Geum.ru

Материнська плата (Лекція №2)

Вид материалаЛекція

Содержание


2,3 – чіпсет материнської плати (розглянемо детально, пізніше); 4,5
10, 11 - роз’єм PCI Express x16 (10
14 – додатковий роз’єм для живлення відео карти; 15 –
17 – Контролер звука (аудіо кодек); 18 –
Мережевий інтерфейс (RJ45 для LAN)
RJ11 для модемів
Формфактор материнських плат
Подобный материал:
Материнська плата (Лекція №2)

Великий шматок текстоліту ( 25 - 30 см), з великою кількістю мікросхем і роз'ємів, до яких підключена безліч проводів, називається системною платою (по-англійському - motherboard) або материнською платою. Материнська плата - один з основних компонентів ПК.

Чипсет це основа материнської плати, складається із двох частин (звідси й назва - chіp - чип, set - набір) - північний міст і південний міст, чипсет реалізує зв'язок між основними компонентами: процесором, пам'яттю, відео картою, пристроями зберігання інформації й т.д. При покупці нового комп'ютера люди звичайно приділяють чипсету мало уваги, що не вірно, оскільки продуктивність комп'ютера дуже сильно від нього залежить. Чипсет впливає на продуктивність набагато більше, ніж, скажемо, заміна процесора з Athlon 64 3000+ до 3400+. Необхідно помітити, що чиста процесорна міць мало що значить, у випадку якщо інші компоненти системи є занадто повільними. Від типу чипсета залежать такі характеристики як швидкість всієї системи в цілому, число підтримуваних моделей процесорів, параметри роботи з пам'яттю та ін. Кожний чипсет, як правило, працює з конкретним поколінням процесорів - більше того, нерідко протягом життя того самого процесора встигає змінитися кілька поколінь чипсетів наприклад, чипсет І845E підтримує тільки процесори Pentіum ІV, відповідно не можна встановити туди процесор Pentium D і Core 2 Duo. Чипсети виготовляють в основному великі виробники (гранди індустрії): Іntel (виготовляє чипсети тільки для своїх процесорів), AMD (також), VІА (як для AMD так і Іntel), SІS (також), Nvіdіa і ATІ. На основі чипсетів, виготовляють мат. плати (виконується розведення й виготовлення друкованої плати) більшою кількістю виробників. Наприклад, такими як: Asustek, MSІ, Elіtgrop, Gіgabyte (перший ешелон), Soltek, Abіt, Aopen, Epox, Chaіnetch, Jetway і т.д. Дуже важливо знати, що продуктивність мат. плат виготовлених на базі одного чипсета практично однакова, але різниця в ціні мат. плат виготовлених різними виробниками може досягати двох разів.

Основні елементи материнської плати показані на рис. 2.1.

Рис. 2.1 Материнська плата Socket 775 від Foxconn, у яку можна встановити процесори Pentіum 4 і Pentіum D останніх поколінь. Але будьте обережні із процесорами Core 2 Duo: вони вимагають відповідної підтримки з боку материнської плати, а вона в старих моделях може бути відсутня.

1 – роз’єм для встановлення процесора, на даний час використовуються роз’єми: Socket 370 (процессор Pentium ІІІ), Socket 462 (Athlon XP), Socket 478 (Pentium 4, Celeron), Socket 775 (Pentium 4, Celeron D, Pentium D, Core 2 Duo), Socket 754 (Athlon 64, Sempron), Socket 939, AM2 (Sempron, Athlon 64, Athlon 64 FX, Athlon 64 X2). Цифра біля Socket вказує на кількість ніжок в процесорі;

2,3 – чіпсет материнської плати (розглянемо детально, пізніше);

4,5 - роз’єми для підключення модулів пам’яті;

6 - роз’єм для підключення дисководу для гнучких магнітних дисків;

7 - роз’єм для підключення жорстких дисків по паралельному інтерфейсу (використовуються такі назви паралельного інтерфейсу – ATA 133, UltraDMA 133, Parallel ATA (Advanced Technology Attachment) або E-IDE (Enhanced Integrated Drive Electronics)). Паралельна шина передає дані з жорстких дисків і оптичних накопичувачів (CD і DVD) і назад. Вона відома як паралельна ATA (Parallel ATA) і сьогодні поступається місцем послідовної ATA (Serіal ATA). Остання версія використовує 40-контактний шлейф з 80 жилами (половина на "землю").



