Arhitectura Calculatoarelor și Sistemelor de Operații

Arhitectura Calculatoarelor

1. Placa de bază

Placa de bază este placa centrală de circuite printate (PCB: Printed Circuit board) intr-un sistem electronic complex cum ar fi calculatorul modern sau laptop-ul.

Majoritatea plăcilor de bază produse astăzi sunt proiectate pentru calculatoarele IBM-compatibile, care la moment menţin peste 95% din producere globala a calculatoarelor personale. O placă de bază furnizează conecţtiuni electrice prin care celelalte componente a sistemului comunică, este prezentă şi Unitatea Centrală de Procesare (CPU) şi alte subsisteme ca: ceasul (Real-Time Clock) şi interfeţele periferice.

Există mai multe tipuri de plăci de bază din punct de vedere al formei:

- AT: cel mai ieftin tip de placă de bază, însă de obicei acest tip de placă de bază este foarte mic si are o multime de cabluri pentru porturile seriale, paralele si PS/2 care pot impiedica introducerea unor plăci;

- AT şi Baby AT: Aceste două variante diferă în principal prin dimensiuni, mai ales prin lăţime;

- AT/ATX: Este la fel ca AT numai că există un conector şi pentru sursa de alimentare de tip ATX. Avantaj: Nu mai există cablurile pentru porturile seriale, paralele si PS/2, acestea fiind în suporturi metalice;

- Micro ATX: Este un ATX cu mai puţine sloturi de extensie, de obicei pe placă sunt puse şi placa video şi aceea de sunet;

- NLX: La fel ca MicroATX, numai că placa de bază nu se fixează în nici un şurub şi ea este introdusă într-un slot special; Este forma moderna a plăcilor LPX fiind orientat tot spre micşorarea dimensiunilor sistemului.

- LPX: Folosit în general în produsele de serie; Principalul scop este acela de a reduce spaţiul ocupat şi costurile;

Majoritatea plăcilor de bază includ:

- Socket-uri (Slot-uri) în care sunt instalate unul sau mai multe microprocesoare

- Slot-uri in care memoria principală a sistemului este instalata (tipic in formă de module DIMM ce conţin chip-uri DRAM)

- Un chipset ce formează o interfaţă între “front-side bus”-ul CPU-ului, memoria principală şi bus-urile periferice.

- Cipurile de memorie nevolatile (de obicei Flash Rom in calculatoarele moderne) ce conţin firmware-ul sau BIOS-ul sistemului.

- Un generator de ceas (Clock generator) care produce semnalele ceasului sistemului pentru a sincroniza diverse componente.

- Slot-uri pentru cartele de expansiune (acestea interferează cu sistemul prin bus-urile suportate de chipset)

- Conectori (Flickers) de energie electrică, care primesc curentul electric de la Sursă (Computer Power Supply) şi îl distribuie spre CPU, chipset, memoria principală şi cartelele de expansiune

2.Setul de cipuri ( Chipset-ul)

Chipset-ul Este subcomponenta de control si comandă a plăcii de bază, fiind în general format din câteva cipuri principale, uşor de identificat, fiind cele mai mari cipuri de pe placa de bază cu excepţia procesorului. Chipset-urile sunt integrate, însemnând că sunt lipite, pe placa de bază si nu sunt upgradabile fără a schimba întreaga placă.

Aceste circuite logice controlează transferul de date dintre procesor, cache, magistrale

sistem, periferice etc, aproape tot ce există în interiorul calculatorului.

Toate chipset-urile au 3 caracteristici comune:

- System controller

- Peripheral controller

- Memory controller

System controller – Un semnal este înmulţit sau împărţit pentru a determina frecvenţa componentei cu care comunică. Pulsul sistemului este ţinut de catre system clock. Un oscilator produce un semnal cu care componentele de pe placa de bază se vor sincroniza Majoritatea chipset-urilor actuale au acest system clock programabil. Acest lucru dă posibilitatea utilizării unor procesoare la frecvenţe foarte mari prin schimbarea câtorva jumperi de pe placa de bază sau la unele plăci de bază din BIOS.

Memory controller – Această parte a chipset-ului determină tipul, viteza si cantitatea de RAM care va fi folosită de către sistem. De asemenea, el se ocupă cu folosirea memoriei cache L2/L3, corectarea erorilor şi greşelilor apărute la transferul de date dinspre / înspre memoria RAM.

Peripheral controller – conectează calculatorul cu alte componente.

Componentele principale ale unui chipset modern sunt:

- Northbridge – se referă la principalul circuit de control al magistralei cum ar fi memoria cache, memoria principală si controller-ul magistralei PCI;

- Southbridge – caracterizează controller-ele periferice, ca EIDE sau porturi seriale.

- Soclul (Socket) pentru procesor – O altă caracteristică importantă după care se deosebesc plăcile de bază sunt soclurile în care se introduce procesorul denumite SOCKET.

- Magistrala – Reprezintă ansamblul conexiunilor care transferă semnalele între două componente ale calculatorului.

- Magistrala de date (bus) – este canalul de date prin care componentele din interiorul calculatorului comunică intre ele.

- Magistrala de adrese – este grupul de linii care transportă informaţia de adresă necesară pentru precizarea locaţiei de memorie către care este transmisă informaţia sau din care trebuie citită informaţia.