2.2. Системные платы

Системная плата является основным компонентом компьютера, на которой размещаются все его основные элементы. Ее также называют главной (Mainboard) или материнской (Motherboard) платой.

Тип системной платы однозначно определяется используемым в компьютере процессором. Пара "системная плата - процессор" задает общую производительность системы и возможности подключения дополнительных устройств.

В состав любой системной платы входят следующие элементы (рис.11):

• Разъем (слот) для установки процессора (1). Для охлаждения процессора на него крепится радиатор с вентилятором.
• Специализированный набор микросхем - Chipset (2), ориентированный на конкретный тип процессора, т.к. каждый тип процессора характеризуется уникальным набором интерфейсных сигналов и логикой работы. Chipset обеспечивает обмен данными между процессором, памятью и периферийными устройствами.

Рис.11. Структурная схема системной платы

• Кэш-память (3), которая имеет большее быстродействие по сравнению с основной оперативной памятью и за счет этого существенно ускоряет процесс обмена данными между основной памятью и процессором.
• Разъемы (слоты) для установки модулей оперативной памяти (4), тип и количество которых зависит от типа системной платы. В настоящее время наиболее распространены разъемы с 72 контактами (контакты также называют 'пинами' от англ. 'pin') для модулей SIMM (4,а) и с 168 контактами - для модулей DIMM (4,б).
• Микросхема BIOS (5), в которой хранятся программы базовой системы ввода/вывода (BIOS).
• Разъемы (слоты) для установки карт расширения (6) (например, видеокарта, мультипортовая карта, звуковая карта и др.) с помощью которых к компьютеру подключаются многие периферийные устройства - монитор, мышь, принтер, модем, звуковые колонки, наушники и т.д. Наиболее распространены слоты для карт стандартов ISA (6,а), PCI (6,б) и AGP.
• Разъемы для подключения дисководов (7,а), винчестеров и накопителей CD-ROM (7,б), а также разъемы для параллельного и последовательных портов (7,в). При работе с устаревшими системными платами (в которых используются процессоры типа 80286, 80386 и 80486) для подключения всех этих устройств необходимо было использовать специальную карту расширения - мультипортовую карту.
• Разъем типа DIN для подключения клавиатуры (8).
• Разъем для подключения питания (9).
• Микросхемы-преобразователи напряжения питания процессора (10), которые преобразуют стандартное напряжение (+5 В) в набор напряжений (3.5 В, 2.8 В, 2.5 В, 2.2 В, 2.0 В и др.), необходимых для питания процессоров различных типов.
• Микросхема тактового генератора (11), которая вырабатывает сигнал внешней тактовой частоты для управления процессором.

Типы системных плат

Размеры всех системных плат и расстояния между отверстими, соединяющими платы с корпусом, и расположение разъемов для установки карт расширения стандартизованы. Совокупность этих характеристик называется форм-фактором системной платы. Существует пять основных форм-факторов системных плат:

Таблица 1

Рассмотрим подробнее указанные типы системных плат:

1. FullSize

Устаревшие сейчас платы форм-фактора FullSize (разработанные для процессоров 8086 и 80286) помещаются только в полноразмерные корпуса типа Desktop и Tower. Следовательно, главным их недостатком является невозможность установки в широко распространенные корпуса типа Mini-Tower.

2. Baby-AT

Главным достоинством плат форм-фактора Baby-AT (разработанных в основном для процессоров 80286 и 80386), появившихся в 1982 г., является то, что они могут быть установлены практически в любой корпус, кроме корпусов типа Slimline. Благодаря чему получили широкое распростанение. В настоящее время системные платы данного форм-фактора уже не выпускаются.

3. LPX

Материнские платы форм-фактора LPX (разработанные для процессоров 80386, 80486 и Pentium) обычно устанавливаются в корпусах типа Slimline. Для экономии места внутри корпуса слоты расширения таких плат смонтированы на отдельной плате - карте адаптера, которая вставляется в обычный слот расширения системной платы перпендикулярно ей. Таким образом, карты расширения оказываются параллельными плоскости материнской платы, что позволяет уменьшить высоту корпуса. В платах такого типа все разъемы для подключения периферийных устройств находятся непосредственно на материнской плате и выходят на задную стенку корпуса (рис. 12). В настоящее время платы типа LPX сняты с производства.

