Системные платы оригинальной разработки

Подробности

Родительская категория: Системные платы

Категория: Формфакторы системных плат

Системные платы, которые не обладают одним из стандартных формфакторов (таких, как любой их форматов ATX), называются системными платами оригинальной разработки. Системы LPX, Mini-ITX и Nano-ITX попадают в класс частично-оригинальных, в то время как некоторые компании выпускают полностью оригинальные системы, состоящие из компонентов исключительно своего производства. Не рекомендуется покупать компьютер с системными платами нестандартных конструкций, поскольку в них не предусмотрено условие замены системной платы, источника питания или корпуса, что существенно ограничивает возможности модернизации. Компьютеры с такими платами также трудно ремонтировать. Проблема состоит в том, что комплектующие для замены можно приобрести только у изготовителя системы, и они обычно во много раз дороже стандартных. По истечении срока гарантии систему с такой платой не стоит восстанавливать. Если системная плата выйдет из строя, дешевле купить новую стандартную систему целиком, поскольку ремонт оригинальной платы обойдется в пять раз дороже покупки новой стандартной системной платы. Кроме того, новая системная плата со стандартным формфактором, скорее всего, будет обладать более высоким быстродействием, чем заменяемая.

Следует заметить, что существует возможность ограниченной модификации систем ранних версий, содержащих системные платы оригинальных конструкций. Это возможно благодаря замене нестандартного процессора подключенным к нему регулятором напряжения, который обычно называется микросхемой разгона (overdrive) или ускоренного режима (turbo). К сожалению, подобная модификация далеко не всегда позволяет сочетать более дешевый новый процессор и системную плату. Как правило, следует обновлять системную плату вместе с процессором, что невозможно выполнить в оригинальной системе.

Конструкция распространенной системной платы LPX была основой большинства оригинальных систем. Подобные системы продавались в основном по каналам розничной торговли. В системах этого класса традиционно доминировали компании Compaq, Hewlett-Packard (серия Vectra) и Packard Bell (которая уже прекратила свое существование). В целом, всем перечисленным системам свойственны проблемы, характерные для любых систем оригинальных конструкций.

Если, например, выйдет из строя системная плата в компьютере класса ATX, можно найти сколько угодно системных плат подходящей конструкции с разными процессорами и быстродействием по вполне приемлемым ценам. При желании можно найти замену и для плат Baby-AT, однако вот уже несколько лет этот формфактор не поддерживает новые технологии и не используется в последних моделях компьютеров. Если же выйдет из строя системная плата уникальной конструкции, то придется обращаться к ее производителю. При этом практически не будет возможности подобрать плату с более качественным процессором, чем тот, который был у вас. Другими словами, осуществлять модернизацию и ремонт подобных компьютеров сложно и, как правило, невыгодно.

Компьютеры, продаваемые такими ведущими компаниями, как Dell, Gateway и Micron, имеют стандартный формфактор ATX, microATX и NLX, поэтому с их модернизацией не возникнет проблем в будущем. Эти формфакторы позволяют легко заменить системную плату, источник питания и другие компоненты, причем найти новые компоненты можно будет не только у производителей первоначальной системы.

Не все системы одного производителя используют один и тот же формфактор. К примеру, компания Dell использует стандартизированные формфакторы для выпускаемых настольных систем, однако многие их системы построены на оригинальных компонентах, таких как блоки питания с нестандартными выводами. По этой причине некоторые модели компьютеров от Dell сложно модернизировать с помощью материнских плат и блоков питания других производителей.

Intel 820 и 820E (6-е поколение)

Подробности

Родительская категория: Системные платы

Категория: Наборы микросхем системной логики

Этот набор микросхем продолжает серию наборов 8xx, и в нем используется все та же новая hub-архитектура. Набор Intel 820 поддерживает процессоры Pentium III и Celeron (Slot 1 и Socket 370), технологию памяти RDRAM, частоту системной шины 133 МГц и AGP 4х.

Микросхема 82820 MCH реализует интерфейсы процессора, памяти и AGP. Она выпускается в двух версиях: поддерживающая один процессор (82820) и два процессора (82820DP). Микросхема 82801 ICH используется во всех наборах микросхем серии 800. В микросхеме 82802 FWH реализованы BIOS и генератор случайных чисел.

Соединение между компонентами MCH и ICH осуществляется с помощью шины Intel Hub Architecture (IHA), а не PCI, как в предыдущих наборах микросхем с архитектурой северного/южного моста. Такой способ соединения компонентов обеспечивает скорость передачи данных до 266 Мбайт/с, что вдвое выше, чем скорость шины PCI. Архитектура концентратора также содержит оптимизированные правила разрешения конфликтов и позволяет одновременно выполняться большему количеству функций. Также в этой архитектуре уменьшено количество сигнальных выводов, что уменьшает вероятность ошибок и зашумленность шины.

Набор 820 поддерживает память типа RDRAM (Rambus DRAM), которая минимум в два раза производительнее стандартной памяти типа PC-100 SDRAM. Набор 820 поддерживает следующие типы памяти RDRAM: PC600, PC700 и PC800. Шина памяти PC800 RDRAM работает на удвоенной частоте 400 МГц и передает 16 бит (2 байт) за один такт (2 × 400 × 2 = 1,6 Гбайт/с). В два разъема RIMM можно установить до 1 Гбайт системной памяти.

Интерфейс AGP набора 820 позволяет графическим контроллерам получать доступ к памяти со скоростью AGP 4x (около 1 Гбайт/с), что в два раза превышает скорость AGP 2x. На рисунке ниже представлена блок-схема набора микросхем Intel 820.

Набор микросхем Intel 820 обладает следующими возможностями:

• поддерживает частоту шины 100/133 МГц;
• использует hub-архитектуру Intel (266 Мбайт/с);
• поддерживает модули памяти RIMM типа PC800 RDRAM;
• поддерживает AGP 4x;
• использует интерфейс ATA-100 (820E) или ATA-66;
• имеет генератор случайных чисел Intel RNG;
• поддерживает интерфейс Low Pin Count (LPC);
• содержит аудиоконтроллер AC97;
• имеет четыре (820E) или два порта USB.

Основной компонент набора микросхем Intel 820 — это 324-контактная микросхема кон-троллера концентратора памяти 82820 MCH (один процессор) или 82820DP (два процессора) в корпусе типа Ball Grid Array (BGA). Компонент концентратора контроллера ввода-вывода 82801 ICH представляет собой 241-контактную микросхему в корпусе Ball Grid Array (BGA), а 82802 FH — это обычная микросхема Flash ROM BIOS. Иногда при установке на системной плате разъемов ISA используется микросхема шинного моста 82380AB PCI-ISA Bridge.

В обновленной версии набора 820E используется концентратор контроллера ввода-вывода 82801BA I/O Controller Hub (ICH2), который поддерживает спецификацию ATA-100 и сдвоенный котроллер USB 1.1 (т.е. четыре порта).

Ошибка преобразователя памяти набора микросхем 820

Набор 820 поддерживает память типа RDRAM (Rambus DRAM). Однако на рынке все еще пользуется популярностью более дешевая память SDRAM. Поэтому компания Intel создала микросхему, называемую концентратором преобразователя памяти RDRAM-SDRAM (MTH), что позволило использовать память SDRAM вместо более дорогой RDRAM.

К сожалению, в этой микросхеме был выявлен дефект, так что Intel в середине 2000 года пришлось заменять миллионы системных плат с дефектной микросхемой MTH и приостановить выпуск этих микросхем. Ошибка была связана с дополнительным электрическим шумом, создаваемым микросхемой MCH, что приводило к неожиданному “зависанию” системы или ее перезагрузке, но также потенциально могло вызвать повреждение данных. Следует заметить, что эта проблема проявляется лишь при использовании памяти SDRAM с набором микросхем Intel 820. При установке модулей памяти RDRAM в такую плату ошибка не проявляется.

В течение некоторого времени Intel предлагала утилиту MTH I.D, которая позволяла быстро определить, подлежит ли системная плата замене, в том числе и модуль памяти RDRAM RIMM объемом 128 Мбайт. Однако в настоящее время Intel не поддерживает данный набор микросхем, а утилита недоступна для загрузки. Также имейте в виду, что набор микросхем 820 изначально рассчитан для использования совместно с памятью RDRAM, а значит, при работе с системами, оснащенными памятью RDRAM, проблем возникать не должно.

Объединительные платы

Подробности

Родительская категория: Системные платы

Категория: Формфакторы системных плат

Системные платы в полном комплекте установлены не во всех компьютерах. В некоторых системах компоненты, которые обычно находятся на системной плате, устанавливаются на карту расширения, вставляемую в разъем на объединительной плате.

В таких компьютерах главная плата с разъемами называется объединительной платой, а компьютеры, использующие такую конструкцию, — компьютерами с объединительной платой.

Каждая из конструкций — с материнской или объединительной платой — имеет свои достоинства и недостатки. В конце 1970-х годов большинство оригинальных компьютеров выпускалось с объединительными платами. Впоследствии компании Apple и IBM повернули мир от модельного дизайна к использованию традиционных материнских плат с разъемами, поскольку последние оказались дешевле с точки зрения массового производства.

Существует два основных типа систем с объединительными платами: пассивные и активные. Пассивные объединительные платы вообще не содержат никакой электроники, кроме разве что разъемов шины и нескольких буферов и драйверных схем. Все остальные схемы обычных системных плат размещены на платах расширения. Есть пассивные системы, в которых вся системная электроника находится на единственной плате расширения. Практически это настоящая системная плата, но она должна быть вставлена в разъем на пассивной объединительной плате. Такая конструкция была разработана для того, чтобы максимально упростить модернизацию системы и замену в ней любых плат. Эта конструкция популярна в промышленных компьютерах и серверах, обычно монтируемых в стойке. На рисунке 1 показан типичный одноплатный компьютер на базе процессора Pentium 4. На рисунке 2 приведен пример корпуса пассивной системы.

Системы (иногда называемые одноплатными компьютерами), содержащие в себе системные и пассивные объединительные платы, являются наиболее распространенной конструкцией подобного исполнения. Обычно они используются в промышленных или лабораторных системах стоечного типа. Эти системы отличаются большим количеством разъемов, сверхмощными источниками питания и высокой производительностью; для них характерна обратная схема охлаждения, используемая для нагнетания давления внутри корпуса с помощью охлажденного фильтрованного воздуха.

Активные объединительные платы включают в себя схемы управления шиной и множество других компонентов. Большинство таких плат содержат всю электронику обычной системной платы, кроме процессорного комплекса. Процессорным комплексом называют ту часть схемы платы, которая включает в себя сам процессор и непосредственно связанные с ним компоненты — тактовый генератор, кэш и т.д. Если процессорный комплекс расположен на отдельной плате, то упрощается операция замены процессора более новым. В такой системе достаточно заменить только эту плату, а системную плату менять необязательно. В результате получается модульная системная плата с заменяемым процессорным комплексом.

В большинстве современных компьютеров с объединительной платой используется именно активная плата с отдельным процессорным комплексом. К сожалению, интерфейс процессорных комплексов до сих пор не стандартизирован, поэтому такие платы рекомендуется покупать только у производителя системы. Это сужает рынок и, естественно, приводит к росту цен, так что в результате полная системная плата другого производителя может оказаться даже дешевле.

Intel 840 (6-е поколение)

Подробности

Родительская категория: Системные платы

Категория: Наборы микросхем системной логики

Этот набор микросхем предназначен для создания системных плат с гнездами Slot 1, Slot 2 (процессоры Xeon) и Socket 370 для высокопроизводительных и мультипроцессорных систем. Набор 840 имеет ту же архитектуру, что и другие наборы серии 800, но содержат несколько дополнительных компонентов.

Основные компоненты семейства наборов микросхем 8xx приведены ниже.

• Контроллер памяти 82840. Осуществляет поддержку AGP 2x/4x, двойные каналы памяти RDRAM и несколько сегментов шины PCI для поддержки высокопроизводительных устройств ввода-вывода.
• Контроллер ввода-вывода 82801. Это эквивалент южного моста в старых архитектурах, однако он связан с компонентом MCH высокоскоростной шиной архитектуры концентратора IHA. Поддерживает 32-разрядную шину PCI, контроллеры IDE и сдвоенные порты USB.
• Базовая система ввода-вывода 82802. Это расширенная микросхема Flash ROM, хранящая системную BIOS, видеоBIOS, а также генератор случайных чисел Intel RNG, поддерживающий усиленное шифрование, цифровые подписи и протоколы защиты.

Кроме этих основных компонентов, в наборе микросхем Intel 840 используются еще три.

• 82806 — 64-разрядный контроллер шины PCI (P64H). Поддерживает 64-разрядные разъемы шины PCI, работающей на частоте 33 или 66 МГц. Данный компонент напрямую подключается к MCH через шину IHA. Это первая реализация 64-разрядной шины PCI на 66 МГц, позволяющая в четыре раза повысить быстродействие шины по сравнению со стандартной 3-разрядной, работающей на частоте 33 МГц.
• 82803 — повторитель памяти RDRAM (MRH-R). Преобразует каждый канал памяти в два канала, что позволяет существенно увеличить емкость устанавливаемой памяти.
• 82804 — повторитель памяти SDRAM (MRH-S). Преобразует сигналы RDRAM в сигналы, “понятные” памяти SDRAM. Этот набор микросхем может нормально функционировать с памятью типа SDRAM.

На рисунке ниже показана блок-схема набора микросхем системной логики Intel 840.

Набор 840 обладает следующими возможностями:

• поддерживает частоту шины 100/133 МГц;
• содержит два канала памяти RDRAM, работающих совместно и обеспечивающих полосу пропускания до 3,2 Гбайт/с;
• 16-разрядная реализация архитектуры IHA (HI16) позволяет при наличии дополнительного компонента P64H обслуживать конкурентные потоки в шине PCI, повышающие производительность шины;
• поддерживает AGP 4x;
• упреждающее кэширование, уникальное для набора микросхем 840, позволяет повысить эффективность потоков данных и максимизировать распараллеливание процессов в системе;
• имеет генератор случайных чисел Intel RNG;
• использует два порта USB 1.1.

К необязательным элементам набора 840 относятся сетевой и RAID-интерфейс. Для их реализации необходимо добавить соответствующие микросхемы.