Основные циклы работы магистралей

1.3.1 Запись данных в память

Адресные входы и входы данных должны быть активизированы после выдачи сигнала разрешения записи.

Рисунок 11 – Диаграмма цикла записи данных в память

Для того чтобы успешно реализовать обработку сигнала записи в память в системе с тремя шинами, на шинах системы необходимо выполнить следующие действия:

на адресной шине А₀-А_n должен быть активирован адрес памяти (адрес ячейки, куда записываются данные, генерируемые микропроцессором, с шины данных);

на шину данных D₀-D_n должны поступить данные из микропроцессора (эти данные необходимо записать в ячейку, адрес которой содержится на адресной шине);

на линию записи в память шины управления должен поступить соответствующим образом синхронизированный импульс разрешения записи требуемого уровня напряжения. При этом осуществляется передача данных.

1.3.2 Чтение данных из памяти

Адресные линии А₀-А_n должны быть активизированы с сохранением стабильного уровня сигнала до момента времени, когда данные из памяти поступают на шину данных по сигналу соответствующей линии шины управления. Для передачи данных от одного устройства к другому шина данных переводится в такой режим, при котором логические уровни на этой шине соответствуют данным, хранимым в памяти. Сигнал шины управления определяет нужный момент выдачи данных из памяти на шину данных.

Рисунок 12 – Диаграмма цикла чтения данных из памяти

Чтобы реализовать операцию чтения данных из памяти системы необходимо выполнить следующие действия:

обеспечение стабильных уровней сигналов на адресной шине A₀-A_n;

подготовка шины данных для приема данных (переводится в режим приема данных в микропроцессор);

активизация шиной управления линии управления чтением из памяти. При этом данные из памяти поступают на шину данных и могут быть восприняты микропроцессором.

1.3.3 Запись данных в устройство вывода

Адрес устройства вывода и выводимые данные поступают на соответствующие шины до того, как шиной управления будет выдан импульс разрешения вывода.

Рисунок 13 – Диаграмма цикла записи данных в устройство вывода

Операция записи в устройство вывода выполняется путем реализации следующей последовательности действий:

обеспечение стабильных уровней сигналов A₀-A₁₅, соответствующих адресу устройства вывода. В некоторых системах для адресации устройства вывода используются не все 16 адресных линий;

обеспечение на шине данных D₀-D₇ стабильных уровней сигналов, соответствующих данным, которые должны быть записаны в устройство вывода;

подача на шину управления сигнала разрешения записи в устройство вывода.

1.3.4 Чтение данных с устройства ввода

Рисунок 14 – Диаграмма цикла чтения данных с устройства ввода

Адрес устройства ввода поступает на адресную шину до того, как на шину управления подается сигнал управления чтением с устройства ввода. В течение промежутка времени, пока на шине управления сохраняется этот сигнал, данные с устройства ввода передаются на шину данных.

3 Системная плата ASUS Socket-AM3+ M5A87 AMD870/SB850

Рисунок 15 – Системная плата ASUS Socket-AM3+ M5A87

Технические характеристики

Таблица 2 – Технические характеристики

Форм фактор	ATX
Сокет	AM3+
Поддерживаемые процессоры	AMD FX, Athlon II, Phenom II, Sempron 100 Series
Тип памяти	DDR3 DIMM
Поддержка многоядерных процессоров	есть
Предустановленный процессор	нет
Чипсет	AMD 870
Количество слотов памяти

 

Продолжение таблицы 2

Минимальная частота памяти	1066 МГц
Максимальная частота памяти	2000 МГц
Двухканальный режим памяти	есть
Максимальный объем памяти	16 Гб
Поддержка ECC	нет
Контроллер IDE	нет
Контроллер SATA	есть
Количество разъемов SATA 6Gb/s
Режим работы SATA RAID	0, 1, 5, 10, JBOD
Количество слотов PCI-E x16
Количество слотов PCI-E x4
Количество слотов PCI
Поддержка PCI Express 2.0	есть
Звук	HDA
Звуковая схема	7.1
Чипсет звукового адаптера	Realtek ALC887
Контроллер Ethernet	1000 Мбит/с
Чипсет сетевого адаптера	Realtek RTL8111E
Общее количество интерфейсов USB

 

 

Продолжение таблицы 2

Количество интерфейсов USB 3.0
Количество интерфейсов Ethernet
Количество COM-портов
Интерфейс LPT	есть
Интерфейс PS/2 (клавиатура)	есть
Интерфейс PS/2 (мышь)	есть
Разъемы на задней панели	1xCOM, 2xUSB 3.0, 4xUSB 2.0, Ethernet, Ethernet, LPT, PS/2 (клавиатура), PS/2 (мышь)
Основной разъем питания	24-pin
Разъем питания процессора	4-pin
Дополнительная информация	1 x PS/2 порт - комбинированный
Габариты	213 мм х 305 мм

 

Описание и принцип работы

Системная плата (англ. motherboard) — сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера либо сервера начального уровня (центральный процессор, контроллер ОЗУ и собственно ОЗУ, загрузочное ПЗУ, контроллеры базовых интерфейсов ввода-вывода). Именно материнская плата объединяет и координирует работу таких различных по своей сути и функциональности комплектующих, как процессор, оперативная память, платы расширения и всевозможные накопители. Данная материнская плата предназначена для установки многоядерных процессоров AMD® AM3+ с уникальным кэшем третьего уровня, в том числе, процессоров изготовленных по новому 32-нм технологическому процессу. Она обеспечивает экономичность энергопотребления и прекрасные возможности для разгона. Плата использует высокоскоростную системную шину HyperTransport™ 3.0 с пропускной способностью до 5200 млн. транзакций в секунду и может работать с двухканальной памятью DDR3.

Сердцем материнской платы является чипсет. Чипсет это набор системной логики (англ. chipset) — набор микросхем, обеспечивающих подключение ЦПУ к ОЗУ и контроллерам периферийных устройств.

В основе системной платы ASUS M5A87 лежит чипсет AMD 870.

Чипсет AMD 870 поддерживает шину HyperTransport 3.0 на скорости 5200 мегатрансферов в секунду и снабжен графическим интерфейсом PCI Express 2.0 x16. Он оптимизирован под новейшие многоядерные процессоры AMD для сокета AM3 и обеспечивает высокую производительность системы и прекрасные разгонные возможности.

Как правило, современные наборы системной логики строятся на базе двух СБИС: «северного» и «южного мостов». Обычно северный и южный мосты реализуются в виде отдельных СБИС, однако существуют и одночиповые решения. Именно набор системной логики определяет все ключевые особенности системной платы и то, какие устройства могут подключаться к ней.

Северный мост (англ. Northbridge), MCH (Memory controller hub), системный контроллер — обеспечивает подключение ЦПУ к узлам, использующим высокопроизводительные шины: ОЗУ, графический контроллер.

Для подключения ЦПУ к системному контроллеру могут использоваться такие FSB-шины, как Hyper-Transport и SCI.

Обычно к системному контроллеру подключается ОЗУ. В таком случае он содержит в себе контроллер памяти. Таким образом, от типа применённого системного контроллера обычно зависит максимальный объём ОЗУ, а также пропускная способность шины памяти персонального компьютера. Но в настоящее время имеется тенденция встраивания контроллера ОЗУ непосредственно в ЦПУ (например, контроллер памяти встроен в процессор в AMD K8 и Intel Core i7), что упрощает функции системного контроллера и снижает тепловыделение.

Особенность северного моста AMD 870 заключается в уменьшенном количестве линий PCI-E 2.0, отсутствии IOMMU и невозможности построения CrossFire. Более того, AMD 870 допускает работу с южным мостом SB850, что вплотную приближает функциональность такого набора системной логики к флагманскому чипсету. Производители системных плат вольны оснащать свои продукты фирменными технологиями, а дополнительные контроллеры способны существенно расширить функциональность. Получается, что материнские платы на чипсете AMD 870 могут стать той самой золотой серединой для требовательных, но бережливых пользователей.

В качестве шины для подключения графического контроллера на современных системных платах используется PCI Express. Ранее использовались общие шины (ISA, VLB, PCI) и шина AGP.

Южный мост (англ. Southbridge), ICH (I/O controller hub), периферийный контроллер — содержит контроллеры периферийных устройств (жёсткого диска, Ethernet, аудио), контроллеры шин для подключения периферийных устройств (шины PCI, PCI-Express и USB), а также контроллеры шин, к которым подключаются устройства, не требующие высокой пропускной способности (LPC — используется для подключения загрузочного ПЗУ; также шина LPC используется для подключения мультиконтроллера (англ. Super I/O) — микросхемы, обеспечивающей поддержку «устаревших» низкопроизводительных интерфейсов передачи данных: последовательного и параллельного интерфейсов, контроллера клавиатуры и мыши).

В основе дисковой подсистемы лежит южный мост SB850. Он обслуживает шесть портов SATA 3.0 со скоростью передачи данных до 6 Гб/с и возможностью организации RAID-массивов уровней 0, 1, 5 и 10. Так же под его «чутким руководством» работают 12 USB-портов 2.0, включая 2 высокоскоростных порта USB 3.0.

Некоторые возможности южного моста SB850. Первая — это новый контролер Serial ATA, который получил поддержку скорости передачи до 6 Гбит/с. Таким образом, AMD 890GX стал первым в истории южным мостом с поддержкой этого нового скоростного интерфейса. Тем не менее, на данный момент эта возможность носит скорее маркетинговый характер. Польза от удвоения скорости SATA появится лишь тогда, когда на рынке станут широкодоступны SSD с новым интерфейсом, которые реально смогут развивать скорость чтения, превышающую предельную пропускную способность SATA-300 — 300 Мбайт/с.

Появление поддержки SATA-600 — не единственная особенность контроллера Serial ATA SB850. Вместе с вводом новой модификации интерфейса инженеры AMD полностью отказались от использования технологий лицензированных в своё время у Promise. Новый контроллер Serial ATA — целиком собственная разработка AMD.

В итоге, AMD SB850 по сравнению со своим предшественником выглядит более продвинутым решением, но, к сожалению, всё-таки обделённым рядом ожидаемых функций.

Таблица 3 – Сравнение моделей южных мостов

Следует заметить, что в SB850 исчезла и фирменная возможность предыдущих южных мостов AMD — функция Advanced Clock Calibration (ACC). Эта функция была введена для улучшения разгонного потенциала и энергоэффективности процессоров Phenom первого поколения, однако впоследствии она оказалась применима и для разблокирования отключённых ядер в двухъядерных и трёхъядерных процессорах семейств Athlon II и Phenom II.

BIOS (англ. basic input/output system — «базовая система ввода-вывода») — реализованная в виде микропрограмм часть системного программного обеспечения, которая предназначается для предоставления операционной системе API для доступа к аппаратуре компьютера и подключенным к нему устройствам.

В персональных IBM PC-совместимых компьютерах, использующих микроархитектуру x86, BIOS представляет собой набор записанных в микросхему EEPROM (ПЗУ) персонального компьютера микропрограмм (образующих системное программное обеспечение), обеспечивающих начальную загрузку компьютера и последующий запуск операционной системы.

Большую часть BIOS материнской платы составляют микропрограммы инициализации контроллеров на материнской плате, а также подключённых к ней устройств, которые в свою очередь могут иметь управляющие контроллеры с собственными BIOS.

Сразу после включения питания компьютера, во время начальной загрузки компьютера, при помощи программ записанных в BIOS, происходит самопроверка аппаратного обеспечения компьютера — POST (power-on self-test). В ходе POST BIOS проверяет работоспособность контроллеров на материнской плате, задаёт низкоуровневые параметры их работы (например, частоту шины и параметры центрального микропроцессора, контроллера оперативной памяти, контроллеров шин FSB, AGP, PCI, USB). Если во время POST случился сбой, BIOS может выдать информацию, позволяющую выявить причину сбоя. Если нет возможности вывести сообщение на монитор, BIOS издаёт звуковой сигнал через встроенный динамик.

Если POST удался, BIOS ищет на доступных носителях загрузчик операционной системы и передаёт управление операционной системе. Операционная система по ходу работы может изменять большинство настроек, изначально заданных в BIOS.

В некоторых реализациях BIOS позволяет производить загрузку операционной системы через интерфейсы, изначально для этого не предназначенные (USB и IEEE 1394) а также производить загрузку по сети (применяется, например, в так называемых «тонких клиентах»).

BIOS материнских плат, как правило, содержат много настроек:

· Настройка времени системных часов и даты календаря.

· Настройка периферии, не приспособленной к работе в режиме «plug and play». Например, жёсткие диски начала 1990-х годов, работающие в CHS-режиме; COM- и LPT-порты.

· Запуск аппаратуры в форсированном (или, наоборот, щадящем) режиме, сброс до заводских настроек.

· Активация/отключение встроенного в материнскую плату оборудования (USB-, COM- и LPT-портов, встроенного видео-, сетевого или звукового адаптера).

· Отключение некоторых тестов, что ускоряет загрузку ОС.

· Активация обходных ветвей для известных ошибок ОС: например, если Windows 95 отказывается загружаться на машине без флоппи-дисковода, BIOS может перенаправить векторы IRQ так, чтобы ОС поняла, что дисковода нет[1]. Если неудачно написанный драйвер не работает с SerialATA-винчестерами, BIOS может эмулировать поведение старого IDE-диска.

· Очерёдность носителей, с которых производится загрузка компьютера: жёсткий диск, USB-накопители, CD-ROM, загрузка с сетевой платы по технологии PXE и т. д. Если загрузка с первого носителя не удалась, BIOS пробует второй по списку, и т. д.

· Неверные настройки BIOS могут нарушить работу компьютера.