Разновидности системных плат

В настоящее время десятки фирм выпускают большое число различных СП, отличающихся и конструктивно, и по типу поддерживаемых ими микропроцессоров, и по тактовой частоте их работы, и по величине рабочих напряжений и т. д. Расположенные на СП набор системных микросхем (чипсет) и микропроцессорный разъем определяют типы микропроцессоров, которые на ней могут быть установлены.

Socket 7, Slot 1, Socket 370, Socket 8, Slot 2, Slot A, Socket 423, Socket 428, Socket LGA 775, Socket LGA 1156, Socket LGA 1366 — процессорные разъемы, установленные на СП. Спецификация разъема определяет как сам конструктив разъема, так и назначение контактов, электрические параметры, определяет порядок взаимодействия с шинами данных, особенности взаимодействия с оперативной памятью и т. п.

Важным параметром системной платы является тактовая частота (FSB)на которой она работает, вернее, частота ее системной шины: Современные СП имеют рабочие частоты lдо 1600 МГц. Этот параметр особенно влияет на производительность ПК, выполняющего задания, не содержащие большого количества математических операций, а связанные с процедурами пересылки информации (например, большинство преобразований экономической информации).

Существуют различные базовые типоразмеры (форм-факторы) плат. Форм-фактор определяет не только внешние размеры системных плат, но и ряд специфических параметров, характеризующих функциональные и эксплуатационные свойства СП:

l Full-size AT размером 12х13,8 дюйма использовались в первых моделях IBM PC, сейчас не выпускаются);

l Baby AT — размером 8,57 х 13,04 дюйма, их разновидность Mini AT — 8,57 9,85 дюйма; они могут устанавливаться во все корпуса, кроме Slim line (выпускаются, но также постепенно устаревают);

l полномасштабные платы АТ отличаются от Baby AT только размером — ширина их составляет 12 дюймов, что затрудняет их установку в корпус;

l LPX и Mini LPX размером 9 13 и 8,2 10,4 дюйма, соответственно — устанавливаются в сверхнизкие корпуса SlimLine;

l ATX — самый популярный формфактор (до 2005 г.) системной платы, размером 9,6 12 дюймов, отличающийся от Baby AT более удобным расположением элементов на плате (позволяет легко без снятия платы менять ее элементы), лучшей вентиляцией (не требуется устанавливать отдельный вентилятор на микропроцессор), наличием разъема новой универсальной шины USB и возможностью дистанционного выключения питания компьютера с модема или по локальной сети. На плате установлены разъемы только под модули оперативной памяти DRAM. В 1997 году была представлена модификация MiniATX — СП размером 9,6 9,6 дюймов.

В 2002 году Intel анонсировала СП формата BTX (Balanced Technology eXtended — расширенная сбалансированная технология), призванную, начиная с 2005 года, активно заменять плату ATX, поскольку BTX имеет обособленные области для разного типа комплектующих и линейное расположение компонентов, что обеспечивает меньшие взаимные тепловые и электромагнитные влияния компонентов друг на друга, лучшее охлаждение, низкий уровень шума системы охлаждения и более удобную раскладку этих компонентов для построения малогабаритных систем. Спецификация BTX 1.0 оговаривает три размера материнских плат: BTX, Micro BTX и Pico BTX. Ширина плат BTX составляет 325 мм (12,8 дюйма), Micro BTX — 264 мм (10,4 дюйма) и Pico BTX — 203 мм (8 дюймов). Модификация BTX предназначена для стандартных настольных компьютеров, Micro BTX и Pico BTX для компактных мобильных и промышленных систем. На платах BTX используется термальный модуль, который позволит сохранять на низком уровне температуры ключевых компонентов, включая процессор Pentium 4 Prescott, выдающий большое количество тепла, системный и графический чипсеты.

В 2006 г. Компания Intel предложила формат СП Mini ITX размером 6,86,8 дюйма, а компания VIA формат Pico ITX размером 43 дюйма. СП имеют разъемы (слоты) для установки определенных модулей оперативной памяти. Для модулей ОЗУ используются 30-и, 72-х и 168-контактные разъемы, они сгруппированы в 2–4 слотах. Слоты с 30 и 72 контактами рассчитаны на модули памяти типа SIMM, которые в новых машинах уже не используются; 168-контактные слоты предназначены для современных модулей DIMM. С точки зрения поддерживаемой оперативной памяти, важными характеристиками СП являются также число слотов памяти, рабочая тактовая частота памяти (например, память PC100, PC133 и т. п.), общая емкость поддерживаемой памяти (так, чипсет i815 обеспечивает работу только 512 Мбайт памяти, в то время как i875 — 8192 Мбайт). На СП может размещаться дополнительная кэш-память 2-го/3-го уровня (Cache Level 2/3), которая предназначена для ускорения процесса обмена данными между процессором и оперативной памятью и служит для временного хранения часто используемых данных и команд, снимая во многих случаях необходимость обращения к более медленной оперативной памяти.

Расположенная непосредственно на СП кэш-память часто относится к 3-му уровню, так как в процессорах уже имеется встроенная в кристалл кэш-память 1-го уровня, а на СП современных МП и кэш-память 2-го уровня. Объем Cache Level 3 на СП варьируется от 512 до 4096 Кбайт: микросхемы кэш-памяти выполнены в корпусах типа DIP или SOP и устанавливаются либо в соответствующие разъемы DIP-панельки, либо распаиваются непосредственно на плате. Синхронная кэш-память может размещаться в специальных модулях COAST, очень напоминающих модуль SIMM и устанавливаемых в специальный разъем.

На СП (в некоторых моделях в составе микросхем чипсета) располагается микросхема постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), содержащая программы BIOS, необходимые для управления многими компонентами компьютера. BIOS доступна постоянно, независимо от работоспособности внешних компонентов, таких, например, как системные загрузочные диски (назначение BIOS более подробно рассмотрено в разделе «Операционные системы ПК» главы 19). В BIOS есть программа, которая называется System Setup — именно с ее помощью пользователь управляет самыми глубокими настройками системы.

В современных СП используются, как правило, микросхемы Flash BIOS, программы в которых могут перезаписываться при помощи специальных средств, что облегчает модернизацию этих программ при появлении новых устройств, которым нужно обеспечить поддержку (например, новых типов микросхем оперативной памяти). У Flash BIOS есть один существенный недостаток. Существует много вирусов, которые, попав в систему, просто стирают все содержимое Flash BIOS, после чего системная плата выходит из строя. Самый известный из подобных вирусов — печально известный «Чернобыль», который испортил немалое количество компьютеров. От вирусов можно защититься только одним способом — в System Setup запретить перезапись содержимого BIOS. Если эта опция активизирована, то ни один вирус ничего сделать не сумеет.

Важным компонентом, размещенным на системной плате (часто — в системном чипсете), является микросхема CMOS-памяти. Она питается от своего локального аккумулятора (батарейки) и поэтому является энергонезависимой (сохраняет информацию при отключении компьютера от сети). Название CMOS произошло от названия типа используемых в ней элементов. Память хранит информацию о параметрах многих устройств, входящих в ПК. Информация в ней может изменяться по мере необходимости, то есть память отслеживает текущую конфигурацию компьютера, на что не способна микросхема BIOS. Поэтому при загрузке компьютера BIOS берет необходимую для своей работы информацию об изменяемых параметрах компонентов ПК именно из этой памяти. Так, из CMOS-памяти считывается информация об установленном МП, о типах и емкости оперативной и всех видах дисковой памяти, о работоспособности устройств компьютера и т. д. Четкое отслеживание времени (в том числе и календаря), даже в отключенном от энергосети состоянии, также связано с тем, что информация о времени хранится в CMOS-памяти.

На СП располагаются также перемычки («джамперы»)иDIP-переключатели, используемые для конфигурирования различных компонентов: переключатели используемого напряжения (5 В, 3,5 В и т. д.), переключатели внутренней частоты МП и другие. «Джампер» представляет собой съемную перемычку, устанавливаемую на штырьковые контакты СП; DIP-переключатели — это миниатюрные выключатели в DIP-корпусе. В современных компонентах пытаются сократить количество механических переключений, перекладывая их на автоматические программно-управляемые электронные схемы. Компоненты, которые после установки конфигурируются автоматически, относят к категории PnP-устройств (PnP — Plug and Play, «Включай и работай»). СП поддерживают разные виды интерфейсных системных,локальных и периферийных шин. От состава поддерживаемых шин, количества слотов для этих шин, имеющихся на СП, существенно зависит эффективность работы ПК в целом.