| Материнки |
| Я
хотел бы кое-что узнать о моей плате - как мне описать ее?
Прежде всего - привести ее фирменное название. Если его
нет - привести надписи на плате, которые могут быть похожи
на название. Описать основные признаки платы (под какой процессор, какие
шины, сколько разъемов каждой шины, сколько каких разъемов
под кэш/память, что написано на больших микросхемах и т.п.).
Если плата не имеет фирменного названия, имеет смысл привести строку
идентификации BIOS, которая выводится при перезагрузке внизу экрана, и
тип самого BIOS (AMI, AWARD, Phoenix, Acer и т.п.). Чем больше информации
- тем выше вероятность верного опознания платы другими и получения ответов
на заданные вопросы.
Что такое Chipset? Chip Set - набор микросхем. Это одна или несколько микросхем, специально разработанных для "обвязки" микропроцессора. Они содержат в себе контроллеры прерываний, прямого доступа к памяти, таймеры, систему управления памятью и шиной - все те компоненты, которые в оригинальной IBM PC были собраны на отдельных микросхемах. Обычно в одну из микросхем набора входят также часы реального времени с CMOS-памятью и иногда - клавиатурный контроллер, однако эти блоки могут присутствовать и в виде отдельных чипов. В последних разработках в состав микросхем наборов для интегрированных плат стали включаться и контроллеры внешних устройств. Внешне микросхемы Chipset'а выглядят, как самые большие после процессора, с количеством выводов от нескольких десятков до двух сотен. Название набора обычно происходит от маркировки основной микросхемы - OPTi495SLC, SiS471, UMC491, i82C437VX и т.п. При этом используется только код микросхемы внутри серии: например, полное наименование SiS471 - SiS85C471. Последние разработки используют и собственые имена; в ряде случаев это - фирменное название (Neptun, Mercury, Triton, Viper), либо собственная маркировка чипов третьих фирм (ExpertChip, PC Chips). Тип набора в основном определяет функциональные возможности платы: типы
поддерживамых процессоров, структура/объем кэша, воз- можные
сочетания типов и объемов модулей памяти, поддержка режимов энергосбережения,
возможность программной настройки параметров и т.п. На одном и том же наборе
может выпускаться несколько моделей системных плат, от простейших
до довольно сложных с интегрированными контроллерами портов, дисков, видео
и т.п.
Что такое IRQ и DMA и как их распpеделять? IRQ (Interrupt ReQuest - запрос прерывания)- сигнал от одного из узлов компьютера, требующий внимания процессора к этом узлу. Возникает при наступлении какого-либо события (например, нажатии клавиши, завершении операции чтения/записи на диске и т.п.). На PC AT предусмотрено 15 (на XT - 8) линий IRQ, часть которых ис- пользуется внутренними контроллерами системной платы, а остальные заняты стандартными адаптерами либо не используются: 0 - системный таймер
На AT и всех современных платах сигнал IRq 2 схемно поступает на вход, соответствующий IRq 9 и вызывает запуск обработчика преры- ваний, связанного с IRq 9, который программно эмулирует прерывание по IRq 2. Таким образом, программы, работающие с IRq 9, будут работать всегда, а использующие IRq 2 - могут не работать, если не установлен правильный обработчик IRq 9. DMA (Direct Memory Access - прямой доступ к памяти) - способ обмена данными между внешним устройством и памятью без участия процессора, что может заметно снизить нагрузку на процессор и повысить общую производительность системы. Режим DMA позволяет освободить процессор от рутинной пересылки данных между внешними устройствами и памятью, отдав эту работу контроллеру DMA; процессор в это время может обрабатывать другие данные или другую задачу в многозадачной системе. На PC AT есть 7 (на XT - 4) независимых каналов контроллера DMA: 0 - регенерация памяти на некоторых платах
Каналы 0-3 - восьмиразрядные, каналы 5-7 - шестнадцатиразрядные. С учетом этого, новые адаптеры следует настраивать прежде всего на полностью свободные каналы IRQ (10, 11) и DMA (1, 5-7), а затем - на свободные в конкретной системе (например, IRQ 5 или 12, DMA 3). Возможность использования одного IRQ несколькими адаптерами зависит от типа шины и требует поддержки со стороны драйверов этих адаптеров. Использование разными адаптерами одного канала DMA в принципе возможно, но связано со множеством проблем и потому не рекомендуется. Что такое BIOS и зачем он нужен? Это Basic Input/Output System - основная система ввода/вывода, зашитая в ПЗУ (отсюда название ROM BIOS). Она представляет собой набор программ проверки и обслуживания аппаратуры компьютера, и выполняет роль посредника между DOS и аппаратурой. BIOS получает управление при включении и сбросе системной платы, тестирует саму плату и основные блоки компьютера - видеоадаптер, клавиатуру, контроллеры дисков и портов ввода/вывода, настраивает Chipset платы и загружает внешнюю операционную систему. При работе под DOS/Windows BIOS управляет основными устройствами, при работе под OS/2, UNIX, WinNT BIOS практически не используется, выполняя лишь начальную проверку и настройку. Обычно на системной плате установлено только ПЗУ с системным (Main, System) BIOS, отвечающим за саму плату и контроллеры FDD, HDD, портов и клавиатуры; в системный BIOS практически всегда входит System Setup - программа настройки системы. Видеоадаптеры и контроллеры HDD с интерфейсом ST-506 (MFM) и SCSI имеют собственные BIOS в отдельных ПЗУ; их также могут иметь и другие платы - интеллектуальные контроллеры дисков и портов, сетевые карты и т.п. Обычно BIOS для современных системных плат разрабатывается одной из специализирующихся на этом фирм - Award Software, American Megatrends Inc. (AMI), реже - Phoenix Technology, Microid Research; в данное время наиболее популярен Award BIOS 4.51G. Некоторые производители плат (например, IBM, Intel, Acer) сами разрабатывают BIOS'ы для них. Иногда для одной и той же платы имеются версии BIOS от разных производителей - в этом случае допускается копировать прошивки или заменять микросхемы ПЗУ; в общем же случае каждая версия BIOS привязана к конкретной модели платы. Раньше BIOS зашивался в однократно программируемые ПЗУ либо в ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием; сейчас в основном выпускаются платы с электрически перепрограммируемыми ПЗУ (Flash ROM), которые допускают перешивку BIOS средствами самой платы. Это позво- ляет исправлять заводские ошибки в BIOS, изменять заводские умолчания, программировать собственные экранные заставки и т.п. Тип микросхемы ПЗУ обычно можно определить по маркировке: 27xxxx - обычное
ПЗУ, 28xxxx или 29xxxx - flash. Если на корпусе мик- росхемы 27xxxx
есть прозрачное окно - это ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием, которое
можно "перешить" программатором; если окна нет - это однократно
программируемое ПЗУ, которое в общем случае можно лишь заменить на другое.
Что такое Bus Mastering? Способность внешнего устройства самостоятельно, без участия процессора,
управлять шиной (пересылать данные, выдавать команды и сигналы управления).
На время обмена устройство захватывает шину и становится главным,
или ведущим (master) устройством. Такой подход обычно используется
для освобождения процессора от операций пересылки команд и/или
данных между двумя устройствами на одной шине. Частным
случаем Bus Mastering является режим DMA, который осуществляет только
внепроцессорную пересылку данных; в классической архитектуре
PC этим занимается контроллер DMA, общий для всех устройств. Каждое же
Bus Mastering-устройство имеет собственный подобный контроллер,
что позволяет избавиться от проблем с распределением
DMA-каналов и преодолеть ограничения стандартного DMA-контроллера
(16-разрядность, способность адре- совать только первые 16 Мб ОЗУ, низкое
быстродействие и т.п.).
Чем отличаются шины XT-Bus, ISA, EISA, VLB, PCI, PCMCIA и MCA? XT-Bus - шина архитектуры XT - первая в семействе IBM PC. Относительно
проста, поддерживает обмен 8-разрядными данными внутри 20-разрядного
(1 Мб) адресного пространства (обозначается как "разрядность
8/20"), работает на частоте 4.77 МГц. Совместное использование
линий IRQ в общем случае невозможно. Конструктивно
ISA (Industry Standard Architecture - архитектура промышленного
стандарта) - основная шина на компьютерах типа PC AT
(другое название - AT-Bus). Является расширением XT-Bus, разрядность
- 16/24 (16 Мб), тактовая частота - 8 МГц, предельная пропускная
способность - 5.55 Мб/с. Разделение IRQ также невозможно. Возможна
нестандартная организация Bus Mastering, но для этого нужен запрограммированный
16-разрядный канал DMA. Конструктив - 62-контактный разъем
XT-Bus с прилегающим к нему 36-контактным
EISA (Enhanced ISA - расширенная ISA)
- функциональное и конструктивное расширение ISA.
