Материнская плата

Материнская плата (МП) – основная составная часть любого персонального компьютера (PC). Производительность PC зависит от тактовой частоты материнской платы и количества данных, обрабатываемых в единицу времени. Основными компонентами, находящимися на МП являются:

1) CPU – процессор;

2) FPU – сопроцессор;

3) контроллер DMA (Direct Memory Access), позволяющий управлять транспортировкой данных минуя CPU;

4) ROM-BIOS (Basic Input Output System) – система, содержащая набор основных функций управления стандартными внешними устройствами PC;

5) Cache (кэш-память) – элементы памяти, имеющие, по сравнению с оперативной памятью, меньшее время доступа и содержащие информацию о данных, необходимых CPU в первую очередь. Для кэш-памяти обычно используются очень дорогостоящие микросхемы статической памяти – SRAM (Static Random Access Memory);

6) RAM (оперативная память) различных видов;

7) Slots (слоты карт расширения) для установки различных устройств.

В материнской плате с процессором 80486 стандартным стал разъём процессора типа ZIF, позволяющий производить смену процессора без помощи инструментов. Если тактовая частота процессора 80486 менее 33 МГц, применяют элементы оперативной памяти с временем доступа 70 нс. Если более, то применяются микросхемы 60 нс. В некоторых платах возможно применение до 64 Мбайт.

Разработчики Intel включили в набор 430ТХ поддержку практически всех важных технологий в архитектуре PC с тем, чтобы максимально продлить «жизненный цикл» набора логики:

Технология ММХ. Системы на базе 82430ТХ изначально ориентированы на работу с мультимедийными программными продуктами.

Стандарт энергосбережения DPMA (Dynamic Power Management Architecture). БлагодаряDPMAудалось впервые создать набор логики, который с одинаковым успехом можно использовать как в настольных, так и в мобильных компьютерах. И дело не только в продлении жизни батарей для мобильных ПК, но и в возможности построения постоянно включенных настольных систем, которые являются центром коммуникаций в офисе или центром мультимедийных применений дома.

Модули памяти SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) плюс поддержка уже традиционных типов FPM/EDO/BEDO (Burst EDO).

Протокол Ultra DMA разработан для достижения нового уровня передачи данных между IDE-диском и контроллером, что позволяет быстрее загружать мультимегабайтные файлы мультимедиа.

Стандарт 2.1 параллельной (concurrent) шины PCI позволяет поддерживать высокую скорость обмена данными по шине в многозадачной операционной среде.

Шина USB для подключения внешних периферийных устройств (до 127 устройств) реализует на практике возможность «горячей стыковки» нового оборудования и снимает проблему отсутствия свободных разъемов в шинах расширения ПК.

На МП с процессором 586 впервые применена новая графическая шина AGP (Accelerated Graphic Port). Шина PCI, как известно, синхронизируется частотой 33 МГц и может иметь пропускную способность до 133 Мбайт/с по 32-разрядной шине данных. Графическая шина AGP работает на частоте 66 МГц и позволяет передавать до 266 Мбайт/с. Такой стандартный режим работы получил название «XI». Однако, если использовать режим «Х2», при котором синхронизация выполняется как по переднему, так и по заднему фронту сигнала синхронизации, то производительность канала увеличивается еще в два раза и становится равной 532 Мбайт/с. Таким образом, когда в технологии AGP речь идет о шинной частоте 133 Мгц, имеется в виду реальная частота 66 МГц. Благодаря новой технологии, скорость передачи в AGP стала столь же высокой, как и скорость обмена с оперативной памятью. Для видеокарт на основе технологии AGP, на МП используются разъемы, во многом похожие на разъемы шины PCI и EISA с 32-мя разрядами для передачи адресов и данных.

Самое большое преимущество AGP по отношению к PCI -- поддержка конвейерных операций чтения-записи из памяти. В архитектуре PCI, которая не является конвейерной, операции чтения выполняются в два раза медленнее операций записи. У AGP транзакции организованы так, что запрос и пересылка данных разделены, это позволяет обрабатывать несколько запросов, когда пересылка данных ещё не завершена. Для выявления первостепенных запросов контроллер AGP использует очереди с разными приоритетами и работает с внеочередными запросами.