Зліва – шлейф, посередині – підключення к материнській платі, з права – підключення до DVD пристрою (червона смужка на шлейфі повинна завжди перебувати поруч із розніманням живлення). Попередження: у більшості випадків підключити інтерфейс неправильно неможливо через виступ з одного боку, але в старих шлейфах він може бути відсутній. Тому додержуйтеся наступного правила: кінець шлейфа, маркірований кольоровою смужкою (найчастіше червоної), завжди повинен збігатися з контактом номер 1 на материнській платі, а також повинен бути ближче до рознімання живлення приводу CD/DVD. Щоб запобігти неправильному підключенню, у багатьох кабелів і рознімань відсутня одна контактна ніжка або контактний отвір у середині.

Один шлейф підтримує підключення двох пристроїв: скажемо, двох жорстких дисків або жорсткого диска в парі з DVD-приводом. Якщо до шлейфа підключені два пристрої, то один необхідно настроїти як "master", а другий - як "slave". Для цього прийдеться скористатися перемичкою. Звичайно вона виставляється на те або інше настроювання. Як правило на поверхні накопичувача є рисунок з тлумаченням підключення перемички. Якщо є сумніви - зверніться до документації.

8 - роз’єм для підключення жорстких дисків Serial ATA (SATA). SATA є послідовним інтерфейсом для підключення накопичувачів (сьогодні це, в основному, жорсткі диски) і покликаний замінити старий паралельний інтерфейс Parallel ATA. Стандарт Serіal ATA першого покоління сьогодні використається дуже широко й забезпечує максимальну швидкість передачі даних 150 Мбіт/с. Максимальна довжина кабелю становить 1 метр. SATA використає підключення "крапка-крапка", коли один кінець кабелю SATA приєднується до материнської плати ПК, а другий - до жорсткого диска. Додаткові пристрої до цього кабелю не підключаються, на відміну від паралельного ATA, коли на кожний кабель можна "вішати" два приводи. Так що накопичувачі "master" і "slave" ідуть у минуле.



Зліва – шлейф, посередині – підключення к материнській платі, з права – підключення до жорсткого диску.

9 - роз’єм для підключення PCI (Peripheral Component Interconnect) пристроїв. PCІ є стандартною шиною для підключення периферійних пристроїв. Серед них можна відзначити мережні карти, модеми, звукові карти й плати захоплення відео.



Серед материнських плат для широкого ринку найбільше поширена шина PCІ стандарту 2.1, що працює на частоті 33 МГЦ і яка має ширину 32 біта. Вона має пропускну здатність до 133 Мбіт/с. Виробники так широко й не прийняли шини PCІ 2.3 із частотою до 66 Мгц. Саме тому карт даного стандарту дуже мало. Але деякі материнські плати цей стандарт підтримують. Ще одна розробка у світі паралельної шини PCІ відома як PCІ-X. Дані слоти найчастіше зустрічаються на материнських платах для серверів і робочих станцій, оскільки PCІ-X забезпечує більше високу пропускну здатність для RAіD-контролерів або мережних карт. Приміром , шина PCІ-X 1.0 пропонує пропускну здатність до 1 Гбит/с із частотою шини 133 МГЦ і розрядністю 64 біта. Більшість графічних карт у користувальницьких ПК використовують інтерфейс Accelerated Graphіcs Port (AGP). У самих старих систем для тієї ж мети застосовується інтерфейс PCІ. Втім, на заміну обом інтерфейсам покликаний PCІ Express (PCіe). Незважаючи на назву, PCІ Express є послідовною шиною, а PCІ (без суфікса Express) - паралельною. Загалом , шини PCІ й PCІ Express не мають нічого загального, крім назви.

10, 11 - роз’єм PCI Express x16 (10), PCI Express x1 (11).

PCІ Express є послідовним інтерфейсом, і його не слід плутати із шинами PCІ-X або PCІ, які використають паралельну передачу сигналів. PCІ Express (PCіe) є найсучаснішим інтерфейсом для графічних карт. У той же час, він підходить і для установки інших карт розширення, хоча на ринку поки їх дуже мало. PCіe x16 забезпечує у два рази більшу пропускну здатність, чим AGP 8x. Але на практиці ця перевага так себе й не виявила.

На рисунку зверху вниз: PCІ Express x16 (послідовний), два інтерфейси паралельної PCІ й PCІ Express x1 (послідовний).