Внешне разъемы имеют такой же вид, как и ISA, и в них могут
вставляться платы ISA, но в глуби - не разъема находятся дополнительные
ряды контактов EISA, а платы EISA имеют более высокую ножевую часть разъема
с дополнительными рядами контактов. Разрядность - 32/32 (адресное пространство
- 4 Гб), работает также на частоте 8 МГц. Предельная пропускная спо- собность
- 32 Мб/с. Поддерживает Bus Mastering - режим управления шиной со
стороны любого из устройств на шине, имеет систему арбитража для
управления доступом устройств у шине, позволяет автоматически
настраивать параметры устройств, возможно разделение каналов IRQ и DMA.
PCI (Peripheral Component Interconnect - соединение внешних ком- понент) - развитие VLB в сторону EISA/MCA. Не совместима ни с какими другими, разрядность - 32/32 (расширенный вариант - 64/64), тактовая частота - до 33 МГц (PCI 2.1 - до 66 МГц), про- пускная способность - до 132 Мб/с (264 Мб/с для 32/32 на 66 МГц и 528 Мб/с для 64/64 на 66 МГц), поддержка Bus Mastering и авто- конфигурации. Количество разъемов шины на одном сегменте ограни- чего четырьмя. Сегментов может быть несколько, они соединяются друг с другом посредством мостов (bridge). Сегменты могут объ- единяться в различные топологии (дерево, звезда и т.п.). Самая популярная шина в настоящее время, используется также на других компьютерах. Разъем похожа на MCA/VLB, но чуть длиннее (124 контакта). 64-разрядный разъем имеет дополнительную 64-контактную секцию с собственным ключом. Все разъемы и карты к ним делятся на поддерживающие уровни сигналов 5 В, 3.3 В и универсальные; первые два типа должны соответствовать друг другу, универсальные карты ставятся в любой разъем. Существует также расширение MediaBus, введенное фирмой ASUSTek - дополнительный разъем содержит сигналы шины ISA. PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association
- ассоциация производителей плат памяти для персональных компь- ютеров)
- внешняя шина компьютеров класса NoteBook. Другое наз- вание модуля
PCMCIA - PC Card. Предельно проста, разрядность - 16/26 (адресное
пространство - 64 Мб), поддерживает автоконфигурацию, возможно подключение
и отключение устройств в процессе работы компьютера. Конструктив
- миниатюрный 68-контактный разъем. Контакты питания сделаны
более длинными, что позволяет вставлять и вынимать карту
при включенном питании компьютера.
Какие типы микросхем памяти используются в системных платах? Из микросхем памяти (RAM - Random Access Memory, память с произ- вольным доступом) используется два основных типа: статическая (SRAM - Static RAM) и динамическая (DRAM - Dynamic RAM). В статической памяти элементы (ячейки) построены на различных вариантах триггеров - схем с двумя устойчивыми состояниями. После записи бита в такую ячейку она может пребывать в этом состо- янии столь угодно долго - необходимо только наличие питания. При обращении к микросхеме статической памяти на нее подается полный адрес, который при помощи внутреннего дешифратора преобразуется в сигналы выборки конкретных ячеек. Ячейки статической памяти имеют малое время срабатывания (единицы-десятки наносекунд), од- нако микросхемы на их основе имеют низкую удельную плотность данных (порядка единиц Мбит на корпус) и высокое энергопотребление. Поэтому статическая память используется в основном в качес- тве буферной (кэш-память). В динамической памяти ячейки построены на основе областей с накоплением
зарядов, занимающих гораздо меньшую площадь, нежели триггеры,
и практически не потребляющих энергии при хранении. При
записи бита в такую ячейку в ней формируется электрический
заряд, который сохраняется в течение нескольких миллисекунд; для постоянного
сохранения заряда ячейки необходимо регенерировать - перезаписывать
содержимое для восстановления зарядов. Ячейки микросхем
динамической памяти организованы в виде прямоугольной (обычно - квадратной)
матрицы; при обращении к микросхеме на ее входы вначале подается адрес
строки матрицы, сопровождаемый сиг- налом RAS (Row Address Strobe - строб
адреса строки), затем, через некоторое время - адрес столбца, сопровождаемый
сигналом CAS (Column Address Strobe - строб адреса столбца). При каждом
обращении к ячейке регенерируют все ячейки выбранной строки, поэтому для
полной регенерации матрицы достаточно перебрать
адреса строк. Ячейки динамической памяти имеют большее время срабатыва-
ния (десятки-сотни наносекунд), но большую удельную плотность
(порядка десятков Мбит на корпус) и меньшее энергопотребление.
