Matična plošča - kaj je to? Naprava in glavne značilnosti. Matična plošča: struktura, funkcije, vrste, velikosti Drugo ime za matično ploščo računalnika

Med delovanjem računalnika se uporabniki srečujejo ne le s programsko opremo, ampak tudi s strojno opremo sistema. Glavna in glavna komponenta vsakega računalnika, pametnega telefona ali tablice je njegova matična plošča (matična plošča - drugo ime).

Pojem matične plošče, njene funkcije

Matična (sistemska) plošča je glavna naprava računalnika, ki zagotavlja delovanje vseh podrejenih komponent in komunikacijo med njimi. Ko odprete pokrov sistemske enote računalnika, je zelo enostavno opaziti matično ploščo, saj je najbolj delovno intenzivna in največja komponenta. Glavno računalniško vezje izgleda takole:

MP ima veliko priključkov, zahvaljujoč katerim lahko priključite trdi disk, procesor, RAM, video kartico in druge enako pomembne komponente računalniške strojne opreme.

V fizičnem smislu je standardni MP podoben kompleksni plošči s številnimi različnimi čipi in priključki. Pri izbiri računalniških komponent bodite najprej pozorni na značilnosti matične plošče, saj je od njih odvisno, katere komponente katere moči lahko priključite nanjo. Hitrost in večopravilnost računalnika sta odvisna od matične plošče.

Če morate na primer zamenjati video kartico v računalniku, potem morate najprej ugotoviti, katera matična plošča (vezje) je v sistemski enoti. Na primer, shema tipa AGP je že zdavnaj zastarela in zanjo je skoraj nemogoče najti grafično kartico z močnimi lastnostmi.

Kje lahko najdem informacije o tem, katero glavno vezje se uporablja na določenem računalniku? To je mogoče storiti na dva načina:

  1. Preberite neposredno na samem diagramu.
  2. V dokumentaciji za napravo (pod pogojem, da od datuma nakupa ni bila spremenjena ali spremenjena nobena komponenta strojne opreme).
  3. Uporabite posebno programsko opremo, ki lahko prikaže informacije o vsej opremi. Na primer, program, imenovan "CPU-Z", lahko uporabniku zagotovi informacije o modelu matične plošče. Če želite to narediti, morate namestiti in zagnati program. Na zavihku Maindoard izberite polje modela. Kar označuje vrsto in vse potrebne informacije o vezju.

Da lahko vse komponente MP komunicirajo med seboj, se uporabljajo tako imenovana komunikacijska vodila - strukturna enota vseh matičnih plošč. Pnevmatike so na voljo v dveh vrstah:

  1. Glavno računalniško vodilo je sestavni del MP, s pomočjo katerega delujeta predpomnilnik in centralna procesna enota (centralni procesor).
  2. Sistemsko računalniško vodilo. Deluje z informacijami iz vseh komponent matične plošče.

Komponente matične plošče

Če se poglobite v njene komponente, lahko izveste več o tem, kaj je matična plošča računalnika. Diagram komponent, povezanih z matično ploščo:

Zgornji diagram je zelo poenostavljen, vendar lahko s pomočjo njega razumete, kako deluje matična plošča katerega koli računalnika.

Značilnosti matične plošče so sestavljene iz naslednjih glavnih točk:

  1. Oblika in vrsta. Ta postavka določa velikost vezja in vrste priključkov, ki se nahajajo na njem.
  2. Vrsta napajanja glavnega tokokroga sistema. Ta lastnost pomeni različne vrste priključkov, na katere je priključen napajalnik računalnika.
  3. CPU vtičnica. Pomemben korak pri izbiri katere koli matične plošče je izbira procesorja in vezja, ki bo medsebojno povezano. Priključek procesorske vtičnice se mora ujemati z določenim modelom CPE in funkcionalnostjo. Omeniti velja, da dokumentacija za matično ploščo skoraj vedno označuje vse znamke in modele procesorjev, ki so združljivi z njo, zato izbira te komponente ne bo težka niti za neizkušene uporabnike.
  4. reže za RAM. Ta lastnost se meri kvantitativno, to pomeni, da ima vsako vezje določeno število rež za RAM - določajo največjo količino RAM-a, ki ga je mogoče namestiti v računalnik. Upoštevajte, da več rež podpira matična plošča, višji bodo stroški.
  5. Frekvenca avtobusa. To je tip sistemskega vodila. Ta lastnost pomeni določeno hitrost, s katero bodo delovale komponente plošče. Meri se v gigahercih.

V mnogih primerih lahko matično vezje vsebuje integriran video sistem (video kartico). V tem primeru nakup ločene video kartice ni potreben. Seveda bodo takšne plošče stale nekoliko več kot podobne možnosti brez vgrajenih video sistemov. Vendar pa obstaja ena pomanjkljivost te vrste video kartice - če pogosto spreminjate komponente strojne opreme ali sčasoma morate izboljšati video kartico, bo to izjemno težko ali popolnoma nemogoče.

V shemo je lahko vgrajen tudi avdio sistem. V tem primeru ni treba kupiti in namestiti zvočne kartice. Krmilniki diskov uporabniku pokažejo, katere možnosti za izmenljive in trde diske je mogoče priključiti na matično ploščo.

Sodobna mikrovezja so opremljena s tehnologijo Bluetooth, ki omogoča delo z brezžičnimi miškami, monitorji, tipkovnicami in drugimi napravami. Na enak način nekatere sheme podpirajo tehnologijo Wi-Fi.

Sodobne plošče in ocena najboljših proizvajalcev. Nasveti, kako izbrati dobro matično ploščo

Nasveti so izbrani glede na najnovejše računalniške značilnosti sodobnih računalnikov. Pravilno izbrana matična plošča bo omogočila čim bolj stabilno delovanje računalnika in brez sistemskih napak.

Ker ima vsak glavni računalniški čip svoj procesor (torej čipset), je pomemben dejavnik pri izbiri celotne plošče pravilna izbira njenega čipseta.

Najbolj priljubljeni podjetji na svetu, ki razvijata nabore čipov za matične plošče, sta AMD in Intel:

  1. Nabori čipov AMD so primerni za pisarniške modele in so namenjeni predvsem za uporabo v podjetjih.
  2. Intelovi nabori čipov so popolni za igre, domače ali pisarniške naprave.

Sistemska plošča je druga najpomembnejša komponenta v . Poleg izraza "matična plošča" se uporablja tudi ime "matična plošča". Glavni namen matične plošče je povezati vse komponente računalnika v eno napravo, tako da je na splošno le niz žic med kontakti procesorja in kontakti pomnilniških modulov in perifernih naprav. Vsi drugi elementi, ki se nahajajo na njem, imajo sekundarne funkcije, ki služijo samo za ločevanje in usklajevanje signalov. Seveda lahko kakšen blok na sistemski plošči nosi ponosno ime "krmilnik", vendar je tudi v tem primeru njegov namen opravljanje pomožnih funkcij.

Strukturno je matična plošča računalnika izdelana v obliki večplastnega tiskanega vezja s tekstolitom, vendar se najpogosteje uporablja 8 plasti. Med vsako plastjo so tiskani vodniki iz kovinske folije (lahko se uporabi metoda nanašanja ali naprševanja), ki med seboj povezujejo kontaktne nožice mikrovezij, uporov, kondenzatorjev in konektorjev. Spodaj je prerez matične plošče proizvajalca Gigabyte, ki je predlagal povečanje debeline bakrenih plasti za napajanje in ozemljitev na 70 mikronov.

Debelina vodnikov je praviloma za polovico manjša, zato povečanje debeline bakrenih zbiralk izboljša hlajenje elementov sistemske plošče, vendar nastanejo številne tehnološke težave. Ker sodobni procesorji delujejo z zunanjimi napravami na frekvenci nekaj sto megahercev, se dolžina in lokacija tiskanih vodnikov zdaj izračunata po enakih principih kot pri mikrovalovnih napravah, ko ima vsak dodaten centimeter prevodnika veliko vlogo.

Med procesorjem, moduli RAM in zunanjimi napravami je nabor čipov - niz mikrovezij, ki opravljajo storitvene funkcije za distribucijo signalov med vsemi bloki. Ko je priključena napajalna napetost, nabor čipov ustvari določeno zaporedje ukazov, ki aktivirajo procesor. Procesor pa uporablja program BIOS za testiranje in aktiviranje drugih naprav, nameščenih in povezanih z matično ploščo. Če se računalnik uspešno zažene, čipi nabora čipov povežejo procesor, pomnilnik in periferne naprave v eno celoto - računalniško napravo, ki je pripravljena izvajati uporabniške ukaze ali se na določen način odzvati na pojav signalov v vmesniških linijah. Pretok informacij od procesorja do RAM-a in nazaj poteka skozi elektroniko nabora čipov. Tudi če ima nabor čipov samo medpomnilniška vezja, potem, žal, uvedejo tudi majhno časovno zakasnitev, četudi idealno za en takt sistemskega vodila. Za sodobne računalniške sisteme je takšna zamuda že veliko, zato sta najprej AMD Corporation in nato Intel preselila pomnilniški krmilnik na čip. S tem načelom zasnove procesor deluje neposredno s pomnilnikom, nepotrebne povezave pa so odpravljene, kar poveča splošno zmogljivost sistema. Obstajajo tudi druge možnosti za izdelavo matičnih plošč, ki so odvisne od arhitekture procesorja. Na primer, v zadnjem času je postalo priljubljeno prenesti vmesnik (za PCI-E) iz nabora čipov v vezja, ki se nahajajo na procesorskem čipu, kar pospeši delovanje grafičnega podsistema. Zlasti je možno namestiti vse krmilnike zunanjih naprav na procesorski čip; upoštevajte, da se podobna shema uporablja že od dni procesorjev Intel 80186, vendar se ni uveljavila v namiznih računalnikih.

Faktor oblike ATX

Nenavadno je, da je najbolj stalna stvar osebnih računalnikov PC oblika (splošne mere in razporeditev elementov), ​​zaradi katere se zdi, da so novi in ​​stari modeli podobni drug drugemu. Ker se vsi razvijalci matičnih plošč in perifernih naprav držijo enakih pravil za pritrditev plošč in lociranje komponent v ohišju, lahko uporabniki samostojno nadgradijo svoj računalnik z namestitvijo potrebnih perifernih naprav, zamenjavo starega procesorja z novim itd. Obstajata dva glavna standarda za matične plošče - AT in ATX. Prvi je faktor oblike AT - to je plošča za računalnik z zastarelim procesorjem. Drugi, faktor oblike ATX, je standard, po katerem se razvijajo novi računalniki. Razlika med tema dvema standardoma je v lokaciji procesorja in vmesniških konektorjev, kar zahteva uporabo različnih ohišij. Toda vse ostalo - pritrditev matične plošče na ohišje, lokacija rež itd. - je tako ali drugače enako. Kot prehodna možnost med AT in ATX so bile na primer izdelane osnovne plošče, ki jih je bilo mogoče vgraditi bodisi v ohišje z AT napajalnikom bodisi v ohišje ATX.

Spodaj je lokacija glavnih elementov osebnega računalnika po specifikaciji ATX, vključno z različico 2.2. Zlasti ena glavnih razlik te različice specifikacije ATX je, da se nahaja zunaj obrisa matične plošče, kar se je izkazalo za potrebno zaradi ogromne velikosti hladilnega sistema sodobnega procesorja. Upoštevajte, da so prejšnje različice specifikacij dovoljevale namestitev napajalnika nad procesor, vendar je to povzročilo velike težave s hlajenjem procesorja.



Situacija je nekoliko bolj zapletena pri majhnih in lastniških računalnikih, ki uporabljajo matične plošče, katerih dimenzije se razlikujejo od standardnih (uporabljajo se drugi faktorji oblike, ki so razviti na podlagi faktorja oblike ATX). Za zmanjšanje velikosti se uporabljajo različne tehnike, na primer zmanjšanje števila rež za periferne naprave z uporabo različnih adapterjev, da lahko periferne plošče postavite ne navpično, ampak vodoravno, vzporedno z ravnino matične plošče. Pri takšnih matičnih ploščah in ohišjih je vedno problem nadgradnje, kar pogosto vodi v to, da je lažje kupiti nov računalnik kot iskati ustrezne elemente za starega. Spodaj so največje dimenzije matičnih plošč osebnih računalnikov, ki so najpogostejše v Rusiji.

Faktor oblike VTX

Podjetje Intel Corporation je leta 2004 objavilo specifikacijo BTX (Balanced Technology Extended), ki je razvoj standarda ATX za nove visoko zmogljive procesorje. Glavni namen specifikacije je izboljšati hlajenje in povečati mehansko trdnost matične plošče; kot je opredeljeno v specifikaciji BTX. Poleg tega specifikacija standardizira načine povezovanja vhodno/izhodnih vmesnikov s sistemsko ploščo in zasnovo ohišja. Ker pojav računalnikov, narejenih po specifikaciji BTX, pomeni razvoj in izdajo novih osnovnih plošč, stvari tudi po petih letih še niso dosegle pomembne industrijske izdaje. Tu lahko opazimo, da je preoblikovanje matične plošče za osebni računalnik veliko dela za razvijalce in inženirje, poleg tega pa ogromno testiranja izdelka, odpravljanja napak in težav. Res je, danes, ko se razvijalci procesorjev končno ukvarjajo s problemom zmanjšanja proizvodnje toplote, se je izkazalo, da uvedba faktorja oblike VTX ni tako pomembna, kot je bila potrebna za najnovejše različice procesorjev Intel Pentium 4 Prescott in za številne štirijedrnih procesorjev Intel in AMD.

Vtičnice

V zadnjem desetletju je bilo izdelanih veliko različnih procesorjev za uporabo v osebnih računalnikih. Nekatere vrste procesorjev so se izkazale za tako uspešne, da so jih izdelovali za najrazličnejše aplikacije, na primer za vgradnjo v prenosnike in industrijske naprave. Ko se je spremenila vrsta procesorja oziroma njegova namembnost, so silicijev kristal z milijoni tranzistorjev vgradili v novo ohišje, ki je imelo drugačne dimenzije in načine pritrditve na matično ploščo. Na žalost gre glavna pot sodobne mikroelektronike v smeri povečanja števila kontaktov, s katerimi je ohišje procesorja opremljeno. Seveda, ko se spremeni število pinov, se spremeni tudi zasnova procesorske vtičnice, ki je nameščena na matični plošči. Če je imel ustanovitelj sedanjih procesorjev le 16 kontaktov in je bil nameščen v zelo preprost konektor - "jaslice", potem so modeli sodobnih procesorjev presegli oznako tisoč kontaktov. Konektor za namestitev sodobnih procesorjev se imenuje socket. Imenuje se tudi konektor za namestitev mikrovezja z ničelno silo (ZIF-Zero Insertion Force), številke v oznaki, začenši z modelom Socket 370, pa označujejo število kontaktov. V bližnji preteklosti je bila najbolj priljubljena vtičnica za vgradnjo procesorjev Socket 7, namenjena procesorjem Pentium, in Socket 370, v katero so vgrajevali procesorje Pentium III. Opozoriti je treba, da je bilo v Socket 7 dovoljeno namestiti procesorje Intel in procesorje AMD. Nekaj ​​časa so izdelovali procesorje, ki so bili nameščeni na tiskanih vezjih, ki so bila namenjena vgradnji v posebne reže, ki so spominjale na reže za pomnilniške module. Za Intelove procesorje se je ta vtičnica imenovala Slot 1, za AMD pa - Slot A. Najzgodnejši modeli procesorjev Pentium 4 so bili zasnovani za namestitev v Socket 423. Kasneje je bila za procesorje Pentium 4 uporabljena Socket 478 (mPGA478).

Procesorji Intel Core 2 in najnovejše različice Pentiuma 4 so na voljo s ploščatimi zatiči ("brez zatičev") in so nameščeni v vtičnico Socket LGA 775.

Novi procesorji Intel Core i7, ki so bili izdani konec leta 2008, uporabljajo isto zasnovo pinov in vtičnic procesorja, le število nožic je znatno povečano, ime vtičnice pa je LGA 1366. Leta 2009 je bilo za Intel Core predlagano vtičnico LGA 1156 i5 procesorji


Procesorji Athlon so nameščeni v Socket 462, znan tudi kot Socket A. Socket 940 (in njegova posodobitev Socket 939) je bil razvit za procesorje Opteron in Athlon 64, prvi procesorji Athlon 64 pa so bili izdelani za Socket 754 (proizvodnja procesorjev za to podnožje traja do danes). socket 940 in AM2, za razjasnitev vtičnice, nameščene na matični plošči, je bolje pogledati napis na plastičnem ohišju vtičnice.

