Абулаксимов М.М. - ПЭВМ - работа и обслуживание (1075722)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ПЭВМ: РАБОТА И ОБСЛУЖИВАНИЕ

Методические указания

к лабораторным работам

Составитель

М.М.АБУЛКАСИМОВ

ВВЕДЕНИЕ

Персональные электронно-вычислительные машины (ПЭВМ), или персональные компьютеры (ПК), на се-годняшний день – рабочий инструмент любого технического специалиста. Ос-воение принципов работы ПЭВМ, зна-ние их структуры, назначение и уст-ройство элементов ПЭВМ – необходи-мая задача при подготовке специали-стов в области проектирования элек-тронных средств.

В данных методических указани-ях содержатся описания первых восьми лабораторных работ. В лабора-торной работе № 1 рассматриваются вопросы, связанные с принципами по-строения и работы системных плат ПЭВМ; № 2 – изучение работы оперативной памяти; № 3 – вопросы изучения рабо-ты процессоров семейства x86; № 4 – изучения работы накопителей информации на жестких дисках; № 5 - изучение работы накопителей информации на SSD; № 6 – изучение работы CD/DVD приводов; № 7 – изучение работы видеокарты; № 8 – изу-чения устройства системного блока ПЭВМ.

Лабораторная работа № 1

ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ СИСТЕМНОЙ ПЛАТЫ

Цель работы – изучение структуры, составных частей и прин-ципов работы системной платы.

Содержание работы

1. 1. Определение составных частей системной платы, принципов их взаимодействия, конструктивно-технологических особенностей ис-полнения, выявление структуры системной платы.

2. 2. Сравнительный анализ системных плат, определение рекомендаций по использованию их в составе ПЭВМ для решения прикладных задач.

Методические указания

Системная (system board), или материнская, плата (mother board) – основной компонент персонального компьютера. На системной плате располагаются:

- процессор;

- BIOS (базовая система ввода-вывода);

- оперативная память (Random Access Memory);

- интерфейсы накопительных устройств, последовательных и параллельных портов;

- разъемы питания;

- контроллеры, предназначенные для организации обмена ин-формацией между системной платой и периферийными устройствами (монитором, мышью, клавиатурой и дисковыми накопителями).

Чипсет (Chipset) – набор микросхем, представляющих собой од-ну или несколько микросхем. Чипсет – система управления из специ-ально разработанных микросхем, служащих для организации работы центрального процессора (рис.1.1). Микросхемы содержат в себе кон-троллеры прямого доступа к памяти, контроллеры прерываний, схемы управления памятью и шинами, контроллеры внешних устройств.

Чипсет определяет функциональные возможности системной платы: типы поддерживаемых процессоров, возможные сочетания ти-пов и объемов модулей памяти, количество и типы слотов расширения,

возможность программной настройки параметров и т.п. На од-ном и том же наборе может выпускаться несколько моделей систем-ных плат. Функции, поддерживаемые тем или иным чипсетом, указа-ны в характеристиках плат, построенных на его основе.

Корпорации Intel, AMD и VIA разрабатывают несовместимые по техническим характеристикам процессоры, что привело и к специфи-кации чипсетов: они создаются под конкретный тип процессора.

Основные фирмы-производители чипсетов для процессоров Intel: 1) Intel; 2) VIA; 3) SiS; 4) ATI.

Производители чипсетов для процессоров AMD: 1) VIA; 2) SiS; 3) NVIDIA; 4) ATI; 5) AMD.

Каждый производитель для маркировки микросхем чипсетов разра-батывает собственную буквенно-цифровую систему. Наименования неко-торых чипсетов для современных процессоров представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Наименования чипсетов для процессоров Intel и AMD

Базовые микросхемы современного чипсета получили назва-ния South Bridge (южный мост) и North Bridge (северный мост). На-звания условные и произошли от расположения микросхем на структурных схемах. Основные функции микросхемы северного моста: обмен данными между процессором и высокоскоростными устройствами (память, интегрированная графика, шины AGP, PCI-Express). Микросхема южного моста предназначена для организа-ции работы с низкоскоростными интерфейсами и устройствами (ин-терфейсы IDE, Serial ATA, PCI, USB, интегрированный звук, RAID-контроллеры и др).

Обмен информацией между северным и южным мостом осуще-ствляется различными типами скоростных шин. В современных сис-темных платах эти шины имеют собственные названия: для чипсетов VIA – шина V–Link, для чипсетов SiS – MuTIOL (Multi Threaded

Input/Output Link). В системных платах для процессоров Pentium II связь между мостами осуществлялась через шину PCI. На рис. 1.2 приведен пример структурной схемы системной платы GA-7VA на базе чипсета VIA KT400A.

Рис. 1.1. Обобщенная структурная схема системной платы

Эффективная работа процессора связана с обменом данных ме-жду процессором, микросхемой чипсета и оперативной памятью (RAM –- Random Access Memory). Для управления определенным ти-пом памяти необходимо, чтобы чипсет системной платы умел рабо-тать с ней. В системных платах для процессоров Pentium II использо-вались модули памяти DIMM (Dual In-line Memory Module) на микро-схемах SDRAM (Synchronous Dinamic Random Access Memory) с такто-вой частотой 66 МГц. Впоследствии были разработаны спецификации для микросхем памяти – PC100 и PC133.

Технология DDR (Double Data Rate) SDRAM позволяет переда-вать данные по обоим фронтам тактового импульса, что дает воз-можность удвоить пропускную способность памяти. Дальнейшим развитием технологии DDR является память DDR2 SDRAM, где за один тактовый импульс передается 4 порции данных. Увеличение

производительности происходит за счет оптимизации процесса ад-ресации и чтения-записи ячеек памяти при сохранении тактовой частоты работы запоминающей матрицы.

Рис. 1.2. Структурная схема системной платы GA-7VA на чипсете VIA KT400A

Конструктивно DIMM-модули (Dual In-line Memory Module) испол-няются в виде платы со 168 контактами (по 84 контакта с каждой сторо-ны). Для их механической идентификации используется сдвиг положе-ния двух ключей в текстолитовой плате модуля, расположенных среди контактных площадок. Основное назначение этих ключей – не дать уста-новить в разъем DIMM-модуль с неподходящим напряжением питания микросхем памяти. Для модулей DDR SDRAM число контактов увеличе-но до 184. На работу с такими модулями рассчитаны различные модифи-кации процессоров Pentium 4 и Celeron, а также Athlon и Sempron. В мо-дулях DDR2 SDRAM число контактов увеличено до 240.

Пропускная способность модулей памяти P_RAM (Мбайт/c) опре-деляется по формуле

()8SBRAMFNP⋅= (1.1)

где F_S – частота синхронизации, МГц;

N_B – ширина шины, бит.

На основе формулы (1.1) формируется маркировка современных модулей памяти (например DDR 1024 Мб PC3200 определят пропу-скную способность в 3200 Мбайт/c).

Форм-фактор. Существуют два основных стандарта системных плат: AT и АТХ. Системные платы, стандарта АТ использовались в ком-пьютерах на процессорах до Pentium II. Такие платы имеют, как прави-ло, единственный встроенный разъем для подключения клавиатуры.

ATX или AT eXtension (расширение AT) – системные платы раз-мером 305×244 мм, расположенные длинной стороной вдоль задней стенки корпуса AT. Форм-фактор АТХ – стандарт современных системных плат (табл. 1.2). Основные отличия ATX от плат AT:

1) интегрированные разъемы портов ввода-вывода, включая разъемы параллельного и последовательного портов, разъема для кла-виатуры, порты PS/2 и USB;

2) удобство доступа к модулям памяти за счет их удаления от про-цессорного сокета и блока питания в смонтированном системном блоке;

3) уменьшенное расстояние между платой и дисками за счет максимального приближения разъемов контроллеров дисковых нако-пителей к подсоединяемым к ним устройствам;

4) пространственное разнесение сокета под процессор и слотов расширения;

5) один разъем на 20 контактов (начиная со спецификации ATX12V 2.0, разъем на 24 контакта) для подключения питания к системной плате;

6) дополнительное питание 3,3 В, подаваемое непосредственно с блока питания;

7) дополнительный разъем питания 12 В (для спецификации ATX 1,3 В и выше).

Таблица 1.2

Размеры системных плат различных стандартов

В 2004 году корпорация Intel опубликовала спецификацию BTX (Balanced Technology Еxtended), которая является развитием стандарта АТХ для новых высокопроизводительных систем. Цель создания BTX – увеличение механической прочности системной пла-ты и повышение качества охлаждения процессора.

На рис. 1.3 показан внешний вид системной платы GA-7VA с расположенными на ней основными элементами.

Для расширения функций персонального компьютера, подклю-чения внешних устройств ввода-вывода на системной плате устанав-ливаются разъемы, называемые слотами расширения.

В настоящее время на системных платах для массового исполь-зования устанавливаются следующие типы слотов: PCI, PCI Express, AGP и один из вариантов разъема для аудиоустройств. Для слота PCI Express существует несколько вариантов исполнения: х16, х8 или x1.

Рис. 1.3. Расположение элементов на системной плате GA-7VA

BIOS (Basic Input-Output System) – базовая система ввода-вывода, размещается на микросхеме ПЗУ (ROM – Read Only Memory). Встроенное программное обеспечение BIOS доступно для ПЭВМ без обращения к дисковым накопителям. BIOS содержит коды, необхо-димые для управления клавиатурой, видеокартой, дисками, портами и другими устройствами.

Наиболее часто в настоящее время BIOS реализуется на базе микросхем Flash ROM. Такой BIOS может быть перезаписан при по-мощи специальной программы.

Обеспечить целостность данных в BIOS – одна из задач произ-водителей системных плат. Решением этой задачи являются различ-ные технологии: Dual BIOS, восстановление Flash-памяти микросхе-мы BIOS при помощи CD-диска, прилагаемого к плате и др.

Питание материнской платы во многом определяет стабиль-ность работы всего ПЭВМ. Стандарты подключения кабелей питания к системной плате:

1. 1) двойной разъем AT;

2. 2) 20-контактный одиночный разъем ATX;

3. 3) 20-контактный ATX + 4-контактный 12V;

4. 4) 20-контактный ATX + 4-контактный 12V + 6-контактный разъем AUX;

5. 5) 24-контактный разъем ATX + 4-контактный разъем 12V;

6. 6) 24-контактный разъем ATX + 8-контактный разъем EPS12V.

Пример наименования системной платы: Giga-Byte GA-8I915P Socket LGA 775, i915P, DDR+DDR2, PCI-E16x, Sound, SATA, GB Lan, ATX, Retail. Производитель: Giga-Byte; марка: GA-8I915P; сокет под процессор: Socket LGA 775 для процессоров Pentium 4; чипсет i915P; поддержка модулей памяти: DDR и DDR2; слоты расширения PCI-Express 16x; поддержка сетевого протокола LAN скоростью до 1GB/c; встроенный звук; интерфейс SATA для подключения жестких дисков; стандарт ATX; способ поставки: Retail.

Задание на подготовку к работе

1. 1. Ознакомиться с основными узлами и принципами работы систем-ных плат компьютеров на платформе Intel.

2. 2. Ознакомиться с конструктивными особенностями реализации сис-темных плат, возможностями их использования в составе ПЭВМ.

Лабораторное задание

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов книги