Кафедра «Электронное машиностроение»

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

МГТУ им. Н.Э.Баумана.

Факультет «Машиностроительные технологии»

Кафедра «Электронное машиностроение»

“Системные платы Pentium II”

Студент:

MT 11-12

Вервикишко Александр

Проверил:

Беликов А.И.

Москва 2000 г.

Содержание:

1. Введение

2. Основные устройства системной платы

3. Системный интерфейс PC/XT (8255)

4. Системный порт PC/AT

5. Системный таймер (8252/8254)

6. Канал управления звуком (PC Speaker)

7. Интерфейс клавиатуры

8. Контроллер клавиатуры РС/AT 8042

9. Батарейная память и часы - CMOS Memory, RTC

10. Компоненты: установка и конфигурирование

11. Оперативная память (DRAM)

12. Вторичный кэш (SRAM)

13. Процессор

14. Питание и охлаждение процессоров

15. Синхронизация

Шины расширения ввода/вывода

Чипсет

18. 100-мегагерцовые Pentium II чипсеты

19. Типоразмеры (форм-факторы) материнских плат

Процессор Intel Pentium II Xeon

21. Чипсет i440GX

22. Чипсет i450NX

23. BIOS

24. Питание и обнуление CMOS

25. Основные характеристики системной платы

Прайс-лист компьютерного центра Polaris на материнские платы

27. Литература

Введение.

Системная или материнская плата персонального компьютера является основой системного блока, определяющей архитектуру и производительность компьютера. На ней устанавливаются следующие обязательные компоненты:

· процессор(ы) и сопроцессор

· память: постоянная (ROM, Flash BIOS), оперативная (DRAM), кэш (SRAM).

· Обязательные системные средства ввода/вывода.

· Интерфейсные схемы и разъемы шин расширения

· Кварцевый генератор синхронизации со схемой формирования сброса системы по сигналу PowerGood от блока питания или кнопки RESET

· Дополнительные стабилизаторы напряжения питания для низковольтных процессоров VRM (Voltage Regulation Module).

Кроме этих сугубо обязательных средств, на большинстве системных плат устанавливают и контроллеры интерфейсов для подключения гибких и жестких дисков, графический адаптер, аудиоканал, а также адаптеры COM и LPT-портов, "мыши", и другие. Контроллеры, требующие интенсивного обмена данными используют преимущества локального подключения к шине процессора. Цель размещения других контроллеров на системной плате - сокращение общего числа плат компьютера.

Современные платы исполняются на основе чипсетов (Chipset) - наборов из нескольких БИС, реализующих все необходимые функции связи основных компонентов - процессора, памяти и шин расширения. Чипсет определяет возможности применения различных типов процессоров, основной и кэш-памяти и ряд других характеристик системы, определяющих возможности ее модернизации. Его тип существенно влияет и на производительность - при одинаковых установленных компонентах (процессор, память, графический адаптер, жесткий диск) производительность компьютеров, собранных на разных системных платах (чипсетах) - может отличаться на 30%.

Системный порт PC/AT

8-битный системный порт с адресом 61h пришел в архитектуру АТ на смену порту 8255. Поскольку обслуживание клавиатуры перешло на микроконтроллер 8042, а переключатели конфигурации заменили на CMOS-память, функции системного порта PC/AT свелись к следующим:

· управление звуком, сохранившее полную совместимость с ХТ;

· разрешение и идентификация источников NMI, отличающиеся от ХТ.

В этом месте программную модель «посмели» изменить, но это изменение затрагивает небольшое количество сугубо системных программ.

Системный таймер (8252 / 8254)

Микросхемы 8253 и 8254 представляют собой трехканальные программируемые счетчики-таймеры, функционально почти совпадающие, но имеющие различающееся быстродействие (со стороны системной шины) и назначение выводов. С процессорами 80286 без тактов ожидания может работать только 8254, а на системных платах с более современными процессорами те же функции берет на себя чипсет. Внутренние счетчики микросхемы имеют разрядность 16 бит, но общение с ними возможно только 8-битными операциями. При этом можно задавать значение только младшего байта счетчика (LSB), только старшего (MSB) или обоих (LSB/MSB), причем сначала передается младший, а потом старший байт. Назначение счетчиков-таймеров i8253(XT) и i8254(AT) следующее:

· генерация прерываний от системных часов;

· генерация запросов на регенерацию памяти;

· генерация звуковых сигналов.