Ocena: / 4
Ogledi podrobnosti: 2719

Osebni računalnik: matična plošča

Računalnik je univerzalni tehnični sistem, ki je sposoben natančno izvajati zaporedje operacij določenega programa. Osebni računalnik (PC) lahko uporablja ena oseba brez pomoči vzdrževalcev. Uporabniška interakcija poteka prek številnih medijev, od alfanumeričnega ali grafičnega dialoga prek zaslona, ​​tipkovnice in miške do naprav za navidezno resničnost.

Konfiguracijo računalnika lahko po potrebi spremenite. Vendar pa obstaja koncept osnovne konfiguracije, ki se lahko šteje za tipično:

  • sistemska enota;
  • monitor;
  • tipkovnica;
  • miško.

Računalniki so na voljo tudi v prenosni različici (prenosnik ali notebook). V tem primeru so sistemska enota, monitor in tipkovnica nameščeni v enem ohišju: sistemska enota se nahaja pod tipkovnico, monitor pa je vgrajen v pokrov.

Sistemska enota je glavna komponenta osebnega računalnika, v sredini katere so najpomembnejše komponente. Naprave, ki se nahajajo na sredini sistemske enote, imenujemo notranje, naprave, povezane od zunaj, pa zunanje. Zunanje dodatne naprave za vnos in izhod informacij imenujemo tudi periferne naprave.

Po videzu se sistemske enote razlikujejo po obliki ohišja, ki je lahko vodoravno (namizje) ali navpično (stolp). Navpična ohišja so lahko različnih velikosti: polne velikosti (BigTower), srednje velikosti (MidiTower), majhne velikosti (MiniTower). Horizontalni kovčki so na voljo v dveh formatih: ozki (Full-AT) in zelo ozki (Baby-AT). Ohišja osebnih računalnikov imajo različne oblikovne značilnosti in dodatne elemente (elementi za blokiranje nepooblaščenega dostopa, nadzor notranje temperature, protiprašne zavese).

Ohišja so opremljena z napajalnikom, katerega moč je eden od parametrov ohišja. Za masovne modele zadostuje moč 200-250 W.

Glavne komponente sistemske enote:

  • električne plošče, ki krmilijo delovanje računalnika (mikroprocesor, RAM, krmilniki naprav itd.);
  • trdi disk (trdi disk), zasnovan za branje ali pisanje informacij;
  • Shranjevalne naprave (diskni pogoni) za fleksibilne magnetne diske (diskete).

Glavna plošča osebnega računalnika je matična plošča (MotherBoard). Vsebuje:

  • procesor - glavni čip, ki izvaja matematične in logične operacije;
  • nabor čipov (mikroprocesorski komplet) - niz čipov, ki nadzorujejo delovanje notranjih naprav osebnega računalnika in določajo osnovno funkcionalnost matične plošče;
  • vodila - niz vodnikov, skozi katere se izmenjujejo signali med notranjimi napravami računalnika;
  • pomnilnik z naključnim dostopom (RAM) - niz čipov, namenjenih začasnemu shranjevanju podatkov, medtem ko je računalnik vklopljen;
  • bralni pomnilnik (ROM) - čip, namenjen dolgotrajnemu shranjevanju podatkov, tudi ko je računalnik izklopljen;
  • konektorji za priključitev dodatnih naprav (reže).

procesor

Procesor je glavni čip računalnika, njegovi "možgani". Omogoča izvajanje programske kode, ki se nahaja v pomnilniku in nadzoruje delovanje vseh računalniških naprav. Hitrost njegovega delovanja določa hitrost računalnika. Strukturno je procesor zelo majhen kristal silicija. Procesor ima posebne celice, imenovane registri. V registrih so shranjeni ukazi, ki jih izvaja procesor, in podatki, s katerimi ukazi delujejo. Naloga procesorja je, da izbere navodila in podatke iz pomnilnika v določenem zaporedju in jih izvede. Na tem temelji izvajanje programa.

Osebni računalnik mora imeti centralni procesor (Central Rpocessing Unit – CPU), ki opravlja vse osnovne operacije. Pogosto je osebni računalnik opremljen z dodatnimi koprocesorji, namenjenimi učinkovitemu izvajanju določenih funkcij, kot je matematični koprocesor za obdelavo numeričnih podatkov v formatu s plavajočo vejico, grafični koprocesor za obdelavo grafičnih slik in vhodno/izhodni koprocesor za izvajanje interakcije s perifernimi napravami. .

Glavni parametri procesorjev so:

  • urna frekvenca,
  • bitna globina,
  • delovna napetost,
  • notranji faktor množenja ure,
  • velikost predpomnilnika.

Urna frekvenca določa število osnovnih operacij (ciklov), ki jih procesor izvede na časovno enoto. Urna frekvenca sodobnih procesorjev se meri v MHz (1 Hz ustreza izvedbi ene operacije v eni sekundi, 1 MHz = 106 Hz). Višji kot je takt, več ukazov lahko procesor izvede in večja je njegova zmogljivost. Prvi procesorji, uporabljeni v osebnih računalnikih, so danes delovali pri frekvenci 4,77 MHz, delovne frekvence sodobnih procesorjev dosegajo 2 GHz (1 GHz = 103 MHz).

Kapaciteta procesorja kaže, koliko bitov podatkov lahko sprejme in obdela v svojih registrih v enem taktu. Zmogljivost procesorja določa zmogljivost ukaznega vodila, to je število vodnikov v vodilu, po katerih se prenašajo ukazi. Sodobni procesorji družine Intel so 32-bitni.

Delovno napetost procesorja zagotavlja matična plošča, zato imajo različne znamke procesorjev različne matične plošče. Delovna napetost procesorjev ne presega 3 V. Zmanjšanje delovne napetosti omogoča zmanjšanje velikosti procesorjev, pa tudi zmanjšanje odvajanja toplote v procesorju, kar omogoča povečanje njegove zmogljivosti brez nevarnosti pregrevanja.

Notranji množitelj ure je faktor, s katerim je treba pomnožiti takt matične plošče, da dosežemo hitrost procesorja. Procesor prejema taktne signale iz matične plošče, ki zaradi čisto fizičnih razlogov ne more delovati na tako visokih frekvencah kot procesor. Danes je urna frekvenca matičnih plošč 100-133 MHz. Za pridobitev višjih frekvenc procesor interno pomnoži s faktorjem 4, 4,5, 5 ali več.

Predpomnilnik. Izmenjava podatkov znotraj procesorja je veliko hitrejša od izmenjave podatkov med procesorjem in RAM-om. Zato je za zmanjšanje števila dostopov do RAM-a znotraj procesorja ustvarjen tako imenovani super-RAM ali predpomnilnik. Ko procesor potrebuje podatke, najprej dostopa do predpomnilnika in šele ko potrebnih podatkov tam ni, dostopa do RAM-a. Večji kot je predpomnilnik, večja je verjetnost, da so zahtevani podatki tam. Zato imajo visoko zmogljivi procesorji večje velikosti predpomnilnika.

Obstaja predpomnilnik prve stopnje (izvaja se na istem čipu s procesorjem in ima prostornino nekaj deset KB), druge ravni (izvaja se na ločenem čipu, vendar znotraj meja procesorja, z prostornina sto ali več KB) in tretja raven (izvaja se na ločenih hitrih mikrovezjih, ki se nahajajo na matični plošči in ima prostornino enega ali več MB).

Med delovanjem procesor obdeluje podatke, ki se nahajajo v njegovih registrih, RAM-u in zunanjih vratih procesorja. Nekateri podatki se interpretirajo kot podatki sami, nekateri podatki se interpretirajo kot naslovni podatki, nekateri pa kot ukazi. Niz različnih ukazov, ki jih lahko procesor izvede na podatkih, tvori sistem ukazov procesorja. Večji kot je nabor ukazov procesorja, bolj zapletena je njegova arhitektura, dlje so ukazi zapisani v bajtih in daljši je povprečni čas izvajanja ukazov.

Intelovi procesorji, ki se uporabljajo v IBM-joint PC-jih, imajo več kot tisoč ukazov in spadajo med procesorje z razširjenim naborom ukazov – CISC procesorje (CISC – Complex Instruction Set Computing). V nasprotju s procesorji CISC so bili razviti procesorji arhitekture RISC z zmanjšanim naborom ukazov (RISC - Reduced Instruction Set Computing). Pri tej arhitekturi je število ukazov veliko manjše in vsak ukaz se izvede hitreje. Tako se programi, sestavljeni iz preprostih ukazov, izvajajo veliko hitreje na procesorjih RISC. Slaba stran sistema skrajšanih ukazov je, da je treba zapletene operacije posnemati z ne vedno učinkovitim zaporedjem enostavnejših ukazov. Zato se procesorji CISC uporabljajo v računalniških sistemih splošnega namena, procesorji RISC pa v specializiranih. Pri osebnih računalnikih na platformi IBM PC prevladujejo procesorji CISC podjetja Intel, čeprav AMD v zadnjem času izdeluje procesorje družine AMD-K6, ki imajo hibridno arhitekturo (notranje jedro teh procesorjev je izdelano po arhitekturi RISC, zunanja struktura temelji na arhitekturi CISC).