Динамическая память используется в качестве основной.
FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM - динамическая память с быстрым страничным доступом) активно используется в последние несколько лет. Память со страничным доступом отличается от обычной динами- ческой памяти тем, что после выбора строки матрицы и удержании RAS допускает многократную установку адреса столбца, стробируемого CAS, а также быструю регенерацию по схеме "CAS прежде RAS". Первое позволяет ускорить блочные передачи, когда весь блок данных или его часть находятся внутри одной строки матрицы, называемой в этой системе страницей, а второе - снизить накладные расходы на регенерацию памяти. EDO (Extended Data Out - расширенное время удержания данных на выходе) фактически представляют собой обычные микросхемы FPM, на выходе которых установлены регистры-защелки данных. При страничном обмене такие микросхемы работают в режиме простого конвей- ера: удерживают на выходах данных содержимое последней выбранной ячейки, в то время как на их входы уже подается адрес следующей выбираемой ячейки. Это позволяет примерно на 15% по сравнению с FPM ускорить процесс считывания последовательных массивов данных. При случайной адресации такая память ничем не отличается от обычной. BEDO (Burst EDO - EDO с блочным доступом) - память на основе EDO, работающая не одиночными, а пакетными циклами чтения/записи. Современные процессоры, благодаря внутреннему и внешнему кэшированию команд и данных, обмениваются с основной памятью преимущественно блоками слов максимальной ширины. В случае памяти BEDO отпадает необходимость постоянной подачи последовательных адресов на входы микросхем с соблюдением необходимых временных задержек - достаточно стробировать переход к очередному слову отдельным сигналом. SDRAM (Synchronous DRAM - синхронная динамическая память) - память с синхронным доступом, работающая быстрее обычной асин- хронной (FPM/EDO/BEDO). Помимо синхронного метода доступа, SDRAM использует внутреннее разделение массива памяти на два независимых банка, что позволяет совмещать выборку из одного банка с установкой адреса в другом банке. SDRAM также поддерживает блочный обмен. Основная выгода от использования SDRAM состоит в поддержке последовательного доступа в синхронном режиме, где не требуется дополнительных тактов ожидания. При случайном доступе SDRAM работает практически с той же скоростью, что и FPM/EDO. PB SRAM (Pipelined Burst SRAM - статическая память с блочным конвейерным доступом)- разновидность синхронных SRAM с внутренней конвейеризацией, за счет которой примерно вдвое повышается скорость обмена блоками данных. Микросхемы памяти имеют четыре основные характеристики - тип, объем, структуру и время доступа. Тип обозначает статическую или динамическую память, объем показывает общую емкость микросхемы, а структура - количество ячеек памяти и разрядность каждой ячей- ки. Например, 28/32-выводные DIP-микросхемы SRAM имеют восьми- разрядную структуру (8k*8, 16k*8, 32k*8, 64k*8, 128k*8), и кэш для 486 объемом 256 кб будет состоять из восьми микросхем 32k*8 или четырех микросхем 64k*8 (речь идет об области данных - до- полнительные микросхемы для хранения признаков (tag) могут иметь другую структуру). Две микросхемы по 128k*8 поставить уже нель- зя, так как нужна 32-разрядная шина данных, что могут дать толь- ко четыре параллельных микросхемы. Распространенные PB SRAM в 100-выводных корпусах PQFP имеют 32-разрядную структуру 32k*32 или 64k*32 и используются по две или по четыре в платах для Pentuim. Аналогично, 30-контактные SIMM имеют 8-разрядную структуру и ставятся с процессорами 286, 386SX и 486SLC по два, а с 386DX, 486DLC и обычными 486 - по четыре. 72-контактные SIMM имеют 32-разрядную структуру и могут ставиться с 486 по одному, а с Pentium и Pentium Pro - по два. 168-контактные DIMM имеют 64-разрядную структуры и ставятся в Pentium и Pentium Pro по од- ному. Установка модулей памяти или микросхем кэша в количестве больше минимального позволяет некоторым платам ускорить работу с ними, используя принцип расслоения (Interleave - чередование). Время доступа характеризует скорость работы микросхемы и обычно указывается в наносекундах через тире в конце наименова- ния. На более медленных динамических микросхемах могут указываться только первые цифры (-7 вместо -70, -15 вместо -150), на более быстрых статических "-15" или "-20" обозначают реальное время доступа к ячейке. Часто на микросхемах указывается минимальное из всех возможных времен доступа - например, распространена маркировка 70 нс EDO DRAM, как 50, или 60 нс - как 45, хотя такой цикл достижим только в блочном режиме, а в одиночном режиме микросхема по-прежнему срабатывает за 70 или 60 нс. Аналогичная ситуация имеет место в маркировке PB SRAM: 6 нс вместо 12, и 7 - вместо 15. Микросхемы SDRAM обычно маркируются временем доступа в блочном режиме (10 или 12 нс). Что такое DIP, SIP, SIPP, SIMM, DIMM, CELP, COAST? Это обозначения корпусов микросхем и типов модулей памяти. DIP (Dual In line Package - корпус с двумя рядами выводов) - классические микросхемы, применявшиеся в блоках основной памяти XT и ранних AT, а сейчас - в блоках кэш-памяти. SIP (Single In line Package - корпус с одним рядом выводов) - микросхема с одним рядом выводов, устанавливаемая вертикально. SIPP (Single In line Pinned Package - модуль с одним рядом проволочных выводов) - модуль памяти, вставляемый в панель наподобие микросхем DIP/SIP; применялся в ранних AT. SIMM (Single In line Memory Module - модуль памяти с одним рядом контактов)- модуль памяти, вставляемый в зажимающий разъем; применяется во всех современных платах, а также во многих адап- терах, принтерах и прочих устройствах. SIMM имеет контакты с двух сторон модуля, но все они соединены между собой, образуя как бы один ряд контактов. DIMM (Dual In line Memory Module - модуль памяти с двумя рядами контактов) - модуль памяти, похожий на SIMM, но с раздельными контактами (обычно 2 x 84), за счет чего увеличивается разряд- ность или число банков памяти в модуле. Применяется в основном в компьютерах Apple и новых платах P5 и P6. На SIMM в настоящее время устанавливаются преимущественно микросхемы FPM/EDO/BEDO, а на DIMM - EDO/BEDO/SDRAM. CELP (Card Egde Low Profile - невысокая карта с ножевым разъемом на краю)- модуль внешней кэш-памяти, собранный на микросхемах SRAM (асинхронный) или PB SRAM (синхронный). По внешнему виду похож на 72-контактный SIMM, имеет емкость 256 или 512 кб. Другое название - COAST (Cache On A STick - буквально "кэш на палочке"). Модули динамической памяти, помимо памяти для данных, могут иметь дополнительную память для хранения битов четности (Parity) для байтов данных - такие SIMM иногда называют 9- и 36-разрядны- ми модулями (по одному биту четности на байт данных). Биты четности служат для контроля правильности считывания данных из мо- дуля, позволяя обнаружить часть ошибок (но не все ошибки). Модули с четностью имеет смысл применять лишь там, где нужна очень высокая надежность - для обычных применений подходят и тщательно проверенные модули без четности, при условии, что системная пла- та поддерживает такие типы модулей. Проще всего определить тип модуля по маркировке и количеству микросхем памяти на нем: например, если на 30-контактном SIMM две микросхемы одного типа и одна-другого, то две первых содержат данные (каждая - по четыре разряда), а третья - биты чет- ности (она одноразрядная). В 72-контактном SIMM с двенадцатью микросхемами восемь из них хранят данные, а четыре - биты четности. Модули с количеством микросхем 2, 4 или 8 не имеют памяти под |