Входная частота всех каналов 1,19318 МГц. Программирование микросхемы осуществляется записью байт в управляющий регистр по отдельности для каждого канала.

6. Канал управления звуком ( PC Speaker )

Стандартный канал управления звуком Speaker рассчитан на подключение высокоомного малогабаритного динамика. Звук формируется из тонального сигнала от второго канала таймера, работой которого можно программно управлять. Частоту сигнала (тон) можно изменять, программируя коэффициент деления счетчика, а разрешая/запрещая формирование сигнала программно-управляемым битом 0 системного порта 61h, можно подавать сигналы определенной длительности. Такой способ формирования звука мало загружает даже процессор 8086/88 и позволяет исполнять незамысловатые мелодии, причем и в фоновом режиме, посылая команды из очереди по прерываниям от системного таймера. А с учетом физиологии слуха (инерционности восприятия) быстрым переключением частот можно достигать эффекта псевдомногоголосия.

Более интересные звуки можно извлекать, используя принцип широтно-импульсной модуляции, программно осуществляемой через бит 1 порта 61h. В этом случае динамик выполняет роль фильтра нижних частот (инерционного звена) демодулятора. Процессоры, начиная с 80286, способны формировать такой поток управляющих сигналов, который позволяет воспроизводить музыкальный или речевой сигнал с качеством карманного приемника. Однако такое формирование звука процессор загружает практически полностью. Кроме того, качество воспроизведения сильно зависит от частотных свойств динамика. Предпочтительнее более крупные динамики, у которых лучше воспроизведение нижних частот - с ними можно добиться даже разборчивости речи. Драйвер для звукоизвлечения существует также и для Windows 3.x/95, но в стандартную поставку Windows не входит. Теперь для звуковоспроизведения (и звукозаписи) используется ставший почти стандартным двунаправленным аудиоканал. Роль стандартного звукового канала сводится к подачам гудков при загрузке, идентификации ошибок во время POST, когда сообщения на экран еще не вывести, а также к сопровождению сообщений о системных ошибках.

Интерфейс клавиатуры

Для подключения клавиатуры предназначен последовательный интерфейс, состоящий из двух обязательных сигналов KB-Data и KB-Clock. Необязательный сигнал KB-Reset сбрасывает клавиатуру низким уровнем сигнала. Интерфейс на системной плате XT реализован аппаратной логикой - регистром сдвига, параллельный выход которого подключается ко входам порта А системного интерфейса 8255. По приему байта от клавиатуры логика вырабатывает запрос аппаратного прерывания IRQ1, обработчик которого может прочитать принятый байт из порта 60h. С помощью бит 7 и 6 порта 61h возможна программная блокировка и сброс клавиатуры соответственно. Сброс клавиатуры XT осуществляется принудительным обнулением линии KB-Clock.

Интерфейс клавиатуры АТ построен на микроконтроллере i8042, обеспечивающем в отличие от XT двунаправленный интерфейс с клавиатурой. Передача информации к клавиатуре используется для управления индикаторами ее состояния и программирования параметров (автоповтор, набор скан-кодов).

Хотя электрический интерфейс клавиатур XT и АТ совпадает (за исключением возможности двунаправленного обмена в АТ), логические форматы посылок существенно отличаются. POST способен производить диагностику клавиатуры, причем подключение клавиатуры неподходящего типа или не подключенную клавиатуру он воспримет как ошибку. Если проверка клавиатуры разрешена в BIOS Setup, то по этой ошибке POST будет сколь угодно долго дожидаться получения кода нажатия клавиши F1.

Конструктивно возможны два варианта разъема подключения клавиатур - обычная 5-контактная розетка DIN или малогабаритная розетка mini-DIN, пришедшая от компьютеров семейства PS/2. На этот же разъем через плавкий предохранитель поступает и напряжение питания клавиатуры +5В. Электрически и логически интерфейс клавиатуры PS/2 повторяет интерфейс клавиатуры АТ, поэтому для согласования типа разъема применяют специальные переходники. Предпочтительнее использовать переходники, выполненные в виде мягкого кабеля с разъемами. Монолитный переходник, особенно с АТ-клавиатуры на PS/2-разъем системной платы, хуже тем, что малейшее движение кабеля вызывает большой момент силы, выламывающей переходник из маленького гнезда PS/2.

