Карти, сокети, слоти, джампери.

Лабораторна робота № 1. Архітектура материнської плати

Мета|ціль|: Вивчити підключення зовнішніх пристроїв|устроїв| до системного блоку РC. Вивчити пристрій|устрій| системного блоку РС. Вивчити пристрій|устрій| материнської плати РС. Вивчити підключення внутрішніх пристроїв системного блоку РС. Вивчити порядок|лад| включення|приєднання| і запуску РС, його виключення.

Теоретична частина|

Материнська плата – це основна плата персонального комп'ютера. На ній розміщуються|:

Рис. 1. Материнська плата

• процесор — основна мікросхема, що виконує більшість математичних і логічних операцій;

• мікропроцесорний комплект (чіпсет) – набір мікросхем, керівників роботою внутрішніх устроїв комп'ютера і що визначають основні функціональні можливості материнської плати;

• шини — набори провідників, по яких відбувається обмін сигналами між внутрішніми пристроями комп'ютера;

• оперативна пам'ять (оперативний пристрій, що запам'ятовує, ОЗП) – набір мікросхем, призначених для тимчасового зберігання даних, коли комп'ютер включений;

• ПЗП (постійний пристрій, що запам'ятовує) – мікросхема, призначена для тривалого зберігання даних, у тому числі і коли комп'ютер вимкнений;

• роз'єми для підключення додаткових пристроїв (слоти).

Карти, сокети, слоти, джампери...

Терміни, що відносяться до апаратних засобів сучасних комп'ютерів, в основному ­ іноземні технічні.

Системною платою (System Board), або материнською платою (Mother Board), називають основну друкарську плату, на якій встановлюється процесор, оперативна пам'ять, ROM BIOS і деякі інші системні компоненти.

Платою розширення, або картою розширення (Expansion Card), називають друкарську плату з краєвим роз'ємом, що встановлюється в слот розширення. Карти розширення, що привносять в РС який-небудь додатковий інтерфейс, називають інтерфейсними картами (Interface Card). Оскільки інтерфейсна карта є «пристосуванням» для підключення якого-небудь пристрою, до неї застосовно і назва адаптер (Adapter). Наприклад, дисплейний адаптер (Display adapter) служить для підключення дисплея-монітора. Адаптер і інтерфейсна карта практично синоніми, і, наприклад, NIC (Network Interface Card – карта мережевого інтерфейсу) часто переводиться як адаптер ЛВС (локальній обчислювальній мережі).

Слотом (Slot) є щілинний роз'єм, в який встановлюється яка-небудь друкарська плата. Слот розширення (Expansion Slot) в РС є роз'ємом системної шини в сукупності з прорізом в задній стінці корпусу комп'ютера – тобто посадочне місце для установки карти розширення. Слоти розширення мають роз'єми шин ISA/EISA, PCI, або PCI-Express. Внутрішні слоти використовуються і для установки модулів оперативної пам'яті (DIMM), кеш-пам'яті (COAST), процесорів Pentium II-4, а також процесорних модулів і модулів пам'яті в деяких моделях РС.

Сокетом (Socket) є гніздо, в яке встановлюються мікросхеми. Його контакти розраховані на мікросхеми з штирьковими виводами в корпусах DIP, PGA у всіх модифікаціях або ж мікросхеми в корпусах SOJ і PLCC з виводами у формі букви «J». ZIF-Socket (Zero Insertion Force — з нульовим зусиллям вставки) призначений для легкої установки при високій надійності контактів. Ці гнізда мають замок, відкривши який можна встановити або вилучити мікросхему без додатку зусилля до її виводів. Для роботи після установки замок закривають, при цьому контакти сокета щільно обхвачують виводи мікросхеми.

Джампер (Jumper) є знімною перемичкою, що встановлюється на штирьковы контакти, що стирчать з друкарської плати (мал. 12, а). Джампери використовуються для конфігурації різних компонентів як вимикачі або перемикачі, для яких не вимагається оперативного управління. Джампери переставляють за допомогою пінцета, що рекомендується робити тільки при вимкненому живленні, оскільки є небезпека їх упустити в невідповідне місце або закоротить пінцетом близько розташовані контакти.

DIP-перемикачі (DIP Switches) є малогабаритні вимикачі в корпусі DIP (мал. 2, 6), вживані для тих же цілей, що і джампери. Їх перевага в легшому перемиканні, яке зручно проводити кульковою ручкою. Недоліком перемикачів є більше, в порівнянні з джамперами, займане на платі місце і вища ціна. Крім того, не дивлячись на назву, вони зазвичай є тільки вимикачами, що робить їх застосування менш гнучким, чим застосування джамперів.

