MB Pentium 2

МГТУ им. Н.Э.Баумана.

Факультет «Машиностроительные технологии»

Кафедра «Электронное машиностроение»

“Системные платы Pentium II”

Студент:

MT 11-12

Вервикишко Александр

Проверил:

Беликов А.И.

Москва 2000 г.

Содержание:

1. Введение

2. Основные устройства системной платы

3. Системный интерфейс PC/XT (8255)

4. Системный порт PC/AT

5. Системный таймер (8252/8254)

6. Канал управления звуком (PC Speaker)

7. Интерфейс клавиатуры

8. Контроллер клавиатуры РС/AT 8042

9. Батарейная память и часы - CMOS Memory, RTC

10. Компоненты: установка и конфигурирование

11. Оперативная память (DRAM)

12. Вторичный кэш (SRAM)

13. Процессор

14. Питание и охлаждение процессоров

15. Синхронизация

16. Шины расширения ввода/вывода

17. Чипсет

18. 100-мегагерцовые Pentium II чипсеты

19. Типоразмеры (форм-факторы) материнских плат

20. Процессор Intel Pentium II Xeon

21. Чипсет i440GX

22. Чипсет i450NX

23. BIOS

24. Питание и обнуление CMOS

25. Основные характеристики системной платы

26. Прайс-лист компьютерного центра Polaris на материнские платы

27. Литература

1. Введение.

Системная или материнская плата персонального компьютера является основой системного блока, определяющей архитектуру и производитель-ность компьютера. На ней устанавливаются следующие обязательные компо-ненты:

• процессор(ы) и сопроцессор

• память: постоянная (ROM, Flash BIOS), оперативная (DRAM), кэш (SRAM).

• Обязательные системные средства ввода/вывода.

• Интерфейсные схемы и разъемы шин расширения

• Кварцевый генератор синхронизации со схемой формирования сброса сис-темы по сигналу PowerGood от блока питания или кнопки RESET

• Дополнительные стабилизаторы напряжения питания для низковольтных процессоров VRM (Voltage Regulation Module).

Кроме этих сугубо обязательных средств, на большинстве системных плат устанавливают и контроллеры интерфейсов для подключения гибких и жестких дисков, графический адаптер, аудиоканал, а также адаптеры COM и LPT-портов, "мыши", и другие. Контроллеры, требующие интенсивного обмена данными используют преимущества локального подключения к шине процессора. Цель размещения других контроллеров на системной плате - сокращение общего числа плат компьютера.

Современные платы исполняются на основе чипсетов (Chipset) - на-боров из нескольких БИС, реализующих все необходимые функции связи ос-новных компонентов - процессора, памяти и шин расширения. Чипсет опре-деляет возможности применения различных типов процессоров, основной и кэш-памяти и ряд других характеристик системы, определяющих возможно-сти ее модернизации. Его тип существенно влияет и на производитель-ность - при одинаковых установленных компонентах (процессор, память, графический адаптер, жесткий диск) производительность компьютеров, со-бранных на разных системных платах (чипсетах) - может отличаться на 30%.

2. Основные устройства системной платы

Системная плата первой модели PC содержала несколько функциональ-ных узлов, которые благодаря открытому описанию приобрели надежный статус неприкосновенности, гарантируемый несчетным количеством про-грамм и программных продуктов, их использующих. К таким узлам относят-ся следующие:

• Схемы предоставления системных ресурсов - памяти, ввода/вывода, пре-рываний, прямого доступа к памяти, описанные выше.

• Микросхемы ROM BIOS с программным кодом начального тестирования, за-пуска и функций ввода/вывода.

• Системный таймер, реализованный на микросхеме 8253, использовавшийся как генератор запросов регенерации памяти, интервальный таймер и то-нальный генератор для динамика. В AT те же функции выполняла анало-гичная микросхема 8254.

• Три системных порта на микросхеме 8255, используемых для интерфейса клавиатуры, чтения переключателей конфигурации, управления звуком и немаскируемыми прерываниями. В AT для интерфейса применили микрокон-троллер 8042, переключатели конфигурации упразднили, а остальные функции переложили на один системный порт.

• Канал управления звуком - логическая схема, использующая тональный сигнал таймера и программно-управляемые биты системного порта. На машинах AT такой «синтезатор» мог исполнять даже записанную музыку и речь.

• Последовательный интерфейс клавиатуры, реализуемый на XT аппаратной логики, а на AT с помощью микроконтроллера 8042.

• Память конфигурации и часы-календарь - CMOS RTC - узел, появившийся с АТ.

Со временем элементная база системной платы радикально измени-лась, все функции отдельных контроллеров взял на себя чипсет, но про-граммная модель этих узлов сохранилась. Рассмотрим их подробнее.

3. Системный интерфейс PC/XT (8255)

Микросхема 8255 представляет собой программируемый параллельный трехканальный интерфейс, Имеющий три 8-битных порта А, В и С. Порты могут независимо конфигурироваться на запись или чтение в различных режимах, включая и стробирование, но в РС используется самый простой режим 0. Порты А и С работают на ввод, порт В - на вывод. При этом чтение порта В возвратит ранее записанное значение, что используется, когда программа должна модифицировать только определенные биты, не за-трагивая остальных. Программирование режимов портов осуществляется че-рез регистр режима во время POST. В дальнейшем выполнение модификации режимов, которое может привести к зависанию интерфейсов, не требуется. Обращение к портам допускается только однобайтными операциями вво-да/вывода. Наиболее частое обращение к портам производится для ввода скан-кода клавиатуры, а также для управления звуковым каналом. Назна-чение программируемого интерфейса ввода/вывода i8255 в РС/XT следую-щее:

• чтение скан-кодов клавиатуры;

• управление звуком;

• разрешение и идентификация источников NMI;

• чтение байта конфигурации.

4. Системный порт PC/AT

8-битный системный порт с адресом 61h пришел в архитектуру АТ на смену порту 8255. Поскольку обслуживание клавиатуры перешло на микро-контроллер 8042, а переключатели конфигурации заменили на CMOS-память, функции системного порта PC/AT свелись к следующим:

• управление звуком, сохранившее полную совместимость с ХТ;

• разрешение и идентификация источников NMI, отличающиеся от ХТ.

В этом месте программную модель «посмели» изменить, но это изме-нение затрагивает небольшое количество сугубо системных программ.

5. Системный таймер (8252/8254)

Микросхемы 8253 и 8254 представляют собой трехканальные програм-мируемые счетчики-таймеры, функционально почти совпадающие, но имеющие различающееся быстродействие (со стороны системной шины) и назначение выводов. С процессорами 80286 без тактов ожидания может работать толь-ко 8254, а на системных платах с более современными процессорами те же функции берет на себя чипсет. Внутренние счетчики микросхемы имеют разрядность 16 бит, но общение с ними возможно только 8-битными опера-циями. При этом можно задавать значение только младшего байта счетчика (LSB), только старшего (MSB) или обоих (LSB/MSB), причем сначала пере-дается младший, а потом старший байт. Назначение счетчиков-таймеров i8253(XT) и i8254(AT) следующее:

• генерация прерываний от системных часов;

• генерация запросов на регенерацию памяти;

• генерация звуковых сигналов.

Входная частота всех каналов 1,19318 МГц. Программирование микро-схемы осуществляется записью байт в управляющий регистр по отдельности для каждого канала.

6. Канал управления звуком (PC Speaker)

Стандартный канал управления звуком Speaker рассчитан на подклю-чение высокоомного малогабаритного динамика. Звук формируется из то-нального сигнала от второго канала таймера, работой которого можно программно управлять. Частоту сигнала (тон) можно изменять, программи-руя коэффициент деления счетчика, а разрешая/запрещая формирование сигнала программно-управляемым битом 0 системного порта 61h, можно по-давать сигналы определенной длительности. Такой способ формирования звука мало загружает даже процессор 8086/88 и позволяет исполнять не-замысловатые мелодии, причем и в фоновом режиме, посылая команды из очереди по прерываниям от системного таймера. А с учетом физиологии слуха (инерционности восприятия) быстрым переключением частот можно достигать эффекта псевдомногоголосия.

Более интересные звуки можно извлекать, используя принцип широт-но-импульсной модуляции, программно осуществляемой через бит 1 порта 61h. В этом случае динамик выполняет роль фильтра нижних частот (инерционного звена) демодулятора. Процессоры, начиная с 80286, спо-собны формировать такой поток управляющих сигналов, который позволяет воспроизводить