Державний комітет Російської Федерації з вищої освіти

МОСКОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ інженерно-фізичний інститут

(технічний університет)

кафедра № 12

Реферат

"Розвиток архітектури материнських плат для PC"

Студент Бистров Дмитро

Група К9-04

Москва 1996

Зміст

1. Вступ 3
2. Материнська плата 4

3. Мікропроцесори 4

4. Шини 6

5. ISA 9

6. EISA 9

7. VESA 10

8. PCI 10
9. Пам'ять 11
10. Висновок 18
11. Література 19
12. Додаток 20

Введення

Наприкінці XX століття неможливо уявити собі життя без персональногокомп'ютера. Комп'ютер впевнено увійшов в наше життя став головним помічникомлюдини. На сьогоднішній день у світі існує безліч комп'ютеріврізних фірм, різних груп складності, призначення і поколінь. У даномурефераті ми розглянемо персональні комп'ютери (Personal Computer абопросто PC), а точніше історію і подальші тенденції розвитку материнськихплат для PC.
Основною частиною будь-якої комп'ютерної системи є материнська плата зголовним процесором і підтримують його мікросхемами. Функціональноматеринську плату можна описати різним чином. Іноді така платамістить всю схему комп'ютера (одноплатні). На противагуодноплатні, в шінооріентірованих комп'ютерах системна плата реалізуєсхему мінімальної конфігурації, інші функції реалізуються за допомогоючисленних додаткових плат. Всі компоненти з'єднуються шиною. Усистемній платі немає відеоадаптера, деяких видів пам'яті і засобів зв'язку здодатковими пристроями. Ці пристрої (плати розширення) додаютьсядо системної плати шляхом приєднання до шини розширення, яка єчастиною системної плати.
Перша материнська плата була розроблена фірмою IBM, і показана всерпні 1981 року (PC-1). У 1983 році з'явився комп'ютер зі збільшеноюсистемною платою (PC-2). Максимум, що могла підтримувати PC-1 безвикористання плат розширення-64К пам'яті. PC-2 мала вже 256К, але найбільшважлива відмінність полягала в програмуванні двох плат. Системна плата
PC-1 не могла без коректування підтримувати найбільш могутні пристроїрозширення, таких, як жорсткий диск і поліпшені відеоадаптери.

Материнська плата

Материнська плата - це комплекс різних пристроїв підтримуєроботу системи в цілому. Обов'язковими атрибутами материнської плати єбазовий процесор, оперативна пам'ять, системний BIOS, контролерклавіатури, рознімання розширення.
За розмірами материнські плати в загальному випадку можна розділити на тригрупи. Раніше всі материнські плати мали розміри 8,5/11 дюймів. У XTрозміри збільшилися на 1 дюйм в AT розміри зросли ще більше.
Часто мова може йти про "зелених" платах (green mothrboard). Зараз навипускаються тільки такі плати. Дані системні плати дозволяютьреалізувати кілька економічних режимів енергоспоживання (у тому числі,так званий "sleep", при якому відключається живлення від компонентівкомп'ютера, які в даний момент не працюють). Американське агентствозахисту навколишнього середовища (EPA) зосередила свою увагу на зменшенніспоживання енергії комп'ютерними системами. Обладнання, яке задовольняєїї (EPA) вимогам має в середньому (в режимі холостого ходу) споживатине більше 30Вт, не використовувати токсичні матеріали і допускати 100%утилізацію. Оскільки сучасні мікропроцесори використовують напругаживлення 3,3-4В, а на плату подається 5В, на системних платах монтуютьперетворювачі напруга.

