РКостенкоИ

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
Колледж педагогического образования, информатики и права
ПЦК естественнонаучных дисциплин, математики и информатики
РЕФЕРАТ
на тему:
Описание и представление основных характеристик материнских плат.
Автор реферата:
____________________
(подпись)
Костенко И.И.
(инициалы, фамилия)
Специальность: 230115 - Программирование в компьютерных системах
Курс: II
Группа: И-21
Зачет/незачет:_________________________________________________________
Руководитель:
_____________________
Когумбаева О.П
(подпись, дата)
(инициалы, фамилия)
г. Абакан, 2013г.
Оглавление
Введение ............................................................................................................................................................. 3
1.Элементы Материнской платы: ..................................................................................................................... 4
2.Порты ............................................................................................................................................................... 5
3.Разъёмы ............................................................................................................................................................ 6
4.Форм-фактор материнской платы ................................................................................................................. 7
5.Советы по выбору материнской платы ......................................................................................................... 8
Заключение ....................................................................................................................................................... 10
Список литературы: ......................................................................................................................................... 11
Введение
В настоящее время рынок материнских плат огромен. Не всегда можно разобраться во всех
характеристиках этих устройств. В связи с этим актуальным становится вопрос о выборе
материнской платы. Этому и будет посвящен данный реферат.
Цель исследования – изучение компонентов материнской платы и составление рекомендаций по
выбору материнской платы.
Объект исследования – материнские платы.
Предмет исследования – исследование теоретического материала по материнским платам.
Задачи:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Описать основные элементы материнской платы.
Выделить основные характеристики материнской платы.
Выявить основные проблемы совместимости оборудования с материнскими платами.
Изучение основных потребностей покупателя при выборе материнской платы.
Создание электронного учебника при помощи выбранной программы.
Представить готовый продукт пользователю.
1.Элементы Материнской платы:
Главным узлом, определяющим возможности компьютера, является системная, или
материнская (от англ. motherboard) плата. На ней обычно размещаются:
1. базовый микропроцессор;
2. оперативная память;
3. сверхоперативное ЗУ, называемое также кэш-памятью;
4. ПЗУ с системной BIOS (базовой системой ввода/вывода),
5. набор управляющих микросхем, или чипсетов (chipset),
вспомогательных
микросхем
и
контроллеров
ввода/вывода;
6. КМОП-память с данными об аппаратных настройках и аккумулятором для ее питания;
7. разъемы расширения, или слоты (slot);
8. разъемы для подключения интерфейсных кабелей жестких дисков, дисководов,
последовательного и параллельного портов, инфракрасного порта, а также универсальной
последовательной шины USB;
9. разъемы питания;
Чипсетом материнской платы называют набор микросхем, управляющий процессором, оперативной
памятью и ПЗУ, кэш-памятью, системными шинами и интерфейсами передачи данных, а также рядом
периферийных устройств. Чипсеты конструктивно привязаны к типу используемого процессора,
причем за время жизненного цикла процессора успевает смениться несколько поколений чипсетов для
него, и первые чипсеты позволяют использовать преимущества нового процессора лишь отчасти, а
последние позволяют выжать из процессора максимальную производительность и использовать
широкий спектр процессоров
Все компоненты материнской платы связаны друг с другом системой проводников (линий), по
которым происходит обмен информацией. Эту совокупность линий называют шиной (Bus). В отличие
от других систем соединения, линии шины делятся на три группы в зависимости от типа передаваемой
информации: шины данных, шины адреса и шины управления. Шины различаются и по своему
функциональному назначению. Системную шину можно упрощенно представить как
совокупность сигнальных линий, объединенных по их назначению (данные, адреса, управление),
которые также имеют вполне определенные электрические характеристики и протоколы
передачи информации. Основной обязанностью системной шины является передача информации
между процессором (или процессорами) и остальными электронными компонентами компьютера. По
этой шине осуществляется не только передача информации, но и адресация устройств, а также
происходит обмен специальными служебными сигналами. Используемые в настоящее время шины
отличаются по разрядности, способу передачи сигнала (последовательные или параллельные),
пропускной способности, количеству и типу поддерживаемых устройств, а также протоколу
работы. Шины могут быть синхронными (осуществляющими передачу данных только по
тактовым импульсам) и асинхронными (осуществляющими передачу данных в произвольные
моменты времени), а также использовать различные схемы арбитража (то есть способа
совместного использования шины несколькими устройствами).