Питание от разъема клавиатуры часто используется такими устройствами, как внешние накопители или адаптеры локальных сетей, подключаемыми к параллельному порту. Плавкий предохранитель, установленный на системной плате, может и не выдерживать броска тока, потребляемого этими внешними устройствами. При этом, естественно, откажется работать и клавиатура - ее индикаторы и не мигнут при включении, как это происходит при ее инициализации. Находится эта неисправность при наличии тестера (и знания возможной причины) достаточно легко.

8. Контроллер клавиатуры РС /AT 8042

Программируемый микроконтроллер i8042 применяется в машинах класса АТ. Его встроенное программное обеспечение хранится обычно и в масочном внутреннем ПЗУ и не допускает изменения, в чем, собственно, и нет необходимости. Эта программа обеспечивает вырабатывания запроса прерывания по приему скан-кода от клавиатуры и отработку управляющих команд от центрального процессора. Кроме управления клавиатурой, через программно-управляемые и программно-читаемые линии внешних портов контроллера формируются сигналы управления вентилем Gate A20, аппаратного системного сброса и считываются сигналы от конфигурационных джемперов системной платы. Контроллер 8242В, кроме интерфейса клавиатуры, поддерживает и аналогичный интерфейс дополнительного устройства, например PS/2-Mouse.

Порт ввода, доступный по команде C0h, используется для чтения состояния джемперов и ключа:

Бит 7 - 0=клавиатура заблокирована ключом (KeyLock).

Бит 6 - исходный режим: 0=CGA, 1=MDA.

Бит 5 - системная перемычка: 0=замкнута.

Бит 4 - системное ОЗУ: 0=512 Кбайт и более, 1=256 Кбайт.

Бит 1 - вход данных дополнительного интерфейса.

Бит 0 - вход данных интерфейса клавиатуры.

Порт вывода, доступный для записи и чтения по командам D1h и D0h соответственно, имеет следующее значение бит:

Бит 7 - последовательные данные клавиатуры.

Бит 6 - синхронизация клавиатуры.

Бит 5 - запрос прерывания от дополнительного интерфейса (IRQ12).

Бит 4 - запрос прерывания от клавиатуры (IRQ1).

Бит 3 - синхронизация дополнительного интерфейса.

Бит 2 - последовательные данные дополнительного интерфейса.

Бит 1 - вентиль линии адреса А20 (Gate A20).

Бит 0 - альтернативный сброс процессора (без формирования общего сигнала сброса).

Контроллер расположен в пространстве ввода/вывода по адресам 60h и 64h, причем по чтению скан-кода клавиатуры из порта 60h сохраняется совместимость с PC/XT. Регистр данных контроллера в режиме записи используется для подачи команд, относящихся к клавиатуре и собственно контроллеру. Признаком готовности контроллера к восприятию команд является нулевое значение бита 1 регистра состояния (порт 064h).

9. Батарейная память и часы - CMOS Memory, RTC

В РС ХТ конфигурация оборудования (объем памяти, количество дисководов и т.п.) задавалась DIP переключателями, состояние которых опрашивалось во время POST. В АТ для хранения подобной информации, состав которой расширился, ввели специальную микросхему памяти КМОП небольшого объема, питание которой при выключенном компьютере осуществляется от батарейки. В ту же микросхему поместили и часы-календарь, также питающиеся от той же батарейки. Эта память и часы - CMOS Memory and Real Time Clock (RTC) - стали стандартным элементом архитектуры РС. Содержимое этой памяти и дату сначала модифицировали с помощью внешней загружаемой утилиты SETUP, позже эту утилиту встроили в BIOS. Микросхемы CMOS RTC имеют встроенную систему контроля непрерывности питания, отслеживающую и разряд батареи ниже допустимого уровня. Достоверность информации конфигурирования проверяется с помощью контрольной суммы.

