практика

Практическая работа №1

Тема: Материнская плата

Цель работы: изучить устройство и составляющие материнской платы.

Выполнение работы:

Материнская плата (Motherboard) – основной компонент каждого ПК. Называется главной (Mainboard), или системной, платой. Это самостоятельный элемент, который управляет внутренними связями и взаимодействует с внешними устройствами. Материнская плата является основным элементом внутри ПК, влияющим на производительность компьютера в целом.

Конструктивно материнская плата является главной платой ПК, на которой размещены все его основные элементы, линии соединения и разъемы для подключения внешних устройств.

Тип установленной материнской платы определяет общую производительность системы, а также возможности модернизации ПК и подключения дополнительных устройств.

Наиболее известными фирмами-производителями материнских плат в настоящее время являются Intel, FICO, LackyStar, ASUStec.

Основными элементами типовой материнской платы являются:

- процессор, установленный в специальный разъем и охлаждаемый радиатором с вентилятором;

- микросхемы кэш-памяти;

- слоты для установки модулей оперативной памяти;

- слоты для установки карт расширения;

- микросхема перепрограммируемой памяти, в которой хранятся программы BIOS, программы тестирования ПК, загрузки операционной системы, драйверы устройств, начальные установки;

- разъемы для подключения накопителей HDD, FDD.

Все компоненты материнской платы связаны между собой системой проводников (линий), по которым происходит обмен информацией. Эту совокупность линий называют информационной шиной, или просто шиной. Шина (Bus) предназначена для обмена информацией между двумя и более устройствами. Шина, связывающая только два устройства, называется портом.

Традиционно выбор материнской платы относится к числу операций легких: мол, все они на одно лицо. И будьте уверены, при покупке компьютера друзья зададут вам множество вопросов: какой именно стоит у вас процессор, какая установлена видеокарта и звуковая плата? Но практически никогда вас не спросят: "А какая у тебя материнская плата?" Может быть, так и надо? Может быть, не стоит и мучиться с выбором? И да, и нет.

Какими же важными для нас, рядовых пользователей, параметрами характеризуется материнская плата?

1) Прежде всего - поколением процессора, под который она предназначена. Специальная материнская плата существует для каждого поколения процессора - для Pentium, Pentium MMX, Pentium II и Pentium III. Установить процессор одного поколения в материнскую плату другого чаще всего просто невозможно.

2) Диапазоном поддерживаемых процессоров в рамках одного поколения. Чем дороже и качественнее плата, тем больше процессоров она сможет поддержать.

3) Частотой системной шины. Это - величина, прямо связанная с частотой и скоростью процессора. Процессор фактически умножает рабочую частоту материнской платы - в 2, 2,5 или 3 раза (на выборе сочетания одного из коэффициентов с частотой системной шины и основан способ так называемого разгона процессоров.

4) Базовым набором микросхем - чипсетом. Для каждого типа материнской платы существует несколько основных чипсетов, различающихся по предоставляемым ими возможностям и, соответственно, ценам. Конечно же, наиболее популярными являются чипсеты фирмы Intel.

5) Фирмой-производителем.

6) Форматом материнской платы (форм-фактором), то есть способом расположения на плате основных микросхем, слотов и т.д. формат Baby AT - не слишком удачной, по моему мнению, формат АТХ, которому соответствуют многие платы Pentium MMX и все платы Pentium II, Pentium III, многих недостатков лишен.

7) Базовым набором слотов и разъемов. При выборе платы следите, чтобы на ней имелось достаточно всех необходимых слотов - разъемов для памяти DIMM (не меньше двух), слотов ISA (не меньше трех) и видеоразъема AGP.

8) Наличием интегрированных устройств. На многих современных материнских платах вы можете встретить целый ряд "встроенных" устройств - таких, например, как видеокарта и звуковая плата, хотя лично Я этого тоже не одобряю.

9) Поддержкой режима UltraDMA/33 (ULTRA-ATA). Этот режим, опциональный для материнских плат формата Pentium, обеспечивает возможность работы с "быстрыми" жесткими дисками.

10) Поддержкой "зеленого" (Green) режима экономии электроэнергии.

Материнская плата является одним из важнейших элементом в компьютере, по – другому она ещё называется системной платой. Материнская плата, или, на жаргоне компьютерщиков, просто "мать" - самая большая и важная в компьютере. Именно она выполняет функции "моста", связывающего между собой все устройства вашего ПК.

Рисунок 1 – название напиши

Устройство материнской платы включает в себя следующие узлы:

1. Центральным звеном всей компьютерной системы, хотя и не работающей без остальных устройств является процессор. Для его установки на материнской плате используется специальное гнездо — сокет. Cокеты имеют разные варианты крепления кулера для охлаждения процессора.

2. Одной из важных устройств, которое располагается на материнской плате, является микросхема BIOS (basic input/output system) - базовая система ввода-вывода - это встроенное в компьютер программное обеспечение, которое ему доступно без обращения к диску. На PC BIOS содержит код, необходимый для управления клавиатурой, видеокартой, дисками, портами и другими устройствами. Обычно BIOS размещается в микросхеме ПЗУ (ROM), размещенной на материнской плате компьютера (поэтому этот чип часто называют ROM BIOS). Эта технология позволяет BIOS всегда быть доступным, несмотря на повреждения, например, дисковой системы. При включении питания компьютера BIOS инициализирует устройства, которые подключены к материнской плате, проверяет их работоспособность. Если всё нормально, то ищет загрузчик на носителях информации, таких как «жёсткий» диск, привод компакт – дисков, 1,4" дисководы, которые ещё встречаются и т. д. А загрузчик предаёт управление операционной системе.

В новых материнских платах может быть 2 микросхемы, что повышает устойчивость БИОС или BIOS (в англоязычном написании ), и переводится как базовая система ввода – вывода.

В настоящее время, почти все материнские платы комплектуются Flash BIOS, BIOSом, который в любой момент может быть перезаписан в микросхеме ROM при помощи специальной программы. BIOS PC стандартизирован, поэтому, в принципе менять его, также как, например, операционные системы нет необходимости.

3. Вторым из важнейших устройств системной платы является чипсет. Chip Set - набор микросхем, которые по функциональному признаку делятся на северный и южный мост, которые отвечают за связь процессора, памяти и видеокарты, и связь медленных устройств, таких как «жёсткий» диск, сетевая карта, аудиокодек и т. д. А кроме того, северный мост осуществляет связь устройств, входящих в южный мост и процессора. Северный и южный мосты выполнены обычно на двух микросхемах, причём северный мост из–за нагрева при работе снабжается радиатором и часто с охлаждающим кулером.

Чипсеты содержат в себе контроллеры прерываний, прямого доступа к памяти, памятью и шиной - все те компоненты, которые в оригинальной IBM PC были собраны на отдельных микросхемах. Обычно в одну из микросхем набора входят также часы реального времени с CMOS-памятью и иногда - клавиатурный контроллер, однако эти блоки могут присутствовать и в виде отдельных чипов.

4. На системной плате расположены разъёмы или слоты оперативной памяти, обычно они расположены рядом с сокетом процессора и микросхемой северного моста. В них вставляется модули оперативной памяти. Количество их может быть разным: от 2 на дешёвых платах до 6 на более дорогих. Устройство и работа этих слотов оперативной памяти по шинам связаны с северным мостом и через него с центральным процессором. На новых платах Pentium MMX, как правило, предусмотрена установка двух типов памяти - более старого формата SIMM (72 контакта) и нового- быстрой памяти типа DIMM (168 контактов). Слоты DIMM значительно короче слотов SIMM, так что путаницы здесь не возникнет. Возможен вариант, когда на материнской плате вы найдете разъемы под один тип памяти и это будит DIMM так как последнее время стали уходить от SIMMов все потому что наступает эпоха больших скоростей и большой производительности. SDRAM (Synchronous DRAM - синхронная динамическая память) - память с синхронным доступом, работающая быстрее обычной асинхронной (FPM/EDO/BEDO). Помимо синхронного метода доступа, SDRAM использует внутреннее разделение массива памяти на два независимых банка, что позволяет совмещать выборку из одного банка с установкой адреса в другом банке.

