Виды разъемов системной шины на материнской плате

Лекция № 4

Продолжение темы: “Внутренние устройства системного блока”.

7) Шинные интерфейсы материнской платы.

Связь между всеми собственными и подключаемыми устройствами материнской платы выполняют ее шины и логические устройства, размещенные в микросхемах микропроцессорного комплекта (чипсета) . От архитектуры этих элементов во многом зависит производительность компьютера.

a) Стандарт ISA . В начале 80-х годов XX века для компьютеров платформы IBM PC была разработана архитектура промышленного стандарта ISA (Industry Standard Architecture). Она позволила связать все устройства системного блока между собой и обеспечила простое подключение новых устройств через стандартные разъемы (слоты). Персональный компьютер превратился в конструктор “Собери сам”. Пропускная способность шины, выполненной по такой архитектуре 5,5 Мбайт/с.

b) Стандарт EISA – расширенный стандарт ISA (Extended ISA). Отличается от ISA увеличенными размерами разъема и производительностью, увеличенной до 32 Мбайт/с.

В настоящее время материнские платы с разъемами ISA/EISA не выпускаются.

c) Стандарт VLB – локальная шина стандарта VESA (VESA Local Bus). Использовалась в поздних моделях материнских плат с основной шиной ISA/EISA для связи процессора и оперативной памяти в обход основной шины на повышенной частоте. Впоследствии в эту шину был добавлен интерфейс для подключения более быстрого видеоадаптера. Тактовая частота – до 50 МГц; пропускная способность – до 130 Мбайт/с.

d) Стандарт PCI (Peripheral Component Interconnect) – стандарт под-

ключения внешних компонентов был введен в персональных компьютерах, выполненных на базе процессоров Intel Pentium. По своей сути это тоже интер-

фейс локальной шины, связывающей процессор с оперативной памятью, в которую врезаны разъемы для подключения подключаемых устройств.

Для связи с основной шиной компьютера ISA/EISA используются специальные интерфейсные преобразователи – мосты PCI (PCI Bridge). Частота шины 33 – 66 МГц. Пропускная способность – 133 – 264 Мбайт/с.

Важным нововведением, реализованным стандартом PCI стала поддержка режима plug-and-play , в последствии оформившегося в промышленный стандарт на самоустанавливающиеся устройства. Его суть состоит в том, что после физического подключения подключаемого устройства к разъему шины PCI, происходит обмен данными между устройством и материнской платой; и далее происходит установка нового устройства с помощью автоматических программных средств.

e) Стандарт FSB . Шина PCI, появившаяся в компьютерах как локальная шина, предназначенная для связи процессора с оперативной памятью, сегодня используется только для подключения подключаемых устройств. Для связи процессора и памяти используется специальная локальная шина FSB (Front Side Bus). В первых версиях частота шины составляла 133 – 233 МГц. Пропускная способность – более 800 Мбайт/с. В настоящее время частота шины FSB составляет 533 – 800 МГц.

Итак, сначала шина PCI заменила VLB, затем шина FSB заменила PCI, а шина PCI – шину ISA. Таким образом, в компьютерах роль основной шины материнской платы стала выполнять PCI, а для связи процессора с оперативной памятью служит шина FSB. Частота шины FSB является одним из основных параметров – именно она указывается в спецификации материнской платы. При этом на таких материнских платах в качестве дополнительной некоторое время сохранялась шина ISA/EISA – для подключения устаревших “медленных” устройств.

f) Стандарт AGP . Поскольку видеоадаптер – устройство, требующее особенно высокой скорости передачи данных, при внедрении каждой новой ло-

кальной шины (VLB, PCI), он всегда был первым устройством “врезаемым” в данную шину.

Сегодня параметры шины PCI не соответствуют требованиям видеоадаптеров, а подключение видеоадаптера к шине FSB вызовет значительное замедление её работы (что в своё время было опробовано на шине VLB); поэтому для видеоадаптеров разработана специальная шина AGP (Advanced Graphic Port

– усовершенствованный графический порт). Частота этой шины соответствует частоте шины PCI, но она имеет в четверо большую пропускную способность – до 1066 Мбайт/с.

g) Стандарт PCI-Express . Постепенно пропускная способность шины PCI становилась недостаточной и не позволяла дальше увеличивать производительность компьютера. Другим её недостатком являлось то, что, как и предыдущие версии (ISA, VLB), шина PCI являлась параллельной . В 2004 году ей на смену была разработана новая последовательная шина PCI-Express. Пропускная способность – 4 Гб/с (16 каналов по 250 Мб/с). Шина PCI-Express имеет на материнской плате два типа слотов: стандартный x1 (250 Мб/с) и x16 (4 Гб/с) – для подключения видеокарт и других устройств, требующих доступа к быстрому каналу связи. Таким образом, шина PCI-Express не только заменила шину PCI в качестве основной шины, но и полностью вытеснила шину AGP.

READ  Записать загрузочный флешки mac os windows

Таким образом, в современных компьютерах роль основной шины материнской платы стала выполнять PCI-Express, а для связи процессора с оперативной памятью по-прежнему служит шина FSB. При этом на таких материнских платах в качестве дополнительной сохранилась шина PCI – для подключения устаревших “медленных” устройств.

h) Стандарт USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная магистраль ). Этот стандарт определяет способ взаимодействия компьютера с периферийным оборудованием. Он позволяет подключить до 256 устройств, имеющих последовательный интерфейс. Устройства могут включаться цепочками (каждое следующее к предыдущему).

Производительность первой версии шины USB 1.1 – всего 1,5 Мбит/с, пиковая – 12 Мбайт/с, но для большинства периферийных устройств этого было вполне достаточно. Последняя версия – USB 2.0 имеет производительность до 60 Мбайт/с.

i) Стандарт Fire Wire (IEEE 1394) . Параллельно со стандартом USB разрабатывался ещё один стандарт – Fire Wire (IEEE 1394) с производительностью шины 50 Мбайт/с. Данный интерфейс позволяет подключать не только периферийные устройства, но и устройства долговременного хранения данных (винчестер, CD ROM). Несмотря на то, что большинство современных материнских плат содержат такой интерфейс, он крайне редко используется, так как производители “быстрых” винчестеров предпочли интерфейс Serial ATA (см. ниже), а производители периферийных устройств – интерфейс USB.

Следует отметить, что основная шина материнской платы имеет выведенные на заднюю стенку системного блока разъёмы: более медленный последовательный (COM) порт и более быстрый параллельный (LPT) порт, предназначенные для подключения периферийных устройств. В настоящее время вместо этих портов почти всегда используются разъёмы USB.

Кроме перечисленных выше интерфейсов, на материнской плате присутствуют интерфейсы для подключения устройств долговременного хранения данных (винчестер, CD ROM). К ним, кроме рассмотренного выше IEEE 1394, относятся интерфейсы стандартов EIDE , SCSI и Serial ATA , рассмотренные ниже в разделе “Жёсткий диск”.

8) Микропроцессорный комплект (чипсет).

Чипсет – это набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы.

Источник

Шины персонального компьютера и разъемы материнской платы

В последнее время в персональных компьютерах реализуются следующие виды шин:

Процессорная шина. По сути это шина, связывающая только процессор и чипсет. Новые семейства процессоров чаще всего работают на новых процессорных шинах, поэтому требуют более новых чипсетов.

PCI (англ. PeripheralComponentInterconnect – взаимосвязь периферийных компонентов). Наиболее распространенная шина в прошлом. Передача данных осуществлялась одновременно по 32 проводникам (параллельная32-битная шина). До сих пор на многих материнских платах предусмотрены разъемыPCIдля плат расширения, не слишком требовательных к скорости. Внешний вид разъема шиныPCIпоказан на рис.1.4.

PCI Express– более современная шина, пришедшая на смену шинеPCI.Последовательнаяшина – передача данных осуществляется по паре проводников (линии) бит за битом. Скорость передачи (для версии 1.0) приблизительно в два раза быстрее, чем по шинеPCI. С электрической точки зренияPCIExpress– не совсем шина. К линииPCIExpressможно подключить только одно устройство. Однако из чипсета выходит несколько линий (до 40 у современных чипсетов), поэтому несложно к каждой плате расширения подвести свою линиюPCIExpress. Более того, некоторые устройства могут одновременно использовать до 16 линий.

Через некоторое время после появления шины PCIExpress1.0 появился вариант 2.0 с вдвое большей скоростью передачи данных. Недавно появился вариант 3.0, где скорость передачи данных снова удвоилась. Наконец, ведутся работы над шинойPCIExpress4.0.

USB (англ.UniversalSerialBus– Универсальная последовательная шина). Весьма популярная шина для подключения к компьютеру внешних периферийных устройств. Допускается также установкаUSB-устройств внутри системного блока. В настоящее время по шинеUSBподключаются клавиатуры, мыши, принтеры, сканеры, радиомодулиBluetoothиWi-Fi, портативные жесткие диски, флеш-накопители, приводы для работы со сменными дисками, цифровые фотоаппараты,web-камеры, мобильные телефоны, приемники для пультов дистанционного управления, различное специализированное оборудование.

Изначально спецификация USB1.0 обладала низкой пропускной способностью, что ограничивало подключение поUSBнакопителей.USB2.0 дала комфортную скорость для переноса данных с жестких дисков, оптических дисков, флеш-накопителей и т.д. В последнее время появилась шинаUSB3.0, еще более быстрая.

USB1.0 и 2.0 передавали данные всего по двум проводам. Еще два провода в кабеле позволяли передатьUSB-устройству питание (5В, 0,5А, в устройствах последнего поколения – до 2А). Благодаря этому удалось заставить работатьUSB-сканеры,USB-флешки,USB-жесткие диски без дополнительного питания, а также появилась возможность заряжать аккумуляторы плееров и мобильных телефонов отUSBразъема. Также существуют устройства (фонарики, вентиляторы, сувениры), которые только получают питание отUSBразъема, система их не видит.USB3.0 для передачи данных использует не 2, а 7 проводов, поэтому кабель толще.

READ  Как возобновить удаленные файлы на флешке

USBтоже электрически не совсем шина. Провод может соединить друг с другом только два устройства. Однако одно из них может бытьразветвителем (USB-хабом), и к нему, в свою очередь, можно подключить еще несколькоUSBустройств, в том числе и хабов. Однако следует помнить, чтопассивныйхаб потребляет небольшую часть электрической мощности питанияUSBразъема, а оставшуюся мощность делит поровну между своими выходными разъемами. Если к хабу нужно подключить устройство, требующее питания (жесткий диск, сканер, много флеш-накопителей), понадобитсяактивныйUSB-хаб, оснащаемый своим собственным блоком питания.

Одно из USBустройств всегда ведущее, а другое – ведомое. Компьютер – всегда ведущее устройство, поэтому соединить дав компьютера по шинеUSBнельзя. Если цифровой фотоаппарат можно подключить кабелемUSBи к компьютеру, и к принтеру, значит, он может выступать и ведомым (в первом случае), и ведущим (во втором) устройством.

FireWire (другие названия –iLink,DV) по структуре похожа наUSB, имеет скорость, соизмеримую сUSB2.0, однако может использоваться для соединения двух компьютеров. Другое основное назначение – подключение цифровых кассетных видеокамер для захвата записанного ими изображения.

Разъем шины PCI

Разъем PCI Express X16 – 16 линий в одном разъеме

Разъем PCI Express X1 – 1 линия

Разъем USB для внутренних устройств Штекера USB, MiniUSB, MicroUSB

Штекера USB ведомых устройств – простой и USB 3.0 Штекера DV и MiniDV

Источник

Устройство и основные разъемы
материнской платы

Статья описывает предназначение и строение материнской платы.

Читатель узнает, какие разъемы есть на материнской плате, как они выглядят и для чего предназначены; какие существуют форм-факторы материнской платы.

Содержание:

Устройство материнской платы

Системная (материнская) плата (англ. — motherboard, mainboard, MB, разг. — мамка, мать, материнка) — это основная плата, к которой подсоединяются все части компьютера (процессор, видеокарта, ОЗУ и др.), устанавливается в системном блоке. Главная задача материнской платы — соединить и обеспечить совместную работу всех элементов компьютера.

