Płyta główna Magistrale I/O mgr inż. Sylwia Glińska

Płyta główna (ang. motherboard) stanowi „kręgosłup” komputera klasy PC i jest jednym z jego najważniejszych komponentów. Fizycznie jest to płyta drukowana z odpowiednio wytrawionymi miedzianymi ścieżkami. Na jej powierzchni ulokowane są gniazda i porty umożliwiające montaż procesora, kart rozszerzeń i urządzeń peryferyjnych.

Najważniejsze elementy współczesnej płyty głównej: § chipset § gniazdo mikroprocesora § gniazda pamięci operacyjnej § złącza magistrali I/O § porty I/O § kanały interfejsów pamięci masowych § itd..

Formaty płyt głównych

Format płyt głównych określa jej wielkość, rozmieszczenie poszczególnych elementów, gniazd i otworów montażowych. Od formatu płyty zależy rodzaj zastosowanej obudowy czy zasilaczy. Spośród różnych formatów płyt głównych najpopularniejsze to: § AT § ATX § NLX

Chipset

- odpowiada za komunikację miedzy komponentami zamontowanymi na płycie głównej. - składa się z dwóch układów scalonych: mostka północnego (ang. North Bridge) oraz mostka południowego (ang. South Bridge).

Mostek północny – główny układ chipsetu odpowiedzialny za bezpośrednią komunikację mikroprocesora , za pomocą magistrali mikroprocesora z pamięcią operacyjną RAM, magistralą kraty graficznej (AGP) oraz magistralą PCI Express. Mostek południowy – wolniejszy komponent układu integrujący kontrolery pamięci masowych(twardych dysków i napędów optycznych) i magistralę USB. Super I/O – układ, który nie jest częścią chipsetu, jednak ściśle z nim współpracuje. Połączony jest z mostkiem południowym za pomocą magistrali ISA. Integruje wszystkie pozostałe komponenty obsługujące urządzenia wejścia-wyjścia niewspierane przez chipset: port PS/2, porty szeregowe (COM) i równoległy (LPT), kontroler stacji dyskietek, połączenie z BIOS

Magistrale I/O

Magistrala to ścieżka łącząca ze sobą różne komponenty w celu wymiany informacji między nimi. Rodzaje magistral: - obsługujące wymianę danych wewnątrz procesora oraz między procesorem a podstawowymi komponentami płyty głównej i pamięcią RAM (zazwyczaj najszybsze) - magistrale lokalne, ulokowane w pobliżu CPU, co umożliwia zwiększenie szybkości komunikacji z magistralą procesora - magistrale I/O służące do podłączania kart rozszerzeń, które wzbogacają możliwości komputera PC - magistrale zewnętrzne, służące do przyłączenia urządzeń zewnętrznych, takich jak modemy, drukarki, skanery, kamery internetowe, klawiatury, myszy itp.

Transmisja równoległa i szeregowa: W transmisji szeregowej dane są wysyłane w sposób sekwencyjny w postaci jednego ciągu bitów (bit po bicie). Transmisja równoległa polega na jednoczesnym wysyłaniu większej liczby bitów (najczęściej w porcjach po 8, 16, 32, 64 itd.) W odcinku czasu przesyłanych jest kilka bitów lub bajtów informacji.

Magistrala PCI

jest to magistrala komunikacyjna służąca do przyłączania kart rozszerzeń do płyty głównej w komputerach klasy PC

Magistrala PCI Express

- oficjalny skrót PCIe, znana również jako PCI-E, PCI-s, Game-p lub jako 3GlO (od 3rd Generation I/O) - pionowa magistrala służąca do podłączania kart rozszerzeń do płyty głównej - zastąpiła magistrale PCI oraz AGP.

Magistrala AGP

to rodzaj zmodyfikowanej magistrali PCI opracowanej przez firmę Intel. Jest to 32-bitowa magistrala taktowana zegarem 66 MHz, zoptymalizowana do szybkiego przesyłania dużych ilości danych pomiędzy pamięcią operacyjną a kartą graficzną

Magistrala ISA

Zasoby systemowe

Aby komponent w postaci karty rozszerzeń mógł poprawnie funkcjonować w systemie, a także komunikować się z pozostałymi urządzeniami, musi mieć przydzielony zasoby systemowe. Do zasobów systemowych zaliczamy: • kanały IRQ (przerwań) • adresy portów I/O • kanały DMA • adresy pamięci Niektóre urządzenia wymagają przydzielenia tylko kanału IRQ i adresu pamięci, inne natomiast dodatkowo będą potrzebowały kanału DMA czy adresu portu I/O

Kanały IRQ

jest to przerwanie sprzętowe wykorzystywane do poinformowania płyty głównej, że określone urządzenie będzie potrzebowało dostępu do procesora Przerwanie to kanał uruchamiający mechanizm zapisu zawartości rejestrów procesora w pamięci (zamrożenie dotychczas wykonywanych operacji), a następnie sprawdzający tablicę przerwań. Dzięki adresom zawartym w tej tablicy mechanizm uruchamia sterowniki odpowiedniego urządzenia. W tablicy gromadzone są informacje o przerwaniach i priorytetach, co pozwala na optymalne zarządzanie dostępem do procesora.

Porty I/O (wejścia - wyjścia)

stanowią interfejs łączący oprogramowanie z urządzeniami komputera. Każdemu aktywnemu komponentowi nadawany jest adres (identyfikator), na którym urządzenie prowadzi nasłuch, dzięki czemu oprogramowanie po identyfikacji może z niego skorzystać. Wiele urządzeń wykorzystuje kilka portów, a dostępnych w komputerze jest 65 534 portów I/O.

Kanały DMA

są to kanały bezpośredniego dostępu do pamięci, są techniką umożliwiającą urządzeniom dostęp do pamięci RAM bez pośrednictwa procesora. Głównym zadaniem jest odciążenie procesora od wymiany informacji miedzy kartą a pamięcią operacyjną.