ВЫБОР ЧИПСЕТА МАТЕРИНСКОЙ ПЛАТЫ

ВЫБОР СИСТЕМНОЙ ПЛАТЫ

Системная (материнская) плата явля­ется важнейшим элементом персональ­ного компьютера, служит для объеди­нения и организации взаимодействия других компонентов. По сути, выбор конфигурации компьютера начинается именно с выбора системной платы. Ее основными параметрами являются: форм-фактор, поддерживаемый про­цессорный интерфейс, типы и объем поддерживаемой системной (опера­тивной и кэш) памяти, поддерживаемый интерфейс видеоадаптера, поддер­живаемые интерфейсы накопителей, интерфейсы общего назначения (вво­да-вывода, клавиатуры, USB, IEEE 1394 и др.), тип BIOS. В качестве дополнитель­ных часто выступают встроенные гра­фические, звуковые, коммуникацион­ные средства.

Основные параметры системной платы большей частью определяются системным набором (чипсетом). Имен­но он является «ядром» всей компью­терной системы. Остальные элементы важны, но даже самая лучшая «навеска» не может компенсировать неудачные решения, заложенные в системном на­боре.

ФОРМ-ФАКТОР

Форм-фактор, или типоразмер сис­темной платы, определяет ее размеры, тип разъема питания, расположение элементов крепления (отверстий, клип­сов), размещение разъемов различных интерфейсов и т. д. Требования к мак­симальным размерам системных плат приведены ниже.

Таблица 1.1 – Размеры системных плат

AT и АТХ. Существуют два ос­новных типоразмера (форм-фактора) материнских (системных) плат: AT (различных модификаций) и АТХ (так­же имеющий подклассы). Полномасштабные платы с форм-фактором AT сей­час найти практически невозможно. Иногда производители материнских плат выпускают по две модификации каждой платы — в форматах AT и АТХ. В ближайшем будущем не исключено быстрое расширение рынка плат но­вейшего форм-фактора NLX, который разработан фирмой Intel. Форм-фак­тор LPX становится популярным для компактных компьютерных систем.

Платы формата AT и Baby AT отлича­ются только размерами. Размер полномасштабной платы AT достигает 12 дюй­мов по ширине. Такая плата вряд ли по­местится в большинстве современных корпусов. Ее монтажу мешают отсеки для дисководов, жестких дисков, блок питания. Кроме того, удаленное распо­ложение компонентов на плате иногда вызывает проблемы при работе сис­темной шины на больших тактовых частотах. Поэтому платы AT в «чистом», полномасштабном виде уже не выпус­каются.

В формате AT преобладающими на сегодняшний день являются платы Baby AT (именно их сейчас и принято называть АТ-платами) с размерами 8,5 дюймов по ширине и 13 дюймов по глу­бине. Причем стандартная глубина иногда уменьшается некоторыми про­изводителями с целью добиться боль­шей компактности.

Форм-фактор АТХ был предложен фирмой Intel еще в 1995 г. С тех пор он приобрел широкую популярность. К настоящему моменту большинство плат для процессоров производства Intel, AMD, Cyrix выпускаются в форма­те АТХ. К его новым (по сравнению с AТ) возможностям относятся: размеще­ние портов ввода-вывода на системной плате; встроенный разъем мыши типа PS/2; расположение IDE-разъемов и разъемов контроллера дисководов ближе к самим устройствам (благодаря развороту платы, по сравнению с AT, на 90 градусов); перемещение гнезда про­цессора с передней части платы на зад­нюю, рядом с блоком питания; исполь­зование единственного 20-контактного разъема питания, вместо двух раздель­ных у AT. Предусмотрена возможность управления режимами работы блока питания со стороны контроллера сис­темной платы. Вентилятор блока пита­ния является нагнетающим, поэтому на материнскую плату попадает меньше пыли, а воздух, поступающий из блока питания, сначала охлаждает процес­сор. Если в АТ-платах для получения на­пряжения питания процессоров 3,3В использовался отдельный стабилиза­тор, установленный на материнской плате, в АТХ-корпусах оно вырабатыва­ется блоком питания.

BIOS

Важным элементом системной платы является BIOS (Basic Input/Output System - базовая система ввода-вывода). Так на­зывают аппаратно встроенное в компью­тер программное обеспечение, кото­рое доступно без обращения к диску. В микросхеме BIOS содержится про­граммный код, необходимый для управ­ления клавиатурой, видеокартой, дис­ками, портами и другими компонента­ми.