Доступ к ячейкам CMOS RTC осуществляется через порты ввода/вывода 070h (индекс ячейки) и 071h (данные). Поскольку эта память имеет быстродействие порядка единиц микросекунд, между командами записи адреса и чтения/записи данных необходима программная задержка.

Вторичный кэш ( SRAM)

Статическая кэш-память на системной плате стала широко применяться с процессорами 386, 486 и Pentium, производительность которых сильно оторвалась от быстродействия динамической памяти. Кэш на системной плате 486 и Pentium является вторичным (Level 2), поскольку первый уровень кэширования реализуется внутри процессора. У процессоров Pentium pro & Pentium II вторичный кэш с системной платы перекочевал на микросхему (картридж) процессора.

В качестве кэш-памяти применяются следующие типы статической памяти:

· Async SRAM, она же A-SRAM или просто SRAM - традиционная асинхронная память;

· Sync Burst SRAM, или SB SRAM - пакетная синхронная память;

· PB SRAM - пакетно-конвейерная синхронная память.

Конструктивно, вторичный кэш может быть запаян на системную плату или иметь возможность дополнительной установки микросхем в DIP-корпусах в сокеты (только асинхронная память) либо модулей COAST в специальный слот (на них может быть установлена память любого типа). Кроме собственно памяти данных кэша, может потребоваться и установка дополнительной микросхемы TagSRAM (асинхронной для любых типов памяти данных кэша).

Тип устанавливаемых модулей либо однозначно задается системной платой, либо устанавливается перемычками.

Размер кэша часто приходится задавать перемычками.

Требуемое быстродействие микросхем определяется тактовой частотой. Вторичный кэш может быть запрещен в BIOS Setup, кроме того, часто может задаваться политика записи, заметно влияющая на производительность подсистемы памяти.

Хотя вторичный кэш и не является строго обязательным элементом РС, его установка позволяет существенно повысить производительность компьютера в целом.

Процессор

Процессоры, установленные в компьютерах ХТ, АТ-286 и АТ-386, обычно заменять не приходится: выходят из строя они сами по себе крайне редко - скорее откажут другие компоненты системной платы. Их замена на более производительные может потребовать радикальных изменений в остальных компонентах или же просто не поддерживаться. В этих компьютерах чаще приходиться сталкиваться с установкой математического сопроцессора. Для этого микросхему достаточно установить в соответствующую колодку и включить опцию сопроцессора в BIOS Setup. Некоторые версии BIOS не имеют специальной опции разрешения и автоматически обнаруживают его присутствие во время POST. В ХТ для включения сопроцессора необходимо переключить соответствующий DIP-переключатель конфигурации.

Начиная с процессоров 486 ситуация существенно изменилась: сопроцессор стал частью основного процессора. В то же время замена процессора на более мощный стала возможна благодаря применению внутреннего умножения частоты, прогрессу архитектуры процессоров и гибкой конфигурируемости системных плат. Процессоры стали устанавливать в стандартизированные ZIF-сокеты - контактные колодки с нулевым усилием вставки. Назначение их выводов обычно определяется процессорами-первопроходцами от фирмы Intel, а другие фирмы в своих процессорах выдерживают совместимость с этими сокетами. В настоящее время определены сокеты типов с 1 по 8, а для процессоров Pentium II - слот 1.

Типы сокетов для процессоров 4, 5 и 6 поколений:

Тип	Кол-во выводов	Матрица	Питание, В	Поддерживаемые процессоры
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	Модифицированный SPGA	2,9-3,3	P6 Pentium Pro, Pentium Pro ODP
Слот 1	242	Двухряд. слот 2*121	2,9-3,3	P6 Pentium II

К сожалению, полной совместимости между всеми процессорами, устанавливаемыми в сокет одного типа, нет. Возможный тип устанавливаемого процессора определяется следующими свойствами системной платы:

· Тип сокета.

· Наличие возможности установки требуемого напряжения питания процессора и его допустимой мощности.

· Поддержкой процессора конкретной версии BIOS.

· Указанием на применимость данного процессора, сделанным разработчиком системной платы в ее описании.

Если первые два пункта определяются однозначно, то для последних возможны варианты. Версию BIOS можно и обновить. Что касается списков совместимости, то они условны. Разработчик платы может заранее заявить о совместимости с будущим процессором, но будут ли они работать вместе - вопрос. Напротив, разработчик процессоров может и не включить конкретную системную плату в свой список совместимости, но они смогут нормально работать в паре. Типов системных плат гораздо больше, чем типов процессоров, и если производитель платы не позаботился о доставке образцов своих изделий для тестирования с конкретным процессором, такая плата может и не попасть в список. Существуют и «черные списки», заполняемые сборщиками компьютеров. Что касается ряда системных плат для процессоров Pentium, то практика показывает, что не заявленные в документации процессоры AMD в них работают со странностями, часто не выявляемыми диагностическими программами. Эти странности могут проявляться в работе со вторичным кэшем, а также в генерации ложных прерываний от клавиатуры в процессе загрузки.

Платы для симметричных мультипроцессорных систем должны иметь пару слотов. В них устанавливают процессоры фирмы Intel, пригодные для использования в таких конфигурациях. Сведений о поддержке мультипроцессорных конфигураций изделиями фирм AMD, Cyrix, IBM пока не попадалось. Архитектура Pentium Pro поддерживает непосредственное объединение до четырех процессоров, но на системных платах больше двух слотов обычно не размещают. В четырехпроцессорных системах чаще применяют двухпроцессорные модули, устанавливаемые в общую системную или кросс-плату. Шина Pentium II допускает объединение не более двух процессоров.

Синхронизация

Основной тактовый генератор системной платы вырабатывает высокостабильные импульсы опорной частоты, используемой для синхронизации процессора, системной шины и шин ввода/вывода. Стандартные частоты генератора: 4.77, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 33.3, 40, 50, 60, 66.6 МГц, для новейших плат характерны частоты 75, 83 МГц, не за горами и частоты 100 МГц и выше. Когда появились компьютеры с тактовой частотой, обеспечивающей производительность выше стандартной модели ХТ (4.77 МГц) или АТ (8 МГц), для обеспечения совместимости с программами, у которых какие-либо задержки формировались с помощью подсчета циклов процессора, ввели режим и переключатель TURBO. В режиме TURBO процессор работает на максимальной скорости , а в нормальном - на пониженном, обеспечиваюшей эталонную производительность. Со временем производительность компьютера даже на пониженной скорости от начального эталона ушла далеко вперед и большого смысла переключение режима уже не имеет.

Поскольку быстродействие различных компонентов существенно различается, в компьютерах на процессорах класса Pentium применяется деление опорной частоты для синхронизации шин ввода/вывода и внутреннее умножение частоты в процессорах. Различают следующие частоты:

Host Bus Clock - частота системной шины (внешняя частота шины процессора). Эта частота является опорной для всех других и устанавливается перемычками. Процессора класса Pentium используют частоты 50, 55, 60, 66, 75, 83, 100, 125 МГц. Частоту 55 мгц, имеют не все системные платы. Частоты 75 мгц и выше выдвигают весьма высокие требования к технологии изготовления системных плат, чипсетов и микросхем обрамления.

Cpu clock - внутренняя частота процессора, на которой работает его вычислительное ядро. Современные технологии позволили существенно повысить предельные частоты интегральных компонентов, в связи с чем широко применяется внутреннее умножение частоты на 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4 и некоторые другие значения. Коэффициент умножения выбирается перемычками на системной плате, заземляющие определенные выводы процессора. Заметим, что не все модели процессоров воспринимают все сигналы управления коэффициентом деления. Кроме того, одному и тому же положению джамперов могут соответствовать разные значения коэффициентов - трактовка управляющих сигналов зависит от марки и модели процессора.

PCI Bus Clock - частота шины PCI, которая должна составлять 25-33.3 МГц. Она обеспечивается делением Host Bus Clock на 2. Слишком низкая частота шины PCI замедляет обмен данными, что особенно заметно на графических адаптерах, SCSI-контроллерах, адаптерах скоростных локальных сетей, установленных в слоты PCI. Слишком высокая частота может привести к неустойчивости работы адаптеров.

VLB Bus Clock - частота шины VLB, определяемая аналогично PCI Bus Clock. Платы с шиной VLB обычно имеют джампер, переключаемый в зависимости от того, превышает ли системная частота значение 33.3 МГц.

ISA Bus Clock - частота шины ISA, которая должна быть близка к 8 МГц.

Кроме этих тактовых частот на системной плате присутствуют и другие - для синхронизации COM-портов, CMOS-таймера, НГМД и других периферийных адаптеров.

Чипсет

Как уже упоминалось выше, чипсет является связующим звеном между всеми компонетами системной платы.

Центральную роль в архитектуре играет процессор. К его локальной шине адреса и данных подключаются модули вторичного кэша. Основная динамическая память имеет собственную мультиплексированную шину адреса и шину данных, обычно изолированную от локальной шины процессора. На этом "этаже" архитектуры чипсет решает следующие задачи:

· Обслуживание управляющих и конфигурационных сигналов процессора.

· Мультиплексирование адреса и формирование управляющих сигналов динамической памяти, связь шины данных памяти с локальной шиной.

· Формирование управляющих сигналов вторичного кэша, сравнение его тегов текущим адресом обращения на локальной шине.

· Обеспечение когерентности данных в обоих уровнях кэш-памяти и основной памяти при обращении как со стороны процессора, так и от контроллеров шины PCI.

· Связь мультиплексированной шины адреса и данных шины PCI с локальной шиной процессора и шиной динамической памяти.

· Формирование управляющих сигналов шины PCI, арбитраж контроллеров шины.

3 микросхемы чипсета - системный контоллер и 2 корпуса коммутаторов данных определяют:

· типы и частоты поддерживаетмых процессоров

· политику записи, возможности применения различных микросхем и скоростные характеристики вторичного кэша, возможный размер кэша и кэшируемой области основной памяти

· типы, объемы и максимальное количество модулей динамической памяти, возможность чередования банков, скоростные характеристики обмена

· поддерживаемые частоты шины PCI, возможное количество контроллеров шины, способы буферизации.

Следующий этаж архитектуры - устройства, подключенные к шине PCI. Эта шина является центральной в современных системных платах, и все интерфейсные адаптеры, а также системные средства ввода/вывода в конечном счете общаются с ядром системы через шину PCI. Кроме плат расширения, устанавливаемых в слоты шины PCI, ее абонентом является и мост PIIX - практически неотъемлемая часть современных плат.

PIIX представляет собой многофункциональное устройство, на которое возлагаются следующие функции:

· организация моста между шинами PCI и (E)ISA с согласованием частот синхронизации этих шин

· реализация высокопроизводительного, двухканального интерфейса АТА, подключенного к шине PCI

· реализация стандартных систем средств ввода-вывода - двух контроллеров прерываний, двух контроллеров прямого доступа к памяти, трехканального системного счетчика-таймера, канала управления динамиком, логики немаскируемого прерывания

· коммутация линий запросов прерывания шин PCI & ISA, а также встроенной периферии на линии запросов контроллеров прерываний, управление их чувствительностью, обслуживание прерывания от сопроцессора

· коммутация каналов прямого доступа к памяти

· поддержка режимов энергосбережения - обработка SMM, программирование событий управления потреблением, управление частотой процессора, переключение режимов

· реализация моста с внутренней шиной X-Bus, используемой для подключения микросхем контроллера клавиатуры, BIOS, CMOS, RTC, контроллеров гибких дисков и интерфейсных портов

· реализация контроллера USB

Реализация перечисленных функций влияет на такие параметры системной платы, как:

· производительность шины ISA

· производительность, число каналов АТА, возможные режимы обращения

· гибкость системы управления энергопотреблением

· гибкость конфигурирования системных ресурсов и поддержка PnP

· гибкость управления адресацией ROM BIOS, позволяющая использовать большой объем хранимого кода, не занимая излишнего пространства в верхней памяти

Контроллеры гибких дисков, интерфейсных портов, клавиатуры, CMOS RTC могут входить собственно в чипсет, а могут быть реализованы на отдельных "инородных" микросхемах. От них зависят следующие параметры системной платы:

· типы поддерживаемых дисководов;

· режимы параллельного порта;

· режимы последовательных портов;

Чипсеты ориентируются на разные применения системных плат, и функции, необходимые для сервера, могут оказаться излишествами для офисного компьютера. Поэтому нельзя чипсеты выстроить по порядку от худшего к лучшему, они позиционируются в многомерном пространстве противоречивых требований.

Чипсет i440GX

Чипсет i440GX состоит из двух микросхем, модификации PIIX4 (PCI ISA IDE Xcelerator 4) и GX (82443GX Host Bridge/Controller). Как и его предшественники, построен он по архитектуре QPA (Quad Port Architecture) и представляет собою коммутатор между четырьмя интерфейсами: AGP, PCI, FSB и шиной памяти.

· FSB: Slot 1 и Slot 2 процессоры с внешней частотой (64 битной) шины 100 МГц. Поддержка отложенных транзакций и SMP для двух процессоров. Режим 66 МГц больше не поддерживается (частота PCI всегда равна частоте FSB/3).

· AGP: 1x (66 МГц) и 2x (133МГц) режимы, возможно только одно AGP устройство.

· PCI: спецификация версии 2.1 (32 бит, 5.5 и 3.3 вольта, 33 МГц), и все возможности известные еще со времен i430TX чипсета. MEMBUS: До 8 банков 100 МГц SDRAM памяти (4 разъема 16, 64, 128 и еще не выпускаемые серийно 256 Мбит чипы на одно- и двухбанковых модулях DIMM). Итого - 16 Мбайт - 2 Гбайта памяти с поддержкой коррекции ошибок (ECC – Error Correction Codes). Первое серьезное отличие от LX и BX чипсетов, если не считать поддержки необходимых для Slot 2 уровней логических сигналов.

Чипсет i440GX изначально предназначен для владельцев мощных рабочих станций на основе Xeon'а. Его поддержка - и есть главная и кардинальная функция этого чипсета, а 2 Гб памяти станут нормальным явлением еще не скоро, даже в мире рабочих станций.

Чипсет i450NX

Это действительно новый набор, имеющий собственную оригинальную архитектуру, нацеленную на достижение максимальной производительности в системе с несколькими процессорами. Первое, что бросается в глаза – это отсутствие слова AGP в названии чипсета. Дело в том, что AGP была разработана как недорогое решение, более быстрое, чем стандартный PCI 32 бит / 33МГц и предназначенное для одного конкретного применения – обеспечения необходимого для графического ускорителя потока данных. Вряд ли сервер стоимостью $100000 будет использоваться для графических целей, пусть даже не игровых как обычная однопользовательская рабочая станция. Зато основные характеристики вполне под стать назначению этого набора:

· Поддержка до 4-х (с применением специальных расширителей до 8) Slot 2 процессоров

· Поддержка полной 36 битной адресации

· До 8 Гбайт памяти, DIMM 50 и 60 нс, 3.3 вольт, 16- и 64- мегабитные чипы, память устанавливается блоками по 64 Мбайта

· Чередование обращений к памяти, с четырьмя банками

· До четырех шин PCI 32 бита, 33 МГц или до двух PCI 64 бит

· Хорошая зависимость производительности от числа процессоров (производительность возрастает до 3.5 раз при четырех процессорах)

· Чередование обращений бас-мастер карт к памяти

· До 6 мастеров и до 10 карт на каждой PCI шине

· Коррекция ошибок (ECC) на шине памяти и FSB

· Диагностика ошибок (Parity) по всем сигналам PCI

· Предвыборка данных при чтении из памяти (вот это действительно ново)

За подобные возможности естественно приходится расплачиваться ценою, рассеиваемой чипсетом мощностью и количеством чипов, из которых он состоит. Рассеивается 30 ватт тепла (только чипсет, не считая памяти и процессоров). Набор состоит из чипов четырех типов:

· 82451NX Memory and I/O Bridge Controller (MIOC) – самый "главный" чип, коммутатор

· 82454NX PCI Expander Bridge (PXB) – контроллер шин PCI (две 32 бит или одна 64)

· 82452NX RAS/CAS Generator (RCG) – генератор сигналов управления памятью

· 82453NX Data Path Multiplexor (MUX) – мультиплексор данных памяти

Причем, первый из них как правило один (возможны конфигурации с двумя наборами на одной плате, для поддержки 8 процессоров, но они требуют специальных заказных чипов), контроллеров шин может быть два, а генераторов сигналов и мультиплексоров до четырех, в зависимости от количества поддерживаемой памяти. Реальная скорость считывания из памяти с 4-х кратным чередованием 1.067 Гбайт/сек, что несколько превышает предельную пропускную способность FSB Xeon. Сделано это не зря, четыре PCI шины способны одновременно затребовать до 400 Мбайт/сек. Возможна установка на одну из PCI шин PIIX4, для обеспечения совместимости с PC архитектурой и периферией.

