Základní deska (motherboard, mainboard)

  • základní deska, motherboard, mainboard,
  • motherboard = základní deska počítače – deska plošných spojů (PCB – Printed circuit board), na které jsou umístěny základní komponenty počítače: mikroprocesor, paměťové obvody, taktovací obvody (clock), chipset, sběrnicový systém (bus) pro připojení rozšiřujících adaptérů, atd.
  • základní komponenty počítače, deska je všechny propojuje
  • dost často se používají palce (1 palec = 2,54 cm)
  • BIOS – Basic Input-Output system
  • formát
    • Backplane
    • AT (cca 13“ x 12“)
    • Baby AT (cca 13“ x 8,5“)
    • LPX
    • ATX (12“ x 9,6“)
    • Mini ATX (cca 11“ x 8“)
    • NLX
    • WTX
  • přepínač DIP (Dual In-line Package switches) = blok miniaturních dvoupolohových přepínačů, montovaný přímo do desek plošných spojů; používají se pro přednastavení některých parametrů
  • komunikace mikroprocesoru s okolím
    • pomocí sběrnic
    • přes přerušení (IRQ)
    • kanály přímého přístupu do paměti (DMA)

Chipset

  • čipová sada
  • určuje PC systém
  • definuje jeho možnosti a kapacity
  • prochází jím všechna data
  • všechny komponenty komunikují přes chipset s CPU
  • MB – 80% vlastností určuje čipová sada, a 20% „značka“
  • čipová sada
    • Processor interface
    • Memory controllers
    • Bus controllers
    • I/O controllers
  • čipové sady založené na architektuře:
    • můstků – North/South bridge
    • rozbočovačů – Memory controller Hub, I/O controller Hub
  • čipová sada – výrobci
    • Intel (440BX, 8xx)
    • VIA (Apollo, Kx266, KT400)
    • AMD (760, 761)
    • SiS (645, 648, 658)
    • Acer Lab. (Aladdin, M16xx)
    • nVidia (nForce)
    • ATI (IGP)

IRQ

  • interrupt – přerušení.
  • IRQ ”Interrupt ReQuest” požadavek na přerušení; signál, který vyšle periferie procesoru (např. myš, klávesnice apod.) při požadavku přerušení (interrupt)
    • externí požadavek přerušení probíhajícího procesu (IRQ – ”Interrupt Request”) za účelem provedení důležitější akce
    • přerušení jsou odstupňována podle priority, aby se zamezilo kolizi při obsluze současně přicházejících požadavků
  • dříve Intel 8259 interrupt controller nyní v chipset
    • PC XT 8 input lines
    • PC AT 16 input lines kaskáda přes (IRQ2)

1.3         Sběrnice/rozhraní

  • VL-Bus – VESA Local Bus, oblíbená lokální sběrnice na PC v letech 1992 – 1994
  • ISA – V počítačové terminologii označení pro Industry Standard Architecture – sběrnice vyvinutá v roce 1981 pro osobní počítače. Brzy se ze sběrnice ISA stal standard. Původní 8-bitová byla brzy nahrazena 16-bitovou a tato sběrnice se v osobních počítačích objevovala až zhruba do roku 1999, kdy ji zcela vytlačila sběrnice PCI.
  • EISA – 32-bitová paralelní sběrnice používaná v počítačích třídy IBM PC/AT. Sběrnice EISA představuje snahu o zdola kompatibilní rozšíření této sběrnice na 32 datových a 32 adresních bitů současně s použitím vyšší přenosové rychlosti. Fyzicky jde o přidání druhého konektoru (obdobné konstrukce) do řady za ISA konektor. Základní rychlost taktu sběrnice EISA je 33MHz.Tato sběrnice dosáhla pouze omezeného rozšíření, problematické bylo mechanické provedení s dlouhým kontaktním polem. Protože základní desky s EISA podporoval pouze omezený počet výrobců, navrhla firma IBM 32-bitovou sběrnici MicroChanel, které se nedostalo velkého rozšíření díky velké nákladnosti. Nakonec se ujalo řešení firmy Intel – 32-bitová sběrnice PCI.
  • AGP – Accelerated Graphics Port/Advanced Graphics Port – Vysokorychlostní kanál pro připojení grafické karty k základní desce počítače. První verzi rozhraní AGP představil Intel v roce 1997 a zahrnovala rychlosti 1x a 2x. Napětí pro tuto první verzi bylo stanoveno na 3,3 V, takt činil 66 MHz pro AGP 1x a 66 MHz/133 MHz efektivně pro AGP 2x. Maximální datový tok pak dosáhl 266 MB/s pro AGP 1x a 533 MB/s pro AGP 2x. Novější verzí je AGP 4x, které přineslo další zdvojnásobení efektivního taktu a přenosové rychlosti oproti AGP 2x. Hodnoty tedy činily 266 MHz efektivních a 1066 MB/s. Dosti podstatným rozdílem bylo i snížení napětí na 1,5 V. AGP 8x je nejnovější a poslední verze rozhraní AGP. Efektivní takt činí 533 MHz (tedy 8 bitů za takt) a maximální přenosová rychlost dosáhla hodnoty 2133 MB/s. Napájecí napětí bylo sníženo na 0,8 V. Rozhraní AGP dnes nenalezneme již u žádného nového počítače. Roku 2004 bylo nahrazeno rozhraním PCI-Express 16x.
  • PCI – Peripheral Component Interconnect – PCI sběrnice, PCI slot nebo též PCI standard. Nejčastěji se s pojmem PCI setkáme jako s označením pro slot umístěný na základní desce, sloužící pro připojení rozšiřujících zařízení jako jsou síťová, zvuková, televizní či grafická karta. PCI slot je však pouze prostředníkem, pomocí něhož dochází k připojení karty k PCI sběrnici. PCI sběrnice vznikla v laboratořích společnosti Intel v roce 1990 (PCI 1.0). Na základní desce se poprvé objevila 22. června 1992 (PCI 2.0). Tato sběrnice začala velice rychle vytlačovat ostatní, již nedostačující, jako EISA, MCA nebo VLB (VESA Local Bus). Od roku 1996 již prakticky nevznikla žádná nová základní deska bez PCI sběrnice. PCI je 32-bitová sběrnice s paralelním přenosem dat. Pracuje na frekvenci 33 MHz, s napětím 5 V (novější verze 2.2; 2.3 i současná 3.0 využívají napětí 3,3V) a její maximální teoretická propustnost činí 1 066 Mbps (tj. 133 MB/s). O tuto kapacitu se vždy dělí všechna zařízení připojená pomocí PCI. Rozšířená sběrnice PCI-X, se kterou se setkáme např. v serverech, je 64-bitová s frekvencí 66 nebo 133 MHz (266, případně až 533 MHz pro PCI-X 2.0), s maximální propustností 266, 532 nebo až 1014 MB/s (až 2035 MB/s v případě PCI-X 2.0). V současnosti je PCI sběrnice v osobních počítačích stále více nahrazována novou sběrnicí PCI-Express.
  • PCI-e, PCI Express – Též 3GIO (3rd Generation I/O), PCIe 1.1 nebo PCI-E 1.1 – jedná se o současnou sběrnici, která vychází z původní PCI sběrnice. Hlavním rozdílem je použití sériové komunikace, která zajišťuje vysokou datovou propustnost. Tato sběrnice za poslední roky již zcela nahradila AGP a postupem času by měla i zcela nahradit PCI. V praxi se setkáme se čtyřmi základními typy slotů PCI sběrnice, lišící se velikostí, počtem linek samozřejmě datovou propustností. Nejmenší a nejpomalejší je PCIe x1 s maximální propustností 2,5Gbps (5Gbps obousměrně). Druhou variantou je PCIe x4 nabízející propustnost až 10 Gbps (20Gbps obousměrně). PCIe x1 a PCIe x4 jsou využívány především jako náhrada za PCI, typické využití je tedy pro zvukové a síťové karty, diskové řadiče apod. PCIe x4 se ale také někdy používá pro grafickou kartu (nejčastěji pro druhou grafickou kartu pracující v režimu CrossFire). Dalšími dvěma typy jsou PCIe x8 a PCIe x16 s rychlostmi 1,6 a 3,2 GBps (resp. 3,2 a 6,4 GBps obousměrně). Typické využití těchto slotů je pro grafické karty. Společnost Intel, která tuto sběrnici standardizovala (stejně jako PCI) představila 15. ledna 2007 sběrnici PCI Express 2.0, která by postupem času měla současnou sběrnici PCI Express 1.1 nahradit.
  • PCI Express 2.0 – Jedná se o novou sběrnici vycházející z PCI Express 1.1, s níž je zpětně kompatibilní. Byla představena 15. ledna 2007 a poprvé se objevila na základních deskách s čipovou sadou Intel X38. U PCI Express 2.0 byla zvojnásobena datová šířka pásma (z 2,5 Gbps na 5 Gbps) a disponuje také slotem PCIe x32 s propustností až 16 GBps v každém směru. Vývoj jde stále kupředu, proto se už dnes připravují specifikace pro sběrnici PCI Express 3.0.
  • ATA – AT Attachment – technologie, kde je řadič integrován přímo do disku. Existuje několik verzí, lišící se typem přenosu dat a samozřejmě také přenosovou rychlostí. Nejstarším módem je PIO 0 (ATA/IDE) s maximální rychlostí 3,3 MB/s. Dalšími módy jsou PIO 1 a PIO 2 (ATA/IDE) s rychlostmi 5,2 a 8,3 MB/s. Poslední verze PIO označujeme jako PIO 3 a PIO 4 (ATA2/EIDE) s rychlostmi 11,1 a 16,7 MB/s. Jelikož přestal PIO mód vyhovovat stále se zvyšujícím nárokům na rychlost, nastoupil mód DMA (UltraDMA) a to v provedeních UDMA 33, 66, 100 a 133. Standardy se pak označují jako ATAPI-4, 5, 6, 7 / UltraATA-33, 66, 100, 133. Přenosová rychlost odpovídá uvedenému číslu u daného módu (např. 33 MB/s). U všech těchto standardů se rovněž setkáme s označením PATA – Parallel ATA, což značí paralelní přenos dat (vedle sebe). Dnes je však paralelní rozhraní překonáno rozhraním sériovým, známým pod zkratkou SATA (S-ATA) nebo též Serial ATA, u něhož se setkáme se dvěma verzemi – SATA 1 a SATA 2 s maximálními rychlostmi 1,5Gbps a 3Gbps.
  • SATA – Serial ATA – Nástupce rozhraní PATA. Díky Advanced Host Controller Interface (AHCI) disponuje vlastnostmi jako hotplug (hot swap) a NCQ (Native Command Queuing). Používá i užší konektory a kabely, což usnadňuje cable management a proudění vzduchu v počítačové skříni. V současnosti se používají dvě verze SATA a třetí je ve vývoji:
    • SATA/150 – též SATA 1,5 Gbit/s nebo neoficiální (a nesprávné) SATA I. Její rychlost v praxi však byla srovnatelná s původní PATA/133.
    • SATA/300 – též SATA 3,0 Gbit/s nebo neoficiální (a nesprávné) SATA II. Rychlejší rozhraní než PATA/133. Zachování zpětné kompatibility se SATA/150 je zpravidla řešeno jumperem umístěným přímo na disku, občas se ale i přesto mohou objevit problémy s kompatibilitou.
    • SATA/600 – SATA 6,0 Gbit/s. Budoucí nástupce SATA/300. Nabídne ještě vyšší rychlosti, které využijí například SSD disky, nebo disková pole.
  • IDE – Integrated Drive Electronics – paralelní rozhraní pro připojení pevných disků. Pojem IDE má v praxi stejný význam jako ATA.

Ostatní

  • mainboard, Motherboard, či MB – základní deska = základ každého PC; základní deska slouží jako jakási kostra počítače, umožňující propojení jednotlivých komponent počítače; těmto komponentům také zpravidla dodává napájení a odvíjejí se od ní i možnosti budoucího rozšíření počítače
    • dnešní základní desky obsahují kromě patice na procesor(y), slotů a čipsetu a i další základní komponenty, které se dříve k desce připojovaly zvlášť (typicky porty, řadiče, zvukový čip, síťový čip, atp.)
    • základní desky mají standardizované rozměry a jejich výrobou se v současnosti zabývají desítky, možná i stovky velkých firem jako např. Asus, Abit, Biostar, DFI, ECS, FIC, Gigabyte, MSI, QDI a spousta dalších

a18

 

a19

 

  • Intel Corporation je společnost založená roku 1968 Robertem Noycem a Gordonem Moorem. Původně se měla jmenovat po svých zakladatelích, ale v polovodičovém průmyslu by spojení „moore noice“ (více hluku) neznělo moc dobře, proto byla zvolena zkratka Intel (Integrated electronics). Nyní je společnost největším výrobcem mikroprocesorů pro osobní počítače, servery, notebooky atd., ale věnuje se také základním deskám, čipovým sadám, integrovaným grafickým kartám či bezdrátové komunikaci. V poslední době se pozornost přesouvá k mobilním systémům (ultramobilní počítače – UMPC, mobilní internetová zařízení – MID) a flash/PRAM pamětem. Nyní společnost pracuje na projektu Larabee, tedy grafické kartě vycházející z architektury x86, která má mimo jiné maximalizovat paralelní výkon hlavního procesoru. Z nejznámějších produktů lze určitě jmenovat procesorové řady Pentium, Xeon a také procesory architektury Core a Core 2, nebo čipové sady 44x, 8xx, 9xx, P35, X38 atd.
  • Gigabyte – GIGA-BYTE Technology CO., LTD. – Společnost zabývající se výrobou počítačových komponent jako jsou základní desky či grafické karty a také výrobou notebooků, HTPC atd. V současné době jsou produkty této společnosti velmi oblíbeny obzvláště kvůli výborné taktovatelnosti a přiměřeným cenám.
  • MSI – Společnost zabývající se výrobou základních desek, grafických karet, barebone systémů, notebooků, a dalších zařízení z oblasti počítačů a multimédií
  • Plošný spoj (také deska plošných spojů, zkráceně DPS, v angličtině PCB) se v elektronice používá pro mechanické připevnění a současně pro elektrické propojení elektronických součástek. Součástky jsou propojeny vodivými cestami vytvořenými leptáním z měděných folií nalepených na izolační laminátové desce, nejčastěji typu FR4 (skelný laminát, plátovaný měděnou folií). Samotné součástky jsou na DPS připájeny za své vývody cínovou pájkou. Klasická provedení součástek mají vývody ve formě drátů nebo kolíčků. Ty se obvykle prostrčí otvory v DPS a na opačné straně, než byla součástka, se připájely k spojům, vytvořených vrstvou mědi.
  • chipset – Čipset, též čipová sada. V počítačové terminologii se tímto termínem označuje obvykle dvojice čipů NorthBridge a SouthBridge (severní a jížní můstek) na základní desce, které společně určují její základní vlastnosti – podpora CPU (tj. i typ socketu), podpora pamětí, typ a množství rozšiřujících slotů, diskové řadiče atd. Northbridge se obvykle nachází se v horní polovině desky (resp. co nejblíže patici procesoru), bývá větší a opatřen aktivním či pasivním chladičem. Zajišťuje komunikaci mezi CPU, pamětmi, AGP/PCI sběrnicí a Southbridgem, přičemž může obsahovat také grafické jádro (IGP). Čipsety pro procesory AMD K8 a novější již neobsahují paměťový řadič, který byl přemístěn přímo do jádra procesoru. Druhý čip se nazývá Southbridge a je logicky umístěn v dolní polovině desky (resp. poblíž rozšiřujících slotů a IDE nebo SATA portů). Bývá opatřen menším pasivním chladičem. S Northbridgem komunikuje po speciální sběrnici, která je mnohem rychlejší než například běžná PCI. Některé čipsety ke spojení NB a SB využívají PCI Express sběrnici (typicky 4 linky). Čipset obecně se stará o komunikaci zařízení připojených na sběrnici PCI (disky, integrované zvukové a síťové karty), USB zařízení, určuje, kolik bude mít základní deska SATA/IDE konektorů aj. Jeden SouthBridge většinou dokáže spolupracovat s více modely NorthBridge i naopak, záleží přímo na výrobci daného čipsetu. Hlavními výrobci čipsetů pro PC jsou dnes společnosti AMD, Intel, NVIDIA, SiS a VIA. Tito výrobci většinou prodávají čipsety výrobcům základních desek, kteří jimi osazují své produkty. Existují i čipsety (kde je již označení čipset zavádějící, přesto se ale používá), u kterých jsou Northbridge a Southbridge sloučeny do jediného čipu, vyrábí je především NVIDIA a SiS.
  • ROM – Read Only Memory – paměť pouze pro čtení. S tímto typem pamětí (resp. s typy odvozenými od pamětí ROM) se můžeme setkat například u BIOSů či FirmWare. Zde často narazíme na pojmy PROM (electronically Programmable Read-Only Memory – jednorázově elektricky programovatelná paměť pouze pro čtení), EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory – mazatelná PROM například UV zářením apod.) a EEPROM (Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory – elektronicky mazatelná paměť EPROM). Tento typ pamětí je stále více vytlačován Flash paměťmi.
  • Flash paměť – jedná se o elektronicky programovatelnou paměť s náhodným přístupem (podobně jako RAM). Výhodou tohoto typu paměti je možnost opakovaně ji přeprogramovat a skutečnost že k uchování informace nepotřebuje napětí. Používá se například k ukládání BIOSů či FirmWare ale také jako vnější paměť implementovaná v mnoha typech datových médií jako CF (CompactFlash), MS (Memory Stick), SD (Secure Digital) apod. Flash paměť také nalezneme v MP3 přehrávačích, digitálních fotoaparátech s vnitřní pamětí a samozřejmě také v USB Flash discích.
  • BIOS – Basic Input/Output System – základní vstupně-výstupní systém. Základ pro fungování počítače, resp. základní desky. Dá se říci, že se jedná o propojení Hardwaru a operačního systému PC. BIOS obsahuje nejzákladnější informace o základní desce, o rozšiřujících slotech a umožňuje také základní nastavení počítače, včetně rychlosti sběrnic, procesorů, pamětí, integrovaných řadičů apod. S BIOSem se nesetkáme jen u základních desek, ale také u grafických karet, řadičů a jiných složitějších zařízení. Obecně platí, že BIOS mají všechna zařízení, která musí fungovat dříve, než je zaveden operační systém a jeho ovladače. Do prostředí BIOSu základní desky se nejčastěji dostaneme stiskem klávesy DEL (případně jedné z kláves F1 až F12) po zapnutí počítače. BIOS je uložen v paměti ROM/FlashROM.
  • beep kódy – Pokud program POST nalezne nějaké chyby, počítač vám o nich podá zprávu buď vypsáním chybového hlášení na obrazovce monitoru, nebo určitým počtem pípnutí (tzv. beep kódy). Tyto signály mohou charakterizovat např. špatně zasunutou grafickou kartu ve slotu, chybějící paměťové moduly, atd. Popis těchto chyb se liší u každého výrobce a dokonce i u jednotlivých modelů základních desek.
  • CMOS – Complementary Metal-Oxide Semiconductor – technologie používaná při výrobě většiny integrovaných obvodů, mikroprocesorů, elektronických pamětí typu SRAM a také např. obrazových senzorů. CMOS obvody se vyznačují nízkou energetickou náročností (oproti např. TTL nebo nMOS technologiím) a také vysokou odolností vůči šumu.
  • jumper – Přepínač – jedná se o obecné označení miniaturního přepínače, sloužícího nejčastěji k propojení dvou či více pinů. Jumpery jsou nedílnou součástí drtivé většiny základních desek, kde slouží k nastavení nejrůznějších parametrů a setkáme se s nimi také například u pevných disků s paralelním rozhraním (IDE), kde se s jejich pomocí vybírá režim disku – Single/Master/Slave/Cable Select.
  • DMA – Direct Memory Access neboli přímý přístup do paměti. Metoda kopírování bloků dat mezi pamětí a portem (HDD, pamětí,…) bez průchodu skrz procesor, bez dočasného ukládání těchto dat v pomocných registrech, což přináší větší rychlost a menší nároky na výkon.
  • Benchmark – Obecné označení programu, který zjišťuje výkon, schopnosti či kvalitu hardwaru. Zpravidla se jedná o test s výsledným skóre, díky čemuž se mohou vzájemně porovnávat různé počítačové sestavy apod.

principy, funkce, schéma (Bridge – N, S; IHA – MCH, ICH)

chipset (NVIDIA, AMD, VIA, SiS, Intel,…), Setup; Flash BIOS; fy. AMI, Award, Phoenix; UEFI

LED signalizace, segmentový displej

CMOS baterie, reset CMOS

spuštění PC (POST)

rozměry

diagnostika, sysinfo – AIDA (Everest), SiSoft SANDRA, CPU-Z, HWMonitor; 3D Mark, HD Tune