Андрей Кашкаров - Сам себе сисадмин. Победа над «домашним» компьютером
Чипсет материнской платы – это набор микросхем, управляющий процессором, оперативной памятью и ПЗУ, кэш-памятью, системными шинами и интерфейсами передачи данных, а также рядом периферийных устройств. Чипсеты конструктивно привязаны к типу используемого процессора, причем за время жизненного цикла процессора успевает смениться несколько поколений чипсетов для него, и первые чипсеты позволяют использовать преимущества нового процессора лишь отчасти, а последние позволяют выжать из процессора максимальную производительность и использовать широкий спектр процессоров.
Все компоненты материнской платы связаны друг с другом системой проводников (линий), по которым происходит обмен информацией. Эту совокупность линий называют шиной (Bus). В отличие от других систем соединения, линии шины делятся на три группы в зависимости от типа передаваемой информации: шины данных, шины адреса и шины управления. Шины различаются и по своему функциональному назначению. Системную шину можно упрощенно представить как совокупность сигнальных линий, объединенных по их назначению (данные, адреса, управление), которые также имеют вполне определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации. Основной обязанностью системной шины является передача информации между процессором (или процессорами) и остальными электронными компонентами компьютера. По этой шине осуществляется не только передача информации, но и адресация устройств, а также происходит обмен специальными служебными сигналами. Используемые в настоящее время шины отличаются по разрядности, способу передачи сигнала (последовательные или параллельные), пропускной способности, количеству и типу поддерживаемых устройств, а также протоколу работы. Шины могут быть синхронными (осуществляющими передачу данных только по тактовым импульсам) и асинхронными (осуществляющими передачу данных в произвольные моменты времени), а также использовать различные схемы арбитража (то есть способа совместного использования шины несколькими устройствами). Если обмен информацией ведется между периферийным устройством и контроллером, то соединяющая их линия передачи данных называется интерфейсом передачи данных, или просто интерфейсом. Среди применяемых в современных и перспективных ПК интерфейсов можно отметить EIDE, SCSI, SSA и Fibre Channel, USB, FireWire (IEEE 1394) и DeviceBay. Важной характеристикой материнской платы является ее форм-фактор, определяющий ее геометрические размеры, расположение разъемов расширения и процессора, точек крепления платы, а также тип разъема питания платы и питающие напряжения.
Шина USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина) появилась по компьютерным меркам довольно давно – версия первого утвержденного варианта стандарта появилась 15 января 1996 года. Разработка стандарта была инициирована весьма авторитетными фирмами – Intel, DEC, IBM, NEC, Northen Telecom и Compaq. Основная цель стандарта, поставленная перед его разработчиками, создать реальную возможность пользователям работать в режиме Plug&Play с периферийными устройствами. Возможности USB следуют из ее технических характеристик:
• скорость обмена – от 1.5 до 12 Mb/s;
• максимальная длина кабеля – 5 m;
• максимальное количество подключенных устройств (включая размножители) – 127;
• напряжение питания для периферийных устройств – 5 V;
• максимальный ток потребления на одно устройство – 500 mA.
Разъёмы USB предназначены для подключения к компьютеру различных внешних периферийных устройств (мышь, клавиатура, портативный жёсткий диск, цифровая камера, принтер и т д.). Разъёмы стандартов USB 1.1 и Hi-Speed 2.0 одинаковы. Различия кроются в скорости передачи и наборе функций host-контроллера USB компьютера, да и самих USB-устройств. USB обеспечивает устройства питанием, поэтому они могут работать от интерфейса без дополнительного питания.
D-Sub (аналоговый интерфейс для подключения монитора).
Digital Visual Interface (DVI).
DVI – это стандартный интерфейс, чаще всего использующийся для вывода цифрового видеосигнала на ЖК-мониторы, начиная с 19-дюймовых моделей, и видеопроекторы. Данный стандарт был разработан консорциумом Digital Display Working Group. Существует три типа DVI разъемов: DVI-D (цифровой), DVI-A (аналоговый) и DVI–I (integrated – комбинированный или универсальный).
