2.4.2. Системна (материнська) плата
Основним елементом системного блоку є системна плата (таіп board), яку іноді називають материнською (тоtherboard). Так називають велику друковану плату одного зі стандартних форматів, яка містить на собі основні компоненти комп'ютерної системи: центральний процесор, чіпсет (комплекти системних інтегральних мікросхем, що керують роботою внутрішніх пристроїв комп’ютера і які визначають основні функціональні можливості материнської плати), годинники реального часу і усю системну пам’ять (оперативну, ПЗП BIOS і пам’ять CMOS).
Подібно тому, як головні події у будь-якому місті розгортаються на центральній площі, так і материнська плата є місцем, де відбуваються основні події в ПК.
На системній платі розташовуються:
настановне гніздо для процесора (типу: Socet 370, Socet А, Slot1, Slot А тощо);
мікропроцесорний комплект (чіпсет);
ВIOS.
В системних платах використовується стандартна програма ВIOS (Basic Input Output System – базова система введення-виведення) зазвичай фірми АМІ, Рhoеnix, Місгоsoft Research або Award. Вона є енергонезалежним постійним запам'ятовуючим пристроєм (ПЗП) у якому записані програми, які реалізують функції введення-виведення, програму тестування комп’ютера у момент включення живлення – POST (Power On Self Test), програму настроювання параметрів BIOS;
слоти розширення;
роз’єднувач для модулів пам’яті;
вбудовані інтерфейси;
управління живленням.
Потрібно розрізняти системну плату від об'єднавчої плати. На системній, тобто активній об’єднавчій платі, розташовуються інтегральні мікросхеми. Перевагою такої плати є її повний набір функцій – вона сама фактично є ПК. До недоліків відноситься складність модернізації.
Пасивна об'єднавча плата містить лише сполучні роз’єднувачі. На ній відсутні великі інтегральні мікросхеми, але можуть бути розміщені деякі схеми управління електроживлення комп’ютера.
Процесор, системна пам’ять, ПЗП BIOS та інші компоненти обробки інформації, розташовуються на платі, яка вставляється в один із роз’єднувачів об'єднавчої плати. Інші пристрої розширення можливостей комп’ютера – відеокарта, контролер накопичувача, звукова карта тощо, – просто приєднуються через відповідні роз’єднувачі цієї плати.
Рис. 2.8. Материнські плати
Системну плату можна легко витягнути із системного блоку та замінити іншою, аналогічно будь-якій іншій платі розширення. Тому модернізацію комп'ютера з метою покращення характеристик або розширення його можливостей, можна здійснити за допомогою установки нової системної плати. Головним обмеженням комп’ютерів побудованих на основі об’єднавчої плати, є їх шина. Якщо при використанні традиційних системних плат, комп'ютер можна оптимізувати за допомогою різних шин, об'єднавча плата обмежена використанням шини тільки одного типу, яка з’єднує різні плати. Зазвичай це шина ISA або MCA. У цьому випадку, використання можливостей високопродуктивних архітектур шин PCI або AGP стає неможливим. Крім того, на материнської платі є мініатюрні перемикачі (jumpers або switches), за допомогою яких здійснюється настроювання плати. На системній платі розташовуються також з'єднувачі, до яких, за допомогою спеціальних кабелів (шлейфів) – підключаються додаткові пристрої.
Для роботи комп’ютера однієї системної плати недостатньо. Існують численні додаткові пристрої, такі як відеоадаптер, SCSI-контролер, мережна плата тощо, які дозволяють розширювати функціональні можливості комп’ютера і які можна підключати до комп’ютера при необхідності. Ці пристрої підключаються за допомогою роз’єднувачів.
За типом використовуваного роз’єднувача, системні плати можна класифікувати на гніздові – socket і щілинні – slot.
Сокет (socket) – гніздовий роз’єднувач (розетка) на материнській платі.
Слот (slot) – щілинний роз’єднувач (посадкове місце) на материнської платі.
Гніздові та щілинні процесорні роз’єднувачі системних плат, мають певні обмеження. Конкретний процесорний роз’єднувач може бути використаний для підключення до системної плати тільки певних моделей процесорів, що працюють у зазначеному діапазоні тактової частоти. Наприклад, системні плати з процесорним розширенням „slot”, використовуються у високопродуктивних мережних серверах і системах робочих станцій і не зустрічаються в ПК, призначених для домашнього використання або малого бізнесу.
Існують такі типи слотів:
– ІSA (Іndustrial Standart Аrchitecture – промислова стандартна архітектура) – найстаріший із слотів. Слоти ІSA до цього часу не вийшли з використання, оскільки все ще використовується значна кількість старого обладнання, яка заснована на картах розширення цього типу.
– РСІ (Реrірheal Соmроnent Іnterconnect) – найпоширеніший стандарт. Слоти РСІ відрізняються високою швидкодією і на них базуються більш швидкі і сучасні пристрої, чим на старих слотах ІSA.
– АGР (Аccelerator Graphics Port – прискорений графічний порт) – специфічний тип слотів, призначений здебільше для відеокарт, які мають розширені графічні можливості.
Chip Set (буквально, набір „чіпів”) – це одна або декілька мікросхем на які покладається основне навантаження із забезпечення центрального процесора даними і командами, а також управління периферією: відеокартою, звуковою системою, оперативною пам’яттю, дисковими накопичувачами та різноманітними портами введення-виведення. Оскільки основною функцією материнської плати є „наведення мостів” між пристроями, то не дивно, що головні складові будь-якого „чіпсета” саме називають мостами.
На сучасному етапі більшість чіпсетів материнських плат випускаються на базі двох мікросхем, що отримали назви „північний міст” і „південний міст”. „Північний міст” керує взаємозв'язками процесора, оперативної пам’яті, відеошини AGP, тобто відповідає за всю „начинку” системного блока. „Південний міст” іноді називають функціональним контролером. Він виконує функції контролера жорстких й гнучких дисків, функції мосту ISA-PCI, контролера клавіатури, миші шини USB тощо.
ChipSet містить у собі контролери переривань прямого доступу до пам’яті. Зазвичай, в одну з мікросхем набору входять також годинник реального часу з CMOS-пам’яттю, а іноді й клавіатурний контролер. Однак ці блоки можуть бути виконаними й у вигляді окремих чіпів. До складу мікросхемних наборів для материнських плат можуть включатись й контролери зовнішніх пристроїв.
Зовні мікросхеми Chipset'а виглядають як самі великі після процесора мікросхеми, що мають велику кількість виводів (від декількох десятків до двох сотень). Назва набору, зазвичай походить від маркування основної мікросхеми – i810, i810E, i440BX, I820, VIA Apollo pro 133A, SiS630, UMC491, i82C437VX тощо. При цьому використовується тільки код мікросхеми усередині серії: наприклад, повна найменування SiS471 – SiS85C471. Останні розробки використовують й власні імена; у низці випадків це – фірмова назва (INTEL,VIA, Viper).
Тип набору головним чином визначає функціональні можливості плати: типи підтримуваних процесорів, структуру об’єму кеш-пам’яті, можливість з'єднання типів і об'ємів модулів пам’яті, підтримку режимів енергозбереження, можливість програмного настроювання параметрів тощо.
На одному й тому ж наборі може випускатися декілька моделей системних плат, від найпростіших до досить складних з інтегрованими контролерами портів, дисків, відео тощо.
Однією з основних характеристик материнської плати є її геометричний розмір у плані, від якого залежить кількість роз’єднувачів розширення і відповідно кількість пристроїв, які можуть додатково підключатися.
Другою важливою характеристикою є форм-фактор (formfactor), який визначає габарити материнської плати, місця встановлення на ній різних компонентів, а також задає тип корпуса, у який безпосередньо вставляється сама плата. На сучасному етапі розвитку ПК існує вісім основних типорозмірів материнських плат:
FullSize (застарілий).
Baby-AT (стандартний).
HalfSize (міни плата половинного розміру, для Slimline корпуса).
LPX (Low Profile X - для корпусів із зменшеною висотою та Slimline).
Mini-LPX (для корпусів із зменшеною висотою та Slimline).
АТХ (для корпусів ATX).
Mini-ATX (для корпусів ATX із зменшеною висотою).
NLX (подальший розвиток стандарту ATX).
Системні плати конструкції АТХ виготовляють такі відомі виробники комп’ютерної індустрії, як Іntel, Аsustek, Асогр Іnternational, Аbit, Соmpag, Неwlett Раскагd, Soltec та інші.