Реферат: MB Pentium 2

МГТУим. Н.Э.Баумана.

Факультет«Машиностроительныетехнологии»

Кафедра«Электронноемашиностроение»

“Системныеплаты PentiumII”

Студент:

MT11-12

ВервикишкоАлександр

Проверил:

БеликовА.И.

Москва2000 г.

Содержание:

1.Введение

2.Основные устройствасистемной платы

3.Системныйинтерфейс PC/XT(8255)

4.Системный портPC/AT

5.Системныйтаймер (8252/8254)

6.Канал управлениязвуком (PCSpeaker)

7.Интерфейсклавиатуры

8.КонтроллерклавиатурыРС/AT8042

9.Батарейнаяпамять и часы- CMOSMemory, RTC

10.Компоненты: установка иконфигурирование

11.Оперативнаяпамять (DRAM)

12.Вторичный кэш(SRAM)

13.Процессор

14.Питаниеи охлаждениепроцессоров

15.Синхронизация

16.Шины расширенияввода/вывода17. Чипсет

18.100-мегагерцовыеPentium II чипсеты

19.Типоразмеры(форм-факторы)материнскихплат

20.Процессор IntelPentium II Xeon

21.Чипсетi440GX

22.Чипсетi450NX

23.BIOS

24.Питание и обнулениеCMOS

25.Основныехарактеристикисистемной платы

26.Прайс-листкомпьютерногоцентра Polarisнаматеринскиеплаты

27.Литература

1.Введение.

Системнаяили материнскаяплата персональногокомпьютераявляется основойсистемногоблока, определяющей архитектуруи производительностькомпьютера.На ней устанавливаютсяследующиеобязательныекомпоненты:

процессор(ы) и сопроцессор

память: постоянная (ROM, Flash BIOS), оперативная (DRAM), кэш (SRAM).

Обязательные системные средства ввода/вывода.

Интерфейсные схемы и разъемы шин расширения

Кварцевый генератор синхронизации со схемой формирования сброса системы по сигналу PowerGood от блока питания или кнопки RESET

Дополнительные стабилизаторы напряжения питания для низковольтных процессоров VRM (Voltage Regulation Module).

Кромеэтих сугубообязательныхсредств, набольшинствесистемных платустанавливаюти контроллерыинтерфейсовдля подключениягибких и жесткихдисков, графическийадаптер, аудиоканал, а также адаптерыCOMиLPT-портов,«мыши», и другие.Контроллеры, требующиеинтенсивногообмена даннымииспользуютпреимуществалокальногоподключенияк шине процессора.Цель размещениядругих контроллеровна системнойплате — сокращениеобщего числаплат компьютера.

Современныеплаты исполняютсяна основе чипсетов(Chipset)- наборовиз несколькихБИС, реализующихвсе необходимыефункции связиосновных компонентов- процессора, памяти и шинрасширения.Чипсет определяетвозможностипримененияразличных типовпроцессоров, основной икэш-памяти иряд другиххарактеристиксистемы, определяющих возможностиее модернизации.Его тип существенновлияет и напроизводительность- при одинаковыхустановленныхкомпонентах(процессор, память, графическийадаптер, жесткийдиск) производительностькомпьютеров, собранных наразных системныхплатах (чипсетах)- может отличатьсяна 30%.

2.Основные устройствасистемной платы

Системнаяплата первоймодели PCсодержаланесколькофункциональныхузлов, которыеблагодаряоткрытомуописанию приобрелинадежный статуснеприкосновенности, гарантируемыйнесчетнымколичествомпрограмм ипрограммныхпродуктов, ихиспользующих.К таким узламотносятсяследующие:

Схемы предоставления системных ресурсов — памяти, ввода/вывода, прерываний, прямого доступа к памяти, описанные выше.

Микросхемы ROM BIOS с программным кодом начального тестирования, запуска и функций ввода/вывода.

Системный таймер, реализованный на микросхеме 8253, использовавшийся как генератор запросов регенерации памяти, интервальный таймер и тональный генератор для динамика. В AT те же функции выполняла аналогичная микросхема 8254.

Три системных порта на микросхеме 8255, используемых для интерфейса клавиатуры, чтения переключателей конфигурации, управления звуком и немаскируемыми прерываниями. В AT для интерфейса применили микроконтроллер 8042, переключатели конфигурации упразднили, а остальные функции переложили на один системный порт.

Канал управления звуком — логическая схема, использующая тональный сигнал таймера и программно-управляемые биты системного порта. На машинах AT такой «синтезатор» мог исполнять даже записанную музыку и речь.

Последовательный интерфейс клавиатуры, реализуемый на XT аппаратной логики, а на AT с помощью микроконтроллера 8042.

Память конфигурации и часы-календарь — CMOS RTC — узел, появившийся с АТ.

Современем элементнаябаза системнойплаты радикальноизменилась, все функцииотдельныхконтроллероввзял на себячипсет, нопрограммнаямодель этихузлов сохранилась.Рассмотримих подробнее.

3.Системныйинтерфейс PC/XT(8255)

Микросхема8255 представляетсобой программируемыйпараллельныйтрехканальныйинтерфейс, Имеющий три8-битных портаА, В и С. Портымогут независимоконфигурироватьсяна запись иличтение в различныхрежимах, включаяи стробирование, но в РС используетсясамый простойрежим 0. Порты А и С работаютна ввод, портВ — на вывод. Приэтом чтениепорта В возвратитранее записанноезначение, чтоиспользуется, когда программадолжна модифицироватьтолько определенныебиты, не затрагиваяостальных.Программированиережимов портовосуществляетсячерез регистррежима во времяPOST.В дальнейшемвыполнениемодификациирежимов, котороеможет привестик зависаниюинтерфейсов, не требуется.Обращение кпортам допускаетсятолько однобайтнымиоперациямиввода/вывода.Наиболее частоеобращение кпортам производитсядля ввода скан-кодаклавиатуры, а также дляуправлениязвуковым каналом.Назначениепрограммируемогоинтерфейсаввода/выводаi8255в РС/XTследующее:

чтение скан-кодов клавиатуры;

управление звуком;

разрешение и идентификация источников NMI;

чтение байта конфигурации.

4.Системныйпорт PC/AT

8-битныйсистемный портс адресом 61hпришел в архитектуруАТ на сменупорту 8255. Посколькуобслуживаниеклавиатурыперешло намикроконтроллер8042, а переключателиконфигурациизаменили наCMOS-память, функции системногопорта PC/ATсвелиськ следующим:

управление звуком, сохранившее полную совместимость с ХТ;

разрешение и идентификация источников NMI, отличающиеся от ХТ.

Вэтом местепрограммнуюмодель «посмели»изменить, ноэто изменениезатрагиваетнебольшоеколичествосугубо системныхпрограмм.

5.Системныйтаймер (8252/8254)

Микросхемы8253 и 8254 представляютсобой трехканальныепрограммируемыесчетчики-таймеры, функциональнопочти совпадающие, но имеющиеразличающеесябыстродействие(со сторонысистемной шины)и назначениевыводов. Спроцессорами80286 без тактовожидания можетработать только8254, а на системныхплатах с болеесовременнымипроцессорамите же функцииберет на себячипсет. Внутренниесчетчики микросхемыимеют разрядность16 бит, но общениес ними возможнотолько 8-битнымиоперациями.При этом можнозадавать значениетолько младшегобайта счетчика(LSB), только старшего(MSB)или обоих (LSB/MSB), причем сначалапередаетсямладший, а потомстарший байт.Назначениесчетчиков-таймеровi8253(XT)иi8254(AT)следующее:

генерация прерываний от системных часов;

генерация запросов на регенерацию памяти;

генерация звуковых сигналов.

Входнаячастота всехканалов 1,19318 МГц.Программированиемикросхемыосуществляетсязаписью байтв управляющийрегистр поотдельностидля каждогоканала.

6.Каналуправлениязвуком (PCSpeaker)

Стандартныйканал управлениязвуком Speakerрассчитан наподключениевысокоомногомалогабаритногодинамика. Звукформируетсяиз тональногосигнала отвторого каналатаймера, работойкоторого можнопрограммноуправлять.Частоту сигнала(тон) можно изменять, программируякоэффициентделения счетчика, а разрешая/запрещаяформированиесигналапрограммно-управляемымбитом 0 системногопорта 61h, можно подаватьсигналы определеннойдлительности.Такой способформированиязвука малозагружает дажепроцессор8086/88и позволяетисполнятьнезамысловатыемелодии, причеми в фоновомрежиме, посылаякоманды изочереди попрерываниямот системноготаймера. А сучетом физиологиислуха (инерционностивосприятия)быстрым переключениемчастот можнодостигатьэффекта псевдомногоголосия.