BIOS

Базовая система ввода/вывода BIOS является ключевым элементом системной платы, без которого все ее замечательные компоненты представляют собой лишь набор дорогих "железок". BIOS, пользуясь средствами, предоствавляемыми чипсетом, управляет всеми компонентами и ресурсами системной платы. Из этого следует, что используемая версия BIOS очень сильно привязана к чипсету и она должна знать особенности применяемых компонентов. Код BIOS хранится в микросхеме энергонезависимой постоянной или флэш-памяти. С точки зрения регулярной работы тип носителя BIOS принципиального значения не имеет. С точки зрения модифицируемости, флэш-память имеет явное преимущество - возможность модернизации прямо в компьютере.

Новую версию BIOS лучше всего получать от изготовителя системной платы. Фирмы-разработчики BIOS новые версии BIOS для конечных пользователей не поставляют. Свои новые продукты с инструментальными средствами они поставляют разработчику системной платы, который производит окончательную подгонку BIOS под конкретную модель платы, особенности которой он знает лучше всех. В первом приближении BIOS различных системных плат с одинаковыми или близкими чипсетами могут оказаться совместимыми.

Утилиты перезаписи флэш-памяти привязаны к поддерживаемым типам микросхем энергонезависимой памяти, системным платам и производителям BIOS. Обычно не удается штатным образом переписать BIOS со сменой производителя. Как вариант возможна замена микросхемы BIOS на снятую с аналогичной системной платы, но если микросхема припаяна, а не установлена в кроватку, процедура замены сильно осложняется. Смело заниматься перепрограммированием BIOS можно, только когда вы имеете доступ к программатору и микросхема BIOS установлена в кроватке.

Если новая версия BIOS не позволяет загрузить компьютер, ряд системных плат позволяет включить режим восстановления. Для этого на плате должен быть специалный переключатель. В режиме восстановления работает только дисковод, в котором необходимо установить специальную дискету с файлом-образом ROM BIOS. При этом сообщения пользователю могут сводиться к подмигиванию индикатором дисковода и гудкам динамика. Язык этих сообщений должен приводиться в описании системной платы. Иногда режим восстановления включается автоматически.

Говоря о недостатках флэш- BIOS, имеется в виду опасность потери работоспособности системной платы не только из-за неосмотрительных действий пользователя, модернизирующего BIOS, но и новое "поле деятельности" для вирусов. Стереть BIOS, зная работу чипсета и конкретной микросхемы памяти, можно даже отладчиком DEBUG. Парольная защита перезаписи может быть взломана, а надежная аппаратная защита имеется далеко не у всех микросхем энергонезависимой памяти и системных плат.

Питание и обнуление CMOS

Для питания энергонезависимой памяти конфигурации компьютера (CMOS) на системной плате устанавливается литиевая батарейка. Она имеет нормальный срок жизни несколько лет.

На современных системных платах чаще применяется батарейка-таблетка в специальном держателе, которую легко заменить.

Разъем подключения внешней батарейки используется и для обнуления CMOS. Такая необходимость может возникнуть при утере входного пароля, заданного в BIOS Setup. Теоретически для этого достаточно при выключенном компьютере на несколько минут переставить перемычку. Иногда для сброса пароля предназначен отдельный джампер. В этом случае, переключив джампер, компьютер необходимо включить - только тогда пароль будет сброшен, после чего вернуть в исходное положение.

Периодическое разрушение информации CMOS при включении питания может быть вызвано вовсе не батарейкой, а недостаточной задержкой сигнала PowerGood относительно момента установления питающего напряжения или излишней задержкой этого сигнала после выключения источника.