Обычно BIOS размещается в микро­схеме ПЗУ (ROM, Read-Only Memory), расположенной на материнской плате компьютера (этот узел часто называют ROM BIOS). Такая технология позволяет обеспечить постоянную доступность BIOS независимо от работоспособно­сти внешних по отношению к материн­ской плате компонентов (например, за­грузочных дисков). Поскольку доступ к RAM (оперативной памяти) осуществ­ляется значительно быстрее, чем к ROM, многие изготовители предусматривают при включении питания автоматиче­ское копирование BIOS из ROM в опера­тивную память. Задействованная при этом область оперативной памяти на­зывается теневым ПЗУ (Shadow ROM).

В микросхемах BIOS используют раз­личные типы памяти для хранения про­граммного кода. PROM (Programmable Read-Only Memory) — это тип памяти, данные в которую могут быть записа­ны только однократно. Отличие PROM от ROM в том, что PROM изначально производятся «чистыми», в тот время как в ROM данные заносятся в процес­се производства. А для записи данных в микросхемы PROM применяют уст­ройства, называемые программаторами. EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory — стираемое программи­руемое ПЗУ) — специальный тип PROM, который может очищаться с использованием ультрафиолетовых лучей и пе­резаписываться. Память типа EEPROM похожа на EPROM, но операции стира­ния-записи производятся электриче­скими сигналами.

В настоящее время большинство со­временных материнских плат комплектуется микросхемами Flash BIOS, код в которых может перезаписываться при помощи специальной программы. Такой подход облегчает модерниза­цию BIOS при появлении новых компо­нентов, которым нужно обеспечить поддержку (например, новейших ти­пов микросхем оперативной памяти). Так как львиная доля программного кода BIOS стандартизирована, то есть является одинаковой и обязательной для всех компьютеров PC, в принципе менять его нет особой необходимости. Перезапись BIOS — крайне ответствен­ная и весьма непростая задача. Браться за нее следует только в самом крайнем случае, когда проблема не решается никакими другими способами. При этом надо ясно отдаивать себе отчет в необходимости и последствиях каждо­го шага этой операции.

Современные типы BIOS, поддержи­вающие технологию Plug-and-Play, называют PnP BIOS, при этом поддержка такой архитектуры обеспечивается только микросхемами Flash ROM. Во­обще полная поддержка технологии Plug-and-Play со стороны Windows 9x возможна только в случае применения PnP BIOS. Обычно это обстоятельство служит веским основанием для приня­тия решения о перезаписи BIOS. Кроме вышеуказанного, в новых версиях BIOS часто исправляются мелкие ошибки и недоработки. Новые версии обычно содержат и новые возможности (за­грузка с CD-ROM, выбор очередности загрузки с разных устройств и пр.).

БЫСТРАЯ ПАМЯТЬ (КЭШ)

Часто необходимым элементом сис­темной платы является так называемая кэш-память (от английского Cache — запас). Она служит в качестве буфер­ной «емкости» при обмене данными между процессором и оперативной (основной) памятью. Так как кэш орга­низован на микросхемах типа SRAM (Static Random Access Memory — стати­ческая память с произвольным досту­пом), которые работают примерно на порядок быстрее микросхем основной памяти типа DRAM, процессор обраба­тывает данные из кэш-памяти сразу, практически не тратя рабочие циклы на ожидание доступа. Это достигается методом копирования данных из ОЗУ в кэш при первичном обращении про­цессора к ним. В случае повторного обращения к тем же данным они уже поступают из кэша. Обратная операция происходит при записи данных в па­мять. Расположенную на системной плате кэш-память обычно относят ко второму уровню (Level 2), так как во многих процессорах (начиная с моде­ли Intel 80486) имеется встроенная, аналогично организованная кэш-па­мять первого уровня (Level 1). Совре­менные модели процессоров Intel (Pentium II/III, Xeon, Celeron, начиная с 300А) имеют кэш-память второго уров­ня на модуле самого процессора.

Кэш на материнской плате в системах с процессором AMD K6-2/K6-III относится уже к третьему уровню (Level 3), так как сам процессор имеет встроен­ный кэш первого и второго уровней.

В современных системах обычно ис­пользуется конвейерный кэш с пакет­ным режимом (Pipelined Burst Cache), организованный на микросхемах ста­тической памяти с синхронным досту­пом. Ячейкой в статической памяти яв­ляется триггер — логический элемент с двумя устойчивыми состояниями, в любом из которых он сохраняется до тех пор, пока подается питание. Время срабатывания триггера составляет в современных микросхемах единицы наносекунд. Однако плотность компо­новки ячеек SRAM существенно ниже, чем в микросхемах DRAM, а стоимость производства выше, поэтому статиче­ская память применяется лишь в наи­более ответственных компонентах.

ВЫБОР ЧИПСЕТА МАТЕРИНСКОЙ ПЛАТЫ

Чипсеты, которые вы будете рассматривать как потенциально приемлемые для сборки, можно распределить в пределах нескольких категорий.