Устройство, настройка, обслуживание и ремонт



страница4/96
Дата09.11.2016
Размер11.6 Mb.
Просмотров17720
Скачиваний2
ТипКнига
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   96

Следует знать составляющие типичной системной платы и уметь опознать эти компо­ненты (и их разновидности) на рисунке или фотографии. Необходимо знать их относи­тельные размеры и типичные места расположения на разных типах системных плат.

Примечание

Для ориентации край системной платы, на котором находятся разъем клавиатуры, разъемы расширения и разъемы питания, обычно называется задним краем платы.

На рис. 1.8 показано типичное расположение компонентов системной платы для плат форм-фактора АТХ. В системах стандарта ВТХ и NLX эти компоненты могут разме­щаться в разных местах системного блока, с целью обеспечения лучшей производи­тельности системы и оптимального использования пространства системного блока со­ответственно.

Микропроцессор

Микропроцессор является основным компонентом любой системной платы. Его можно рассматривать как "мозг" компьютерной системы, т. к. он считывает, расшифровывает и исполняет инструкции прикладных программ, а также исполняет арифметические и логические операции для системы.

В первых компьютерах PC и РС-ХТ использовались микропроцессоры 8088 с 8­разрядной шиной данных и 16-разрядной шиной адреса компании Intel. В компьютерах PC-АТ применялся микропроцессор 80286 с 16-разрядной шиной данных и 16­разрядной шиной адреса. Благодаря популярности IBM PC-АТ на основе микропроцес­сора 80286 было введено много стандартов, которые применяются в ПК до сих пор.

Компания Intel продолжала выпускать все более мощные микропроцессоры для рынка персональных компьютеров. Это такие микропроцессоры, как 80386DX и SX, 80486DX и SX, Pentium (80586), Pentium Pro (80686) и Pentium П/Ш/4. Все эти микропроцессоры обратно совместимы с процессором 8088, т. е. программы, разработанные для компью­теров на основе процессора 8088, можно исполнять на компьютере на основе любого из более поздних процессоров.

Компания Intel обозначает нотацией SX микропроцессоры с ограниченными возмож­ностями. Так, например, микропроцессор 80486SX— это тот же микропроцессор 80486DX, но только с некоторыми удаленными возможностями. Процессоры SX обыч­но выпускались с целью предоставления покупателю продуктов компании Intel, конку­рентоспособных с продуктами других производителей.

Другие производители микропроцессоров, включая компанию American Micro Devices (AMD), выпускали свои версии микропроцессоров, работающие подобно процессорам Intel. Такие процессоры назывались клонами. В ответ на использование производите­лями клонов системы обозначения 80x86 после процессора 80486 компания Intel пре­кратила применять эту систему и начала использовать название Pentium, чтобы его можно было защитить авторскими правами.

Архитектура Pentium была воплощена во многих реализациях и подверглась многим улучшениям. Процессоры на ее основе выпускались в корпусах нескольких разных стилей и в нескольких конфигурациях разъема. Для целей сертификации А+ указыва­ются только процессоры класса Pentium компаний Intel и AMD.



Типы корпусов процессоров Pentium

Микропроцессоры Pentium упаковываются в корпуса разнообразных стилей. В стацио­нарных системах процессоры монтируются в системную плату посредством гнезд (socket) или щелевых разъемов (slot connector). Такой способ установки позволяет с легкостью заменить вышедший из строя процессор на рабочий. Это также позволяет обновить систему, заменив старый процессор на более новый (при условии, что новый процессор совместим с разъемом системной платы).

Начиная с процессора 80386DX, изготовители микропроцессоров начали помещать их в корпус типа PGA (Pin Grid Array, корпус с матричным расположением штырьковых выводов), как показано на рис. 1.9. При таком монтаже сам кристалл интегрированной схемы помещается в тонкий квадратный или прямоугольный корпус, а выводы схемы делаются в виде штырьков, выступающих перпендикулярно снизу корпуса. Модифи­кации данного типа корпуса все еще используются для разных микропроцессоров. Раз­мер корпуса, количество выводов, а также степень интеграции внутренних компонен­тов процессора меняются с изменениями вычислительной мощности процессора.

В более старых системах микропроцессоры вставлялись в гнезда с приложением неко­торого усилия и вынимались из них с помощью специального приспособления для из­влечения интегрированных схем. По мере увеличения количества выводов микропро­цессора увеличивалось усилие, требуемое для его установки в гнездо и извлечения из него. Решением данной проблемы было введение гнезда типа ZIF (Zero Insertion Force, разъем с нулевым усилием установки). В такое гнездо процессор вставляется без уси­лия, а для обеспечения хорошего электрического контакта применяется специальный рычажный механизм, прижимающий выводы процессора к контактам гнезда и непод­вижно фиксирующий их.



Совет для экзамена

Следует знать тип гнезда на системной плате, позволяющий выполнять легкую замену

процессора.

Микропроцессор под разъем типа PGA

Штырьки

Рычаг зажима

Разъем PGA

Рис. 1.9. Микропроцессор в корпусе типа PGA и соответствующее гнездо

На рис. 1.9 микропроцессор находится внизу кубической структуры слева на систем­ной плате. Данная кубическая структура в действительности содержит гнездо, в кото­рое вставлен микропроцессор, металлическую (обычно алюминиевую) деталь, назы­вающуюся теплоотводящим радиатором для поглощения тепла, выделяемого микропроцессором, и на самом верху — вентилятор для обдува радиатора и удаления с него тепла, таким образом, охлаждающего микропроцессор.

На корпусы микропроцессоров наносятся специальные насечки или точки для обеспе­чения правильной установки процессора в гнездо. Таким образом обозначается вывод с номером 1 микропроцессора. Для правильной установки микропроцессора эту метку нужно совместить с меткой, обозначающей контакт номер 1 гнезда. Кроме метки для обозначения вывода 1. на корпус микропроцессора наносится дополнительная инфор­мация в письменном виде. Среди прочего наносится число, указывающее тип микро­процессора и обычно содержащее его рабочую частоту.

В попытке уменьшить объем клонирования своих микропроцессоров компания Intel изменила конструктивное оформление своего процессора Pentium II. поместив его в картридж собственной разработки, который вставлялся в специальный разъем на мате­ринской плате. В отличие от объемистой сборки процессора, монтируемого в гнездо, картриджная сборка тонкая и высокая; удерживается она с помощью специального ме­ханизма. содержащего также модуль теплопоглощающего радиатора и вентилятора. Эти процессоры легко найти на системной плате, т. к. по своему внешнему виду они очень отличаются от всех других компонентов, подсоединенных к системной плате.

Первоначальным поводом для помещения процессора в картридж было якобы то обстоятельство, что возможности традиционной конструкции достигли предела ско­рости. и технология картридж-разъем по идее должна была обеспечить путь к разра­ботке высокоскоростных процессоров. Конкурирующая с компанией Intel компания AMD вскоре выпустила свою версию процессора, конструктивно оформленного в виде картриджа, которая была зеркальной копией картриджа компании Intel. Но обе компа­нии. в конечном счете, возвратились к конструктивному оформлению своих новых процессоров в корпусах с выводами в виде штырьков, вставляемых в гнездо на систем­ной плате. Конструктивное оформление процессора в виде картриджа, вставляемого в разъем на системной плате, показано на рис. 1.10.

Процессор в кассете с краевым разъемом

Сборка теплопоглощающего радиатора с вентилятором

Системная плата

О
Фиксирующий

механизм

пора радиатора
с вентилятором


О
Кабель питания вентилятора
пора радиатора
с вентилятором


Рис, 1,10, Конструктивное решение процессора в виде картриджа

Чипсеты

Микропроцессор взаимодействует с остальными компонентами системной платы и системы с помощью чипсета (от англ, chip— интегральная схема, set— набор. chipset — набор интегральных схем) — специализированных интегрированных схем (обычно двух, но иногда одной), выпускаемых как производителями микропроцессо­ров. так и независимыми сторонними производителями. Современная технология про­изводства интегральных схем позволяет размещать миллионы транзисторов на не­большом кусочке кремния.

