Alaplap
Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. november 11-én felülvizsgált
verziótól ; az ellenőrzések 33 szerkesztést igényelnek .
Alaplap (rendszer) kártya ( angol alaplap , köznyelven: "alaplap", "anya") - nyomtatott áramköri kártya , amely az alapja egy moduláris elektronikus eszköz, például - számítógép felépítésének .
Az alaplap tartalmazza az eszköz fő részét, például számítógép esetén - a processzort , a rendszerbuszt vagy buszokat , a RAM -ot , a "beépített" perifériavezérlőket, a szervizlogikát - és a további cserélhető kártyák csatlakoztatására szolgáló csatlakozókat, bővítőkártyáknak hívják , általában egy közös buszhoz vagy buszokhoz csatlakoznak - például a 2000-es évek elején egy IBM PC-kompatibilis számítógép alaplapja általában három különböző buszhoz - ISA , PCI és AGP - csatlakozókat tartalmazott . Ellentétben a hátlappal/kártyával , amely egyszerűen összeköti a bővítőkártyák csatlakozóit egymással, az alaplap mindig tartalmaz aktív komponenseket vagy csatlakozókat a beszerelésükhöz. Az angol nyelvű szakirodalomban az is szokás, hogy az alaplapokat magukra az alaplapokra ("alaplapokra") osztják fel, amelyek bővíthető és módosíthatóak, valamint "főlapokra" ("alaplapok"), amelyek nem rendelkeznek ilyen képességekkel, ill. teljes megváltoztathatatlan rendszert képviselnek.
Történelem
A legelső digitális számítógépek szinte soha nem voltak modulárisak, és gyakran különálló vezetékekkel összekapcsolt alkatrészekből álltak. Ennek ellenére a 40-es évek végére széles körben elterjedt az iparban a moduláris elv, amely nagymértékben megkönnyítette az akkor még rendkívül megbízhatatlan lámpagépek hibaelhárítását és javítását. Például a népszerű csőszámítógép-sorozat, az IBM 700 szabványos méretű, 4-8 lámpát és passzív elemeket tartalmazó modulokból épült fel, amelyeket felületi rögzítéssel kötöttek össze . Az ilyen modulok szabványos komponenst - például flip- flopot - valósítottak meg, és szabványos csatlakozókat használtak, azokat egy hátlapba szerelték be , amelyek csatlakozóit huzalozással kötötték össze . A csavaros és különösen a csuklós rögzítést nagyon gyorsan felváltotta a nyomtatott huzalozás , ami sokkal olcsóbban gyártható és könnyebben automatizálható, a 60-as évek elejére a nyomtatott áramköri lapok használata általánosan elfogadottá vált. A legtöbb elektronikus eszköz azonban – nem csak a számítógépek, hanem az analóg rendszerek, a kommunikációs és vezérlőberendezések és hasonlók – továbbra is nagyszámú, több kártyán szétszórt különálló alkatrészből állt.
Egy miniszámítógép processzora állhat egy tucat vagy két különböző kártyából, amelyeket egy rack-be szerelhető kosárba helyeznek, és egy rendszerbuszt szállító hátlapon csatlakozik . Más eszközök is elfoglalhatnak külön kosarat, vagy a processzorral közösbe telepíthetők, mint például a modern bővítőkártyák. Az "alaplap" és a "bővítőlap" fogalma a 70-es évek végén kezdett formát ölteni, amikor a mikroprocesszorok elterjedése lehetővé tette kompakt egylapos számítógépek létrehozását. Az ilyen típusú gépeknél a központi feldolgozóegységet , a memóriát és a perifériákat általában külön nyomtatott áramköri lapokon helyezték el, amelyeket a hátlaphoz csatlakoztattak . Az 1970-es évekből származó, széles körben használt S-100 gumiabroncs egy példa erre a rendszertípusra.
Ezt követően a mikroelektronika fejlődésével az otthoni és személyi számítógépek gyártói arra a következtetésre jutottak, hogy jövedelmezőbb a rendszer fő összetevőit külön kártyákról a hátlapra átvinni - ez lehetővé tette a gyártási költségek csökkentését és a jobb piacszabályozás. Az egyik első népszerű otthoni számítógép, az Apple II volt az első, amely valódi alaplappal rendelkezett, amelyre a központi processzort és a RAM -ot telepítették , a többi funkciót pedig további kártyákon vették át , amelyeket a készülékbe telepítettek. hét rendelkezésre álló bővítőhely. Az IBM Corporation ugyanezt az elvet követte , amikor piacra dobta IBM PC -jét . Mindkét cég a moduláris elven túl a nyílt architektúra elvét is alkalmazta , sematikus diagramokat, programozási felületeket és egyéb olyan dokumentációt publikált, amely lehetővé tette bővítőkártyák, majd alternatív alaplapok készítését ( IBM PC-kompatibilis gépek esetén, Az Apple alaplapokat szabadalmaztatták [1] ) harmadik fél gyártók számára. Általában új, mintakompatibilis számítógépek létrehozására szántak, sok alaplap további teljesítményt vagy egyéb funkciókat kínált, és a gyártó eredeti berendezésének frissítésére szolgált.
Az 1980-as évek végén és az 1990-es évek elején gazdaságilag megvalósíthatóvá vált, hogy egyre több periféria funkciót helyezzenek át az alaplapra. Az 1980-as évek végén a személyi számítógépek alaplapjain egyes IC-k (más néven Super I/O chipek ) terjedtek ki, amelyek képesek támogatni egy sor kis sebességű perifériát: billentyűzeteket , egereket , hajlékonylemez - meghajtókat , soros és párhuzamos portokat. Az 1990-es évek végére sok személyi számítógép alaplapja tartalmazott beépített fogyasztói minőségű audio-, video-, tároló- és hálózati funkciókat anélkül, hogy bármilyen kiegészítő kártyára lett volna szükség, kivéve talán a csúcskategóriás 3D -s játékokat és a számítógépes grafikus grafikus kártyákat . A bővítőkártyákat továbbra is használják professzionális PC-ken, munkaállomásokon és szervereken , hogy speciális funkciókat, nagyobb megbízhatóságot vagy teljesítményt biztosítsanak.
Az 1990-es években kifejlesztett laptopok a leggyakoribb perifériákat kombinálták. Még a bővíthető komponensek nélküli alaplapokat is tartalmazták, ez a tendencia a kisebb eszközök (például tabletek és netbookok) feltalálásakor is folytatódik.
Az IBM PC - alaplapok fejlődése
- Az IBM PC első modellje minimális eszközt tartalmazott az alaplapon: processzor , matematikai társprocesszor , RAM , ROM BIOS - szal , ISA-busz , billentyűzetvezérlő és szolgáltatási logika. A memória a panelekbe behelyezett külön mikroáramkörökbe lett beírva, a teljes szolgáltatási logika pedig alacsony integráltsági fokú mikroáramkörökre épült. A konfigurációt jumperekkel vagy DIP-kapcsolókkal módosították. Az ISA bővítőhelyeken kívül a kártyán csak a billentyűzet és a magnó csatlakoztatására szolgáló csatlakozók voltak . Az összes többi eszköz ( videoadapter , hajlékonylemez- és merevlemez - vezérlő , COM és LPT portok) a bővítőkártyákon volt ;
- Az IBM PC/AT megjelenésével az alaplap mérete és a rögzítési pontok pozíciója szabványossá vált, mint „ AT form factor ”. Úgy döntöttek, hogy elhagyják a magnó csatlakozóját , mivel ez az adattárolási mód kilátástalannak bizonyult egy PC számára. Valós idejű óra és nem felejtő memória jelent meg az alaplapon , ahová a rendszerbeállítási funkciók egy része átkerült.
- Ahogy az IBM PC-architektúra népszerűvé vált, speciális mikroáramkörök, úgynevezett lapkakészletek kezdtek el gyártani, amelyek a processzort más számítógép-alkatrészekkel kapcsolták össze . Ez lehetővé tette az alaplapok költségeinek csökkentését, és egyúttal átadja rájuk azokat a funkciókat, amelyek korábban a bővítőkártyákon keresztül működtek - lemezvezérlők, kommunikációs portok stb.
- A megbízhatóság növelése, a frissítések megkönnyítése és az alaplap helyének megtakarítása érdekében a RAM chipeket olyan modulokba kezdték kombinálni, amelyeket függőlegesen telepítettek az alaplapra - először SIPP modulok voltak, amelyek azonban nem bizonyultak elég megbízhatónak, és hamarosan kiváltotta a SIMM , majd a - DIMM .
- A processzorok teljesítményének növekedésével nőtt az energiafogyasztás és ennek megfelelően a hőleadás. A 80486-os processzorok későbbi modelljei már aktív hűtést igényeltek, amit az alaplapra kell rögzíteni. Az energiafogyasztás csökkentése érdekében a logikai szinteket, és így a processzor tápfeszültségét először 3,3 V-ra csökkentették, majd még lejjebb - körülbelül egy voltos feszültségig. Az ilyen alacsony feszültség biztosításához az alaplapon a processzor közvetlen közelében el kell helyezni egy másodlagos áramforrást (ún. VRM , eng. Voltage Regulator module - Voltage Regulator module).
- 1995 óta az ISA szabványt felváltotta a fejlettebb PCI busz . Hamarosan azonban ennek a busznak a sávszélessége már nem volt elegendő a nagy teljesítményű videokártyák működéséhez, és kifejezetten erre a célra fejlesztettek ki 1996-ban egy AGP portot , amelyet az alaplapokra egyidejűleg szereltek fel PCI és esetenként ISA slotokkal.
- Az 1990-es évek közepére az AT alaplapszabvány elavult, és az 1995-ben kifejlesztett új ATX szabvány váltotta fel . A váz és az AT-vel való tápegység összeférhetetlensége miatt azonban az AT-típusú lapokat az 1990-es évek végéig folytatták. Az új szabvány tápegység-vezérlő érintkezőket tartalmazott a tápegységen. A házon egy téglalap alakú ablaknak kell lennie a további csatlakozókhoz, amelyet az alaplaphoz mellékelt kupakkal zárnak le - a csatlakozók számát és elhelyezkedését ebben a zónában nem csak geometriai méretei korlátozzák.
- 1995-ben kidolgozták az USB -szabványt , de csak a 90-es évek végén kezdték beépíteni az alaplapokba - részben az Apple -nek köszönhetően, amely akkoriban nem x86 - kompatibilis számítógépeket adott el , de hozzájárult a perifériás eszközök fejlesztéséhez. az új kikötő. Ennek eredményeként a 2000-es évek elején az ATX és az USB szabványok szinte egyszerre terjedtek el: szinte minden ATX alaplap támogatta az USB-t, míg az AT alaplapok általában nem.
- A Socket 7 - ig terjedő processzorfoglalatok univerzálisak voltak – lehetővé tették az Intel , az AMD és a Cyrix azonos generációjának processzorainak telepítését . A jövőben az Intel és az AMD olyan processzorokat kezdett gyártani, amelyek mechanikusan és elektromosan nem kompatibilisek egymással.
- A Pentium II processzort és néhány másikat külön kártyára forrasztották a gyorsítótárral együtt, és függőlegesen egy speciális nyílásba , például a bővítőkártyákba helyezték, de a jövőben ezt az elrendezést nem alkalmazták széles körben, és főleg ipari és beágyazott számítógépeken található meg.
- A processzorok és videokártyák teljesítményének növekedésével az energiafogyasztásuk is nőtt, ezért kezdtek megjelenni az alaplapokon további csatlakozók a processzor táplálására. A stabilitás növelése és a hullámosság csökkentése érdekében a processzort és más alkatrészeket tápláló feszültségátalakítók többfázisúakká váltak.
- A 2000-es évek közepe óta az ATA -csatlakozót a SATA -csatlakozó váltotta fel (egy ideig párhuzamosan). A SATA csatlakozó sokkal kompaktabb, és az alaplapon akár egy tucat, néha több is elhelyezhető. Csak az IDE-csatlakozóval tűntek el a hajlékonylemez -csatlakozók , amelyeket továbbra is használtak, annak ellenére, hogy a 90-es évek elején már nem volt elegendő a hangerejük.
- Ezenkívül a 2000-es évek közepe óta az alaplapok kezdtek megjelenni a PCI Express buszon , amelyeket a PCI és az AGP helyettesítésére terveztek . És ha az AGP-t meglehetősen gyorsan kiszorították, akkor kellően sok eszközt gyártottak PCI-hez, így a PCI (és néha még az ISA ) csatlakozókat is több mint egy évtizeddel a PCI Express megjelenése után telepítik az alaplapokra.
- Ezenkívül annak érdekében, hogy csökkentsék a zajt alacsony terhelésnél és növeljék a hatékonyságot nagy terhelésnél, az alaplapokat hőérzékelőkkel és ventilátorvezérlő áramkörökkel szerelték fel. Ezenkívül a hőérzékelőket közvetlenül a processzorokba kezdték beépíteni. Ez különösen fontos volt a túlhajtások szerelmeseinek .
- Ha korábban a BIOS frissítése csak programozó segítségével volt lehetséges , akkor a 2000-es évek közepe óta lehetővé vált a közvetlenül az operációs rendszerből történő frissítés, ami több lehetőséget adott a túlhajtásra, és lehetővé tette a BIOS hibáinak kijavítását is.
- 2013-ban egy új bővítőkártya formátum került bevezetésre - M.2 . Az ilyen kártyák kis méretűek, és vízszintesen vannak felszerelve az alaplapra. Alapvetően az M.2 formátumú kártyákat nagy sebességű SSD-meghajtókhoz és Wi-Fi hálózati adapterekhez használják. Az SSD-meghajtókhoz készült M.2-es kártyák fő előnye, hogy az AHCI helyett az NVMe protokollt használhatják , ami a párhuzamosítás miatt jelentősen megnövelheti mind a szekvenciális, mind a véletlenszerű olvasási/írási sebességet. Ezenkívül az M.2 SSD kártyák további kábelek és rögzítők nélkül kerülnek az alaplapra, ami nagyon kényelmes lehet kis méretű összeállításokban.
- A 2010-es évek végén divatba jöttek az átlátszó házfallal ellátott PC-k a tartalmának bemutatására. Az alaplapgyártók szitanyomást kezdtek alkalmazni a lapokra, és olyan fantáziadús hűtőbordákat szereltek fel, amelyek nemcsak a hő elvezetésére szolgálnak, hanem gyakran pusztán dekorációs célokra is. A rajongók alaplapjait dekoratív világítással is fel lehet szerelni.
- A 2010-es években a miniatűr microATX és mini-ITX alaplapok is népszerűvé váltak a nagy teljesítményű rendszerek kompakt csomagban történő összeszerelése terén.
A számítógép alaplapjának gyakori összetevői
Az alaplap fő (nem eltávolítható) részei:
Az alaplap a hozzá tartozó eszközökkel a ház belsejében van felszerelve tápellátással és hűtőrendszerrel , amelyek együtt számítógépes rendszeregységet alkotnak .
Az alaplapok osztályozása alaktényező szerint
Alaplap alaktényező - szabvány, amely meghatározza a számítógép alaplapjának méreteit, a házhoz való rögzítésének helyét ; a busz interfészek, I/O portok , processzoraljzat , RAM bővítőhelyek elhelyezkedése rajta , valamint a tápegység csatlakoztatására szolgáló csatlakozó típusa .
A formai tényező (mint minden más szabvány) tanácsadó jellegű. Az alaktényező specifikációja meghatározza a szükséges és az opcionális összetevőket. A gyártók túlnyomó többsége azonban előszeretettel alkalmazza a specifikációt, hiszen a meglévő szabványoknak való megfelelés ára az alaplap és a más gyártók szabványosított berendezéseinek (perifériák, bővítőkártyák) kompatibilitása (ami kulcsfontosságú a birtoklási költségek csökkentésében). , angol TCO ).
Vannak olyan alaplapok, amelyek nem egyeznek a meglévő formai tényezőkkel ( lásd a táblázatot ). Ez a gyártó alapvető döntése, mivel a piacon meglévő termékekkel ( Apple , Commodore , Silicon Graphics , Hewlett-Packard , Compaq gyakrabban, mint mások figyelmen kívül hagyták a szabványokat) összeférhetetlen „márkát” akarnak létrehozni, és kizárólag perifériákat gyártanak. eszközök és tartozékok hozzá.
A számítógép rendeltetése (üzleti, személyes, játék) nagyban befolyásolja az alaplap szállítójának kiválasztását.
Így egy külön alaplap vásárlását indokolja egy „speciális” konfigurációjú számítógép létrehozása, például alacsony zajszint vagy játék .
Modell definíció
Meghatározhatja a telepített alaplap modelljét
- vizuálisan, gyári címkék és feliratok segítségével a táblán
- szoftvereszközök, például DMI segítségével
- programozottan, egy olyan segédprogram használatával, mint a CPU-Z . Linuxon használhatja a dmidecode segédprogramot, Windowson pedig SIW - t vagy AIDA64 -et
Energy Saving Technologies
Az energiatakarékos és környezetbarát megoldásokat
igénylő "zöld" technológiák iránti fokozott figyelem, az alaplapok fontos jellemzőinek biztosítása számos gyártó céget kényszerítettek arra, hogy ezen a területen különféle megoldásokat dolgozzanak ki.
Az elkövetkező 20-30 évben az elektronikus eszközök egyre növekvő népszerűsége miatt az Európai Unió úgy döntött, hogy hatékony stratégiát vezet be az energiafogyasztási problémák kezelésére. Ehhez energiahatékonysági követelményeket adtak ki - ErP (Energiával kapcsolatos termékek) és EuP (Energiahasználó Termék). A szabvány a kész rendszerek energiafogyasztásának meghatározására szolgál. Az ErP/EuP követelményeinek megfelelően a rendszernek 1 W-nál kevesebb áramot kell fogyasztania kikapcsolt állapotban.
Az ErP/EuP 2.0 specifikációi sokkal szigorúbbak, mint az első verzióé. A (2013-ban hatályba lépett) ErP/EuP 2.0 szabványnak való megfelelés érdekében a számítógép teljes energiafogyasztása kikapcsolt állapotban nem haladhatja meg a 0,5 wattot.
- EPU motor
- Az Ultra Durable (1., 2. és 3. verzió) a Gigabyte [2] technológiája , amelyet az alaplap hőmérsékletének és megbízhatóságának javítására terveztek, és a következőket tartalmazza:
- A 70 µm (2 oz/ft²) megnövelt (duplázott) vastagságú rézréteg az alaplap táp- és alaplapján egyaránt 50%-kal csökkenti az alaplap impedanciáját , ami alacsonyabb számítógép üzemi hőmérsékletet, jobb energiahatékonyságot és jobb rendszerstabilitást eredményez. gyorsulási feltételek.
- Csökkentett bekapcsolási ellenállású térhatású tranzisztorok használata (RDS(on)). A +12 voltos teljesítményátalakítók tranzisztorai viszonylag sok hőt bocsátanak ki, és amikor a processzor tápellátási alrendszerének hűtéséről beszélnek, akkor pontosan ezekre gondolnak.
- Ferritmagos fojtótekercsek használata – ezek a fojtótekercsek kevesebb energiaveszteséget és kevesebb elektromágneses sugárzást biztosítanak . [3]
- Ólommentes forrasztóanyag használata.
- Karton és műanyag csomagolás újrafelhasználása.
Lásd még
Jegyzetek
- ↑ Az IBM szabadalmaztatta a BIOS firmware kódját , de nem a programozói felületet, ami lehetővé tette a szabadalom megkerülését a "tiszta szoba" módszerrel .
- ↑ CU 29 technológia archiválva : 2013. január 10. a Wayback Machine -nél // gigabyte.ru
- ↑ Ultra Durable 3 Archiválva : 2012. április 27. a Wayback Machine Ferra.ru -nál
Irodalom
- Scott Mueller. PC-k frissítése és javítása = PC-k frissítése és javítása. - 17. kiadás - M .: Williams , 2007. - S. 241-443. — ISBN 0-7897-3404-4 .
Linkek