Болееинтересныезвуки можноизвлекать, используяпринцип широтно-импульсноймодуляции, программноосуществляемойчерез бит 1 порта61h.В этом случаединамик выполняет роль фильтранижних частот(инерционногозвена) демодулятора.Процессоры, начиная с 80286, способны формироватьтакой потокуправляющихсигналов, которыйпозволяетвоспроизводитьмузыкальныйили речевой сигнал с качествомкарманногоприемника.Однако такоеформированиезвука процессорзагружаетпрактическиполностью.Кроме того, качествовоспроизведениясильно зависитот частотныхсвойств динамика.Предпочтительнееболее крупныединамики, укоторых лучшевоспроизведениенижних частот- с ними можнодобиться дажеразборчивостиречи. Драйвердля звукоизвлечения существуеттакже и дляWindows3.x/95, но в стандартнуюпоставку Windowsневходит. Теперьдля звуковоспроизведения(и звукозаписи)используетсяставший почтистандартнымдвунаправленнымаудиоканал.Роль стандартногозвуковогоканала сводитсяк подачам гудковпри загрузке, идентификацииошибок во времяPOST, когда сообщенияна экран ещене вывести, атакже к сопровождениюсообщений осистемныхошибках.

7.Интерфейсклавиатуры

Дляподключенияклавиатурыпредназначенпоследовательныйинтерфейс, состоящий издвух обязательныхсигналов KB-DataиKB-Clock.Необязательныйсигнал KB-Resetсбрасываетклавиатурунизким уровнемсигнала. Интерфейсна системнойплате XTреализованаппаратнойлогикой — регистромсдвига, параллельныйвыход которогоподключаетсяко входам портаА системногоинтерфейса8255. По приему байтаот клавиатурылогика вырабатываетзапрос аппаратногопрерыванияIRQ1, обработчиккоторого можетпрочитатьпринятый байтиз порта 60h.С помощью бит7 и 6 порта 61hвозможна программнаяблокировкаи сброс клавиатурысоответственно.Сброс клавиатурыXTосуществляетсяпринудительнымобнулениемлинии KB-Clock.

ИнтерфейсклавиатурыАТ построенна микроконтроллереi8042, обеспечивающемв отличие отXTдвунаправленныйинтерфейс склавиатурой.Передача информациик клавиатуреиспользуетсядля управленияиндикаторамиее состоянияи программированияпараметров(автоповтор, набор скан-кодов).

Хотяэлектрическийинтерфейсклавиатур XTиАТ совпадает(за исключениемвозможностидвунаправленногообмена в АТ), логическиеформаты посылоксущественноотличаются.POSTспособен производитьдиагностикуклавиатуры, причем подключениеклавиатурынеподходящеготипа или неподключеннуюклавиатуруон восприметкак ошибку.Если проверкаклавиатурыразрешена вBIOSSetup, то по этой ошибкеPOSTбудет скольугодно долгодожидатьсяполучения коданажатия клавишиF1.

Конструктивновозможны дваварианта разъемаподключенияклавиатур — обычная 5-контактнаярозетка DINили малогабаритнаярозетка mini-DIN, пришедшая откомпьютеровсемейства PS/2.На этот же разъемчерез плавкийпредохранительпоступает инапряжениепитания клавиатуры+5В. Электрическии логическиинтерфейсклавиатурыPS/2повторяетинтерфейсклавиатурыАТ, поэтому длясогласованиятипа разъемаприменяютспециальныепереходники.Предпочтительнееиспользоватьпереходники, выполненныев виде мягкогокабеля с разъемами.Монолитныйпереходник, особенно сАТ-клавиатурына PS/2-разъемсистемнойплаты, хужетем, что малейшеедвижение кабелявызывает большоймомент силы, выламывающейпереходникиз маленькогогнезда PS/2.

Питаниеот разъемаклавиатурычасто используетсятакими устройствами, как внешниенакопителиили адаптерылокальныхсетей, подключаемымик параллельномупорту. Плавкийпредохранитель, установленныйна системнойплате, можети не выдерживатьброска тока, потребляемогоэтими внешнимиустройствами.При этом, естественно, откажетсяработать иклавиатура- ее индикаторыи не мигнут привключении, какэто происходитпри ее инициализации.Находится этанеисправностьпри наличиитестера (и знаниявозможнойпричины) достаточнолегко.

8.КонтроллерклавиатурыРС/AT8042

Программируемыймикроконтроллерi8042применяетсяв машинах классаАТ. Его встроенноепрограммноеобеспечениехранится обычнои в масочномвнутреннемПЗУ и не допускаетизменения, вчем, собственно, и нет необходимости.Эта программаобеспечиваетвырабатываниязапроса прерыванияпо приему скан-кодаот клавиатурыи отработкууправляющихкоманд отцентральногопроцессора.Кроме управленияклавиатурой, через программно-управляемыеи программно-читаемыелинии внешнихпортов контроллераформируютсясигналы управлениявентилем GateA20, аппаратногосистемногосброса и считываютсясигналы отконфигурационныхджемперовсистемнойплаты. Контроллер8242В, кроме интерфейсаклавиатуры, поддерживаети аналогичныйинтерфейсдополнительногоустройства, например PS/2-Mouse.

Портввода, доступныйпо команде C0h, используетсядля чтениясостоянияджемперов иключа:

Бит7 — 0=клавиатуразаблокированаключом (KeyLock).

Бит6 — исходный режим:0=CGA,1=MDA.

Бит5 — системнаяперемычка:0=замкнута.

Бит4 — системноеОЗУ: 0=512 Кбайт иболее, 1=256 Кбайт.

Бит1 — вход данныхдополнительногоинтерфейса.

Бит0 — вход данныхинтерфейсаклавиатуры.

Портвывода, доступныйдля записи ичтения по командамD1hи D0hсоответственно, имеет следующеезначение бит:

Бит7 — последовательныеданные клавиатуры.

Бит6 — синхронизацияклавиатуры.

Бит5 — запрос прерыванияот дополнительногоинтерфейса(IRQ12).

Бит4 — запрос прерыванияот клавиатуры(IRQ1).

Бит3 — синхронизациядополнительногоинтерфейса.

Бит2 — последовательныеданные дополнительногоинтерфейса.

Бит1 — вентиль линииадреса А20 (GateA20).

Бит0 — альтернативныйсброс процессора(без формированияобщего сигналасброса).

Контроллеррасположенв пространствеввода/выводапо адресам 60hи 64h, причем по чтениюскан-кода клавиатурыиз порта 60hсохраняетсясовместимостьс PC/XT.Регистр данныхконтроллерав режиме записииспользуетсядля подачикоманд, относящихсяк клавиатуреи собственноконтроллеру.Признакомготовностиконтроллерак восприятиюкоманд являетсянулевое значениебита 1 регистрасостояния (порт064h).

9.Батарейнаяпамять и часы- CMOSMemory, RTC

ВРС ХТ конфигурацияоборудования(объем памяти, количестводисководови т.п.) задаваласьDIPпереключателями, состояниекоторых опрашивалосьво время POST.В АТ для храненияподобной информации, состав которойрасширился, ввели специальнуюмикросхемупамяти КМОПнебольшогообъема, питаниекоторой привыключенномкомпьютереосуществляетсяот батарейки.В ту же микросхемупоместили ичасы-календарь, также питающиесяот той же батарейки.Эта память ичасы — CMOSMemory and Real Time Clock (RTC)- стали стандартнымэлементомархитектурыРС. Содержимоеэтой памятии дату сначаламодифицировалис помощью внешнейзагружаемойутилиты SETUP, позже эту утилитувстроили вBIOS.МикросхемыCMOSRTCимеют встроеннуюсистему контролянепрерывностипитания, отслеживающуюи разряд батареиниже допустимогоуровня. Достоверностьинформацииконфигурированияпроверяетсяс помощью контрольнойсуммы.

Доступк ячейкам CMOSRTCосуществляетсячерез портыввода/вывода070h(индекс ячейки)и 071h(данные). Посколькуэта памятьимеет быстродействиепорядка единицмикросекунд, между командамизаписи адресаи чтения/записиданных необходимапрограммнаязадержка.

10.Компоненты: установка иконфигурирование

Современныесистемные платыимеют ряд сменныхили добавляемыхкомпонентов.В процессемодернизаций(Upgrade)часто меняютпроцессор, наращиваютобъем и повышаютбыстродействиеОЗУ и кэш-памяти, меняют версиюBIOS.Эти действияобычно связаныс изменениямиаппаратныхи программныхнастроек, окоторых и пойдетречь.

11.Оперативнаяпамять (DRAM)

Всяоперативнаяпамять современныхРС располагаетсяна системнойплате. Первыемодели (ХТ, АТ-286)позволялинаращиватьоперативнуюпамять припомощи установкив слот ISAспециальныхкарт расширения.Однако быстродействиепамяти, подключеннойчерез шинурасширения, оставляетжелать лучшего.Кроме того, появилиськомпактныемодули SIMM,SIPP, а позднее иDIMM, корпуса микросхемпамяти сталиболее емкими, и острота проблемызанимаемойплощади спала.По этим причинамуже многиемодели АТ-286 ибольшинствомоделей АТ-386и старше в качествеоперативнойпамяти невоспринимаютпамять, обнаруженнуюна модуляхрасширения, устанавливаемыхв слотах шинрасширения.Отметим, чтобыли моделиАТ-286, у которыхмодуль памятиустанавливалсяв специальныйслот системнойшины, а у некоторыхсерверныхплатформ ОЗУустанавливаетсяна отдельныхплатах илиплатах процессоров, но это уже неунифицированныерядовые компьютеры.