Računalniki IBM PC uporabljajo procesorje, ki jih je razvil Intel, ali združljive procesorje drugih podjetij, ki pripadajo družini x86. Prednik te družine je bil 16-bitni procesor Intel 8086. Kasneje so bili proizvedeni procesorji Intel 80286, Intel 80386, Intel 80486 z modifikacijami, različni modeli Intel Pentium, Pentium MMX, Pentium Pro, Pentium II, Celeron, Pentium III. Najnovejši Intelov model je procesor Pentium IV. Drugi proizvajalci procesorjev vključujejo AMD s svojimi modeli AMD-K6, Athlon, Duron in Cyrix.

Pnevmatike

Procesor je povezan z drugimi napravami, predvsem z RAM-om, s skupinami vodnikov, imenovanimi vodila. Obstajajo tri glavne pnevmatike:

  • podatkovno vodilo,
  • naslovno vodilo,
  • ukazno vodilo.

Naslovno vodilo. Podatki, ki se prenašajo po tem vodilu, se interpretirajo kot naslovi celic RAM. Iz tega vodila procesor bere naslove ukazov, ki jih je treba izvesti, ter podatke, s katerimi ukazi delujejo. V sodobnih procesorjih je naslovno vodilo 32-bitno, to je, da je sestavljeno iz 32 vzporednih vodnikov.

Podatkovno vodilo. To vodilo kopira podatke iz RAM-a v registre procesorja in obratno. V osebnih računalnikih, ki temeljijo na procesorjih Intel Pentium, je podatkovno vodilo 64-bitno. To pomeni, da se v enem taktu naenkrat sprejme v obdelavo 8 bajtov podatkov.

Command bus. To vodilo prenaša ukaze iz RAM-a, ki jih izvaja procesor. Ukazi so predstavljeni kot bajti. Preprosti ukazi so vdelani v en bajt, obstajajo pa tudi ukazi, ki zahtevajo dva, tri ali več bajtov. Večina sodobnih procesorjev ima 32-bitno ukazno vodilo, čeprav obstajajo 64-bitni procesorji z ukaznim vodilom.

Vodila na matični plošči se uporabljajo za več kot le komunikacijo s procesorjem. Vse druge notranje naprave matične plošče, kot tudi naprave, ki se povezujejo z njo, komunicirajo med seboj prek vodil. Zmogljivost računalnika kot celote je v veliki meri odvisna od arhitekture teh elementov.

Glavni vmesniki vodila matičnih plošč:

ISA (Industry Standard Architecture). Omogoča medsebojno povezovanje vseh naprav sistemske enote in omogoča enostavno povezavo novih naprav prek standardnih rež. Pasovna širina je do 5,5 MB/s. V sodobnih računalnikih se lahko uporablja samo za povezavo zunanjih naprav, ki ne potrebujejo večje pasovne širine (zvočne kartice, modemi itd.).

EISA (Razširjeni ISA). Razširitev standarda ISA. Pasovna širina se je povečala na 32 MB/s. Tako kot standard ISA je tudi ta standard izčrpal svoje zmogljivosti in v prihodnosti bo proizvodnja plošč, ki podpirajo te vmesnike, prenehala.

VLB (lokalno vodilo VESA). VESA standardni lokalni vmesnik vodila. Lokalno vodilo povezuje procesor z RAM-om, mimo glavnega vodila. Deluje na višji frekvenci kot glavno vodilo in omogoča višje hitrosti prenosa podatkov. Kasneje so v lokalno vodilo »vgradili« vmesnik za povezavo video adapterja, ki zahteva povečano pasovno širino, kar je privedlo do nastanka standarda VLB. Pasovna širina je do 130 MB/s, frekvenca delovanja je 50 MHz, vendar je odvisna od števila naprav, priključenih na vodilo, kar je glavna pomanjkljivost vmesnika VLB.

PCI (Peripheral Component Interconnect). Standard za povezovanje zunanjih naprav, uveden v osebnih računalnikih na osnovi procesorja Pentium. V svojem jedru je lokalni vodilni vmesnik s konektorji za priklop zunanjih komponent. Ta vmesnik podpira frekvence vodila do 66 MHz in zagotavlja hitrosti do 264 MB/s, ne glede na število priključenih naprav. Pomembna novost tega standarda je podpora za mehanizem plug-and-play, katerega bistvo je, da se po fizičnem priklopu zunanje naprave na priključek vodila PCI ta naprava samodejno konfigurira.

FSB (sprednje vodilo). Začenši s procesorjem Pentium Pro, se za komunikacijo z RAM-om uporablja posebno vodilo FSB. To vodilo deluje na frekvenci 100-133 MHz in ima prepustnost do 800 MB/s. Frekvenca vodila FSB je glavni parameter, navedena je v specifikaciji matične plošče. Edina funkcija, ki ostane za vodilom PCI, je priklop novih zunanjih naprav.

AGP (napredna grafična vrata). Poseben vodilni vmesnik za povezavo video adapterjev. Razvit zaradi dejstva, da parametri vodila PCI ne izpolnjujejo zahtev glede zmogljivosti video adapterjev. Frekvenca tega vodila je 33 ali 66 MHz, pasovna širina do 1066 MB/s.

USB (univerzalno serijsko vodilo). Standard Universal Serial Bus opredeljuje nov način interakcije računalnika s periferno opremo. Omogoča priklop do 256 različnih naprav s serijskim vmesnikom, naprave pa lahko povezujemo v verigo. Zmogljivost vodila USB je relativno nizka in znaša 1,55 Mbit/s. Med prednostmi tega standarda je treba omeniti možnost povezovanja in odklopa naprav v "vročem načinu" (to je brez ponovnega zagona računalnika), pa tudi možnost združevanja več računalnikov v preprosto omrežje brez uporabe posebna strojna in programska oprema.

Notranji spomin

Notranji pomnilnik se nanaša na vse vrste pomnilniških naprav, ki se nahajajo na matični plošči. Ti vključujejo pomnilnik z naključnim dostopom, pomnilnik samo za branje in obstojni pomnilnik.

OperativnospominRAM (pomnilnik z naključnim dostopom)

Pomnilnik RAM je niz kristalnih celic, ki lahko shranjujejo podatke. Uporablja se za hitro izmenjavo informacij (ukazi in podatki) med procesorjem, zunanjim pomnilnikom in perifernimi sistemi. Iz njega procesor vzame programe in podatke za obdelavo, vanj pa se zapišejo dobljeni rezultati. Ime "on-line" izhaja iz dejstva, da deluje zelo hitro in procesorju ni treba čakati pri branju ali zapisovanju podatkov iz pomnilnika. Vendar se podatki shranijo le začasno, ko je računalnik vklopljen, sicer izginejo.

Glede na fizični princip delovanja ločimo dinamični pomnilnik DRAM in statični pomnilnik SRAM.

Dinamične pomnilniške celice si lahko predstavljamo kot mikrokondenzatorje, ki lahko shranijo električni naboj. Slabosti pomnilnika DRAM: zapisovanje in branje podatkov je počasnejše in zahteva stalno polnjenje. Prednosti: enostavnost izvedbe in nizki stroški.

Statične spominske celice si lahko predstavljamo kot elektronske mikroelemente - sprožilce, sestavljene iz tranzistorjev. Sprožilec ne shranjuje napolnjenosti, temveč stanje (vklop/izklop). Prednosti pomnilnika SRAM: bistveno hitrejše delovanje. Slabosti: tehnološko bolj zapleten postopek izdelave in s tem višji stroški.

Dinamični pomnilniški čipi se uporabljajo kot glavni RAM, statični pomnilniški čipi pa se uporabljajo za predpomnilnik.

Vsaka pomnilniška celica ima svoj naslov, izražen kot številka. Sodobni osebni računalniki, ki temeljijo na procesorjih Intel Pentuim, uporabljajo 32-bitno naslavljanje. To pomeni, da je skupno 232 neodvisnih naslovov, tako da je možni naslovni prostor 4,3 GB. Vendar to ne pomeni natančno, koliko RAM-a je lahko v sistemu. Največjo velikost pomnilnika določa nabor čipov matične plošče in je običajno nekaj sto megabajtov.

RAM v računalniku se nahaja na standardnih ploščah, imenovanih moduli. Moduli RAM so vstavljeni v ustrezne reže na matični plošči. Strukturno imajo pomnilniški moduli dve izvedbi - enovrstični (SIMM - moduli) in dvoredni (DIMM - moduli). V računalnikih s procesorji Pentium se lahko enovrstični moduli uporabljajo samo v parih (število konektorjev za njihovo namestitev na matično ploščo je vedno sodo). DIMM moduli se lahko namestijo enega za drugim. Na eni plošči ne morete združiti različnih modulov.

Glavne značilnosti modulov RAM:

  • Spomin,
  • dostopni čas.

SIMM - moduli imajo kapaciteto 4, 8, 16, 32, 64 megabajtov; DIMM - moduli - 16, 32, 64, 128, 256, 512 MB. Čas dostopa prikazuje, koliko časa je potrebno za dostop do pomnilniških celic, čim manj, tem bolje. Merjeno v nanosekundah. SIMM - moduli - 50-70 ns, DIMM - moduli - 7-10 ns.

KonstantaspominROM (pomnilnik samo za branje)

Ko je računalnik vklopljen, v njegovem RAM-u ni podatkov, ker RAM ne more shraniti podatkov, ko je računalnik izklopljen. Toda procesor potrebuje ukaze, tudi takoj po vklopu. Zato gre procesor za svoj prvi ukaz na poseben začetni naslov, ki ga vedno pozna. Ta naslov kaže na pomnilnik, ki se običajno imenuje pomnilnik samo za branje (ROM) ali pomnilnik samo za branje (ROM). Čip ROM je sposoben dolgo časa shranjevati informacije, tudi ko je računalnik izklopljen. Pravijo, da so programi, ki so v ROM-u, "vgrajeni" vanj - tam so zapisani v fazi izdelave mikrovezja. Niz programov, ki se nahajajo v ROM-u, tvori osnovni vhodno/izhodni sistem BIOS (Basic Input Output System).

Glavni namen teh programov je preveriti sestavo in funkcionalnost sistema ter zagotoviti interakcijo s tipkovnico, monitorjem, trdimi in disketnimi diski.

Trajni pomnilnik CMOS

Delovanje takšnih standardnih naprav, kot je tipkovnica, lahko podpirajo programi BIOS, vendar s takšnimi orodji robotu ni mogoče zagotoviti vseh možnih naprav (zaradi njihove velike raznolikosti in prisotnosti velikega števila različnih parametrov). Toda za svoje delo BIOS programi zahtevajo vse informacije o trenutni konfiguraciji sistema. Iz očitnih razlogov teh informacij ni mogoče shraniti niti v RAM niti v trajni pomnilnik. Posebej za te namene ima matična plošča obstojen pomnilniški čip, imenovan CMOS. Od RAM-a se razlikuje po tem, da njegova vsebina ne izgine ob izklopu računalnika, od trajnega pomnilnika pa se razlikuje po tem, da lahko vanj vnašamo podatke in jih spreminjamo neodvisno, glede na to, kakšna oprema je del sistema.

Pomnilniški čip CMOS nenehno napaja majhna baterija, ki se nahaja na matični plošči. Ta pomnilnik shranjuje podatke o disketah in trdih diskih, procesorjih itd. Dejstvo, da računalnik jasno spremlja datum in uro, je tudi posledica dejstva, da se ti podatki nenehno shranjujejo (in posodabljajo) v pomnilniku CMOS. Tako programi BIOS preberejo podatke o sestavi računalniškega sistema s čipa CMOS, nakar lahko dostopajo do trdega diska in drugih naprav.

Kontrolna vprašanja

Kaj je matična plošča? Katere komponente osebnega računalnika so na njem?

Kakšno je izvajanje programov s strani centralnega procesorja?

Kateri so glavni parametri procesorja? Kaj označuje urna frekvenca in v katerih enotah se meri?

Kaj je predpomnilnik? Ravni predpomnilnika?

Čemu so namenjene gume? Katere vrste pnevmatik obstajajo?

Katere vmesnike vodil matične plošče poznate?

Kako se RAM razlikuje od trajnega pomnilnika?

Kaj so procesorji RISC? Kako se razlikujejo od procesorjev CISC?

V kateri pomnilnik so shranjeni BIOS programi?

Katere informacije so shranjene v obstojnem pomnilniku?

Katere vrste RAM-a poznate? Kakšna je razlika med njimi?

Brez matične plošče ne gre. Poleg tega je njegova nadaljnja posodobitev odvisna od vrste matične plošče vašega računalnika. Če matična plošča to omogoča, lahko sčasoma razširite RAM in namestite video kartico z večjo zmogljivostjo. Možna pa je kakršna koli nadgradnja, če so še neuporabljene reže in priključki.

Najprej se pogovorimo o matični plošči, ki omogoča razširitev sistema v vse smeri. To je plošča polne velikosti, ki jo priporoča Asus. Obstaja zadostno število rež in elementov, zaradi katerih nadaljnje nadgradnje zagotavljajo svetle možnosti. Prav tako je treba opozoriti, da je ožičenje dobro. Vsi elementi so dobro spajkani in proizvajalec zagotavlja, da bo plošča dolgo zdržala.

Kot običajno, poglejmo vse po točkah.

Na sliki so simboli in poglejmo jih. To so glavni elementi matične plošče:

  • priključek ali vtičnica za priključitev procesorja;
  • reže za priključitev grafične kartice so včasih v naprednih modelih plošč mogoče namestiti dve grafični kartici;
  • Na te reže je priključen RAM, v tem primeru standard DDR2;
  • čip matične plošče in njegov "severni most";
  • zdaj južni most;
  • sistem za hlajenje faz za napajanje procesorja;
  • znani priključki USB, štirje so, ki so izhodni na zadnjo steno sistemske enote;
  • vgrajena zvočna kartica in njeni izhodi;
  • pogonski vmesnik krmilnika FDC;
  • to so izhodi, tudi ti so štirje, v katere so priključeni trdi diski novega standarda;
  • Pri razširitvi lahko te tri reže PCI uporabite za priključitev dodatnih kartic, na primer kartic za zajem videa, TV sprejemnika in drugih;
  • BIOS baterija;
  • 12 V štiripolni konektor za procesor;
  • Napajalnik je priključen na ta 24-polni konektor, od tu se napetost napaja na matično ploščo;
  • tukaj so povezani zastareli trdi diski IDE za DVD, CD Rom;
  • BIOS ali čip.

Zdaj še več podrobnosti

Morda bodo potrebni komentarji za elemente, kot je hladilni sistem. Jasno lahko vidite, da je na sliki čisto na sredini in iz nje prihajajo bakrene cevi. Čip nabora čipov na severni strani pokriva osrednji radiator. Seveda odmeva čip na južni strani. Poleg tega je na voljo tudi krmilnik za sistemsko vodilo, RAM in vgrajen video.

Verjetno je jasno, da ko govorimo o severnem in južnem mostu, mislimo predvsem na njuno lokacijo. Severni most se nahaja nad režami PCI, južni most pa spodaj. Hladilnik delno prekriva tudi južni most, v katerem so krmilnik za omrežno kartico, vgrajen v računalnik, vodila USB, vgrajen zvok itd.

Mikrovezja, ki so združena za opravljanje določenih nalog, se imenujejo nabori čipov. V angleščini je to nabor čipov. Severni in južni most sta dva velika čipa na matični plošči računalnika.
Naloga severnega mostu je povezovanje visoko zmogljivih naprav in procesorjev. Te naprave se nahajajo na matični plošči: video adapter in pomnilnik.

V nasprotju s tem South Bridge upravlja trde diske, razširitvene kartice, omrežne in zvočne kartice, USB itd. Se pravi, zadolžen je za periferne naprave.

Spodaj je primer, kako sta videti dva nabora čipov "North" in "South". Severni most je vedno večji, južni pa manjši. Ti nabori čipov so od VIA.


Kar smo na zgornji sliki označili s številko "6", so radiatorji. Nahajajo se na matični plošči in njihova naloga je hlajenje faz, ki napajajo procesor. Tranzistorji in kondenzatorji so nameščeni pod temi hladilniki. Preprečujejo nihanja napajalne napetosti, ko se obremenitev nenadoma poveča. Če ima matična plošča te naprave, potem bodite prepričani, da je visoke kakovosti. Če je matična plošča slabe kakovosti, lahko procesor postane nestabilen. To ni več dobro.

Močnostne faze ali tokokrogi so sestavljeni iz napetostnih pretvornikov, uporov, tranzistorjev, dušilk, krmilnikov PWM, kondenzatorjev in drugega. Vse to je vključeno v elementno bazo napajalnika procesorja.

Kaj počnejo napetostni pretvorniki?

Nadzorujejo napetost in jo dovajajo, kot je potrebno za normalno delovanje vsakega elementa. Že vemo, da je moč 12 voltov. Vendar vsi elementi ne potrebujejo točno te napetosti. Zato ga je treba znižati, kar naredi pretvornik in ga nato preusmeri na čip ali element, ki ga potrebuje.

Na splošno je to pomembna tema in tukaj se moramo podrobneje posvetiti. Obstaja modul za regulacijo napetosti ali modul za regulacijo napetosti. Na kratko se imenuje VRM. Zmanjšuje tudi napetost. Vendar pogosteje to stori drug modul VRD ali Voltage Regulator Down. Za povprečnega uporabnika je dovolj informacij. Ni se treba poglabljati. Samo poznajte okrajšave in razumejte, kaj počnejo.

Napetostni pretvornik ima običajno v svojem vezju tudi MOSFET-e. Polje iz različnih električnih polj. Nadzirajo jih ta polja. Kaj pomeni MOP? V angleščini zveni kot metal-oxide-semiconductor field effect transistor, v ruščini pa metal-oxide-semiconductor. Najdete lahko tudi skrajšano angleško različico MOSFET ali mosfet.

Glavni nadzor in upravljanje napajalnih faz je koncentriran na matični plošči s krmilnikom PWM. Okrajšava pomeni Pulse Wide Modulation, prevedeno kot "širinska modulacija impulza" ali PWM. Preprosto povedano, to so krmilniki PWM.

Kako krmilnik PWM razume, kakšno napetost je treba napajati v centralni procesor? To mu sporoča osembitni znak. V različnih trenutkih bi morala biti napetost drugačna in zato je tak signal potreben.

Dandanes so vsi računalniki večfazni. Imajo do 24 faz. Toda običajno lahko vidite štirifazne in osemfazne računalnike. Toda enofazni so zdaj redkost. Nekoč pa so bili le ti v službi človeka. Zdaj so ugotovili, da so neučinkoviti.

Toda kaj je enofazni regulator?

Ima omejitev največje napetosti, ki prehaja skozi dušilke, mosfete, kondenzatorje ali skozi glavne elemente, ki jo tvorijo. Napetost ne sme biti večja od trideset amperov. Za primerjavo, sodobni procesorji so sposobni sprejeti elektriko do sto amperov ali več. Če v sodoben računalnik namestite eno fazo, se bo s takšnimi "zahtevami" preprosto stopila. Da odstranimo omejitve in začnemo proizvajati večfazno napajanje procesorja.

Če je regulator večfazni, se lahko električna obremenitev porazdeli ali usmeri po posameznih fazah, njihovo število je lahko zelo različno. Hkrati pa bodo vse te faze skupaj zagotovile točno tisto moč, ki je potrebna. Predpostavimo, da je nameščenih šest faz. Vsaka faza nosi trideset amperov. To je mejna številka, se spomniš? Torej, vsaka faza napaja trideset amperov in skupaj bo sto osemdeset amperov.

Obstaja en odtenek, ki ga morate upoštevati pri nakupu računalnika. Če je njegov procesor generacije Intel Core i7, potem porabi 130 vatov energije. Za napajanje je torej dovolj šest faz. Če vam rečejo, da obstaja več faz, jim ne verjemite, lažejo. Da, sami elementi se zdaj ustvarjajo kot polimeri v trdnem stanju. Prej so elementno bazo sestavljali elektrolitski kondenzatorji. Zdaj lahko polimerni kondenzatorji delujejo vsaj petdeset tisoč ur. Tudi dušilke so drugačne, imajo feritno jedro. Zato ne prenašajo trideset amperov toka, kot je bilo nekoč, ampak vseh štirideset amperov. In če je napajanje šestfazno, bo procesor prejel 240 amperov. Hkrati bo porabil več kot dvesto vatov energije.

Sodobne matične plošče so opremljene s takšno napravo, ki omogoča dinamično preklapljanje med napajalnimi vezji. Vse ni tako zapleteno, kot se morda zdi na prvi pogled. Samo računalnik običajno ne porabi toliko energije, včasih pa se pojavi potreba, nato pa se med delovanjem faze povezujejo ena za drugo. Če se obremenitev zmanjša, se faze izklopijo. Načeloma, kot smo že povedali, je za delovanje procesorja dovolj ena faza. Ampak to je za šibek procesor. Včasih se ta način uporablja med testiranjem.

Od napajalnih faz do matične plošče

Vrnimo se k temi pogovora. Tik spodaj je slika, ki shematično prikazuje vse glavne priključke in elemente na matični plošči:


Na čelu je centralni procesor. Z njim se vse začne. To pomeni, da se dobesedno do vsakega vozlišča podatki prenašajo iz centralnega procesorja prek centralnega vodila.

To situacijo ponazarja tudi naslednja slika:

Kakšna je to pnevmatika, o kateri tako pogosto razmišljamo?

To je procesorsko vodilo plošče in njegovo ime je Front Side Bus. Skratka FSB. Skozi to vodilo medsebojno delujeta severni most matične plošče in procesor. Lahko primerjaš z avtocesto, kako hitro pri taki hitrosti hitijo podatki, pa cel sistem deluje. Delo vodila, njegova frekvenca, se meri v megahercih in višji kot je indikator, bolj aktivno je delo.

Nekoč smo podrobno opisali, kaj je frekvenca in kako se meri. O tem lahko preberete ločeno v posebnem članku.

CPE ima privilegij, da je neposredno povezan s tem vodilom. Vsi ostali elementi prenašajo in sprejemajo podatke preko nameščenih krmilnikov. Vsi so vgrajeni v čip Northbridge.

Včasih so krmilniki integrirani v jedro procesorja, zdaj pa se to dogaja vse pogosteje.

Kaj prinaša prenos krmilnikov? Ko je bil krmilnik RAM premaknjen iz nabora čipov v jedro procesorja, so se zamude pri prenosu podatkov močno zmanjšale. Tem zakasnitvam se načeloma ni mogoče izogniti, če se prenašajo po sistemskem vodilu. Toda tukaj se je izkazalo, da so minimalni.

Kot primer je zanimivo uporabiti procesor Intel LGA1156. FSB praktično ni več. Zakaj? Preprosto, vsi potrebni krmilniki so bili preneseni z matične plošče na procesor.

AMD-jeva ideja se je izkazala za plodno. Zdaj ima ta tehnologija ime in se imenuje "Hyper Transport". Sprva je bil izključno za računalnike, zdaj pa so po tem principu opremljeni omrežni usmerjevalniki Cisco. Kot je že jasno, so te naprave visoko zmogljive.

Postopoma jedro procesorja postaja vse bolj zapleteno. Tja se prenesejo skoraj vse naprave, vključno z videom. Sprva je bilo njegovo mesto na matični plošči v severnem mostu. Lokacija se je zdela popolna. A ko so ga preselili v procesorsko jedro, se je izkazalo, da je veliko učinkovitejši.

Zakaj je ta proces sploh postal mogoč?

Dejstvo je, da se proizvodni proces procesorja zmanjšuje. Za primer si poglejmo serijske procesorje. Tam uporabljena tehnologija je 22 nanometrov. In zahvaljujoč temu je postalo mogoče postaviti 1,4 milijarde tranzistorjev. In vse to je na istem območju.

Da bi bilo bolj jasno, se ena milijardka metra imenuje nanometer. V skladu s tem je 22 nanometrov linearna ločljivost litografske opreme. Je del centralnega procesorja.

Kot lahko vidite, gre evolucija po poti zmanjševanja vsega, tranzistorjev in drugih elementov. In postane jih mogoče postaviti na en čip. In število tranzistorjev nenehno raste, to je naravno. Tako lahko na njihovi podlagi ustvarite kateri koli element in integrirate njegovo CPU grafično jedro. Zdaj razvijalci počnejo prav to. Nenehno zmanjšujejo tehnični proces.

Ta proces je pripeljal do dejstva, da so bili skoraj vsi krmilniki in vmesniki pod eno streho v centralnem procesorju. V mnogih sodobnih matičnih ploščah se je južni most izkazal za popolnoma nepotrebnega. In so ga preprosto opustili. Toda nekaj jih je zadelo severni most. Klasično različico matične plošče, ki smo jo opisali prej, je zdaj le redko mogoče videti.

Če je matična plošča poceni, potem lahko vidite naslednjo sliko: je skrajšana, vendar vsi elementi še vedno niso nameščeni na njej. Le ti se nahajajo ob strani in na dnu tekstolitne plošče. Jasno je, da o konektorjih ali izhodih ni treba govoriti. Kam lahko postavimo elemente?

Glavni element za računalnik, prenosnik in celo tablico je matična plošča, na katero so nato priključene vse druge komponente sistema. Tako rekoč usklajuje nadzor in omogoča priklop dodatne opreme. Zasnovan za nadzor in vzdrževanje stabilnega delovanja vseh elementov računalnika, povezanih z njim: procesor, RAM, trdi disk, video kartica, hlajenje in upravljanje porabe energije.

Iz tega članka boste izvedeli o namenu matične plošče, njenih komponentah in zasnovi sistemske logike.


1. Za kaj se uporablja matična plošča računalnika?

Sistemska plošča ali, kot se imenuje tudi matična plošča, je glavna komponenta strojne opreme, opremljena z linijo za izmenjavo podatkov, priključki, skozi katere sta nameščena procesor in RAM, ter reže za namestitev perifernih naprav.

Nabor čipov je niz čipov, ki so potrebni, da matična plošča nadzoruje vsak proces, ki se dogaja znotraj sistemske enote. Nabor čipov neposredno vpliva na najpomembnejše kazalnike matične plošče, ki vključujejo hitrost prenosa podatkov, podprte modele procesorjev itd.

Glavne komponente katerega koli nabora čipov so tako imenovani "mostovi", ki so posebna mikrovezja. Oba "mostova" sta opremljena z lastnim jasno opredeljenim obsegom nalog, na primer "severni most" zagotavlja komunikacijo med procesorjem, RAM-om in sistemskim vodilom AGP, medtem ko "južni most" komunicira z vodilom PCI I/O. in s številnimi povezanimi z računalnikom perifernimi napravami.

2. Faktorji oblike in velikosti matičnih plošč

Faktor oblike matične plošče je določen standard, ki določa njegove dimenzije, lokacijo pritrditve na ohišje računalnika, priključek za pritrditev napajalnika, lokacijo vmesnikov vodila na plošči, različna vrata in reže, potrebne za namestitev RAM-a, kot tudi podnožje CPU. Najnovejše različice faktorja oblike določajo tudi zahteve za hladilni sistem osebnega računalnika. Pri izbiri določenega računalniškega elementa ne pozabite, da se mora njegovo ohišje ujemati s faktorjem oblike matične plošče.

Trenutno prevladujejo štiri standardne velikosti osnovnih plošč: AT, ATX, LPX, NLX. Poleg zgoraj navedenih standardnih velikosti obstajajo tudi manjše različice: Baby-AT, Mini-ATX, microATX, microNLX. Poleg tega je bila nedavno specifikacija microATX dopolnjena z novim faktorjem oblike - FlexATX. Vsaka od teh specifikacij določa obliko in dimenzije matične plošče, pa tudi značilnosti ohišja in postavitev komponent na njem.

Oblika ATX je najbolj priljubljena v večini sodobnih osebnih računalnikov, ki se uporabljajo v pisarnah in doma.

Ta standard je razvil Intel, ki je leta 1995 izpodrinil takrat popularen standard AT, ki se je dokončno odrekel svoji "moči" šele leta 2000.

Istim standardom, kot so microATX, flexATX, mini-ITX, ne manjkajo osnovne značilnosti faktorja oblike ATX, spreminjajo se le dimenzije same plošče.

Faktor oblike ATX je uspel preživeti Intelov neuspešen poskus leta 2003, da bi lansiral faktor oblike BTX, ki je bil zasnovan za povečanje učinkovitosti pri hlajenju sistemske enote. Toda zaradi popolne želje po zmanjšanju toplote, ki jo proizvajajo računalniške komponente, je moralo podjetje opustiti nadaljnjo podporo za BTX.

ATX je opredeljen:

Geometrijske dimenzije matičnih plošč;

Splošne zahteve glede položaja konektorjev na ohišju;

Električne značilnosti napajalnika;

Položaj napajalnika;

Geometrijske dimenzije napajalnika;

Oblika in položaj številnih konektorjev.

4. faktor oblike microATX

Standard microATX je veja faktorja oblike ATX, ki ga je leta 1997 razvil Intel. Ne glede na to, da je oblika microATX precej stara, je še danes zelo razširjena.

Pojav zgornjega standarda je povezan s potrebo po znižanju stroškov nastalih računalnikov. Znižanje stroškov je bilo doseženo z zmanjšanjem dimenzij matične plošče, kar je neposredno vplivalo na velikost sistemske enote. Ker manjše ohišje povzroči zmanjšano prezračevanje, je faktor oblike microATX pogosto zasnovan le za uporabo v okoljih, ki ne zahtevajo zmogljivosti osebnega računalnika.

5. CPU vtičnice na matični plošči

Matična plošča zahteva povezavo vseh notranjih komponent, ne glede na to, ali gre za procesor, RAM s krmilniki ali vse vrste perifernih naprav.

Da bi se zgornje komponente združile v eno celoto, je matična plošča opremljena s posebnimi vtičnicami, imenovanimi reže, vtičnice ali konektorji. Vse vtičnice na plošči so drugačne oblike.

Podnožje za procesor je največji priključek na matični plošči, zato ga ni težko najti, oblika reže pa se razlikuje glede na tip procesorja. Na podlagi tega postane jasno, da je v vtičnico mogoče namestiti samo model procesorja, ki je združljiv z njim. V nasprotnem primeru se bodo nožice, skozi katere je procesor nameščen v režo, upognile ali, še huje, zlomile. Čeprav se dandanes pini nahajajo neposredno v podnožju matične plošče in ne na procesorju, morate biti pri nameščanju procesorja v podnožje previdni.

Procesorji, ki jih proizvajajo različne znamke, se razlikujejo po standardu podnožja; poleg tega imajo lahko tudi procesorji istega proizvajalca, izdani ob različnih časih, različne formate podnožja.

6. Nabori čipov (Intel / AMD)

Sistemski logični čipi so zasnovani tako, da stabilizirajo delovanje vseh drugih sistemskih komponent, zato naj proizvajalci čipov ponujajo le tiste rešitve, ki jih podpirajo najpogostejše tehnologije.

Intel je še v 80. letih prejšnjega stoletja veljal za razvijalca posameznih komponent za matične plošče in šele leta 1992 je podjetju uspelo sestaviti sistemske logične čipe, vgrajene v procesor 486 s kodnim imenom 420TX–Saturn. Leto pozneje, ko je izšel eden prvih procesorjev iz družine Pentium, je imelo podjetje sistemsko logiko 430LX - Mercury - že popolnoma pripravljeno zanj. Intel je dosegel velik uspeh z izdajo nabora čipov 430FX, bolj znanega kot Triton.

Kot veste, so bili prvi procesorji, ki jih je proizvedel AMD, natančne kopije procesorjev Intel. Odločili so se, da bodo začeli proizvajati lastne modele šele leta 1999 in javnosti predstavili vzorce, imenovane Athlon in Duron, nameščene samo v novem priključku Socket A.

7. Arhitektura matične plošče (severni/južni most)

Glavna komponenta matične plošče so sistemski logični čipi, katerih naloga je zagotoviti stabilno interakcijo med CPE in RAM ter krmilniki perifernih naprav. Sistemska logika je sestavljena iz dveh naborov čipov, imenovanih "severni most" in "južni most".

Naloge "severnega mostu" so zmanjšane na izmenjavo podatkov prek RAM-a in video sistema. Naloge "južnega mostu" vključujejo zagotavljanje normalnega delovanja drugih vrst naprav (trdi diski, optični pogoni), naprav, vgrajenih v matično ploščo (avdio sistem, omrežna naprava) in vhodno/izhodnih naprav.

8. Integrirane naprave (Ethernet, avdio, video)

Trenutno se je sestava matičnih plošč začela dopolnjevati z napravami, ki so bile do nedavnega ločene plošče. Ta odločitev je bila sprejeta le zaradi udobja uporabnika, saj z nakupom ene matične plošče kupec pridobi tudi več naprav, ki so integrirane vanjo.

Večina opisanih naprav so krmilniki in kodeki (majhni specializirani čipi nabora čipov), ki se nahajajo na matični plošči.

Nekaj ​​primerov:

Zvočna kartica . Nedavno je ta komponenta postala obvezna komponenta vsake osnovne plošče. V bistvu je za obdelavo zvoka odgovoren majhen kodek.

