Das Mainboard Von Marcel Poppen & Oliver Lennartz.
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Das Mainboard
Von Marcel Poppen &
Oliver Lennartz
Inhalt:• Einleitung• Grundaufbau• Bus-Systeme• Chipsätze• Bios
Einleitung:• Steuerungselektronik• CPU• BIOS• Chipsätze• Steckplätze• I/O Schnittstellen• Taktgeneratoren• etc.
Grundaufbau:
Historische Geschichte:1981 Mainboard HP Standart PC für CPU 8088
• 8 Bit Technik• 8 Bit Isa Slots• ca. 128 KB Speicher (Ram wie Cache)
Historische Geschichte:1989 Systemplatine HP Standard PC für CPU 80386 mit
CO-Prozessor 80387• 16 bit und 32 bit Technik• 16 bit ISA Slots• CPU und FPU gesockelt Standardmäßig Speicher
in RAM-Bänken (SIMM)
Historische Geschichte:1995 Systemplatine HP Standard PC für CPU 80586 -
Pentium I• 32 bit Technik• CPU in Wechselsockel• erstmals PCI Slots• erstmals PS2
Speicher-module
Historische Geschichte:2001 Systemplatine Standard PC für CPU Pentium 4
• 32 bit Technik• PCI, AGP,
Raiser (AMR/CNR) Slots• ATA, USB, NIC und
Sound onboard• SDRAM, DDRAM oder
RAMBUS• ATX Formfaktor
Bus-Systeme: Das Computersystem kommuniziert miteinander. Um
erfolgreich Daten Auszutauschen und zu speicher, müssen diese
verbunden werden. Dies regelt ein Bus-System. Um zu schreiben oder zu lesen muss eine Speicherzelle eingeschaltet sein. Dies geschieht durch eine Anzahl von Leitungen, die an jeder Speicherzelle anliegen. In der Zusammenfassung nennt man diese Leitungen den Adressbus. Eine Adresse ist eine eindeutige Signalkombination aus 0- und 1- Signalen. Sie wird auf dem Adressbus übertragen schaltet eine Speicherzellen ein. Diese Signale kommen ausschließlich von der CPU, und gehen zum Speicher.Das Herzstück von dem ganzen Systems ist der Chipsatz. Er leitet die Informationen ab und
verteilt sie an die einzelnen Komponenten.
Bus-Systeme:
Chipsätze:• Bridge Architektur
North- BridgeSouth- Bridge
• Hub - Architektur • Single Chip
Bride Architektur:Northbridge
Southbridge
Northbridge:Hauptaufgabe: Anbindung der CPU an das SystemEbenfalls integriert: AGP-Bus, RAM und der PCI-
Arbiter (PCI-"Schiedsrichter"; kontrolliert die Zugriffe auf die PCI-Geräte)
Northbridge ist wie ein PCI Gerät und ist verbunden mit der Southbridge über den PCI- Bus (mittlerweile schnellere Busse im Einsatz mit höheren Durchsatz z.B. Via’s V-Link oder Intel’s Hub-Link)
Southbridge:Hauptaufgabe: Integration von Schnittstellen (oft den
Beinamen "Super Input/Output Controller")Beinhaltet zusätzlich:
• (System Management Bus)• RTC (Real Time Clock)• CMOS (nichtflüchtiger BIOS-Bestandteil) (“wie Diskette für
das Bios”)• (A)PIC -> Advanced Programmable Interrupt Controller;
Erweiterung der alten Interrupt Strucktur• APM (Advanced Power Management) fortschrittlichere
Energie Spar-Modi• ACPI (Advanced Configuration And Power Management
Interface) Übergabe der Interruptverwaltung an das Betriebssystem
• PCI-to-ISA Bridge • Hardwaremonitoring
Hub- Architektur:• Seit Einführung der i8xx Chipsätze verfolgt Intel
Hubarchitektur um die Komponenten via Hubs (=Radnaben) in einer Sternstrucktur anzuordnen
• Jedes einzelne Hub ist mit den anderen nicht über PCI Bus sondern über „Hub Link Interface“ verbunden Vorteil: erhöhter Datendurchsatz
Hub- Architektur MCH:• MCH (Memory Controller Hub) entspricht der
ehemaligen Northbrige mit 1 wichtigen Veränderungen
PCI Arbiter in ICH Datentranfer zwischen PCI-Karten und CPU oder zwischen AGP-Karte und Hauptspeicher nur noch über das Hub-Link-Interface (bis zu 1GB/s )
Hub- Architektur ICH:• ICH (Input Output Controller Hub)
– entspricht in etwa der Southbridge enthält PCI-Arbiter
– für externe ISA Endgeräte muss eine PCI to ISA Bridge verwendet werden da nicht mehr in ICH integriert
Single Chip:• Northbridge und Southbridge zusammengelegt
in einem Chip (intern)
Vorteil: • reduziert den Preis deutlich• Schnellere Verbindung zwischen North und
Southbridge möglich
Nachteil:• Ein nachträgliches Upgraden des Systems ist
oftmals nicht möglich