13/22
Základní desky
Obsah:
Formát základní desky
Přesné rozmístění vstupně-výstupních konektorů není stanoveno (existují pouze určitá doporučení), a tak by se ke každé desce měl dodávat ještě plíšek přesně zapadající do vymezeného prostoru a rozmístěním otvorů odpovídající konektorům na desce.
Je třeba brát ohled na dobrou ventilaci => vzájemná poloha zdroj a
chladič procesoru...
Význam jednotlivých částí desky
Socket
Každá rodina procesorů používá pro své připojení k základní desce jinou patici — socket.
Sběrnice — Bus
Sběrnice slouží k propojení jednotlivých částí počítače. Takt sběrnic musí být sladěn s taktem severního a jižního mostu a s taktem procesoru a RAM ...
Chipset
http://cs.wikipedia.org/wiki/Northbridge
Čipová sada je jeden nebo více integrovaných obvodů (čipů), které jsou navrženy ke vzájemné spolupráci a jsou obvykle prodávány jako jediný produkt. V oblasti počítačů je termín obvykle používán k označení specializovaných čipů na základní desce nebo na rozšiřujících kartách. U počítačů třídy PC tento termín obvykle označuje dva čipy na základní desce – tzv. northbridge (severní můstek) a southbridge (jižní můstek). V dnešní době někdy výrobce impletuje jak northbridge tak southbridge do jednoho čipu, neboli funkci zastupuje jeden celistvý čip. Výrobci takovýchto čipových sad jsou často nezávislí na výrobcích základních desek.
Severní most zajišťuje komunikaci mezi CPU, pamětí RAM (řadič paměti), AGP portem nebo PCI Express sběrnicí a také zajišťuje spojení s jižním mostem. Některé severní můstky obsahují integrované grafické karty. Protože různé procesory a paměti vyžadují rozdílnou signalizaci, pracuje severní mostek pouze s jedním nebo se dvěma typy procesorů a zpravidla pouze s jedním typem paměti RAM. Existují čipsety, které podporují dva druhy paměti RAM, které jsou dostupné při přechodu na nový standard.
Protože jižní můstek je z hlediska architektury více vzdálen od procesoru, má v typickém počítači na starosti obsluhu pomalejších zařízení. Jižní můstek je obvykle schopen spolupracovat s několika různými severními můstky, avšak oba čipy musí být pro vzájemnou kompatibilitu navrženy. Průmyslový standard pro komunikaci mezi severním a jižním můstkem neexistuje. Tradičně byla pro komunikaci mezi severním a jižním můstkem využívána PCI sběrnice, protože však toto řešení vytvářelo z hlediska výkonu úzké místo, většina současných čipsetů využívá pro vzájemnou komunikaci vlastní proprietární rozhraní s vyšším výkonem. U Via se používá spojení u nových čipsetů pod jménem V-Link, běžící na vyšší frekvenci než má PCI. Propustnost je: 266 MB/s (4×), 533 MB/s (8×) a 1066 MB/s (Ultra Link).
PCI sběrnice podporuje tradiční specifikaci PCI, ale může zahrnovat podporu pro PCI-X a PCI-Express
podpora ISA (Industry Standard Architecture) je zřídka využita, avšak přesto zůstala integrovanou součástí jižního můstku
LPC (Low Pin Count) sběrnice poskytuje spojení se Super I/O (poskytuje připojení pro klávesnici, myš, paralelní port, sériový port a infračervený port) a BIOS ROM (flash)
DMA kanál dovoluje ISA nebo LPC zařízením přímý přístup do hlavní paměti bez pomoci procesoru
IDE (PATA) paralelní rozhraní umožňuje přímé připojení pevných disků. Současné jižní můstky (2008) již toto rozhraní nepodporují, pro jeho použití je na základní desky přidáván další čip. Její propustnost byla teoreticky 133MB/s.
SATA je moderní náhrada za PATA/IDE. Snes je už SATA II a už jsou specifikace další verze.
Volitelně může jižní můstek zahrnovat podporu pro Ethernet, RAID, USB, SATA a zvukovou kartu a FireWire. Ačkoli by jižní můstek mohl zahrnovat i podporu pro připojení klávesnice, myši a sériových portů, jsou tato zařízení obvykle připojena pomocí tzv. Super I/O.
Super I/O
Super_I/O je skupina komunikačních zařízení (I/O kontrolerů), které se začali používat na základních deskách osobních počítačů na konci '80. let. Původně se jednalo o přídavné karty, které byly postupně integrovány na základní desku.
Super I/O čip v sobě kombinuje rozhraní pro různá zařízení s nízkou přenosovou rychlostí.
Obvykle obsluhuje komunikaci s těmito periferiemi:
- Obsluha disketové mechaniky
- Paralelní port (obvykle pro připojení tiskárny)
- Jeden nebo více sériových portů
- Obsluha klávesnice a myši na portu PS/2
- teplotní čidla a snímání rychlosti ventilátorů
RTC Real-time clock
RTC, česky hodiny reálného času, jsou počítačové hodiny (většinou ve formě integrovaného obvodu), které udržují údaj o aktuálním čase. Přestože tento termín je známý především z počítačů nebo serverů, používá se v jakékoliv elektronice, která používá přesný čas.
RTC je napájeno lithiovými bateriemi.
PCI
Sběrnice PCI byla běžná v osobních počítačích, kde jako standardní rozšiřující sběrnice nahradila sběrnici ISA a VESA Local Bus, ale objevovala se také v mnoha jiných typech počítačů.
Charakteristika
- paralelní přenos dat
- orientovaná na přenos zpráv místo přímé komunikace (anglicky message passing).
- od zbytku systému je oddělena pomocí PCI mostů, které zprostředkovávají komunikaci s připojenými kartami.
- v jednom počítači může být jedna nebo i více na sobě nezávislých PCI sběrnic.
Jejím prostřednictvím lze připojit periférie spadající do dvou kategorií:
- integrovaný obvod zabudovaný přímo do základní desky -– označuje se jako planární zařízení (například řadič USB)
- rozšiřující karta, která se vsune do konektoru (slotu) sběrnice
PCI sběrnice používaná v běžných domácích PC
- šířka sběrnice 32 bitů
- hodiny s kmitočtem 33,33 MHz a synchronním přenosem
maximální teoretická přenosová rychlost 133 MB za sekundu
(33,33 MHz × 32 bitů ÷ 8 bitů/byte = 133 MB/s)
- přenosovou kapacitu sdílí všechna připojená zařízení
- prakticky je maximální rychlost nižší (část se spotřebuje na režii sběrnice)
- tehdejší běžný pevný disk dokázal při sekvenčním čtení dosáhnout 60 MB/s
- připojíme-li na sběrnici PCI kartu IDE řadiče se dvěma disky, nebude již klasická PCI sběrnice stačit
- 32 bitová adresová sběrnice (adresace až 4 GB paměti RAM)
- 32 bitové adresy I/O portů
- 256 bajtů konfiguračního prostoru
PCI sběrnice pro výkonné stanice a servery
- šířka sběrnice 64 bitů
- hodiny s kmitočtem 66 MHz nebo 133 MHz
- maximální teoretická přenosová rychlost 266 MB nebo 532 MB za sekundu
Nízká propustnost PCI sběrnice vedla k vytvoření specializovaného portu AGP určeného pro grafické karty, který je rychlejší než PCI sběrnice a zároveň přinesl další vylepšení. PCI a AGP byly dlouhou dobu součástí většiny vyráběných základních desek pro PC. V současné době jsou PCI i AGP nahrazeny sběrnicí PCI Express, která používá sériový přenos. Specifikace PCI se zabývá fyzickými rozměry sběrnice (včetně rozestupu vodičů), elektrickými charakteristikami, časováním sběrnice a protokoly.
AGP
AGP (zkratka pro Accelerated Graphics Port nebo též Advanced Graphics Port) speciální patice pro připojení grafické karty. Nejedná se v pravém slova smyslu o sběrnici, protože do AGP lze připojit pouze jedno zařízení.
Jedná se o spojení typu point-to-point, které je určeno pro porty k připojení externích zařízení -- grafických karet. Při návrhu AGP byl kladen důraz na co nejvyšší rychlost přenosu dat s malou latencí. Technologie AGP vznikla úpravou sběrnice PCI, takže některé řídící signály jsou podobné (adresová a datová část AGP používá stejné vodiče pro přenos jako PCI). Došlo k několika modifikacím, z nichž nejvýraznější je odstranění arbitrážního obvodu. Z toho plyne, že je možné připojit pouze jedno zařízeni.
Rychlost
- AGP 1× – používá 32bitový kanál na 66 MHz umožňující maximální datový tok 266 MB/s (dvojnásobek rychlosti sběrnice PCI); 3.3 V.
- AGP 2× – používá 32bitový kanál běžící na 66 MHz (double pumped) na efektivních 133 MHz umožňující maximální přenosovou rychlost 533 MB/s; 3,3 V;
- AGP 4× – používající 32bitový kanál běžící na 66 MHz (quad pumped) na efektivních 266 MHz umožňující maximální přenosovou rychlost 1066 MB/s (1 GB/s); 1,5 V;
- AGP 8× – používá 32bitový kanál běžící na 66 MHz (8 bitů za takt) na efektivních 533 MHz umožňující maximální přenosovou rychlost 2133 MB/s (2 GB/s); 0,8 V.
PCI Express
PCI-Express (též PCIe, PCI-E nebo 3GIO = 3rd Generation I/O) je standard systémové sběrnice, který byl vytvořen jako náhrada za starší standardy PCI, PCI-X a AGP.
Označení sběrnice není zcela správné, protože se jedná o dvoubodové spoje, na kterých jsou data přenášena bez potřeby adresy.
Sběrnice PCI-Express používá sériový přenos dat (na rozdíl od svých předchůdců), protože to přináší proti paralelnímu přenosu některé výhody, zejména možnost dále zvyšovat frekvenci, na které sběrnice pracuje (a tím i přenosovou rychlost), protože u paralelní komunikace začalo při vysokých frekvencích docházet k nežádoucímu vzájemnému ovlivňování vodičů a vyvstaly problémy se synchronizací (anglicky clock skew).
Sloty sběrnice PCI-Express (shora: 4x, 16x, 1x, 16x), nejníže pak PCI
Charakteristika
- Sériový přenos
- Přenosová rychlost jedné linky
- v1.x: 250 MB/s
- v2.x: 500 MB/s
- v3.0: 1 GB/s
- Sběrnice používá více linek (1x, 4x, 8x, 16x)
- Přenosová rychlost 16 linek:
- v1.x: 4 GB/s
- v2.x: 8 GB/s
- v3.0: 16 GB/s
Řadiče disků
Pro připojení pevných a optických disků se používají dvě rozhranní:
IDE, (P)ATA
Advanced Technology Attachment (ATA) je standardní počítačová sběrnice pro připojování zařízení k uchovávání dat, jako jsou pevné disky. Vytvořena byla v roce 1986 firmou Western Digital. Pro standard existuje synonymum IDE.
Sběrnice používá paralelní přenos dat. Na obrázku jsou na základní desce dva porty ATA řadiče. Ke každému portu lze připojit dvě zařízení. Každé z těchto dvou zařízení je nutné označit jako master nebo slave.
Kabel je tvořen čtyřiceti, nebo osmdesáti žilovým kabelem zakončený čtyřiceti pinovým konektorem. Po zavedení standardu Serial ATA byl původní ATA přejmenován na Parallel ATA (PATA). ATA se dále rozvíjelo až do podoby ATA/ATAPI8.
Poslední verze ATA umožňuje přenos rychlostí až 133 MB/s. Dnes je vytlačováno připojením SATA (sériovým ATA).
SATA
Serial ATA (SATA) označuje v informatice počítačovou sběrnici, která využívá datové rozhraní pro připojení velkokapacitních paměťových zařízení jako jsou pevné a optické disky. V dnešní době je SATA řadičem vybavena většina stolních a přenosných počítačů.
Kabel obsahuje 7 vodičů. Z toho jsou 4 datový a 3 zemnící. Datové vodiče tvoří dva páry pro spojení full-duplex.
| 1. | Zem |
| 2. | DATA A+ |
| 3. | DATA A- |
| 4. | Zem |
| 5. | DATA B+ |
| 6. | DATA B- |
| 7. | Zem |
Přenosové rychlosti
| Generace SATA | Standard | Datová propustnost | Frekvence |
|---|---|---|---|
| 1. | SATA 1,5 Gb/s | 150 MB/s | 1,5 GHz |
| 2. | SATA 3 Gb/s | 300 MB/s | 3 GHz |
| 3. | SATA 6 Gb/s | 600 MB/s | 6 GHz |
Pro srovnání: Rychlost čtení dnešních pevných disků je asi 60 až 80 MB/s. U SSD disků je to asi 100 až 600 MB/s
BIOS
BIOS (anglicky Basic Input-Output System) implementuje základní vstupně–výstupní funkce pro počítače IBM PC kompatibilní a představuje vlastně firmware pro osobní počítače.
Programový kód BIOSu je uložen na základní desce v nevolatilní (stálé) paměti typu ROM, EEPROM nebo modernější flash paměti s možností jednoduché aktualizace.
Některé operační systémy, jako například všechny klony DOSu využívají BIOS pro provádění většiny vstupně–výstupních operací (čtení z disku, diskety, klávesnice, výstup znaku na monitor nebo tiskárnu apod.). Kvůli technickým obtížím a ztrátě výkonu si nové operační systémy na platformě PC řešily přímou komunikaci s hardware samostatně (Linux v roce 1991, Windows NT v roce 1993).
Některá důležitá nastavení SETUPu --> ukládá se do paměti EEPROM, Flash
- nastavení taktu procesoru a operační paměti, napájecí napětí procesoru
- nastavení cache
- detekce harddisků, CD-ROM, DVD-ROM
- nastavení periferií (integr. zvuková, síťová karta, modem)
- bootovací sekvence (HDD, CD-ROM, USB, LAN, FDD)
- hardware monitor - zobrazuje informace o teplotě procesoru, napětí zdroje, otáčky ventilátorů
- power management - nastavení možností napájení
další služby - u notebooků např. kalibrace baterií
UEFI
Unified Extensible Firmware Interface (v překladu jednotné rozšiřitelné firmwarové rozhraní) je specifikace, která definuje softwarové rozhraní mezi operačním systémem a firmwarem použitého hardwaru. UEFI je určeno jako významně vylepšená náhrada zastaralého firmwarového rozhraní BIOS, které se používalo během celé historie IBM PC kompatibilních osobních počítačů.
