Комплект системной логики (чипсет)

Основа любой системной платы — чипсет, то есть набор микросхем, обеспечивающих взаимодействие между процессором, памятью, накопителями и другими устройствами. Его основная задача – поддержка множества несовместимых напрямую интерфейсов. В его состав входят две «базовые» микросхемы, два основных чипа, которые обычно называются северным (Northbridge) и южным (Soutlibridge) мостами. Иногда северный мост называют системным контроллером, южный — функциональным контроллером.

Основная задача северного моста — обеспечить связь процессора с оперативной памятью и видеосистемой. Данные между процессором и северным мостом обмениваются с помощью шины FSB, между северным мостом и оперативной памятью — с помощью специальной шины памяти, между северным мостом и видеосистемой — с помощью шины AGP или PCI Express.

Южный мост обменивается данными с северным мостом и различными периферийными устройствами, и большинство контроллеров периферийных устройств интегрировано непосредственно в южный мост. Вот функциональный состав типичного южного моста:

■ контроллер IDE;

■ контроллер Serial ATA/ RAID;

■ контроллер дисковода;

■ контроллер шин PCI и ISA;

■ USB-контроллер;

■ звуковой контроллер;

■ сетевой интерфейс;

■ контроллеры портов ввода/вывода.

Кроме того, южный мост взаимодействует с микросхемами BIOS и CMOS. Во многих современных чипсетах микросхема CMOS интегрирована в состав южного моста.

Оперативная память

Оперативная память — один из важнейших компонентов системы, она необходима для работы операционной системы и приложений, для обработки и временного хранения данных. При запуске программы она загружается с жесткого диска в оперативную память и только после этого становится доступной процессору. Это энергозависимая память, т. е. при выключении компьютера данные из оперативной памяти пропадают. Для оперативной памяти может использоваться обозначение ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) или RAM (Random Access Memory — память с произвольным доступом).

По физическому принципу действия различают динамическую память, или DRAM, и SRAM – статическую – кэш-память. Кэш-память находится на одном кристалле с процессором или на отдельном кристалле для быстродействия ПК.

Динамическая память бывает различных типов:

■ SDRAM (Synchronous DRAM). Синхронная динамическая память.Этот тип памяти широко внедрялся в системы класса Pentium I/II/III, в первые выпуски Pentium 4, а также в аналогичные модели, имеющие процессор AMD.

■ DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM), или просто DDR. В отличие от обычной SDRAM, в DDR за один такт передается два пакета данных, поэтому эта память работает в два раза быстрее.

■ DDR2. В этой памяти развиваются технологии DDR: в ней за один такт передается уже четыре пакета данных.

■ RD RAM. Самый дорогой тип памяти, применяется на базе процессора Pentium IV.

Оперативная память выполняется в виде модулей – плата, на которой расположены микросхемы памяти.

Модули бывают нескольких типов:

■ модули SIMM с однорядным расположением выводов, выпускались 2-х вариантов: 30- и 72 контактные (в настоящее время устарели)

■ Память SDRAM, DDR/DDR2 выпускается в виде модулей DIMM — небольшой платы с несколькими чипами памяти, которая устанавливается в соответствующий разъем на системной плате (рис. 4). В отличие от ранее выпускавшихся модулей SIMM, в модулях DIMM применяется двухстороннее расположение выводов (168 и 184 контактные).

■ модули RIMM поддерживают память RDRAM 184 контактные, для установки требуется специальный слот.

Рис. 4. Модуль памяти DIMM.

Постоянная память ROM

Постоянная память предназначена для хранения неизменной информации, ее наличие обусловлено необходимостью выполнения первоначальных действий до загрузки операционной системы при запуске ПК.

В постоянной памяти записаны команды, которые ПК выполняет сразу после включения питания: микропроцессор обращается по специальному стартовому адресу, который ему всегда известен, за своей первой командой. Этот адрес указывает на постоянную память, которая размещается в ПЗУ. Постоянная память энергонезависимая, т. е. микросхема ПЗУ продолжительное время сохраняет информацию даже при отключенном компьютере.

Комплект программ, находящийся в ПЗУ, составляет базовую систему ввода/вывода BIOS – содержит программы управления клавиатурой, видеокартой, дисками, портами и др. устройствами.

На физическом уровне BIOS – это микросхема (или несколько), расположенная на материнской плате, где хранится набор программ, с помощью которых происходит «пробуждение» ПК: процессора, оперативной памяти, видеокарты, клавиатуры, чипсета, дальнейшее управление «железом» на начальных этапах загрузки и во время работы ПК (поддержка функций ввода/вывода).

BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода/вывода) — это программа для первоначального запуска компьютера, настройки оборудования и обеспечения функций ввода/ вывода.

Назначение и функции BIOS

BIOS записывается в микросхему постоянной памяти, которая расположена на системной плате. Изначально основным назначением BIOS было обслуживание устройств ввода/вывода (клавиатуры, экрана и дисковых накопителей), поэтому ее и назвали «базовая система ввода/вывода». В современных компьютерах BIOS выполняет несколько функций.

■ Запуск компьютера и процедура самотестирования (Power-On Self Test — POST). Программа, расположенная в микросхеме BIOS, загружается первой после включения питания компьютера. Она детектирует и проверяет установленное оборудование, настраивает его и готовит к работе. Если обнаруживается неисправность оборудования, процедура POST останавливается с выводом соответствующего сообщения или звукового сигнала.

■ Настройка параметров системы с помощью программы BIOS Setup. Во время процедуры POST оборудование определяется соответствии с параметрами BIOS, хранящимися в специальной CMOS-памяти. Изменяя эти параметры, пользователи могут настраивать работу отдельных устройств и системы в целом по своему усмотрению. Редактируются они в специальной программе, которую также называют BIOS Setup или CMOS Setup. Настройке системы с помощью программы BIOS Setup будет посвящена большая часть этой книги.

■ Поддержка функций ввода/вывода с помощью программных прерываний BIOS. В составе системной BIOS есть встроенные функции для работы с клавиатурой, видеоадаптером, дисководами, жесткими дисками, портами ввода/вывода и др. Эти функции широко используются в операционных системах, подобных MS-DOS, и практически не применяются в современных версиях Windows.