Материнская плата. Устройства, подключаемые на неё

Министерство высшего и среднего образования Республики Узбекистан Каршинский информационно – технологический колледж Тема: Материнская плата.Устройства, подключаемые на неё Подготовил: Преподаватель спец предметов С.Р Юсупов Карши 2012 План 1. Введение 2. Материнская плата 2.1 Основные компоненты 2.2 Центральный процессор. 2.3 Классификация системных плат по форм-фактору 3. Оперативная память ОЗУ 3.1 Физические виды ОЗУ 3.2 Память динамического типа (англ. DRAM (Dynamic Random Access Memory)) 3.3 Память статического типа (англ. SRAM (Static Random Access Memory)) 3.4 Логическая структура памяти в IBM PC 4. Видеокарта 4.1 Характеристики 5. Процессор 5.1 Производители 6. Жёсткий диск HDD 6.1 Характеристики 7. Заключение Введение Современное производство невозможно представить без широкого использования компьютерных технологий.

Развитие любой из отраслей национальной экономики напрямую обусловлено внедрением автоматизации на всех ее уровнях, что предполагает наличие большого количества как самой компьютерной техники, так и обслуживающего персонала.

Насыщенность предприятий, организации и учреждений персональными компьютерами требует от молодых специалистов умение в первый же момент сориентироваться и принять правильное решение при получение рабочего задания на подбор, комплектацию, конфигурацию и подключение всего комплекса компьютерных устройств в офисе, а также на его дальнейшее обслуживание.

Выполнение такого задания окажется по плечу при условии получения определенной теоретической подготовки и практических навыков. Ввиду стремительного развития электронной техники и убыстрения темпов обновления номенклатуры изделий электроники, специалисты по обслуживанию персональных компьютеров нуждаются в почти непрерывном выполнений своих знаний.

Соответствующие знания можно почерпнуть эмпирическим путем то есть заимствованием “живого” опыта у более опытных коллег по профессии, или штудированием инструкций и другой сопроводительной документации, предлагаемой к изделиям. Однако для начинающего специалиста немаловажна не только сумма знаний, но и методика их накопления, что всегда находится в поле зрения учебников и учебных пособий, которые рассчитаны на оптимальное сочетание новизны и того что, относится к самим основам компьютерной техники и технологии, то есть является базовым знанием данной сфере деятельности.

В этом реферате мы рассмотрим некоторые компоненты и устройства персонального компьютера. Устройства ПК бывают разными как внешними, так и внутренними. Мы рассмотрим внутренние устройства ПК. В ПК самое нужное и главное конфигурирующее устройство – это материнская плата. Материнская, или системная плата это тот фундамент, на котором построен любой современный компьютер, будь то настольный ПК, ноутбук, или встраиваемая система.

Именно материнская плата объединяет такие различные по своей сути и функциональности комплектующие, как процессор, оперативная память, платы расширения и всевозможные накопители. Именно благодаря материнской плате к компьютеру можно подключать периферийные устройства, ведь даже если набор системной логики (чипсет) поддерживает разнообразные шины и интерфейсы, к обычной микросхеме напрямую подключить, к примеру, принтер, вряд ли у кого получится. 2. Материнская плата Системная плата (англ. motherboard, MB, матери́нская пла́та, также используется название англ. mainboard — главная плата; на компьютерном жаргоне — мама, мать, материнка) — сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера либо сервера начального уровня (центральный процессор, контроллер ОЗУ и собственно ОЗУ, загрузочное ПЗУ, контроллеры базовых интерфейсов ввода-вывода).Именно материнская плата объединяет и координирует работу таких различных по своей сути и функциональности комплектующих, как процессор, оперативная память, платы расширения и всевозможные накопители.

Это второй по важности компонент системного блока. 2.1 Основные компоненты Если говорить о компьютерной начинке, то долгое время различные устройства выпускались либо OEM-компаниями, либо собственно компьютерными производителями.

Например, произведенная отдельно как коммерческий продукт, материнская плата появилась на рынке только в 90-х годах.

Если говорить о конкретных производителях, то, например, среди продукции компании Intel - это модель Batman. Основные компоненты, установленные на системной плате: 2.2 Центральный процессор. набор системной логики (англ. chipset) — набор микросхем, обеспечивающих подключение ЦПУ к ОЗУ и контроллерам периферийных устройств. Как правило, современные наборы системной логики строятся на базе двух СБИС: «северного» и «южного мостов». Северный мост (англ. Northbridge), MCH (Memory controller hub), системный контроллер — обеспечивает подключение ЦПУ к узлам, использующим высокопроизводительные шины: ОЗУ, графический контроллер.

Для подключения ЦПУ к системному контроллеру могут использоваться такие FSB-шины, как Hyper-Transport и SCI. Обычно к системному контроллеру подключается ОЗУ. В таком случае он содержит в себе контроллер памяти.

Таким образом, от типа применённого системного контроллера обычно зависит максимальный объём ОЗУ, а также пропускная способность шины памяти персонального компьютера. Но в настоящее время имеется тенденция встраивания контроллера ОЗУ непосредственно в ЦПУ (например, контроллер памяти встроен в процессор в AMD K8 и Intel Core i7), что упрощает функции системного контроллера и снижает тепловыделение. В качестве шины для подключения графического контроллера на современных системных платах используется PCI Express. Ранее использовались общие шины (ISA, VLB, PCI) и шина AGP. Южный мост (англ. Southbridge), ICH (I/O controller hub), периферийный контроллер — содержит контроллеры периферийных устройств (жёсткого диска, Ethernet, аудио), контроллеры шин для подключения периферийных устройств (шины PCI, PCI-Express и USB), а также контроллеры шин, к которым подключаются устройства, не требующие высокой пропускной способности (LPC — используется для подключения загрузочного ПЗУ; также шина LPC используется для подключения мультиконтроллера (англ. Super I/O) — микросхемы, обеспечивающей поддержку «устаревших» низкопроизводительных интерфейсов передачи данных: последовательного и параллельного интерфейсов, контроллера клавиатуры и мыши). Как правило, северный и южный мосты реализуются в виде отдельных СБИС, однако существуют и одночиповые решения.

Именно набор системной логики определяет все ключевые особенности системной платы и то, какие устройства могут подключаться к ней. Оперативная память (также оперативное запоминающее устройство, ОЗУ). Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес.

Оперативная память передаёт процессору данные непосредственно, либо через кеш – память.

ОЗУ изготавливается как отдельный блок; также может входить в конструкцию однокристальной ЭВМ или микроконтроллера в виде оперативной памяти. Рис №1 Компоненты материнской платы. 2.3

Классификация системных плат по форм-фактору

Классификация системных плат по форм-фактору. Современные: АТХ; microATX; Flex-АТХ; NLX; WTX, CEB. Внедряемые: Mini-ITX и Nano-ITX; Pico-ITX; BTX, MicroBTX и PicoBTX Сущ... Обычно это обусловлено либо тем, что производимый компьютер узкоспециа... 3.

Оперативная память ОЗУ

Оперативная память ОЗУ. Модули ОЗУ для ПК. жарг. Память) — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой... При выключении компьютера содержимое стирается из оперативной памяти, ...

Физические виды ОЗУ

Статическая, наоборот, более быстрая память, но она и дороже. В связи ... 3.4 . DRAM (Dynamic Random Access Memory)) Экономичный вид памяти. Для хране... А это гораздо более длительные операции (в 10 и более раз), чем перекл... За то, что разряды в ней хранятся не статически, а «стекают» динамичес...

Логическая структура памяти в IBM PC

В реальном режиме память делится на следующие участки: Основная област... conventional memory). expanded memory) — аппаратно-программная система, предоставляющая дост... Расширенная память (EMS) Дополнительная память (XMS) Upper Memory Area... Для них 640 Кбайт являются барьером.

приложениям, которым недостаточно основной памяти. Расширенная память адресуется странично через окно, находящееся в верхней зарезервированной области памяти (UMA). Спецификация расширенной памяти (англ. Expanded Memory Specification, EMS) была разработана в 1984 году совместно Lotus Software, Intel и Microsoft.

Поэтому часто встречается сокращение LIM EMS. С конца 1980-х до середины 1990-х EMS активно использовалась в играх и коммерческих приложениях. Однако с приходом спецификаций дополнительной памяти (XMS) стала использоваться реже. На компьютерах, совместимых с архитектурой x86, дополнительная память может использоваться только с процессорами не ниже Intel 80286. Это обусловлено их способностью адресовать более одного мегабайта памяти. 4. Видеокарта Видеока́рта (известна также как графи́ческая пла́та, графи́ческая ка́рта, видеоада́птер, графический ада́птер) — устройство, преобразующее графический образ, хранящийся, как содержимое памяти компьютера или самого адаптера, в иную форму, предназначенную для дальнейшего вывода на экран монитора.

В настоящее время эта функция утратила основное значение, и в первую очередь под графическим адаптером понимают устройство с графическим процессором - графический ускоритель, который и занимается формированием самого графического образа.

Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в разъём расширения, универсальный (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) или специализированный (AGP), но бывает и встроенной (интегрированной) в системную плату (как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета или ЦПУ). В этом случае устройство, строго говоря, не может быть названо видеокартой.

Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический процессор, который может производить дополнительную обработку, снимая эту задачу с центрального процессора компьютера.

Например, все современные видеокарты Nvidia и AMD (ATi) осуществляют рендеринг графического конвейера OpenGL и DirectX на аппаратном уровне. В последнее время также имеет место тенденция использовать вычислительные возможности графического процессора для решения неграфических задач Рис №4 Видео карта Radeon HD 6850 4.1 Характеристики Ширина шины памяти, измеряется в битах — количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты. объём видеопамяти, измеряется в мегабайтах — объём собственной оперативной памяти видеокарты.

Больший объём далеко не всегда означает большую производительность. Видеокарты, интегрированные в набор системной логики материнской платы или являющиеся частью ЦПУ, обычно не имеют собственной видеопамяти и используют для своих нужд часть оперативной памяти компьютера (UMA — Unified Memory Access). частоты ядра и памяти — измеряются в мегагерцах, чем больше, тем быстрее видеокарта будет обрабатывать информацию. текстурная и пиксельная скорость заполнения, измеряется в млн. пикселов в секунду, показывает количество выводимой информации в единицу времени. выводы карты — видеоадаптеры MDA, Hercules, CGA и EGA оснащались 9-контактным разъёмом типа D-Sub. Изредка также присутствовал коаксиальный разъём Composite Video, позволяющий вывести черно-белое изображение на телевизионный приемник или монитор, оснащенный НЧ-видеовходом.

Видеоадаптеры VGA и более поздние обычно имели всего один разъём VGA (15-контактный D-Sub). Изредка ранние версии VGA-адаптеров имели также разъём предыдущего поколения (9-контактный) для совместимости со старыми мониторами.

Выбор рабочего выхода задавался переключателями на плате видеоадаптера. В настоящее время платы оснащают разъёмами DVI или HDMI, либо Display Port в количестве от одного до трех. Некоторые видеокарты ATi последнего поколения оснащаются шестью видеовыходами. Порты DVI и HDMI являются эволюционными стадиями развития стандарта передачи видеосигнала, поэтому для соединения устройств с этими типами портов возможно использование переходников. Порт DVI бывает двух разновидностей.

DVI-I также включает аналоговые сигналы, позволяющие подключить монитор через переходник на разъём D-SUB. DVI-D не позволяет этого сделать. Display Port позволяет подключать до четырёх устройств, в том числе акустические системы, USB-концентраторы и иные устройства ввода-вывода. На видеокарте также возможно размещение композитных и S-Video видеовыходов и видеовходов (обозначаются, как ViVo) Рис №5 Наружный вид видеокарты Объём памяти большого количества видеопамяти Таблица №2 Тип Эффективная частота памяти, МГц Пиковая скорость передачи данных (пропускная способность), ГБ/с DDR 166 — 950 1.2 — 30.4 DDR2 400 — 2400 3,2 — 9,6 GDDR3 700 — 2400 5.6 — 156.6 GDDR4 2000 — 3600 128 — 200 GDDR5 900 — 5700 130 — 320 5. Процессор Центра́льный проце́ссор (ЦП, или центральное процессорное устройство — ЦПУ; англ. central processing unit, сокращенно — CPU, дословно — центральное обрабатывающее устройство) — электронный блок либо микросхема — исполнитель машинных инструкций (кода программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера.

Иногда называют микропроцессором или просто процессором. Изначально термин центральное процессорное устройство описывал специализированный класс логических машин, предназначенных для выполнения сложных компьютерных программ.

Вследствие довольно точного соответствия этого назначения функциям существовавших в то время компьютерных процессоров, он естественным образом был перенесён на сами компьютеры.

Начало применения термина и его аббревиатуры по отношению к компьютерным системам было положено в 1960-е годы. Устройство, архитектура и реализация процессоров с тех пор неоднократно менялись, однако их основные исполняемые функции остались теми же, что и прежде. Главными характеристиками ЦПУ являются: тактовая частота, производительность, энергопотребление, нормы литографического процесса используемого при производстве (для микропроцессоров) и архитектура.

Ранние ЦП создавались в виде уникальных составных частей для уникальных, и даже единственных в своём роде, компьютерных систем. Позднее от дорогостоящего способа разработки процессоров, предназначенных для выполнения одной единственной или нескольких узкоспециализированных программ, производители компьютеров перешли к серийному изготовлению типовых классов многоцелевых процессорных устройств.

Тенденция к стандартизации компьютерных комплектующих зародилась в эпоху бурного развития полупроводниковых элементов, мейнфреймов и миникомпьютеров, а с появлением интегральных схем она стала ещё более популярной. Создание микросхем позволило ещё больше увеличить сложность ЦП с одновременным уменьшением их физических размеров. Стандартизация и миниатюризация процессоров привели к глубокому проникновению основанных на них цифровых устройств в повседневную жизнь человека.

Современные процессоры можно найти не только в таких высокотехнологичных устройствах, как компьютеры, но и в автомобилях, калькуляторах, мобильных телефонах и даже в детских игрушках. Чаще всего они представлены микроконтроллерами, где помимо вычислительного устройства на кристалле расположены дополнительные компоненты (память программ и данных, интерфейсы, порты ввода/вывода, таймеры и др.). Современные вычислительные возможности микроконтроллера сравнимы с процессорами персональных ЭВМ десятилетней давности, а чаще даже значительно превосходят их показатели. 5.1 Производители Наиболее популярные процессоры сегодня производят фирмы Intel, AMD и IBM. Большинство процессоров, используемых в настоящее время, являются Intel-совместимыми, то есть имеют набор инструкций и интерфейсы программирования, сходные с используемыми в процессорах компании Intel. Среди процессоров от Intel: 8086, i286, i386, i486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Celeron (упрощённый вариант Pentium), Pentium 4, Core 2 Quad, Core i3, Core i5, Core i7, Xeon (серия процессоров для серверов), Itanium, Atom (серия процессоров для встраиваемой техники) и др. AMD имеет в своей линейке процессоры архитектуры x86 (аналоги 80386 и 80486, семейство K6 и семейство K7 — Athlon, Duron, Sempron) и x86-64 (Athlon 64, Athlon 64 X2, Phenom, Opteron и др.). Процессоры IBM (POWER6, POWER7, Xenon, PowerPC) используются в суперкомпьютерах, в видеоприставках 7-го поколения, встраиваемой технике; ранее использовались в компьютерах фирмы Apple. По данным компании IDC, по итогам 2009 г.на рынке микропроцессоров для настольных ПК, ноутбуков и серверов доля корпорации Intel составила 79,7 %, доля AMD — 20,1 %.[5] Доли по годам: Таблица №3 Год Intel AMD Другие 2007 78,9 % 13,1 % 8,0 % 2008 80,4 % 19,3 % 0,3 % 2009 79,7 % 20,1 % 0,2 % 2010 80,8% 18,9% 0,3% 2011 83,7% 10,2% 6,1% 6. Жёсткий диск Накопи́тель на жёстких магни́тных ди́сках или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск, в компьютерном сленге «винче́стер» — запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи.

Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров. В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома — магнитные диски.

В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм[1]), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства.

При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

Также, в отличие от гибкого диска, носитель информации совмещён с накопителем, приводом и блоком электроники и (в персональных компьютерах в большинстве случаев) обычно установлен внутри системного блока компьютера.

Рис № 6 Винчестр (HDD) 6.1 Характеристики Интерфейс (англ. interface) — совокупность линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил (протокола) обмена.

Современные серийно выпускаемые внутренние жёсткие диски могут использовать интерфейсы ATA (он же IDE и PATA), SATA, eSATA, SCSI, SAS, FireWire, SDIO и Fibre Channel. Ёмкость (англ. capacity) — количество данных, которые могут храниться накопителем.

С момента создания первых жёстких дисков в результате непрерывного совершенствования технологии записи данных их максимально возможная ёмкость непрерывно увеличивается. Ёмкость современных жёстких дисков (с форм-фактором 3,5 дюйма) на сентябрь 2011 г. достигает 4000 ГБ (4 Терабайт) и близится к 5 Тб[5]. В отличие от принятой в информатике системы приставок, обозначающих кратную 1024 величину (см.: двоичные приставки), производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются величины, кратные 1000. Так, ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 ГБ», составляет 186,2 ГиБ.[6][7] Физический размер (форм-фактор) (англ. dimension). Почти все современные (2001—2008 года) накопители для персональных компьютеров и серверов имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма — под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках.

Также получили распространение форматы 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм и 0,85 дюйма.

Прекращено производство накопителей в форм-факторах 8 и 5,25 дюймов. Время произвольного доступа (англ. random access time) — среднее время, за которое винчестер выполняет операцию позиционирования головки чтения/записи на произвольный участок магнитного диска.

Диапазон этого параметра — от 2,5 до 16 мс. Как правило, минимальным временем обладают серверные диски (например, у Hitachi Ultrastar 15K147 — 3,7 мс[8]), самым большим из актуальных — диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 — 12,5 мс[9]). Для сравнения, у SSD накопителей этот параметр меньше 1 мс. Скорость вращения шпинделя (англ. spindle speed) — количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных.

В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 5400, 5900, 7200 и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции). Увеличению скорости вращения шпинделя в винчестерах для ноутбуков препятствует гироскопический эффект, влияние которого пренебрежимо мало в неподвижных компьютерах. Надёжность (англ. reliability) — определяется как среднее время наработки на отказ (MTBF). Также подавляющее большинство современных дисков поддерживают технологию S.M.A.R.T. Количество операций ввода-вывода в секунду(англ. IOPS) — у современных дисков это около 50 оп./с при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.

Потребление энергии — важный фактор для мобильных устройств. Сопротивляемость ударам (англ. G-shock rating) — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных (англ. Transfer Rate) при последовательном доступе: внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с; внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с. Объём буфера — буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных дисках он обычно варьируется от 8 до 64 Мб Заключение.