Мікропроцесори
Архітектура материнської плати безпосередньо залежить від зовнішньої архітектуримікропроцесора.
У 1976 році фірма Intel почала посилено працювати над мікропроцесором
8086. Розмір його регістрів у порівнянні з 8080 було збільшено в два рази, щодало можливість збільшити його продуктивність у 10 разів. Крім тогорозмір інформаційних шин був збільшений до 16 розрядів, що дало можливістьзбільшити швидкість передачі інформації на мікропроцесор і з нього в дварази. Розмір його адресної шини також був істотно збільшений - до 20 біт.
Це дозволило 86-му прямо контролювати 1М оперативної пам'яті.
У 1982 році Intel створила процесор 80286. Замість 20-розрядної адресноїшини 8088/8086, 80286 мав 24-розрядну шину. Ці додаткові 4 розрядидавали можливість збільшити максимум адресується пам'яті до 16 М.
Intel 80386 був створений у 1985 році. Зі збільшенням шини даних до 32 біт,число адресних ліній також було збільшено до 32. Саме по собі церозширення дозволило мікpопpоцессоpу прямо звертатися до 4Гб фізичноїпам'яті. Крім того він міг працювати з 16 трильйонів байт віртуальноїпам'яті. Існує модифікація процесора Intel80386 - 386SX. Головневідмінність його від 80386 це 16-бітний вхід/вихід шини даних. Як наслідокйого внутрішні регістри заповнюються в два кроки.
Усі процесори сімейства 486 мають 32-розрядну архітектуру, внутрішнюкеш-пам'ять 8 Кб (у DX4 - 16 КВ). Моделі SX не мають вбудованогоспівпроцесора, він був винесений на плату. Моделі DX2 реалізують механізмвнутрішнього подвоєння частоти (наприклад, процесор 486DX2-66 встановлюєтьсяна 33-мегагерцовим системну плату), що дозволяє підняти швидкодіюпрактично в два рази, тому що ефективність кешування внутрішньої кеш -пам'яті становить майже 90 відсотків. Процесори сімейства DX4 486DX4-75 і
486DX4-100 призначені для установки на 25-ти і 33-мегагерцовим плати.
Створені в середині 1989 і 1995 року процесори Pentium і Pentium Proзначно відрізнялися по своїй архітектурі від своїх проедшественніков. Уоснову архітектури була покладена суперскалярна архітектура, яка й даламожливість отримати п'ятикратне одержання продуктивності Pentium попорівнянні з моделлю 80486. Хоча Pentium проектувався як 32-розрядний,для зв'язку з осталнимі компонентами системи використовувалася зовнішня 64 --розрядна шина.

| Процесор | Розрядність шини | Робоча частота, |
| | Даних | МГц |
| i4004 | 4 | 0.75 |
| i8008 | 8 | 0.8 |
| i8080 | 8 | 2 |
| i8086 | 16 | 5; 8; 10 |
| i8088 | 16 | 5; 8 |
| i80286 | 16 | 8; 10; 12; 16 |
| i80386 DX | 32 | 20; 25; 33; 40 |
| i80386 SX | 16 | 20; 25; 33 |
| i80486 DX | 32 | 25; 33; 50; 66; 75; 100; 120 |
| i80486 SX | 32 | 16; 20; 25; 33 |
| Pentium | 32 | 60; 66; 75; 90; 100; 120; 133; |
| | | 166; 200 |
| Pentium Pro | 32 | 166; 180; 200 |

Шини
Шина - це канал пересилання даних, використовуваний спільно різнимиблоками системи. Інформація передається по шині у вигляді груп бітів. До складушини для кожного біта слова може бути передбачена окрема лінія
(паралельна шина), або всі біти слова можуть послідовно в часівикористовувати одну лінію (послідовна шина). На малюнку показанотипове підключення пристроїв до шини даних.

Шина з трьома станами
Три стан на шині - це стану високого рівня, низького рівня і 3 --її стан. 3-її стан дозволяє пристрою або процесорувідключитися від шини і не впливати на рівні, що встановлюються на шині іншимипристроями або процесорами. Таким чином, тільки один пристрійє провідним на шині. Керуюча логіка активізує в коженконкретний момент тільки один пристрій, яке стає провідним.
Коли пристрій активізовано, воно поміщає свої дані на шину, все ж такиінші потенційні провідні переводяться в пасивний стан.
До шині може бути підключено багато прийомних пристроїв. Поєднаннякеруючих та адресних сигналів, визначає для кого саме призначаютьсядані на шині. Керуюча логіка збуджує спеціальні стробірующіесигнали, щоб вказати одержувачу коли йому слід приймати дані.
Одержувачі і відправники можуть бути односпрямованим і двонаправленими.
На малюнку показані двонаправлені відправники/одержувачі, підключені дошині.

Шинна організація набула широкого розповсюдження, оскільки в цьомувипадку всі пристрої використовують єдиний протокол сполучення модулівцентральних процесорів і пристроїв введення/виводу за допомогою трьох шин.
Сполучення з центральним процесором здійснюється за допомогою трьох шин:шини даних, шини адрес і шини управління.
Шина даних служить для пересилання даних між ЦП і пам'яттю або ЦП іпристроями введення/виводу. Ці дані можуть являти собою як команди
ЦП, так і інформацію, яку ЦП посилає в порти введення/виводу абоприймає звідти. У МП 8088 шина даних має ширину 8 розрядів. У МП 8086,
80186, 80286 ширина шини даних 16 розрядів; в МП 80386,80486, Pentium і
Pentium Pro - 32 розряду.
Шина адрес використовується ЦП для вибору необхідної комірки пам'яті абопристрої введення/виведення шляхом установки на шині конкретної адреси,відповідного однієї з комірок пам'яті або одного з елементіввведення/виводу, що входять в систему. По шині управління передаються керуючісигнали, призначені пам'яті і пристроїв введення/виводу.
Магістральна організація припускає наявність керуючого модуля.
Основне призначення цього модуля - організація передачі слова між двомаіншими модулями.
Операція на системній магістралі починається з того, що керуючиймодуль встановлює на шині кодове слово модуля - відправника іактивізує лінію стробі відправника. Це дозволяє модулю, кодове словоякого встановлено на шині, зрозуміти, що він є відправником. Потімкеруючий модуль встановлює на кодове слово модуля - одержувача іактивізує лінію стробі одержувача. Це дозволяє модулю, кодове словоякого встановлено на шині, зрозуміти, що він є одержувачем.
Після цього керуючий модуль збуджує лінію стробі даних, урезультаті чого вміст регістра відправника пересилається в регістродержувача. Цей крок може бути повторений будь-яке число раз, якщо потрібнопередати багато слів.
Дані пересилаються від відправника одержувачу у відповідь на імпульс,збуджувані керуючим модулем на відповідній лінії стрибає. При цьомупередбачається, що до моменту появи імпульсу стрибає в модулі --відправника дані підготовлені до передачі, а модуль - отримувач готовийприйняти дані. Така передача даних носить назву синхронної
(синхронізованою).
Процеси на магістралях можуть носити асинхронний характер. Передачуданих від відправника одержувачу можна координувати з допомогою лінійстану, сигнали на яких відображають умови роботи обох модулів. Яктільки модуль призначається відправником, він бере контроль над лінієюготовності відправника, сигналізуючи з її допомогою про свою готовністьприймати дані. Модуль, призначений одержувачем, контролює лініюготовності одержувача, сигналізуючи з її допомогою про готовність прийматидані.
При передачі даних повинні дотримуватися дві умови. По-перше, передачаздійснюється лише в тому випадку, якщо одержувач і відправниксигналізують про свою готовність. По-друге, кожне слово повиннепередаватися один раз. Для забезпечення цих умов передбачаєтьсяпевна послідовність дій при передачі даних. Цяпослідовність має назву протоколу.
Відповідно до протоколу відправник, підготувавши нове слово,інформує про це одержувача. Одержувач, прийнявши чергове слово,інформує про це відправника. Стан ліній готовність у будь-який моментчасу визначає дії, які повинні виконувати обидва модулі.
Кожен крок в передачі даних від однієї частини системи до іншої називаєтьсяциклом магістралі (або часто машинним циклом). Частота цих цикліввизначається тактовими сигналами ЦП. Загальна тривалість циклу магістралі пов'язаназ частотою тактових сигналів.
Першою системною, розробленою для комп'ютерів PC/XT, в основі якихлежали мікропроцесори, була шина PC/XT-bus. Вона була 8-и розрядної, а їїконтролер забезпечував роботу на чистоті мікропроцесора (4,77 мгц). Зпоявою машин типа PC/AT, що використовують 16-і розрядні мікропроцесори
80286, а пізніше і 80386 (версія SX), була створена шина PC/AT-bus. У зв'язку ззростанням тактової частоти мікропроцесорів до 12-16 Мгц контролер виконував їїподіл навпіл для забезпечення прийнятної тактової частоти роботи шини.

ISA
На базі цих двох шин був розроблений міжнародний стандарт ISA (Industry
Standard Architecture), що широко використовується в сучасних комп'ютерах.
Типова тактова частота - 8 Мгц. Ділення частоти залишається функцієюконтролерів системних шин, але оскільки відбулося подальше збільшеннятактової частоти мікропроцесори до 25,33 і 50 Мгц, коефіцієнт розподілу бувзбільшений. Крім збільшення розрядності збільшилася кількість переривань
(IRQ) і каналів прямого доступу в пам'ять (DMA) (в ISA 15 і 7відповідно), а також функціональних і діагностичних можливостей. Утеж час зберігалася спадкоємність системних шин, у тому числі на рівніконтактів роз'ємом. Завдяки цьому в нових системах можна використовуватирозроблені раніше контролери і карти. Теоретична пропускнаспроможність шини - 16 Мбайт/с, практично вона нижче оскільки обмін данимипо шині проводиться за три такти роботи процесора. Для слотів розширенняна материнській платі комп'ютерів з шиною ISA-16 встановлюється стандартнапара роз'ємом (або один здвоєний роз'єм) з числом контактів 62 +36, а нашині ISA-8 встановлюється роз'єми з 64-контактами.

EISA
З появою 32-розрядних мікропроцесорів 80386 (версія DX) фірмами
Compaq, NEC і рядом інших була створена 32-розрядна шина EISA (Extended
ISA), повністю сумісна c ISA. Спадкоємність EISA з ISAзабезпечується використанням "двоповерхового" роз'єму. Перший "поверх" --стандартна шина ISA, що дозволяє використовувати ISA контролери і карти,розроблені як для ISA-16, так навіть і для ISA-8. Шина EISA дозволяєавтоматично проводити конфігурацію і арбітраж запитів на обслуговування
(bus mastering), що вигідно відрізняє її від шини ISA.

VESA
Локальною шиною (local bus) зазвичай називається шина, електричнощо виходить безпосередньо на контакти мікропроцесора, тобто це шинапроцесора. Вона зазвичай поєднує процесор, пам'ять, схеми буферизації длясистемної шини і її контролер, а також деякі інші допоміжнісхеми. Роботи зі створення локальної шини велися різними фірмамипаралельно, але врешті-решт була створена асоціація стандартів відеообладнання - Video Equipment Standard Association (VESA). Першаспецифікація на стандарт локальної шини з'явилася в 1992 році. Багато булозапозичено з архітектури локальної шини 80486. Були розробленітільки новий протокол обробки сигналів і топологія роз'ємом.
Перевагами VLB є висока швидкість обміну інформації (шина можепрацювати в системі з процесором 80486DX-50). Але виникає залежність відчастоти роботи процесора (конструювання плат з широким частотнимдіапазоном). Електрична навантаження не дозволяє підключати більше трьохплат. Крім того, VLB не розрахована на використання з процесорами,які прийшли на заміну 486-му або паралельно існуючими з ними: Alpha,
PowerPC та ін Тому з середині 1993 року з асоціації VESA вийшла низкавиробників на чолі з Intel. Ці фірми створили спеціальну групу длярозробки нового альтернативного стандарту, названу Peripheral Component
Interconnect (PCI).

PCI
Розробка шини і виробництво відповідних компонентів зайняли більшечасу, ніж для VLB, і перші системи з шиною PCI з'явилися тільки рікпо тому. Строго кажучи шина PCI не є локальною, а відноситься до класуmezzanine bus, оскільки має між собою та локальної шиною процесораспеціальний вузол - погоджує міст. При цьому стандарт PCI передбачаєвикористання контролера, який піклується про поділ керуючихсигналів шини і процесора і здійснює арбітраж по шині PCI, а такожакселератор. Це робить шину процесорної незалежною.
Стандарт PCI передбачає кілька способів підвищення пропускноїздібності. Один з них - блочна передача послідовних даних
(наприклад графіка, дискові файли), що не потребує часу на установкуадреси кожного елемента. Більш того, акселератор може накопичуватиінформацію в буферах, що забезпечує одночасний з читанням даних зпам'яті блочний обмін з периферійним пристроєм. Інший спосіб прискоренняпередачі - мультиплексування - передбачає передачу послідовнихданих за адресними лініях, що подвоює пропускну здатність шини. Шина
PCI використовує установку переривань за рівнем, що робить її більш надійноюі привабливою (на відміну від VLB). Ще одна відмінність - PCI працює на 33
Мгц, незалежно то частоти процесора. Теоретично пропускна здатністьшини 132 Мбайт/с. Реальна ж пропускна здатність дещо більшеполовини від теоретичної. Стандарт PCI передбачає і 64-розряднуверсію. Для 32-розрядної шини PCI використовується 124-контактний роз'єм,причому в ньому передбачені ключі та контакти, призначені для оцінкинеобхідного для роботи плати розширення напруги живлення (5В або 3,3 В).

