Архитектура ПК История развития компьютерной графики Память Лабораторная работа «Дисковая подсистема ПК» Архитектура системной платы. Основной цикл работы компьютера

Архитектура системной платы. Северный и южный мост

Матери́нская пла́та— это сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера (центральный процессор, контроллер ОЗУ и собственно ОЗУ, загрузочное ПЗУ, контроллеры базовых интерфейсов ввода-вывода). Как правило, материнская плата содержит разъёмы (слоты) для подключения дополнительных контроллеров, для подключения которых обычно используются шины USB, PCI и PCI-Express.

Основные компоненты, установленные на материнской плате:

Центральный процессор.

набор системной логики ( англ. chipset) — набор микросхем, обеспечивающих подключение ЦПУ к ОЗУ и контроллерам периферийных устройств. Как правило, современные наборы системной логики строятся на базе двух СБИС: «северного» и «южного мостов».

Северный мост ( англ. Northbridge), MCH (Memory controller hub), системный контроллер — обеспечивает подключение ЦПУ к узлам, использующим высокопроизводительные шины: ОЗУ, графический контроллер.

Для подключения ЦПУ к системному контроллеру могут использоваться такие FSB-шины, как Hyper-Transport и SCI.

Обычно к системному контроллеру подключается ОЗУ. В таком случае он содержит в себе контроллер памяти. Таким образом, от типа применённого системного контроллера обычно зависит максимальный объём ОЗУ, а также пропускная способность шины памяти персонального компьютера. Но в настоящее время имеется тенденция встраивания контроллера ОЗУ непосредственно в ЦПУ (например, контроллер памяти встроен в процессор в AMD K8 и Intel Core i7), что упрощает функции системного контроллера и снижает тепловыделение.

В качестве шины для подключения графического контроллера на современных материнских платах используется PCI Express. Ранее использовались общие шины ( ISA, VLB, PCI) и шина AGP.

Южный мост ( англ. Southbridge), ICH (I/O controller hub), периферийный контроллер — содержит контроллеры периферийных устройств ( жёсткого диска, Ethernet, аудио), контроллеры шин для подключения периферийных устройств (шины PCI, PCI-Express и USB), а также контроллеры шин, к которым подключаются устройства, не требующие высокой пропускной способности ( LPC — используется для подключения загрузочного ПЗУ; также шина LPC используется для подключения мультиконтроллера ( англ. Super I/O) — микросхемы, обеспечивающей поддержку «устаревших» низкопроизводительных интерфейсов передачи данных: последовательного и параллельного интерфейсов, контроллера клавиатуры и мыши).

Как правило, северный и южный мосты реализуются в виде отдельных СБИС, однако существуют и одночиповые решения. Именно набор системной логики определяет все ключевые особенности материнской платы и то, какие устройства могут подключаться к ней.

Оперативная память (также оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) — в информатике — память, часть системы памяти ЭВМ, в которую процессор может обратиться за одну операцию (jump, move и т. п.). Предназначена для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций. Оперативная память передаёт процессору данные непосредственно, либо через кеш-память. Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес.

ОЗУ может изготавливаться как отдельный блок или входить в конструкцию однокристальной ЭВМ или микроконтроллера.

загрузочное ПЗУ — хранит ПО, которое исполняется сразу после включения питания. Как правило, загрузочное ПЗУ содержит BIOS, однако может содержать и ПО, работающие в рамках EFI.

Классификация материнских плат по форм-фактору

Форм-фактор материнской платы — стандарт, определяющий размеры материнской платы для персонального компьютера, места ее крепления к корпусу; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода/вывода, сокета центрального процессора (если он есть) и слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.

Форм-фактор (как и любые другие стандарты) носит рекомендательный характер. Спецификация форм-фактора определяет обязательные и опциональные компоненты. Однако подавляющее большинство производителей предпочитают соблюдать спецификацию, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость материнской платы и стандартизированного оборудования (периферии, карт расширения) других производителей.

Устаревшие: Baby-AT; Mini-ATX; полноразмерная плата AT; LPX.

Современные: АТХ; microATX; Flex-АТХ; NLX; WTX, CEB.

