii pot diferi ca aspect și capacitate.

module RAM

În prezent, puteți găsi mai multe tipuri de DDR3 și DDR4 operaționale. Benzile DDR1 învechite practic nu sunt folosite, ele pot fi văzute doar pe cele mai vechi plăci de bază.

Memoria diferă una de cealaltă în ceea ce privește frecvența de funcționare, dimensiunea, contactele și tensiunea de alimentare. Fiecare tip individual are un decupaj specific (cheie) în partea de jos, care determină tipul de RAM. Unele plăci de bază pot suporta două tipuri de suporturi simultan, ceea ce este foarte convenabil pentru o actualizare ulterioară.

Conectorii înșiși sunt echipați cu zăvoare speciale pentru fixare sigură pe placă. Benzile sunt instalate cu o anumită forță, unde, după instalarea cu succes, se va auzi un clic specific, ceea ce înseamnă că modulul s-a așezat corect (sau ai spart zăvorul apăsând prea tare pe el).

Modulele RAM, pe lângă gigabytes utili, conțin mici cipuri SPD responsabile de sincronizare, adică întârzierea datelor pentru acest tip de RAM (memorie cu acces aleatoriu). În BIOS, puteți seta în mod independent unele dintre propriile sincronizari sau puteți lăsa la latitudinea barei în sine. La overclockarea RAM sau a întregului sistem în ansamblu (overclockare), este setată cea mai scurtă întârziere posibilă.

La fel ca și în cazul sloturilor PCI, modulele RAM pot începe să funcționeze incorect, iar pentru aceasta trebuie să urmați aceeași procedură descrisă în secțiunea de mai sus și totul ar trebui să funcționeze așa cum trebuie.

Totul despre tuning auto

Placa de sistem - ce este? Dispozitiv și caracteristici principale. Caracteristicile plăcii de bază Ce este o placă de bază într-un computer

Ca de obicei, să privim totul punct cu punct.

Acum chiar mai mult

Ce fac convertoarele de tensiune?

Dar ce este un regulator monofazat?

De la fazele de alimentare la placa de bază

Ce fel de anvelopă este aceasta, la care ne gândim atât de des?

De ce a devenit posibil acest proces?

Istoria plăcilor de bază

Factorii de formă ai plăcilor de bază moderne

Configurarea plăcii de bază

Concluzie

1. Introducere.

Dispozitivul și scopul plăcii de bază

1. Introducere.

2. PCB.

3. Chipset.

3.1. Principalele funcții ale Podului de Nord.

3.1.1. Interfețe de comunicare cu procesorul.

3.1.2. Interfețe de comunicare cu adaptorul grafic.

3.1.3. Interfețe de comunicare cu podul de sud.

3.2. Principalele funcții ale Podului de Sud.

3.2.1. Interfețe de comunicare cu plăci de expansiune.

3.2.2. Interfețe de comunicare cu dispozitive periferice, dispozitive de intrare-ieșire și alte computere.

3.2.3. Interfața magistralei de comunicații Southbridge cu hard disk-uri.

3.2.4. Interfețe de comunicare cu componente lente ale plăcii de bază.

4. BIOS (Basic Input-Output System).

5. Alte elemente ale plăcii de bază.

Factorii de formă ale plăcii de bază

Prize pentru procesoare ("Socket" / Socket)

BIOS (BIOS)

Cip CMOS

Interfață IDE

Interfata SATA

Interfață PS/2

interfață USB

Interfețe PCI și PCI Express

module RAM