background image

J

J

a

a

k

k

 

 

d

d

z

z

i

i

a

a

a

a

 

 

p

p

y

y

t

t

a

a

 

 

g

g

ó

ó

w

w

n

n

a

a

 

 

P yta g ówna komputera to najwa niejszy element peceta. Determinuje zarówno wydajno

, jak i stabilno 

pracy. Niestety, to w a nie na p ycie g ównej sprzedawcy komputerów oszcz dzaj  najcz

ciej. Powód jest 

oczywisty, tylko w ska grupa u ytkowników docenia znaczenie tego elementu.  atwiej jest sprzeda  zestaw z 
procesorem o wi kszej liczbie megaherców ni  z markow  p yt  g ówn . Tymczasem pecet wyposa ony w  wietny 
procesor i przestarza , niedbale zaprojektowan  p yt  b dzie dzia a  wolniej.  

T

T

e

e

c

c

h

h

n

n

o

o

l

l

o

o

g

g

i

i

a

a

 

 

p

p

r

r

o

o

d

d

u

u

k

k

c

c

j

j

i

i

 

 

Ka dy, kto chocia  raz mia  w r ku p yt  g ówn , zapewne zastanawia  si , po co jest tam a  tak du a liczba 

cie ek. To co wida  na jednej i drugiej stronie laminatu, to tak naprawd  tylko niewielka cz 

wszystkich 

po cze . P yta g ówna z o ona jest z kilku

 

warstw, które w procesie produkcji s  nak adane na siebie, a nast pnie 

odpowiednio  czone. Warstwowa budowa jest niezb dna ze wzgl du na ogromn  liczb  po cze . Tylko do 
jednego uk adu steruj cego p yt  g ówn  dochodzi ponad kilkaset po cze . Najbardziej skomplikowany w 
monta u jest mostek pó nocny, do którego dochodz 

cie ki od procesora, banków pami ci, AGP oraz mostka 

po udniowego. Du a liczba po cze  to pocz tek zmartwie

 

konstruktorów p yt g ównych. Niezwykle istotna jest 

tak e d ugo 

cie ek 

 

musz

 

one by

 

przynajmniej z grubsza równe. Chodzi tu o zrównowa enie pojemno ci 

po cze  tak, by przekazywa y impulsy elektryczne równocze nie. Produkcja p yt g ównych nie ró ni si  od 
produkcji innych uk adów elektronicznych. Na p yt  z laminatu nanoszona jest warstwa miedzi lub aluminium. 
Nast pnie laserem wypala si 

cie ki o zgodnym z projektem przebiegu i grubo ci. Kolejne laminaty  czy si  ze 

sob  i skleja, a nast pnie wlutowywuje si  elementy analogowe i uk ady scalone. Projektowaniem samych 
laminatów zajmuje si  tylko kilka firm na  wiecie. Pozostali producenci oznaczaj  produkty innych firm w asnym 
logo i sprzedaj  pod w asn  mark .

   

M

M

o

o

c

c

 

 

d

d

l

l

a

a

 

 

p

p

y

y

t

t

y

y

 

 

Wydajno 

chipsetu i innych komponentów to nie wszystko. Dobrze zaprojektowane urz dzenie elektroniczne 

musi by  stabilne, a jego podstaw  jest poprawnie dzia aj cy uk ad zasilania. Zasilacz musi dostarcza  do p yty 
g ównej napi cia o wymaganych warto ciach i stabilizacji. P yta winna dystrybuowa  moc tak, aby nie zabrak o jej 
karcie graficznej czy procesorowi. Wi

e si  to z zastosowaniem lepszej jako ci elementów analogowych 

(kondensatorów, tranzystorów mocy), niewra liwych na zmian  parametrów pod wp ywem nagrzewania oraz 
starzenia si .

  

B

B

u

u

d

d

o

o

w

w

a

a

 

 

Najwa niejszym elementem wp ywaj cym na dzia anie i wydajno 

p yty g ównej jest uk ad steruj cy, tak 

zwany chipset. Do jego zada  nale y zapewnienie sprawnej wymiany danych pomi dzy poszczególnymi 
komponentami systemu. Umo liwia on odpowiedni  szybko 

przesy u informacji zarówno mi dzy kart  grafiki, 

procesorem a pami ci  RAM, jak równie  pomi dzy ma o istotnymi z punktu widzenia wydajno ci urz dzeniami 
wej cia/wyj cia (I/O). Chc c umo liwi  wszystkim tym uk adom sprawn  i niezak ócon  wymian  danych, a

 

jednocze nie nie skomplikowa  zbytnio samej konstrukcji, podzielono uk ad steruj c  na dwa odr bne chipy. 
Pierwszy z nich to mostek pó nocny, zajmuj cy si  obs ug  z cza AGP, procesorem oraz pami ci  RAM. Drugi to 
mostek po udniowy, do którego zada  nale y sprawna komunikacja procesora i pami ci RAM z wieloma 
kontrolerami, kartami PCI oraz uk adem d wi kowym.

  

M

M

o

o

s

s

t

t

e

e

k

k

 

 

p

p

ó

ó

n

n

o

o

c

c

n

n

y

y

 

 

Najwa niejszym uk adem na p ycie jest mostek pó nocny. Stanowi on najbardziej obci

on  cz 

systemu 

zaraz po procesorze i karcie graficznej. W tym miejscu  cz  si  drogi kilku szerokich strumieni danych, 
w druj cych z pami ci RAM, procesora oraz AGP. Dodatkowo nie mniej szeroka jest magistrala od drugiej cz

ci 

chipsetu 

 

mostka po udniowego. W starszych p ytach do komunikacji mi dzy mostkami u ywano magistrali PCI, 

pozwalaj cej na przesy anie danych z pr dko ci  133 MB/s. Z czasem jednak takie rozwi zanie stawa o si 
w skim gard em ca ego systemu i ka dy z producentów zacz  stosowa  w asne rozwi zanie tego problemu. W 

background image

przypadku nVidii, w uk adzie nForce oraz nForce 2 zastosowano licencjonowan  magistral  AMD, zwan 
HyperTransport. Jest to niezwykle wyspecjalizowana szyna danych. Jej szeroko 

wynosi jedynie 8 bitów (osiem 

przewodów), co znacznie u atwia monta  chipsetu

 

na p ycie (mniejsza liczba po cze ), lecz zapewnia odpowiedni 

transfer danych dzi ki bardzo szybkiemu taktowaniu. HyperTransport sterowany jest bowiem zegarem a  400 
MHz, dzia aj cym w trybie podobnym do DDR. Dzi ki temu mo na w ci gu sekundy przes a  a  800 MB danych. 
Mniej wyspecjalizowane magistrale zastosowano w nowych p ytach Intela czy VIA. W nich komunikacja odbywa si 
z pr dko ci  266 MB/s. Wa n  szyn  danych  cz c  si  z chipsetem jest magistrala procesor-pami

. Rodzaj 

taktowania oraz tryb pracy zale y przede wszystkim od rodzaju stosowanej pami ci. Przez wiele lat by y to uk ady 
SDRAM, które pracowa y z cz stotliwo ciami od 66 MHz do 133 MHz. Dzi  powszechnie u ywa si  bardzo 
podobnych, lecz dzia aj cych w trybie Double Data Rate

 

pami ci DDR SDRAM. Pozwalaj  one na prac  w 

zakresie od 100 do 166 MHz, ale przesy  danych jest dwukrotnie szybszy ni  w zwyk ych pami ciach SDRAM i 
si ga nawet 3,2 GB/s. Najwydajniejszymi pami ciami stosowanymi obecnie jako uk ady RAM s  banki RDRAM 
firmy Rambus Inc. Pracuj  one za po rednictwem magistrali AGTL+ 100 MHz lub 133 MHz Quad Pumped Bus z 
transferem od 3 GB/s do prawie 5 GB/s. Magistrala procesor-chipset to trzeci rodzaj szyny danych. Odpowiada ona 
za komunikacj  procesora ze  wiatem zewn trznym i nie mo e powodowa  przestojów danych nawet podczas 
intensywnego wykorzystywania centralnej jednostki obliczeniowej. Stosowane s  tutaj najcz

ciej 32-bitowe 

po czenia pracuj ce z szybko ci  od 100 do 166 MHz w trybach DDR lub QDR. Athlon 2.7 i 2.8 XP to pierwsze 
procesory dla PC. Które komunikuj  si  z mostkiem pó nocnym za pomoc  magistrali DDR 166 MHz, 
zapewniaj cej transfer na poziomie 2.6 GB/s. Szyna AGP to kolejne po czenia z mostkiem pó nocnym. Standard 
ten wprowadzony przez Intel jako nast pca z cza PCI by  pierwsz  magistral  pracuj c  z szybko ci  66 MHz. 
Ponadto mo liwy sta  si  przesy  danych w bardziej efektywny sposób, dzi ki czemu podwojono transfer. Obecnie 
najszybsz  odmian  tego z cza jest AGP x8 

 

mo e ono przes a  do 2 GB danych w ci gu sekundy. Jest to 

wyspecjalizowana szyna danych do komunikacji karty graficznej bezpo rednio z pami ci  RAM oraz procesorem. 
Znaczenie jej przepustowo ci zmniejszy o si  od czasu, kiedy na karcie graficznej zacz to stosowa  du e ilo ci 
szybkiej pami ci DDR.

  

J

J

a

a

k

k

 

 

p

p

r

r

z

z

e

e

s

s

y

y

a

a

 

 

s

s

i

i

 

 

d

d

a

a

n

n

e

e

 

 

w

w

 

 

m

m

o

o

s

s

t

t

k

k

u

u

 

 

p

p

ó

ó

n

n

o

o

c

c

n

n

y

y

m

m

 

 

 

  

 

M

M

o

o

s

s

t

t

e

e

k

k

 

 

p

p

o

o

u

u

d

d

n

n

i

i

o

o

w

w

y

y

 

 

Uk adem zajmuj cym si  komunikacj  z mniej wydajnymi komponentami systemu jest mostek po udniowy. 

Pozwala on na dzia anie z cz PCI, kontrolerów dysków ATA, USB oraz FireWire. Cz sto

 

te  jest zintegrowany z 

uk adem d wi kowym czy kart  sieciow .  aden z tych uk adów nie potrzebuje bardzo wydajnego z cza, wa na 
jest natomiast ci g o 

transmisji. Mostek po udniowy ma za zadanie obs ugiwa  urz dzenia I/O 

 

mi dzy innymi 

z cza PS/2 (do pod czenia klawiatury czy myszki), port równoleg y czy szeregowy.  eby oszcz dzi  czas 
procesora, cz sto stosuje si

 

zasad  wspó dzielenia jednego

 

przerwania IRQ dla dwóch urz dze . Przerwanie jest 

specjalnym rodzajem sygna u, który musi wys a  ka de z urz dze , gdy chce odwo a  si  do procesora. Stosuje 
si  je po to  eby stale zaj y innymi czynno ciami procesor przerwa  na chwil  prac  i skomunikowa  si  z 
urz dzeniem, które tego wymaga. Dzi ki sprawnemu zarz dzaniu zasobami mo liwa jest bezkonfliktowa praca 

MC 0 i 1   (ang. Memory Controller) 
kontrolery pami ci

  

BIU   (ang. Bus Interface Unit) kontroler 
magistrali systemowej  

AGP   (ang. Accelerated Graphics Port) 
kontroler portu karty grafiki  

GPU   (ang. Graphics Processing Unit) 
zintegrowana karta graficzna (dost pna w 
niektórych modelach p yt)  

HT   (ang. HyperTransport) magistrala nVidii 
odpowiedzialna za komunikacj  z

 

mostkiem 

po udniowym  

PCI   ang. Personal Computer Interconnet) 
z cze dla kart rozszerzaj cych

  

I/O   (ang. Input/Output) porty urz dze 
wej cia i wyj cia

 

background image

wielu niezale nych urz dze  niemal równocze nie. Kiedy  sprawny podzia  zasobów by  bardzo skomplikowanym 
zabiegiem   przydzielanie przerwa  odbywa o si  za pomoc

 

zmieniania zworek w urz dzeniu. Wprowadzenie 

technologii plug and play uwolni o nas od tej konieczno ci. Poza IRQ niektóre urz dzenia wymagaj  tak e DMA 
(Direct Memory Access), czyli bezpo redniego dost pu do pami ci. Ten sposób komunikacji polega na pomini ciu

 

procesora podczas odwo ywania si  do pami ci RAM. Wykorzystywany jest wsz dzie tam, gdzie zachodzi 
potrzeba buforowania danych. W ten sposób dzia a kontroler dysków czy karta muzyczna.  

T

T

r

r

u

u

d

d

n

n

e

e

 

 

t

t

e

e

r

r

m

m

i

i

n

n

y

y

 

 

DDR   ang. DDR   Double Data Rate 

 

rodzaj pami ci SDRAM cechuj cy si  dwukrotnie wi ksz  szybko ci 

dzia ania ni  tradycyjne modu y. Pami 

typu DDR-RAM wykonuje dwa cykle pracy w ci gu jednego impulsu 

zegara.  

SDRAM 

 

ang. Synchronous Dynamic Random Access Memory   synchronizowany DRAM. Rodzaj szybkiej, 

synchronicznej pami ci RAM, o bardzo krótkim czasie dost pu (nawet 5,5 ns). W nowoczesnych komputerach 
pami 

SDRAM montowana jest w postaci modu ów DIMM.

  

QDR   ang. Quad Data Rate   najszybszy obecnie rodzaj pami ci. W porównaniu do tradycyjnego modu u dzia a 
czterokrotnie szybciej przy takim samym taktowaniu.  

EEPROM   ang. Electrically Erasable PROM 

 

pami 

przeznaczona tylko do odczytu, któr  mo na jednak 

programowa  bez stosowania specjalnego urz dzenia.

  

Z

Z

a

a

l

l

e

e

t

t

y

y

 

 

i

i

 

 

w

w

a

a

d

d

y

y

 

 

i

i

n

n

t

t

e

e

g

g

r

r

a

a

c

c

j

j

i

i

 

 

W elektronice, a wi c i w technice komputerowej, od wielu lat widoczny jest post puj cy proces upychania 

coraz wi kszej liczby komponentów na coraz mniejszej powierzchni. Integracja to coraz modniejszy termin. 
Jeszcze kolka lat temu u ytkownicy decyduj cy si  na samodzielny zakup p yty g ównej niech tnie kupowali 
urz dzenia ze zintegrowanym uk adem d wi kowym czy kart  graficzn . Dzi  wi kszo 

p yt ma zamontowane 

proste uk ady d wi kowe, dodatkowe kontrolery, modemy czy karty sieciowe. Integracja przyczynia si  do 
zmniejszenia kosztów produkcji. Zalet  jest tak e wydajniejsza praca komputera, bowiem po czenia s  krótsze i 
brak zawodnych z cz. Wi

e si  to tak e z mniejsz  energoch onno ci

 

i mniejsz  emisj  ciep a, poniewa  uk ady 

pracuj  z ni szymi napi ciami zasilania. Cz sto integracja kojarzy si  przeci tnemu u ytkownikowi z Niskiem 
jako ci komponentami, których pochodzenie producent ukry , zaszywaj c je w jednym chipie z innymi 
urz dzeniami. Coraz cz

ciej jednak jako 

nawet nie najdro szych urz dze  zintegrowanych jest do przyj cia. 

Karta muzyczna na p ycie to praktycznie ju  standard. Jej mo liwo ci s  zwykle porównywalne z tanimi kartami 
dost pnymi na rynku na cen  kilkudziesi ciu z otych. Jednak w ród zintegrowanych p yt jest tak e i uk ad nVidii 
nForce, który umo liwia pod czenie g o ników systemu 5.1. Wida  wi c,  e integrowane z p yt  komponenty 
wcale niekoniecznie musz  by  kiepskiej jako ci. Chipset jest kr gos upem peceta. Wszystkie inne komponenty 
nie mog  bez niego funkcjonowa . Gdy p yta g ówna si  zepsuje, ca y komputer przestaje dzia a . Dlatego tak 
wa ny jest wybór odpowiedniego modelu. Jest to chyba jedyny komponent peceta, na którym nie warto 
oszcz dza . Nawet je li sprzedawcy zestawów komputerowych twierdz  inaczej.