■ контроллер IDE;
■ контроллер Serial AT А/RAID;
■ контроллер дисковода;
■ контроллер шин PCI и ISA;
■ USB-контроллер;
■ звуковой контроллер;
■ сетевой интерфейс;
■ контроллеры портов ввода/вывода.
Кроме того, южный мост взаимодействует с микросхемами BIOS и CMOS. Во многих современных чипсетах микросхема CMOS интегрирована в состав южного моста.
Оперативная память
Оперативная память – один из важнейших компонентов системы, она необходима для работы операционной системы и приложений, для обработки и временного хранения данных. Для оперативной памяти может использоваться обозначение ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) или RAM (Random Access Memory – память с произвольным доступом).
Во всех современных компьютерах применяется так называемая динамическая память, или DRAM (Dynamic RAM); подобное обозначение можно встретить в названиях некоторых параметров BIOS. Динамическая память бывает различных типов, но в последние годы применяются следующие.
■ SDRAM (Synchronous DRAM). Этот тип памяти широко внедрялся в системы класса Pentium I/II/III, в первые выпуски Pentium 4, а также в аналогичные модели, имеющие процессор AMD.
■ DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) , или просто DDR.
В отличие от обычной SDRAM, в DDR за один такт передается два пакета данных, поэтому эта память работает в два раза быстрее. Модули памяти DDR широко используются в современных компьютерах и выпускаются в нескольких вариантах, различающихся тактовой частотой. Модули могут иметь следующие обозначения: DDR266 (РС2100), DDR333 (РС2700), DDR400 (РС3200).
■ DDR2 . В этой памяти развиваются технологии DDR: в ней за один такт передается уже четыре пакета данных. На момент написания книги она использовалась только в новых чипсетах Intel, например i945/955.
Оперативная память выполняется в виде модулей, которые бывают нескольких типов. Память SDRAM, DDR/DDR2 выпускается в виде модулей DIMM – небольшой платы с несколькими чипами памяти, которая устанавливается в соответствующий разъем на системной плате (рис. 1.3). В отличие от ранее выпускавшихся модулей SIMM, в модулях DIMM применяется двухстороннее расположение выводов.
Рис. 1.3. Модуль памяти DIMM
Шины
Несомненное преимущество ПК – открытая архитектура, позволяющая в широких пределах изменять конфигурацию компьютера, адаптируя его для решения определенных задач. Для этого на системной плате есть периферийная шина с несколькими разъемами, куда можно вставлять необходимые платы расширения. Существует несколько основных типов шин.
■ ISA. Была единственной периферийной шиной для компьютеров 1980-х годов, в 1990-х существовала параллельно с шиной PCI. Лишь в платах последних лет разъемов для ISA нет.
■ PCI. Разработана в 1992 году компанией Intel для замены медленной шины ISA и является основной шиной для большинства компьютеров. Пожалуй, ее наиболее важное преимущество – поддержка технологии Plug and Play, позволяющей автоматически настраивать все подключаемые устройства.
■ AGP. Скоростной вариант шины PCI, специально оптимизированный для работы видеоадаптера.
■ PCI Express. Новая шина, предназначенная для замены шин PCI и AGP. На момент выхода книги использовалась в основном для подключения видеоадаптеров.
Порты
К портам подключаются периферийные устройства ввода/вывода. Разъемы портов обычно устанавливаются прямо на системную плату и выносятся на заднюю стенку компьютера. Их также называют интерфейсами.
В современных компьютерах используется несколько портов.
■ Последовательный порт (СОМ). Присутствует в компьютерах вот уже более двух десятков лет, однако в последнее время применяется не очень часто, в основном для подключения модемов.
■ Параллельный порт (LPT). К нему подключаются некоторые модели принтеров, сканеров и другие устройства.
■ Игровой порт. К нему подключаются в основном устаревшие джойстики, рули и другие игровые манипуляторы.
■ Порт PS/2. В большинстве компьютеров есть два таких специализированных порта: первый для подключения клавиатуры, второй – для мыши.
■ USB. Наиболее популярный интерфейс для самых разнообразных периферийных устройств. Позволяет подсоединять устройства при включенном питании и автоматически их настраивать.
■ IEEE 1394 (FireWire). Высокоскоростной последовательный порт для цифровых видеоустройств.
■ Инфракрасный порт (IrDA). Позволяет подключать периферийные устройства (мобильные телефоны и др.) без проводов, при этом информация передается с помощью инфракрасного излучения.
■ Bluetooth. Относительно новый и быстро развивающийся беспроводный интерфейс, который имеет лучшие характеристики, чем инфракрасный порт.
На рис. 1.4 показана задняя панель типичной системной платы с разъемами портов. Подробнее о настройке портов см. разд. 6.
Рис. 1.4. Разъемы портов на задней панели системной платы
Жесткие диски
Жесткий диск, или винчестер, — основное средство хранения информации в компьютере. Сейчас можно встретить жесткие диски с тремя различными интерфейсами подключения.
■ IDE, или АТА. Наиболее популярный интерфейс, который поддерживает каждая системная плата. Жесткие диски подключаются к контроллеру с помощью 40– или 80-жильного шлейфа, однако, кроме того, что нужно правильно подключить их физически, необходимо верно выставить перемычки на накопителе и проверить параметры этого накопителя в BIOS (см. разд. 4).
■ Serial ATA, или SATА . Этот интерфейс имеет более высокую скорость, чем АТА, и поддерживается практически всеми новыми платами. В отличие от IDE, данные передаются последовательно по семижильному кабелю, и накопители конфигурируются упрощенно и в большинстве случаев автоматически.
■ SCSI. Высокопроизводительный параллельный интерфейс, применяющийся обычно в серверных системах. Системные платы со встроенной поддержкой SCSI встречаются очень редко, поэтому для подключения SCSI-дисков обычно приходится устанавливать дополнительный SCSI-контроллер.
Устройства со сменными носителями
■ Дисководы. Устаревшее средство хранения информации, но в некоторых случаях без них нельзя обойтись, например при обновлении BIOS.
■ Приводы для CD и DVD. Компакт-диски и DVD – наиболее популярное средство распространения прикладных программ, игр, фильмов, музыки и другой цифровой информации, поэтому практически каждый компьютер оснащается приводом для работы с ними. Все приводы для CD и DVD используют IDE-интерфейс, их конфигурация почти не отличается от настройки жестких дисков с IDE-интерфейсом (см. разд. 4).
■ Устройства на основе flash -памяти. Flash-память – относительно новое средство хранения данных, которое, однако, уже успело завоевать широкую популярность благодаря надежности, компактности и удобству использования. Накопители с интерфейсом USB на основе flash-памяти являются хорошей альтернативой как гибким, так и оптическим дискам.
Системные ресурсы
Современный компьютер состоит из большого количества разнообразных устройств; и для нормальной работы они должны поддерживаться процессором, им нужен доступ к оперативной памяти и возможность обмена данными с периферией. Необходимо также, чтобы устройства не мешали друг другу, что достигается распределением между ними системных ресурсов. Их несколько.
■ Прерывания. С их помощью устройства используют процессор, чтобы обработать возникшие в них события. Далее мы рассмотрим распределение прерываний более подробно.
■ Каналы прямого доступа к памяти (DMA). Используются для обмена данными между устройством и оперативной памятью без участия процессора. Для реализации этой технологии в каждой системной плате есть контроллер DMA, поддерживающий до восьми каналов обмена данными.
■ Порты ввода/вывода. Служат для обмена данными между устройством и процессором. Для этих портов выделен диапазон в 64 Кбайт, большая часть которого свободна, поэтому конфликты с их использованием очень редки.
■ Области оперативной памяти, специально выделенные для определенного устройства. Как и в случае с портами ввода/ вывода, конфликты с областями памяти встречаются редко.
Прерывания
В работе компьютера часто возникают ситуации, когда процессору необходимо отложить на время выполнение основной программы и обработать нажатие клавиши на клавиатуре, щелчок кнопкой мыши или другое событие, возникшее в одном из устройств. Для реализации этой задачи во всех компьютерах используется механизм прерываний. Прерывание (INT) – приостановка процессором выполнения основной программы для обработки события, поступившего от внешнего устройства. В стандартном компьютере обычно доступны 16 прерываний, которые распределяются следующим образом:
