Урок на тему "Поняття, призначення та характеристики cистемних плат"

Тема: Поняття, призначення та характеристики cистемних плат.

Мета: познайомити учнів із поняттям, призначенням та характеристиками ситемних плат.

Тип уроку: комбінований.

Матеріальне забезпечення: роздатковий матеріал, системні блоки, презентація, відеофрагмент, ПК.

 

Структура уроку:

І. Організаційний момент.

1. Перевірка присутності учнів на уроці.

2. Повідомлення теми, мети та завдань уроку.

II. Мотивація навчальної діяльності учнів.

IІІ. Актуалізація та корекція опорних знань учнів.

1. Що являє собою системний блок і для чого він призначений?
2. З яких матеріалів зазвичай виготовляють системні блоки?
3. Які компоненти ПК містяться в системному блоці?
4. Які існують типи корпусів системних блоків?
5. Чим слід керуватися при виборі системного блоку?
6. Корпуси якого форм-фактору найбільш популярні в наш час? Чому?
7. З яких компонентів складається корпус системного блоку?
8. Які вимоги висуваються до блоку живлення системного блоку?
9. Назвіть основні вимоги до конструкції корпусів системних блоків?

ІV. Пояснення нового матеріалу. 

План:

1. Поняття, призначення материнської плати.
2. Компоненти материнської плати.
3. Призначення чіпсетів.
4. Різновиди слотів.
5. Роз’єми для підключення зовнішніх пристроїв.
6. Роз’єми для підключення дискових пристроїв.
7. Роз’єми процесорів.
8. Комплектація сучасних материнських плат.
9. Класифікація системних плат за форм-фактором.

 

1. Поняття, призначення та параметри материнської плати.

 

Перша системна плата була розроблена фірмою IBM, і показана в серпні 1981 року (PC-1). У 1983 році з'явився комп'ютер зі збільшеною системною платою (PC-2). Максимум, що могла підтримувати PC-1 без використання плат расширенія — 64 К пам'яті. PC-2 мала вже 256К, але найважливіша відмінність полягала в програмуванні двох плат. Системна плата PC-1 не могла без коректування підтримувати найбільш могутні пристрої розширення, такі, як твердий диск і покращені відеоадаптери.

 

Материнська плата – це найважливіша частина комп’ютера, котра містить основні електричні компоненти комп’ютера. За допомогою материнської плати відбувається взаємодія між більшістю пристроїв машини.

 

Конструктивно материнська плата представляє собою печатну плату площею 100-150кв.,см, на якій розміщено велика кількість різноманітних мікросхем, роз’ємів та інших елементів.

 

 

2. Компоненти материнської плати.

Рис. 1. Зображення материнської плати із позначеннями

 

Компоненти материнської плати:

1. Процесорний сокет (роз’єм для процесора)

2. Позначені два стандарти для PCI EXPRESS відеокарти (в дорогих материнських платах можна встановлювати дві дискретні відео карти одночасно)

3. Чотири слота під ОП стандарта DDR2

4. Северний мост чіпсета материнської плати комп’ютера

5. Южний мост чіпсета материнської плати комп’ютера

6. Радіатори системи охолодження для кіл живлення процесора

7. Чотири USB вихода (виводяться на задню стінку системного блоку)

8. Виходи вбудованої звукової карти

9. Інтерфейс флопі диску диска 3,5 (дисковода) FDC controller

10. Чотири виходи SATA для підключення  жорстких дисків нового стандарту

11. Три PCI слота для підключення додаткових плат розширення (ТВ тюнер, мережна або звукова карта, плата відео-захвата і т.д)

12. Батарейка «BIOS».

13. Чотирьох-контактний 12-ти вольтний роз’єм живлення процесора

14. 24-х контактний роз’єм для підключення блоку живлення і подачі напруги на материнську плату

15.Два роз’єми для підключення жорстких дисків або CD-DVD-ROM старого зразку «IDE».

16. Мікросхема «BIOS».

 

На рисунку в центрі є система охолодження. Центральний радіатор прикриває собою «северну» мікросхему чіпсета плати. Вона включає в себе такі компоненти як вбудоване відео, контролер ОП і контролер системної шини, і підтримує зв’язок із «южною» частиною мікросхеми плати.

 

Назви "северный" і "южный" мост позначають географічне розміщення цих елементів відносно слотів PCI. Мікросхема «южного» прикрита радіатором. Вона містить у собі контролер вбудованої мережевої карти, шини USB, інтегрований звук, відповідає за роботу шини PCI і т.д.

 

ЧІПСЕТ – набір мікросхем для сумісної роботи по виконанню певних задач.

 Класичний чіпсет складається із двох великих мікросхем:

• северний мост (Northbridge)
• южний мост (Southbridge)

 

Северний мост зв’язує ЦП із пам’яттю ті відеоадаптером. Южний мост відповідає за підтримку більш «повільних» ПП (USB, звукова або мережева карта, жорсткі диски, різноманітні плати розширення і т.д.). 

Рис. 2.   Зображення чіпсетів компанії «VIA» (великий – «северний», менший – «южний»)

  Два радіатора охолоджують живлення процесора. Елементи, які розміщені під радіаторами (конденсатори і транзистори) попереджують сильні перепади напруги живлення ЦП при різкій зміні його навантаження. Це один із показників якісної материнської плати.

 

Біля процесорного роз’єму 1 використовуються  так звані «твердо тільні конденсатори» (круглі алюмінієві бочонки), на дешевих використовуються – електролітичні. Перші служать довше і складає приблизно 50 000 годин.

Рис.  3. Схематичне зображення всіх компонентів та роз’ємів на материнській платі

 

Рис. 4. Графічне зображення всіх компонентів та роз’ємів на материнській платі

 

Безпосередньо до самої шини підключено лише CPU, решту компонент підключаються до неї через спеціальні контролери, які інтегровані в мікросхему «северного» моста.

 

Фірми-виробники материнських плат: «Intel», «Msi», «Asus» и «Gigabyte». 

 

Рис. Приклад додаткового встановлення на якісній материнській платі

 

Червоним обведено датчик POST кодів, по яким можна дізнатись про причини несправності роботи ПК.

 

3. Призначення чіпсетів.

 

ChipSet – це набір або одна мікросхема, на яку, і покладається основне навантаження по забезпеченню центрального процесора даними і командами, а також, по керуванню периферією, як відео карти, звукова система, оперативна пам'ять, дискові нагромаджувачі і різні порти введення/виведення.

 

В останніх розробках до складу мікросхем наборів для інтегрованих плат стали включатися і контролери зовнішніх пристроїв. Зовні мікросхеми Сhірsеt'а виглядають, як найбільші після процесора, по кількість виводів від декількох десятків до двох сотень. Назва набору звичайно походить від маркірування основної мікросхеми - і810,і810E,і440BX,I820,VIA Apollo pro 133A, Si630, UMC491, і82C437VX і т.п.  Тип набору в основному визначає функціональні можливості плати: типи підтримуваних процесорів, структура обсяг кеша, можливі сполучення типів і обсягів модулів пам'яті, підтримка режимів енергозбереження, можливість програмного настроювання параметрів і т.п. На тому самому наборі може випускатися кілька моделей системних плат, від найпростіших до досить складних з інтегрованими контролерами портів, дисків, відео і т.д.

 

4. Різновиди слотів.

 

Слотом називаються роз’єми розширення розташовані на материнській платі. Вони бувають наступних типів ISA, EISA, VLB, PCI, AGP.

ISA (Industry Standard Architecture - архітектура промислового стандарту) - основна шина на комп'ютерах типу PC AT (інша назва - AT-Bus), розрядність - 16/24 (16 Мб), тактова частота - 8 МГц, гранична пропускна здатність - 5.55 Мб/с. Конструктив - 62-контактне роз’єм XT-Bus із прилягаючим до нього 36-контактним роз’ємом розширення.

EISA (Enhanced ISA - розширена ISA) - функціональне і конструктивне розширення ISA. Зовні роз’єми мають такий же вид, як і ISA, і в них можуть уставлятися плати ISA, але в глибині роз’ємна знаходяться додаткові ряди контактів EISA, а плати EISA мають більш високу ножову частину роз’ємну з двома рядами контактів розташованих у шаховому порядку одні ледве вище, інші трохи нижче.

VLB (VESA Local Bus - локальна шина стандарту VESA) - 32-розрядне доповнення до шини ISA. Конструктивно являє собою додатковий роз’єм (116-контактний) при роз’ємі ISA. Розрядність - 32/32, тактова частота - 25..50 Мгц.

PCI (Peripheral Component Interconnect - з'єднання зовнішніх компонентів) – PCI є подальшим кроком у розвиток VLB. Розрядність - 32/32 (розширений варіант - 64/64), тактова частота - до 33 МГц (PCI 2.1 - до 66 МГц), пропускна здатність - до 132 Мб/с (264 Мб/с для 32/32 на 66 МГц і 528 Мб/с для 64/64 на 66 МГц).

 AGP(Acselerated Graphic Port- Прискорений Графічний Порт)- є подальшим розвитком PCI націленим на прискорений обмін із графічними акселераторами. Відмінності від PCI у фізичному розташуванні слота на материнській платі і його конструкції. Так як AGP слот конструювався для установки в нього відео плат, у ньому передбачена швидкісна передача даних у пам'ять відео карт, а так як вони не мають потреби в двосторонньому швидкісному обміні, то і відповідно зворотній зв'язок досить повільний.