Такие интегральные схемы сверхбольшой степени интеграции (СБИС— VLSI. Very Large Scale Integration) обычно называются проблемно-ориентированными интеграль­ными схемами (ПОИС — ASIC. Application-Specific Integrated Circuit). На некоторых системных платах высокой степени интеграции от интегральных схем остались только микропроцессор, память ROM. содержащая базовую систему ввода/вывода (Basic In­put-Output System. BIOS), чипсет из трех интегральных схем и модули оперативной памяти.

Во всех системных платах на основе процессора Pentium применяется какая-либо из разновидностей чипсета Pentium/PCI. Сравнительно компактная структура типичного чипсета Pentium/PCI показана на рис. 1.11. Как можно видеть, типичная системная пла­та класса Pentium содержит только семь основных интегральных схем. Самыми важ­ными из этих семи интегральных схем являются три. Первая — это сам микропроцес­сор. Вторая — контроллер памяти, называющийся северным мостом (north bridge) и координирующий все операции процессора и памяти с действиями остальных компо­нентов системы. Третья— контроллер ввода/вывода, называющийся южным мостом (south bridge) и координирующий взаимодействие медленных устройств и шин с ос­новными шинами, используемыми северным мостом.

С
Южный

мост

Разъемы
еверный


мост

Разъем

М
IDE


Ввод/вывод

икропроцессор


USB

Часы

р
времени
еального, ^


DIMM 1 DIMM 2

Разъем AGP

Рис. 1.11. Типичная архитектура чипсета Pentium

Память RAM и ROM

Все компьютеры требуют где-то хранить информацию, которую они обрабатывают. Такое хранилище информации обычно организовывается на двух уровнях: основная память (состоящая из полупроводниковой памяти RAM и ROM) и массовая память (обычно реализуемая с помощью магнитных и оптических дисков разных типов).

Память ROM является энергонезависимой и применяется для хранения программ и данных, которые должны сохраняться при отключенном питании компьютера. Память RAM удерживает информацию только до тех пор. пока на нее подается питание. Лю­бое. самое короткое прерывание питания вызовет потерю содержимого RAM. Такая память называется энергозависимой (volatile). С другой стороны, память ROM является энергонезависимой и продолжает удерживать информацию, даже когда на нее не пода­ется питание.



Совет для экзамена

Следует знать, что означает термин "энергозависимая память", и какой тип памяти относится к этой категории.

В зависимости от их внутренней архитектуры полупроводниковые устройства памяти RAM и ROM могут хранить разные объемы данных. Базовой единицей измерения объ­ема полупроводниковой памяти является байт. который состоит из восьми битов ин­формации. Бит (от англ. bit. binary digit — двоичная цифра) — это наименьшая едини­ца информации, которая может быть представлена в цифровой системе.

В большей части архитектуры ПК информация обрабатывается в той или иной кратно­сти байтов, называемой словом. Например. 64-разрядный процессор обрабатывает ин­формацию во фрагментах по 8 байт. Это число и называется словом процессора. Размер слова разных устройств ПК не всегда совпадает. Например, размер слова процессора может быть 8 байт (64 бита), устройства памяти — 4 байта (32 бита), а шины (канала связи между устройствами системы) — 1 байт (8 бит). В случаях, когда требуется вы­полнить обмен данными между устройствами с разными размерами слова, большее слово нужно разбить на слова размера, применяемого в устройстве с меньшим разме­ром слова, и переслать его за несколько раз.



Совет для экзамена

Следует знать, что объем памяти RAM и ROM указывается в байтах.

RAM

Память RAM для системных плат на основе процессоров Pentium поставляется в виде модулей DIMM (Dual Inline Memory Module, модуль памяти с двухрядным расположе­нием выводов). Эти модули состоят из микросхем памяти, смонтированных на обеих сторонах небольшой печатной платы, которая вставляется в специальные разъемы с защелкивающимися фиксаторами на системной плате. Когда модуль DIMM вставляет­ся до упора в разъем, фиксаторы на обоих концах разъема автоматически защелкива­ются и удерживают модуль памяти в разъеме. Чтобы модуль нельзя было вставить в разъем наоборот, на разъеме модуля имеются пазы, а в разъеме платы — соответст­вующие перемычки. Типичный модуль DIMM показан на рис. 1.12.