Тактовий?? енератор
Більшість логічних елементів комп'ютера розроблено таким чином,що вони повинні працювати синхронно, тобто за певними тактовимсигналами.

Контролер переривань
У перших комп'ютерах використовувалася мікросхема контролера перериваньi8259, що має 8 входів для сигналів переривань. У IBM PC/AT восьмиліній переривань стало вже недостатньо і їх кількість було збільшено до
15, шляхом каскадного включення двох мікросхем контролерів переривань.

Пам'ять

Всім комп'ютерам потрібна пам'ять декількох видів. Вся пам'ять ділиться на внутрішню і зовнішню. У комп'ютерних системах робота з пам'яттюгрунтується на дуже простих концепціях - це зберігати один бітінформації так, щоб потім він міг бути витягнутий звідти.
В даний час широкого поширення набули пристроїдинамічної пам'яті що базуються на здатності зберігати електричнийзаряд (конденсатори). З першого погляду конденсатор не задовольняєосновній вимозі пристроїв пам'яті. Він не здатний зберігати заряд впротягом тривалого проміжку часу, але він дозволяє робити це впротягом декількох мілісекунд, що цілком достатньо, щоб використовуватице в електроніці. За цей час спеціальні ланцюги комп'ютера забезпечуютьзаряджання конденсатора, тобто оновлення інформації. Через безперервностіцього процесу така пам'ять називається динамічною.
У сучасних персональних комп'ютерах динамічна пам'ять реалізується набазі спеціальних ланцюгів провідників, що замінили звичайні конденсатори.
Велика кількість таких ланцюгів об'єднуються в корпусі одного динамічногочіпа. Однак подібно пам'яті на конденсаторах, вона повинна постійноосвіжатися.
У той час як динамічна пам'ять, отримавши заряд електрикиутримує його, так звана статична пам'ять дозволяє потокуелектронів циркулювати по ланцюгу. Прикладається напруга може змінитинапрямок руху електронів. Причому існує тільки два напрямкируху потоку, що дозволяє використовувати ці ланцюги якелементів пам'яті. Статична пам'ять працює на зразок вимикача,який перемикає напрямок електронного потоку.
Крім оперативної пам'яті існує ще і постійна пам'ять (ПЗУ). Їїголовна відмінність від ОЗУ - неможливість в процесі роботи змінити станосередків ПЗУ. У свою чергу і ця пам'ять ділиться на постійну тарепрограмміруемую. Принципи її функціонування зрозумілі з назви.
Еволюція мікросхем ОЗУ впритул пов'язана з еволюцією персональнихкомп'ютерів. Для успіху настільних комп'ютерів вимагалися мініатюрні чіпи
ОЗУ. У міру збільшення ємності пам'яті ціна стрибкоподібно зростала, алепотім постійно зменшувалася в міру відпрацювання технології і зростання обсягіввиробництва.
Перші PC реалізовувалися на стандартних RAM-чіпах по 16 Кбіт. Кожномубіту відповідав свій власний адресу.
Десь близько року після подання XT з'явилося ОЗУ з великимиможливостями та більш ефективне з точки зору його ціни. Хоча новімікросхеми могли вміщувати по 64 Кбіт, вона були дешевшими ніж 4 по 16 Кбіт.
Системна плата PC була створена з урахуванням використання нових мікросхемпам'яті. Через кілька років 64 Кбітние чіпи стали настільки широкопоширені, що стали дешевше ніж 16 Кбітние мікросхеми.
До 1984 року було зроблено ще один крок щодо збільшення обсягу пам'яті в одномукорпусі - з'явилися 256 - Кбітние мікросхеми. І RAM чіпи цього номіналубули встановлені на перший AT. А сьогодні мікросхеми в 8 і 16 Мбайт стализвичайним явищем.
PC мав досить просту архітектуру пам'яті, принаймні, якщо на неїдивитися зараз з висоти останніх досягнень комп'ютерної індустрії.
Пам'ять PC була представлена одним блоком, в якому кожен байт бувдоступний за вказівкою його адреси.
Мікросхеми пам'яті були розбиті на 9 банків, що використовують в ранніх PC 16 -
Кбітние, а потім і 64-Кбітние мікросхеми. Вісім мікросхем виділяли поодному біту для організації кожного байта пам'яті, дев'ята мікросхемавикористовувалася в якості контрольного біта парності.
Коли мікропроцесор 80286 стали використати в AT і їх аналоги,виникла проблема з організацією архітектури пам'яті. Звичайні мікросхемипам'яті не могли працювати у такому швидкому темпі, в якому працювавмікропроцесор. Тому довелося використати статус очікування, в разіколи процесор вимагав інформацію з пам'яті, тобто мікропроцесорудоводилось зависати на один-два такти, що давало можливість пам'ятіобробити запит.
Динамічні мікросхеми пам'яті маркера спеціальним числом, що говоритьпро їх швидкісних можливостях. Зазначене на корпусі число відображає часдоступу в наносекундах без останнього нуля.