Внедряемые: Mini-ITX и Nano-ITX; Pico-ITX; BTX, MicroBTX и PicoBTX

Существуют материнские платы, не соответствующие никаким из существующих форм-факторов (см. таблицу). Обычно это обусловлено либо тем, что производимый компьютер узкоспециализирован, либо желанием производителя материнской платы самостоятельно производить и периферийные устройства к ней, либо невозможностью использования стандартных компонентов (так называемый «бренд», например Apple Computer, Commodore, Silicon Graphics, Hewlett Packard, Compaq чаще других игнорировали стандарты; кроме того в нынешнем виде распределённый рынок производства сформировался только к 1987 году, когда многие производители уже создали собственные платформы).

Форм-фактор

Физические размеры

Спецификация, год

Примечание

дюймы

миллиметры

XT

8,5 × 11

216 × 279

IBM, 1983

архитектура IBM PC XT

AT

12 × 11/13

305 × 279/330

IBM, 1984

архитектура IBM PC AT (Desktop/Tower)

Baby-AT

8,5 × 10/13

216 × 254/330

IBM, 1990

архитектура IBM PC XT (форм-фактор считается недействительным с 1996 года.)

ATX

12 × 9,6

305 × 244

Intel, 1995

для системных блоков типов MiniTower, FullTower

ATX Riser

Intel, 1999

для системных блоков типа Slim

eATX

12 × 13

305 × 330

Mini-ATX

11,2 × 8,2

284 × 208

для системных блоков типа Tower и компактных Desktop

microATX

9,6 × 9,6

244 × 244

Intel, 1997

имеет меньше слотов, чем ATX, также возможно использование меньшего PSU

LPX

9 × 11/13

229 × 279/330

Western Digital, 1987

для системных блоков типа Slim

Mini-LPX

8/9 × 10/11

203/229 × 254/279

Western Digital, 1987

для системных блоков типа Slim

NLX

8/9 × 10/13,6

203/229 × 254/345

Intel, 1997

предусмотрен AGP, лучшее охлаждение чем у LPX

FlexATX

9,6 × 7,5/9,6

244 × 190,5/244

Intel, 1999

разработан как замена для форм-фактора MicroATX

WTX

14 × 16,75

355,6 × 425,4

1999

для высокопроизводительных рабочих станций и серверов среднего уровня

Mini-ITX

6,7 × 6,7

170 × 170

VIA Technologies, 2003

допускаются только 100 Вт блоки питания

Nano-ITX

120 × 120

VIA Technologies, 2004

BTX

12,8 × 10,5

325 × 267

Intel, 2004

допускается до 7 слотов и 10 отверстий для монтажа платы

MicroBTX

10,4 × 10,5

264 × 267

Intel, 2004

допускается до 4 слотов и 7 отверстий для монтажа платы

PicoBTX

8,0 × 10,5

203 × 267

Intel, 2004

допускается 1 слот и 4 отверстия для монтажа платы

ETX и PC-104

используются для встраиваемых (embedded) систем

CEB

12 × 10,5

305 × 267

2005

для высокопроизводительных рабочих станций и серверов среднего уровня

Pico-ITX

3,9 × 2,7

100 х 72

VIA, 2007

используются в ультракомпактных встраиваемых системах

SSI CEB

 ? × ?

305 x 259

 ???

Материнские платы этого стандарта обычно служат для построения серверов. Разъемы для подключения блока питания имеют 24+8 контактов.

Наиболее известными производителями материнских плат на российском рынке в настоящее время являются фирмы Asus, Gigabyte, MSI, Intel, Elitegroup, AsRock. Ранее большой известностью пользовались платы фирм Abit и Epox. На сегодня обе фирмы прекратили выпуск материнских плат. Из российских производителей материнских плат можно упомянуть только компанию Формоза, которая производила платы, используя компоненты фирм Lucky Star и Albatron. Из украинских — корпорацию «Квазар-Микро».

Общая характеристика архитектуры и системы команд процессора i8086 Intel 8086 — первый 16-битный микропроцессор компании Intel, выпущенный 8 июня 1978 года. Процессор имел набор команд, который применяется и в современных процессорах, именно от этого процессора берёт своё начало известная на сегодня архитектура x86.

Режимы работы вычислительных систем Мультипрограммирование - это режим обработки данных, при котором ресурсы вычислительной системы предоставляются каждому процессу из группы процессов обработки данных, находящихся в ВС, на интервалы времени, длительность и очередность предоставления которых определяется управляющей программой этой системы с целью обеспечения одновременной работы в интерактивном режиме.

Общий состав персональных ЭВМ и вычислительных систем


Изучение комплектации рабочей станции