Схемотехника / Опорні конспекти / Модуль 2 / 2.10-к Мат_плата Розєми_контроллери_порти

Тема 2.10: Материнська плата: роз’єми, контроллери та порти.

Мета: дати поняття роз’єму, контроллера та порта материнської плати, ознайомити з їхніми основними стандартами.

Перелік питань для вивчення.

1.Поняття роз’єму материнської плати.

2.Основні стандарти роз’ємів.

3.Контроллери та їх роз’єми.

4.Порти.

1. Поняття роз’єму материнської плати.

Роз'єми – це спеціальні гнізда на материнській платі, через які внутрішні пристрої підклю-

чаються до шин. Внутрішні пристрої – це додаткові плати, які встановлюються в роз'єми. Роз'є-

ми також називають слотами.

2. Основні стандарти роз’ємів.

Процесорний роз’єм (рис. 2.10.1) являє собою гніздо для підключення процесора. Проце-

сорний роз’єм також називають сокетом (англ. Socket – гніздо, розетка).

Рис. 2.10.1 Процесорний роз’єм

Процесорні роз’єми можуть бути різних типів. На материнській платі може буди декілька процесорних роз’ємів.

Роз’єм стандарту PCI.

За допомогою цього роз’єму внутрішні пристрої підключаються до шини PCI.

В наш час слоти РСІ залишаються одним із основних стандартів для підключення зовнішніх плат (звукова та мережева карти, вбудований модем, додаткові контроллери та ін.).

На сучасній материнській платі може бути декілька слотів PCI. Роз’єми PCI – одні з найко-

ротших на платі, найчастіше - білого кольору. Кожен слот PCI розділений своєрідною «перемичкою» на дві нерівні частини (рис. 2.10.2).

Рис. 2.10.2 Роз’єм стандарту PCI

Роз’єми стандарту PCI-Express.

Типи слотів PCI-Express показані на рисунку 2.10.3.

На материнській платі найчастіше зустрічаються два типи слотів PCI-Express:

1)короткі PCI-Express xl (пропускна здатність – до 8 Гб/с);

2)довгі PCI-Express x16 (пропускна здатність – до 32 Гб/с).

Слот PCI-Express x16 призначений для відеокарти, а PCI-Express x1 - для підключення ін-

ших пристроїв.

Розташування слотів PCI-Express показано на рисунках 2.10.4 та 2.10.5.

Рис. 2.10.3 Типи слотів PCI-Express

Рис. 2.10.4 Слот PCI-Express x16 (вгорі) та два слоти PCI-Express x1 (внизу).

Рис. 2.10.5 Два слоти PCI Express x16 для установки двох відеокарт. Між ними розташований маленький слот PCI Express x1.

Роз’єм AGP. Це застарілий роз’єм для відеокарт. Найчастіше він розташовується справа від PCI-роз’ємів і відрізняється від них зовнішнім виглядом (рис. 2.10.6). Роз’єм AGP темного кольору, він трохи коротший від PCI. На сучасних материнських платах роз’єм AGP відсутній.

Рис. 2.10.6 Роз’єм AGP для відеокарти.

Слоти для установки модулів оперативної пам’яті.

Ці роз’єми легко відрізнити від інших за наявністю спеціальних фіксаторів (рис. 2.10.7).

На материнській платі може бути розташовано декілька слотів для установки модулів оперативної пам’яті, причому їх кількість дорівнює парному числу.

Кожен слот призначений для одного типу оперативної пам’яті. Це означає, що встановити в слот, призначений для одного типу пам'яті, модуль пам'яті іншого типу неможливо.

Дуже рідко буває так, що на материнській платі є слоти для установки декількох типів оперативної пам'яті. Проте, навіть в цьому випадку можна встановити пам'ять тільки одного типу.

Рис. 2.10.7 Слоти для установки модулів оперативної пам’яті.

Роз’єми для підключення електроживлення.

Ці роз’єми призначені для підключення електроживлення, яке надходить до всіх пристроїв материнської плати від спеціального блоку живлення.

Сучасні материнські плати найчастіше мають два роз’єми для підключення електроживлення: 24- та 4- контактний (рис. 2.10.8).

Рис. 2.10.8 Роз’єми та кабелі для підключення електроживлення: 24та 4-контактний

3. Контроллери та їх роз’єми.

Контроллер - це пристрій, призначений для підключення та керування зовнішніми прист-

роями, які під’єднуються до системної плати.

