МГТУ ім. Н. Е. Баумана.

Факультет «Машинобудівні технології»

Кафедра "Електронне машинобудування»

"Системні плати Pentium II"

Студент:

MT 11-12

Вервікішко Олександр

Перевірив:

Бєліков А.І.

Москва 2000 р.

Зміст:

1. Введення
2. Основні пристрої системної плати
3. Системний інтерфейс PC/XT (8255)
4. Системний порт PC/AT
5. Системний таймер (8252/8254)
6. Канал управління звуком (PC Speaker)
7. Інтерфейс клавіатури
8. Контролер клавіатури РС/AT 8042
9. Батарейна пам'ять і годинник - CMOS Memory, RTC
10. Компоненти: установка і конфігурація
11. Оперативна пам'ять (DRAM)
12. Вторинний кеш (SRAM)
13. Процесор
14. Харчування та охолодження процесорів
15. Синхронізація

16. Шини розширення введення/виводу

17. Чіпсет

18. 100-мегагерцовим Pentium II чіпсети
19. Типорозміри (форм-фактори) материнських плат

20. Процесор Intel Pentium II Xeon

21. Чіпсет i440GX
22. Чіпсет i450NX
23. BIOS
24. Харчування та обнуління CMOS
25. Основні характеристики системної плати

26. Прайс-лист комп'ютерного центру Polaris на материнські плати

27. Література

1. Введення.

Системна або материнська плата персонального комп'ютера єосновою системного блоку, що визначає архітектуру і продуктивністькомп'ютера. На ній встановлюються такі обов'язкові компоненти:
. процесор (и) і співпроцесор
. пам'ять: постійна (ROM, Flash BIOS), оперативна (DRAM), кеш (SRAM).
. Обов'язкові системні засоби введення/виводу.
. Інтерфейсні схеми та роз'єми шин розширення
. Кварцовий генератор синхронізації зі схемою формування скидання системи по сигналу PowerGood від блоку живлення або кнопки RESET
. Додаткові стабілізатори напруги живлення для низьковольтних процесорів VRM (Voltage Regulation Module).

Окрім цих суто обов'язкових засобів, на більшості системних платвстановлюють і контролери інтерфейсів для підключення гнучких і жорсткихдисків, графічний адаптер, аудиоканал, а також адаптери COM і LPT-портів,
"миші", та інші. Контролери, які потребують інтенсивного обміну данимивикористовують переваги локального підключення до шини процесора. Метарозміщення інших контролерів на системній платі - скорочення загальної кількостіплат комп'ютера.

Сучасні плати виконуються на основі чіпсетів (Chipset) - наборівз декількох БІС, що реалізують всі необхідні функції зв'язку основнихкомпонентів - процесора, пам'яті та шин розширення. Чіпсет визначаєможливості застосування різних типів процесорів, основний і кеш-пам'яті іряд інших характеристик системи, що визначають можливості їїмодернізації. Його тип істотно впливає і на продуктивність - приоднакових встановлених компонентах (процесор, пам'ять, графічнийадаптер, жорсткий диск) продуктивність комп'ютерів, зібраних на різнихсистемних платах (чіпсетах) - може відрізнятися на 30%.

2. Основні пристрої системної плати

Системна плата першої моделі PC містила кілька функціональнихвузлів, які завдяки відкритому опису придбали надійний статуснедоторканності, гарантований незліченну кількість програм іпрограмних продуктів, їх використовують. До таких вузлів відносяться наступні:
. Схеми надання системних ресурсів - пам'яті, введення/виводу, переривань, прямого доступу до пам'яті, описані вище.
. Мікросхеми ROM BIOS з програмним кодом початкового тестування, запуску і функцій введення/виводу.
. Системний таймер, реалізований на мікросхемі 8253, що використовувався як генератор запитів регенерації пам'яті, інтервальний таймер і тональний генератор для динаміка. У AT ті ж функції виконувала аналогічна мікросхема 8254.
. Три системних порту на мікросхемі 8255, які використовуються для інтерфейсу клавіатури, читання перемикачів конфігурації, управління звуком і немаскіруемимі переривань. У AT для інтерфейсу застосували мікроконтроллер 8042, перемикачі конфігурації скасували, а інші функції переклали на один системний порт.
. Канал управління звуком - логічна схема, що використовує звуковий сигнал таймера і програмно-керовані біти системного порту. На машинах AT такий «синтезатор» міг виконувати навіть записану музику і мова.
. Послідовний інтерфейс клавіатури, що реалізовується на XT апаратної логіки, а на AT за допомогою мікроконтролера 8042.
. Пам'ять конфігурації та години-календар - CMOS RTC - вузол, що з'явився з АТ.

Згодом елементна база системної плати радикально змінилася, всефункції окремих контролерів взяв на себе чіпсет, але програмна модельцих вузлів збереглася. Розглянемо їх докладніше.