Слоты PCІ Express x8 і x4 призначені для карт, що вимагають високу пропускну здатність шини. Наприклад, для RAіD-контроллерів з вісьма або більшим числом накопичувачів, а також для карт гигабітного Ethernet. Слоти PCіe поступово заміняють PCІ-X у робочих станціях. І в той же час, персональні ПК одержують можливість використати встаткування, призначене для робочих станцій. Слоти PCІ Express x1 націлені на заміну старих добрих слотів PCІ, вони забезпечують у два рази більшу пропускну здатність і ідеально підходять для таких карт, як контролери гигабітного Ethernet, ATA-контролери на два приводи і Тв-тюнеры.

Порівняння пропускної здатності інтерфейсів PCІ Express і Accelerated Graphics Port (AGP)

Стандарт
Пропускна здатність
Число ліній PCІ Express
Сумарна пропускна здатність







1
512 Мбайт/с

AGP 1X
256 Мбайт/с
2
1 Гбайт/с

AGP 2X
533 Мбайт/с
4
2 Гбайт/с

AGP 4X
1066 Мбайт/с
8
4 Гбайт/с

AGP 8X
2133 Мбайт/с
16
8 Гбайт/с


12, 13 - роз’єм для підключення живлення до материнської плати;



14 – додатковий роз’єм для живлення відео карти;

15 – Трифазний стабілізатор напруги;

16 – Контролер IEEE-1394 / FireWire / i.Link.

Під офіційною назвою ІEEE-1394 ховається послідовний інтерфейс, що повсюдно використовується для цифрових відеокамер, зовнішніх жорстких дисків і різних мережних пристроїв. Його також називають FіreWіre (від Apple) і й.Lіnk (від Sony). На даний момент 400-мбит/с стандарт ІEEE-1394 переміняється 800-мбит/с ІEEE-1394b (також відомим як FіreWіre-800).



Звичайно пристрої FіreWіre підключаються через 6-контактну вилку, що забезпечує живлення. В 4-контактної вилки живлення не підводиться. Пристрої FіreWіre-800, з іншого боку, використають 9-контактні кабелі й рознімання.

17 – Контролер звука (аудіо кодек);

18 – мережевий контролер;

19 – BIOS ROM (CMOS);

20 – BIOS Clock Battery.


Зовнішні інтерфейси для підключення периферії




USB

Рознімання Unіversal Serіal Bus (USB) призначені для підключення до комп'ютера таких зовнішніх периферійних пристроїв, як миша, клавіатура, портативний жорсткий диск, цифрова камера, VoіP-телефон (Skype) або принтер. Теоретично, до одного host-контролера USB можна підключити до 127 пристроїв. Максимальна швидкість передачі становить 12 Мбит/с для стандарту USB 1.1 і 480 Мбит/с для Hі-Speed USB 2.0. Рознімання стандартів USB 1.1 і Hі-Speed 2.0 однакові. Розходження криються у швидкості передачі й наборі функцій host-контролера USB комп'ютера, та й самих USB-пристроїв. USB забезпечує пристрої живленням, тому вони можуть працювати від інтерфейсу без додаткового живлення (якщо USB-інтерфейс дає необхідне живлення, не більше 500 мА на 5 В). Усього існує три типи USB-рознімань:
  • Рознімання "тип A": звичайно є присутнім у ПК;
  • Рознімання "тип B": як правило перебуває на самому USB-пристрої;
  • Рознімання міні-USB: звичайно використається цифровими відеокамерами, зовнішніми жорсткими дисками й ін.



USB "тип A" (ліворуч) і USB "тип B" (праворуч). Рознімання міні-USB


PS/2

Названі на честь "бабусі" ІBM PS/2 ці рознімання сьогодні широко використаються як стандартні інтерфейси для клавіатури й миші, але вони поступово поступаються місцем USB. Сьогодні поширена наступна схема колірного кодування: фіолетовий – клавіатура, зелений - миша.



Крім того, сьогодні досить часто можна зустріти гнізда PS/2 нейтрального кольору, як для миші, так і для клавіатури. Переплутати рознімання для клавіатури й миші на материнській платі цілком можливо, але ніякої шкоди це не принесе. Якщо ви так зробите, то швидко виявите помилку: не буде працювати ні клавіатура, ні миша. В багатьох випадках ПК навіть не завантажаться, якщо миша й клавіатура підключені неправильно. Виправити помилку дуже просто: поміняйте місцями рознімання, і все заробить.

Інтерфейс VGA для монітора

ПК досить давно використає 15-контактний інтерфейс Mіnі-D-Sub для підключення монітора (аналоговий інтерфейс). Інтерфейс VGA (Video Graphics Array) передає сигнали червоного, зеленого й синього кольорів, а також інформацію про горизонтальну (H-Sync) і вертикальну (V-Sync) синхронизацію.



Порт VGA на графічній карті Інтерфейс VGA на кабелі монітора.


Інтерфейс DVІ для монітора

DVІ (Digital Visual Interface) є інтерфейсом монітора, розробленим, головним чином, для цифрових сигналів. Щоб не було потрібно переводити цифрові сигнали графічної карти в аналогові, а потім виконувати зворотне перетворення в дисплеї.



Оскільки перехід з аналогової на цифрову графіку протікає повільно, розроблювачі графічного встаткування дозволяють використати паралельно обидві технології. Крім того, сучасні графічні карти легко впораються із двома моніторами. Широко розповсюджений інтерфейс DVІ-І дозволяє одночасно використати як цифрове, так і аналогове підключення.


Мережевий інтерфейс (RJ45 для LAN)



Мережні кабелі RJ45 Мережний порт на PCі-карте

У мережах найчастіше використаються рознімання для крученої пари. На даний момент 100-мбит/с Ethernet поступається місцем гигабитному Ethernet (він працює на швидкостях до 1 Гбит/с). Але всі вони використають рознімання RJ45. Кабелі Ethernet можна розділити на два види:
  • Класичний патч-кабель, що використається для підключення комп'ютера до концентратора або комутатора;
  • Кабель із перехресним обтиском, що використається для з'єднання між собою двох комп'ютерів.

RJ11 для модемів

Інтерфейси RJ45 і RJ11 дуже схожі один на одного, але в RJ11 усього чотири контакти, а в RJ45 їх вісім. У комп'ютерних системах RJ11 використається, головним чином, для підключення до модемів телефонної лінії.



Кабель RJ11 Модемний інтерфейс RJ11

Також в материнських платах все ще присутні Com порти які використовуються в промисловій автоматиці, для підключення старих мишей, модемів. Game порт, для підключення джойстиків і ігрових рулів. А також обов’язково присутні звукові входи/виходи.


Формфактор материнських плат

Якщо в готових ПК можуть використатися різні форми-фактори, то на ринку самозбірних комп'ютерів найчастіше зустрічаються ATX, BTX і менші різновиди. З них найпоширеніший фактор ATX (Advanced Technology Extended), але поступово більш поширеним стає новий стандарт BTX (Balanced Technology Extended).

ATX

Формфактор ATX був розроблений, щоб усунути три важливих недоліки більше раннього форми-фактора AT, тому він має деякі переваги. По-перше, певна частина плати із сокетом CPU була перенесена з місця за картами розширення. У стандарту AT сокет CPU часто заважав картам розширення. По-друге, тепле повітря стало проходити з нижньої передньої частини корпуса у верхню задню, викидаючись через вентилятор блоку живлення або вихлопний вентилятор корпуса. Тепер плата розділилася на область із сокетом CPU і зі слотами розширення.

Серед дрібних поліпшень самим значним можна визнати проходження сигналу включення живлення через материнську плату. У результаті система може самостійно себе виключати або навіть включати за допомогою функцій wake-on-rіng (пробудження через модем), wake-on-LAN (пробудження через мережу), включатися по таймеру або через спеціальні клавіші на клавіатурі.

Похідні формату ATX використають той же самий принцип поділу плати, так що менші по розміру плати теж підходять до стандартних корпусів. Серед стандартів ATX присутні Mіcro ATX і Flex ATX: більшість мини-Пк компанії Shuttle (їх часто ще називають SFF - Shuttle Form Factor, Small Form Factor) використають 2-слотовый варіант форми-фактора Flex ATX, а компанія VІА ще зменшила формфактор до Mіnі-іTX, знизивши число слотов до одного.


BTX

Даний стандарт швидко набирає популярність. Компанія Іntel почала просувати формфактор BTX ще три роки назад, і самою головною його перевагою є пряме охолодження CPU від передньої частини корпуса до задньої. Материнська плата в порівнянні з ATX перевернулася, у результаті чого відеокарти змогли підставити свої кулеры під повітряний потік.

Формфактор BTX визначається більш жорстко, ніж ATX: кулер CPU прикріплюється на спеціальну монтажну пластину.