Основой любой материнской платы является набор системной логики, который чаще называют чипсетом (от англ. chipset). Чипсет — это совокупность микросхем, обеспечивающих согласованную совместную работу составных частей компьютера и их взаимодействие между собой.

Не так давно чипсет любой материнской платы состоял из двух основных микросхем, называемых «северным» и «южным» мостами.

Южный мост (Southbridge, ICH, I/O controller hub, периферийный контроллер, контроллер ввода-вывода) – микросхема, отвечающая за работу устройств, не требующих высокой скорости подключения (жёсткий диск, SSD, сетевая плата, аудиоплата и т.д). Клавиатура и мышь также замыкаются на южный мост.

Северный мост (North bridge, системный контроллер) – микросхема, обеспечивающая работу основных узлов компьютера, требующих максимальной скорости соединения — оперативной памяти, линий PCI-E, встроенного видеоадаптера и др.

Наличие северного и южного мостов – классическая схема построения чипсета, на которой еще лет 10 назад строилась любая системная плата. Сейчас она в полной мере встречается только в довольно старых компьютерах. Дело в том, что большинство важных компонентов чипсета постепенно «перекочевало» непосредственно в центральный процессор. В любом современном процессоре есть встроенные контроллеры оперативной памяти и линий PCI-E. Интегрированный видеочип, который раньше находился в северном мосту, теперь также встраивается в центральный процессор. Некоторые процессоры содержат сетевые адаптеры, контроллеры USB, Wi-Fi, Bluetooth и другие модули. Такой подход значительно ускоряет взаимодействие всех этих компонентов между собой, а также с вычислительными ядрами центрального процессора. Ну а чипсет постепенно становился все более упрощенным (особенно северный мост, который в новых материнских платах вообще отсутствует).

Тем не менее, системная логика по-прежнему сильно влияет на стабильность работы и быстродействие компьютера. При выборе материнской платы нужно учитывать в первую очередь то, какой чипсет был взят за основу при ее изготовлении. Основными производителями чипсетов сейчас являются компании Intel и AMD, в то время как материнские платы производятся ASUS, MSI, Gigabyte, ASRock, Zotac и др. Системные платы с одинаковым чипсетом у разных производителей называются по-разному. По цене они тоже могут существенно отличаться. При выборе, как правило, лучше отдать предпочтение материнской плате с более «продвинутым» чипсетом от менее известного производителя, чем наоборот.

Основные разъемы материнской платы

Кроме разъема центрального процессора (сокета), системная плата содержит другие разъемы:

Слоты модулей ОЗУ, к которым подсоединяются модули оперативной памяти соответствующего типа;

РСI-E — разъем для установки различных устройств. В зависимости от возможностей процессора и чипсета, таких разъемов на материнской плате может быть несколько, и они могут иметь разное количество линий (x16, x8, x4, x1). В РСI-E x16 устанавливается видеокарта. В РСI-E с меньшим количеством линий устанавливаются другие устройства (сетевая карта, звуковая карта, W-Fi и др.). Подробнее об этом здесь.

READ  Винда не видит том на флешке

USB — разъем для подключения периферийных устройств. Известен всем в первую очередь как разъем, к которому можно подключить флешку, цифровой фотоаппарат, видеокамеру, телефон и др. Он бывает нескольких спецификаций: USB 1.0 (пропускная способность до 12 Мбит/с), USB 2.0 (до 480 Мбит/с), USB 3.0 (до 4800 Мбит/с), USB 3.1 (до 10 Гбит/с), USB 3.2 (до 20 Гбит/с). USB 1.0 и 2.0 внешне одинаковы, имеют 4 контакта. USB 3.0 и более новые имеют вдвое больше контактов, хотя и поддерживают возможность подключения старых устройств, рассчитанных на USB 1.0 и 2.0.

SATA (Serial Advanced Technology Attachment — цифровое подсоединение по передовой технологии) — служит для подсоединения накопителей информации (жестких дисков или SSD, оптических приводов). Скорость передачи данных зависит от ревизии SATA: 1.x — до 1,5 Гбит/с; 2.x — до 3 Гбит/с; 3.x — до 6 Гбит/с.

M.2 – разъем для подключения быстрых накопителей информации SSD. По сравнению с запоминающими устройствами, которые подключаются к разъему SATA, M.2 обеспечивает в разы более высокую скорость чтения и записи.

Разъемы для подключения блока питания. Основной разъем, питающий все компоненты (ATX), имеет 24 контакта. Питание центрального процессора может иметь 4 или 8 контактов (в зависимости от мощности процессора, на который рассчитана материнская плата).

Кроме того, на системной плате имеются различные «игольчатые гребенки», предназначенные для подключения передней панели корпуса (кнопки Power, Reset, индикаторы процессора и жестких дисков, наушники, микрофон, USB), куллеров (вентиляторов) процессора, корпуса, жестких дисков и др.

На материнской плате есть также разъемы звуковой карты, сетевого адаптера (RJ45) и др. На моделях системных плат с интегрированным графическим процессором или рассчитанных на процессоры, содержащие в себе графическое ядро, есть соответствующие разъемы для подключения мониторов (VGA, DVI, HDMI).

Системная плата включает еще одну важную часть — микросхему ПЗУ (ее часто называют ROM BIOS). В этой микросхеме хранится базовая программа управления компьютером, называемая базовой системой ввода-вывода и больше известна как BIOS (basic input-output system). В отличии от операционной системы и другого программного обеспечения, устанавливаемых на жесткий диск или SSD, BIOS доступен компьютеру без подключения запоминающего устройства и остальных элементов. Это программное обеспечение определяет порядок взаимодействия составных частей компьютера между собой. В зависимости от чипсета материнской платы и версии BIOS, его настройками можно определить источник загрузки компьютера, изменить частоту процессора, тайминги модулей оперативной памяти (изменив их быстродействие), а также настройки многих других устройств, отключить отдельные элементы (сетевую плату, звуковую плату, Wi-Fi и др.) и многое другое.

Компьютер всегда запускается и работает с учетом данных BIOS. Если микросхему ПЗУ повредить или внести в BIOS настройки, не совместимые с работоспособностью системы, компьютер не запустится. В последнем случае для решения проблемы достаточно «обнулить» настройки BIOS до стандартных («заводских») параметров. Для этого нужно на несколько секунд вынуть из соответствующего разъема материнской платы батарейку, питающую микросхему ПЗУ (типа CR2032, внешне похожа на монету). Обнуление BIOS также происходит, когда эта батарейка разряжается.

Современные микросхемы ПЗУ позволяют менять BIOS на другие версии. Эта операция называется перепрошивкой BIOS, выполняется при помощи специального программного обеспечения (обычно доступного на сайте производителя системной платы), и требует серьезного подхода, поскольку в случае неудачи может повлечь за собой плачевные последствия, вплоть до необходимости приобретения новой материнской платы. Поэтому без крайней необходимости перепрошивать BIOS не нужно. Новые версии иногда позволяют решить проблемы совместимости системных плат с новыми устройствами, добавить отдельные варианты настроек или устранить мелкие недочеты. Но если система и без того работает стабильно, лучше не рисковать.

Форм-фактор материнской платы

По размеру системные платы бывают разными. Существует несколько стандартов, которые принято называть форм-фактором материнской платы. Кроме размеров, форм-фактор подразумевает определенную схему расположения мест крепления платы, интерфейсов шин, портов ввода-вывода, сокета процессора, разъема для подключения блока питания и слотов установки модулей ОЗУ.

Известны следующие форм-факторы материнских плат: Baby-AT, Mini-ATX, AT, LPX, АТХ, microATX, Flex-АТХ, NLX, WTX, CEB, Mini-ITX, Nano-ITX, Pico-ITX, BTX, MicroBTX, PicoBTX.

Наиболее распространенными являются АТХ (305 x 244 мм.), microATX (244 x 244 мм.) и mini-ITX (150 x 150 мм.).

Форм-фактор материнской платы нужно учитывать при выборе корпуса системного блока.

Источник

Smartadm.ru