Так как корпорация Intel не предоставляет AMD и Cyrix лицензии на архитектуру шины Р6, последние вынуждены идти различными путями: лицензирования архитектуры у других производителей или самостоятельной разработки интерфейса. Так, фирма AMD, лицензировавшая интерфейс шины для МП с процессором К7 у Digital, намерена использовать архитектуру Super 7 (МП с К6-2,3 и К7) для повышения эффективности конструкции Socket 7 (МП с К6).

Чипсеты для Super 7 производятся компаниями VIA Technologies и Acer Laboratories. МП с поддержкой данной архитектуры производятся Biostar, FIC, Microstar и другими. Наиболее важное отличие Super 7 от Socket 7 состоит в возможности использования системной шины с частотой 100 МГц. Это позволяет за счёт увеличения скорости обмена данными с оперативной памятью и кэш-памятью второго уровня существенно увеличить производительность ПК в целом [80; 1].

Одним из самых популярных чипсетов можно по праву считать Intel 440BX. Объясняется что и высокой надежностью, и 100-МГц системной шиной, поддержкой AGP 2х (за один такт по шине AGP передается два четырехбайтовых пакета данных, что дает пропускную способность 528 Мбайт/с на частоте 66 МГц), поддеркой UltraDMA/ЗЗ, пропускной способностью шины памяти 800 Мбайт/с.

В ряде случаев, устанавливая на Intel 440BX частоту FSB (Front Side Bus) до 133 МГц можно получить стабильно работающую систему и повышение частоты AGP (что поддерживают не все графические контроллеры). Хотя, при использовании недокументированных возможностей, нельзя отрицать возможность выхода из строя любых компонентов.

Через два года на рынке появляется принципиально новый чипсет Intel 820. Чипсет разрабатывался для процессоров Intel Pentium III с ядром Coppermine, с поддержкой 133-МГц шины. Среди нововведений – поддержка режима AGP 4х (то есть пропускная способность составляет 1,056 Гбайт/с), протокола Ultra DMA/66, памяти RDRAM (при частоте памяти в 400 МГц пропускная способность шины памяти составляет 1,6 Гбайт).

Недостатком применения материнских плат на чипсете Intel 820 можно считать высокую (более чем в пять раз) цену на модули памяти RDRAM. Поэтому была разработана модификация чипсета Intel «820 с МТН», которая поддерживает широко распространенную память PC 100 SDRAM.

Недоступность памяти RDRAM, срыв сроков выпуска Intel 820 дали возможность конкурентам усилить свои позиции. Например, компания VIA делают ставку на использование памяти стандарта PC 133 SDRAM, имеющей пропускную способность 1,064 Гбайт/с. VIA выпускает на рынок чипсет Apollo Pro 133, очень похожий на Intel 820, но с поддержкой доступной памяти PC 133 SDRAM.

Своеобразным ответом Intel на действия конкурентов и требования пользователей можно считать выпуск чипсета Intel 815 (Solano).

Шина USB была разработана в сотрудничестве компаний Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom. Целью разработки было создание шины, которая смогла бы подключить настольную компьютерную периферию без установки дополнительных плат в слоты расширения и переконфигурирования всей системы. Таким образом, при физическом подключении соответствующего устройства оно начинает тут же функционировать.

Согласно стандарту USB 1.0 к шине одновременно может подключаться до 127 устройств, максимальная скорость передачи данных 12 Мбайт/с, максимальная длина кабеля 5 м. Достоинством шины USB можно считать ее доступность – наличие таких шин в материнских платах практически каждого современного компьютера.

С помощью USB можно не только подключать к компьютеру различные периферийные устройства, но и формировать небольшую локальную сеть. Существуют технологии объединения до 16 компьютеров в одноранговую сеть на базе USB.