1

Računarski hardver

Matične ploče – 2. deo

Danijel Čabarkapa, Tehnička škola Šabac

2

Komponentenamatičnimpločama

3

Komponente matičnih ploča

Savremene matične ploče imaju veći broj delova (komponenti)koje su u njih ugrađene

Matične ploče se sastoje od većeg broja čipova, ležišta, slotova,naponskih regulatora, integrisanih elektronskih komponentiitd...

Komponente ili delovi matičnih ploča su:

a) Podnožje za procesor (Socket)

b) Skup čipova (chipset)

c) BIOS čip i baterija

d) Memorijski slotovi DIMM

e) Slotovi sabirnica (AGP, PCI, PCIe) ili kartica za proširenja

f) Naponski regulatori za CPU i RAM

g) Portovi za I/O uređaje (ploča sa zadnje strane ploče)

h) Interni konektori na ploči (IDE, SATA, Floppy...)

4

Slotovi za PCI i PCIe kartice

Portovi za I/Operiferije

Socket za CPU

CPU naponski fazni regulator

Memorijskislotovi

Glavni ATX konektor zamatičnu ploču

5

Baterija

Portovi za I/Operiferije

Northbridge čip

CPU naponski fazni regulator

SATA konektori za hard-diskove

IDE i Floppy konektori

Southbridge čip

6

Podnožja za procesore (Sockets)

7

Podnožja za procesore

Počevši od Intel 486 CPU, procesori imaju mogućnost da ih korisnikmože sam zameniti namatičnoj ploči

Tokom vremena razvijeni su standardi za korišćenje podnožja za CPUna ploči (koja se obično zovu slotovi ili Socketi za CPU)

Intel i AMD imaju sopstvene standarde za Sockete, pa se matičneploče klasifikuju prema tome da li koriste Intel ili AMD procesore

Vremenom je razvijeno nekoliko standarda za CPU podnožja, ali sesva ona u navećem broju slučajeva dele na:

a) PGA (Pin Grid Array), stariji standard koji koristi rupe na samompodnožju u koje naležu pinovi koji su sa donje strane CPU čipa

b) LGA (Land Grid Array), noviji standard kod kojeg su konektori na samompodnožju, a na CPU čipu sa donje strane su izdvojena mesta za kontakte

Socketi za CPU se obično obeležavaju ili brojem (koji ujednopredstavlja broj izvoda ili pinova na procesoru) ili se obeležavajuslovnom oznakom

8

Podnožja za procesore

Podnožje za CPU mora da obezbedi:

o Laku zamenu procesora

o Čvrst spoj procesora imatične ploče

o Komunikaciju CPU čipa i ostalih komponenti namatičnoj ploči

o Kompatibilnost sa više generacija procesora

Jednostavnost zamene procesorskog čipa omogućena jekorišćenjem ZIF (Zero Insertion Force) mehanizmazaključavanja/otključavanja CPU čipa uz pomoć polugice sastrane CPU podnožja

Standardom je predviđeno da se više generacija procesoramože koristiti na više generacija matičnih ploča, čime jeomogućena proširivost računara u većoj ili manjoj meri

9

Intel CPU Sockets-stariji standardi

10

Intel CPU Sockets-noviji standardi

11

AMD CPU Sockets-standardi

12

Serverski CPU Sockets-standardi

13

Podnožja za procesore - oznake

o FC-PGA (Flip-Chip Pin Grid Array)

o FC-PGA2 (FC-PGA sa integrisanim hladnjakom)

o PAC (Pin Array Cartridge)

o PPGA (Plastic Pin Grid Array)

o SEPP (Single Edge Processor Package)

o SPGA (Staggered Pin Grid Array)

o mPGA (Micro-Pin Grid Array)

o PGA (Pin Grid array)

o LGA (Land Grid Array)

o VRM (modul naponskog regulatora sa promenljivim naponima na izlazuodređenim tipom modula ili podešavanjem kratkospojnika na ploči)

o Auto VRM-naponski regulatori sa automatskim izborom izlaznog naponakoji se detektuju preko naponskih ID portova (VID) na CPU čipu

14

Podnožja za procesore

Socket 1 PGA sa 169 pinova, Intel 486 serija CPU

Socket 5 PGA sa 320 pinova, Intel Pentium 75-133MHz,

AMD K5

15

Podnožja za procesore

Slot 1 sa 242 pina (Intel Pentium II, III CPU) i Socket

370 za Pentium III CPU

Slot 1 podnožje sa Celeron CPU čipom na adapteru

16

Podnožja za procesore

Slot A sa 555 pinova, AMD Athlon CPU

Socket 754 podnožje za AMD Athlon 64, Sempron i Turion

64 CPU

17

Podnožja za procesore

Slot A sa 555 pinova, AMD Athlon CPU

Socket 754 podnožje za AMD Athlon 64, Sempron i Turion

64 CPU

18

Podnožja za procesore

Socket LGA 775 za Pentium IV, Pentium D, Core 2 Duo i

Core 2 Quad CPU

Socket AM2 podnožje PGA za AMD Athlon 64 i Athlon 64

X2

19

Podnožja za procesore

Socket LGA 2011 za najnovije Intel Sandy Bridge-E procesore

20

Podnožja za procesore

PGA Socket AM3 za novije AMD FX, Bulldozer, Phenom II i Athlon II procesore

21

Montaža procesora 1

Korak 1: Lociranje CPU podnožja na matičnoj ploči

22

Montaža procesora 2

Korak 2: Podignuti desnu polugu za otključavanje jedne strane CPU podnožja

23

Montaža procesora 3

Korak 3 : Podignuti levu polugu za otključavanje druge strane CPU podnožja

24

Montaža procesora 4

Korak 4 : Podignuti metalni okvir kako bi se omogudilo postavljanje procesora u podnožje

25

Montaža procesora 5

Korak 5 : Paziti na orjentaciju CPU čipa i pažljivo ga postaviti u podnožje

26

Montaža procesora 6

Korak 6 : Nakon postavljanja CPU, ukloniti zaštitu sa gornje strane podnožja i zaključati ga vradanjem

obe poluge na svoje mesto

27

Skup čipova (chipset) matične ploče

28

Čipset matične ploče

Prve generacije matičnih ploča su se sastojale od velikog brojačipova i bile su jako skupe; komponente (čipovi) prvih matičnihplča bili su: matematički koprocesor, generator takta, kontrolersabirnice, sistemski mrač vremena, DMA kontroler, kontrolerprekida itd...

Kasnije su svi ovi zasebni čipovi zamenjeni jednim jedinstvenimčipom matične ploče što je značajno pojeftinilo cenu izrade

Od 1994 g. Intel postaje lider u proizvodnji čipova za matičneploče i to je i danas

Postojalo je još nekoliko proizvođača čipova za ploče (AMD,VIA, SiS, NVIDIA), ali su danas “preživeli” jedino NVIDIA i AMD(ranije ATI)

Intel nije mogao čeka da drugi proizvođači počnu da pravematične ploče i čipove za njihove tadašnje CPU (286, 386 i 486)i ušao je u tržište čipova imatičnih ploča već 1989 g.

29

Čipset matične ploče

Kada se 1993 g. pojavio Pentium CPU, Intel je već imaospreman skup čipova 430LX kao i odgovarajuće matične ploče

Danas Intel istovremeno razvija nove generacije CPU čipova,matične ploče i njima odgovarajuće čipsetove

Uz novu generaciju CPU, Intel uvek objavljuje i novi čipset pa nepostoji zastoj u čekanju na novematične ploče

Nova generacija procesora obično povlači i novi Socket, štoautomatski znači da je potrebna i novamatična ploča

Intel je značajan jer uvodi najnovija i najoptimalnija rešenja zanove računarske sisteme (integrisan memorijski kontroler uokviru CPU čipa, integrisana grafika i Northchip u okviru CPUitd...)

30

Oznake Intel čipsetova

Oznaka serije čipseta Podržani CPU i karakteristike

420xx 486

430xx Pentium, EDO memorije

440xx Pentium Pro/II/III, AGP, SDRAM

450xx Pentium Pro/II/III,Xeon, SDRAM

8xx Pentium II/III/IV, AGP, DDR

9xx Pentium IV/D/Core2, PCIe, DDR2

3x Core 2, PCIe, DDR2/DDR3

4x Core 2, PCIe v.2.x, DDR2/DDR3

5x Core i-serija CPU, PCIe v.2.x

6x Core i-serija CPU (2 gener.), PCIe v.2.x,

SATA, eSATA

7x Core i-serija CPU (3 gener.) Ivy Bridge,

Integrisana grafika u CPU čipu, USB

3.0, PCIe v.3.0, SATA3, eSATA

31

Oznake AMD čipsetova

Oznaka serije čipseta Podržani CPU i karakteristike

AMD 750/760 AGP x2/x4, SDRAM/DDR SDRAM,

Athlon/Duron CPU

AMD 8000 Athlon/Opteron 64-bitni, HT, PCI 2.2,

AMD/ATI 400,500,600 Phenom/Athlon 64/Sempron, CrossFire,

7.1 High-Definition Audio, 10xUSB2.0,

SATA2, integrisana grafika, HDMI, Dual-

Link DVI-D

AMD 700 Phenom/Athlon 64/Sempron, PCIe

ver.2, CrossFire Hybrid/X, SATA, eSATA

AMD 800 Socket AM3, Phenom II/Athlon

II/Sempron, SATA2, CrossFire Hybrid/X,

PCIe ver.2

AMD 900 FX Bulldozer CPU, AM3+ Socket, HT

ver 3.1, CrossFire X/nVIDIA SLI,

SATA3, HD Audio, do 4 PCIe x1 slota

32

Čipset Intel matičnih ploča

Intel koristi tri različite čipset arhitekture za svoje ploče:

a) North/South Bridge arhitekturu (od serije 400 čipsetova)

b) Hub arhitektura (800 i 900 serija, 3x, 4x i 5x čipsetovi)

c) Single chip (od serije 6x čipsetova)

Oznake Intel čipsetova zavise od generacije, obično u okvirujedne serije čipseta postoji nekoliko oznaka npr. Intel Serija 7čipsetova ima npr. sledeće verzije: Q77, Q75, Z75, Z77 i H77 gdeje Z77 čipset predviđen za matične ploče vrhunskihkarakteristika, dok su Z75 i H77 čipsetovi namenjeni za jeftinijarešenja sa pojedinim “ukinutim” karakteristikama

33

North/SouthBridge čipovi

Najveći broj ranijih Intelovih čipsetova (a današnjih AMD-ovih)se zasniva na arhitekturi Severnog i Južnog čipa u okviru čipseta

• NorthBridge čip povezuje CPU čip sa grafičkom karticom tipaPCIe x8/x8 i sa RAMmodulima

• SouthBridge povezuje severni čip sa kontrolerima manjihbrzina (IDE, SATA, Audio, BIOS, LAN....)

• Super I/O čip je nekada bio zaseban čip (nezavisnihproizvođača) zadužen za povezivanje periferija, ali je njegovefunkcije kasnije preuzeo SouthBridge čip

• Novije matične ploče zasnovane na ovoj arhitekturi imaju većibroj periferija povezanih preko južnog čipa sa ostatkomračunarskog sistema

34

North/SouthBridge čipovi

• Poslednje generacije matičnih ploča zasnovanih na Intelprocesorima nemaju NorthBridge čip jer je on implementiranu okviru CPU čipa; time se pojednostavljuje arhitektura ploče,ubrzava se prenos podataka ali se usložnjava arhitekturasamog procesora; u ovom slučaju sve brze PCIe sabirnice sudirektno povezane i kontrolisane od strane CPU čipa, dokzaseban SouthBridge čip kontroliše sve ostale veze

• AMD matične ploče još uvek imaju tradicionalnu arhitektururazdvojenih NorthBridge i SouthBridge čipova u okviru čipseta

North/South Bridge čipsetovi

Južni čip (South Bridge)

Severni čip (North Bridge)

36

Hub arhitektura čipsetova

Od 1999 g. Intel koristu HUB arhitekturu pri čemu seNorthBridge čip sada naziva MCH (Memory Controller Hub) iliIOH (I/O Hub); South Bridge se naziva ICH (I/O Controller Hub)

Sistemi koji koriste integrisani grafički podsistem na pločikoriste GMCH (Graphic Memory Controller Hub) čip

Ova arhitektura koristi namenski hub interfajs koji je duplo bržiod PCI sabirnice; Na ovaj način ostvaruje se:

Brži sistem: kasniji sistemi su koristili DMI (Direct MediaInterface) koji je 7-14 x bio brži od povezuje PCI sabirnice

Manje opteredenje PCI sabirnice

Manji broj linija na ploči (DMI je serijski prenos koji zahtevapostojanje 8 različitih parova linija koji se nazivaju “lines”)

North/South Bridge čipsetovi

Primer Intel Hub arhitekture čipseta

38

Hub arhitektura čipsetova

Koriste se dva osnovna tipa hub arhitekture za ploče:

a) AHA (Accelerated Hub Architecture), od serije 800 Intel čipsetova,koja je predstavljala 66MHz, 8-bitni, 4x (quad-clocked) interfejs sapropusnim opsegom od 266MB/s (4 x 66MHz x 1B), duplo brže odPCI sabirnice

b) DMI (Direct Media Interface), od serije 900 Intel čipsetova, koja sezasniva na PCIe interfejsu od 4 linije (lane) širine 4 bita, pri čemuse postiže propusni opseg od 1GB/s

c) HT (HyperTransport), prvenstveno kod AMD čipsetova, koji prenosipodatke između CPU, RAM i čipseta uzlaznom/silaznom ivicomDDR takt-signala; postojalo je nekoliko HT verzija:

• HT v. 1.x (12.8Gb/s, AMD Socket 754 CPU)

• HT v. 2.0 (22.4Gb/s, AMD Socket 939 CPU)

• HT v. 3.0 (41.6Gb/s, AMD Socket AM2+, AM3 CPU)

• HT v. 3.1 (51.2Gb/s, AMD Socket AM3+ CPU)

INTEL Single-Chip ARHITEKTURA

AMDARHITEKTURA