Вкачестве оперативнойпамяти используютмикросхемыдинамическойпамяти (DRAM)различных типовархитектуры:

Std или FPM — стандартные, они же страничные;

EDO — с расширенным временем присутствия данных на выходе;

BEDO — пакетные с расширенным временем присутствия данных на выходе;

SDRAM — синхронная динамическая память.

Потипу упаковкина системнуюплату устанавливаютследующиекомпоненты:

DIP-корпуса с двухрядным расположением выводов, разрядностью 1 или 4 бит;

ZIP-корпуса, с зигзагообразным расположением выводов, разрядностью 1,4 бит;

SIPP-модули, имеющие 30 штырьковых выводов, разрядностью 8 (9) бит;

SIMM-30 — модули, имеющие 30 печатных выводов, разрядностью 8 (9) бит (короткие);

SIMM-72 — модули, имеющие 72 печатных вывода, разрядностью 32 (36 или 40) бит (длинные);

DIMM — модули, имеющие 168 печатных вывода, разрядностью 64 (72 или 80) бит;

SODIMM-72 — модули, имеющих 72 печатных вывода, разрядностью 32 (36) бит;

SODIMM-144 — модули, имеющие 144 печатных вывода, разрядностью 64 (72) бит.

Длясистемных плат486 процессорови старше наиболеепопулярнымодули SIMM-72, в которые упаковываютмикросхемыFPM,EDOи довольноредко BEDO.Ожидается ростпопулярностимодулей DIMM, которых существуетуже два поколения.В модули DIMMвторого поколенияустанавливаюти микросхемыSDRAM, модули первогопоколения донас почти недошли

Дляконфигурированиясистемной платыважно знатьспецификациюбыстродействияприменяемойпамяти. Дляобычной (несинхронной)памяти FPM,EDO, BEDOв качествеспецификациииспользуетсявремя доступа(-80, -70, -60, -50, -40 нс), иногдапоследний ноликне пишут, испецификациятех же микросхемпредставляетсякак -8, -7, -6, -5, -4. Длясинхроннойпамяти SDRAMв качествеспецификациивыступаетминимальныйпериод синхронизации(-10, -12, -15 нс), что соответствуетвремени доступаприменяемыхзапоминающихячеек 50, 60, 70 нссоответственно.От спецификациибыстродействиязависит эффективность(и даже возможность)примененияпамяти в конкретнойсистемной платена заданнойчастоте системнойшины. Применениеболее медленнойпамяти можетпривести кпоявлениюдополнительныхтактов ожиданияпри операцияхс ОЗУ, что заметноснизит производительностькомпьютера.Если же попытатьсязадать временнуюдиаграммупамяти неоправданнобыстрой, торабота компьютераскорее всегобудет неустойчивой.Для каждоготипа памятии каждой тактовойчастоты имеетсяоптимальнаяспецификацияпамяти: менеебыстродействующаяпамять приведетк лишним тактаможидания, болеебыстродействующаяне даст преимуществ, но будет дороже.На временныедиаграммыпамяти влияетмного факторов- задержки сигналовзависят отчипсета, наличияпромежуточныйбуферов, длиныпроводниковплаты, количестваустанавливаемыхмодулей и микросхемна них и т.п. Поэтомудля каждоймодели системнойплаты оптимальныеспецификациидля используемыхтактовых частотбудут свои.Требуемаяспецификациябыстродействияобычно указываетсяв документациина системнуюплату.

--PAGE_BREAK--

Требованияк быстродействиюпамяти:

FPM

EDO

BEDO

SDRAM

Спецификация

-4, -5, -6, -7

-5, -6, -7

-10, -12, -15

Время доступа(Trac), нс

40, 50, 60, 70

50, 60, 70

Максимальная частота

50, 33, 28, 25 Мгц

66, 50, 40, 33 Мгц

66, 60, 50 Мгц

100, 80, 66 Мгц

при пакетном цикле чтения

5-3-3-3

5-2-2-2

5-1-1-1

Современныечипсеты позволяютво время POSTвыполнятьавтоматическуюидентификациютипов (а иногдабыстродействия)установленныхмодулей памяти, хотя реализацияэтой возможностизависит и отприменяемойверсии BIOS.При конфигурированиипамяти в BIOSSetup часто указываютспецификациюбыстродействияприменяемыхмодулей, приэтом, еслииспользуютсямодули с разнымбыстродействием, указываютспецификациюсамого медленногоиз них. В некоторыхверсиях BIOSSetupзадают и временныедиаграммы втактах системнойшины (выбираютиз несколькихвозможныхзначений). Еслиот компьютератребуетсястабильнаяработа, не следует«разгонять»память относительнорекомендованныхдиаграмм.

Приустановкемодулей памятиимеются некоторыетонкости призаполнениибанков. Во-первых, банк работоспособен, только еслион заполнен.Банк для АТ-286и 386SXсостоит из 2байт, для 386DXи 486 — из 4 байт, адля старшихпроцессоров- из 8 байт. В соответствиис этим выбираетсянеобходимоеколичествомодулей памяти.Во-вторых, еслисистемная платаподдерживаетчередованиебанков (BankInterleaving), то заполнениевсех банковпозволяетповыситьпроизводительностьпамяти. Но приэтом осложняетсянаращиваниеобъема памятив будущем — вместоприобретениядополнительныхмодулей придетсяделать их замену, что чуть дороже.

Насовременныхсистемныхплатах объемкорректноустановленнойпамяти определяетсяавтоматически.Однако памятьболее 16 Мбайтможет не восприниматься, если в BIOSSetupразрешенопомещениеобраза ROMBIOSпод границу16 Мбайт.

12.Вторичныйкэш (SRAM)

Статическаякэш-память насистемной платестала широкоприменятьсяс процессорами386, 486 и Pentium, производительностькоторых сильнооторваласьот быстродействиядинамическойпамяти. Кэш насистемной плате486 и Pentiumявляется вторичным(Level2), посколькупервый уровенькэшированияреализуетсявнутри процессора.У процессоровPentiumpro & Pentium IIвторичный кэшс системнойплаты перекочевална микросхему(картридж)процессора.

Вкачестве кэш-памятиприменяютсяследующие типыстатическойпамяти:

Async SRAM, она же A-SRAM или просто SRAM — традиционная асинхронная память;

Sync Burst SRAM, или SB SRAM — пакетная синхронная память;

PB SRAM — пакетно-конвейерная синхронная память.

Конструктивно, вторичный кэшможет бытьзапаян на системнуюплату или иметьвозможностьдополнительнойустановкимикросхем вDIP-корпусахв сокеты (толькоасинхроннаяпамять) либомодулей COASTв специальныйслот (на нихможет бытьустановленапамять любоготипа). Кромесобственнопамяти данныхкэша, можетпотребоватьсяи установкадополнительноймикросхемыTagSRAM(асинхроннойдля любых типовпамяти данныхкэша).

Типустанавливаемыхмодулей либооднозначнозадается системнойплатой, либоустанавливаетсяперемычками.

Размеркэша частоприходитсязадавать перемычками.

Требуемоебыстродействиемикросхемопределяетсятактовой частотой.Вторичный кэшможет бытьзапрещен в BIOSSetup, кроме того, часто можетзадаватьсяполитика записи, заметно влияющаяна производительностьподсистемыпамяти.

Хотявторичный кэши не являетсястрого обязательнымэлементом РС, его установкапозволяетсущественноповыситьпроизводительностькомпьютерав целом.

13.Процессор

Процессоры, установленныев компьютерахХТ, АТ-286 и АТ-386, обычнозаменять неприходится: выходят изстроя они самипо себе крайнередко — скорееоткажут другиекомпонентысистемнойплаты. Их заменана более производительныеможет потребоватьрадикальныхизменений востальныхкомпонентахили же простоне поддерживаться.В этих компьютерахчаще приходитьсясталкиватьсяс установкойматематическогосопроцессора.Для этого микросхемудостаточноустановитьв соответствующуюколодку и включитьопцию сопроцессорав BIOSSetup.НекоторыеверсииBIOS неимеют специальнойопции разрешенияи автоматическиобнаруживаютего присутствиево время POST.В ХТ для включениясопроцессоранеобходимопереключитьсоответствующийDIP-переключательконфигурации.