Рис 2. Апаратні засоби конфігурації: а – джампер, б – DIP-перемикач

У сучасних компонентах прагнуть скорочувати кількість перемикачів| або джамперів, прагнучи перекласти|перекладати| всі конфігураційні функції на програмно-керовані електронні компоненти. Плати (карти), в яких вдається зжити джампери повністю|цілком| (але|та| які вимагають конфігурації), називають Jumperless| Cards| — карти, вільні від джамперів. Компоненти, які| після|потім| установки конфігуруються автоматично, відносять до класу Рnр (Plug| and| Play| – вставляй і грай).

Чіп (Chip) – це напівпровідникова мікросхема.

Чіпсет (Chip Set) – це «набір інтегральних схем, при підключенні яких один до одного формується функціональний блок обчислювальної системи». Чіпсети застосовуються в системних платах, графічних контролерах і складних вузлах, функції яких в одну мікросхему закласти не вдається.

Для з'єднання|сполучення| пристроїв|устроїв| і вузлів РС застосовуються різні роз'єми, серед яких найчастіше зустрічаються наступні|слідуючі|.

Рис. 3. Роз'єми D-типу| (вигляд|вид| із зовнішнього боку)

Роз'єми D-munу (рис. 3) використовуються для підключення зовнішніх пристроїв – моніторів, принтерів, модемів, маніпуляторів і тому подібне Розетки (Female, в просторіччі «мами») позначаються як DBxx-S, де хх – кількість контактів. Вилки (Male – «тата») позначаються як DBxx-P. Ключем є D-образний кожух. Призначення роз'ємів на задній стінці РС, стандартизовано.

Рис. 4. Роз'єми IDC|: а – краєві|крайові|, б – штирькові|, в – закладення|запакування| проводів

Роз'єми IDC (Insulation-Displacement Connector – роз'їм, що зміщує ізоляцію) отримали назву від способу приєднання кабелю. Контакти цих роз'ємів з боку, зверненою до кабелю, мають ножі, що підрізають і зміщують ізоляцію провідників кабелю. Ці роз'єми призначені в основному для використання стрічкових кабелів шлейфів, хоча можливе в них закладення і одиночних провідників. Для закладення кабелів в ці роз'єми існують спеціальні інструменти-преси, але при необхідності можна обійтися і плоскою викруткою (і умілими руками). Роз'єми IDC існують для краєвих друкарських роз'ємів (рис. 4, а ) і штирькових контактів (рис. 4, б ). Роз'єми можуть мати ключі: для друкарських роз'ємів це проріз і відповідна нею перемичка, розташована ближче до перших контактів. Для штирькових ключем є виступ на корпусі, але цей ключ спрацює, тільки якщо у відповідь частина має пластмасовий бандаж, в якому є проріз. Дешеві варіанти штирькових роз'ємів бандажа не мають. Ключем може бути і відсутній штирьок – на роз'ємі для нього не залишають отвору. На стрічковому кабелі крайній дріт, що сполучається з контактом «1», маркірують кольоровою фарбою. На друкарській платі штырек «1» зазвичай має форму контактного майданчика, що відрізняється від інших (квадратну). Роз'єми IDC і стрічкові кабелі-шлейфи застосовують для з'єднань усередині корпусу – підключення накопичувачів, а також підключення зовнішніх роз'ємів до системної плати і карт розширення.

Роз'єми типу Centronics (рис. 5) застосовують на принтерах і зовнішніх пристроях SCSI.

Рис. 5. Роз'єми типу|типа| Centronics|

Для підключення пристроїв IDE існує декілька різновидів інтерфейсу:

Ø АТА (Advanced| Technology| Attachment|) IDE| (16-біт|), він же AT-BUS| - інтерфейс підключення до шини комп'ютера AT|. В даний час|нині| це найбільш поширений 40-дротяний|провід| сигнальний і 4-дротяний|провід| живлячий|почувати| інтерфейс для підключення дискових накопичувачів до комп'ютерів класу AT|. Для мініатюрних (2, 5" і менших) накопичувачів використовують 44-дротяний|провід| кабель, по якому передається і живлення|харчування|.

В даний час як офіційна назва інтерфейсу пристроїв IDE, орієнтованого на підключення до шин ISA і спорідненим їм, застосовують абревіатуру ATA (AT Attachment – засоби підключення до комп'ютера AT).