Omrežna kartica . Ta komponenta je vgrajen krmilnik, ki je pred časom zamenjal modem. Pogosto je matična plošča opremljena s krmilnikom, katerega frekvenca je 10/100 Mbit; obstajajo tudi možnosti s 1000 Mbit.

Grafične kartice . Nekatere matične plošče so opremljene z vgrajeno grafično kartico, ki včasih po moči ni slabša od posameznih grafičnih kartic najnižje cenovne kategorije.

9. Razširitvene reže in vodila (pci, agp, pci-express itd.)

Najpogosteje imajo matične plošče razširitvene reže ene ali več vrst, ki se razlikujejo po parametrih, kot so pasovna širina, nastavitve napajanja itd., Zato ni vsaka od njih primerna za namestitev grafične kartice. Pri nakupu video kartice se morate prepričati, da se ujema s priključki, ki so na voljo v sistemu.

V zadnjem času so razširitvene reže, kot sta lokalno vodilo ISA in VESA, brezupno zastarele, grafične kartice, združljive z režami PCI in AGP, pa so prav tako izgubile svoj pomen. Sodobni grafični procesorji so prešli na uporabo samo ene vrste vmesnika, imenovanega PCI Express.

Majhno število današnjih proizvedenih matičnih plošč še vedno nima rež za PCI Express, zato, če je sistem, ki ga uporabljate, opremljen z video kartico AGP, ga ne boste mogli spremeniti z zamenjavo nekaterih elementov; zamenjati boste morali celoten sistem .

10. Specifikacije matične plošče

Da bi bila matična plošča pravilno izbrana, je treba upoštevati konfiguracijo računalnika in značilnosti same plošče, kot so:

Čipset(severni in južni most), ki je odgovoren za delovanje procesorja z RAM-om, video kartico itd. Naslednji parametri nabora čipov zahtevajo posebno pozornost: proizvajalec, model, seznam podprtih procesorjev in frekvenca vodila.

Ta parameter je priključek, potreben za namestitev procesorja na matično ploščo. Procesorji različnih proizvajalcev zahtevajo različne vrste vtičnic.

- standard, ki določa natančne dimenzije matične plošče, kje je pritrjena na ohišje, pa tudi, kako so na njej nameščeni priključki, reže in procesorsko vtičnico.

Reže za RAM, video kartice in druge vrste naprav. Pri nakupu matične plošče morate upoštevati frekvenco pomnilnika, ki jo podpira, način postavitve in število rež, USB izhodov in razširitvenih kartic.

Integrirano omrežje, zvočna in video kartica.

11. Podpora za RAM

Preden izberete RAM, morate ugotoviti, katero vrsto pomnilnika podpira vaša obstoječa matična plošča, saj moduli ene vrste pomnilnika ne bodo mogli uporabljati priključkov druge vrste. Tako so danes najbolj znane vrste pomnilnika:

DDR Trenutno se ta vrsta pomnilnika šteje za zastarelo, zato praktično ni povpraševanja.

DDR2- danes dokaj pogosta vrsta pomnilnika; njegova posebnost je vzorčenje 4 bitov podatkov na takt.

DDR3 - Kljub dejstvu, da je ta vrsta pomnilnika trenutno relativno nova, omogoča vzorčenje 8 bitov informacij na takt, pri tem pa porabi 40% manj energije kot DDR2.

12. Konektorji matične plošče

Priključki na matični plošči so potrebni ne le za začetno montažo računalnika, ampak tudi za kasnejše nadgradnje (izboljšave) sistema. Na primer, zamenjava procesorja z bolj produktivnim, povečanje količine RAM-a, izboljšanje video adapterja ali namestitev dodatnih razširitvenih kartic v obliki nekakšnih krmilnikov. Vse to lahko spremenite tako, da preprosto odstranite zastareli element iz reže in vanj vstavite novega.

Zasnova standardnih matičnih plošč, ki se proizvajajo danes, je sestavljena iz naslednjih komponent:

Podnožje procesorja. Ta komponenta je posebna vtičnica, namenjena namestitvi osrednjega procesorja.

Razširitvene reže za RAM. Število teh rež je odvisno od modela matične plošče od 2 do 8.

Priključek, potreben za namestitev napajalnika. Ta komponenta je priključek, ki dovaja električni tok vsaki komponenti računalnika.

IDE vmesnik, ki omogoča povezavo notranjega trdega diska in optičnega pogona.

Čipset. Zahvaljujoč tej komponenti je zagotovljena interakcija centralnega procesorja z RAM-om in V/I napravami.

Vmesniki tipa SATA, ki izvajajo enak seznam funkcij kot IDE.

Priključki za namestitev različnih perifernih naprav, kot so tipkovnica in miška, avdio naprave, monitor, USB naprave in omrežni kabel.

PCI razširitvene reže, preko katerih se priključi zvočna in omrežna kartica računalnika.

Reže PCI-Express x16, potrebne za priključitev grafičnih kartic.

PCI-Express x1 reže, namenjene za namestitev Wi-Fi kartic, GSM modemov in raznih krmilnikov.

Priključek za baterijo, ki shranjuje nastavitve BIOS-a.

13. Procesorsko vodilo

Osnova vsakega osebnega računalnika je matična plošča in vanjo vgrajen procesor. Delovanje celotnega računalnika je odvisno od teh dveh komponent. Za vsako napravo, kot je tipkovnica, diskovni pogon itd., je na matični plošči posebno krmilno vezje, imenovano adapter ali krmilnik.

Vsak krmilnik sodeluje s procesorjem in RAM-om prek sistemskega podatkovnega vodila, imenovanega tudi sistemsko vodilo. Tudi sodobne matične plošče so poleg sistemskega vodila opremljene z:

Pomnilniško vodilo, potrebno za izmenjavo podatkov med procesorjem in RAM-om;

Vodilo predpomnilnika, ki se uporablja za izmenjavo podatkov med procesorjem in predpomnilnikom;

vodilo AGP, namenjeno za namestitev video adapterja;

I/O vodilo (vmesniška vodila), ki se uporablja za povezavo različnih perifernih naprav.

14. Pomnilniško vodilo

Pomnilniško vodilo se uporablja kot sredstvo za prenos podatkov med procesorjem in RAM-om. To vodilo je v interakciji s "severnim mostom" ali, kot se tudi imenuje, čipom Memory Controller Hub. Na hitrost pomnilniškega vodila neposredno vplivata: vrsta pomnilnika in uporabljeni nabor čipov. Zaželeno je, da parametri, kot sta frekvenca pomnilniškega vodila in hitrost procesorskega vodila, sovpadajo.

Pomnilnik, ki deluje na frekvenci, podobni frekvenci vodila procesorja, odpravlja potrebo po namestitvi zunanjega predpomnilnika na matično ploščo. Zaradi tega so bili v procesor vgrajeni predpomnilniki ravni II in III. Veliko dokaj zmogljivih procesorjev, kot je Intel Pentium Extreme Edition, ima vgrajen predpomnilnik stopnje III z do 4 MB pomnilnika, ki pa deluje pri polni frekvenci procesorja. Vendar pa danes pogostejši procesorji, kot so Core Duo in Core 2 Quad, i5, i7, uporabljajo predpomnilnike ravni I, II in III, kar pomeni, da bo predpomnilnik stopnje III kmalu postal pogostejši tip sekundarnega predpomnilnika.

15. Prekinite

Pogosto med delovanjem računalnika pride do situacij, ki zahtevajo, da procesor takoj prekine glavni program, da bi lahko naknadno obdelal dogodke, ki so se zgodili v eni od naprav računalnika. Za rešitev te vrste težav je na voljo tako imenovani prekinitveni mehanizem.

Prekinitev je prekinitev prednostne naloge procesorja za obdelavo dogodka iz neke naprave.

Mehanizem prekinitve vključuje naslednja dejanja:

Naprava, ki zahteva posredovanje procesorja, pošlje posebno zahtevo za prekinitev;

Ta zahteva se nato obdela prek krmilnika prekinitev;

Signal, ki ga obdela krmilnik, je ponovno na razpolago procesorju, ki je prekinil izvajanje prvotnega programa in obdelal nastalo prekinitev. Ko izgine potreba po obdelavi prekinitev, začne procesor izvajati glavni program;

Če pride do več prekinitev, bo prednost dobila prekinitev z najvišjo prioriteto.

Krmilnik prekinitev je čip, ki obdeluje prekinitvene signale, ki prihajajo iz različnih naprav.

Vsem prekinitvam je dodeljena številka, ki je označena s simbolom IRQ.

 

Morda bi bilo koristno prebrati: