2. Системная плата

Системная плата (systemboard), иногда называемая материнской (motherborad) – одна из важнейших частей компьютера. На ней размещаются основные компоненты ПК. С ее помощью производится взаимодействие большинства устройств машины.

Конструктивно СП представляет собой печатную плату площадью 100-150 кв. см, на которой размещается большое число различных микросхем, разъемов и других элементов.

Непосредственно на системной плате размещается лишь минимальное количество микросхем, а все остальные компоненты объединяются при помощи системной шины и конструктивно устанавливаются на дополнительных платах (платах расширения), устанавливаемых в специальные разъемы (слоты), имеющиеся на материнской плате.

Современные профессиональные персональные компьютеры имеют именно шинную архитектуру. На системной плате непосредственно расположены:

• разъем для подключения микропроцессора;

• набор системных микросхем (чипсет, chipset), обеспечивающих работу микропроцессора и других узлов машины;

• микросхема постоянного запоминающего устройства, содержащего программы базовой системы ввода-вывода (Basic Input-Output System — BIOS);

• микросхема энергонезависимой памяти (питается от автономного, расположен­ного на MB, аккумулятора), по технологии изготовления называемая CMOS;

• микросхемы кэш-памяти 2-го уровня (если они отсутствуют на плате микропроцессора) или 3-го уровня;

• разъемы для подключения модулей оперативной памяти;

• наборы микросхем и разъемы для системных, локальных и периферийны интерфейсов;

• микросхемы мультимедийных устройств и т. д.

В настоящее время десятки фирм выпускают большое число различных системных плат, отличающихся и конструктивно, и по типу поддерживаемых ими микропроцессоров, и по тактовой частоте их работы, и по величине рабочих напряжений и т.д.

Тип системной платы определяет прежде всего базовый микропроцессор. Поскольку микропроцессоры фирмы Intel и процессоры некоторых других фирм, в частности фирмы AMD, используют электрически разные интерфейсы и геометрически разные разъемы, то следует разделить все материнские платы на две группы по типу процессорного разъема: «интеловские» СП и прочие. Поскольку СП фирмы Intel распространены гораздо шире, в дальнейшем основное внимание уделим именно им.

По типу поддерживаемых Intel-микропроцессоров, СП можно подразделяются на следующие подгруппы в соответствии с поддерживаемыми процессорами (86, 268, 386 и т.д.).

Важным параметром системной платы является тактовая частота на которой она работает: современные СП имеют рабочие частоты 100, 133, 150, 200, 266 и даже 400 МГц. Этот параметр особенно влияет на производительность ПК, выполняющего задания, не содержащие большого количества математических операций, а связанные с процедурами пересылки информации (например, большинство преобразований экономической информации).

Socket 7, Slot I, Socket 370, Socket 8, Slot 2, Slot A, Socket 423 - процессорные разъемы, установленные на материнской плате. Спецификация разъема опреде­ляет как сам конструктив разъема, так и назначение контактов, электрические параметры, определяет порядок взаимодействия с шинами данных, особенности взаимодействия с оперативной памятью и т. п.

Разные СП поддерживают различный набор подключаемых к ним устройств, модификации этих устройств (микропроцессоров, модулей памяти, периферийных шин).

Системная плата имеет разъемы (слоты) для установки определенных модулей оперативной памяти. Для модулей ОЗУ используются 30-, 72- и 168-контактные разъемы и они сгруппированы в 2-4 слотах. Слоты с 30 и 72 контактами рассчитаны на модули памяти типа SIMM, которые в новых машинах уже не используется; 168-контактные слоты предназначены для современных модулей DIMM. С точки зрения поддерживаемой оперативной памяти, важными характеристиками СП являются также число слотов памяти, рабочая тактовая частота памяти (например память РС100, РС133 и т. п.), общая емкость поддерживаемой памяти (так, чипсет 1815 обеспечивает работу только 512 Мбайт памяти, в то время как 440ВХ, 1820 и VIA Apollo – 1024 Мбайт).

На системной плате располагается микросхема постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), содержащая программы BIOS, необходимые для управления многими компонентами компьютера. BIOS доступна постоянно, независимо от работоспособности внешних компонентов, таких, например, как системные загрузочные диски. В BIOS есть программа, которая называется System Setup – именно с ее помощью пользователь управляет самыми глубокими настройками системы.

В современных материнских платах используются, как правило, микросхемы Flash BIOS, программы в которых могут перезаписываться при помощи специальных средств, что облегчает модернизацию этих программ при появлении новых устройств, которым нужно обеспечить поддержку (например, новых типов микросхем оперативной памяти).

Важным компонентом, размещенным на системной плате (часто в системном чипсете), является микросхема CMOS-памяти. Она питается от своего локального аккумулятора (батарейки) и поэтому является энергонезависимой (сохраняет информацию при отключении компьютера от сети). Название CMOS произошло от названия технологии исполнения ее элементов. Память хранит информацию о параметрах многих устройств, входящих в ПК. Информация в ней может изменяться по мере необходимости, то есть память отслеживает текущую конфигурацию компьютера, на что не способна микросхема BIOS. Поэтому при загрузке компьютера BIOS берет необходимую для своей работы информацию об изменяемых параметрах компонентов ПК именно из этой памяти. Так, из CMOS-памяти считывается информация об установленном МП, о типах и емкости оперативной и всех видах дисковой памяти, о работоспособности устройств компьютера и т.д. Четкое отслеживание времени (в том числе и календаря), даже в отключенном от энергосети состоянии, также связано с тем, что информация о времени хранится в CMOS-памяти.