Если обмен информацией ведется между периферийным устройством и контроллером, то
соединяющая их линия передачи данных называется интерфейсом передачи данных, или просто
интерфейсом. Среди применяемых в современных и перспективных ПК интерфейсов можно отметить
EIDE, SCSI, SSA и Fibre Channel, USB, FireWire (IEEE 1394) и DeviceBay. Среди интерфейсов
передачи данных особняком стоят порты ввода/вывода, использующиеся для подключения
низкоскоростных периферийных устройств: последовательный порт (COM), параллельный порт
(LPT), игровой порт/MIDI порт и инфракрасный порт (IrDA).
Важной характеристикой материнской платы является ее форм-фактор, определяющий ее
геометрические размеры, расположение разъемов расширения и процессора, точек крепления платы, а
также тип разъема питания платы и питающие напряжения. Поэтому форм-фактор платы определяет
также используемый тип корпуса и блока питания.
2.Порты
USB (Universal Serial Bus)
Шина USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина) появилась по компьютерным
меркам довольно давно - версия первого утвержденного варианта стандарта появилась 15 января 1996
года. Разработка стандарта была инициирована весьма авторитетными фирмами - Intel, DEC, IBM,
NEC, Northen Telecom и Compaq. Основная цель стандарта, поставленная перед его разработчиками создать реальную возможность пользователям работать в режиме Plug&Play с периферийными
устройствами. Возможности USB следуют из ее технических характеристик:
1. Скорость обмена –от1.5 до 12 Mb/s
2. Максимальная длина кабеля - 5 m
3. Максимальное количество подключенных устройств (включая размножители) - 127
4. Напряжение питания для периферийных устройств - 5 V
5. Максимальный ток потребления на одно устройство - 500 mA
Разъёмы USB предназначены для подключения к компьютеру различных внешних периферийных
устройств (мышь, клавиатура, портативный жёсткий диск, цифровая камера, принтер и т.д.). Разъёмы
стандартов USB 1.1 и Hi-Speed 2.0 одинаковы. Различия кроются в скорости передачи и наборе
функций host-контроллера USB компьютера, да и самих USB-устройств. USB обеспечивает устройства
питанием, поэтому они могут работать от интерфейса без дополнительного питания.
Последовательный порт (DB9)
Название СОМ-порт (произносится как ком-порт) происходит от слова communication (от англ.
коммуникационный), другое его название – последовательный порт. Данный порт появился в самых
первых компьютерах и используется для передачи данных по стандарту последовательного
интерфейса RS-232. Этот стандарт предполагает два вида разъема: DB-9 и DB-25. На современных
компьютерах, как правило, имеется только разъем DB-9, который рекомендовано использовать только
для принтеров.
Параллельный порт (LPT)
Название порта LPT расшифровывается как Line PrinTer, то есть построчный принтер. Порт LPT был
спроектирован специально для компьютеров IBM PC в 1984 году и предназначался для подсоединения
принтера.
Порт PS/2
Порт PS/2 пришел на смену порту DIN и иногда обозначается как Mini DIN. Используется для
подключения клавиатур и мышей. Для мышей используется зеленый цвет, для клавиатур фиолетовый.
RJ45
RJ45 - это сетевой порт, предназначенный для подключения к локальной сети.
RJ11
Порт RJ11 – это обычная телефонная розетка, которая используется для подключения к модему
телефонной линии.
D-Sub (Аналоговый интерфейс для подключения монитора)
Данный порт служит для подключения ЭЛТ мониторов
Digital Visual Interface (DVI)
DVI — это стандартный интерфейс, чаще всего использующийся для вывода цифрового видеосигнала
на ЖК-мониторы, начиная с 19-дюймовых моделей и видеопроекторы. Данный стандарт был
разработан консорциумом Digital Display Working Group. Существует три типа DVI разъемов: DVI-D
(цифровой), DVI-A (аналоговый) и DVI-I (integrated — комбинированный или универсальный).
3.Разъёмы
PCI
Шина PCI (Peripheral Component Interconnect, шина для соединения периферийных компонентов)
создавалась как основная шина для различных карт расширения. Разработка оказалась настолько
удачной, что за несколько лет вытеснила устаревшие шины. Шина PCI имеет несколько
спецификаций, которые различаются скоростью передачи данных. На материнских платах PCI-слоты
обычно имеют белый, желтый или серый цвет. Шина PCI поддерживает технологию Plug’n’Play, что
упростило установку новых устройств собственными силами. Достаточно запустить соответствующую
программу конфигурации, чтобы устройство было обнаружено системой и заработало.
AGP
Accelerated Graphics Port (AGP) - Ускоренный графический порт Спецификации AGP появились в 1997
году при участии Intel.
В отличие от универсальной шины PCI, AGP используется только для видеокарт. Интерфейс имеет
несколько модификаций. На данный момент существует последняя версия AGP 8x с пропускной
способностью 2.1 Гб/с
Видеокарты с интерфейсом AGP и соответствующие слоты на системных платах совместимы в
определенных пределах. Видеокарты, рассчитанные на 1.5 Вольт, не работают в слотах,
поддерживающих 3.3 Вольт, и наоборот. Но существуют универсальные разъемы, которые
поддерживают оба типа плат.
PCI-Express
PCI Express - это новый интерфейс PCI Express(PCI-E), который пришел на смену PCI. Главное
отличие PCI Express и PCI состоит в том, что шина PCI – это параллельнная шина, а PCI-E –
последовательная, что позволило уменьшить число контактов и увеличить пропускную способность и
уменьшить энергопотребление. Существует несколько вариантов PCI-E, которые отличаются друг от
друга длиной разъема. Чем длиннее разъем – тем быстрее он работает. По сути дела этот интерфейс
(PCI-Express 16x) пришел на смену AGP 8x
IDE
Интерфейс IDE служит для подключения жестких дисков при помощи гибкого шлейф-кабеля.
Впервые эту шину применили в компьютере IBM PC XT/AT, поэтому данный интерфейс получил
название ATA (AT Attachment, подключение типа AT). А поскольку контроллер диска составлял
единое целое с самим диском, эту же самую технологию стали называть IDE (Integrated Drive
Electronics, электроника, интегрированная на диск). Вскоре, когда таким же способом стали
подключать CD-ROM-приводы и другие устройства, данная технология получила название ATAPI.
Разработчики продолжали совершенствовать эту технологию, повышая быстродействие и
возможность подключения более емких жестких дисков. И тогда появились новые названия,
соответствующие режимам работы шины – UltraDMA, DMA (Direct Memory Access). А когда
появилась технология последовательного доступа с интерфейсом ATA (Serial ATA), то, во избежание
путаницы стали иногда добавлять уточнение Parallel: Parallel ATA (или сокращенно PATA). IDEустройства имеют 40-контактный разъем и подключаются к материнской плате с помощью плоского
40-жильного шлейфа. Для более новых скоростных вариантов UltraDMA, по которым работают
современные жесткие диски, требуется уже специальный 80-жильный кабель, в котором добавлены 40
,
дополнительных жил заземления, способствующие уменьшению наводок в шлейфе. Каждый кабель
позволяет подключать, максимум, два накопителя, когда один работает в режиме "master", а второй - в
режиме "slave". Обычно, переключение режима происходит с помощью небольшой перемычки на
накопителе.
SATA
В противовес устаревшему интерфейсу ATA была разработана шина Serial ATA (сокращенно SATA,
последовательный ATA). Подключаются диски к данному интерфейсу 7-контактными кабелями. На
данный момент существует три стандарта SATA - SATA/150, SATA/300 (иногда используется
обозначение SATA II или SATA 3.0) и SATA/600 (SATA III).
4.Форм-фактор материнской платы
Поскольку, материнская плата является базовым устройством компьютерной системы, то все ее
компоненты были регламентированы разработчиками в первую очередь. Но, материнские платы
первых персоналок имели большое разнообразие форм и размеров, поскольку тогда еще не было
единой унификации.
На материнских платах формата AT (на базе 286-х процессоров) размещалось до 70 микросхем,
поэтому материнки имели существенные размеры - 304,8х350,5 мм (размер Full-Size).
Микропроцессорные технологии стремительно развивались - размеры материнских плат сокращались.
Появился формат Baby-AT - 215,9х330 мм, а последние модели плат 386SX имели размер 220х170 мм.
По мере увеличения количества интегрированных устройств пошел обратный процесс - размеры
материнских плат стали расти. Наиболее ходовым размером для 486-х и Pentium стал 220х250..330 мм.
Платы крепились к корпусу при помощи стоек, которые одним концом ввинчивались в корпус, а к
другому концу крепилась материнская плата при помощи винта. Во избежание прогиба платы
использовались дополнительно еще и пластиковые опоры, которые одним концом вставлялись в
прорези крепежной панели, а другим - в крепежные отверстия платы.
Размещение на плате большого количества дополнительных устройств привело еще к одной проблеме
- пространство над платой было "утыкано" шлейфами, кабелями, проводами. Это затрудняло доступ к
элементам платы с одной стороны, и ухудшало эффективность обдува с другой.
Еще одним неудобством AT-формата был тот факт, что пользователь мог выключить компьютер
только путем размыкания входной электрической цепи. Не было также возможности управления
энергопотреблением.
Стало ясно, что данный форм-фактор себя изжил, требовались новые решения.
На смену AT-формату пришел формат ATX:
основные компоненты материнской платы были скомпонованы таким образом, чтобы максимально
сократить длину соединительных линий (северный мост размещен рядом с процессором; разъем
подключения контроллеров дисковых накопителей размещен рядом с жестким диском и т.д.);
разъемы подключения периферийных устройств были размещены на материнской плате;
был предусмотрен режим пониженного энергопотребления;
был разработан новый блок питания, в результате чего изменился механизм включения системы. ATXформат предусматривает программное включение/выключение компьютера, кроме того, теперь
материнская плата управляет блоком питания и процессом включения компьютера (дежурный блок
материнской платы всегда находится под напряжением отдельной линии +5 VSTB с блока питания).
После нажатия кнопки включения на системном блоке сигнал подается на материнскую плату,
который запускает блок питания, после чего рабочие напряжения подаются на материнскую плату начинается работа компьютерной системы. По сигналу с материнской платы блок питания может быть
в любой момент выключен - такой механизм позволяет организовать управление энергопотреблением;
разъемы периферийных устройств (COM, LPT, LAN, USB…) размещены на плате и выведены на
заднюю панель блока, что позволило избавиться от соединительных кабелей и шлейфов.
Наиболее популярные размеры ATX-плат:
ATX - 305х244 мм;
mini-ATX - 284х208 мм;
micro-ATX - 244х244 мм;
Flex-ATX - 229х191 мм
Появление ATX-формата был вызвано необходимостью использования энергосберегающих режимов
работы компьютерной системы. Желание повысить производительность компьютера привела к тому,
что элементы материнской платы стали вырабатывать слишком много тепла. Проблема эта решалась
путем установки дополнительных кулеров на наиболее тепловыделяющие элементы (процессор,
видеоконтроллер). Изначально при разработке ATX-формата предполагалось, что вентилятор БП
будет работать на вдув, охлаждая блок питания и процессор, который располагался сразу за ним. Но
это решение не сработало - воздух после блока питания был уже нагретым и эффективно охлаждать
процессор не мог. Поэтому, вентилятор БП стал работать на вытяжку, а на процессор был установлен
свой вентилятор.
Для более эффективного решения проблемы большого тепловыделения компьютерных систем INTEL
предложила новый форм-фактор -BTX (Balanced Technology Extended). Суть новой идеи в следующем:
на переднюю панель системного блока устанавливается вентилятор, который подает воздух внутрь
блока;
компоновка элементов материнской платы сделана таким образом, что первыми на пути воздушного
охлаждающего потока воздуха располагаются наиболее тепловыделяющие элементы: процессор,
северный и южный мост, модули памяти, адаптеры;
BTX-платы не имеют разъемов LPT, COM, PS/2. Их роль переложена на USB-порты;
предусмотрено только две шины: PCI и PCI Express (в качестве основной);
блок питания имеет один 24-проводный шлейф для подключения к материнской плате.
Основные типоразмеры BTX-плат:
BTX - 325х266 мм, 10 крепежных точек, 7 системных разъемов;
micro-BTX - 264х266 мм, 7 крепежных точек, 4 системных разъема;
pico-BTX - 203х266 мм, 4 крепежные точки, 1-2 системных разъема.
5.Советы по выбору материнской платы
При выборе материнской платы обязательно проверьте её параметры , она обязательно должна
поддерживать нужную модель процессора и требуемый тип и частоту оперативной памяти.
Проверить список поддерживаемых процессоров можно на официальном сайте производителя
материнской платы в разделе CPU List Support, а рекомендуемые модули оперативной памяти в
разделе Memory
QVL.
Доверяйте
данным
только
с
официального
сайта
производителя!
Чипсет
материнской
платы.
Чипсет (набор системной логики) - это набор микросхем, ранее состоящий в основном из северного и
южного
мостов.
Теперь же в последних моделях материнских плат отсутствует северный мост (так как шина FSB
удалена, а контроллер PCI-e x16 и контроллер оперативной памяти находится непосредственно на
кристалле процессора). Чипсет являет собой фактически один мост, отвечающий за работу SATA- ,
USB-контроллеров
и
PCIустройств.
Северный мост (Northbridge) - это набор логики, который обеспечивал обмен данными между
процессором и оперативной памятью через системную шину (FSB), между процессором и
видеокартой.
На данный момент северный мост остался только на платформах LGA1366 (чипсет Х58) и отвечает
только за связь процессор-видеокарта(-ы).
Южный мост (Southbridge) - микросхема, обеспечивающая взаимодействие ЦП c другими
компонентами компьютера - винчестерами, картами расширения, интерфейсами SATA, IDE, USB, PCI
и
другими
периферийными
На новых платформах чипсет и состоит, собственно, только из южного моста.
устройствами.
Выбор делайте исходя из имеющейся у вас суммы денег. Естественно, чем новее чипсет, тем
производительней будет система, но материнские платы на новых чипсетах несколько дороже.
При покупке материнской платы следует учесть, какую частоту памяти поддерживает контроллер в
процессоре
и
сама
материнская
плата.
Сейчас распространена память DDR3 с частотами 1600 МГц.
Ранее в материнских платах для подключения видеокарт использовали слот AGP, но он устарел и
теперь все новые и нине выпускаемые мат. платы используют только слот PCI Express X16.
Меняются
лишь
версии
слотов
x16:
PCI
Express
x16
v1.1
PCI
Express
x16
v2.0
PCI
Express
x16
v2.1
PCI
Express
x16
v3.0
Они отличаются между собой только увеличенной пропускной способностью. Желательно (не
обязательно) и видеокарты под эти слоты должны быть той же версии, хотя производители оставили
все версии обратно совместимыми. То есть, в слот PCI Express x16 v3.0 можно спокойно установить
видеокарту
v2.0
или
v2.1
и
она
будет
нормально
работать,
и
наоборот.
В теории в новых версиях увеличена только пропускная способность самого интерфейса, а на
практике если установить одну и ту же видеокарту, например, в слот v2.1 и в v3.0 то разница в
производительности
самой
видеокарты
не
превысит
2%.
Соотвественно при выборе мат. платы желательно (но не критично) чтобы слоты PCI Express x16 были
v3.0.
Также если в игровой конфигурации планируется использовать 2 или 3 видеокарты, то необходимо,
чтобы на плате имелись 2 или 3 слота типа PCI Express x16, причём с поддержкой режима двух
видеокарт (для SLI необходим чипсет Intel последнего поколения или чипсет Nvidia с поддержкой SLI,
для Crossfire - чипсет AMD или Intel с поддержкой режима Crossfire). Кроме того, нужно учитывать
размещение этих слотов. Современные видеокарты из-за своих больших размеров и массивной
системы охлаждения перекрывают соседний с видеокартой слот! А при установке двух или трёх
видеокарт на некоторых платах перекрываются все слоты!
Заключение
Изучив компоненты материнских плат, были составлены рекомендации для того,
чтобы облегчить выбор материнской платы. В данном реферате были описаны
основные элементы и характеристики материнских плат и правила их совместимости с
другими устройствами. По данному материалу нами был создан электронный учебник.
Список литературы:
BIOS. Дизассемблирование, модификация, программирование (+ CD-ROM): Дармаван
Салихан — Санкт-Петербург, БХВ-Петербург, 2007 г.- 784 с.
2. PC для начинающих: Максим Хведюк — Санкт-Петербург, БХВ-Петербург, 2007 г.- 192
с.
3. Государственное и договорное регулирование заработной платы и пенсионного
обеспечения. Зарубежный и отечественный опыт: В. Д. Роик — Москва, МИК, 2008 г.304 с.
4. История труда и заработной платы в Англии с XIII по XIX век: Дж. Роджерс — СанктПетербург, Либроком, 2011 г.- 496 с.
5. Оплата жилого помещения и коммунальных услуг: Л. В. Тихомирова — СанктПетербург, Издание Тихомирова М. Ю., 2007 г.- 96 с.
6. Печатные платы (комплект из 2 книг): — Москва, Техносфера, 2011 г.- 2032 с.
7. Плата за жилое помещение и коммунальные услуги (по новому жилищному кодексу
Российской Федерации): Л. В. Тихомирова — Санкт-Петербург, Издание Тихомирова
М. Ю., 2005 г.- 95 с.
8. Плата за жилое помещение и коммунальные услуги. Практическое пособие: Л. В.
Тихомирова — Москва, Издание Тихомирова М. Ю., 2011 г.- 96 с.
9. Плата за жилое помещение и коммунальные услуги: Л. В. Тихомирова — СанктПетербург, Издание Тихомирова М. Ю., 2009 г.- 96 с.
10. Плата за жилье. Механизм правового регулирования: С. В. Мятиящук — СанктПетербург, Юстицинформ, 2009 г.- 104 с.
1.