Материнские платы и виды памяти

Материнская плата

Материнская плата (motherboard) — это «сердце» персонального компьютера. Некоторые производители называют ее системной платой (system board),(planar board), базовой платой (baseboard) или основной платой (main board), Intel называет свои материнские платы настольными (desktop board). Как бы вы ни называли, именно она формирует компьютер. Она обеспечивает связь всех компонентов компьютера, включая процессор, память, диски, видеокарты, звуковые карты, клавиатуру, мышь и другие периферийные устройства. Если вы собираете компьютер, выбор материнской платы — самое важное решение, которое вам нужно принять, и часто самое сложное. Если вы модернизируете компьютер, замена материнской платы — это часто лучший и наиболее эффективный с экономической и физической точки зрения способ достичь цели. Если вы покупаете компьютер, его материнская п. та определяет его реальные возможности и перспективы будущей модернизации. Материнские платы обладают определенными характеристиками, отличающихся их друг от друга. Комбинация физических характеристик называется форм-фактором. Тип чипсета определяет возможности материнской платы и прочие xaрактеристики включают: тип поддерживаемого процессора; тип BIOS, наличие внешних и внутренних шин. В последующих разделах подробно исследуются все факторы. Материнские платы отличаются друг от друга размером, формой, расположением крепежных отверстий, типом разъема питания, а также типами и расположением портов. Все эти характеристики вместе определяют форм-фактор. Материнской платы. Форм-фактор очень важен при модернизации, потому что новая материнская плата должна поместиться в корпусе и подойти к имеющемуся блоку питания. Форм-фактор не имеет значения, если вы купаете компьютер, потому что вы можете выбрать оптимальную материнскую плату, после чего подобрать под нее корпус.

Чипсеты

Как материнская плата определяет возможности компьютера, так чипсет определяет возможности материнской платы. Чипсет определяет её характеристики типы поддерживаемых процессоров, памяти, типы и скорос­ти, наличие или отсутствие AGP и USB и т. д. Чипсет — это чаще всего набор больших микросхем. Некоторые чипсеты содержат три и более микросхем. Но встречаются такие, в которых все функции обеспечиваются единственной микросхемой, чаще всего они используются в дешевых системах. Структурная схема чипсета 845Е — ведущего на июль 2003 года чипсета Intel для процессоров Pentium 4 и Celeron. Структурные схемы по-1 Разобраться в функциях чипсета. Как и большинство чипсетов, 815Е состоит из микросхемы Northbridge (обозначена как GMCH) и микросхемы Southbridge (ICH2). Первая обеспечивает связь между процессором, памятью и видео, картой AGP, то есть компонентами с высокой пропускной способностью. Вторую можно считать контроллером периферийного оборудования. Она работает с устройствами, имеющими низкую и среднюю пропускную способность, такими как шина PCI, порты USB и т. д. Некоторые производители материнских плат расши­ряют функции Southbridge, добавляя еще одну микросхему, которая часто называ­ется суперконтроллером ввода-вывода (Super I/O controller — 5/0). Производители чипсетов часто используют одну и ту же микросхему Southbridge с разными микросхемами Northbridge, ориентируясь на различные процессоры, Например, микросхема 82801DB ICH4 используется Intel в качестве Southbridge во множестве чипсетов, одни из которых рассчитаны на Pentium 4 и Celeron. Одна и та же микросхема Southbridge может быть использова­на для чипсетов, ориентированных на процессоры разных производителей. Напри­мер, VIA Technologies производит чипсеты для Intel Pentium 4 и AMD Athlon -а архитектура этих процессоров сильно различается, — сочетая одну и ту же мик­росхему Southbridge с подходящей микросхемой Northbridge. Производителей материнских плат очень много, а вот чипсеты делаются весьма ограниченным числом фирм. Дело в том, что разработка чипсета требует значи­тельных инженерных ресурсов, а материнскую плату вокруг чипсета сделать дос­таточно легко. Производители чипсетов хотят, чтобы производители материнских плат покупали их чипсеты, поэтому они обеспечивают тех подробными чертежами, благодаря чему создание материнской платы стано­вится скорее производством, чем конструированием. Если вы исследуете двадцать материнских плат двадцати разных производителей с одним и тем же чипсетом, вы придете к выводу, что общего у них больше, чем отличий. Они могут немного различаться возможностями и планировкой, а глав­ные отличия обычно заключаются в качестве сборки и материалов. Соответственно, один производитель может сделать ужасную плату, а другой — отличную с одним и тем же чипсетом. Конкуренция на рынке материнских плат так высока, что цена находится практически в прямом соответствии с качеством материнской платы.

Понимание основ функционирования чипсета необходимо как для модернизации имеющегося компьютера, так и для сборки нового. Если вы модернизируете ком­пьютер, знания о чипсете подскажут вам, что вы можете сделать и чего не можете. Они помогут вам избежать бесполезных и вредных модернизаций. Если вы соби­раете или покупаете новый компьютер, чипсет является важнейшим фактором, определяющим производительность материнской платы и возможности модерни­зации. Понимание отличий между конкурирующими чипсетами поможет вам при­нять рациональное решение при выборе компьютера. Чипсет определяет поддерживаемые материнской платой стандарты шин ввода-вывода. Он управляет шинами ввода-вывода, передавая данные между ними, про­цессором и памятью. От возможностей чипсета зависит, какие именно шины ввода-вывода будут поддерживаться системой, на какой скорости эти шины будут работать, а также какие дополнительные возможности, имеющие к ним отноше­ние, будут поддерживаться системой. Можно насчитать шесть и более стандартов шин ввода-вывода, использовавшихся в персональных компьютерах с момента появления последних.

Процессор

Процессор (микропроцессор или CPU) — это «мозг персонального компьютера. Он решает все общие вычислительные задачи и согласовывает работу памяти, видео­адаптера, дисковых накопителей и других компонентов системы. Процессор — это необычайно сложная микросхема, подключающаяся на большинстве персональ­ных компьютеров непосредственно к материнской плате, но иногда устанавливае­мая и на дочерней плате, которая, в свою очередь, подключается к материнской посредством специализированного слота. Процессор занимается выполнением программ, включая как код самой операци­онной системы, так и код пользовательских приложений. С точки зрения процес­сора, программа представляет собой всего лишь группу низкоуровневых инструк­ций, которые выполняются более или менее последовательно по мере их получения. Эффективность и рациональность выполнения инструкций определя­ется внутренним устройством процессора — его архитектурой (architecture). Ар­хитектура процессора совместно с его тактовой частотой (скоростью) определяют быстроту выполнения инструкций различных типов. Внешние интерфейсы про­цессора определяют скорость передачи информации между процессором и внеш­ним кэшем, оперативной памятью, чипсетом и другими компонентами системы. Современные процессоры состоят из следующих компонентов:

* Блок выполнения (execution unit) — ядро процессора, занимающееся выполнени­ем инструкций.

* Предсказатель ветвления (branch predictor) — блок, пытающийся предсказать, какая инструкция программы будет выполнена следующей. Изменение порядка выполнения программы называется ветвлением (branch) и и переходом (jump). Данные предсказателя позволяют блоку упреждающей выборки и блоку декодирования получать инструкции и данные заранее, чтобы инструкции были уже готовы к выполнению, когда процессор затребует их.

* Тематический сопроцессор (floating-point unit — FPU) — это специализированный логический блок.

Процессор крепиться на материнскую плату и должен оснащаться хорошей системой охлаждения (радиаторную, водную). Материнские платы поддерживают разные виды процессоров. Так как процессоры могут быть разными по модулю подключения (socket), и чипсет на материнской плате не может поддерживать все виды процессоров, они никогда не могут функционировать вместе.

BIOS

Сами по себе процессор, память, чипсет и другие компоненты материнской платы являются всего лишь бесполезными кусками кремния, пластика и металла. Ни один из них сам по себе ни на что не способен и не умеет общаться с другими ком­понентами. Набор отдельных деталей превращается в работающий компьютер бла­годаря BIOS — базовой системе ввода-вывода. BIOS - это программа реального режима (real - mode), которая более или менее постоянно хранится в микросхеме, расположенной на материнской плате. Изна­чально BIOS хранилась в микросхемах, доступных только для чтения (ROM), по­тому и называлась она ROM BIOS. Единственный способ модернизации такой BIOS заключался в снятии старой микросхемы и установки новой. В наши дни BIOS хранится в перезаписываемой постоянной памяти (ROM), что позволяет обновлять эту программу без физической замены микросхемы. Когда на материнскую плату подается питание, первым включается процессор. После инициализации он переходит по предопределенному адресу в памяти и вы­полняет программу, записанную по этому адресу. Этот адрес является точкой входа подпрограммы тисэ, поэтому сразу после инициализации процессора Bin начинает выполнять процедуру загрузки системы. Сначала BIOS инициализирует установленное оборудование и выполняет самопроверку при включении (рower-on, Self Test — POST). После завершения начальной стадии загрузки BlOS загружает операционную систему и передает ей управление. После загрузки операционной системы BIOS может продолжать выполнять различные действия на низком уровне по запросам, поступающим от операционной системы и приложений. Операционные системы типа DOS и Windows 3.x в значительной степени полагались на BIOS в том, что касалось стандартных задач. Однако в BIOS они выполняются медленно и в реальном режиме, поэтому современные one • рационные системы, такие как Windows 95/98/NT/2000/XP и Linux, меньше зависят от сервисов BIOS и больше — от драйверов, напрямую работающих с оборудованием. Одно из главных предназначений BIOS — посредничество между чипсетом, про­цессором и другими основными компонентами системы. Полная реализация не­которых системных функций, таких как USB, Plug-and-Play, Power Management (управление питанием) и AGP, требует поддержки как на уровне чипсета, так и на уровне BIOS. Если функция не поддерживается чипсетом или BIOS, она либо бу­дет вовсе недоступна, либо будет доступна в весьма ограниченном объеме. Большинство персональных компьютеров основаны на BIOS, изготавливаемых фирмами Phoenix, American Megatrends, Inc. (AMI) и Award (ныне дочерняя компания Phoenix). Некоторые крупные производители компьютеров устанав­ливают на микросхемах BIOS свою маркировку (IBM или Compaq, например) однако на самом деле это те же самые Phoenix, AMI или Award, только слегка измененные.

Когда вы покупаете новый компьютер или материнскую плату, от установленного в нем BIOS зависит, конечно, не так много, как от чипсета. Вы можете смело предположить, что BIOS в любом новом компьютере или на любой новой материнской плате будет поддерживать все функции, обеспечиваемые чипсетом. Бывают и значительные исключения из этого правила (например, некоторые ранние системы с USB-портами поставлялись без поддержки USB на уровне BIOS), Однако, исключения обычно не влияют на функционирование системы в целом.

Виды памяти(введение)

Память компьютера – совокупность устройств для хранения информации. Вся память компьютера делиться на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя делиться на оперативную, постоянную и кэш – память, а внешняя на жёсткие диски, гибкие диски, cd и dvd диски и магнитные ленты.

Постоянная память

Постоянная память хранит в себе системные файлы, которые необходимы для загрузки операционной системы, проверки устройств компьютера, а так же файлы BIOS. Такая память называется ROM – (read only memory), Просмотр этой памяти невозможен так как эта память постоянная. Бывает два вида: однократно программируемые и многократно программирумая.

Оперативная память

Оперативная память (RAM) – это внутреняя память в которой работает пользователь в текущем сеансе. Эта память энергозависимая. Загрузка в оперативную память происходит сразу после включения компьютера. Оперативная память обеспечивает режимы записи, считывания и хранения информации, в любой момент возможен доступ к любой ячейке памяти. Основные виды: DIMM и SIMM. SIMM – очень старый вид оперативной памяти и сейчас его редко можно встретить. Основные виды DIMM: DDR, DDR2, DDR3. Все различаются между собой максимальным объёмом, модулем подключения и производительностью. Алгоритм работы оперативной памяти:

1. Включение компьютера загрузка файлов BIOS.

2. Загрузка файлов системы

3. Обработка программ, которые открывает пользователь

После выключения компьютера оперативная очищается. Является связкой между винчестером и процессором.

Винчестер

Винчестер – это жёсткий диск компьютера. На нём храниться вся информация. Первая модель жёсткого диска имела 30 дорожек по 30 сектаров – это совпало с калибром ружья “Винчестер”. Сейчас используются такие модули подключения: IDE, MiniIDE, SATA I, SATA II.

IDE и MiniIDE подключаются через 40-pi слот, такой же слот используется для CD-rom. Но MiniIDE используется в ноутбуках, и поэтому он намного компактнее и дороже, чем его собрат IDE.

Но сейчас на рынке появились новые винчестеры: SATA I и SATA II. Эти винчестеры стоят в несколько раз дороже, чем IDE.

Но они имеют большую скорость записи, и с помощью пары винчестеров можно создать RAID массив. Массивы бывают разные

1. Raid 0 (striping) объединяет два диска в одну метку тома, тем самым увеличивает скорость записи и объем.

2. Raid 1 (data mirroring) делает точную копию одного винчестера на другом, тем самым увеличивается безопасность сохранения информации

3. Raid 0+1 объединяет в себе Raid 1 и Raid 0, но требует 4 винчестера

4. JBOD позволяет установить операционную систему на SATA диск (ни в одном другом режиме массив RAID не позволяет устанавливать операционную систему на диск SATA).

Примерно такие же массивы существуют в SATA II.

Кэш – память

Кэш – память заносит в себе адреса ячеек, тем самым увеличивает производительность процессора Содержиться на материнской плате, процессоре и винчестере. То есть во время запуска программы процессор начинает искать информацию на винчестере, но если до этого программа запускалась, то она была занесена в кэш – память.

Cd и floppy.

Оптические диски – это диски, на поверхности которых информация записана прожигом от лазерного луча. Эти диски, покрыты тонким напылением алюминия. Имеет одну дорожку в форме спирали. На лазерном диске впадины поглащают луч, то это воспринимается как 0, если отражают, то 1

Floppy – гибкий магнитный диск. Весь магнитный диск делится на сектора и дорожки. Поверхность диска покрыта магнитным слоем.