 

5. Роз’єми для підключення зовнішніх пристроїв.

 

USB (Universal Serial Bus - універсальна послідовна магістраль) - один із сучасних інтерфейсів для підключення зовнішніх пристроїв. Передбачає підключення до 127 зовнішніх пристроїв до одного USB-каналу, принципово зроблений за принципом загальної шини, реалізації звичайно мають по двох каналу на контролер. Обмін по інтерфейсі - пакетний, швидкість обміну до 12 Мбіт/с.

LPT порт – спочатку був призначений для підключення до нього принтера, але надалі з'явився ряд пристроїв здатних працювати через LPT порт (сканери, Zip приводи і т.д.). LPT порт конструктивно представляє із себе паралельний восьми розрядний порт плюс 4 розряди стану.

COM порт - послідовний порт. Швидкість обміну до 115кбіт/с. Можливо підключення лише одного пристрою до порту. В основному використовується для підключення маніпулятора миша або модему. Стандартно в материнську плату вбудовано два послідовних порти.

PS/2 порти. Практично повний аналог COM порту. Служить для підключення клавіатури або маніпулятора миші.

 

6. Роз’єми для підключення дискових пристроїв.

 

FDD (Floppy Disk Drivers - Нагромаджувач на Гнучких Магнітних Дисках). Конструктивно представляє із себе 12х2 контактний голчастий розєм з можливістю підключення двох дисководів. Пристрій підключене до перевитого шлейфа буде диском A:, до прямого B:. Реалізовано одночасне звертання тільки до одного пристрою.

HDD - (Hard Disk Drivers - Накопичувач на Твердих Магнітних Дисках). Конструктивно може бути виконаний у декількох варіантах: IDE, SCSI

IDE – Більш дешевий і в даний час найпоширеніший інтерфейс. Конструктивно представляє із себе 2х20 контактний голчастий роз’єм. Стандартно контролер IDE має один такий роз’єм, до якого можна підключити до 2х дискових пристроїв. Стандартно на материнській платі зібрані 2а IDE контролера Primary і Secondary.

SCSI – Більш дорогий і в даний час менш розповсюджений інтерфейс. Один контролер може обслуговувати від 1 до 32 пристроїв у залежності від конструкції. Конструктивно розрізняються два типи SCSI :

 

7. Роз’єми процесорів.

 

Власне кажучи, процесор саме той пристрій, що робить всі обчислення і керує всіма контролерами. Тож як визначити який процесор ви зможете поставити в ту материнську плату, що вибрали. На даний момент існує досить багато типів роз’ємів для установки процесора такі як AM3, AM2.

 

8. Комплектація сучасних материнських плат.

 

Сучасні системні плати постачаються як правило в окремих коробках, і комплектуються:

• всіма необхідними кабелями для підключення периферії всередині корпуса комп'ютера, і пластиною для зовнішньої периферії;
• документацією (необхідна для конфігурування);
• драйверами для інтегрованих на платі компонентів і додатковим програмним забезпеченням.

 

9. Класифікація системних плат за форм-фактором.

 

Форм-фактор системної плати – стандарт, який визначає розміри системної плати для ПК, місця її кріплення до корпусу; розташування на ній інтерфейсів шин, портів вводу/виводу, сокета центрального процесора (якщо він є) і слотів для оперативної пам'яті, а також тип роз’єму для підключення блоку живлення.

Застарілими вважаються: Baby-AT; Mini-ATX; повнорозмірна плата AT; LPX. Сучасними вважаються: АТХ; microATX; Flex-АТХ; NLX; WTX. Впроваджуваними вважаються: Mini-ITX і Nano-ITX; Pico-ITX; BTX, MicroBTX і PicoBTX.

 

 

V. Узагальнення та систематизація знань учнів.

Контрольні питання:

1. Що являє собою материнська плата?
2. Яке призначення материнської плати?
3. Які компоненти розміщуються на МП?
4. Для чого призначений процесорний сокет?
5. Що таке чіпсет?
6. Яке призначення мостів? Чим вони відрізняються?
7. Де розміщується система охолодження. Покажіть.
8. Які типи слотів вам відомі? Опишіть їх.
9. Перечисліть роз’єми для підключення ЗП.
10. Які ви знаєте роз’єми для підключення дискових пристроїв?
11. Яким чином комплектують сучасні материнські плати?
12. Що таке форм-фактор системної плати?

 

VI. Підсумки уроку.

 

VII. Домашнє завдання.

1. Опрацювати конспект.
2. ЕНМК «ПМО АЗ ІКМ», навчальний посібник учня.