3. Системний інтерфейс PC/XT (8255)

Мікросхема 8255 є програмований паралельнийтрьохканальний інтерфейс, що має три 8-бітових порту А, В і С. Порти можутьнезалежно конфігуруватися на запис або читання в різних режимах,включаючи і стробування, але в РС використовується найпростіший режим 0. Порти
А і С працюють на введення, порт В - на висновок. При цьому читання порту Вповерне раніше записане значення, що використовується, коли програмаповинна модифіковані тільки певні біти, не зачіпаючи інших.
Програмування режимів портів здійснюється через регістр режиму підчас POST. Надалі виконання модифікації режимів, яке можепризвести до зависання інтерфейсів, не потрібно. Звернення до портівдопускається тільки однобайтнимі операціями введення/виводу. Найбільш частезвернення до портів проводиться для введення скан-коду клавіатури, а також длякерування звуковим каналом. Призначення програмованого інтерфейсувведення/виводу i8255 в РС/XT наступне:
. читання скан-кодів клавіатури;
. управління звуком;
. дозвіл та ідентифікація джерел NMI;
. читання байти конфігурації.

4. Системний порт PC/AT

8-бітний системний порт з адресою 61h прийшов в архітектуру АТ на змінупорту 8255. Оскільки обслуговування клавіатури перейшло на мікроконтроллер
8042, а перемикачі конфігурації замінили на CMOS-пам'ять, функціїсистемного порту PC/AT звелися до наступних:
. управління звуком, яке зберегло повну сумісність з ХТ;
. дозвіл та ідентифікація джерел NMI, що відрізняються від ХТ.

У цьому місці програмну модель «посміли» змінити, але це зміназачіпає невелика кількість суто системних програм.

5. Системний таймер (8252/8254)

Мікросхеми 8253 і 8254 є трьохканальнийпрограмовані лічильники-таймери, функціонально майже збігаються, алемають розрізнювальне швидкодію (з боку системної шини) іпризначення висновків. З процесорами 80286 без тактів очікування може працюватитільки 8254, а на системних платах з більш сучасними процесорами ті жфункції бере на себе чіпсет. Внутрішні лічильники мікросхеми маютьрозрядність 16 біт, але спілкування з ними можливо лише 8-бітними операціями.
При цьому можна задавати значення тільки молодшого байта лічильника (LSB),тільки старшого (MSB) або обох (LSB/MSB), причому спочатку передаєтьсямолодший, а потім старший байт. Призначення лічильників-таймерів i8253 (XT) іi8254 (AT) таке:
. генерація переривань від системного годинника;
. генерація запитів на регенерацію пам'яті;
. генерація звукових сигналів.

Вхідна частота всіх каналів 1,19318 МГц. Програмування мікросхемиздійснюється записом байт в керуючий регістр окремо длякожного каналу.

6. Канал управління звуком (PC Speaker)

Стандартний канал керування звуком Speaker розрахований на підключеннявисокоомного малогабаритного динаміка. Звук формується з тональногосигналу від другого каналу таймера, роботою якого можна програмноуправляти. Частоту сигналу (тон) можна змінювати, програмуючи коефіцієнтподілу лічильника, а дозволяючи/забороняючи формування сигналу програмно -керованим бітом 0 системного порту 61h, можна подавати сигналипевної тривалості. Такий спосіб формування звуку мало завантажуєнавіть процесор 8086/88 і дозволяє виконувати нехитрі мелодії, причомуі у фоновому режимі, посилаючи команди з черги по перериваннях від системноготаймера. А з урахуванням фізіології слуху (інерційності сприйняття) швидкимперемиканням частот можна досягати ефекту псевдомногоголосія.

Більш цікаві звуки можна замінити, використовуючи принцип широтно -імпульсної модуляції, програмно що здійснюється через біт 1 порту 61h. Уцьому випадку динамік виконує роль фільтра нижніх частот (інерційноголанки) демодулятора. Процесори, починаючи з 80286, здатні формуватитакий потік керуючих сигналів, який дозволяє відтворюватимузичний або мовний сигнал з якістю кишенькового приймача. Однактаке формування звуку завантажує процесор практично повністю. Крімтого, якість відтворення сильно залежить від частотних властивостейдинаміка. Переважно більші динаміки, у яких кращевідтворення нижніх частот - з ними можна добитися навіть чіткістьмови. Драйвер для звуковидобування існує також і для Windows 3.x/95,але в стандартне постачання Windows не входить. Тепер длязвуковідтворення (і звукозапису) використовується став майже стандартнимдвонаправленим аудиоканал. Роль стандартного звукового каналу зводиться доподач гудків під час завантаження, ідентифікації помилок під час POST, колиповідомлення на екран ще не вивести, а також до супроводу повідомлень просистемних помилках.

