Електроника на дънната платка. Концепции при дънните платки.

Кутията на персоналния компютър съдържа различни компоненти, като дискови устройства, захранващ блок и дънна платка( mother-board), върху която се вграждат микропроцесорът и паметта и към която се включват различни разширителни карти. От дънната платка зависят мощността и бързодействието на PC.

Дънната платка обикновено се разработва за определени микропроцесори или микропроцесорни фамилии, за това PC може да се квалифицира в зависимост от съответната дънна платка.

Съществуват различни концепции за изграждане на PC, които имат и предимства и недостатъци.

1. Конвенционална дънна платка с микропроцесор, електрониката на която може да се доразвива чрез поставяне на разширителни карти (интерфейси, графични карти и др.).Конвенционалната дънна платка е реализирана както при първите PC. На дънната платка се намират процесорът на системата и основната електроника-паметта и контролерите за прекъсванията, DMA и клавиатурата. Графичната карта, интерфейсите и контролерът за дисковите устройства са реализирани на разширителни карти.

Фиг. 1

На дънната платка на фиг.1 може да де вградят модули памет SIMM с общ обем до 32 MByte. Чрез специален слот е възможно вграждането на допълнителна памет. Такива нестандартни решения са създадени само за определени модели дънни платки и слотове и на са съвместими със стандартните решения.

2. Дънна платка с интегрирани допълнителни компоненти

На тази фигура е показана дънна платка, върху която наред с основните компоненти като процесор и памет са интегрирани сериен и паралелен интерфейс и флопидисков контролер. Тук е даден по-стар модел за процесор 8088, платката разполага само с 8-битови слотове, а схемите памет (512 KByte) са запоени направо на платката. За настройка е предвиден блок с превключватели DIP, което е типично за по-старите модели дънни платки. При тази платка е необходимо да се постави само графична карта.

Дънните платки с интегрирани компоненти (графични, звукови, мрежови карти, модеми и др.), които в типичния случай се намират на разширителните карти, обикновено се срещат при по-прости модели PC. Възможностите за надстройка при тях е много ограничена, тъй като вградените графични и звукови контролери не могат лесно да се изключат, за да се поставят други, реализирани като разширителни карти. Към този тип PC могат да се отнесат и преносимите компютри.

Показаната дънна платка е от 1986 г., но тази концепция е възприета с навлизането на дънни платки PCI. Освен това куплунгите на интерфейсите при тази дънна платка се намират директно върху нея, както се реализира при най-новите модели ATX.

Старите модели нямат стандартен размер, а разположението на куплунгите е подбрано индивидуално от производителите, което изисква и специална кутия.

Едва с появата на дънни платки PCI за процесори 486 започва да се налага интегриране на контролери за основните интерфейси и за флопидисковите устройства със съответните им куплунги на дънната платка. В дънните платки за процесорите Pentium това вече е стандарт.

Предлагат се и някои стандартни дънни платки, например тези на фирмата Gigabyte, на която е интегриран и графичен чип. Той може да използва ”нормалната” памет като графична памет, като размерът може да се избира

според нуждите. Затруднената поддръжка на драйверите и невъзможността за замяна на графичния контролер правят тези платки не особено привлекателни.За съжаление интегрираните допълнително компоненти не винаги могат да се изключат при дефект, което може да доведе да покупка на нова дънна платка.

3. Дънна платка с монтирани процесорни модулиСъществуват редица реализации на PC, които не разполагат с цокъл за поставяне на процесор, а отделен слот, в който се поставя специален процесорен модул. Например фирмата AMI е създала т.нар. Flex-CPU. Това са конвенционални платки, върху които наред със CPU се намира кеш-памет, а понякога и математически копроцесор,но дънната платка е реализирана конвенционално със слотове и набор от чипове.

В зависимост от версията модулът е реализиран с различни процесори (386, 486) и някои допълнителни периферни чипове. При надграждане не е необходимо да се превключват джъмпери или да се правят други изменения в схемата. Фирмата Intel възприема този подход през 1997 с нейния Slot One (slot 1), който се ползва при Pentium II. Освен процесора Pentium II модулът съдържа кеш памет и някои други компоненти.

4. Карти Slot-CPU и системи Backplane PC реализирани с карта, означавана като Slot-CPU, разполагат само с

напълно пасивна дънна платка, което означава, че на дънната платка се намират само слотове и никаква друга електроника. Монтирани са само куплунги за клавиатура и за захранване.

Картите Slot-CPU се предлагат за слотове ISA и PCI, също и с процесори Pentium и с по-малки размери от показаната. Нейните основни функции са идентични на тези на конвенционалната дънна платка. Ако системата, реализирана на основата на такава карта, трябва да се надгради или разшири, не е необходима подмяна нито на дънната платка, нито на другите компоненти. Подменя се само картата Slot-CPU. Основните области на приложение на

картите Slot-CPU е по-скоро в специализирани PC системи, главно в комуникационната, медицинската техника и индустриалната автоматизация. Картите Slot-CPU се използват най-често в по-плоски кутии за PC

5.Вградени PCОсобено компактни PC съвместими системи, каквито намират

приложение в измервателната и регулиращата техника и автоматизацията, могат да се реализират чрез използване на модули PC/104, при които размерите на платката са 3,6 x 3,8 инча.Стандартизацията е реализирана на базата на стандарта IEEE-Р996.1. Съществуват и други варианти на реализации на вградените PC, но те са специфични решения на различните производители и модулите не са съвместими помежду си.

Независимо от това как е изградена PC системата, дали е използвана стандартна дънна платка или модули PC/104, във всеки случай трябва да е гарантирана съвместимостта на използвания софтуер. Ключът на гарантиране на съвместимостта е BIOS. Тя, от една страна, реализира връзката между хардуера на системата и може да е различна в зависимост от конкретната реализация, а от друга –предлага стандартни софтуерни интерфейси, върху които се базират програмите. Предимимство на PC-базираните системи е, че при разработване на софтуер може да се използват множество широко разпространени сред потребителите на PC помощни програми и езици за програмиране.