Содержание:

1. Введение

2. Основные устройства системной платы

3. Системный интерфейс PC/XT (8255)

4. Системный порт PC/AT

5. Системный таймер (8252/8254)

6. Канал управления звуком (PC Speaker)

7. Интерфейс клавиатуры

8. Контроллер клавиатуры РС/AT 8042

9. Батарейная память и часы - CMOS Memory, RTC

10. Компоненты: установка и конфигурирование

11. Оперативная память (DRAM)

12. Вторичный кэш (SRAM)

13. Процессор

14. Питание и охлаждение процессоров

15. Синхронизация

16. Шины расширения ввода/вывода

17. Чипсет

18. 100-мегагерцовые Pentium II чипсеты

19. Типоразмеры (форм-факторы) материнских плат

20. Процессор Intel Pentium II Xeon

21. Чипсет i440GX

22. Чипсет i450NX

23. BIOS

24. Питание и обнуление CMOS

25. Основные характеристики системной платы

26. Прайс-лист компьютерного центра Polaris на материнские платы

27. Литература

1. Введение.

Системная или материнская плата персонального компьютера является основой системного блока, определяющей архитектуру и производительность компьютера. На ней устанавливаются следующие обязательные компоненты:

· процессор(ы) и сопроцессор

· память: постоянная (ROM, Flash BIOS), оперативная (DRAM), кэш (SRAM).

· Обязательные системные средства ввода/вывода.

· Интерфейсные схемы и разъемы шин расширения

· Кварцевый генератор синхронизации со схемой формирования сброса системы по сигналу PowerGood от блока питания или кнопки RESET

· Дополнительные стабилизаторы напряжения питания для низковольтных процессоров VRM (Voltage Regulation Module).

Кроме этих сугубо обязательных средств, на большинстве системных плат устанавливают и контроллеры интерфейсов для подключения гибких и жестких дисков, графический адаптер, аудиоканал, а также адаптеры COM и LPT-портов, "мыши", и другие. Контроллеры, требующие интенсивного обмена данными используют преимущества локального подключения к шине процессора. Цель размещения других контроллеров на системной плате - сокращение общего числа плат компьютера.

Современные платы исполняются на основе чипсетов (Chipset) - наборов из нескольких БИС, реализующих все необходимые функции связи основных компонентов - процессора, памяти и шин расширения. Чипсет определяет возможности применения различных типов процессоров, основной и кэш-памяти и ряд других характеристик системы, определяющих возможности ее модернизации. Его тип существенно влияет и на производительность - при одинаковых установленных компонентах (процессор, память, графический адаптер, жесткий диск) производительность компьютеров, собранных на разных системных платах (чипсетах) - может отличаться на 30%.

2. Основные устройства системной платы

Системная плата первой модели PC содержала несколько функциональных узлов, которые благодаря открытому описанию приобрели надежный статус неприкосновенности, гарантируемый несчетным количеством программ и программных продуктов, их использующих. К таким узлам относятся следующие:

· Схемы предоставления системных ресурсов - памяти, ввода/вывода, прерываний, прямого доступа к памяти, описанные выше.

· Микросхемы ROM BIOS с программным кодом начального тестирования, запуска и функций ввода/вывода.

· Системный таймер, реализованный на микросхеме 8253, использовавшийся как генератор запросов регенерации памяти, интервальный таймер и тональный генератор для динамика. В AT те же функции выполняла аналогичная микросхема 8254.

· Три системных порта на микросхеме 8255, используемых для интерфейса клавиатуры, чтения переключателей конфигурации, управления звуком и немаскируемыми прерываниями. В AT для интерфейса применили микроконтроллер 8042, переключатели конфигурации упразднили, а остальные функции переложили на один системный порт.

· Канал управления звуком - логическая схема, использующая тональный сигнал таймера и программно-управляемые биты системного порта. На машинах AT такой «синтезатор» мог исполнять даже записанную музыку и речь.

· Последовательный интерфейс клавиатуры, реализуемый на XT аппаратной логики, а на AT с помощью микроконтроллера 8042.

· Память конфигурации и часы-календарь - CMOS RTC - узел, появившийся с АТ.

Со временем элементная база системной платы радикально изменилась, все функции отдельных контроллеров взял на себя чипсет, но программная модель этих узлов сохранилась. Рассмотрим их подробнее.

3. Системный интерфейс PC/XT (8255)

Микросхема 8255 представляет собой программируемый параллельный трехканальный интерфейс, Имеющий три 8-битных порта А, В и С. Порты могут независимо конфигурироваться на запись или чтение в различных режимах, включая и стробирование, но в РС используется самый простой режим 0. Порты А и С работают на ввод, порт В - на вывод. При этом чтение порта В возвратит ранее записанное значение, что используется, когда программа должна модифицировать только определенные биты, не затрагивая остальных. Программирование режимов портов осуществляется через регистр режима во время POST. В дальнейшем выполнение модификации режимов, которое может привести к зависанию интерфейсов, не требуется. Обращение к портам допускается только однобайтными операциями ввода/вывода. Наиболее частое обращение к портам производится для ввода скан-кода клавиатуры, а также для управления звуковым каналом. Назначение программируемого интерфейса ввода/вывода i8255 в РС/XT следующее:

· чтение скан-кодов клавиатуры;

· управление звуком;

· разрешение и идентификация источников NMI;

· чтение байта конфигурации.

4. Системный порт PC/AT

8-битный системный порт с адресом 61h пришел в архитектуру АТ на смену порту 8255. Поскольку обслуживание клавиатуры перешло на микроконтроллер 8042, а переключатели конфигурации заменили на CMOS-память, функции системного порта PC/AT свелись к следующим:

· управление звуком, сохранившее полную совместимость с ХТ;

· разрешение и идентификация источников NMI, отличающиеся от ХТ.

В этом месте программную модель «посмели» изменить, но это изменение затрагивает небольшое количество сугубо системных программ.

5. Системный таймер (8252/8254)

Микросхемы 8253 и 8254 представляют собой трехканальные программируемые счетчики-таймеры, функционально почти совпадающие, но имеющие различающееся быстродействие (со стороны системной шины) и назначение выводов. С процессорами 80286 без тактов ожидания может работать только 8254, а на системных платах с более современными процессорами те же функции берет на себя чипсет. Внутренние счетчики микросхемы имеют разрядность 16 бит, но общение с ними возможно только 8-битными операциями. При этом можно задавать значение только младшего байта счетчика (LSB), только старшего (MSB) или обоих (LSB/MSB), причем сначала передается младший, а потом старший байт. Назначение счетчиков-таймеров i8253(XT) и i8254(AT) следующее: