Для чего дипы на материнской плате

DIP–переключатель

DIP–переключатель (или переключатель в корпусе ДИП) — это такой элемент управления, который можно встретить на многих старых платах компьютеров. Этот элемент управления представляет собой группу из нескольких переключателей, заключенную в корпус DIP (dual in-line package). Термин DIP–переключатель (DIP Switch) может относиться как ко всей группе в корпусе ДИП, так и к отдельному переключателю из этой группы.

Переключатели в корпусе ДИП были разработаны в середине 1970-х гг. Эта разновидность переключателей первоначально предназначалась для применения на электронных печатных платах совместно с другими компонентами. В настоящее время DIP-переключатель часто используется для управления функционированием электронных устройств в особых ситуациях.

DIP–переключатель можно рассматривать как альтернативу группам джамперов (перемычек). Основное преимущество ДИП перед джамперами состоит в том, что управление с помощью переключателей осуществляется быстрее. Кроме того, у переключателей ДИП нет внешних деталей, которые могут быть утеряны.

Разновидности

Существует множество разновидностей переключателей DIP Switch. Основными из них являются поворотные переключатели, переключатели в виде ползунков и коромысел.

Поворотные DIP – переключатели содержат несколько электрических контактов. При повороте переключателя нужный контакт совмещается с номером, указанном на корпусе переключателя и замыкается. Поворотные переключатели DIP Switch могут быть выполнены в различных размерах – в виде больших колес прокрутки или маленьких колесиков, для поворота которых необходимо использовать отвертку.

Также очень распространены переключатели в виде ползунков и коромысел. Обычно они представляют собой набор из простых однополюсных однопозиционных переключателей (SPST), которые могут быть либо включены, либо выключены. Таким образом, каждый DIP-переключатель подобного типа позволяет установить однобитное значение какого-либо параметра. Однако значения всех переключателей набора могут интерпретироваться как большее число. Различные положения семи переключателей в наборе могут образовать 128 комбинаций, что позволит определить, например, один стандартный символ ASCII. 8 переключателей составляют уже один байт и могут образовывать 256 комбинаций.

Корпус ДИП-переключателя может иметь специальные вставляемые в разъемы штырьки или подставку, которые призваны обеспечивать электрический контакт между переключателем и печатной платой. Хотя переключатели могут соединяться с печатной платой напрямую, тем не менее, сигналы от переключателей, как правило, подлежат преобразованию в более низкие и высокие сигналы. В подобном случае плата нуждается в промежуточной схеме для подключения DIP Switch. Эта схема обычно состоит из нескольких резисторов, буферного запоминающего устройства, декодирующего устройства и прочих компонентов.

Использование

DIP Switch-и широко использовались в архитектуре карт расширения ISA для персональных компьютеров, в которых функции переключателей заключались в установке IRQ и адресов памяти. Также переключатели ДИП использовались в игровых приставках, выпускавшихся в 1980-х и начале 1990-х гг. для хранения пользовательских настроек – до тех пор, пока в подобных устройствах не стала широко использоваться оперативная память. Кроме того, переключатели использовались для ввода кода в электронных замках, а также в некоторых ранних беспроводных телефонах. Конструкция подобного типа, использующая 12 объединенных в группу переключателей, позволяла избежать интерференции от пультов управления соседними замками или других устройств. Современные замки, как правило, используют более надежные кодовые системы с вращающимся диском.

Также переключатели ДИП использовались в старых видеокартах для того, чтобы помочь пользователю добиться совместимости с другими стандартами. Например, при помощи DIP можно было сделать так, чтобы видеокарта стандарта CGA соответствовала бы стандарту MDA.

В настоящее время, начиная с конца 1990-х, DIP-переключатели не столь распространены в электронных устройствах массового потребления. Причины этого заключаются в тенденции к уменьшению размера продуктов, требованиях к упрощению процесса настройки, который может быть реализован при помощи программных меню, и снижении цен на энергонезависимую память. Однако DIP-переключатели по-прежнему широко используются в промышленном оборудовании благодаря своей низкой цене и простоте монтажа на электронные схемы. Кроме того, переключатели позволяют осуществлять быструю проверку правильность установки настроек без необходимости включения системы.

Также DIP-переключатели до сих пор используются в некоторых пультах дистанционного управления для предотвращения интерференции устройств, работающих на одной частоте. DIP-переключатель позволяет устанавливать различные радиочастоты для каждой пары приемник/передатчик, и в результате становится возможным использовать несколько одинаковых устройств, расположенных друг рядом с другом. DIP-переключатель поворотного типа тоже до сих можно встретить во многих устройствах, например, в радиопередатчиках, а также в устройствах домашней автоматизации стандарта X10.

READ  Драйвер для видеокарты гигабайт 1650

Источник

Устройство материнской платы. Что такое VRM, сокет, чипсет, BIOS, немного про контроллеры и разъёмы

Материнская плата — важная часть компьютера (ЭВМ) , так как это основная плата, к которой подключаются все основные компоненты, такие как процессор, оперативная память, видеокарта и накопители.

Материнская плата, описание

Она обеспечивает взаимодействие всех подключаемых к ней устройств, а представляет из себя многослойную печатную плату, на которой тонким слоем нанесены дорожки и установлены различные радио-элементы и разъёмы.

Обратная сторона платы

Лишь небольшая часть проводников находится снаружи, большая их часть скрыта внутри самой платы, так как она состоит из множества слоев, и включает в себя слой заземления, несколько силовых и сигнальных слоёв. Снаружи плата покрыта диэлектрическим лаком, который защищает дорожки от короткого замыкания и внешних воздействий.

Строение платы (PCB)

Сбоку платы находится 24-контактный разъём ATX, через него от блока питания, плата получает основные напряжения 12, 5 и 3,3 вольта, эти напряжения получают различные компоненты на самой материнской плате и подключённые через разъёмы, например USB или PCI Express

Разъём ATX, основные напряжения

Чуть выше центра платы находится сокет, это разъём для установки процессора, состоящий из большого массива контактов и прижимной пластины. (Определенные процессоры могут работать только с определенным типом сокетов.)

Сокет

Рядом с сокетом располагается 4(ATX12V) или 8(EPS12V) контактный разъём для питания процессора. На материнских платах предназначенных для установки мощных CPU, устанавливаются несколько таких разъёмов,

ATX 12V, EPS 12V Питание процессора

но через них подаётся 12 вольт, а современные процессоры работают с напряжением чуть выше 1 вольта и это не фиксированное напряжение, в зависимости от нагрузки, оно может немного меняться, например: в простое, для экономии энергии и уменьшения нагрева, на процессор подаётся менее 0,8 В, а когда все ядра полностью загружены, оно возрастает до 1,4 в.

Питание процессора

Поэтому вокруг процессорного сокета находятся модули регулирования напряжения или сокращённо VRM, они нужны для преобразования 12 вольт в напряжение необходимое процессору.

VRM

Один такой модуль или фаза, состоит из конденсатора, дросселя, двух мосфетов и драйвера. В современных платах драйвер и два мосфета объединены в один корпус.

Драйвер и транзисторы в одном корпусе

Драйвер управляет процессами открытия-закрытия транзисторов с частотой, задаваемой ШИМ-контроллером, а катушка и конденсатор сглаживают напряжение с транзисторов.

Упрощённая схема однофазного VRM

Для получения более стабильного напряжения на процессор используют несколько фаз питания, импульсы которых смещены друг относительно друга. Управляет ими ШИМ-Контроллер, который находится рядом.

Упрощённая схема многофазного VRM

Обычно устанавливают от 4 до 8 реальных фаз, так как используют столько же фазный ШИМ-контроллеры. Если на плате установлено к примеру 16 фаз, то производитель использует делители, то есть сигнал с одного канала ШИМ-контролера распределяется на два драйвера.

ШИМ-контроллер

Физически фаз больше, но работают они синхронно и поэтому они не сглаживают пульсации, а лишь позволяют установить более мощный процессор и уменьшить тепловыделение элементов.

Даблеры (удвоители), схема

Так же рядом с процессорным сокетом размещаются слоты для установки модулей оперативной памяти. У современных модулей рабочее напряжение 1.1 в, поэтому рядом со слотами тоже есть цепи питания, которые преобразовывают напряжение, но для DRAM используют одну или две фазы.

Разъёмы DIMM

Количество слотов на материнской плате, зависит от контроллера памяти, который находится в процессоре или в северном мосте. Обычно это двухканальный контроллер, то есть шина памяти у него разделена на два канала, что позволяет осуществлять доступ к памяти не один раз за такт контроллера, а два.

Каналы памяти

На каждый канал можно установить до двух модулей DRAM, что даёт возможность установить 4 модуля оперативной памяти, если на материнской плате есть для них слоты. (Многие контроллеры памяти позволяют осуществлять доступ к памяти не один раз за такт контроллера, а два. Двухканальный режим означает, что два канала памяти будут работать параллельно, это повышает производительность)

READ  Видеокарта sapphire nitro radeon rx 470 8gb

Четырёхканальный контроллер

В более мощных системах используется четырёхканальный контроллер и к плате можно подключить 8 модулей.

Топология, схема

Есть несколько вариантов разводки шины DRAM: обычно используется Прямая, T-образная топология или Daisy Chain.

Прямая топология

Прямая топология используется в ITX платах с двумя слотами памяти. С ней можно добиться высоких частот памяти при заполнении 2 слотов. (Электрические характеристики наилучшие)

Т-образная топология

Т-образная, оптимизированна для заполнения всех слотов памяти, у неё длина проводников до двух модулей одинаковая и с ней можно добиться хороших частот памяти при заполнении всех слотов, но стабильность работы при заполнении 2 слотов будет хуже.

Топология Daisy Chain

Daisy Chain оптимизированна для установки одного модуля на канал, у неё длина проводников меньше чем с Т-образной и с ней можно добиться больших частот памяти, но стабильность работы при заполнении всех слотов, хуже.

Разъём PCI express

Ниже слотов памяти, в левой части платы размещают разъемы PCI Express. Эти разъёмы предназначены для установки плат расширения.

Разъёмы PCI express x16, x4

Они бывают несколько типов, с разным количеством выделенных линий. X16 используются в основном для установки видеокарт, а остальные слоты для установки других плат расширения, например звуковых карт.

Распиновка PCI express x16 (питание)

Маломощные карты получают питание от самого слота. В качестве силовых линий используются выводы на левой части разъема. Через них подключаемое устройство получает +12 и +3.3 вольта.

Распиновка PCI express x16 (Data)

С помощью контактов на правой стороне происходит обмен данными. 8 контактов формируют одну линию PCI-E. 2 контакта используются на приём, два на передачу и 4 контакта земли. (Обмен сигналами производится с помощью дифференциальных сигналов по двум проводам, за один цикл передается 1 бит данных. При этом одновременно используется два сигнальных пина и два контакта земли.)

Совместимость слотов

Скорость передачи данных через слот зависит от количества задействованных линий и версий PCIe. Их существует 5 версий и все они полностью совместимы. То есть при установке устройства с интерфейсом PCI Express 5.0 в плату с версией 4.0 устройство будет работать, но на скорости старой версии.

(Чем больше выделенных линий тем больше высокоскоростных устройств можно подключить к плате.)

Таблица пропускной способности PCI express

Так же, рядом с разъемами PCI Express, иногда устанавливают разъём PCI — он нужен для подключения старых плат расширения и сейчас практически не используется.

Разъём PCI

Ещё на плату устанавливают один или несколько разъёмов М. 2(NGFF). Этот разъём используется для подключения специальных SSD и карт расширения. Их бывает 2 типа, с «B» и «M» ключом.

Разъём M.2

Правее, находится главный элемент материнской платы, это чипсет. Именно от него зависит какой процессор и какой тип оперативной памяти можно установить, сколько устройств можно подключить и как быстро, и стабильно все они будут работать.

Чипсет (южный мост, I/O Controller Hub, ICH)

Если посмотреть на блок схему, то видно что чипсет, состоит из двух микросхем: Северного моста и Южного.

Структурная схема материнской платы (классическая)

Северный мост обеспечивает работу самых быстрых узлов компьютера. Он управляет работой шины процессора, контроллера ОЗУ и шины PCI Express. Именно он определяет какой тип памяти можно установить, её максимальный объём и в каких режимах она может работать. В некоторых случаях северный мост может содержать встроенный графический процессор.

(Во многих случаях именно параметры и быстродействие северного моста определяют выбор реализованных на материнской плате шин расширения (PCI, PCI Express) системы

Северный мост соединён с южным мостом посредством специальной шины или через несколько каналов из шины PCI Express.)

Южный мост обеспечивает работу медленных устройств: накопителей, портов ввода/вывода, сетевых интерфейсов и многих других. Он управляет связью между медленными компонентами

READ  Как восстановить удаленные данные с флешки microsd

Структурная схема материнской платы (современная)

Северный и южный мост это классическая схема, в современных системах функции северного моста переносят в центральный процессор, из-за чего уменьшаются задержки и увеличивается производительность всей системы.

Поэтому чипсет в новых платах представлен одной микросхемой — южным мостом.

Чипсет

Так же важна микросхема BIOS. BIOS — это базовая система ввода-вывода, программа записанная во флэш-память, которая отвечает за проверку работоспособности контроллеров, встроенных в материнскую плату и большинства подключённых к ней устройств. Именно BIOS устанавливает базовые параметры работы, например, частоту работы системной шины, контроллера памяти, процессора.

(Иногда используют две микросхемы, для хранения текущей версии и резервная)

Микросхемы BIOS

Рядом находится 3х вольтовая батарейка, она питает схему часов и память CMOS. Без неё бы сбрасывалось системное время и параметры работы некоторых устройств.

(CMOS-энергозависимая память с настройками BIOS)

Батарейка 3v

На правом краю платы размещают SATA порты, они служат для подключения накопителей с интерфейсом SATA. Обычно с помощью чипсета реализуют 4 порта, а остальные с помощью внешних дополнительных контроллеров.

(Существует три версии SATA, это SATA 1.0, SATA 2.0 и SATA 3.0. Все эти версии полностью совместимы и отличаются только скоростью передачи данных. Для SATA 1.0 скорость составляет 1.5 Гбит/с, для SATA 2.0 – 3 Гбит/с, а для SATA 3.0 – 6 Гбит/с.)

SATA-контроллер

На левом краю материнской платы размещают Мультиконтроллер (Super i/o).

Он следит за состоянием платы, мониторит напряжения, следит за показаниями температурных датчиков и задает скорость вращения подключенных вентиляторов. В некоторых платах отвечает за устаревшие порты ввода-вывода, такие как COM порт и PS/2.

Мультиконтроллер (Super I/O)

Под мультиконтроллером обычно находится звуковая подсистема состоящая из аудиокодека, резисторов и твердотельных конденсаторов. Кодек содержит в своём корпусе ЦАП и АЦП, что позволяет воспроизводить и принимать звук всего одной микросхемой.

Встроенная звуковая карта

(1. прием, передача, буферизация цифровых данных;

2. преобразование данных из цифровой в аналоговую форму и обратно;

3. микширование данных, поступающих от разных источников (аналоговых и цифровых);

4. управление уровнем сигнала, поступающего от разных источников (т. е. управление громкостью);

5. усиление сигнала, поступающего на микрофонный звук;

6. реализация расширения стереобазы для улучшения звучания на дешевых компьютерных колонках.)

Если посмотреть на схему, то легко понять как работает интегрированный звук. Центральный процессор полностью кодирует сигнал, а южный мост обеспечивает обмен данными.

Схема встроенной звуковой карты

В современных платах для уменьшения помех и наводок, аудиотракт изолируют от остальной части платы, а левый и правый канал размещают на разных слоях текстолита.

Аудиотракт

Так же в левой части платы находится панель с разъёмами для подключения внешних устройств – клавиатуры, мыши, флешек и многого другого.

Блок ввода/вывода (I/O set)

Сбоку панели находятся микросхемы, которые обеспечивают работу этих портов, обычно устанавливают Ethernet и usb Контроллеры.

Контроллеры панели ввода/вывода (I/O set)

Помимо этих микросхем, есть много дополнительных элементов обеспечивающие работу платы. Например, ре-драйверы — это усилители сигнала шины. Есть свитчи PCI Express, помогающие процессору и Южному мосту управлять слотами PCIe, распределяя линии по устройствам.

Редрайвер и свитч PCIe

Есть несколько кварцевых резонаторов, задающие базовые частоты. Так же есть внешние генераторы частот и специальные контроллеры, которые задают и управляют частотами шин.

Клокер и кварц

В самой нижней части платы, размещают разъёмы для подключения помп СЖО, термодатчиков, аудиокабеля, есть колодка для кнопок и индикаторов передней панели корпуса, есть кнопки или перемычки для сброса настроек BIOS и переключения режимов работы.

Колодки

Устройство материнской платы показано на примере форм фактора EATX, существует множество стандартов плат с разным размером из-за чего их устройство может показаться разным, но отличаются они лишь плотностью компонентов, расположением и количеством разъёмов.

Форм-факторы материнских плат

Ниже оставлю видео версию статьи. На этом всё

Источник

Smartadm.ru