Час доступу не є, однак, єдиною або найбільш важливоюхарактеристикою мікросхем пам'яті. Більш значуще таке поняття, як часциклу, яке говорить про те, як швидко можна провести повторнезвернення. У динамічних мікросхемах цей час більше часу доступу, встатичних чіпах ці часи рівні, що говорить про більш швидкісних режимахостанніх.
Щоб справитися з обмеженням по швидкості, були використаніспеціальні рішення по організації пам'яті. Найбільш просте з них - цевикористання звичайної архітектури з необхідним числом циклів очікування.
Хороша альтернатива попереднього методу - використання кеш-пам'яті, щодозволить уникнути повного заповнення всієї машини швидкої RAM пам'яттю.
Звичайно програма використовує пам'ять будь-якої обмеженої області. Зберігаючипотрібну інформацію в кеш-пам'яті, робота з якої дозволяє процесоруобходитися без всяких циклів очікування.
Не всяка кеш-пам'ять рівнозначна. Велике значення має той факт, якбагато інформації може містити кеш-пам'ять. Чим більше кеш-пам'ять, тимбільше інформації може бути в ній розміщено, а отже, тим більшеймовірність, що потрібний байт буде міститися в цій швидкій пам'яті.
Очевидно, сто найкращий варіант - це коли об'єм кеш-пам'ятівідповідає обсягу всієї оперативної пам'яті. У цьому випадку вся іншапам'ять стає не потрібною. Вкрай протилежна ситуація - 1 байт кеш -пам'яті - теж не має практичного значення, тому що ймовірність того,що потрібна інформація виявиться в цьому байті, прямує до нуля. Практично,діапазон використовуваної кеш-пам'яті коливається в межах 16-64К.
Насправді реалізація кеш-систем не так проста, як це можездатися з першого погляду. Мікропроцесор повинен не тільки читати зпам'яті, але й писати в неї. Що трапиться, якщо процесор занесе новуінформацію в кеш-пам'ять, а перед використанням цієї інформації вона будезмінена в основній пам'яті. Для уникнення подібної ситуації інодіреалізується метод, названий записом через кеш-пам'ять. Очевидно, що цейметод знижує швидкодію системи, тому що доводиться писати нетільки в кеш-пам'ять. Гірше того, мікропроцесору може знадобитисяінформація, яку він тільки що записав і яка ще не булаперезавантажена в кеш-пам'ять.
Цілісність пам'яті - це одна з найбільших проблем розробників кеш -пам'яті. Всі питання щодо подолання цих проблем було покладено на окрему мікросхему - кеш-контролер Intel82385.
Ще один різновид архітектури оперативної пам'яті комп'ютера - це їїрозбивка на окремі секції і робота з цими секціями як з малою кеш -пам'яттю. Велика швидкість доступу до обмежених областей пам'яті єособливістю деяких специфічних мікросхем, які дозволяютьдеякого об'єму, але не всієї пам'яті, бути вважається без циклу очікування.
Цей підхід вимагає спеціальних RAM мікросхем, які ділять свої адреси посторінок. Ця технологія отримала назву режиму сторінкового доступу. Ціспеціальні мікросхеми забезпечують дуже швидкий доступ в одному з двохнапрямів їх організацій. Якщо потрібно читання або запис інформації,що зберігається на певній сторінці пам'яті, і попередня команда по роботіз пам'яттю використала інформацію з тієї ж сторінки, циклу очікування непотрібно. Проте під час переходу з однієї сторінки на іншу цикли очікуваннянеминучі.
Наступна цікава технологія, названа interleaved memory, дужесхожа на ОЗУ сторінкового режиму. Вона суттєво підвищує швидкістьзвернення до пам'яті, але не має обмежень по сторінкової розбивці. Привикористанні цієї технології вся оперативна пам'ять розбивається на два абобільше банків. Послідовність бітів зберігається в різних банках,тому мікропроцесор звертається то в одному то до іншого банку при читанніцієї послідовності.
Під час звернення до одного банку, інший реалізує цикл оновлення, ітому процесору не доводиться чекати. І тільки, якщо мікропроцесорудоводиться читати несуміжні біти, статус очікування неминучий, але імовірністьйого появи зменшується.
Найбільш типова реалізація цієї технології представляється розбивкоюоперативної пам'яті на два банки, А отже, ймовірність виникненняочікування - 50%. Чотирьох банкова організація зменшує цю імовірність до
25%.
Так як дана технологія не вимагає застосування спеціальних мікросхемпам'яті, вона є найбільш зручною для підвищення швидкості системи. Крімтого вона може поєднуватися з ОЗУ сторінкового режиму, що ще більшезбільшує оперативність.

Фундаментальні рішення були прийняті при розробці перших PC. Для того,щоб мікропроцесор 8088 міг користуватися, вона повинна бути адресується. Іцей мікропроцесор повинен володіти можливістю адресуватися до 1М.
Конструктори IBM вирішили виділити спеціальні області пам'яті дляспецифічно цілей. Вони поділили всю пам'ять на розділи, і кожний розділпризначався для реалізації своїх функцій. Результуюча діаграманазвана картою пам'яті.
При розробці PC половина всієї пам'яті була зарезервована. Верхняполовина адресного простору, була виділена для утримання кодів BIOS ідля прямого процесорного доступу до пам'яті, що використовується відеосистемою.
Перші декілька Кбайт були зарезервовані під інформацію про систему ірозташування конкретних секцій кодів, які виконувалися на моментвиникнення переривань програмного забезпечення. Ці комірки пам'ятіназиваються векторами переривання, а функція програмного коду - механізмомпереривання.
В кінці адресного простору розташовується буфер клавіатури - номіналом
16 байт. Тут зберігаються 16 останніх символів введених з клавіатури. Цейбуфер потрібний для збереження набраного тексту під час, коли процесорзайнятий іншим завданням, після того як він звільниться, текст буде оброблений.
Огидний писк комп'ютера означає - буфер переповнений і подальшийнабір має сенсу.
Крім того, різні системні прапори, що вказують на внутрішнєстан системи, також зберігаються в нижньому розділі пам'яті.
У ті дні, коли більшість комп'ютерів мали 60К пам'яті, 512К здавалисяцарською щедрістю. Тому 128К були віддані під юрисдикцію програмногозабезпечення, решта 384К від початку адресного простору,призначалися для використання програмами BIOS і відеопам'яттю.
Ці рішення виділяли 640К для DOS - це був максимум адресуєтьсяпростору, яким міг оперувати 8088 при виконанні програм. ЗЗгодом ці 640К були названі базової пам'яттю, тому що це єосновоположним стандартом, на якому повинні базуватися всі IBMсумісні системи.

У квітні 1985 року кілька місяців після подання першого ATз кількома Мб додаткової пам'яті - головне видавництво запрограмного забезпечення і розробник технічного забезпеченнясформулювали свій власний метод подолання обмеження в 640К старихкомп'ютерів на 8088 мікропроцесорі, що працюють в DOS. Через кількамісяців до них приєдналася і Microsoft Corporation. Їх розробка названа
Lotus-Intel-Microsoft Expanded Memory Specification або LIM пам'ять, або
EMS, або просто розширена пам'ять. Нова система відрізнялася як від базової пам'яті, так і від додаткової. Вона не була в межах адресногопростору центрального мікропроцесора. Її робота грунтувалася наспеціальною схемою технічного забезпечення, яка функціонувалазразок перемикача. Цей пристрій перемикали банки пам'яті знормального адресного простору 8088 мікропроцесора, де чіп міг читатиі писати в неї. Ця схема, названа перемикачем банків, не була нінової ні незвичайною. Подібний пристрій використовувалося в комп'ютерах на Z80для подолання ліміту в 64К.
Перші EMS мали справу з розширеною пам'яттю, розбитою на банки за 16К.
Представлення AT з потенційно адресуються 16М затьмарило EMS, поки важкадійсність недоступності додаткової пам'яті була до кінцяусвідомлена. Навіть кілька наявних програм, які могли користуватисягідності ми EMS, були більш корисні ніж драйвер VDISK, який бувєдиною сумісної з DOS програмою, що дозволяє використовуватидодаткову пам'ять.

Висновок

Вже протягом 25 років, з дня створення першого в світі мікропроцесора
4004 фірмою Intel, існують комп'ютери. Вони міцно ввійшли в нашежиття. Але за ці 25 років архітектура материнських плат для РС не зазналаособливих змін, точніше її склад (мікропроцесор; шини адреси, даних іуправління; з'єднувачі для плат розширення, зовнішньої пам'яті, зовнішнього кешу;контролерів введення/виводу і деяких інших допоміжних з мікросхем).
На сьогоднішній день в материнську плату вбудовують контролер HDD і зовнішнімипристроями (COM і LPT: порти). Архітектура ж материнської платиудосконалювалася разом з мікропроцесорами. З `являлися нові шини,збільшувалася розрядність, швидкодію шин, їхня пропускна спроможність.
Багато фірм виробники на свій страх і ризик створюють нові шини (у томучислі і слоти розширення). Так досить відома фірма AsusTeK створиласвій власний слот MediaBus. На сьогоднішній момент MediaBus більше ніхтоне підтримує, та й сама фірма AsusTeK створила тільки платувідеоадаптера, поєднану із звуковою картою. Правда MediaBus представляєсобою просто розширену PCI додатковим роз'ємом. У додаткуприведено таблиць з власними тестами декількох материнських плат для PC,випускаються фірмою AsusTeK.
Говорити про материнську плату окремо від усіх інших частинкомп'ютера не можливо - це комплекс, що працює як один організм.
Тенденції розвитку материнських плат в основному диктуються розвиткоммікропроцесорів. Мікропроцессрори зробили величезний стрибок вперед (4004 -
Pentium Pro). Але CISC архітектура побудови процесорів практичновичерпалася. Фірма Intel і HP вже працюють над створенням нового процесорапідтримує (сумісного) як з процесори для PC так і процесори,побудованими на RISC архітектури. Слідом за процесорами, материнські платибудуть теж змінювати свою конфігурацію і архітектуру та направлення цьогорозвитку лежить у бік RISC-архітектури.

Література

1. Борзенко А. IBM PC: пристрій, ремонт, модернізація. - М.: Компьютер
Пресс, 1995
2. Озерцовскій С. Мікропроцесори Intel: від 4004 до Pentium Pro. Computer
Week. # 41. 1996.
3. Аврін С. Комп'ютерні артерії. Hard 'n' Soft. # 6. 1994
4. Bus Architectures. Introduction. IBM PC Institute.
5. Фролов А.В., Фролов Г.В. Апаратне забезпечення IBM PC. - М.: ДИАЛОГ-
МІФІ.1992.
6. Motherboard CH-498B. User's Manual.
7. Motherboard P/I-P55T2P4. User's Manual.
8. Performance Measurement. P/I-P6NP5, P/I-P55TVP4. AsusTeK Inc.