Стандарт АТА-1 визначає оригінальний інтерфейс AT| Attachment|. У специфікації АТА-1 визначені і документовані наступні|слідуючі| основні властивості:

• 40/44-контактный роз'їм і кабель;

• параметри вибору конфігурації диска — первичный/вторичный;

• параметри сигналів для основних режимів PIO| (Programmed| I/O) і DMA| (Direct| Memory| Access|);

• трансляція параметрів накопичувача CHS| (Cylinder| Head| Sector|) і LBA| (Large| Block| Address|).

Іншими інтерфейсами є|з'являються|.

Ø АТА-2 – розширена специфікація ATA, включає 2 канали, 4 пристрої, PIO Mode 3, multiword DMA mode 1, Block mode, об'єм диска до 8 Гбайт, підтримка LBA і CHS.

Ø Fast АТА-2 дозволяє використовувати Multiword DMA Mode 2 (13, 3 Мбайт/с), PIO Mode 4.

Ø ATA-3 – розширення, направлене на підвищення надійності. Включає засоби парольного захисту, покращуваного управління живленням, самотестування з попередженням наближення відмови — SMART (Self Monitoring Analysis and Report Technology).

Ø АТА-4 або Ultra DMA/33 — версія ATA/IDE із швидкістю обміну по шині 33 Мбайт/с.

Пристрої|устрої| ATA| IDE|, E-IDE|, АТА-2, Fast| АТА-2, ATA-3| і Ultra| DMA/33 електрично сумісні.

Ø АТА-5 (Ultra-ATA/66, 2000 р.);

Ø АТА-6 (Ultra-ATA/100, 2002 р.);

Ø АТА-7 (Ultra-ATA/133, 2004 р.).

Ø ATAPI (ATA Package Interface – пакетний інтерфейс ATA) програмна специфікація для підключення до інтерфейсу ATA накопичувачів CD-ROM, стримерів і інших пристроїв, яким недостатньо системи команд ATA, явно орієнтованою на дискові пристрої.

Ø ATASPI (ATA Software Programming Interface) – менеджер введення/виводу для Windows, забезпечує асинхронні операції обміну з HDD, CD-ROM і стриммерами, використовує 32-бітовий доступ і управління декількома шинами.

Ø E-IDE (Enhanced IDE) – розширений інтерфейс, що реалізовується в адаптерах для шин PCI і VLB, що дозволяє підключити до 4 пристроїв (до двох каналів), включаючи CD-ROM і стриммеры (ATAPI). Підтримує PIO Mode 3, multiword DMA mode 1, об'єм диска до 8 Гбайт, LBA і CHS.

До останнього часу|донині| широко застосовувався чітко стандартизований| інтерфейс АТА-2. Інтерфейс E-IDE| з апаратної точки зору повністю|цілком| відповідає специфікації АТА-2. Для передачі сигналів між адаптером шини і жорстким диском (контролером) призначений 40-контактний стрічковий кабель (рис. 6). Щоб|аби| по можливості не допускати спотворення форми сигналу, збільшення затримок і рівня перешкод, довжина кабелю не повинна перевищувати 46 см (18 дюймів).

Рис. 6. Інтерфейсний кабель АТА

Стандартом в роз'ємі передбачено місце|місце-милю| для 44 контактів, хоча тільки|лише| перші 40 використовуються в більшості дисків АТА формату 3, 5 дюйма або великих. Додаткові чотири контакти (41-44) використовуються перш за все|передусім| на менших дисках формату 2, 5 дюйма, вживаних в портативних комп'ютерах. (У таких дисководах немає окремого роз'єму живлення|харчування|, так що додаткові контакти насамперед|передусім| призначені для подачі електроживлення до дисковода.)

Нові високошвидкісні інтерфейси IDE| найбільш схильні до перешкод, що виникають в кабелях, особливо в дуже|занадто| довгих. У такому кабелі можливе порушення цілісності даних і інші неприємності|прикрощі|.

В даний час|нині| застосовується два типи кабелів – 40-| і 80-жильні. У обох використовуються 40 контактних роз'ємів, а решта провідників в 80-жильному кабелі заземлена.

Рис. 7. Зовнішній вигляд 40 контактного роз'єму інтерфейсу ATA|

Таке конструктивне рішення|розв'язання| дозволяє понизити|знизити| рівень перешкод у високошвидкісних інтерфейсах UltraATA/66 або UltraDMA/66. Новий 80-жильний кабель назад сумісний з 40-жильним, так що краще використовувати саме цей тип|типа| кабелю, причому незалежно від інтерфейсу встановленого|установленого| накопичувача.