04 Состав системного блока
Системный блок – основная часть компьютера. Он состоит из металлического корпуса, в котором располагаются основные компоненты компьютера. С ним соединены кабелями клавиатура, мышь и монитор. Внутри системного блока расположены
микропроцессор (ЦПУ), который выполняет все поступающие команды, производит вычисления и управляет работой всех подсистем компьютера;
оперативная память, предназначенная для временного хранения программ и данных;
шины, осуществляющие информационную связь между устройствами компьютера;
коммуникационные порты;
материнская плата, на которой находятся микропроцессор, внутренние шины, оперативная память, коммуникационные разъёмы, микросхемы управления различными компонентами компьютера, таймер, системы индикации и защиты;
блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера;
вентиляторы для охлаждения греющихся элементов;
устройства внешней памяти, к которым относятся накопители на гибких и жёстких магнитных дисках, дисководы СD/DVD, предназначенные для длительного хранения информации.
Аппаратной основой системного блока является материнская плата – самостоятельный элемент, который управляет внутренними связями и с помощью системы прерываний взаимодействует с внешними устройствами. На материнской плате расположены все важнейшие микросхемы.
______________________________________________________________________________________________________
05 Принцип работы материнских плат
Одним из основных элементов материнской платы компьютера является чип Северный мост (Northbridge). В ряде случаев его называют также контроллер–концентратор памяти (Memory Controller Hub, MCH).
MCH является системным контроллером на материнской плате платформы x86, к которому в рамках организации взаимодействия подключено следующее оборудование.
1. Через Front Side Bus — микропроцессор (ЦПУ). Если в составе процессора нет контроллера памяти, тогда через шину контроллера памяти подключена оперативная память.
2. Через шину графического контроллера — видеоадаптер (в материнских платах нижнего ценового диапазона видеоадаптер часто встроенный. В таком случае Северный мост, произведенный Intel, называется GMCH (chipset Graphics and Memory Controller Hub).
Название чипа как «Северный мост» можно объяснить представлением архитектуры чипсета в виде карты. В результате процессор будет располагаться на вершине карты, на севере (см. рисунок).
Исходя из назначения, Северный мост определяет параметры (возможный тип, частоту, пропускную способность) следующих элементов:
— системной шины и, косвенно, процессора;
— оперативной памяти, её максимального объёма);
— подключённого видеоадаптера.
Во многих случаях именно параметры и быстродействие Северного моста определяют выбор реализованных на материнской плате шин расширения (PCI, PCI Express) системы.
В свою очередь, Северный мост соединён с остальной частью материнской платы через согласующий интерфейс и Южный мост. Когда технологии производства не позволяют скомпенсировать возросшее, вследствие усложнения внутренней схемы, тепловыделение чипа, современные мощные микросхемы Северного моста помимо пассивного охлаждения (радиатора) для своей бесперебойной работы требуют использования индивидуального вентилятора или системы жидкостного охлаждения, что в свою очередь увеличивает энергопотребление всей системы и требует более мощного блока питания.
Под Северным мостом согласно нашей схеме на материнской плате расположен Южный мост.
Южный мост (Southbridge) — функциональный контроллер. Он также известен под именем контроллер–концентратор ввода–вывода (I/O Controller Hub, ICH).
Обычно это одна микросхема, которая связывает «медленные» (по сравнению со связкой «ЦПУ – ОЗУ») взаимодействия (например, Low Pin Count, Super I/O или разъёмы шин для подключения периферийных устройств) на материнской плате с ЦПУ через Северный мост.
Если взять функциональность, то Южный мост включает в себя
— контроллеры внутренних шин;
— контроллер прямого доступа к памяти (DMA);
— контроллер прерываний;
— контроллеры дисковых накопителей;
— часы реального времени (Real Time Clock);
— управление питанием (Power management);
— энергонезависимую память BIOS (CMOS);
— звуковой контроллер.
Южный мост также может включать в себя сетевой контроллер Ethernet, контроллеры USB, FireWire и др. Реже Южный мост включает в себя поддержку клавиатуры, мыши и последовательных портов, но обычно эти устройства подключаются с помощью другого устройства — Super I/O (суперконтроллера ввода–вывода).
Поддержка шины PCI включает в себя традиционную спецификацию PCI, но может также обеспечивать и поддержку шины PCI Express. Хотя поддержка шины ISA используется достаточно редко, она всё таки является неотъемлемой частью современного Южного моста. Шина SMBus используется для связи с другими устройствами на материнской плате (например, для управления вентиляторами). Контроллер DMA позволяет устройствам на шине ISA или LPC получать прямой доступ к оперативной памяти, обходясь без помощи центрального процессора.
Контроллер прерываний обеспечивает механизм информирования ПО, исполняющегося на ЦПУ, о событиях в периферийных устройствах. IDE–интерфейс позволяет «увидеть» системе жёсткие диски. Шина LPC обеспечивает передачу данных и управление SIO (это такие устройства, как клавиатура, мышь, параллельный, последовательный порт, инфракрасный порт и флоппи–контроллер) и BIOS ROM (флэш).
Функции управления питанием позволяют перевести компьютер в «спящий режим» или выключить его.
Системная память CMOS, поддерживаемая питанием от батареи, позволяет создать ограниченную по объёму область памяти для хранения системных настроек (настроек BIOS).
Северный и Южный мосты материнской платы вместе составляют одно целое устройство управления всей системой, — «глаза», «уши» и «руки» ЦПУ. Общее название этих двух чипов — чипсет.
Таким образом, чипсет (chipset) — набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения определённого набора функций. В компьютерах чипсет, размещаемый на материнской плате, выполняет роль связующего компонента, обеспечивающего совместную работу подсистем памяти, центрального процессора (ЦПУ), ввода—вывода и других устройств.
Чаще всего чипсет современных материнских плат компьютеров состоит из двух основных микросхем Северного и Южного моста (иногда объединяемых в один чип, т.н. системный контроллер–концентратор (System Controller Hub, SCH):
Иногда в состав чипсета включают микросхему Super I/O, которая подключается к Южному мосту по шине Low Pin Count и отвечает за низкоскоростные порты: RS232 (COM), LPT, PS/2.
Существуют также чипсеты, заметно отличающиеся от традиционной схемы. Например, когда функциональность Северного моста (соединение с видеокартой и памятью) полностью встроена в сам процессор; тогда чипсет может состоять из одного Южного моста, соединенного с ЦПУ через соответствующую шину.
Создание полноценной вычислительной системы для компьютера на базе, состоящих из столь малого количества микросхем (чипсет и микропроцессор) является следствием развития техпроцессов микроэлектроники развивающихся по закону Мура.
В создании чипсетов, обеспечивающих поддержку новых процессоров, в первую очередь заинтересованы фирмы–производители процессоров. Основными производителями чипсетов для архитектуры x86 являются: Intel, NVidia, ATI/AMD: (после перекупки в 2006 году ATI вошла в состав Advanced Micro Devices), Via, SiS.
______________________________________________________________________________________________________