Рис. 1.12. Модуль памяти DIMM


Объем информации, вмещающейся в модули DIMM, типично указывается в мегабайтах (Мбайт) или гигабайтах (Гбайт). Типичный модуль памяти может хранить от 256 Мбайт до 1 Гбайт информации. Но по мере развития технологий производства памяти эти объемы продолжают увеличиваться.

Геометрия модуля памяти указывается в формате х х у, где х означает размер слова в битах, а у— количество слов. Так, модуль памяти объемом в 512 Мбайт, предназна­ченный для работы с 64-разрядным микропроцессором, будет рассчитан поставлять данные в 8-байтовых словах (64 бита х 8 млн слов).

ПК обычно продаются, оснащенные не полным объемом RAM. Это позволяет пользо­вателю дешевле приобрести компьютер, который будет удовлетворять его текущим требованиям, но предоставляет возможность установить дополнительную RAM, если это потребуется в будущем.

ROM

Каждая системная плата содержит ROM, в которой хранится программа системы базо­вого ввода/вывода BIOS. Программа BIOS содержит инструкции для основных видов взаимодействия между микропроцессором и различными устройствами ввода/вывода системы. До недавних пор информацию в чипах ROM изменить было нельзя и для са­мого незначительного обновления программы BIOS необходимо было менять ROM.



Совет для экзамена

Следует знать тип памяти ПК, применяющейся для постоянного хранения информации.

Достижения в технологии производства памяти EEPROM (Electrically-Erasable Pro­grammable Read Only Memory, электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство, ЭСППЗУ) позволили выпускать память ROM, называю­щуюся флэш-памятью (от англ, flash memory; процесс записи новой информации в такую память называется flashing), содержимое которой можно обновлять. Новую информацию в ПС ROM можно загрузить с диска обновлений или по сети с другого компьютера. Количество обновлений, которые можно записывать во флэш-память, неограниченно. В отличие от ПС RAM, содержимое флэш ROM не исчезает при от­ключении питания. В любом случае новая программа BIOS должна быть самой по­следней версии, а также совместимой с системной платой, для которой выполняется обновление.

Базовая система ввода/вывода

При включении питания компьютера выполняется сброс системы в предопределенное начальное состояние. С этого состояния ПК начинает исполнение инструкций своей программы BIOS. Это небольшая программа, хранящаяся в чипе памяти EEPROM на системной плате.

Информация, хранящаяся в этом устройстве, представляет весь имеющийся интеллект системы, пока не будет загружена дополнительная информация с другого источника, такого как устройство массовой памяти (гибкий или жесткий диск) или удаленный сер­верный компьютер. Вместе взятые программа BIOS (программное обеспечение) и ИС ROM, в которой она хранится (аппаратное обеспечение) называются программно­аппаратным обеспечением или микропрограммным обеспечением (firmware). Некото­рые устройства ввода/вывода, такие как видео или сетевые адаптеры, имеют дополни­тельное программно-аппаратное обеспечение, которое расширяет функции системной BIOS.

При исполнении процедур BIOS выполняются три основные группы операций. Снача­ла выполняется несколько диагностических тестов системы (называющихся тестами POST (Power-On Self Test, самотестирование при включении питания)), чтобы убедить­ся в том, что она работает должным образом. Основные тесты, выполняемые во время POST, показаны на рис. 1.13.



Гибкий диск

Привод гибких дисков

Сигнальный кабель привода гибких дисков

П
Видеоплата


Тестирование (2) памяти


Тестирование лрч
qk? центрального 4-7 ,, процессора . Т\,


Сигнальный кабель привода жесткого диска

ривод жесткого диска


Системная плата

Рис. 1.13. Этапы загрузки операционной системы: первый шаг — тестирование POST

Дальше BIOS инициализирует (т. е. устанавливает начальное состояние) различные программируемые устройства системы. Эти интеллектуальные устройства управляют работой разных компонентов аппаратного обеспечения компьютера. Успешное завер­шение тестирования POST и процесса инициализации устройства обычно обозначается звуковым сигналом из динамика компьютера. Процесс инициализации системы пока­зан на рис. 1.14.



Гибкии диск

Привод гибких дисков

С
привода гибких дисков


г


Привод жесткого диска


Сигнальный кабель

игнальный кабель


привода жесткого диска

Системная плата

В
Чипсет


Инициализация


©


видеоконтроллера


2 Новое значение

идеоплата


Инициализация

устройств

системной платы

(Т) Новое значение

Инициализация

(
контроллера ввода/вывода
5) Новое значение

Рис, 1,14, Этапы загрузки операционной системы: второй шаг — инициализация

Наконец BIOS исполняет саму программу начальной загрузки операционной системы (bootstrap loader sequence). Эта операция заключается в поиске специальной програм­мы. с помощью которой система может загрузить в память RAM другие программы. Эта программа называется главной загрузочной записью (Master Boot Record. MBR). Загрузочная запись содержит информацию, которая позволяет системе загрузить в па­мять другую, намного более мощную, программу управления системой, называющую­ся дисковой операционной системой (disk operating system. DOS) или просто операци­онной системой. После загрузки операционной системы в память BIOS передает ей управление компьютером. С этого момента управление работой компьютера осуществ­ляется операционной системой. Процесс поиска и загрузки операционной системы на­зывается самозагрузкой (bootup) и показан на рис. 1.15.



Рис. 1.15. Этапы загрузки операционной системы: третий шаг — самозагрузка


В зависимости от конфигурации системы процесс загрузки операционной системы мо­жет занять несколько секунд. Загрузка при первоначальном включении питания ком­пьютера называется холодной загрузкой (cold boot). А загрузка операционной системы при включенном питании компьютера после выполнения сброса называется теплой загрузкой (warm boot). При теплой загрузке, или если выполнение процедур POST от­ключено. время, требуемое для загрузки операционной системы и приведения компью­тера в рабочее состояние, несколько сокращается.

Программа BIOS является одним из ключевых факторов совместимости компьютеров. Например, чтобы компьютер был совместимым с IBM PC. его программа BIOS должна выполнять те же самые основные функции, что и программа BIOS компьютера IBM PC. Но так как программное обеспечение BIOS компании IBM охраняется авторскими правами, то программа BIOS совместимого компьютера должна выдавать те же резуль­таты. что и BIOS компьютера IBM PC. но достигать их другим путем.

При обновлении любого основного компонента ПК следует также обновить и его BIOS (включая BIOS любых устройств расширения) до последней версии. Все современные ПК имеют возможность обновлять BIOS, не вынимая из системы микросхему ROM. в которой она хранится. Этот процесс называется групповой перезаписью (или перепро­граммированием) BIOS (flashing BIOS). Если BIOS не поддерживает новый компонент и ее микросхему ROM нельзя перезаписывать, то обновление BIOS выполняется путем замены старой микросхемы ROM на новую, содержащую необходимую версию BIOS. Если и такая опция невозможна, то обычно необходимо обновить системную плату.



Совет для экзамена

Каталог: wp-content -> uploads -> 2016
2016 -> Государственное областное бюджетное
2016 -> В. П. Зинченко писал о том, что если человек в детстве не дополучил некую норму участия в игровом времяпрепровождении, он приобретает социально-психологическую ущербность вроде «игровой дистрофии», которую в последу
2016 -> Общешкольное родительское собрание «Об ответственности родителей за воспитание детей»
2016 -> 1 июня 2016 года Международный день защиты детей 1 июня
2016 -> «Формирование социально-нравственной позиции дошкольников посредством введения сказочных сюжетов в компьютерные дидактические игры»
2016 -> Принята Утверждена
2016 -> Конкурс по разработке компьютерных игр патриотической направленности «патриот by»


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   96


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал