Материнская плата

 

Введение

Материнская плата - это один из важнейших элементов ЭВМ, определяющий ее облик и обеспечивающий взаимодействие всех подключаемых к материнской плате устройств. На материнской плате размещаются все основные элементы ЭВМ, такие как: - набор системной логики или чипсет - основной компонент материнской платы, определяющий какой тип процессора, тип ОЗУ, тип системной шины можно использовать. - центральный процессор - основное устройство ЭВМ, выполняющее математические, логические операции и операции управления всеми остальными элементами ЭВМ. Контроллер ОЗУ (оперативно запоминающее устройство). Раньше контроллер ОЗУ встраивали в чипсет, но сейчас большинство процессоров имеют встроенный контроллер ОЗУ, что позволяет увеличить общую производительность и разгрузить чипсет. - ОЗУ - набор микросхем для временного хранения данных. В современных материнских платах имеется возможность подключения одновременно нескольких микросхем ОЗУ. ППЗУ (БИОС), содержащие программное обеспечение, осуществляющее тестирование основных компонентов ЭВМ и настройку материнской платы. И память CMOS хранящая настройки работы BIOS. Часто устанавливают несколько микросхем памяти CMOS для возможности быстрого восстановления работоспособности ЭВМ в экстренном случае, например, неудачной попытки разгона; - аккумулятор или батарейка, питающая память CMOS; - контроллеры каналов ввода-вывода: USB, COM, LPT, ATA, SATA, SCSI, и др. Какие именно каналы ввода-вывода будут поддерживаться, определяется типом используемой материнской платы. В случае необходимости, дополнительные контроллеры ввода-вывода можно устанавливать в виде плат расширения; - кварцевый генератор, вырабатывающий сигналы, по которым синхронизируется работа всех элементов ЭВМ; - таймеры; - контроллер прерываний. Сигналы прерываний от различных устройств поступают не напрямую в процессор, а в контроллер прерываний, который устанавливает сигнал прерывания с соответствующим приоритетом в активное состояние; - разъемы для установки плат расширения: видеокарт, звуковой карты и т.д.; - регуляторы напряжения, преобразующие исходное напряжение в требуемое для питания компонентов установленных на материнской плате; - средства мониторинга, измеряющие скорость вращения вентиляторов, температуру основных элементов ЭВМ, питающее напряжение и т.д.; - звуковая карта. Практически все материнские платы содержат встроенные звуковые карты, позволяющие получить приличное качество звука. При необходимости можно установить дополнительную дискретную звуковую карту, обеспечивающую лучшее звучание, но в большинстве случаев это не требуется; - встроенный динамик. Главным образом используется для диагностики работоспособности системы.

1. Материнская плата

1.1История развития материнских плат

Самая первая материнская плата принадлежит к числу разработок фирмы IBM, датируемая августом 1981 года. Она называлась PC-1. Ее более усовершенствованная модель РС-2 появилась немногим позже в 1983 году. Основным преимуществом и отличием от РС-1 последней модели РС-2 являлась поддержка 256 Кбит памяти вместо 64 Кбит, а также наличие возможности поддержки устройств расширения (к примеру, жесткого диска, видеоадаптера) без дополнительной коррекции в программировании. Характеристики материнской платы прямо пропорциональны размерам и габаритам микропроцессора. В 1976 году известная фирма Intel успешно разработала усовершенствованную модель микропроцессора 8086. В сравнении с предыдущей моделью 8080 размеры данной были увеличены вдвое, что обусловило возможность увеличения производительности в десять раз. Дополнительным преимуществом являлось увеличение размера информационных шин до 16 разрядов, что способствовало удвоенному ускорению передачи данных на микропроцессор и с него. А увеличение размера адресной шины до 20 бит позволило 8086 держать под прямым контролем 1Мбайт оперативной памяти. Следующая модель микропроцессора 80286 обрела уже 24-разрядную адресную шину, что обусловило увеличение оперативной памяти до 16 Мбит. В 1985 году создана модель Intel 80386, отличительной характеристикой которой от предыдущих являлось увеличение адресной шины до 32 разрядов и увеличение числа адресных характеристик до 32. Данные преобразования позволили микропроцессору прямое обращение к уже 4 Гб постоянной памяти. Помимо этого, важным достижением является то, что данный процессор мог еще работать и с 16-тью триллионами виртуальной памяти. Следующим новаторским этапом в эволюционное развитие материнской платы является создание процессора 386SX. Отличительной чертой его от предыдущей модели 80386 является 16-битный вход и выход шины данных. Последующее поколение процессоров 486 отличается уже 32-разрядной архитектурой. Наличие внутренней памяти 8 Кбит со сквозной записью 16 Кбит. SX конфигурации не имеют встроенного процессора. Значительно опережают по характеристикам быстродействия и пропускной способности созданные в 1989 и 1995 годах микропроцессоры Pentium и Pentium Pro, благодаря привнесению в архитектуру супер скалярных расчетов. Данная тенденция предоставила возможность увеличения в пять раз производительности процессоров по сравнению с предшественниками. Классификация материнских плат по форм-фактору. Форм-фактор материнской платы - стандарт, определяющий размеры материнской платы для компьютера, места её крепления к шасси; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода-вывода, разъема процессора, слотов для ОП, а также тип разъема для подключения блока питания.

Форм-фактор (как и любые другие стандарты) носит рекомендательный характер. Спецификация форм-фактора определяет обязательные и опциональные компоненты. Однако подавляющее большинство производителей предпочитают соблюдать спецификацию, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость материнской платы и стандартизированного оборудования (периферии, карт расширения) других производителей (что имеет ключевое значение для снижения стоимости владения, англ. TCO).Устаревшими являются форматы:

Baby-AT <#"justify">1.2 Основные компоненты материнских плат

Рис. 1.1 (материнская плата

1)Сокет - разъем, в который при сборке компьютера монтируется (вставляется) центральный процессор, после чего на последний крепится специальный «холодильник» и вентилятор (кулер). В настоящее время определенной популярностью пользуются материнские платы с soket 775, AM2, AM2+ и AM3.

2)Северный мост - одна из составляющих чипсета, который серьезно влияет на расширения systemboard, да и на производительность компьютера вообще. Такое название данный узел получил из-за своего «географического» расположения на материнской плате: он расположен в верхней части «материнки», радом с центральным процессором, следовательно, южный мост (о нем читаем ниже) расположился в нижней части системной платы. В обязанности Северного моста входит обеспечение бесперебойной передачи данных.

) Южный мост - на системных платах от Intel южный мост называется ICH (I/O Controller Hub). На южный мост кладется ответственность за передачу данных между такими портами как USB, оптическими приводами и жестким диском, кроме того, южный мост отвечает за устройства ввода: клавиатуру, мышь. Рядом с южным мостом располагается слот PCI.

) Слот для оперативной памяти - как Вы уже поняли, непосредственно в данный разъем устанавливаются модули с оперативной памятью (RAM). Сейчас все большую популярность набирает память DDR3, но при этом DDR2 еще используется, что называется «вовсю».

) Слот PCI-Express - предназначен для установки видеокарты. Если Ваша видеокарта оборудована двумя такими портами, и Вы жить не можете без захватывающих 3D-игр, то можете призадуматься о технологиях SLI либо Crossfire, это говорит о том, что Вы можете установить себе на компьютер сразу несколько видеокарт, после чего работа с графикой станет для Вас самым спокойным и непринужденным занятием.

) Слот PCI (Peripheral Component Interconnect) - если перевести название данного слота, то мы получим «разъем для подключения (установки) периферийных устройств».

) Аудиоконтроллер - компонент, «по умолчанию» установленный на системную плату ее производителем. Для того, чтобы просто послушать вечерком дома музыку данного компонента вполне достаточно, однако, для профессиональной обработки музыки ее не хватит и потребуется установка дополнительной звуковой карты и еще ряда специальных компонентов.

1.3 Технологии энергосбережения

Повышенное внимание к «зеленым» технологиям требующим (энергосберегающих <#"288" src="doc_zip2.jpg" />

Рис 1.2 Энергосбережение

С постоянным увеличением популярности электронных приборов на протяжении ближайших 20-30 лет Евросоюз <#"justify">1.4 Замена материнской платы

При замене материнской платы необходимо знать:

размер материнской платы, который поддерживает системный блок. Можно приобрести плату с тем же размером, который был у старой платы;

типы центральных процессоров, включая названия компаний, которые их выпускают. Например, плата может поддерживать Intel Pentium с частотой 200 Мгц и не поддерживать процессоры с той же тактовой частотой компании Cyrix;

вид оперативной памяти, поддерживаемый платой, и ее максимальный размер;

тип используемой BIOS и ее возможности. Имеет ли она дополнительные свойства (например, защиту от вирусов);

возможность использования имеющегося процессора. Можно покупку разбить на части: вначале приобрести материнскую плату, затем процессор. Например, имеется процессор AMD с частотой 2,0 Ггц и нужно увеличить его производительность. Для начала можно приобрести материнскую плату, работающую с требуемыми частотами, например, 2,0 - 3,0 Ггц, и первое время использовать старый процессор. Соответственно следует узнать максимальную частоту процессора, которую поддерживает материнская плата;

частоту системной шины, которая чем больше, тем лучше;

какие платы расширения поддерживаются на материнской плате. Не только сами слоты, их тип и количество, но и расположение, так как некоторые слоты невозможно вставить в платы (при этом нужно учесть количество возможных мест, которые можно использовать на задней стороне системного блока). Слоты расширения также называют шиной расширения;

какие встроенные контроллеры имеются на материнской плате. Если на старой плате имелся встроенный контроллер SATA или IEEE1394, а на новой нет, то его придется приобрести отдельно;

какие видеокарты поддерживает материнская плата. В последнее время все большую популярность приобретают карты AGP.

Материнская плата многослойна, имеет до 10 и более слоев. Если плата гибкая, то при сгибании проводники могут порваться, поэтому ее желательно устанавливать жестко. Отметим, что для увеличения быстродействия не всегда обязательно менять плату с процессором. Часто более ощутимый дешевый результат может дать увеличение оперативной памяти (например, если она меньше 16 Мегабайт).

1.5 Снятие материнской платы

Проделайте следующие действия

выключите компьютер;

снимите все провода на задней панели системного блока;

снимите защитный кожух системного блока, предварительно вывернув винты;

нарисуйте подключение проводов и плат к старой плате. Отсоедините провода, которые соединены с платой, в том числе платы расширения;

снимите платы расширения. Карты при этом следует извлекать строго вертикально;

для удаления материнской платы выверните винты, которые ее удерживают. Для снятия пластмассовых опор наденьте их на использованный стержень от шариковой ручки, чтобы прижать их лепестки. Некоторые платы требуют перед снятием ее сдвинуть. Не забудьте о статическом электричестве.

При работах с отверткой будьте внимательны и делайте так, чтобы она не соскользнула и не испортила хрупкие проводники на материнской плате. Извлекайте карту двумя руками, чтобы не было перекосов. Снимите те элементы, которые могут потребоваться для новой материнской платы. Как правило, это модули памяти.

1.6 Установка материнской платы

Для этого

прочитайте документацию на нее и установите необходимые перемычки и переключатели;

установите оперативную память и процессор. Как это сделать, указано в описании данных устройств;

вставьте пластмассовые опоры и поместите плату в корпус. Затем заверните винты. Не забудьте, что винты должны иметь диэлектрические шайбы. (Однако появляются новые платы, в которых к отверстию подходит провод заземления и изоляция в этом случае не нужна, а наоборот, вредна. Узнайте об этой проблеме у продавца при покупке материнской платы). При установке материнской платы нужно следить, чтобы она не имела контактов по бокам с металлическим корпусом. На материнской плате имеется много отверстий, не все из которых могут использоваться, так как они предназначены для различных видов корпусов. Однако точки крепления должны окружать слоты расширения со всех четырех сторон.

подключите провода и вставьте карты расширения. При их установке не прикладывайте очень большого усилия, может быть, в слот попали какие-либо предметы, осмотрите его. Материнская плата не должна сильно прогибаться при установке карт, возможно, имеет смысл подложить картон под обратную сторону платы, чтобы ее не испортить;

закройте кожух на системном блоке или боковую панель и подключите провода, если они были отсоединены, к задней стороне блока;

при первом включении войдите в BIOS и проверьте параметры настройки. Скорее всего нужно будет воспользоваться режимом автоматического определения типа жесткого диска. Более подробно о программе BIOS смотри далее;

включите компьютер и проверьте правильность его работы. Компьютер должен, прежде всего, загружаться с жесткого диска. Затем проверьте остальные устройства, такие, как звуковая плата, факс-модем и другие, запустив тестовую программу, например, Msd.

Если компьютер не работает, то отключите карту расширения, кроме видеокарты, оставив подключенной к задней стенке системного блока только кабели питания, клавиатуры и монитора, и снова включите компьютер. Если все нормально, то постепенно подключайте дополнительные устройства.

При неисправности компьютера обратите внимание на звуковые сигналы или сообщения на экране дисплея, которые указывают источник неисправности. По окончании работ желательно протестировать все системы компьютера при помощи специальных программ.

Материнская плата довольно хрупкая, если ее погнуть, то могут разорваться проводящие дорожки. При этом во время установки компьютер будет работать какое-то время нормально, затем при нагревании проводники нагреваются и будут происходить сбои. Это довольно трудно определяемая неисправность, поэтому операции по работе с материнской платой нужно проводить осторожно.

.7 Чипсет (Chipset)

- набор микросхем на материнской плате, определяющий ее архитектуру. Данный набор обеспечивает обмен данными CPU с периферийными устройствами. При всех других одинаковых параметрах производительность компьютера может отличаться в зависимости от типа чипсета до 30%. Chipset, выпущенный компанией Intel, имеет название Triton. Набор микросхем предназначен для управления работой каналов прямого доступа, прерываниями, таймерами, системой управления памятью и системной шиной, а также выполняет другие функции. В нем могут находиться контроллеры для работы внешних устройств. Визуально он представляет собой несколько микросхем, которые закреплены на плате. Однозначного сравнения разных архитектур материнских плат сделать нельзя, так как имеется достаточно много взаимозависимых характеристик. Кроме того, бывают модели, которые несовместимы с другими устройствами, например, высокоскоростными графическими платами или некоторыми операционными системами, отличными от ДОС. Однако, чем более гибкое конфигурирование можно произвести при помощи программ BIOS, тем лучше.

1.8 Какие типы материнских плат бывают

Материнские платы, устанавливаемые в компьютеры, играют основную роль в вычислительных системах. Материнская плата является большой платой, к которой подключаются все остальные компоненты компьютера. Она обеспечивает взаимодействие устройств, использующих разные технологии и коммуникационные протоколы.

Форм-фактор

Форм-фактор материнской платы является спецификацией, влияющей на размеры печатной платы, размещение крепежных отверстий и разъемов на ней. Существует два глобальных класса форм-фактора, которые используются в разных сферах деятельности. Первый форм-фактор соответствует спецификации ATX и делится на несколько подклассов - mini-ATX, ATX, Extended ATX и прочие производные.

Тип процессорного разъема

Следующим фактором деления материнских плат по типам служит вид используемого разъема для установки процессора. Каждая модель процессора рассчитана на определенный тип разъема, который разрабатывается специально под определенное семейство (или поколение) ЦПУ. Таким образом, тип материнской платы зависит от того, под какой процессор она создавалась. Стандарт процессорного разъема (сокета) разрабатывается той же компанией, что и процессор. Самые продвинутые платы, используемые в серверах, поддерживают одновременную установку от 2 до 8 процессоров в соответствующие разъемы.

Тип набора системной логики - тип чипсета

Характеристики материнских плат в очень большой степени зависят от набора системной логики (чипсета), на которой она основывается. Чипсет, встроенный в материнскую плату, представляет собой набор контроллеров, отвечающих за взаимодействие с такими компонентами и интерфейсами системы, как PCIe, SATA, EIDE и RAM устройства.

Когда вы собираетесь выбрать материнскую плату для специфической задачи, то должны понимать, что она является ключевым компонентом системы, от которого зависит совместимость с различными устройствами, необходимыми для работы. Форм-фактор, поддержка процессоров и памяти, тип чипсета и наличие необходимых портов/интерфейсов - вот тот порядок, которому стоит следовать при выборе материнской платы. Если вы его нарушите, то рискуете получить ситуацию, когда материнская плата просто не справится с решением поставленных задач.

1.9 Итак, как же выбрать материнскую плату

Сначала нужно определиться с назначением компьютера и производителем процессора, который будет использоваться в компьютере. Затем изучить возможности подходящих материнских плат. В большинстве случаев материнская плата выбирается либо для использования в офисном или домашнем универсальном компьютере, либо для мощной игровой системы или рабочей станции, которую энтузиасты собираются использовать на максимум ее потенциала.

В любом случае ASUS предлагает широчайший выбор материнских плат для создания как простых офисных или домашних компьютеров, так и игровых компьютеров, рабочих станций и серверов. При этом можно выбрать подходящую материнскую плату ASUS и для современных процессоров AMD, и для новейших процессоров Intel.

Если вам нужен надежный офисный компьютер, универсальный домашний компьютер или HTPC, то в первую очередь нужно обратить внимание на сравнительно недорогие, но качественные материнские платы ASUS <#"justify">.10 Современные материнские платы

Рис 1.4 (Маеринская плата.)

ASUS Crosshair II Formul

Цена: 8300 руб; оценка: 9

Технические характеристики:

Чипсет: NVIDIA nForce 780a SLI

Поддерживаемые процессоры: AMD Phenom/Phenom X4/Phenom X3/Athlon 64 X2/Athlon 64/Athlon/Athlon 64

Память: до 8 Гб, 4xDIMM DDR2, 667 - 1066 МГц

Слоты расширения: 3xPCI-Express х16, 1xPCI-Express х1, 2xPCI 32-бит

Поддержка нескольких видеокарт: NVIDIA SLI 3-way

Интерфейсные разъемы: 6xSATA II, 1xIDE, 1xFDD

Плюсы

Одно из самых мощных на сегодняшний день решений от ASUS, - будет актуально даже после появления новых чипсетов и материнских плат на их основе.

Модель показала хорошую производительность (тот же WinRar оказался на уровне в 1156 Кб/с),. Это настоящий «оверклокинг для чайников». Выполняя разгон вручную (как оно везде обычно и бывает), можно добиться более серьезных результатов. В помощь оверклокерам и солидная система охлаждения: сложное соединение из медных радиаторов охватывает северный и южный мосты, а также микросхемы в районе гнезда процессора.

МинусыСобственно, кроме цены, минусов замечено не было.

Рис 1.5 (материнская плата)

Цена: 5500 руб; Оценка: 10

Технические характеристики

Чипсет: AMD 790GX

Поддерживаемые процессоры: AMD Phenom/Athlon 64 FX/Athlon 64 X2/Athlon 64/Sempron

Память: до 8 Гб, 4xDIMM DDR2 DIMM, 667 - 1066 МГц

Слоты расширения: 2xPCI-Express х16, 2xPCI-Express х1, 2xPCI 32-бит

Поддержка нескольких видеокарт: Hybrid CrossFireX, встроенный графический адаптер ATI Radeon HD3300

Интерфейсные разъемы: 5xSATA II, 1xIDE, 1xFDD

Выходы на задней панели: 1xPS/2. 6xUSB 2.0, 1xIEEE1394, GbE LAN, HDMI, DVI, D-SUB, 7.1-канальное аудио, оптический выход, 1xE-SATA

Плюсы

Эта плата привлекала нас с самого начала. Чем? Ну, во-первых, своей хорошей системой охлаждения, построенной по традиционной циркулярной схеме из нескольких радиаторов.

Минусы: Серьезных минусов в принципе нет. Даже стоимость устройства более адекватная, нежели у других моделей этого ценового диапазона.