7. Інтерфейс клавіатури

Для підключення клавіатури призначений послідовний інтерфейс,що складається з двох обов'язкових сигналів KB-Data і KB-Clock. Необов'язковийсигнал KB-Reset скидає клавіатуру низьким рівнем сигналу. Інтерфейс насистемній платі XT реалізований апаратної логікою - регістром зсуву,паралельний вихід якого підключається до входів порту А системногоінтерфейсу 8255. За прийому байта від клавіатури логіка виробляє запитапаратного переривання IRQ1, обробник якого може прочитати прийнятийбайт з порту 60h. За допомогою біт 7 і 6 порту 61h можлива програмнаблокування і скидання клавіатури відповідно. Скидання клавіатури XTздійснюється примусовим обнуленням лінії KB-Clock.

Інтерфейс клавіатури АТ побудований на мікроконтролері i8042,що забезпечує на відміну від XT двонаправлений інтерфейс з клавіатурою.
Передача інформації до клавіатури використовується для керування індикаторамиїї стану та програмування параметрів (автоповтор, набір скан-кодів).

Хоча електричний інтерфейс клавіатур XT і АТ збігається (завинятком можливості двонаправленого обміну в АТ), логічні форматипосилок істотно відрізняються. POST здатний проводити діагностикуклавіатури, причому підключення клавіатури невідповідного типу або непідключену клавіатуру він сприйме як помилку. Якщо перевірка клавіатуридозволена в BIOS Setup, то за цією помилку POST буде як завгодно довгочекати отримання коду натискання клавіші F1.

Конструктивно можливі два варіанти роз'єму підключення клавіатур --звичайна 5-контактна розетка DIN або малогабаритна розетка mini-DIN,що прийшла від комп'ютерів сімейства PS/2. На цей же роз'єм через плавкийзапобіжник надходить і напруга живлення клавіатури +5 В. Електричноі логічно інтерфейс клавіатури PS/2 повторює інтерфейс клавіатури АТ,тому для узгодження типу роз'єму застосовують спеціальні перехідники.
Переважно використовувати перехідники, виконані у вигляді м'якогокабелю з роз'ємами. Монолітний перехідник, особливо з АТ-клавіатури на PS/2-роз'єм системної плати, гірше тим, що найменший рух кабелю викликаєвеликий момент сили, виламуються перехідник з маленького гнізда PS/2.

Живлення від роз'єму клавіатури часто використовується такими пристроями,як зовнішні накопичувачі або адаптери локальних мереж, що підключаються допаралельний порт. Плавкий запобіжник, встановлений на системнійплаті, може і не витримувати кидка струму, споживаного цими зовнішнімипристроями. При цьому, природно, відмовиться працювати і клавіатура - їїіндикатори і не моргнути при включенні, як це відбувається при їїініціалізації. Знаходиться ця несправність при наявності тестера (і знанняможливої причини) досить легко.

8. Контролер клавіатури РС/AT 8042

Програмований мікроконтроллер i8042 застосовується в машинах класу АТ.
Його вбудоване програмне забезпечення зберігається зазвичай і в масочнийвнутрішньому ПЗУ і не допускає зміни, у чому, власне, і немаєнеобхідності. Ця програма забезпечує вироблення запиту перериванняпо прийому скан-коду від клавіатури і відпрацювання керуючих команд відцентрального процесора. Крім управління клавіатурою, через програмно -керовані та програмно-читаються лінії зовнішніх портів контролераформуються сигнали управління вентилем Gate A20, апаратного системногоскидання і зчитуються сигнали від конфігураційних джемперів системної плати.
Контролер 8242В, крім інтерфейсу клавіатури, підтримує і аналогічнийінтерфейс додаткового пристрою, наприклад PS/2-Mouse.

Порт введення, доступний по команді C0h, використовується для читаннястану джемперів та ключа:

Біт 7 - 0 = клавіатура заблокована ключем (KeyLock).

Біт 6 - вихідний режим: 0 = CGA, 1 = MDA. < p> Біт 5 - системна перемичка: 0 = замкнута.

Біт 4 - системне ОЗУ: 0 = 512 Кбайт і більше, 1 = 256 Кбайт.

Біт 1 - вхід даних додаткового інтерфейсу.

Біт 0 - вхід даних інтерфейсу клавіатури.

Порт висновку, доступний для запису та читання по командах D1h і D0hвідповідно, має таке значення біт:

Біт 7 - послідовні дані клавіатури.

Біт 6 - синхронізація клавіатури.

Біт 5 - запит переривання від додаткового інтерфейсу ( IRQ12).

Біт 4 - запит переривання від клавіатури (IRQ1).

Біт 3 - синхронізація додаткового інтерфейсу.

Біт 2 - послідовні дані додаткового інтерфейсу.

Біт 1 - вентиль лінії адреси А20 (Gate A20).

Біт 0 - альтернативний скидання процесора (без формування загальногосигналу скидання).

Контролер розташований у просторі введення/виводу за адресами 60h і
64h, причому з читання скан-коду клавіатури з порту 60h зберігаєтьсясумісність з PC/XT. Регістр даних контролера в режимі записувикористовується для подачі команд, що відносяться до клавіатури і власнеконтролера. Ознакою готовність контролера до сприйняття команд єнульове значення біта 1 регістра стану (порт 064h).

