Projekt do informatiky Hardware – základní deska
12.3.2008
Jan Halámka VII.G
Obsah Obsah...............................................................................................................................................2 Základní informace..........................................................................................................................3 Paměť RAM.....................................................................................................................................3 Rozšiřující sloty...............................................................................................................................3 Běžně používané konektory.............................................................................................................4 Často integrovaná zařízení...............................................................................................................4 Základní desky podle velikosti........................................................................................................5 Druhy napájecích konektorů............................................................................................................6 Příklady základních desek...............................................................................................................7 pro Intel............................................................................................................................................7 pro AMD..........................................................................................................................................9 VIA................................................................................................................................................11 seznam použitých stránek................................................................................................................1
Základní definice Základní deska (anglicky mainboard či motherboard) je základním hardware většiny počítačů. Hlavním účelem základní desky je propojit jednotlivé součástky počítače do fungujícího celku a poskytnout jim elektrické napájení. Postupem času se funkce základní desky rozšiřovala v tom, že sama začínala obsahovat některé součástky počítače, které se dříve musely do ní zapojovat zvlášť. Typická základní deska umožňuje zapojení procesoru, operační paměti. Další komponenty (např.grafické karty, zvukové karty, pevné disky, mechaniky) se připojují pomocí rozšiřujících slotů nebokabelů, které se zastrkávají do příslušných konektorů. Na základní desce je dále umístěna energeticky nezávislá paměť ROM, ve které je uložen systém BIOS, který slouží k oživení počítače hned po spuštění. Nejdůležitější integrované obvody jsou zabudovány v čipu, který se označuje jako čipset. Fyzicky může být tento čip buď jenom jeden a nebo dva (v tom případě se označují jako northbridge asouthbridge). Ten je určující pro věci typu jaký procesor a operační paměť je možné k základní desce připojit.
Paměť RAM Dynamická paměť RAM je založena na fyzikálním principu nabíjení kondenzátoru. Takto vzniklý potenciál, který je ekvivalentní napětí, odpovídá logické 0 nebo 1. Jelikož vlivem svodů (svodový odpor) je tento potenciál vybíjen, je nutno tuto operaci v paměťové buňce obnovovat (refresh). Obnova probíhá tak, že jsou paralelně sejmuty obsahy paměťových buněk na řádku, v budiči zesíleny a opět zapsány na původní místo. Rychlost obnovy paměťových míst je několik setkrát za sekundu. Obnovu provádí speciální obvod DMA (Direct Memory Acces), který toto provádí bez součinnosti procesoru a to přímým přístupem do paměti. Tyto paměti jsou levnější než statické. V současné době se používají dva typy SIMM a SIPP. Přístupová doba SIMM je 60-70 ns. Starší 30 pinové konektory dnes nahradily 72 pinové.
Rozšiřující sloty Rozšiřující sloty umožňují připojit k počítači další zařízení. Postupem času se jich vyvinul velký počet. Odlišují se zejména přenosovými rychlostmi a schopnostmi napájet připojená zařízení. • ISA - Dnes již nepoužívané. Dřív se používala pro připojení třeba grafických karet (v tý době 2D akcelerátorů), zvukových karet a dalších • EISA - Dnes již nepoužívané. Rozšíření ISA slotu. • VESA - Dnes již nepoužívané. Určeno pro grafické karty • PCI - Dříve běžně používaný slot pro všechny rozšiřující karty, později už nestačil požadavkům grafických karet. V současnosti je vytlačován PCI Express slotem. • AGP - Navržen speciálně pro grafické karty. Je výrazně rychlejší než PCI, v roce 2009 se ale vyskytuje už jen u starých základních desek (Socket A,Socket 478...). V nových se používá modernější PCI Express • PCI Express - Nástupce PCI a AGP. Funguje jako univerzální slot pro připojení jakéhokoliv standardního typu přídavných karet (grafické, zvukové, siťové a další karty). Dosahuje mnohem vyšších přenosových rychlostí než předchůdci. Zařízení určená pro PCI Express nejsou zpětně kompatibilní s žádným předchozím slotem (AGP, PCI,...).
Běžně používané konektory je možné je dělit na: • interní - nachází se na ploše základní desky a připojovaná zařízení obvykle uvnitř počítačové skříně • IDE • SATA • FLOPPY • napájecí konektory • konektory pro připojení ventilátorů • konektory zvukové karty • rozšiřující konektory USB a FireWire • externí - nachází se na zadním panelu základní desky • USB • PS/2 • Firewire • eSATA • COM • LPT • D-SUB = VGA • DVI • HDMI • konektory zvukové karty • LAN
Často integrovaná zařízení • Zvuková karta • Grafická karta - zejména u kancelářských počítačů • Síťová karta • Input/Output čip • řadiče pevných disků
Základní desky podle velikosti Existuje několik typů, např.: • ATX - vytvořen firmou Intel v roce 1995. Dnes patří k nejpoužívanějším. • microATX - zmenšená verze ATX. O 25% kratší. Obsahuje méně rozšiřujících slotů. Dnes patří k nejpoužívanějším zejména v kancelářských počítačích. • PC/XT - vytvořen firmou IBM. První deska pro domácí počítače. Vzhledem k tomu, že měla otevřenou specifikaci, tak bylo vyráběno mnoho jejích klonů a stala se de facto standardem. • AT form factor (Advanced Technology) - vytvořen firmou IBM. Následovník PC/XT a předchůdceATX. Velmi populární za éry procesorů Intel 80386. • Baby AT - zmenšená varianta AT. • ETX - používán v embedded počítačích. • FlexATX • LPX • NLX - nízkoprofilová základní deska. Vytvořena v roce 1997. • BTX (Balanced Technology Extended) - vytvořen firmou Intel. Měl nahradit ATX. Lepší chlazení a napájení. Příliš se neujal. • Mini-ITX - velmi malé. Malá rozšiřitelnost. Od firmy Via
Druhy napájecích konektorů Typický napájecí zdroj ATX Počítačové skříně AT měly zapínací tlačítko napojené přímo do silové části napájecího zdroje pomocí 4 žilového kabelu a uzemnění kovové kostry skříně. Byl to klasický dvoupólový vypínač spínající fázi a střední pracovní vodič napájecího napětí (v Evropě 230 V). U počítačové skříně formátu ATX není zdroj spojen přímo se zapínacím tlačítkem. To umožňuje zapínání počítače i jinými způsoby (Wake on LAN, Wake on RING, klávesnicí nebo myší). Přesto má mnoho napájecích zdrojů ATX klasický vypínač na své zadní straně. Tím se počítač skutečně vypne a softwarové zapnutí pak není možné. Pokud je tento vypínač zapnutý, počítač stále spotřebovává energii, i když vypadá jako vypnutý. Tento režim se nazývá "soft-off" nebo "stand-by" a slouží pro vzdálené zapnutí přes Wake on RING nebo Wake on LAN. Běžně se ale počítač zapíná tlačítkem umístěným na přední stěně skříně. Konektor napájecího zdroje zapojovaný do základní desky se změnil. Starý AT zdroj měl dva podobné konektory, které se daly lehce zaměnit a bylo tak možné základní desku zničit. ATX používá jeden velký konektor, takže je instalace snadnější. Nový konektor obsahuje napětí 3.3 voltů, takže si toto napětí nemusí základní deska stabilizovat sama. Některé poslední typy základních desek AT obsahovaly jak konektory pro zdroj AT, tak i pro nový ATX. S nástupem procesoru Pentium 4 byl přidán pomocný dvanáctivoltový 4-pinový konektor (dva žluté vodiče a dva černé vodiče). Později ho začaly používat i základné desky s procesory Athlon XP a Athlon 64. Některé počítačové systémy vyšší kategorie používají ještě další konektory pro větší výkon. Některé velmi výkonné grafické karty vyžadují extra napájení; to bývá řešeno 4-pinovým konektorem molex, podobným jako u napájení pevných disků. Moderní grafické karty na sběrnici PCI Expressvyužívají jeden nebo více 6-pinových konektorů pro dostatečné napájení. Formát ATX se vyskytuje v 5 hlavních verzích napájecích konektorů: • ATX - 20-pinový konektor (používán procesory Pentium III a prvními Athlon) • WTX - 24-pinový konektor (Pentium II a III, Xeon a Athlon MP) • AMD GES - 24-pinový hlavní konektor, 8-pinový pomocný konektor (některé „dualprocessor“ desky Athlon) • ATX12V - 20-pinový hlavní konektor, 4-pinový přídavný konektor, 8-pinový konektor (Pentium 4 a pozdější Athlon XP aAthlon 64) • EPS12V - 24-pinový hlavní konektor, 8-pin pomocný konektor, přídavný 4-pinový konektor (Xeon a Opteron) definované ve specifikaci SSI • ATX12V 2.0 - 24-pinový hlavní konektor, 4-pinový pomocný konektor (Pentium 4, Core 2 Duo a Athlon 64 se sběrnicí PCI Express) • ATX12V 2.2 - Jeden 20 nebo 24-pinový konektor, jeden ATX12V 4-pinový konektor. Mnoho výrobců napájecích zdrojů přidává 4-pinový konektor, který může být použit jako druhý konektor EPS12V. Pokud připojíte základní desku s 24-pinovým konektorem ke zdroji, který má pouze 20-pinový konektor, nemusí se počítač vůbec rozjet! Formát ATX byl vytvořen tak, aby podporoval chlazení procesoru (CPU) ventilátorem ve zdroji. U předchozích formátů to nebylo třeba, protože tehdejší procesory neprodukovaly tolik tepla jako ty současné, které vyžadují výkonné nucené chlazení.
Příklady základních desek Základní deska pro processory AMD Asus M4N72-E - nForce 750a SLI Cena s DPH: 3 142,- Kč Technické parametry Základní parametry: • Patice: Socket AM3 • Čipová sada: nForce 750a Konektory: • Řadič LAN • • Řadič FireWire • Řadič USB 2.0 • Počet řadičů LAN: 1 Diskové řadiče: • Řadič RAID • Počet IDE konektorů: 1 • Počet SATA konektorů: 6 Ostatní parametry: • Rozměry základní desky [mm]: 305 x 244 Typy sběrnic: • • • • • Paměti: • • • •
Počet slotů PCI: 2 Maximální rychlost sběrnice PCIE: 16 Počet slotů PCI-Express 16x: 2 Počet slotů PCI-Express 1x: 2 Maximální frekvence systémové sběrnice [MHz]: 5200 DDR2 Počet paměťových slotů: 4 Maximální velikost paměti [GB]: 16 Maximální frekvence paměti DDR2 [MHz]: 1066
Popis produktu Základní deska Asus M4N72-E představuje základní desku s čipsetem nVidia nForce 750a SLI, v kombinaci s platformou AM2 a podporou pro patice AM2+ a dokonce i AM3. Pro grafickou kartu jsou připraveny hned dva PCI-E x16 sloty. Samozřejmostí je též podpora zapojení více grafických karet do režimu SLI. Paměti lze osadit do čtyř DIMM slotů s maximální kapacitou 16 GB s rychlostmi 667, 800 a 1066 MHz, 1066 MHz pouze při použití s procesory pro patici AM2+ nebo AM3. Řadič paměti v procesoru je dvoukanálový, což znamená dvojnásobnou propustnost paměťové sběrnice při osazení
paměti v párech. Je podporováno USB 2.0 rozhraní - k dispozici je hned 12 portů USB 2.0, z nichž 6 je vyvedeno na zadní panel. Nechybí ani rozhraní FireWire reprezentované dvojicí portů (jeden na zadním panelu). Pro rozšiřující karty lze využít dvojici klasických PCI slotů a dva PCI-E x1 sloty. Integrována je zvuková karta standardu High Definition - realizovaná čipem VIA1708S, který zvládá osmikanálový výstup a podporuje S/PDIF výstup. Dále je integrována gigabitová síťová karta Realtek 8211CL. Pokud jde o pevné disky a ostatní zařízení - k desce jde připojit 6 Serial ATA a 2 Ultra ATA/133 zařízení. Porta Serial ATA podporují disková pole RAID typů 0, 1, 0+1, 5 a JBOD. Deska je formátu ATX s rozměry 30.5 x 24.4 cm.
Základní deska pro processory Intel MicroStar X48C Platinum - Intel X48 Cena s DPH: 4 522,- Kč Základní parametry: • Patice: Socket 775 • Čipová sada: Intel X48 Konektory: • Řadič LAN • Řadič FireWire • Řadič USB 2.0 • eSATA • Počet řadičů LAN: 2 Diskové řadiče: • Řadič RAID • Počet IDE konektorů: 1 • • Počet SATA konektorů: 6 Ostatní parametry: • Rozměry základní desky [mm]: 305 x 245 Typy sběrnic: • • • • • Paměti: • • • • • •
Počet slotů PCI: 3 Maximální rychlost sběrnice PCIE: 16 Počet slotů PCI-Express 16x: 2 Počet slotů PCI-Express 1x: 2 Maximální frekvence systémové sběrnice [MHz]: 1600 DDR2 DDR3 Počet paměťových slotů: 6 Maximální velikost paměti [GB]: 12 Maximální frekvence paměti DDR2 [MHz]: 800 Maximální frekvence paměti DDR3 [MHz]: 1600
Popis produktu MicroStar X48C Platinum je základní deska s čipsetem Intel X48 s podporou sběrnice až 1600MHz. Čipset poskytuje vysoký výkon a především si poradí s dvoujádrovými a čtyřjádrovými procesory Intel (i Core 2 Quad). Deska používá Socket T (LGA775) a je určena pro procesory Intel Pentium 4/D/Extreme, Core 2 Duo/Extreme/Quad v provedení pro tuto patici. Podporuje frekvence FSB 1066, 800 MHz a nově i 1333MHz a 1600MHz. Samozřejmostí je podpora technologie HyperThreading, která výrazně zlepšuje multitasking na jednoprocesorových systémech. Další specialitkou tohoto čipsetu je paměťové rozhraní, které Vám umožní osadit jak starší DDR2,
tak novější DDR3 paměťové moduly. Paměťové typy bohužel není možné kombinovat. Desku lze tedy vybavit buď až 4GB DDR2 paměťovými moduly s taktem 667 nebo 800MHz, nebo až 8GB paměti typu DDR3 s takty 800, 1066, 1333 nebo 1600MHz. Pro grafické karty jsou k dispozici dva sloty rozhraní PCI-E x16 v nové verzi 2.0 (zpětně kompatibilní s verzemi 1.x). Samozřejmě nechybí podpora rozhraní USB 2.0- k dispozici je 12 portů USB 2.0 (4 přes interní konektor). Dále i 2 porty rozhraní IEEE 1394 FireWire (jeden přes interní konektor). Pro rozšiřující karty lze využít trojici klasických PCI slotů a dva PCI-E x1 sloty. Integrována je zvuková karta ADI ALC888, která zvládá 8-kanálový výstup a podporuje S/PDIF výstup, který je v koaxiální i optické formě vyveden na zadním panelu. Dále je integrována rychlá gigabitová síťová karta. Jeden IDE kanál podporuje Ultra ATA/133 rozhraní. Aby toho nebylo málo, tato deska také podporuje moderní rozhraní Serial ATA 3Gb/s, které nabízí vyšší maximální přenosové rychlosti oproti předchozí verzi - 3 Gb/s. Díky čipsetu je k dispozici čtveřice Serial ATA 3Gb/s portů, dva porty eSATA a na desce je ještě další řadič Marvell 88SE6111, který má na starosti již zmíněné rozhraní Ultra ATA/133. Celkem tedy k desce můžete připojit až 2 Ultra ATA zařízení a 6 Serial ATA zařízení. Deska je formátu ATX s rozměry 30.5 x 24.5 cm.
Základní deska VIA VIA Epia VB7002G - VIA CN896 Cena s DPH: 2 011,- Kč Základní parametry: • Patice: Socket BGA • Čipová sada: VIA CN896 Konektory: • Řadič LAN • Řadič USB 2.0 • VGA • Počet řadičů LAN: 1 Diskové řadiče: • Počet IDE konektorů: 1 • Počet SATA konektorů: 2 Integrované technologie: • Integrované grafické jádro: VIA Chrome9HC • Integrovaný procesor: VIA C7 • Frekvence procesoru [MHz]: 1500 Typy sběrnic: • Počet slotů PCI: 1 • Maximální rychlost sběrnice PCIE: 16 • Počet slotů PCI-Express 16x: 1 Paměti: • • • •
DDR2 Počet paměťových slotů: 2 Maximální velikost paměti [GB]: 4 Maximální frekvence paměti DDR2 [MHz]: 667
Popis produktu VIA VB je typickým představitelem embedded-like systému formátu mini-ITX, jež svým větším ATX kolegům konkuruje především miniaturními rozměry a řešením "vše v jednom", které umožňuje snadnou montáž tenkých klientů či multimediálních barebonů na platformách Windows XP/2000/CE a Linux. Tato základní deska o rozměrech 17 x 17 centimetrů nabízí integrovaný procesor VIA C7-D (90 nm výrobní SOI technologie s architekturou CoolStream), jež disponuje pracovní frekvencí 1.5 GHz. Deska využívá čipsetu VIA CN896 a díky dvěma přítomným paměťovým slotů ji lze osadit až 4 GB operační paměti typu DDR II s pracovní frekvencí 667 nebo 533 Mhz. Mezi integrovanými prvky nechybí grafický čip VIA Chrome9 HC s akcelerací 2D/3D grafiky a videa, navíc jej však lze nahradit výkonnější grafickou kartou díky jednomu PCI-E x16 slotu. K dalšímu rozšíření slouží pouze jeden slot Mini PCI, nicméně na desce je integrována jak síťová karta, tak i zvukový kodek AC'97. Pro připojení k monitoru je vybaven VGA konektorem.
Jakékoliv mechaniky je možné připojit k jednomu IDE kanálu či dvěma porty SATA rozhraní, k dispozici je dvojice USB 2.0 konektorů a možnost vyvedení dalších šesti ve formě headeru. Napájení je řešeno 20pinovým konektorem ATX.
Seznam použitých stránek • •
www.wikipedia.org www.czc.cz
