• Розділ 10. Материнська плата. Центральний процесор

10.1. Основні компоненти материнської плати

Материнська плата (motherboard), яку називають системною платою (system board) чи головною платою (main board), є пристроєм, що керує внутрішніми зв’язками і взаємодіє із зовнішніми пристроями. На материнській платі розміщуються всі основні елементи комп’ютера, лінії з’єднання і розніми для підключення інших пристроїв.

Материнська плата містить такі основні компоненти:

• шини;

• базову систему введення-виведення – BIOS (Basis Input/ Output System);

• кеш-пам’ять;

• системні ресурси.

Шина визначається алгоритмами, за якими передаються сигнали, правилами інтерпретації сигналів, а також використовуваними мікросхемами. Зазначені характеристики визначають стандарт інтерфейсу. Сучасні материнські плати використовують шину PCI. Основний принцип, покладений в основу шини PCI, – застосування мостів (Bridges), що здійснюють зв’язок між шиною PCI та іншими шинами. Важливою особливістю шини є реалізація за рахунок мостів ефективного режиму керування шиною, який передбачає здатність зовнішнього пристрою під час пересилання даних керувати шиною без участі процесора.

Програма BIOS містить такі компоненти:

• програму початкового завантаження;

• текстову програму перевірки системи POST (Power On Self Test);

• самотестування під час умикання;

• програму конфігурації комп’ютера CMOS Setup;

• драйвери пристроїв.

Після вмикання ком’ютера виконуються такі основні кроки:

• процесор шукає у BIOS програму запуску і запускає її;

• програма запуску викликає програму POST, що перевіряє наявність пристроїв, потрібних для нормальної роботи комп’ютера, і виконує і їх тестування. Якщо відеосистема справна, то повідомлення програми POST видаються на дисплей.

• програма запуску шукає в пам’яті CMOS пристрій, з якого буде завантажуватись операційна система (дискета, жорсткий диск та ін.) і передає керування програмі запуску конкретної операційної системи.

Кеш-пам’ять зберігає найчастіше використовувані дані або ті дані, до яких недавно відбувалося звернення. Ці дані розміщуються у більш швидкодіючу пам’ять, ніж пам’ять, яка вирисовується для їх зберігання.

До системних ресурсів комп’ютера, необхідних для безконфліктної спільної роботи його вузлів і пристроїв, належать: лінії запитів на переривання, порти введення-виведення, технологія Plug&Play та ін.

У процесі роботи комп’ютера виникають ситуації, що потребують зміни ходу оброблення даних (натискання комбінацій клавіш клавіатури, натискання клавіші мишки, ділення на нуль та ін.). В IBM-сумісних комп’ютерах для цього передбачена система переривань (interrupt). Переривання в комп’ютері поділяються на апаратні (hardware interrupt) та програмні (software interrupt). До апаратних переривань належать переривання від процесора (наприклад, під час вимикання електроживлення) та від пристроїв комп’ютера (клавіатури, жорсткого диска, принтера). Керування апаратними перериваннями від пристроїв та вузлів здійснюється спеціальними мікросхемами – контролерами переривань, які убудовані в одну з мікросхем на материнській платі. Програмні переривання є примусовими і реалізуються в прикладних програмах. За кожним перериванням закріплена своя адреса, і для кожного переривання в операційні системі створюється своя процедура оброблення.

Порти введеня-виведення застосовуються для обміну даними між процесором та зовнішніми пристроями. Адреси портів закріплені за пристроями і задаються як шістнадцяткові числа. Так, клавіатура має адресу 060, а динамік комп’ютера 061.

Операційна система з технологією Plug&Play (дослівно – увімкни і грай) бере на себе керування всіма зовнішніми пристроями, завантажуючи відповідні драйвери. Крім того, операційна система повідомляє про конфлікти пристроїв, що не були усунуті BIOS. За допомогою відповідних засобів операційної системи можна настроїти параметри вручну (програмно чи апаратно).