9. Батарейна пам'ять і годинник - CMOS Memory, RTC

У РС ХТ конфігурація устаткування (обсяг пам'яті, кількість дисководівтощо) задавалася DIP перемикачами, стан які опитували підчас POST. У АТ для зберігання подібної інформації, склад якоїрозширився, ввели спеціальну мікросхему пам'яті КМОП невеликого обсягу,харчування якої при вимкненому комп'ютері здійснюється від батарейки. Уту ж мікросхему помістили та години-календар, також живляться від тієї жбатарейки. Ця пам'ять і годинник - CMOS Memory and Real Time Clock (RTC) --стали стандартним елементом архітектури РС. Вміст цієї пам'яті і датуспочатку модифікували за допомогою зовнішньої завантажується утиліти SETUP, пізнішецю утиліту вбудували в BIOS. Мікросхеми CMOS RTC мають вбудовану системуконтролю безперервності харчування, що відстежує і розряд батареї нижчедопустимого рівня. Достовірність інформації конфігурування перевіряється задопомогою контрольної суми.

Доступ до осередків CMOS RTC здійснюється через порти введення/виводу 070h
(індекс комірки) і 071h (дані). Оскільки ця пам'ять має швидкодіюпорядку одиниць мікросекунд, між командами запису адреси і читання/записуданих необхідна програмна затримка.

10. Компоненти: установка і конфігурація

Сучасні системні плати мають ряд змінних або додаютьсякомпонентів. У процесі модернізацій (Upgrade) часто міняють процесор,нарощують обсяг і підвищують швидкодію ОЗУ і кеш-пам'яті, міняють версію
BIOS. Ці дії зазвичай пов'язані зі змінами апаратних і програмнихнастройок, про які і піде мова.

11. Оперативна пам'ять (DRAM)

Вся оперативна пам'ять сучасних РС розташовується на системнійплаті. Перші моделі (ХТ, АТ-286) дозволяли нарощувати оперативну пам'ятьза допомогою установки в слот ISA спеціальних карт розширення. Однакшвидкодію пам'яті, підключеного через шину розширення, залишає бажатикращого. Крім того, з'явилися компактні модулі SIMM, SIPP, а пізніше і
DIMM, корпуса мікросхем пам'яті стали місткішими, і гострота проблемизайманої площі спала. З цих причин вже багато моделей АТ-286 ібільшість моделей АТ-386 і більше як оперативної пам'яті несприймають пам'ять, виявлену на модулях розширення, які встановлюються вслотах шин розширення. Відзначимо, що були моделі АТ-286, у яких модульпам'яті встановлювався в спеціальний слот системної шини, а у деякихсерверних платформ ОЗУ встановлюється на окремих платах або платахпроцесрів, але це вже не уніфіковані рядові комп'ютери.

В якості оперативної пам'яті використовують мікросхеми динамічноїпам'яті (DRAM) різних типів архітектури:

. Std або FPM - стандартні, вони ж сторінкові;

. EDO - з розширеним часом присутності даних на виході;

. BEDO - пакетні з розширеним часом присутності даних на виході;

. SDRAM - синхронна динамічна пам'ять.

За типом упаковки на системну плату встановлюють наступнікомпоненти:

. DIP-корпусу з дворядним розташуванням висновків, розрядністю 1 або 4 біт;

. ZIP-корпусу, з зигзагоподібним розташуванням висновків, розрядністю 1,4 біт;

. SIPP-модулі, що мають 30 штирьковий висновків, розрядністю 8 (9) біт;

. SIMM-30 - модулі, які мають 30 друкованих висновків, розрядністю 8

(9) біт (короткі);

. SIMM-72 - модулі, які мають 72 друкованих виводу, розрядністю 32

(36 або 40) біт (довгі);

. DIMM - модулі, що мають 168 друкованих виводу, розрядністю 64 (72 або 80) біт;

. SODIMM-72 - модулі, які мають 72 друкованих виводу, розрядністю 32

(36) біт;

. SODIMM-144 - модулі, що мають 144 друкованих виводу, розрядністю

64 (72) біт.