Начинаяс процессоров486 ситуациясущественноизменилась: сопроцессорстал частьюосновногопроцессора.В то же времязамена процессорана более мощныйстала возможнаблагодаряприменениювнутреннегоумножениячастоты, прогрессуархитектурыпроцессорови гибкой конфигурируемостисистемных плат.Процессорыстали устанавливатьв стандартизированныеZIF-сокеты- контактныеколодки с нулевымусилием вставки.Назначениеих выводовобычно определяетсяпроцессорами-первопроходцамиот фирмы Intel, а другие фирмыв своих процессорахвыдерживаютсовместимостьс этими сокетами.В настоящеевремя определенысокеты типовс 1 по 8, а для процессоровPentiumII- слот 1.

Типысокетов дляпроцессоров4, 5 и 6 поколений:

Тип

Кол-во выводов

Матрица

Питание, В

Поддерживаемые процессоры

Сокет 1

168/169

17*17 PGA

486 SX/SX2, DX/DX2

Сокет 2

238

19*19 PGA

486SX/SX2, DX/DX2, PODP

Сокет 3

237

19*19 PGA

5/3

486SX/SX2, DX/DX2, DX4, PODP, DX4ODP

Сокет 4

273

21*21 PGA

P5 Pentium 60/66

Pentium 60/66ODP

Сокет 5

320

37*37 SPGA

3,3

P54 Pentium 75/100

Pentium 75/100ODP

Сокет 6

235

19*19 PGA

3,3

486SX/SX2,DX4,DX4PODP

Сокет 7

321

37*37 SPGA

2,9-3,3

Pentium 75-233,P55C, P55CT

Сокет 8

387

Модифицированный SPGA

2,9-3,3

P6 Pentium Pro, Pentium Pro ODP

Слот 1

242

Двухряд. слот 2*121

2,9-3,3

P6 Pentium II

Ксожалению, полной совместимостимежду всемипроцессорами, устанавливаемымив сокет одноготипа, нет. Возможныйтип устанавливаемогопроцессораопределяетсяследующимисвойствамисистемнойплаты:

Тип сокета.

Наличие возможности установки требуемого напряжения питания процессора и его допустимой мощности.

Поддержкой процессора конкретной версии BIOS.

Указанием на применимость данного процессора, сделанным разработчиком системной платы в ее описании.

Еслипервые двапункта определяютсяоднозначно, то для последнихвозможны варианты.Версию BIOSможно и обновить.Что касаетсясписков совместимости, то они условны.Разработчикплаты можетзаранее заявитьо совместимостис будущимпроцессором, но будут ли ониработать вместе- вопрос. Напротив, разработчикпроцессоровможет и не включитьконкретнуюсистемную платув свой списоксовместимости, но они смогутнормальноработать впаре. Типовсистемных платгораздо больше, чем типовпроцессоров, и если производительплаты не позаботилсяо доставкеобразцов своихизделий длятестированияс конкретнымпроцессором, такая платаможет и не попастьв список. Существуюти «черные списки», заполняемыесборщикамикомпьютеров.Что касаетсяряда системныхплат для процессоровPentium, то практикапоказывает, что не заявленныев документациипроцессорыAMDв них работаютсо странностями, часто не выявляемымидиагностическимипрограммами.Эти странностимогут проявлятьсяв работе совторичнымкэшем, а такжев генерацииложных прерыванийот клавиатурыв процессезагрузки.

Платыдля симметричныхмультипроцессорныхсистем должныиметь паруслотов. В нихустанавливаютпроцессорыфирмы Intel, пригодные дляиспользованияв таких конфигурациях.Сведений оподдержкемультипроцессорныхконфигурацийизделиями фирмAMD,Cyrix, IBMпока не попадалось.АрхитектураPentiumPro поддерживаетнепосредственноеобъединениедо четырехпроцессоров, но на системныхплатах большедвух слотовобычно не размещают.В четырехпроцессорныхсистемах чащеприменяютдвухпроцессорныемодули, устанавливаемыев общую системнуюили кросс-плату.Шина PentiumII допускаетобъединениене более двухпроцессоров.

14.Питание иохлаждениепроцессоров

Процессорымладших поколений(до первых моделей486) использовалинапряжениепитания 5 В. Развитиетехнологиипривело кнеобходимостии возможностиснижения напряженияпитания до 3,3В и ниже. Стандартныйблок питаниядля питанияпроцессораобеспечиваеттолько питание+5 В, поэтому насистемныхплатах дляпроцессоровс пониженнымнапряжениемпитания сталииспользоватьдополнительныерегуляторынапряженияVRM(Volt Regulation Module).Эти регуляторыпредставляютсобой микросхемустабилизаторанапряженияфиксированногоили управляемогоуровня. Дляпитания мощныхпроцессоровона устанавливаетсяна радиаторе, на некоторыхсистемныхплатах для 486в качестветеплоотводаиспользуетсямедная площадкапод микросхемойна самой печатнойплате. Напряжениеуправляемыхрегуляторовзадается джамперами, иногда их дляотличия делаюткрасного цвета.Установленноезначение питающегонапряжениядолжно соответствоватьноминалу процессора.Слишком низкоенапряжениеприводит кнеустойчивойработе, слишкомвысокое можетвывести процессориз строя. Дляпроцессоровс раздельнымпитанием наплате должностоять два идаже три регулятора.На плате АТХон может бытьи один, посколькудля питанияинтерфейсапроцессора3,3 В может использоватьсянепосредственнодополнительнаяшина источника+3,3 В. Возможенвариант, когдана плате установленодин VRMи имеется разъемдля подключениядополнительного.Для процессоровс одним питаниемв этом разъемеджамперамисоединяетсянесколькоконтактов, адля процессоровс раздельнымпитанием в негонужно вставитьдополнительныйVRM- не очень распространенноеи стандартизированноеизделие.

Смаксимальнодопустимоймощностьюрегуляторамогут появитьсяпроблемы прииспользованиипроцессоровCyrix, отличающихсяповышеннымэнергопотреблением.

Вопросохлаждениястал весьмаактуальнымдля пользователейтакже начинаяс процессоров486. Процессор486SX33 еще не требовалустановкиспециальногорадиатора.Однако с повышениемтактовой частотывозрастаетмощность, рассеиваемаяпроцессором.Кроме того, потребляемаямощность зависитот интенсивностиработы процессора: разные инструкциизадействуютразличный объемвнутреннегооборудованияпроцессора, и при увеличениидоли «энергоемких»инструкциймощность, рассеиваемаяпроцессором, повышается.Существуютдаже специальныетестовые программыдля проверкитепловогорежима, способныеперегретьпроцессор снедостаточнымохлаждениеми довести егодо сбоев и дажеразрушения.

Дляохлажденияпроцессоровприменяютрадиаторы (HeatSink — теплоотвод).Радиатор эффективноработает, толькоесли обеспечиваетсяего плотноеприлеганиек верхней поверхностикорпуса процессора.Весьма эффективноеиспользованиетеплопроводноймастики, которуюнаносят тонкимслоем на корпуспроцессора, после чегорадиатор «притирают»к процессору.Хорошие результатыдает и приклеиваниерадиатора кпроцессорудвусторонней«самоклейкой».Когда пассивноготеплоотвода, обеспечиваемоготолько радиатором, который рассчитанна естественнуюциркуляциювоздуха внутрикорпуса компьютера, оказываетсянедостаточно, применяютактивные теплоотводы(Cooler).Ониимеют дополнительныевентиляторы(Fan), устанавливаемыена радиаторпроцессора.Вентиляторыобычно являютсясъемнымиустройствами, питающимисяот источника+12 В через специальныйпереходнойразъем. Некоторыепроцессорыимеют вентиляторы, приклеенныена заводе.

СтандартконструктиваАТХ предусматриваетустановкупроцессорапрямо под блокомпитания, приэтом для обдуварадиатора можетиспользоватьсякак внутреннийвентиляторблока питания, так и дополнительныйвнешний, устанавливаемыйснаружи блокапитания, и вентиляторпроцессора.Теоретически, все они должныработать согласованно- на обдув воздухомрадиаторапроцессора.В противномслучае их суммарнаяэффективностьбудет падать.При наличиибольшого радиаторана процессорев корпусе АТХможно обойтисьи без отдельноговентиляторана процессоре.

Вентиляторкак электромеханическоеустройствопринципиальноимеет меньшуюнадежность, чем процессор.С вентиляторамимогут бытьсвязаны неприятностиразной степенитяжести — отповышенногошума при работедо отказа. Частойпричиной остановкивентилятораявляется касаниевнутреннихсоединительныхпроводов. Поэтомурекомендуетсяпосле сборкикомпьютераподвязыватьпровода к шассикорпуса — длясохранностикак проводов, так и вентилятора.Существуютвентиляторыс сигнализациейнеисправности: они имеют датчиквращения ипростенькуюплату электроники, смонтированнуюна вентиляторе.Эта плата включаетсямежду разъемомстандартногодинамика исамим динамиком.При остановкевентиляторадинамик начинаетпищать. Признакомналичия такогоустройстваявляется характернаямелодия, звучащаяпри включениипитания.

Болеесовершенныесистемы могутиметь и датчикитемператур, подающие прерываниев случае еепревышения.ПроцессорыPentiumPro & Pentium IIимеют внутреннийдатчик температуры, аварийноостанавливающийпроцессор вслучае перегрева.ВентиляторкартриджаPentiumIIимеет датчиквращения, вырабатывающийпару импульсовза один оборот.Сигнал датчикавыведен наразъем питаниявентилятора, его обработкавозлагаетсяна компонентысистемнойплаты.

Рабочаятемпературапроцессораизмеряетсяв центре верхнейповерхностикорпуса процессорав установившемсярабочем режиме.Процессорыдля мобильныхпримененийобычно имеютменьшую потребляемуюмощность иболее высокуюдопустимуютемпературукорпуса. Существуюти специальныеисполненияпроцессоров, допускающихрасширенныйтемпературныйдиапазон. Онидороже обычныхи в РС применяютсядовольно редко.

15.Синхронизация

Основнойтактовый генераторсистемной платывырабатываетвысокостабильныеимпульсы опорнойчастоты, используемойдля синхронизациипроцессора, системной шиныи шин ввода/вывода.Стандартныечастоты генератора:4.77, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 33.3, 40, 50, 60, 66.6 МГц, для новейшихплат характернычастоты 75, 83 МГц, не за горамии частоты 100 МГци выше. Когдапоявилиськомпьютерыс тактовойчастотой, обеспечивающейпроизводительностьвыше стандартноймодели ХТ (4.77 МГц)или АТ (8 МГц), дляобеспечениясовместимостис программами, у которых какие-либозадержкиформировалисьс помощью подсчетациклов процессора, ввели режими переключательTURBO.В режиме TURBO процессор работает намаксимальнойскорости, а внормальном- на пониженном, обеспечиваюшейэталоннуюпроизводительность.Со временемпроизводительностькомпьютерадаже на пониженнойскорости отначальногоэталона ушладалеко впереди большогосмысла переключениережима уже неимеет.

Посколькубыстродействиеразличныхкомпонентовсущественноразличается, в компьютерахна процессорахкласса Pentiumприменяетсяделение опорнойчастоты длясинхронизациишин ввода/выводаи внутреннееумножениечастоты впроцессорах.Различаютследующиечастоты:

HostBus Clock- частота системнойшины (внешняячастота шиныпроцессора).Эта частотаявляется опорнойдля всех другихи устанавливаетсяперемычками.Процессоракласса Pentiumиспользуютчастоты 50, 55, 60, 66, 75,83, 100, 125 МГц. Частоту55 мгц, имеют невсе системныеплаты. Частоты75 мгц и вышевыдвигаютвесьма высокиетребованияк технологииизготовлениясистемных плат, чипсетов имикросхемобрамления.

Cpuclock- внутренняячастота процессора, на которойработает еговычислительноеядро. Современныетехнологиипозволилисущественноповысить предельныечастоты интегральныхкомпонентов, в связи с чемшироко применяетсявнутреннееумножениечастоты на 1.5,2, 2.5, 3, 3.5, 4 и некоторыедругие значения.Коэффициентумножениявыбираетсяперемычкамина системнойплате, заземляющиеопределенныевыводы процессора.Заметим, чтоне все моделипроцессороввоспринимаютвсе сигналыуправлениякоэффициентомделения. Крометого, одномуи тому же положениюджамперов могутсоответствоватьразные значениякоэффициентов- трактовкауправляющихсигналов зависитот марки и моделипроцессора.

PCIBus Clock- частота шиныPCI, которая должнасоставлять25-33.3 МГц. Она обеспечиваетсяделением HostBus Clock на 2. Слишкомнизкая частоташины PCIзамедляет обменданными, чтоособенно заметнона графическихадаптерах,SCSI-контроллерах, адаптерахскоростныхлокальныхсетей, установленныхв слоты PCI.Слишком высокаячастота можетпривести кнеустойчивостиработы адаптеров.

VLBBus Clock- частота шиныVLB, определяемаяаналогичноPCI Bus Clock. Платы с шинойVLBобычно имеютджампер, переключаемыйв зависимостиот того, превышаетли системнаячастота значение33.3 МГц.

ISABus Clock — частоташины ISA, которая должнабыть близкак 8 МГц.

Кромеэтих тактовыхчастот на системнойплате присутствуюти другие — длясинхронизацииCOM-портов,CMOS-таймера, НГМД и другихпериферийныхадаптеров.

продолжение
--PAGE_BREAK--16.Шины расширенияввода/вывода

Стандартизированныешины расширенияввода\выводаобеспечиваютоснову функциональнойрасширяемостиРС-совместимогоперсональногокомпьютера, который с самогорождения незамыкался навыполнениисугубо вычислительныхзадач. Хотямногие компоненты, ранее размещаемыена платах расширения, постепеннопереселяютсяна системнуюплату.

К шинамрасширениюввода\вывода, реализованнымв виде слотовна системнойплате, относятсяследующие:

ISA-8 & ISA-16 — традиционные универсальные слоты подключения периферийных адаптеров, не требующих высоких скоростей обмена

EISA — дорогая 32-битная шина средней производительности, применяемая в основном для подключения контроллеров дисков и адаптеров локальных сетей в серверах

PCI — самая распространенная высокопроизводительная 32/64-битная шина. Используется для подключения адаптеров дисков, контроллеров SCSI, графических, видео-, комуникационных и других адаптеров. На системной плате чаще всего устанавливают 3 или 4 слота PCI. Слот PCI иногда имеет дополнительный маленький слот расширения Media BUS, на который выведены сигналы шины ISA

Кромешин, релизованныхщелевымиразъемами-слотами, имеется рядшин, в которыхустройствасоединяютсякабелями. К нимотносятсяследующие:

SCSI — интерфейсная шина системного уровня, предназначенная для подлкючения широкого спектра внутренних и внешних периферийных устройств, требующих высокой производительности обмена данными. Системная плата со встроенным SCSI-адаптером имеет разъем одного из типов, принятых для этого интерфейса, который со внутренними и внешними устройствами соединяется обычно ленточным кабелем-шлейфом.

USB — последовательная шина среднего быстродействия для подключения разнообразных внешних устройств. Системная плата может иметь два порта USB, выведенных на 4-штырьковые разъемы. Внешние разъемы устанавливаются на задней или лицевой панели корпуса компьютера.

FireWire — высокопроизводительная последовательная шина подключения внешних устройств, предназначенная в основном для подключения видеоаппаратуры. С помощью этой же шины возможно и объединение нескольких компьютеров в локальную сеть.

Кромешин расширения, современныесистемные платымогут иметьи вспомогательныешины, используемыедля тестированияи передачиконфигурационнойинформации.К ним относятсяследующие:

JTAG — последовательный интерфейс тестирования, реализованный в большинстве процессоров, а также входящий в спецификацию разъема шины PCI

I2C — последовательная шина, используемая для передачи конфигурационной информации новых модулей памяти DIMM, а также в цифровом канале связи с монитором.

Картырасширенияустанавливаютсяв соответствующиеслоты системнойплаты. Их количествои состав наразличныхплатах варьируется.Типы слотовлегко определитьвизуально.Распространенныесочетания:ISA+PCI,ISA+VLB, EISA+PCI, EISA+VLB.

Уадаптеров дляшины PCIкомпонентырасположенына левой сторонепечатной платы.Для экономииплощади печатнойплаты частоиспользуюттак называемыйразделяемыйслот. На самомделе это разделяемоеокно на заднейстенке корпуса, которое можетиспользоватьсялибо картойISA, либо картойPCI.

Конфигурированиешин расширенияпредполагаетнастройку ихвременныхпараметров.

Дляшины VLBприменяетсяперемычка, управляющаяделителемчастоты сигналасинхронизациив зависимостиот того, превышаетли системнаячастота значение33,3 МГц.

Дляшины PCIчастота синхронизацииопределяетсячастотой системнойшины процессора.Кроме того, вBiosSetupдля этой шинымогут определятьсянекоторые еевозможныережимы.

Дляшины ISAкроме частотызадают времявосстановлениядля 8- и 16-битныхобращений кпамяти вводувыводу. Неустойчиваяработа адаптеровможет потребоватьзамедленияшины ISA, но сейчас времяпонижение еепроизводительностине сильно отражаетсяна производительностикомпьютерав целом.

Дляшин ISAи PCI иногда опциямиBios Setup приходитсяраспределятьсистемныересурсы.

17. Чипсет

Какуже упоминалосьвыше, чипсетявляется связующимзвеном междувсеми компонетамисистемнойплаты.

Центральнуюроль в архитектуреиграет процессор.К его локальнойшине адресаи данных подключаютсямодули вторичногокэша. Основнаядинамическаяпамять имеетсобственнуюмультиплексированнуюшину адресаи шину данных, обычно изолированнуюот локальнойшины процессора.На этом «этаже»архитектурычипсет решаетследующиезадачи:

Обслуживание управляющих и конфигурационных сигналов процессора.

Мультиплексирование адреса и формирование управляющих сигналов динамической памяти, связь шины данных памяти с локальной шиной.