5. Рядом с северным мостом, перпендикулярно слотам оперативной памяти, расположен слот или разъём для видеокарты. В более старых компьютерах это обычно AGP – разъём ( переводится как порт графического ускорителя ), а в современных — это E – PCI или PCI – Express. Как и слоты оперативной памяти, AGP или PCI – E посредством шин связаны с северным мостом, а через него с центральным процессором.

6. Рядом и параллельно разъёму AGP или PCI – E на системной плате расположены разъёмы PCI, которые предназначены для подключения различных внутренних устройств, таких как звуковые платы, платы различных FM – и TV – тюнеров, сетевых карт, внутренних модемов, различных контроллеров нестандартного оборудования, позволяющих применять компьютеры во многих областях деятельности человека. PCI появилась раньше PCI – E и на базе её появилась последняя. Различаются они прежде всего пропускной способностью и производительностью. У PCI – E она выше, чем у PCI, да оно и понятно: во – первых, частота работы шины PCI – E выше чем у PCI, а во– вторых, PCI – E работает с устройствами подключенными к северному мосту, который обладает большим быстродействием, чем южный мост и соответственно, шина PCI, подключенная к южному мосту.

7. Собственно южный мост, который расположен на системной плате рядом с разъёмами оперативной памяти и разъёмом AGP или PCI – E. Как выше говорилось, южный мост связывает медленные устройства и с помощью северного моста эти же устройства связывает с процессором и оперативной памятью. Обычно на материнской плате и северный, и южный мосты состоят из двух отдельных микросхем, которые и образуют чипсет. Микросхема южного моста зачастую также охлаждается радиатором, особенно это часто это встречается на новых материнских платах.

8. На системной плате расположены штыревые разъёмы для подключения

«жёстких» дисков и оптических приводов с интерфейсом IDE, разъёмы для подключения «жёстких» дисков и оптических приводов с интерфейсом SATA. Сейчас системные платы имеют в своём составе в основном разъёмы SATA, так как IDE уже выходят из «моды» и максимум на что можно рассчитывать — это на наличие одного разъёма интерфейса IDE, в отличие от SATA – шиных, число которых может доходить на системной плате до 6.

9. Рядом с разъёмами SATA могут находиться маленькие микросхемки — это контроллеры SATA, фирмы могут быть разные, например: Promise, Silicon Image, VIA, Marvel. Одна из основных задач контроллера SATA является создание массива RAID «жёстких» дисков для повышения быстродействия и надёжности хранения данных на дисках.

10. На системной плате расположена батарейка BIOS, служащая для постоянного питания микросхемы BIOS, в которой и хранится программа начальной загрузки и конфигурация компьютера.

11. На материнской плате могут находиться разъёмы для подключения дополнительных USB – портов, которые могут например находиться на лицевой панели корпуса системного блока.

12. На системной плате находятся штырьковый разъём для подключения кнопок лицевой панели системного блока: включения, перезагрузки, индикаторов работы «жёсткого» диска и включеного питания, подключения динамика. На фотографии видна в верху батарейка БИОС, разъёмы в жёлтом гнезде для подключения дополнительных USB – портов, в самом низу слева — штыри для подключения кнопок лицевой панели. На этой плате видны нарисованные прямоугольнички с контактами под батарейкой, это места под микросхемы контроллеров IT8212 и Sil3112. Но самих микросхем нет. Связано это с тем, что данная материнская плата позиционируется в более дешёвой ценовой нише. Более дорогие системные платы их несут на себе. Первый контроллер служит для устройств IDE, а второй для устройств SATA.

13. Звук в материнской плате поддерживается встроенным чипом звукового кодека. Наиболее распространённые кодеки таких известных фирм, как C-Media, Realtek. Качество воспроизведения звука встроенными чипами неизмеримо выросло по сравнению с недалёким прошлым, поэтому не слишком требовательному пользователю нет нужды покупать отдельную звуковую плату, как это было в прошлом. В материнской плате, на базе которой рассматривается материал, функции звукового процессора выполняет чип «южного» моста, причём, весьма и весьма неплохо.

14. Сейчас каждая системная плата имеет встроенный сетевой или Ethernet – контроллер, который обеспечивает работу компьютера в локальной сети. Более того, достаточно дорогие материнские платы могут иметь их два. Наиболее распространённые чипы таких фирм, как: Realtek, Gygabyte, Intel. Поскольку в крупных городах сейчас очень широкое распространение получили домовые сети, предоставляющие доступ в Интернет и ресурсы собственно домовой сети, то для пользователя будет привлекательным не тратиться на покупку сетевого контроллера, тем более, если пользователь новичок в компьютерной сфере. Если по каким – либо причинам, нет встроенного Ethernet – контроллера, то можно поставить отдельную сетевую карту, которая вставляется в любой слот PCI.

15.Также на системной плате находится штырьковый джампер ( перемычка ) для обнуления BIOS, то есть параметры сбрасываются в самый щадящий режим работы. Это иногда помогает при нестабильной работе системной платы.

16.Для питания материнской платы и её компонентов и устройств находится 24 – контактный разъём ATX и 4 – контактный дополнительный разъём 12 вольт. Питается материнская плата от блока питания, находящегося в корпусе системного блока.

17. На каждой материнской плате присутствуют порты PS \ 2 для клавиатуры и «мышки», порты USB, COM – и LPT – порты, которые всё меньше используются, входы для подключения аудиоколонок, микрофона, разъёмы RJ – 45 для подключения сетевого кабеля Ethernet.

Рисунок 2 - названиеееее

Материнская плата сегодня имеет несколько вариантов исполнения. В стандартном виде – это форм-фактор ATX. Материнская плата такого форм-фактора имеет размер 305*244 мм. И пригодна к установке в корпуса формата midi-tower и выше.

Существуют и компактные реализации. Это Mini-ATX — 284*208 мм., Micro-ATX — 244*244 мм. и Flex-ATX — 229*203 мм. В последнее время преобрели популярность материнские платы сверхкомпактных размеров – mini-ITX. Их размеры всего 170*170 мм. Такие материнские платы придутся очень к стати при создании тонких клиентов, не требовательных к ресурсам клиентских компьютеров, медиацентров и других узкоориентированных систем. Их отличает пониженное энергопотребление компонентов, и как следствие – снижение общего тепловыделения системы.

На сегодняшний день в своём большинстве материнские платы mini-ITX идут с уже распаянным на ней процессором. Сегодня практические монопольное лидерство у линейки Intel Atom. Эти процессоры довольно производительны при всей их компактности и низком энергопотреблении.

Материнская плата требует за собой определённого ухода. По мере наполнения компьютера пылью следует очищать от неё плату. Элементы платы, которые подвержены нагреву, чаще всего имеют в качестве системы охлаждения пассивные радиаторы. И осаждение на них слоя пыли препятствует охлаждению, создавая предпосылки к перегреву и выходу из строя компонентов.

Кроме того, материнская плата компьютера очень чувствительна к качеству напряжения питания. Так, некачественные блок питания под избыточной нагрузкой создаёт т.н. «просадку» напряжения по одной или нескольким шинам питания. Это провоцирует скачок по другим шинам. И характеристики питающего напряжения искажаются. Обычно при этом на материнской плате можно увидеть вспухшие или потёкшие конденсаторы. В более тяжких случаях из строя выходят другие компоненты, что может означать только предстоящий поход в магазин за новой платой.

В процессе выполненной работы я изучил устройство и составляющие материнской платы, способ ее работы, а также архитектуру ЭВМ.