Для системних плат 486 процесорів і старше найбільш популярнімодулі SIMM-72, в які пакують мікросхеми FPM, EDO і досить рідко
BEDO. Очікується зростання популярності модулів DIMM, яких існує вже двапокоління. У модулі DIMM другого покоління встановлюють і мікросхеми
SDRAM, модулі першого покоління до нас майже не дійшли

Для конфігурації системної плати важливо знати специфікаціюшвидкодії застосовуваної пам'яті. Для звичайної (не синхронної) пам'яті FPM,
EDO, BEDO в якості специфікації використовується час доступу (-80, -70,
-60, -50, -40 Нс), іноді останній нулик не пишеться, і специфікація тих жемікросхем представляється як -8, -7, -6, -5, -4. Для синхронної пам'яті
SDRAM в якості специфікації виступає мінімальний період синхронізації (-
10, -12, -15 нс), що відповідає часу доступу застосовуванихзапам'ятовуючих осередків 50, 60, 70 нс відповідно. Від специфікаціїшвидкодії залежить ефективність (і навіть можливість) застосування пам'ятів конкретній системній платі на заданій частоті системної шини. Застосуваннябільш повільної пам'яті може призвести до появи додаткових тактівочікування при операціях з ОЗУ, що помітно знизить продуктивністькомп'ютера. Якщо ж спробувати поставити тимчасову діаграму пам'ятіневиправдано швидкої, то робота комп'ютера швидше за все буде нестійкою.
Для кожного типу пам'яті і кожної тактової частоти є оптимальнаспецифікація пам'яті: менш швидкодіюча пам'ять призведе до зайвихтактів очікування, більш швидкодіюча не дасть переваг, але будедорожче. На тимчасові діаграми пам'яті впливає багато факторів - затримкисигналів залежать від чіпсета, наявності проміжний буферів, довжинипровідників плати, кількості встановлюваних модулів і мікросхем на них іт.п. Тому для кожної моделі системної плати оптимальні специфікації длявикористовуваних тактових частот будуть свої. Необхідна специфікаціяшвидкодії зазвичай вказується в документації на системну плату.

Вимоги до швидкодії пам'яті:
| | FPM | EDO | BEDO | SDRAM |
| Специфікація | -4, -5, -6, | -4, -5, -6, | -5, -6, -7 | -10, -12, |
| | -7 | -7 | | -15 |
| Час | 40, 50, 60, | 40, 50, 60, | 50, 60, 70 | 50, 60, 70 |
| доступу (Trac | 70 | 70 | | |
|), Нс | | | | |
| Максимальна | 50, 33, 28, | 66, 50, 40, | 66, 60, 50 | 100, 80, 66 |
| частота | 25 Мгц | 33 МГц | МГц | МГц |
| при пакетному | | | | |
| циклі читання | 5-3-3-3 | 5-2-2-2 | 5-1-1-1 | 5-1-1-1 |

Сучасні чіпсети дозволяють під час POST виконувати автоматичнеідентифікацію типів (а іноді швидкодії) встановлених модулів пам'яті,хоча реалізація цієї можливості залежить і від застосовуваної версії BIOS. Приконфігуруванні пам'яті в BIOS Setup часто вказують специфікаціюшвидкодії застосовуваних модулів, при цьому, якщо використовуються модулі зрізним швидкодією, вказують специфікацію самого повільного з них. Удеяких версіях BIOS Setup задають і тимчасові діаграми в тактахсистемної шини (вибирають з декількох можливих значень). Якщо відкомп'ютера потрібна стабільна робота, не варто «розганяти» пам'ятьщодо рекомендованих діаграм.

Під час встановлення модулів пам'яті є деякі тонкощі при заповненнібанків. По-перше, банк працездатний, тільки якщо він заповнений. Банк для
АТ-286 і 386SX складається з 2 байт, для 386DX і 486 - з 4 байт, а длястарших процесорів - з 8 байт. Відповідно до цього вибираєтьсянеобхідну кількість модулів пам'яті. По-друге, якщо системна платапідтримує чергування банків (Bank Interleaving), то заповнення всіхбанків дозволяє підвищити продуктивність пам'яті. Але при цьомуускладнюється нарощування обсягу пам'яті в майбутньому - замість придбаннядодаткових модулів доведеться робити їх заміну, що трохи дорожче.

На сучасних системних платах обсяг коректно встановленої пам'ятівизначається автоматично. Однак пам'ять більше 16 Мбайт може несприйматися, якщо в BIOS Setup дозволено приміщення образу ROM BIOS підкордон 16 Мбайт.

12. Вторинний кеш (SRAM)

Статична кеш-пам'ять на системній платі стала широко застосовуватися зпроцесорами 386, 486 і Pentium, продуктивність яких сильновідірвалася від швидкодії динамічної пам'яті. Кеш на системній платі
486 і Pentium є вторинним (Level 2), оскільки перший рівенькешування реалізується всередині процесора. У процесорів Pentium pro &
Pentium II вторинний кеш з системної плати перекочував на мікросхему
(картридж) процесора.

Як кеш-пам'яті застосовуються такі типи статичної пам'яті:

. Async SRAM, вона ж A-SRAM або просто SRAM - традиційна асинхронна пам'ять;

. Sync Burst SRAM, або SB SRAM - пакетна синхронна пам'ять;

. PB SRAM - пакетно-конвеєрна синхронна пам'ять.