Рис. 12. Расположение разъемов
на материнских платах типа LPX

4. HalfSize

Системные платы форм-фактора HalfSize (разработанные для процессоров 80386, 80486, Pentium, Pentium MMX, Pentium Pro, Pentium-II и Celeron) являются достойной заменой Baby-AT. Они отличаются своими малыми размерами, вследствие чего платы данного форм-фактора могут быть установлены в корпус любого типа, даже в корпус Slimline.

Особенностями плат форм-фактора HalfSize, начиная с плат, разработанных для процессоров Pentium, являются:

Обязательное наличие интегрированных контроллеров (т.е. расположенных непосредственно на материнской плате) основных периферийных устройств: дисководов, винчестеров, параллельных и последовательных портов. Благодаря этому отпадает необходимость в использовании мультипортовой карты.

Платы форм-фактора HalfSize продолжают выпускаться в настоящее время, при этом появилась тенденция к интеграции дополнительных устройств непосредственно на самой системной плате.

Следует отметить, что при необходимости (например, в случае поломки или при модернизации) всегда имеется возможность отключить любой интегрированный контроллер или устройство для его замены соответствующей картой расширения.

Достоинства и недостатки интегрированных
системных плат

Начиная с середины 1996 г. широкое распространение получили системные платы форм-фактора HalfSize и ATX, на которых дополнительно стали устанавливаться видеоконтроллеры, звуковые и сетевые адаптеры, а также модемы.

Достоинствами такого подхода является:

• Системная плата с интегрированными устройствами стоит дешевле, чем с аналогичными устройствами, выполненными в виде отдельных карт расширения.
• Увеличение свободного места внутри корпуса.
• Совместимость интегрированных контроллеров и периферийных устройств между собой, гарантированная производителем системной платы.

К недостаткам интегрированных системных плат можно отнести:

• Покупатель интегрированной системной платы вынужден ограничиваться имеющимся набором и техническими характеристиками встроенных на ней устройств, которые предлагаются самим производителем этой системной платы, вместо того, чтобы выбрать требуемый набор устройств и их технические характеристики самостоятельно.
• Отказ одного из интегрированных устройств может привести к выходу из строя всей системной платы.
• При модернизации компьютера нет возможности вынуть и продать ставшие уже не нужными интегрированные устройства.

5. ATX

Системные платы типы ATX представляют собой новую разработку фирмы Intel. Платы данного типа соединяют в себе лучшие характеристики плат Baby-AT и LPX, а также имеют следующие дополнительные усовершенствования:

• Для системных плат ATX имеется возможность включать и выключать компьютер программным путем, а также по сигналу от клавиатуры, модема, сетевой карты, системных часов и т.д.
• Аналогично системным платам форм-фактора Halfsize, на системной плате ATX обязательно присутствуют контроллеры основных периферийных устройств: дисководов, винчестеров, параллельных и последовательных портов. Кроме того, достаточно часто встречаются системные платы ATX с интегрированными дополнительными устройствами: видеоконтроллерами, звуковыми и сетевыми адаптерами, а также модемами.
• На системной плате смонтирована двойная панель разъемов для периферийных устройств (рис. 13), выходящая на заднюю стенку корпуса. На ней имеются дополнительные разъемы для устройств, интегрированных на системной плате (например, звуковой и сетевой карт, USB). Цветовая маркировка разъемов облегчает неопытному пользователю подключение основных периферийных устройств.

Рис. 13. Расположение разъемов
на материнских платах типа ATX

• Наличие специального нового разъема питания, конструкция которого ислючает неправильное подключение.
• Положение процессора и модулей памяти на системной плате ATX позволяет иметь свободный доступ к ним для установки и замены.
• Разъемы контроллеров дисководов, винчестеров и накопителей CD-ROM располагаются максимально близко к стойкам с соответствующими устройствами, что позволяет уменьшить длину жгутов питания и интерфейсных шлейфов расположенных внутри корпуса.