Урок 1
§1.1. Магистрально-модульный принцип построения компьютера
Инструктаж по техники безопасности

Содержание урока

Магистрально-модульный принцип

Системная плата

Практическое задание «Тестирование системной платы»

Контрольные вопросы. Компьютерный практикум

Системная плата

Важнейшим аппаратным компонентом компьютера является системная плата (рис. 1.2, 1.3). На системной плате реализована магистраль обмена информацией, имеются разъемы для установки процессора, слоты для установки оперативной памяти, а также контроллеров внешних устройств.

Рис. 1.2. Системная плата

Рис. 1.3. Логическая схема системной платы

Пропускная способность. Быстродействие устройства зависит от тактовой частоты тактового генератора (обычно измеряется в мегагерцах — МГц) и разрядности, т. е. количества битов данных, которые устройство может обрабатывать или передавать одновременно (измеряется в битах). Дополнительно в устройствах используется внутреннее умножение частоты с разными коэффициентами.

Соответственно, скорость передачи данных (пропускная способность) соединяющих эти устройства шин также должна различаться. Пропускная способность шины данных (измеряется в бит/с) равна произведению разрядности шины (измеряется в битах) и частоты шины (измеряется в Гц = 1/с):

Пропускная способность шины = Разрядность шины х Частота шины.

Северный и южный мосты. Для согласования тактовой частоты и разрядности устройств на системной плате устанавливаются специальные микросхемы (их набор называется чипсетом), включающие в себя контроллер оперативной памяти и видеопамяти (так называемый северный мост) и контроллер периферийных устройств (южный мост).

Частота процессора. Северный мост обеспечивает обмен данными с процессором, оперативной памятью и видеопамятью. Частота процессора в несколько раз больше, чем базовая частота магистрали (иногда ее называют шиной FSB от англ. FrontSide Bus). Например, в наиболее быстрых компьютерах (2006 год) частота шины FSB составляет 266 МГц, коэффициент умножения частоты 14, следовательно, частота процессора 266 МГц х 14 ≈ 3,7 ГГц.

Системная шина. Между северным мостом и процессором данные передаются по системной шине с частотой, которая в четыре раза больше частоты шины FSB. Таким образом, процессор может получать и передавать данные с частотой 266 МГц х 4 = 1064 МГц. Так как разрядность системной шины равна разрядности процессора и составляет 64 бита, то пропускная способность системной шины равна:

64 бит х 1064 МГц = 68 096 Мбит/с ≈ 66 Гбит/с ≈ 8 Гбайт/с.

Шина памяти. Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится по шине памяти, частота которой может быть меньше, чем частота шины процессора. Например, частота шины памяти может составлять 533 МГц, т. е. оперативная память получает данные в два раза реже, чем процессор. Так как разрядность шины памяти равна разрядности процессора и составляет 64 бита, то пропускная способность шины памяти равна:

64 бит х 533 МГц = 34 112 Мбит/с ≈ 33 Гбит/с ≈ 4 Гбайт/с..

Шины AGP и PCI Express. По мере усложнения графики приложений требования к быстродействию шины, связывающей видеопамять с процессором и оперативной памятью, возрастают. Для подключения видеоплаты к северному мосту может использоваться 32-битовая шина AGP (Accelerated Graphic Port — ускоренный графический порт). Эта шина первоначально передавала данные с частотой 66 МГц, в настоящее время возможно использование шины AGPx8, частота которой 66 МГц х 8 = 528 МГц. В этом случае пропускная способность шины видеоданных составляет:

32 бит х 528 МГц = 16 896 Мбит/с = 16,5 Гбит/с ≈ 2 Гбайт/с..

В настоящее время для подключения видеоплаты к северному мосту все большее распространение получает шина PCI Express (Peripherial Component Interconnect bus Express — ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств). Пропускная способность этой шины значительно выше пропускной способности PCI и AGP.

К видеоплате с помощью аналогового разъема VGA (Video Graphics Array — графический видеоадаптер) или цифрового разъема DVI (Digital Visual Interface — цифровой видеоинтерфейс) подключается электронно-лучевой или жидко- кристаллический монитор или проектор.

Шина PCI. К северному мосту подключается по специальной шине южный мост, к которому, в свою очередь, подключаются периферийные устройства. Шина PCI (Peripherial Component Interconnect bus — шина взаимодействия периферийных устройств) обеспечивает обмен информацией с контроллерами периферийных устройств, которые устанавливаются в слоты расширения системной платы.

Наиболее часто эта шина используется для установки устройств доступа к локальной сети (сетевая карта), глобальной сети Интернет (встроенный модем) и беспроводной сети (сетевой адаптер Wi-Fi, произносится «вай-фай», сокр. от Wireless Fidelity — протокол и стандарт на оборудование для широкополосной радиосвязи).

Разрядность шины PCI может составлять 32 бита или 64 бита, а частота — 33 МГц или 66 МГц. Таким образом, максимальная пропускная способность шины PCI составляет:

64 бит х 66 МГц = 4224 Мбит/с = 528 Мбайт/с..

Шина IEEE 1394 (другие названия FireWire, i-Link). Последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и цифровыми устройствами (цифровыми видеокамерами, DVD-плеерами и др.) без потери качества изображения и звука. (Эту функцию может выполнять также контроллер IEEE 1394, который подключается к шине PCI.) Скорость передачи данных по этой шине может достигать 200 Мбайт/с и более.

Шина АТА. Устройства внешней памяти (жесткие диски, CD- и DVD-дисководы) подключаются к южному мосту по шине АТА (англ. Advanced Technology Attachment — шина подключения накопителей). Ранее использовалась параллельная шина РАТА (англ. Parallel АТА), скорость передачи данных по которой может достигать 133 Мбайт/с. В настоящее время широкое распространение получила последовательная шина SATA (англ. Serial АТА), скорость передачи данных по которой может достигать 300 Мбайт/с.

Шина USB. Для подключения принтеров, сканеров, цифровых камер и других периферийных устройств обычно используется шина USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина). Эта шина обладает пропускной способностью до 60 Мбайт/с и обеспечивает подключение к компьютеру одновременно нескольких периферийных устройств (принтер, сканер, цифровая камера, Web-камера, модем и др.).

Клавиатура и мышь. Клавиатура и мышь подключаются с помощью порта PS/2 или шины USB (в том числе с помощью беспроводного адаптера).

Звук. К южному мосту может подключаться интегрированная в системную плату микросхема, которая обеспечивает обработку цифрового звука (эту функцию может выполнять также звуковая плата, которая подключается к шине PCI). С помощью аудиоразъемов к системной плате могут подключаться микрофон, колонки или наушники.

Следующая страница Практическое задание «Тестирование системной платы»

Cкачать материалы урока