Конструктивно, вторинний кеш може бути запаяний на системну плату абомати можливість додаткової установки мікросхем в корпусах DIP-усокети (тільки асинхронна пам'ять) або модулів COAST в спеціальний слот
(на них може бути встановлена пам'ять будь-якого типу). Крім власне пам'ятіданих кеша, може знадобитися та встановлення додаткової мікросхеми
TagSRAM (асинхронної для будь-яких типів пам'яті даних кеша).
Тип встановлюваних модулів або однозначно задається системною платою, абовстановлюється перемичками.
Розмір кешу часто доводиться ставити перемичками.
Необхідна швидкодія мікросхем визначається тактовою частотою.
Вторинний кеш може бути заборонений в BIOS Setup, крім того, часто можезадаватися політика записи, помітно впливає на продуктивністьпідсистеми пам'яті.
Хоча вторинний кеш і не є строго обов'язковим елементом РС, йогоустановка дозволяє істотно підвищити продуктивність комп'ютера вцілому.

13. Процесор

Процесори, встановлені в комп'ютерах ХТ, АТ-286 і АТ-386, звичайнозамінювати не доводиться: виходять з ладу вони самі по собі вкрай рідко --швидше відмовлять інші компоненти системної плати. Їх заміна на більшпродуктивні може вимагати радикальних змін в рештікомпонентах або ж просто не підтримуватися. У цих комп'ютерах частішедоводиться стикатися з установкою математичного співпроцесора. Длямікросхему цього достатньо встановити в відповідну колодку і включитиопцію співпроцесора в BIOS Setup. Деякі версії BIOS не мають спеціальноїопції дозволу і автоматично виявляють його присутність під час
POST. У ХТ для включення співпроцесора потрібно спочаткувідповідний DIP-перемикач конфігурації.

Починаючи з процесорів 486 ситуація істотно змінилася: співпроцесорстав частиною основного процесора. У той же час заміна процесора напотужний стала можлива завдяки застосуванню внутрішнього множення частоти,прогресу архітектури процесорів і гнучкою конфігуруються системнихплат. Процесори стали встановлювати в стандартизовані ZIF-сокети --контактні колодки з нульовим зусиллям вставки. Призначення їх висновків зазвичайвизначається процесорами-першопрохідцями від фірми Intel, а інші фірми всвоїх процесорах витримують сумісність з цими сокетами. В данийчас визначені сокети типів з 1 по 8, а для процесорів Pentium II - слот
1.

Типи гнізд для процесорів 4, 5 і 6 поколінь:
| Тип | Кількість | Матриця | Харчування | Підтримувані |
| | Висновків | |, В | процесори |
| Сокет 1 | 168/169 | 17 * 17 PGA | 5 | 486 SX/SX2, DX/DX2 |
| Сокет 2 | 238 | 19 * 19 PGA | 5 | 486SX/SX2, DX/DX2, |
| | | | | PODP |
| Сокет 3 | 237 | 19 * 19 PGA | 5/3 | 486SX/SX2, DX/DX2, |
| | | | | DX4, PODP, DX4ODP |
| Сокет 4 | 273 | 21 * 21 PGA | 5 | P5 Pentium 60/66 |
| | | | | Pentium 60/66ODP |
| Сокет 5 | 320 | 37 * 37 SPGA | 3,3 | P54 Pentium 75/100 |
| | | | | Pentium 75/100ODP |
| Сокет 6 | 235 | 19 * 19 PGA | 3,3 | 486SX/SX2, DX4, DX4PODP |
| Сокет 7 | 321 | 37 * 37 SPGA | 2,9-3,3 | Pentium 75-233, P55C, |
| | | | | P55CT |
| Сокет 8 | 387 | модифікують | | P6 Pentium Pro, |
| | | Анний SPGA | 2,9-3,3 | Pentium Pro ODP |
| Слот 1 | 242 | Двухряд. | | P6 Pentium II |
| | | Слот 2 * 121 | 2,9-3,3 | |

На жаль, повної сумісності між усіма процесорами,що встановлюються в сокет одного типу, немає. Можливий тип встановлюваногопроцесора визначається наступними властивостями системної плати:

. Тип сокета.

. Наявність можливості встановлення необхідного напруги живлення процесора і його допустимої потужності.

. Підтримкою процесора конкретної версії BIOS.

. Вказівкою на застосовність даного процесора, зробленим розробником системної плати в її описі.

Якщо перші два пункти визначаються однозначно, то для останніхможливі варіанти. Версію BIOS можна і відновити. Що стосується списківсумісності, то вони умовні. Розробник плати може заздалегідь заявити просумісності з майбутнім процесором, але чи будуть вони працювати разом --питання. Навпаки, розробник процесорів може і не включити конкретнусистемну плату в свій список сумісності, але вони зможуть нормальнопрацювати в парі. Типів системних плат набагато більше, ніж типівпроцесорів, і якщо виробник плати не подбав про доставку зразківсвоїх виробів для тестування з конкретним процесором, така плата можеі не потрапити в список. Існують і «чорні списки», які заповнюються збирачамикомп'ютерів. Що стосується ряду системних плат для процесорів Pentium, топрактика показує, що не заявлені в документації процесори AMD в нихпрацюють збочення, часто не виявляється діагностичнимипрограмами. Ці дивні речі можуть виявлятися у роботі зі вторинним кешем,а також у створення помилкових переривань від клавіатури в процесі завантаження.

