Електронні плати

Материнська плата.

Сама головна плата в ПК – це материнська системна плата. Вона сама велика і на ній розташовуються найважливіши елементи ПК: МП, модулі памяти і другі мікросхеми, а також спеціальні роз’єми для установки інших плат (меньшого розміру).

Сьогодня основним параметром явл марка чипсета материнскохї плати (chipset)

Чипсет — це мікропроцесорний комплект,а саме набір мікросхем, необхідних для взаємодії процесора з всім іншим електронними пристроями.

Чипсет складається з 2-х мікросхем одна з яких називається південним мостом, а інша північним

Колись у минулому материнську плату покривала розсип з багатьох десятків мікросхем. Потім з'явилася ідея звести їх у кілька спеціалізованих «замовлених» мікросхем — отриманий комплект і назвали чипсетом. Перші чипсеты звичайно складалися з чотирьох мікросхем. Сьогодні в основному чипсети складаються з двох мікросхем, одна з яких називається південним мостом, а інша, відповідно, північним. На материнській платі,— це самі великі мікросхеми після процесора. По їхньому маркіруванню можна визначити виробника і марку чипсета. (останнн 2 рокі продуктивність МП дуже виросла, а продуктивність материнських плат виросла не у такому обсягу як МП,що стало узкім місцем для ПК)

Знати виробника і марку чипсета не менш важливо, чим виробника і марку процесора, оскільки функціональні можливості комп'ютера визначає чипсет, а від процесора лише залежить швидкість, з яким ці функції виконуються. Чипсет материнської плати повинний бути погоджений із процесором. Це значить, що не всякому процесору підійде будь-яка материнська плата, і навпаки. Оскільки від чипсета сьогодні залежить більше, ніж від самого процесора, ми б рекомендували при покупці комп'ютера запитувати не який у нього процесор, а який у нього чипсет материнської плати.

Від чипсета материнської плати насамперед залежать частоти, на яких вона може працювати. Від нього залежить і можливий обсяг оперативної пам'яті, і кількість додаткових пристроїв, який можна підключити до материнської плати.

Шини материнської плати

З іншими пристроями процесор комп'ютера зв'язаний групами провідників, що називаються шинами.

По функціях розрізняють три основних шини: шину команд, шину даних і адресну шину.

Шина команд для 32-розрядних процесорів— це 32 рівнобіжних провідника, по яких у процесор з оперативної пам'яті надходять команди з програм.

Шина даних у процесорах Pentium і більш пізніх — 64-розрядна і представлена 64 провідниками. Зверніть увагу на те, що, незважаючи на деякі несумлінні рекламні заяви, це не робить процесор Pentium 64-розряд- ним, оскільки для розрядності процесора важлива не розрядність шини даних, а розрядність шини команд.

Адресна шина служить для вибору як команд, так і даних з оперативної пам'яті. Можна вважати, що вона є керуючої для двох інших шин.

Головна шина, FSB (Front Side Bus ) або системна шина

Усі шини, що зв'язують процесор з оперативною пам'яттю, можна розглядати як одну головну (системну) шину. Вона називається шиною FSB (Front Side Bus). Коли говорять про те, що материнська плата працює з частотою 66 (100, 133) МГц, то мають на увазі саме частоту головної шини, на яку спирається процесор (він одержує цю частоту і множить її на свій коефіцієнт внутрішнього множення). Інші пристрої підключають до МП через шини розширення

Якщо забути про підключення до комп'ютера зовнішніх пристроїв, то можна сказати, що процесор одержує команди від оперативної пам'яті й обмінюється з нею даними. Тільки пам'ять процесор розглядає як свій пристрій. Всі інші пристрої для нього — зовнішні, навіть якщо вони і знаходяться усередині системного блоку.

Шина ISA(Industry Standard Architecture)

ISA (Industry Standard Architecture - стандартна індустріальна архітектура). ) — це геніальне рішення початку 80-х років. Це такий стандарт, що дозволив врізати у головну шину роз’єми для підключення додаткових пристроїв і працювати з ними, як із внутрішніми. Ця технологія одержала назву AT (Advanced Technology ) і вперше була реалізована в комп'ютерах другого покоління BM PC

Шина містить 16 ліній для передачі даних, 24 лінії для пе­редачі адреси, 15 лінііі для апаратних переривань і 7 лініи для організації прямого доступу до пам'яті. Крім того, кілька провідників призначені для розведення електро­живлення та службових сигналів. Шина працює на частоті 8 МГ'н» Максимальна швидкість передачі даних по шині теоретично може досягати 16 Мбайт/с.

До появи цього стандарту перші комп'ютери IBM PC майже не працювали з зовнішніми пристроями (принтер, джойстик,). Після впровадження стандарту ISA з'явилася можливість легко встановлювати на материнській платі додаткові плати для підключення чого завгодно — хоч магнітофона, хоч холодильника, хоч побутової освітлювальної мережі. Додаткові плати одержали назва дочірніх плат, карт чи розширення або просто карт.

Локальна шина (поширений стан­дарт -Шина VLB)

Введення до складу ПК локальної шини дало змогу безпо­середньо сполучати зовнішній пристрій з ОЗП. Так уперше системна шина була відділена від локальної шини — вони стали спілкуватися через «міст». Сьогодні функції моста виконує мікросхема «південного моста» чипсета..

До кінця 80-х років різко зросли вимоги до комп'ютерної графіки. Вона стала такою, що шина ISA уже не справлялася з необхідним потоком даних. Рішення шукали недовго. Знову врізали в шину, що зв'язує процесор з пам'яттю, спеціальний роз’єм, до якого можна було підключити відеокарту. Так у комп'ютерах четвертого покоління з'явилася нова шина — VLB (VESA Local Bus). запропонований асоціацією VESA, проте він уже застарів.Виробни­ками ЕОМ розроблено стандарти на локальні шини. У першій половині 90-х років XX ст. був поширений стан­дарт VLB (VESA Local Bus),

До локальної шини VLB можна було підключати не тільки відеокарту, але й інші пристрої. При тактовій частоті материнской плати 33 МГц — до трьох пристроїв, при тактовій частоті 40 МГц — до двох, а при частоті 50 МГц — льки один пристрій (звичайно це була відеокарта).

Шина РСI

У сучасних ПК проміжне місце між системною шиною (МП — оперативна нам'ять) і шиною ІSА зай­мають mezzanine-шини, тобто шини-прибудови. Вони не залежать від типу ЦП і його тактової частоти. Найпо­ширенішим стандартом на такі шини є РСI (Peripheral Component Interconnect- зв'язок периферійних ком­понентів). Специфікація РС1 має переваги перед VLB. До шини РС1 можна підключати до 10 пристроїв. Рознімних з'єднань розширення, як правило, три-чотири, оскільки частину пристроїв розмішено на системній платі. Внаслідок того. то кожна плата розширення РС1 може розділятися між двома периферійними пристроями, змен­шується загальна кількість рознімних з'єднань.

Шина PCI стала новою локальною шиною в комп'ютерах п'ятого покоління, зібраних на процесорі Pentium.

На шині РС1 може бути 124-контактне (32-розрядна передача даних) або 188-контактне (64-розрндна передача даних) рознімне з'єднання, при цьому 'теоретично можлива швидкість обміну даними становить відповідно 132 і 264 Мбайт/с. Стандартна тактова частота шини — 33 МГц.

Відеокарта — далеко не єдиний пристрій, що вимагає високої швидкості обміну даними: є ще дисководи, сканери звукова карта і многие-многие інші. До початку 90-х років стало очевидно, що залишаючись у рамках старої архітектури, закладеної в часи ISA, неможливо розвиватися далі. У 1991 р. корпорація Intel приступила до розробки нової шинної архітектури — PCI ().

Що таке plug-and-play?

Шина PCI стала абсолютно несумісної з пристроями, випущеними для ранніх шин, але її висока продуктивність і простота настроювання устаткування забезпечили швидке розгортання виробництва пристроїв нового покоління. Важливим достоїнством цієї шини стала можливість створення самоустановлювальних пристроїв (plug-and-play). Суть цього принципу полягає в тому, що після фізичного підключення дочірньої плати до материнської плати відбувається автоматичне визначення підключеного пристрою і виділення йому таких ресурсів, щоб воно не конфліктовало з іншими, раніше встановленими пристроями.

Інтерфейс AGP

Наприкінці 90-х років шина PCI стала стримувати розвиток комп'ютерної графіки. Так з'явився новий інтерфейс — AGP (Accelerated Graphics Port ). Сьогодні практично усі відеокарти випускаються для цього стандарту. Вони працюють з частотою материнської плати (66/100/133 МГц) і забезпечують продуктивність у кілька разів більш високу, чим відеокарти PCI. Стандарт AGP передбачає кілька режимів продуктивності: AGP, AGPx2 і AGPx4. Який саме з цих режимів можна використовувати, залежить від чипсета материнської плати.

На жаль, до моменту написання цієї книги ситуація на ринку склалася так, що в продажі мається дуже багато відео­ карт, що працюють у режимі чотириразового множення (AGPx4), але чипсетов материнських плат, що підтримують цей режим, практично немає. Появившийся в кінці 1999 р. чипсет Intel 820 хоч і розрахований на використання відеокарт AGPx4, але має настільки багато недоліків, що навряд чи може бути рекомендований до використання.

Зв'язок між шиною AGP і основною шиною материнської плати забезпечує «північний» міст чипсета.

