Материнская плата

 

 

 

 

СИСТЕМНАЯ ПЛАТА 
(МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА)

 

 

 

 

Системная, или материнская, плата персонального компьютера (System board или Motherboard) - основной блок, определяющий архитектуру, компоновку  и производительность ПК. На ней  устанавливается и к ней подключается  большинство компонентов. Основными  являются:

• Процессор и сопроцессор (для 8086-80386 );
• Память, постоянная (ROM, Flash BIOS), оперативная (DRAM), кэш (SRAM);
• Системные устройства ввода-вывода: контроллеры, DMA, таймеры;
• Интерфейсные схемы и разъемы шин расширения
• Генератор синхронизации;
• Схемы управления электропитанием (обработка сигналов Power и  Reset);
• Регуляторы напряжения;
• Средства мониторинга состояния системы
• Интегрированные платы ввода-вывода: звуковая, видео, MIDI  и т.п. (на платах ATX и старше).
• Контроллеры НГМД, ATA или SATA
• Интерфейсы COM, LPT, USB, FireWire

 

 

 

 

 

Схематичное изображение 

системной платы

 

Схема

 

Реализация

 

 

 

 

Основные компоненты

 

• Южный хаб чипсета
• Socket
• Порты I/O
• Северный хаб чипсета
• Слоты шин расширения
• Слоты плат памяти
• Батарейка
• Контроллер ATA
• Разъем питания
• Flash BIOS

 

 

 

 

Подключение компонентов  системы

 

 

 

 

Структурная схема системной  платы

 

 

 

 

ЧИПСЕТ

 

Чипсетом называется набор  микросхем обеспечивающих обмен  данными между компонентами системы.

Первоначально чипсет  связывал шину процессора с  контроллером памяти и шиной ISA. С увеличением производительности  ПК быстродействие такой схемы  оказалось недостаточным. Была разработана  шина PCI (производительность 132 Мбайт/с). Вскоре она стала центральной  шиной вокруг которой компонуются  остальные компоненты системы. Современные  чипсеты в основном являются  аппаратно- программными реализациями  шины PCI.

Современный чипсет построенный  на основе PCI разделяют на две  части «Южный мост» и «Северный  мост». Северный мост отвечает  за работу процессора и памяти  а южный мост – за работу  шин расширения и подключаемые  к ним устройства. С появлением  слота AGP (производительность AGP 2x – 533 Мбайт/с) задача управления им  была возложена на северный  мост. Поскольку шина PCI не может  обеспечить достаточное быстродействие, для связи мостов используются  высокопроизводительные контроллеры. А сами мосты в этом случае  называют хабами

 

 

 

 

СЕВЕРНЫЙ МОСТ (ХАБ)

 

Северный мост (хаб) чипсета  определяет:

• Типы поддерживаемых процессоров;
• Типы памяти и частоту работы шины памяти;
• Максимальный объем памяти;
• Число каналов памяти;
• Возможность и эффективность применения разнородной памяти;
• Поддержка контроля ошибок;
• Наличие и характеристики порта AGP;
• Возможности использования системы управления энергопотреблением.

Фирма INTEL для северной  части использует хабы:

MCH, GMCH (с встроенным  графическим контроллером), MTH  (конвертор RDRAM/SDRAM), MRH-R (преобразователь  одного канала RDRAM в два для  наращивания памяти)

Отличительные признаки  чипа северного моста: Расположен  ближе к процессору, может быть  оборудован дополнительным, большем  чем на южном мосту, охлаждением.

 

 

 

 

 

ЮЖНЫЙ МОСТ (ХАБ)

 

Южный мост (хаб) чипсета  определяет:

• Параметры шины PCI;
• Параметры интерфейса ATA;
• Число портов и версию шины USB;
• Наличие интерфейса AC-Link;
• Наличие шины ISA;
• Возможность эмуляции DMA на шине PCI;
• Возможность мониторинга состояния.

Отличительные признаки  чипа южного моста: Расположен  дальше от процессора, обычно  охлаждается хуже чем северный.

 

Контроллеры FDD, CMOS RTC, интерфейсных  портов могут быть реализованы  как в чипсете так и на  отдельных «инородных» микросхемах. От них зависит наличие портов (COM, LPT, ECP, EPP, PS/2), поддержка IrDA, типы поддерживаемых  дисководов, поддержка FIFO и DMA.

 

 

 

 

 

Фирмы-производители чипсетов

 

ATI 

Компания ATI имеет очень  сильные позиции на рынке портативных  ПК - популярностью пользуются и  ее графические процессоры, и  наборы микросхем. Что же касается  НМС для настольных ПК, то в  настоящее время относительно  широкое распространение получили  наборы микросхем - ATI RADEON, оснащенные, встроенным графическим ядром.

Intel 

Ассортимент наборов микросхем  компании Intel, используемых в современных  системных платах, чрезвычайно широк - здесь и различные модификации  семейства НМС 845, и новая модель - 848Р, и наборы серий 865 и 875, предназначенные  для создания высокопроизводительных  ПК.

NVIDIA 

Компания NVIDIA в отличие  от своего основного конкурента  в области графических технологий - компании ATI, поставляющей НМС для  ЦП Intel, - предлагает наборы микросхем  только для процессоров AMD - наборы  микросхем семейства nForce

 

 

 

 

 

 

 

 

Фирмы-производители чипсетов

 

SiS 

Модельный ряд компании  очень широк и насчитывает  в настоящее время более пятнадцати  НМС для настольных ПК. Предназначенных  как для процессоров фирмы Intel,  так и для процессоров AMD.

VIA

Хотя модельный ряд  компании VIA и не так широк, как, например, у Intel или SiS, тем не менее, VIA считается одним из крупнейших  поставщиков НМС, особенно ее  позиции сильны в секторе AMD-платформ. Для процессоров Athlon XP компания предлагает  три НМС - КТ400А, КТ600 и КТ880

ULi (ALi) 

Некоторое время назад  корпорация ALi выделила подразделение  по разработке и производству  наборов микросхем для системных  плат в отдельную подчиненную  компанию - ULi. Необходимо отметить, что наборы микросхем ALi распространены  мало и практически не используются  крупнейшими изготовителями системных  плат для настольных ПК, чаще  они встречаются в портативных  компьютерах.

 

 

 

 

 

 

 

 

Новинки 2004/05

 

PCI Express

Последовательная шина  вместо параллельной старой (PCI), с огромной пропускной способностью  на канал и прекрасными возможностями  масштабирования

DDR2

Новое поколение оперативной  памяти, пошедшее в массы при  активном участии Intel. Для DDR2 анансирована  частота 533 против 400 у DDR)

Serial ATA

У Serial ATA в настольных системах  перспективы блестящие, скорый приход Serial ATA II разработчики также готовы  поддержать, хотя его вдвое большая  скорость (3 Гбит/с) существующим дискам  совершенно не требуется.

Gigabit Ethernet

Wi-Fi

HDA (High Definition Audio)

Основой HDA является поддержка 24-разрядного 8-канального звука  при частоте дискретизации 192 кГц, плюс поддержка всех современных  аудиоформатов (включая Dolby, DTS, DVD-Audio), плюс Jack Retasking (перенастройка функциональности  аудиоразъема в зависимости от  типа подключенного к нему  устройства).

BTX

SLI 

Socket 939

Новый сокет для AMD6. Чипсеты: VIA K8T800 Pro и SiS755FX VIA K8T890 (20 каналов PCI-E в  северном мосту и 2 в обновленном  южном), SiS756 (16 каналов PCI-E в северном  мосту и 2 в обновленном южном, плюс 2 порта SATA с функцией RAID, плюс MAC-контроллер Gigabit Ethernet), NVIDIA nForce4 (20 каналов PCI-E, плюс  поддержка SLI в версии nForce4 SLI, плюс 2 порта SATA с функцией RAID, плюс поддержка SATA II в версиях nForce4 Ultra/SLI, плюс 2 порта USB 2.0)..

Socket 775 (Socket T, LGA775)

Чипсеты Intel 915/925,

 

 

 

 

Проблема выбора

 

Начнем с выбора производителя, или бренда, материнской платы.

Конечно, производительность  платы определяется в первую  очередь установленным на ней  чипсетом, но и от производителя  зависит очень и очень многое. И самое важное — это стабильность  в работе.

На российском рынке  представлено такое изобилие  плат от разных производителей, что перечислить их все не  под силу даже профессионалу. Лучше остановить свой выбор  на платах от наиболее известных  производителей. Например: ASUS, EPoX, DFI, Gigabyte, Intel и MSI. У каждой из этих компаний  достаточно разнообразная линейка  материнских плат с разными  чипсетами и функциональными  возможностями.

При выборе чипсета  стоит особое внимание уделить  типу процессора на который  рассчитан чипсет  и поддерживаемой  оперативной памяти. Для современных  процессоров актуальны два типа  памяти: DDR и DDR2.

Стоит подумать о системе  в целом, то есть о том, какие  периферийные устройства планируется  устанавливать, определить необходимое  количество жестких дисков, наличие CD-ROM-привода, возможность установки CDRW- или DVD-привода, ZIP-дисковода и  т.д.

Прежде всего нужно  определить количество слотов  расширения для установки дочерних  карт. Будьте внимательны с появлением  новой шины PCI Express, приходящей на  замену PCI и AGP 8x, многие производители  отказалась от поддержки AGP 8x вовсе, а ведь у подавляющего большинства  пользователей имеются видеокарты  с этим интерфейсом, причём совсем  не дешёвые.

Мощному современному  компьютеру необходима производительная  дисковая подсистема. Современные  платы поддерживают интерфейс ATA и Serial ATA.

 

 

 

 

Практически все современные  материнские платы имеют интегрированную  звуковую карту. Такие звуковые  карты, конечно же, не могут соперничать  по своим возможностям с профессиональными  звуковыми картами, но в то  же время позволяют получить  звучание, которое устроит большинство  пользователей.

Другой опциональной возможностью, реализуемой на материнских платах, является интегрированный сетевой  адаптер Ethernet. Такую плату стоит  приобретать только при использовании  компьютера в составе локальной  сети.

Еще одной функциональной  возможностью, реализуемой производителями  материнских плат, являются USB-шины. Все современные платы имеют  хотя бы два разъема для  подключения USB-устройств, а зачастую  существует и возможность устанавливать  планку с дополнительными USB-разъемами. Отметим, что существуют два USB-стандарта: USB 1.1 и USB 2.0, различающиеся в первую  очередь скоростью передачи. USB 2.0 — более скоростной стандарт  и современные платы поддерживают  обычно его.

В некоторые материнские  платы может быть встроен контроллер IEEE 1394, предназначенный для подключения  внешних устройств и обеспечивающий  высокую скорость обмена данными.

 

 

 

 

Примеры системных плат

 

• Форм-фактор ATX  
• Чипсет nVidia nForce4 SLI  
• BIOS Award BIOS, 4 Мбит.
• Процессорный разъем Socket-939
• Процессоры  AMD Sempron, Athlon 64, Athlon 64 FX
• Частота системной шины 800, 1000 МГц  
• Системная память DDR SDRAM / 4 Гб
• Слоты расширения PCI 3 / PCI Express 2 слота 1x, 2 слота 16x.
• Ввод-вывод 1x PS/2 клавиатура, 1x PS/2 мышь 1x LPT, аудиоразъемы, 1x оптический S/PDIF выход, 1x коаксиальный S/PDIF выход, 4x USB 2.0, 2x RJ-45 LAN, 1х IEEE1394 (6-pin)
• Встроенный звук  8-канальный AC 97