Плати для симетричних мультипроцесорних систем повинні мати паруслотів. У них встановлюють процесори фірми Intel, придатні длявикористання в таких конфігураціях. Відомостей про підтримкумультипроцесорних конфігурацій виробами фірм AMD, Cyrix, IBM поки нетраплялося. Архітектура Pentium Pro підтримує безпосереднєоб'єднання до чотирьох процесорів, але на системних платах більше двохслотів зазвичай не розміщують. У чотирипроцесорних системах частіше застосовуютьдвопроцесорні модулі, що встановлюються в загальну системну або крос-плату.
Шина Pentium II допускає об'єднання не більше двох процесорів.

14. Харчування та охолодження процесорів

Процесори молодших поколінь (до перших моделей 486) використовувалинапруга живлення 5 В. Розвиток технології призвело до необхідності іможливості зниження напруги живлення до 3,3 В і нижче. Стандартний блокхарчування для живлення процесора забезпечує тільки живлення +5 В, тому насистемних платах для процесорів з зниженою напругою живлення сталивикористовувати додаткові регулятори напруги VRM (Volt Regulation
Module). Ці регулятори представляють собою мікросхему стабілізаторанапруги фіксованого або керованого рівня. Для живлення потужнихпроцесорів вона встановлюється на радіаторі, на деяких системних платахдля 486 як тепловідводу використовується мідна майданчик під мікросхемоюна самій друкованій платі. Напруга керованих регуляторів задаєтьсяджампера, іноді їх для відмінності роблять червоного кольору. Встановленезначення напруги живлення повинна відповідати номіналу процесора.
Занадто низька напруга приводить до нестійкої роботи, дуже високийпроцесор може вивести з ладу. Для процесорів з роздільним харчуванням наплаті повинно стояти два і навіть три регулятора. На платі АТХ він може бути іодин, оскільки для живлення інтерфейсу процесора 3,3 В можевикористовуватися безпосередньо додаткова шина джерела 3,3 В.
Можливий варіант, коли на платі встановлений один VRM і є роз'єм дляпідключення додаткового. Для процесорів з одним харчуванням в цьомуроз'ємі джампера з'єднується кілька контактів, а для процесорів зроздільним харчуванням в нього потрібно вставити додатковий VRM - не дужепоширене і стандартизоване виріб.

З максимально допустимої потужністю регулятора можуть з'явитися проблемипри використанні процесорів Cyrix, що відрізняються підвищенименергоспоживанням.

Питання охолодження став досить актуальним для користувачів такожпочинаючи з процесорів 486. Процесор 486SX 33 ще не вимагав встановленняспеціального радіатора. Однак з підвищенням тактової частоти зростаєпотужність, розсіює процесором. Крім того, споживана потужністьзалежить від інтенсивності роботи процесора: різні інструкції задіютьрізний обсяг внутрішнього обладнання процесора, і при збільшенні частки
«Енергоємних» інструкцій потужність, розсіює процесором, підвищується.
Існують навіть спеціальні тестові програми для перевірки тепловогорежиму, здатні перегріти процесор з недостатнім охолодженням і довестийого до збоїв і навіть руйнування.

Для охолодження процесорів застосовують радіатори (Heat Sink --тепловідвід). Радиатор ефективно працює, тільки якщо забезпечується йогощільне прилягання до верхньої поверхні корпусу процесора. Вельмиефективне використання теплопровідні мастики, яку наносять тонкимшаром на корпус процесора, після чого радіатор «притирають» до процесора.
Добрі результати дає і приклеювання радіатора до процесора двосторонньої
«Самоклеєнням». Коли пасивного тепловідводу, що забезпечується тількирадіатором, який розрахований на природну циркуляцію повітря всерединікорпуса комп'ютера, виявляється недостатньо, застосовують активнітепловідвід (Cooler). Вони мають додаткові вентилятори (Fan),що встановлюються на радіатор процесора. Вентилятори звичайно єзнімними пристроями, що харчуються від джерела 12 В через спеціальнийперехідною роз'єм. Деякі процесори мають вентилятори, приклеєні назаводі.

Стандарт конструктиву АТС передбачає установку процесора прямопід блоком харчування, при цьому для охолодження радіатора може використовуватися яквнутрішній вентилятор блоку живлення, так і додатковий зовнішній,що встановлюється зовні блока живлення, і вентилятор процесора.
Теоретично, всі вони повинні працювати узгоджено - на обдування повітрямрадіатора процесора. В іншому разі їх сумарна ефективність будепадати. При наявності великого радіатора на процесорі в корпусі АТС можнаобійтися і без окремого вентилятора на процесорі.