Розглянемо контроллери, які призначені для роботи з пристроями зовнішньої пам’яті.

Контроллер IDE (ATA).

Даний контроллер застосовується для роботи зі старими материнськими платами.

Назва IDE розшифровується як Intelligent Drive Electronics - інтелектуальна електроніка пристрою або як Integrated Drive Electronics - інтегрована електроніка пристрою.

Інша, офіційна назва інтерфейсу IDE - ATA (AT Attachment - підключення до AT), оскільки цей інтерфейс вперше застосовано в комп’ютерах IBM PC AT.

Контроллери АТА призначені для підключення до материнської плати пристроїв зовнішньої пам’яті - жорстких дисків, дисководів DVD та ін.

Контроллер АТА виконано у вигляді мікросхеми, яка встановлена на платі пристрою зовнішньої пам’яті.

Для підключення пристроїв АТА передбачено два типи кабелю: 40-жильний та 80-жиль- ний, який забезпечує вищу пропускну здатність. Контроллер автоматично визначає тип кабелю та максимальну пропускну здатність.

Контроллер АТА може працювати в двох режимах обміну даними з жорсткими дисками:

1)режим програмного введення-виведення - РІО (Programmed Input/Output). Обмін даними при цьому виконується повільно за участю процесора;

2)режим Bus Master. В цьому режимі контролер виконує високошвидкісний обмін даними

без участі процесора. Такий режим називають режимом прямого доступу до пам'яті (DMA - Direct Memory Access).

На більшості старих системних плат встановлено два роз’єми контроллера АТА (рис. 2.10.9).

Рис. 2.10.9 Роз’єми контроллера АТА (IDE)

При цьому до кожного з них можна підключити до двох пристроїв: ведучий (Master) та ве-

дений (Slave).

Підключення двох пристроїв до одного кабелю називають паралельним АТА (Parallel ATA -

РАТА).

Максимальна пропускна здатність стандарту ATA становить 133 Мбайт/с (1,33 Гбіт/с).

На старих системних платах є також спеціальний роз'єм, призначений для підключення

«флоппі-дисковода». Підключити до нього інший пристрій неможливо.

Контроллер Serial ATA.

Цей стандарт інтерфейсу жорстких дисків був розроблений в 2001 році. Він розшифровується як послідовний ATA (Serial ATA - SATA).

Його пропускна здатність становить 150 Мбайт/с (1,5 Гбіт/с).

До кожногороз’єму контроллераSATA можна підключититількиодин пристрій(рис. 2.10.10).

Рис. 2.10.10 Роз’єми контролера SATA

Це вирішує проблему конфліктів «ведучий - ведений». Але при цьому необхідно слідкува-

ти, щоб на материнській платі була достатня кількість роз'ємів SATA.

В 2004 році була розроблена нова специфікація стандарту Serial ATA - Serial ATA II з пропускною здатністю 300 Мбайт/с (3 Гбіт/с), а в 2009 році – специфікація Serial ATA IІI з пропускною здатністю 600 Мбайт/с (6 Гбіт/с).

Контроллер SCSI.

Інтерфейс зовнішньої пам'яті SCSI (Small Computer System Interface - системний інтер-

фейс малих комп'ютерів) був розроблений y 1986 р.

Зв'язок між пристроєм SCSI та шиною введення-виведення виконується за допомогою спе-

ціального контролера SCSI - плати, яка вставляється в роз’єм РСІ або вбудовується в материнську плату (рис. 2.10.11).

Рис. 2.10.11 Контролер SCSI

Існують різні версії стандарту SCSI. Останні з них грунтуються на принципах паралельного інтерфейсу, згідно якого пристрої SCSI з'єднуються один з одним.

З останніх версій стандарту SCSI можна назвати Ultra 320 SCSI. Він дозволяє підключати до 16 пристроїв, має 16-розрядну шину з частотою 80 МГц та пропускною здатністю 320 Мбайт/с (3,2 Гбіт/с).

Апаратна реалізація SCSI обходиться дорого, тому що потрібно купувати окремо контроллер та пристрій SCSI. Пристрої SCSI мають велику вартість. Тому їх використовують переважно в серверах і комп'ютерах фірми Apple.

В наш час в серверах на зміну інтерфейсу SCSI приходять інтерфейси SATA та SAS.

Контроллер SAS.

SAS (Serial Attached SCSI) – це новий послідовний інтерфейс підключення пристроїв під керуванням команд SCSI, який використовується в серверах.