Формирование управляющих сигналов вторичного кэша, сравнение его тегов текущим адресом обращения на локальной шине.

Обеспечение когерентности данных в обоих уровнях кэш-памяти и основной памяти при обращении как со стороны процессора, так и от контроллеров шины PCI.

Связь мультиплексированной шины адреса и данных шины PCI с локальной шиной процессора и шиной динамической памяти.

Формирование управляющих сигналов шины PCI, арбитраж контроллеров шины.

3микросхемычипсета — системныйконтоллер и2 корпуса коммутаторовданных определяют:

типы и частоты поддерживаетмых процессоров

политику записи, возможности применения различных микросхем и скоростные характеристики вторичного кэша, возможный размер кэша и кэшируемой области основной памяти

типы, объемы и максимальное количество модулей динамической памяти, возможность чередования банков, скоростные характеристики обмена

поддерживаемые частоты шины PCI, возможное количество контроллеров шины, способы буферизации.

Следующийэтаж архитектуры- устройства, подключенныек шине PCI.Эта шина являетсяцентральнойв современныхсистемныхплатах, и всеинтерфейсныеадаптеры, атакже системныесредства ввода/выводав конечном счете общаютсяс ядром системычерез шину PCI.Кроме платрасширения, устанавливаемыхв слоты шиныPCI, ее абонентомявляется и мостPIIX- практическинеотъемлемаячасть современныхплат.

PIIXпредставляетсобой многофункциональноеустройство, на котороевозлагаютсяследующиефункции:

организация моста между шинами PCI и (E)ISA с согласованием частот синхронизации этих шин

реализация высокопроизводительного, двухканального интерфейса АТА, подключенного к шине PCI

реализация стандартных систем средств ввода-вывода — двух контроллеров прерываний, двух контроллеров прямого доступа к памяти, трехканального системного счетчика-таймера, канала управления динамиком, логики немаскируемого прерывания

коммутация линий запросов прерывания шин PCI & ISA, а также встроенной периферии на линии запросов контроллеров прерываний, управление их чувствительностью, обслуживание прерывания от сопроцессора

коммутация каналов прямого доступа к памяти

поддержка режимов энергосбережения — обработка SMM, программирование событий управления потреблением, управление частотой процессора, переключение режимов

реализация моста с внутренней шиной X-Bus, используемой для подключения микросхем контроллера клавиатуры, BIOS, CMOS, RTC, контроллеров гибких дисков и интерфейсных портов

реализация контроллера USB

Реализацияперечисленныхфункций влияетна такие параметрысистемнойплаты, как:

производительность шины ISA

производительность, число каналов АТА, возможные режимы обращения

гибкость системы управления энергопотреблением

гибкость конфигурирования системных ресурсов и поддержка PnP

гибкость управления адресацией ROM BIOS, позволяющая использовать большой объем хранимого кода, не занимая излишнего пространства в верхней памяти

Контроллерыгибких дисков, интерфейсныхпортов, клавиатуры,CMOSRTCмогут входитьсобственнов чипсет, а могутбыть реализованына отдельных«инородных»микросхемах.От них зависятследующиепараметрысистемнойплаты:

типы поддерживаемых дисководов;

режимы параллельного порта;

режимы последовательных портов;

Чипсетыориентируютсяна разные применениясистемных плат, и функции, необходимыедля сервера, могут оказатьсяизлишествамидля офисногокомпьютера.Поэтому нельзячипсеты выстроитьпо порядку отхудшего к лучшему, они позиционируютсяв многомерномпространствепротиворечивыхтребований.

18.100-мегагерцовыеPentium II чипсеты

Базовыйнабор микросхемIntel 440BX состоит издвух чипов — ядра 82443BX и контроллераввода-выводаPIIX4E 82371EB. Интеловскийчипсет поддерживаетдвухпроцессорность(SMP), и 64-разрядныйоптимизированный3.3-вольтовыйинтерфейспамяти, неподдерживающий5-вольтовыемодули. Поддерживается33-мегагероваяшина PCI версии2.1 и AGP 1.0, функционирующаяв режимах 1х и2х.

ФирмаALI, являющаясяподразделениемACER, предлагаетсвой чипсет- Aladdin Pro II, состоящийиз контроллераAGP, поддерживающегорежимы 1х и 2х, памяти и буферизированногоконтроллераввода-вывода, позволяющегореализовать66-мегагерцовуюшину PCI, M1621 и мостаPCI-ISA, контроллераACPI, IDE, USB, PS/2 и портовM1533/M1543.

Отличительнойособенностьючипсетов отALI уже давноявляется достаточнобыстрая работас памятью. И наэтот раз в AladdinPro II используютсяразличныеметоды ускоренияработы с памятьюи разгрузкисистемной шины.В частности, применяетсятак называемыйконвейерныйцикл обращенияк памяти, когдапериодическиерегенерацииданных в нейвыполняютсяво время ожидания.

ДавнийконкурентIntel, тайваньскаякомпания VIA, внастоящиймомент предлагаетчипсет VIA Apollo Pro — второепоколениеApollo P6, первогонеинтеловскогочипсета дляSlot-1. Состоит изядра VT82C691, обеспечивающегокак синхронное, так и асинхронноефункционированиешин памяти, AGPи PCI, и южного мостаVT82C596, позаимствованногоот MVP-3 и позволяющего, кроме базовыхфункций ввода-вывода(ACPI, USB, порты), реализоватьновый интерфейсUltraATA-66. VIA Apollo Pro, как и i440BX, поддерживаетрежим Suspend to DRAM.

VIAделает не самыепроизводительныечипы, но затосамые продвинутыепо функциям.В частности, южный мост уVIA уже давносовместим повыводам с интеловскимPIIX4E 82371EB.А новая версияApollo Pro, VT82C692, также именуемаяBXPro, стала совместимапо выводам сi440BX.

SiSпредставляет100-мегагерцовыйчипсет 5600/5595. Состоитиз ядра 5600, поддерживающегодо полуторагигабайт оперативнойпамяти — большечем все остальные, но только 4PCI-устройстваи 1x/2x режимы AGP. Южныймост 5595 кромебазовых функций(ACPI, USB, порты) иинтегрированныхчасов реальноговремени имеетвстроенныймодуль мониторингасистемы, имеющий5 аналоговыхдатчиков вольтажа,2 — счетчика оборотови один вход длятермоэлемента.

Традиционно, чипсеты от SiSславилисьнебольшойскоростью ине были популярныу пользователей.Зато, SiS представляетсамые дешевыерешения именноза счет высокойстепени интеграции.

Втаблице нижеприведеносравнениеспецификацийна 100-мегагерцовыечипсеты.

Intel 440BX

VIA Apollo Pro (BXPro)

Ali Aladdin Pro II

SiS 5600/5595

North Bridge

82443BX

VT82C691(692)

M1621

5600

South Bridge

82371EB

VT82C596

M1543C

5595

Шины

PCI 2.1

Максимальное число PCI-устройств

AGP

1x/2x

Частота системной шины

66/100 МГц

Асинхронные шины памяти, PCI и AGP

Память

Типы

EDO, SDRAM

FP, EDO, SDRAM, DDR SDRAM, BDDR SDRAM, ESDRAM

EDO, SDRAM

FP, EDO, SDRAM

Максимальный объем

1 Гбайт / 512 Мбайт

1 Гбайт

1 Гбайт / 2 Гбайта

1.5 Гбайт

Количество банков

ECC и контроль четности

EDO Timing

x-2-2-2-2-2-2-2

5-2-2-2-2-2-2-2

x-2-2-2-2-2-2-2

SDRAM Timing

x-1-1-1-1-1-1-1

6-1-1-1-2-1-1-1

x-1-1-1-1-1-1-1

6-1-1-1-2-1-1-1

Интегрированные возможности

UltraATA-33

UltraATA-66

Порты USB

2 (3)

Контроллер клавиатуры

Интегрированные часы

Интегрированный мониторинг

Дополнительные возможности

ACPI

19.Типоразмеры(форм-факторы)материнскихплат

Насегодняшнийдень существуетчетыре преобладающихтипоразмераматеринскихплат – AT, ATX, LPX и NLX. Крометого, естьуменьшенныеварианты форматаAT (Baby-AT), ATX (Mini-ATX, microATX) и NLX (microNLX). Болеетого, недавновыпущено расширениек спецификацииmicroATX, добавляющеек этому спискуновый форм-фактор– FlexATX. Все этиспецификации, определяющиеформу и размерыматеринскихплат, а такжерасположениекомпонентовна них и особенностикорпусов, иописаны ниже.

Форм-факторАТ делится надве, отличающиесяпо размерумодификации- AT и Baby AT. РазмерполноразмернойAT платы достигаетдо 12" в ширину, а это значит, что такая платавряд ли поместитсяв большинствосегодняшнихкорпусов. Монтажутакой платынаверняка будетмешать отсекдля дисководови жестких дискови блок питания.Кроме того, расположениекомпонентовплаты на большомрасстояниидруг от другаможет вызыватьнекоторыепроблемы приработе на большихтактовых частотах.Поэтому послематеринскихплат для процессора386, такой размеруже не встречается.

Такимобразом, единственныематеринскиеплаты, выполненныев форм-фактореAT, доступные вширокой продаже, это платысоответствующиеформаты Baby AT. Размерплаты Baby AT 8.5" в ширинуи 13" в длину. Впринципе, некоторыепроизводителимогут уменьшатьдлину платыдля экономииматериала илипо каким-тодругим причинам.Для крепленияплаты в корпусев плате сделанытри ряда отверстий.

ВсеAT платы имеютобщие черты.Почти все имеютпоследовательныеи параллельныепорты, присоединяемыек материнскойплате черезсоединительныепланки. Онитакже имеютодин разъемклавиатуры, впаянный наплату в заднейчасти. Гнездопод процессорустанавливаетсяна переднейстороне платы.Слоты SIMM и DIMM находятсяв различныхместах, хотяпочти всегдаони расположеныв верхней частиматеринскойплаты.

LPX

Ещедо появленияATX, первым результатомпопыток снизитьстоимость PCстал форм-факторLPX. Предназначалсядля использованияв корпусахSlimline или Low-profile. Вместотого, чтобывставлять картырасширениянепосредственнов материнскуюплату, в этомварианте онипомешаютсяв подключаемуюк плате вертикальнуюстойку, параллельноматеринскойплате. Это позволилозаметно уменьшитьвысоту корпуса, посколькуобычно именновысота картрасширениявлияет на этотпараметр. Расплатойза компактностьстало максимальноеколичествоподключаемыхкарт — 2-3 штуки.Еще одно нововведение, начавшее широкоприменятьсяименно на платахLPX — это интегрированныйна материнскуюплату видеочип.Размер корпусадля LPX оставляет9 х 13'', для Mini LPX — 8 х 10''.

ATX

СпецификацияATX, предложеннаяIntel еще в 1995 году, нацелена какраз на исправлениевсех тех недостатков, что выявилисьсо временему форм-фактораAT. А решение, посути, было оченьпростым – повернутьBaby AT плату на 90градусов, ивнести соответствующиепоправки вконструкцию.К тому моментуу Intel уже был опытработы в этойобласти – форм-факторLPX. В ATX как развоплотилисьлучшие стороныи Baby AT и LPX: от Baby AT былавзята расширяемость, а от LPX – высокаяинтеграциякомпонентов. В результатеполучилось:

Интегрированные разъемы портов ввода-вывода. На всех современных платах коннекторы портов ввода-вывода присутствуют на плате, поэтому вполне естественным выглядит решение расположить на ней и их разъемы, что приводит к довольно значительному снижению количества соединительных проводов внутри корпуса. К тому же, заодно среди традиционных параллельного и последовательного портов, разъема для клавиатуры, нашлось место и для новичков – портов PS/2 и USB. Кроме всего, в результате несколько снизилась стоимость материнской платы, за счет уменьшения кабелей в комплекте.

Значительно увеличившееся удобство доступа к модулям памяти. В результате всех изменений гнезда для модулей памяти переехали дальше от слотов для материнских плат, от процессора и блока питания. В результате наращивание памяти стало в любом случае минутным делом, тогда как на Baby AT материнских платах порой приходится браться за отвертку.

Уменьшенное расстояние между платой и дисками. Разъемы контроллеров IDE и FDD переместились практически вплотную к подсоединяемым к ним устройствам. Это позволяет сократить длину используемых кабелей, тем самым повысить надежность системы.

Разнесение процессора и слотов для плат расширения. Гнездо процессора перемещено с передней части платы на заднюю, рядом с блоком питания. Это позволяет устанавливать в слоты расширения полноразмерные платы — процессор им не мешает. К тому же, решилась проблема с охлаждением — теперь воздух, засасываемый блоком питания, обдувает непосредственно процессор.

Улучшено взаимодействие с блоком питания. Теперь используется один 20-контактный разъем, вместо двух, как на AT платах. Кроме того добавлена возможность управления материнской платой блоком питания – включение в нужное время или по наступлению определенного события, возможность включения с клавиатуры, отключение операционной системой, и т.д.

Напряжение 3.3 В. Теперь напряжение питания 3.3 В, весьма широко используемое современными компонентами системы, (взять хотя бы карты PCI!) поступает из блока питания. В AT-платах для его получения использовался стабилизатор, установленный на материнской плате. В ATX-платах необходимость в нем отпадает.

20.ПроцессорIntel Pentium II Xeon

Внутрикорпуса процессорарасположены: вариант кристаллаDeschutes, выполненныйпо технологии0.25, Vcc=2 вольта, встандартномкорпусе, новыйкэш второгоуровня, способныйработать наполной частотепроцессора(сейчас это 400МГц), причемэто одна (512 Кбайт)или две (2*512 Кбайт)микросхемы, практическив таком же корпусе, как и сам процессор.Дело в том, чтоработающийна такой скоростикэш рассеиваеттепла ничутьне меньше, чемсам кристаллпроцессора, и требуетметаллическойкрышки на корпуседля достаточноготеплоотвода.Процессоррассеивает30 или 38 Ватт теплав штатном режимеработы (кэш 512Кбайт и 1Мбайтсоответственно).Когда картриджсобран, крышкивсех микросхемкасаютсяметаллическойстороны картриджа, на которую всвою очередькрепятся радиатори вентилятор.Кроме процессораи кэш памятивторого уровняна плате картриджанаходятся:PIROM (Processor Information Read Only Memory) – микросхемаПЗУ с зашитойв ней информациейо частоте, модели, размере кэшпамяти и версияхразличныхкомпонентпроцессора,SEEPROM (Scratch Electric Erasable Programmable Read Only Memory) –микросхемус перезаписываемой«пользовательской»(например, производителясервера) информациейи микросхемуинтерфейсас тепловымдатчикомрасположенномна самом кристаллепроцессора.Все эти компонентыобъединеныпоследовательнойшиной SMBus (System Management Bus) имогут бытьопрошены программно, например BIOS'ом, через чипсет, включающийв себя контроллерэтой шины. Надоотметить, чтоподобная меравовсе не являетсязащитой отразгона, таккак производителиматеринскихплат всегдамогут скорректироватьBIOS, допустивустановку непредназначенныхдля данноймодели процессорапараметров.Как большинствоиз них и поступаетв случае с модулямипамяти DIMM, содержащимиинформациюо скоростныхи электрическихпараметрахпамяти. Не менеекардинальным, чем кэш, отличиемот Pentium II являетсяновая FSB (Front Side Bus –внешняя шинасамого процессора), известная какSlot 2. Правда, еслиуж быть точнымSlot 2, как и Slot 1, этоспецификацияна разъем, шинуи геометриюкартриджа, атакже на электрическиеи термальныепараметры шиныи процессора.ПроцессорподдерживаетExtended Server Memory архитектуру, которая позволяетпрограммнои аппаратноадресоватьобъем памятипревышающий4 Гбайта (64 Гбайтав случае Xeon), ибыла впервыеприменена впроцессорахPentium Pro. ВозможныSMP конфигурациидо восьмипроцессоров, без дополнительныхсхемных решений(Pentium II – максимум2 процессора).

21.Чипсет i440GX

Чипсетi440GX состоит издвух микросхем, модификацииPIIX4 (PCI ISA IDE Xcelerator 4) и GX (82443GX HostBridge/Controller). Как и егопредшественники, построен онпо архитектуреQPA (Quad Port Architecture) и представляетсобою коммутатормежду четырьмяинтерфейсами:AGP, PCI, FSB и шиной памяти.

FSB: Slot 1 и Slot 2 процессоры с внешней частотой (64 битной) шины 100 МГц. Поддержка отложенных транзакций и SMP для двух процессоров. Режим 66 МГц больше не поддерживается (частота PCI всегда равна частоте FSB/3).

AGP: 1x (66 МГц) и 2x (133МГц) режимы, возможно только одно AGP устройство.

PCI: спецификация версии 2.1 (32 бит, 5.5 и 3.3 вольта, 33 МГц), и все возможности известные еще со времен i430TX чипсета. MEMBUS: До 8 банков 100 МГц SDRAM памяти (4 разъема 16, 64, 128 и еще не выпускаемые серийно 256 Мбит чипы на одно- и двухбанковых модулях DIMM). Итого — 16 Мбайт — 2 Гбайта памяти с поддержкой коррекции ошибок (ECC – Error Correction Codes). Первое серьезное отличие от LX и BX чипсетов, если не считать поддержки необходимых для Slot 2 уровней логических сигналов.

Чипсетi440GX изначальнопредназначендля владельцевмощных рабочихстанций наоснове Xeon'а. Егоподдержка — иесть главнаяи кардинальнаяфункция этогочипсета, а 2 Гбпамяти станутнормальнымявлением ещене скоро, дажев мире рабочихстанций.

22.Чипсет i450NX

Этодействительноновый набор, имеющий собственнуюоригинальнуюархитектуру, нацеленнуюна достижениемаксимальнойпроизводительностив системе снесколькимипроцессорами.Первое, чтобросается вглаза – этоотсутствиеслова AGP в названиичипсета. Делов том, что AGP быларазработанакак недорогоерешение, болеебыстрое, чемстандартныйPCI 32 бит / 33МГц ипредназначенноедля одногоконкретногоприменения– обеспечениянеобходимогодля графическогоускорителяпотока данных.Вряд ли серверстоимостью$100000 будет использоватьсядля графическихцелей, пустьдаже не игровыхкак обычнаяоднопользовательскаярабочая станция.Зато основныехарактеристикивполне подстать назначениюэтого набора:

Поддержка до 4-х (с применением специальных расширителей до 8) Slot 2 процессоров

Поддержка полной 36 битной адресации

До 8 Гбайт памяти, DIMM 50 и 60 нс, 3.3 вольт, 16- и 64- мегабитные чипы, память устанавливается блоками по 64 Мбайта

Чередование обращений к памяти, с четырьмя банками

До четырех шин PCI 32 бита, 33 МГц или до двух PCI 64 бит

Хорошая зависимость производительности от числа процессоров (производительность возрастает до 3.5 раз при четырех процессорах)

Чередование обращений бас-мастер карт к памяти

До 6 мастеров и до 10 карт на каждой PCI шине

Коррекция ошибок (ECC) на шине памяти и FSB

Диагностика ошибок (Parity) по всем сигналам PCI

Предвыборка данных при чтении из памяти (вот это действительно ново)

Заподобные возможностиестественноприходитсярасплачиватьсяценою, рассеиваемойчипсетом мощностьюи количествомчипов, из которыхон состоит.Рассеивается30 ватт тепла(только чипсет, не считая памятии процессоров).Набор состоитиз чипов четырехтипов:

82451NX Memory and I/O Bridge Controller (MIOC) – самый «главный» чип, коммутатор

82454NX PCI Expander Bridge (PXB) – контроллер шин PCI (две 32 бит или одна 64)

82452NX RAS/CAS Generator (RCG) – генератор сигналов управления памятью

82453NX Data Path Multiplexor (MUX) – мультиплексор данных памяти

Причем, первый из нихкак правилоодин (возможныконфигурациис двумя наборамина одной плате, для поддержки8 процессоров, но они требуютспециальныхзаказных чипов), контроллеровшин может бытьдва, а генераторовсигналов имультиплексоровдо четырех, взависимостиот количестваподдерживаемойпамяти. Реальнаяскорость считыванияиз памяти с 4-хкратным чередованием1.067 Гбайт/сек, чтонесколькопревышаетпредельнуюпропускнуюспособностьFSB Xeon. Сделано этоне зря, четыреPCI шины способныодновременнозатребоватьдо 400 Мбайт/сек.Возможна установкана одну из PCI шинPIIX4, для обеспечениясовместимостис PC архитектуройи периферией.

23. BIOS

Базоваясистема ввода/выводаBIOSявляетсяключевым элементомсистемнойплаты, без котороговсе ее замечательныекомпонентыпредставляютсобой лишьнабор дорогих«железок». BIOS,пользуясьсредствами, предоствавляемымичипсетом, управляетвсеми компонентамии ресурсамисистемнойплаты. Из этогоследует, чтоиспользуемаяверсия BIOSочень сильнопривязана кчипсету и онадолжна знатьособенностиприменяемыхкомпонентов.Код BIOSхранитсяв микросхемеэнергонезависимойпостояннойили флэш-памяти.С точки зрениярегулярнойработы типносителя BIOSпринципиальногозначения неимеет. С точкизрения модифицируемости, флэш-памятьимеет явноепреимущество- возможностьмодернизациипрямо в компьютере.

Новуюверсию BIOSлучшевсего получатьот изготовителясистемнойплаты. Фирмы-разработчикиBIOSновые версииBIOSдляконечныхпользователейне поставляют.Свои новыепродукты синструментальнымисредствамиони поставляютразработчикусистемнойплаты, которыйпроизводитокончательнуюподгонку BIOSпод конкретнуюмодель платы, особенностикоторой онзнает лучшевсех. В первомприближенииBIOSразличныхсистемных платс одинаковымиили близкимичипсетами могутоказатьсясовместимыми.

Утилитыперезаписифлэш-памятипривязаны кподдерживаемымтипам микросхемэнергонезависимойпамяти, системнымплатам и производителямBIOS.Обычно не удаетсяштатным образомпереписатьBIOS со сменойпроизводителя.Как вариантвозможна заменамикросхемыBIOS на снятую саналогичнойсистемнойплаты, но еслимикросхемаприпаяна, а неустановленав кроватку, процедуразамены сильноосложняется.Смело заниматьсяперепрограммированиемBIOS можно, толькокогда вы имеетедоступ к программаторуи микросхемаBIOS установленав кроватке.

Еслиновая версияBIOS не позволяетзагрузитькомпьютер, рядсистемных платпозволяетвключить режимвосстановления.Для этого наплате долженбыть специалныйпереключатель.В режиме восстановленияработает толькодисковод, вкотором необходимоустановитьспециальнуюдискету сфайлом-образомROM BIOS.При этом сообщенияпользователюмогут сводитьсяк подмигиваниюиндикаторомдисковода игудкам динамика.Язык этих сообщенийдолжен приводитьсяв описаниисистемнойплаты. Иногдарежим восстановлениявключаетсяавтоматически.

Говоряо недостаткахфлэш-BIOS, имеется в видуопасностьпотери работоспособностисистемной платыне только из-занеосмотрительныхдействийпользователя, модернизирующегоBIOS, но и новое«поле деятельности»для вирусов.Стереть BIOS, знаяработу чипсетаи конкретноймикросхемыпамяти, можнодаже отладчиком DEBUG.Парольнаязащита перезаписиможет бытьвзломана, анадежная аппаратнаязащита имеетсядалеко не увсех микросхемэнергонезависимойпамяти и системныхплат.

24.Питаниеи обнулениеCMOS

Дляпитания энергонезависимойпамяти конфигурациикомпьютера(CMOS)на системнойплате устанавливаетсялитиевая батарейка.Она имеет нормальныйсрок жизнинесколько лет.

Насовременныхсистемныхплатах чащеприменяетсябатарейка-таблеткав специальномдержателе, которую легкозаменить.

Разъемподключениявнешней батарейкииспользуетсяи для обнуленияCMOS.Такая необходимостьможет возникнутьпри утере входногопароля, заданногов BIOSSetup.Теоретическидля этого достаточнопри выключенномкомпьютерена несколькоминут переставитьперемычку.Иногда длясброса пароляпредназначенотдельныйджампер. В этомслучае, переключивджампер, компьютернеобходимовключить — толькотогда парольбудет сброшен, после чеговернуть в исходноеположение.

ПериодическоеразрушениеинформацииCMOSпривключениипитания можетбыть вызванововсе не батарейкой, а недостаточной задержкойсигнала PowerGoodотносительномомента установленияпитающегонапряженияили излишнейзадержкой этогосигнала послевыключенияисточника.

25.Основныехарактеристикисистемной платы

конструктивное исполнение, определяемое предполагаемым типом корпуса, или определяющее его тип (Mini Tower, Midi Tower, Big Tower, Desctop, Slim Line) традиционного стандарта или нового — ATX или NLX

чипсет — набор микросхем, определяющий архитектуру и производительность платы

BIOS — производитель и версия, определяющие функциональные возможности

Возможность перезаписи, блокировки, и восстановления Flash BIOS

поддержка PnP

поддерживаемые типы и количество процессоров, определяемые типом сокетов, возможностями конфигурирования чипсета и BIOS

возможности выбора питающего напряжения для процессора и максимальный ток его питания, определяемые типом применяемого регулятора, возможность раздельного питания ядра и интерфейса процессора

поддерживаемые частоты синхронизации процессора и шин

максимальный ОЗУ; количество и тип применяемых модулей памяти — конструктивно и архитектурно; количество банков, возможность смешивания типов модулей в разных банках, применение чередования страниц памяти при использовании нескольких банков, возможность использования модулей с различным временем доступа, применимость памяти с исправлением ошибок

вторичный кэш: объем и тип — асинхронный, синхронный, конвейерный,

максимальный объем кешируемой памяти

количество слотов шин ввода/вывода

количество каналов IDE-интерфейса и поддерживаемые режимы

наличие контроллера гибких дисков, поддержка накопителей 2.88 Мбайт

наличие и параметры адаптера SCSI

наличие COM-портов с FIFO-буферами, возможность подключения инфракрасного приемопередатчика, использование COM-порта в качестве порта MIDI

наличие LPT-порта, поддерживаемые режимы, наличие FIFO-буферов для ECP

наличие разъема PS/2-Mouse

наличие разъема USB

наличие и параметры графического адаптера

наличие и параметры звукового контроллера.