.11 Шинные интерфейсы материнской платы

Материнская плата с поддержкой DDR2 и DDR3 - MSI X48C Platinum

Рис 1.6 (Материнская плата)

Одной из основных задач при выпуске линейки чипсетов Intel с индексом 3x был перевод платформы LGA775 на новый стандарт оперативной памяти DDR3. Однако, как это часто бывает, желания и планы производителя серьезно разошлись с планами и возможностями потребителей. Непомерно высокая стоимость модулей DDR3 наряду с сомнительным приростом производительности в сравнении с соответствующей DDR2 заставила большинство пользователей отложить переход до лучших времен. Навстречу пользователям, как обычно, пришли производители материнских плат, оснащая свои продукты слотами для DDR2. Ведь факт отсутствия в спецификациях Intel X48 поддержки DDR2 вовсе не означает, что чипсет не может работать с данным типом памяти. В то же время новый стандарт развивается весьма активно, и массовый переход на DDR3 уже не за горами. Насущным решением данной дилеммы могут послужить гибридные решения, несущие "на борту" слоты обоих типов. Именно к числу таких продуктов и относится материнская плата MSI X48C Platinum, рассмотрением которой мы займемся в данном обзоре.

Технические характеристики

Сам по себе факт наличия на материнской плате слотов для памяти обоих типов явление не уникальное, такие решения встречались и ранее при переходе со стандарта DDR на DDR2. Тем не менее возможность пережить смутное время перехода на новый тип памяти без дополнительных затрат выглядит весьма заманчиво и сейчас. Есть в ассортименте продукции компании MSI на чипсете Intel X48 Express и продукт с поддержкой только памяти DDR3, именуемый MSI X48 Platinum. От рассматриваемой модели с индексом "С" плата отличается еще и наличием четырех механических портов PCI Express X16 со скоростной формулой 16-16-4-4, позволяющей создавать Multi GPU связки Cross Fire с четырьмя видеокартами, а также обладающей дополнительными SATA- и Ethernet-контроллерами.

Материнская платаMSI X48CPlatinumMSI X48PlatinumПоддерживаемые процессорыIntel Core 2 Extreme/Core 2 Quad/Core 2 Duo в корпусировке LGA775 с FSBСлоты памяти4 DIMM-слота (два канала) для небуферизованных non-ECC DDR3-1600/1333/1066/800/МГц 4 DIMM-слота (два канала) для небуферизованных non-ECC DDR3-1600/1333/1066/800/МГцСлоты расширения2 х PCI Express x16 (v2.0), 2 х PCI Express x1 (v1.0a), 3 x PCI 2.32 х PCI Express x16 (v2.0), 2 х PCI Express x16 (x4 v1.0a), 2 х PCI ExpressEthernetИнтегрированный звукВосьмиканальный (7.1) HDA-кодек Realtek ALC888USB 2.012 портов (8 выведено на панель I/O)IEEE 13942 порта, реализованных на контроллере VIA VT6308P (1 выведен на панель I/O)Системный мониторингОтслеживание напряжений на компонентах, скорости вращения вентиляторов, температуры процессора (по встроенному термодатчику)BIOSAMI на 8 Mb микросхемеФормфакторATX, 305x245 ммОриентировочная розничная цена, USD235270компьютер разъем настройка процессорный

Заключение

В ходе курсовой работы я сравнивал два производителя материнской платы. Такие как: ASUS Crosshair II Formul и MSI DKA790GX. Как по мне то материнская плата от фирмы Asus является более мощной и современной в отличии от ее конкурента. Она хоть и дороже, но зато ее характеристики на много превосходят хар-ки. Мат. Пл. MSI.

Технологии не стоят на месте, они с каждым годом совершенствуются. И каждая фирма пытается обогнать своего ближайшего конкурента.

Главное для разработчиков материнских плат - это увеличить ее скорость и снизить вес и ее габариты.

Введение Материнская плата - это один из важнейших элементов ЭВМ, определяющий ее облик и обеспечивающий взаимодействие всех подключаемых к материнской п

Больше работ по теме: