Orbis pictus 21. století

1. Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

2. Základní desky OB21-OP-ELKONP-JANC-M-3-007

3. Základní desky rozdělení a vývoj základníchdesek konstrukcezákladníchdesek sběrnicezákladníchdesek, jejichparametry rozšiřující sloty napájaní a signalizace základní parametryBIOSu

4. Rozdělenízákladníchdesek • používané formáty • ATX • jakoBaby-AT otočená o 90° • má jiný zdroj a jinouskříň • panel pro výstupné konektory • jen jeden konektor napájaní • přemístněný procesor i paměť • konektory pro mechaniky jsou blíž k mechanikám • lepší chlazení • mini-ATX • micro-ATX • možnosť menšího zdroje – SFX • méněrozšiřujúcichkaret • flex-ATX • najmenší formát – do malých systémů • NLX • obdoba LPX, standardizovaná • staré formáty • AT • formát původního PC XT od firmy IBM • Baby-AT • formát původního PC AT • typický DIN konektor pro klávesnicu • bylanajrozšířenější, používaná pro procesory od 386 až po Pentium III a Athlon • LPX • do nízkoprofilových PC • rozšiřující karty rovnobežně s MB (v expandéru) • formát nebylspecifikovánjakostandard

5. Vývoj základníchdesek • typ formátu • typ procesoru • napevno umístněné procesory (8086 – 80486) • procesory v paticích, procesory veslotech • umístění procesoru na desce, chlazení procesoru • typ sběrnice • ISA 8 bit., ISA 16 bit., MCA, EISA – původnísběrnice PC XT a AT • lokálnísběrnice – VL-bus, PCI, AGP, PCI-X, PCI Express • typ čipové sady • typ paměťovýchmodulů • BIOS

6. Konstrukcezákladníchdesek • patice anebo konektor pro procesor • čipová sada • čip pro vstupy a výstupy (Super I/O) • vstupní a výstupní konektory • ROM BIOS (Flash BIOS) • Patice pro paměťové moduly • rozšiřující sběrnice • regulátor napětí pro procesor • batérie • integrované součásti (grafické karty, zvukové karty, síťové karty, řadiče, ...)

7. Sběrnice na základníchdeskách, jejichparametry • sběrnice ISA • 8 alebo 16 bitová, standard od PC XT • v současnostise na základníchdeskách nepoužíva, malá rychlost • sběrnice MCA, EISA, VL-bus • 32 bitové, nepoužívajíse • sběrnice PCI • 32 alebo 64 bitová, podporuje plug-and-play • od PCI 1.0 až po PCI Express • obcházístandartnívstupně-výstupnísběrnici, používá systémovou sběrnici pomocí tzv. mostu • PCI-X – 64 bitová, používaná hlavně v servrech • PCI Express – změna na sériový přenos, různéspecifikace (1x až 16x) • sběrnice AGP (AcceleratedGraphic Port) • vycházísesběrnice PCI, verzie 1x, 2x, 4x, 8x, • prozvýšení výkonu pro grafiku, odlehčenípro ostatní sloty PCI • procesorová sběrnice FSB • paměťovásběrnice

8. Rozšiřující sloty, vstupně-výstupní konektory • rozšiřující sloty • PCI • 3 –7 podlevelikostidesky • AGP případně PCI Express • konektory AMR a CNR • vstupně-výstupní konektory • klávesnice, myš (PS/2) • sériové porty • RS232, USB, IEEE-1394 (FireWire), IrDA • paralelní port • konektory pro modemy alebo síťové karty (RJ-11, RJ-45) • konektory pro grafiku (VGA, DVI, HDMI) • konektory pro zvuk (3,5mm jack, SPDIF) • externí rozhraní (SCSI, E-SATA)

9. Napájení a signalizace • konektory • napájecí konektory • konektor batérie • interní reproduktor • ventilátor CPU • zvuk z CD-ROM • vstup zvuku • telefonní zásuvka • spuštění PC zesítě • spuštění PC z modemu • signalizace • napájaní • zámek klávesnice • HDD • otevřenískříně

10. Základní parametryBIOSu • propojení hardware ↔ software • umístněníBIOSu • paměť ROM (flash) na základní desce • paměť ROM (flash) na rozšiřujících kartách • ovladačeinstalovanéběhemstartu PC • funkceBIOSu základní desky • POST – testování systému • Setup – konfigurace systému • Bootstraploader – zavaděč • BIOS – základní ovladačenapř. přinouzovém režimu • BIOS rozšiřujícíchkaret • videokarty • řadiče (SCSI, RAID) • síťové karty s Boot ROM • speciálnírozšřující karty (IDE rozhraní, meřící karty, ...) • aktualizaceBIOSu • výrobciBIOSu

11. Základní pojmy • Základní deska je integrální součástí většiny počítačů už víc než 20 let. • Základní deska je porovnatelná s projektem města budoucnosti s modulárním systémem budov, které využívají energii z globálního elektrického systému, s mnohými cestami různých šířek, kterými se přemísťují informace z budovy do budovy. • Základní deska tvoří datovou a elektrickou infrastrukturu celého počítače. • Poskytuje prostor pro připojení obvodů s různými funkcemi do série přípojných míst na základní desce, ze kterých zároveň dostává energii.

12. Základní pojmy • První počítač IBM PC z roku 1982 byl postaven na matiční desce s procesorem 8088, BIOSem, socketem pro RAM a sérií slotů, do kterých bylo možné podle potřeby zasunout karty. • Na připojení FDD, paralelního portu nebo joysticku bylo potřebné dokoupit karty a zasunout je do slotů. • Na základe tohoto modelu začala vyrábět nové počítače taky firma Apple. Tím se dosáhli dvě základní výhody: • ulehčilo se přidávání nových zařízení do stroje bez ohledu na věk a vývoj • počítač otevřel možnosti pro kreativní využívání zvenčí. • Základní desky se vyrábějí v různých variantách no hlavně díky prostoru pro připájení různých komponentů umožňují personalizaci počítače podle potřeb uživatele.

13. Základní pojmy • Základní deska je multivrstvový plošný obvod složený z měděných cest – vodičů přenášejících signály a distribuujících napětí po základní desce. • Díky více vrstvám je možné přenášet některými vrstvami data pro BIOS, procesor i paměťové sběrnice, zatímco jinými se distribuuje napětí. • Vrstvy jsou výrobně spojené do sendvičové struktury. • Čipy a sockety jsou osazeny na základní desku.

14. Formát základní desky • Formát AT je starší a používal se poměrně dlouhý čas. • Tyto desky mají doporučené rozměry 220 x 270mm, přičemž druhá hodnota není závazná. • Na deskách typu AT jsou napevno umístněné jenom konektory na připojení klávesnice. • Konektory sériových a paralelních portů jsou k deskám připojené pomocí kabelů a jsou dodávané na montážních rámečcích, které možno připevnit k zadnímu panelu skřínky. • Napájecí zdroj se k deskám typu AT připojuje dvojicí šestižilových kabelů.

15. Formát základní desky • Formát baby AT je mladší následník formátu AT. • Od formátu AT se liší především rozměry: 228 x 205mm. • Rozměry jsou však jenom doporučené a tak se můžeme setkat s odchylkami.

16. Formát základní desky • Formát ATXčástečně vychází s formátu Baby AT. Rozměry desky ATX jsou 350 x 244mm, přičemž je pevný jenom první z rozměrů. • Konektory na připojení periférií jsou integrovány přímo na desce, čímž se zjednodušila montáž do skřínky. • Na desce je různy počet USB portů (v minulosti dva teď 4 až 8). Konektor na připojení klávesnice a myši je typu PS/2. • Napájecí konektor je konstruován jako jednolitý s 20 piny a je jištění proti případnému otočení. • Desky ATX disponují elektronikou, která řídí napájecí zdroj.

17. Formát základní desky • Největší změnu možno vidět při vypínaní a zapínaní počítače. • V porovnaní se zdroji AT, které byly ovládané vypínačem je zdroj ATX ovládaný tlačítkem, které není v silovém obvodu. • Zvyšuje se tím bezpečnost obsluhy, odrušení obvodů, a je taky možné dálkové zapínání počítače. • Taktéž se změnila pozice procesoru na desce. Je na místě, kde nebráni integraci rozšiřujících (dlouhých) karet. • Nová pozice taky lépe řeší odvádění přebytečného tepla.

18. Formát základní desky • Formát Micro ATXje odvozen od ATX. Jeho maximální rozměry jsou 244 x 244mm. • Obyčejně jsou tyhle desky levnější jako desky ATX, ale je na nich méně rozšiřujících slotů, teda obmezení pro majitele do budoucnosti. Na desku se je možné umístit maximálně 4 rozšiřující sloty. • Desky Micro ATX se dají bez problémů zabudovat do skřínek pro základní desky ATX, ale zejména v kancelářích, kde se šetří místem, jsou v oblibě skřínky micro ATX. • Tyto skřínky mají taky nižší příkon (90 W).

19. Formát základní desky • Formát Mini ATXje do třetice formát úzko spjatý z formátem desky ATX. • Základní desky tohoto typu mají maximální rozměry 284 x 208mm, přičemž druhá hodnota je nezávazná. • Stejně jako desky ATX můžou být vybaveny sedmi slotmi pro karty a čtyřmi pro paměťové moduly.

20. Porovnání velikostí základních desek různých formátu s papíry A5, A4 a A3

21. Základní deska (motherboard) • Základní deska (anglicky motherboard) je základním hardware většiny počítačů. • Hlavním účelem základní desky je propojit jednotlivé součástky počítače do fungujícího celku a poskytnout jim elektrické napájení. • Postupem času se funkce základní desky rozšiřovala v tom, že sama začínala obsahovat některé součástky počítače, které se dříve musely do ní zapojovat zvlášť.

22. Základní deska (motherboard) • Typická základní deska umožňuje zapojení procesoru a operační paměti. • Další komponenty (např. grafické karty, zvukové karty, pevné disky, mechaniky) se připojují pomocí rozšiřujících slotů nebo kabelů, které se zastrkávají do příslušných konektorů. • Dnešní základní desky mají zpravidla integrovanou síťovou kartu LAN, zvukovou kartu (může být i 8-kanálová), ty levnější i grafickou kartu VGA a ty dražší např. radič RAID pro HDD. • Tohle všechno se v minulosti muselo dokupovat samostatně a instalovat do rozšiřujících slotů na základní desce.

23. Základní deska (motherboard) • Nejdůležitější integrované obvody jsou zabudovány v čipu, který se označuje jako čipset. • Fyzicky může být tento čip buď jenom jeden a nebo dva (v tom případě se označují jako northbridge a southbridge – tedy jako severní a jižní můstek). • Ten je určující pro věci typu jaký procesor je možné k základní desce připojit.

24. Základní deska (motherboard) • V minulosti byl čipset určující taky pro typ operační paměti, kterou bylo možné použít, protože v něm byl integrován paměťový řadič. Ten už je dnes jak u AMD tak u Intelu integrován přímo do procesoru. • Na základní desce je dále umístěna energeticky nezávislá paměť ROM, ve které je uložen systém BIOS, který slouží k oživení počítače hned po spuštění.

25. Základní deska (motherboard)

26. Základní deska (motherboard) • 1. Patice pro procesor (CPU Socket AM2+) • 2. Patice pro paměťové moduly v dvoukanálovem provedení (DDR2 DIMM) • 3. Chipset (NorthBridge) • 4. Chipset (SouthBridge) • 5. PCI-Express x16 slot • 6. PCI-Express x1 slot • 7. PCI slot • 8. Konektor IDE • 9. Konektory SATA • 10. Konektor pro floppy • 11. USB 2.0 konektor pro přídavné porty USB (Universal Serial Bus) • 12. Konektor pro sériový port (COM) 9 pinů • 13. Konektor pro připojení ATX power switch, HD LED, reset, speaker • 14. Konektor napájení ATX • 15. Přídavný napájecí konektor ATX • 16. Baterie pro CMOS paměť • 17. CD In konektor pro připojení optické mechaniky • 18. Konektory na zadné části desek formátu ATX

27. Základní deska (motherboard) Konektory na zadní straně základní desky formátu ATX

28. Základní deska (motherboard) • Konektory na zadní části desek formátu ATX: • 1. Porty PS/2 pro připojení myši a klávesnice • 2. Paralelní port LPT (Line Printer Terminal) pro tiskárnu • 3. Sériový COM port (RS232) • 4. D-Sub VGA konektor integrované grafické karty • 5. Konektory jack výstupu integrované zvukové karty • 6. Konektory USB 2.0 • 7. Konektor LAN (RJ45) integrované síťové karty • Tyto konektory jsou na různých základních deskách ATX různé, případně různě uspořádané. Dnes se používají např. ještě konektory FireWire (IEEE-1384), eSATA nebo HDMI.

29. Děkuji za pozornost Ing. Ladislav Jančařík

30. Literatura • http://cs.wikipedia.org/wiki/Motherboard • http://www.svethardware.cz/index.jsp