Шина PCI (Peripheral Component Interconnect, шина для соединения периферийных компонентов) создавалась как основная шина для различных карт расширения. Разработка оказалась настолько удачной, что за несколько лет вытеснила устаревшие шины. Шина PCI имеет несколько спецификаций, которые различаются скоростью передачи данных. На материнских платах PCI-слоты обычно имеют белый, желтый или серый цвет. Шина PCI поддерживает технологию Plug’n’Play, что упростило установку новых устройств собственными силами. Достаточно запустить соответствующую программу конфигурации, чтобы устройство было обнаружено системой и заработало.
PCI-Express – это интерфейс PCI Express(PCI-E), который пришел на смену PCI. Главное отличие PCI Express и PCI состоит в том, что шина PCI – это параллельнная шина, а PCI-E – последовательная, что позволило уменьшить число контактов и увеличить пропускную способность и уменьшить энергопотребление. Существует несколько вариантов PCI-E, которые отличаются друг от друга длиной разъема. Чем длиннее разъем – тем быстрее он работает.
Интерфейс IDE служит для подключения жестких дисков при помощи гибкого шлейф-кабеля. Впервые эту шину применили в компьютере IBM PC XT/AT, поэтому данный интерфейс получил название ATA (AT Attachment, подключение типа AT). А поскольку контроллер диска составлял единое целое с самим диском, эту же самую технологию стали называть IDE (Integrated Drive Electronics, электроника, интегрированная на диск). Вскоре, когда таким же способом стали подключать CD-ROM-приводы и другие устройства, данная технология получила название ATAPI. Разработчики продолжали совершенствовать эту технологию, повышая быстродействие и возможность подключения более емких жестких дисков. И тогда появились новые названия, соответствующие режимам работы шины – UltraDMA, DMA (Direct Memory Access). А когда появилась технология последовательного доступа с интерфейсом ATA (Serial ATA), то во избежание путаницы стали иногда добавлять уточнение Parallel: Parallel ATA (или сокращенно PATA). IDE-устройства имеют 40-контактный разъем и подключаются к материнской плате с помощью плоского 40-жильного шлейфа. Для более новых скоростных вариантов UltraDMA, по которым работают современные жесткие диски, требуется уже специальный 80-жильный кабель, в котором добавлены 40 дополнительных жил заземления, способствующие уменьшению наводок в шлейфе. Каждый кабель позволяет подключать максимум два накопителя, когда один работает в режиме master, а второй – в режиме slave. Обычно переключение режима происходит с помощью небольшой перемычки на накопителе.
В противовес устаревшему интерфейсу ATA была разработана шина Serial ATA (сокращенно SATA, последовательный ATA). Подключаются диски к данному интерфейсу 7-контактными кабелями. На данный момент существует три стандарта SATA – SATA/150, SATA/300 (иногда используется обозначение SATA II или SATA 3.0) и SATA/600 (SATA III), используемый тип корпуса и блока питания.
Материнская плата – единственный компонент ПК, который всегда содержится в компьютере. Именно она несет основные функции по объединению абсолютно всех компонентов ПК в согласованно работающее устройство.
Материнская плата – это не просто конструктивный элемент; как правило, именно ее функциональность определяет «мощность» компьютера. В ее состав входят все базовые компоненты, которые обеспечивают работу остальных подсистем ПК. Самыми главными из которых являются «чипсет», BIOS, набор системных шин, слот (разъем) центрального процессора, другие (вспомогательные) подсистемы, которые обеспечивают удобство и функциональность конкретной материнской платы: подсистема электропитания, подсистема мониторинга физических и электрических параметров.
Chip Set – это одна или несколько (набор) микросхем, специально разработанных для «обвязки» микропроцессора. Они содержат в себе контроллеры прерываний, прямого доступа к памяти, таймеры, систему управления памятью и шиной – все те компоненты, которые в целом и обеспечивают согласованную работу всех аппаратных средств ПК. 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. В состав микросхем наборов для интегрированных плат включают и контроллеры внешних устройств, а также подсистемы мониторинга физических параметров.
Тип набора в основном определяет функциональные возможности платы: типы поддерживаемых процессоров, структура/объем кэша, возможные сочетания типов и объемов модулей памяти, поддержка режимов энергосбережения, возможность программной настройки параметров и т. п. На одном и том же наборе может выпускаться несколько моделей системных плат, от простейших до довольно сложных – с интегрированными контроллерами портов, дисков, видео и т. п.