Вентилятор як електромеханічний пристрій принципово маєменшу надійність, ніж процесор. З вентиляторами можуть бути пов'язанінеприємності різного ступеня тяжкості - від підвищеного шуму при роботі довідмови. Частою причиною зупинки вентилятора є торкання внутрішніхсполучних проводів. Тому рекомендується після збирання комп'ютерапідв'язувати проводи до шасі корпусу - для збереження як проводів, так івентилятора. Існують вентилятори з сигналізацією несправності: вонимають датчик обертання і простеньку плату електроніки, змонтовану навентиляторі. Ця плата включається між роз'ємом стандартного динаміка ісамим динаміком. При зупинці вентилятора динамік починає пищати.
Ознакою наявності такого пристрою є характерна мелодія, що звучитьпри включенні харчування.

Більш досконалі системи можуть мати і датчики температур, що подаютьпереривання в разі її перевищення. Процесори Pentium Pro & Pentium IIмають внутрішній датчик температури, аварійно зупиняє процесор увипадку перегріву. Вентилятор картриджа Pentium II має датчик обертання,що виробляє пару імпульсів за один оберт. Сигнал датчика виведений нароз'єм живлення вентилятора, його обробка покладається на компонентисистемної плати.

Робоча температура процесора вимірюється в центрі верхньої поверхнікорпусу процесора у сталому робочому режимі. Процесори длямобільних застосувань зазвичай мають меншу споживану потужність і більшевисоку допустиму температуру корпусу. Існують і спеціальні виконанняпроцесорів, що допускають розширений температурний діапазон. Вони дорожчізвичайних і в РС застосовуються досить рідко.

15. Синхронізаціяия

Основний тактовий генератор системної плати виробляєвысокостабильные імпульси опорної частоти, що використовується для синхронізаціїпроцесора, системної шини та шин введення/виводу. Стандартні частотигенератора: 4.77, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 33.3, 40, 50, 60, 66.6 МГц, дляновітніх плат характерні частоти 75, 83 МГц, не за горами і частоти 100 МГці вище. Коли з'явилися комп'ютери з тактовою частотою, що забезпечуєпродуктивність вище стандартної моделі ХТ (4.77 МГц) або АТ (8 МГц),для забезпечення сумісності з програмами, у яких будь-які затримкиформувалися за допомогою підрахунку циклів процесора, ввели режим іперемикач TURBO. У режимі TURBO процесор працює на максимальнійшвидкості, а в нормальному - на зниженому, обеспечіваюшей еталоннупродуктивність. З часом продуктивність комп'ютера навіть назниженій швидкості від початкового еталона пішла далеко вперед і великогосенсу перемикання режиму вже не має.

Оскільки швидкодію різних компонентів істотнорозрізняється, в комп'ютерах на процесорах класу Pentium застосовуєтьсяділення опорної частоти для синхронізації шин введення/виводу і внутрішнємноження частоти в процесорах. Розрізняють наступні частоти:

Host Bus Clock - частота системної шини (зовнішня частота шинипроцесора). Ця частота є опорною для всіх інших і встановлюєтьсяперемичками. Процессора типу Pentium використовують частоти 50, 55, 60, 66,
75, 83, 100, 125 МГц. Частоту 55 мгц, мають не всі системні плати. Частоти
75 мгц і вище висувають досить високі вимоги до технології виготовленнясистемних плат, чіпсетів і мікросхем обрамлення.

Cpu clock - внутрішня частота процесора, на якій працює йогообчислювальне ядро. Сучасні технології дозволили істотно підвищитиграничні частоти інтегральних компонентів, у зв'язку з чим широкозастосовується внутрішнє множення частоти на 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4 тадеякі інші значення. Коефіцієнт множення вибирається перемичками насистемній платі, заземлюючі певні висновки процесора. Зауважимо, щоне всі моделі процесорів сприймають всі сигнали управління коефіцієнтомподілу. Крім того, одного й того ж положення джамперів можутьвідповідати різні значення коефіцієнтів - трактування керуючихсигналів залежить від марки і моделі процесора.

PCI Bus Clock - частота шини PCI, що повинна становити 25-33.3
МГц. Вона забезпечується поділом Host Bus Clock на 2. Дуже низькачастота шини PCI уповільнює обмін даними, що особливо помітно награфічних адаптерах, SCSI-контролерах, адаптерах швидкісних локальнихмереж, встановлених в слоти PCI. Занадто висока частота може призвести донестійкості роботи адаптерів.

VLB Bus Clock - частота шини VLB, що визначається аналогічно PCI Bus
Clock. Плати з шиною VLB зазвичай мають джампер, перемикається в залежностівід того, чи перевищує системна частота значення 33.3 МГц.

ISA Bus Clock - частота шини ISA, яка повинна бути близька до 8 МГц.

Крім цих тактових частот на системній платі присутні і інші --для синхронізації COM-портів, CMOS-таймера, НГМД та інших пе