Згідно інтерфейсу SAS, до контролера підключається один пристрій.

Пропускна здатність контроллера SAS дорівнює 6 Гбіт/с.

Перевагою інтерфейсу SAS є також висока надійність.

4. Порти.

Порти - це спеціальні роз'єми на материнській платі для підключення зовнішніх пристроїв. Порти знаходяться на задній стінці системного блоку.

Розглянемо основні порти.

Порт USB. До цього порта підключаються пристрої USB.

Роз’єми на кінцях кабелю USB повинні бути різних типів (рис. 2.10.12):

1)тип А (прямокутний роз’єм);

2)тип В (квадратний роз’єм).

Рис. 2.10.12 Кабель USB ("тип A" зліва та "тип B" справа).

Порт IEEE 1394 (Firewire).

До цього порта (рис. 2.10.13) підключаються пристрої Firewire.

Найчастіше ці пристрої підключаються через 6-контактну вилку, яка забезпечує живлення.

У 4-контактній вилці живлення не підводиться (рис. 2.10.14).

Рис. 2.10.13 Порти FireWire: два великих 6-контактних і один маленький 4-контактний.

Рис. 2.10.14 Кабель FireWire з 6-контактною вилкою на одному кінці та 4-контактною на другому.

Порт PS/2.

Для підключення клавіатури та маніпулятора «миша» в сучасних комп'ютерах застосову-

ють 6-контактний порт PS/2 (рис 2.10.15), однак ці пристрої все частіше використовують порт

USB.

Рис. 2.10.15 Порти PS/2.

Паралельний порт.

Паралельний порт (LPT) – це застарілий 25-контактний роз’єм для підключення принте-

ра або сканера (рис. 2.10.16).

В наш час замість паралельного порту використовують порт USB.

Рис. 2.10.16 Порт LPT.

Послідовний порт.

Послідовні порти (COM-порти) – це 9- або 25-контактні штирьові роз’єми (рис. 2.10.17),

до яких раніше підключалися клавіатура, «миша» або модем старого зразка.

В наш час такі пристрої морально застаріли, тому COM-порти практично не використовуються. Але інколи їх ще можна побачити на сучасних материнських платах.

Рис. 2.10.17 9-тиконтактний СОМ-порт.

На материнських платах є також інші порти. Деякі з них показані на рисунку 2.10.18.

Рис. 2.10.18 Порти материнскої плати: PS/2 (1 - миша, 2 - клавіатура), мережевий порт RJ-45 (3), USB-порти (4),

9-контактний COM-порт (5), 25-контактний порт LPT (6), VGA-порт (7),

MIDI-порт (8), 3.5-мм аудіо входи-виходи (9)

Контрольні запитання.

1.Дайте поняття роз’єму материнської плати.

2.Назвіть основні стандарти роз’ємів.

3.Охарактеризуйте процесорний роз’єм.

4.Охарактеризуйте роз’єм РСІ.

5.Охарактеризуйте роз’єм PCI-Express.

6.Охарактеризуйте роз’єм AGP.

7.Що ви знаєте про слоти для установки оперативної пам’яті.

8.Яке призначення роз’ємів для підключення електроживлення?

9.Які роз’єми для підключення електроживлення мають сучасні материнські плати?

10.Дайте поняття контроллера.

11.Охарактеризуйте контроллер IDE (ATA).

12.Охарактеризуйте контроллер Serial ATA.

13.Охарактеризуйте контроллер SCSI.

14.Охарактеризуйте контроллер SAS.

15.Дайте поняття порта материнської плати.

16.Охарактеризуйте порт USB.

17.Охарактеризуйте порт IEEE 1394 (Firewire).

18.Охарактеризуйте порт PS/2.

19.Охарактеризуйте паралельний порт (LPT).

20.Охарактеризуйте послідовний порт (COM-порт).

21.Назвіть інші порти на материнських платах.

Література.

1.Основи комп'ютерної техніки: Компоненти, системи, мережі: Навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл./ С.О. Кравчук, В.О. Шонін. - К.: ІВЦ "Видавництво «Політехніка»: Видавництво

«Каравела», 2005. - 344 с.

2.Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2007. - М.: ОЛМА Медиа Групп, 2007. - 896 с.: ил. – (Новейшая энциклопедия).

3.Мюллер Скотт. Модернизация и ремонт ПК, 19-е издание.: Пер. с англ. - М.: ООО “И.Д. Вильямс”, 2011. — 1072 с. : ил. - Парал. тит. англ.