Контролер дисків. Цей контролер призначений для ке рування роботою механічних рухомих частин пристрою формування електричних імпульсів під час запису та чи тання інформації. Він містить:

• генератор, що живить змінним струмом двигун дискії

• складну сервосистему, яка керує пристроєм пс зиціювання блока головок на потрібну доріжк (циліндр) відповідно до сигналів, що надходять ві адаптера;

Контролер введення-виведення (адаптер портів). Це пристрій, що обслуговує різноманітні зовнішні пристрої (принтери, маніпулятори тощо). Приєднання 'їх до проце­сорного блока здійснюється через спеціальні схемні еле­менти, які називають портами. Розрізняють паралельні та послідовні порти. Паралельний порт дає змогу передати за один такт 1 байт, оскільки для передачі кожного біта відводиться один провідник (контакт) і, таким чином, усі складові байта передаються одночасно, паралельно.

Послідовний порт має тільки одну пару провідників для передачі даних, і тому біти одного байта проходять че­рез порт послідовно. Для передачі одного байта потрібно не менше восьми тактів. Послідовний порт використову­ють і для передачі сигналів (наприклад від маніпулятора).

Адаптер введення-виведення обслуговує один—три паралельних порти (їх іменують LPT1—LPT3) і два—чоти­ри послідовних (з іменами СОМІ—COM4). Рознімні з'єднання винесено на задню стінку системного блока, до них підключаються кабелі зовнішніх пристроїв. Загальна кількість рознімних з'єднань, як правило, менша від чис­ла портів. ПК має рознімні з'єднання під два СОМ- та один LPT-порти.

У ПК застосовуються контролери основних стан­дартів: ISA, VESA, PCI (залежно від рознімних з'єднань, що є на системній платі). Контролери жорстких дисків за­безпечують інтерфейси IDE або SCSI, а також їх доско­наліші різновиди (Fast ATA-2, Wide SCSI та ін.). У більшості сучасних системних плат використовують вбудо­вані контролери введення-виведення, НГМД і НЖМД однієї з мікросхем чіпсету.

Звукові карти

Одним із середовищ, в якому користувач веде діалог з ПК, є звукове. Навіть звичайні офісні, домашні комп'юте­ри можуть записувати і відтворювати звук, реагувати на команди голосом, виводити звукові повідомлення. Раніше це робили лише спеціалізовані мультимедійні ПК.

Будь-який ІВМ-сумісний комп'ютер має стандартний канал керування звуком Speaker (спікер), розрахований н а підключення невеликого динаміка (як у кишеньковому радіоприймачі). Звук формується з тонального сигналу від таймера, роботою якого можна програмне керувати; Час­тоту (тон) сигналу можна змінювати. Такий спосіб фор­мування звуку мало завантажує навіть МП 8086 і дає змо­гу відтворювати нехитрі мелодії.

Починаючи з класу 286, МП здатні формувати потік керуючих сигналів, які дають можливість відтворювати музичний або мовний сигнал з якістю дешевого прийма­ча. Проте таке формування звуку завантажує МП прак­тично повністю. Погана якість звуку зумовлена також низькими характеристиками динаміка.

У наш час роль стандартного звукового каналу зведе­на до подачі гудків під час завантаження комп'ютера, ідентифікації помилок при його початковому тестуванні, коли повідомлення на екран ще не може бути виведено, а також до супроводу деяких системних помилок.

Фактично стандартизованим засобом для роботи з аудіосигналом є сучасний цифровий аудіоканал, реалізо­ваний на звукових платах — спеціалізованих мікро-комп'ютерах для оброблення звуку. Одним із перших та­ких пристроїв була плата Sound Blaster. Цифровий аудіока­нал забезпечує можливість моно- та стереофонічного запису і відтворення аудіофайлів з рівнем якості від касет­ного магнітофона до аудіо-CD. Запис проводиться оциф-руванням (аналогово-цифровим перетворенням) вибірок миттєвого значення сигналу з частотою дискретизації 5—44,1 кГц. Розрядність застосовуваних перетворювачів становить 8, 16, 32 біт і більше. Якість звуку тим вища, чим більші частота дискретизації та розрядність. Для передачі потоку даних по шині у звукових платах використовують канали DMA, і тому цими даними ЦП не завантажується.

Крім цифрового аудіоканалу, на звукових платах та­кож є:

• мікшер, що змішує та регулює вхідні сигнали від різних пристроїв (мікрофона, CD-ROM, цифрового аудіоканалу та ін.);

• еквалайзер, який регулює тембр на низьких і високих частотах;

• синтезатор (MIDI-синтезатор), що забезпечує імітацію різних музичних інструментів (є частотні FM-синтезатори та більш якісні, але дорогі хвильові WaveTable -синтезатори);

• MIDI-nopm для підключення електромузичних інструментів, сумісних зі стандартом MIDI (часто рознімне з'єднання цього порту виконує функцію ігрового порту, встановленого на платі, та служить для підключення ігрових маніпуляторів-джойстиків);

• вбудований підсилювач, до рознімного з'єднання яко-го підключають навушники або колонки;;

• рознімні з'єднання для підключення мікрофона, CD-ROM, а також лінійні вхід і вихід.

Дата добавления: 2015-08-03