MATIČNE PLOŠČE

                Procesor

                Notranji pomnilnik

                Razširitvena mesta

                BIOS

1.FORMAT

Prav vse preizkušene matične plošče so bile formata ATX (AT Extended), ki se od rojstva pred več kakor dvema letoma ni bistveno spremenil. Osnovne značilnosti so ostale enake: zagon s sklenitvijo stika na matični plošči in možnost »mehkega« izklopa v operacijskem sistemu. Ta način vklopa in izklopa je električno gledano boljši od starega načina vklopa (stikalo na napajalniku), ker ne prihaja do tako velikih napetostnih sunkov. Dobra je podpora naprednim varčevalnim funkcijam (od ustavljanja diskov, prehoda monitorja v različno globoka varčevalna stanja, zaustavljanja ventilatorjev v sistemu do hibernacije računalnika in najnaprednejše možnosti, »suspend to RAM«). Standardni so izhodi na zadnji strani (vsaj priključek PS/2 za miško in tipkovnico, dva vtiča USB, zaporedna in vzporedna vrata). Računalniška ohišja so prilagojena standardu ATX tako po obliki kakor po vgrajenih napajalnikih. Če smo bolj natančni, je danes prisotnih več različic standarda ATX.

2. PROCESOR

Kupec lahko danes izbira med procesorji dveh velikih proizvajalcev. Intel ponuja procesorje Pentium III, Celeron, Celeron II in Pentium III Xeon (Xeon je namenjen strežnikom). AMD pa  procesorja Athlon in Duron. 

2.1. INTEL 

Največji del trenutne Intelove ponudbe predstavlja Pentium III (ki je nastajal pod kodnim imenom Coppermine; nekateri ta izraz uporabljajo kot sinonim za Pentium III) in njegova okrnjena izvedba Celeron II. Pentium III je zgrajen v 0,18-mikronski tehnologiji, ima vgrajen 32 KB primarni (L1) in 256 KB sekundarni ali drugostopenjski (L2) predpomnilnik. Drugostopenjski predpomnilnik deluje pri polni hitrosti jedra procesorja, kar je v glavna razlika in prednost pred starejšimi različicami procesorja (poleg 0,18-mikronske tehnologije; starejše različice so bile izdelane v 0,25-mikronski). Zunanja frekvenca delovanja procesorja je 100 MHz (oznaka E) ali 133 MHz oznaka (EB). Celeron II ima manjši drugostopenjski predpomnilnik (128 KB) in nižjo zunanjo frekvenco (66 MHz). Jedro procesorja je enako kakor pri večjem bratu, le da je polovica 256 KB predpomnilnika namenoma izključena. Ponekod lahko še najdemo tudi Celerona prvega rodu, ki imajo jedro prevzeto iz Pentiuma II, predpomnilnik in zunanja frekvenca pa sta enaka. Pomembna izboljšava Pentiuma III (in Celerona II) je tudi uporaba dodatnega nabora ukazov SSE, ki so namenjeni pospešitvi vektorskega dela s plavajočo vejico (ukazi MMX, ki so znani že iz časov Pentiuma MMX, so namenjeni delu s celimi števili, podpirajo pa jih vsi trenutno prisotni Intelovi procesorji, tudi odhajajoča Pentium II in Celeron).

Intelovi procesorji Pentium

Starejši procesorji so bili zaradi zunanjega predpomnilnika izdelani v obliki razširitvene kartice (format ima oznako SECC/SECC2 SEEP), ki smo jo vtaknili v podnožje Slot 1 z 242 priključki na matični plošči. Ta format izdelave se opušča iz dveh razlogov. Vsi danes izdelani procesorji imajo že vgrajen drugostopenjski predpomnilnik, zunanjih predpomnilniških čipov ni več, s tem pa tudi ne razloga za izdelavo procesorjev v obliki kartice. Morda še pomembnejši razlog pa je, da je tak način izdelave procesorjev dražji od izdelave kvadratnega procesorja. Razlika ni velika, vendar v cenovni vojni, ki divja med Intelom in AMD-jem šteje prav vsak dolar. Zaradi teh dejstev je tudi matičnih plošč z režo 1 (Slot 1) vse manj. Lahko pa matične plošče z režo 1 (neposredno ali s prilagojevalnimi karticami; te kartice niso drage, cena se giblje od 1000 do 2000 SIT) vtaknemo v prav vse Intelove procesorje, od Pentiuma II in Celerona do najnovejših Pentiumov III Coppermine.

Iz zgoraj omenjenih razlogov je danes velika večina procesorjev izdelana v »klasični« obliki; kvadratna ploščica z jedrom procesorja na zgornji strani in priključnimi nožicami na spodnji. Klasični zato, ker so bili tako izdelani procesorji 386 in 486, Pentium (MMX) in njihovi kloni, ki danes sodijo v nekakšno računalniško klasiko. Format izdelave se imenuje FCPGA (Flip Chip Pin Grit Array), podnožje na matični plošči pa podnožje 370 (ima 370 luknjic za nožice procesorjev).Tu je potrebna majhna previdnost. V praktično enakem formatu (PPGA-Plastic Pin Grit Array) so izdelani tudi starejši procesorji Celeron. Praktično enakem zato, ker je oblika procesorja in število nožic enako, vendar so signali in napetosti na posameznih nožicah drugačni od novejših procesorjev. Zaradi tega se lahko zgodi, da ti procesorji na novejših matičnih ploščah s podnožjem 370 (Socket 370) ne bodo delovali. Velja tudi nasprotno; novejši procesorji imajo lahko težave s starejšimi matičnimi ploščami s podnožjem 370. Lep dokaz, koliko velja »združljivost« med posameznimi rodovi procesorjev in matičnih plošč, ki jo tako radi oglašujejo proizvajalci in prodajalci.

Matična plošča PCI

Omenimo še, da prav vsi današnji Intelovi procesorji temeljijo na jedru procesorja PentiumPro, ki je bil predstavljen že leta 1995. Jedro je sicer močno izboljšano, dobro deluje s 16- in 32-bitnimi okolji in programi (PentiumPro je bil optimaliziran za 32-bitno delovanje; v 16-bitnem se je odrezal precej slabše), ima vgrajene dodatne ukaze MMX in SSE, toda kljub temu je temeljna arhitektura že zastarela in zrela za zamenjavo.

20. novembra 2000  je Intel predstavil naslednji rod procesorjev Pentium. Pentium 4, kakor se uradno imenuje,  je izdelan še v 0.18-mikronski tehnologiji in z aluminijastimi notranjimi povezavami, začetni hitrosti pa sta 1,4 in 1,5 GHz. Prvostopenjski (L1) predpomnilnik je 8 KB, drugostopenjiski L2 pa 256 KB. Tehnologija izdelave se torej ne razlikuje bistveno od trenutno uporabljene, ki je bila kriva za napake v delovanju Pentium III 1133 MHz, zaradi česar so ga morali umakniti iz ponudbe. Omejitve tehnologije so zaobšli s spremenjeno arhitekturo x86, ki je bila deležna temeljite prenove, sedaj se imenuje NetBrust micro-architecture. Zaradi teh sprememb je procesor nekoliko počasnejši od »starega« Pentiuma III pri enakem taktu, lahko pa deluje pri precej višji frekvenci, kar se na koncu precej pozna. Poleg že znanih naborov ukazov MMX in SSE so dodali še 144 novih ukazov SSE2, ki smo jih lahko doslej srečali le pri procesorjih Xeon.

Velike spremembe je doživelo tudi zunanje vodilo procesorja. Deluje sicer s 100 MHz, vendar v načinu QDR (Quad-Data Rate), torej s štirikratno (!) hitrostjo, kar je dejansko 400 MHz. S tako neverjetno hitrim vodilom lahko Pentium 4 pretoči kar 3,2 GB/s, seveda samo v povezavi z ustreznim sistemskim naborom. Nov je jasno tudi format izdelave, ki (spet!) ni združljiv za nazaj, ker procesor uporablja podnožje s 432 priključki. Za učinkovitejše hlajenje je jedro pokrito s kovinsko ploščico, ki skrbi za boljši prenos toplote na hladilnik, podobno kakor pri starih kvadratnih Celeronih  (Celeron II je konec koncev le »pohabljeni« Pentium III).

 

2.2. AMD

Po daljšem manj uspešnem obdobju je AMD pred kakim letom predstavil procesor Athlon. Sodobna zasnova, hitrost (predvsem pri delu s plavajočo vejico, pri čemer so Athlonovi predhodniki vedno precej zaostajali za Intelovimi tekmeci), privlačna cena in brezhibno delovanje so iz tega procesorja čez noč naredili uspešnico. Prvi primerki so bili izdelani v 0,25-mikronski tehnologiji (vendar je AMD z gradnjo tovarne v Dresdenu v Nemčiji kmalu prešel na 0,18 mikrona), imeli so 128 KB L1 predpomnilnik in 512 KB L2 zunanji predpomnilnik, ki je deloval pri 50% hitrosti jedra (pri hitrejših različicah celo samo pri 40%). Zunanja frekvenca je bila (in je še danes) 100 MHz, napovedujejo pa že 133 MHz različice.

Tu velja posebej poudariti, da Athlonovo (in Duronovo) procesorsko vodilo EV6 deluje v načinu DDR. To pomeni, da je dejanska hitrost vodila 200 MHz (pri 133 MHz različicah bo to 266 MHz). Ustrezno večje so zaradi tega tudi prepustnosti tega vodila; pri 200 MHZ DDR je to 1,6 GB/s, pri 266 MHz DDR pa 2,1 GB/s. Podobno kakor takratni Intelovi procesorji so bili prvi Athloni narejeni v obliki procesorskih kartic, ki smo jih posadili v režo A na matičnih ploščah. S procesorjem Athlon je AMD na nek način odprl novo poglavje za procesorje in matične plošče. Athlon je prvi procesor z arhitekturo x86, ki je navzven nezdružljiv z Intelovimi procesorji. Kratek pogled v preteklost: procesorji tipa 386, 486 in Pentium (MMX), ki so jih izdelovali Intelovi posnemalci AMD, Cyrix, IDT in drugi, so bili združljivi z Intelovimi »izvirniki« tako po notranji arhitekturi kakor tudi navzven. Logika je enostavna; nihče od posnemovalcev si ni mogel privoščiti tekmovanja z orjaškim Intelom in uvajanja svojih standardov. Z Athlonom pa se je AMD odločil, da bo ubral svojo pot, ločeno od Intela.

Z razvojem so tudi pri Athlonu prešli na notranji drugostopenjski predpomnilnik, ki je sedaj 256 KB in deluje s polno hitrostjo jedra. Količina prvostopenjskega predpomnilnika je ostala nespremenjena, torej 128 KB (procesor pa se med poznavalci imenuje Thunderbird, čeprav ga AMD še naprej prodaja pod imenom Athlon). S tem je odpadla potreba po izdelavi v obliki procesorske kartice in so tudi pri Amd-ju prešli na kvadratne procesorje s 462 nožicami, ki jim na matični ploščici ustreza podnožje A. Procesorje v obliki kartice so že povsem prenehali izdelovati.

Matična plošča AMD

Za manj zahtevne uporabnike (beri: s tanjšo denarnico) so po Intelovem vzoru izdelali procesor Duron. Ima enako jedro kakor Thunderbird, le da je drugostopenjski predpomnilnik 64 KB. Kljub temu pa Duron ni tako močno pohabljen kakor Intelov Celeron II in ne zaostaja veliko za močnejšim bratom. Ravno tako deluje pri zunanji frekvenci 100 MHz in ga vstavimo v podnožje A. Različen je tudi način izdelave AMD-jevega Durona in Intelovega Celerona. Silicijevo vezje za Durona je načrtovano in narejeno prav zanj. Pri Celeronu pa je, kakor smo že omenili, silicij narejen za Pentium III in na njem pozneje izključijo polovico predpomnilnika L2.

Arhitektura Athlona in Durona tudi vsebuje ukaze MMX in 3D Now! (3D Now! je AMD-ejeva ustreznica Intelovemu skupku SSE za delo s plavajočo vejico).

 

 

 

3. NOTRANJI  POMNILNIK 

Glavni ali sistemski pomnilnik vtaknemo v dve do štiri podnožja na matični plošči. Trenutno lahko kupimo pomnilnik v dveh izvedbah: SDRAM (Synchronous DRAM) in RDRAM (Rambus DRAM). SDRAM je bistveno bolj razširjen in ga podpirajo prav vse preizkušene matične plošče, z izjemo plošč, zgrajenih okoli Intelovih naborov i820 (in i840 ter i850), ki uporabljajo RDRAM. Natančen opis delovanja pomnilnika tudi presega okvir tega opisa, navedli bomo samo osnovne informacije (ki jih teleban potrebuje, da se lahko razvije v naprednega uporabnika).

3.1. SDRAM

Že ime pove, da ta vrsta pomnilnika deluje sinhrono s sistemsko uro, za razliko od starejših tipov, ki so delovali asinhrono (počasneje). Zaradi te lastnosti in zaradi ugodne cene, ki ni bila skoraj nič višja od cene predhodnikov, se je hitro razširil in postal glavni tip pomnilnika v osebnih računalnikih. Hitrost pomnilnika je glavna lastnost, na katero bo gledal povprečni uporabnik. Trenutno sta v uporabi dva načina označevanja hitrosti. Prvi je specifikacija PC. Številka, ki sledi, pomeni hitrost vodila, pri kateri bo pomnilnik zanesljivo deloval. Oznaka PC100 pomeni, da bo tak modul zanesljivo deloval s frekvenco 100MHz (lahko tudi hitreje, vendar proizvajalec tega ne jamči). Novejši tipi pomnilnika imajo oznako PC133, kar pomeni, da bodo delovali pri frekvencah do 133MHz. V pripravi so menda že moduli z oznako PC166. Razlika v hitrosti delovanja se zelo pozna; PC100 ima največjo možno prepustnost 800 MB/s, PC133 pa 1,06GB/s.

Še vedno je uporaben (in tehnično pravilen) tudi način označevanja hitrosti v nanosekundah (ns), kar je neke vrste ostanek iz obdobja »klasičnih« asinhronih pomnilnikov. 8-nanosekundni pomnilnik ustreza PC100, 7-nanosekundni pa PC133. Zahtevni uporabniki bodo poleg oznake hitrosti preverili tudi, ali je pomnilnik označen s skrivnostno oznako »CAS2« ali »CAS3«. Ta oznaka pove, kakšna je latenca signala CAS (Column Acess Strobe). Latenca je, poenostavljeno, čas med dvema operacijama, ko pomnilnika ne moremo uporabljati. Če je nižja, torej 2, je bolje kakor 3. Ta lastnost naj bi omogočala doseganje večjih hitrosti predvsem v navitih sistemih, kakih opaznih pohitritev pa ne bo prinesla. Pomnilnike SDRAM dobimo v obliki kartic DIMM (Dual In-line Memory Module) s 168 priključki. Velikosti segajo od 32 MB do 512 MB. Več je seveda bolje, vendar nekatere matične plošče podpirajo le module, velike do 256 MB, lahko celo manj. O tem se prepričajte pred nakupom. Ena od različic pomnilnika SDRAM je tudi ECC SDRAM. ECC pomeni Error Correction code in omogoča zaznavo napak, ki nastanejo v pomnilniških celicah. Najmanjše napake velikosti 1 bit se lahko tudi popravijo. Ecc pomnilnik je dražji od navadnega in ga v povprečnih osebnih računalnikih ne najdemo dostikrat. Poleg tega mora delo s tem pomnilnikom podpirati tudi matična plošča. Se pa dobro obnese v zahtevnih delovnih postajah in strežnikih.

3.2. RDRAM 

Ta tip pomnilnika je patentiralo podjetje RamBus (katerega solastnik je tudi Intel). Gre za novo tehnologijo, ki teoretično omogoča precej večje prepustnosti kakor pri danes najhitrejših pomnilnikih SDRAM. Pomnilnik deluje na ožjem vodilu (16 bitnem v primerjavi s 64-bitnim pri SDRAM), vendar z višjo frekvenco (300-400 MHz; v enem ciklu se preneseta dve enoti podatkov, zato je dejanska frekvenca dvakrat višja od delovne). Tudi tu  je v rabi »PC rating« za označevanje hitrosti. PC600 RDRAM deluje s 300 MHz in omogoča prenose do 1,2 GB/s, PC700 RDRAM deluje s 356 MHz, pasovna širina je 1,4  GB/s, trenutno najhitrejši pa je PC800 RDRAM, deluje 400 MHz in omogoča prenose do 1,6 GB/s. Izjemne lastnosti, ki pa ne morejo zadostiti potrebam po pasovni širini med najvažnejšimi komponentami sistema, zato je pohitritev celote precej manjša, kakor bi pričakovali. Zakaj je tako, bomo razložili nekoliko pozneje.

Pomnilniki RDRAM niso združljivi s SDRAM. Zapakirani so v module RIMM (RAMBUS In-line Memory Module), ki imajo drugačno obliko in število priključkov. Module RIMM boste prepoznali tudi po tem, da so pomnilniški čipi pokriti s kovinsko ploščico. Ta kovinska oplata naj bi delovala kot hladilnik, hkrati pa tudi zmanjševala elektromagnetne motnje iz okolice. Po načinu delovanja sta si SDRAM in RDRAM tako različna, da je praktično nemogoče narediti matično ploščo, ki bi lahko uporabljala obe vrsti pomnilnika (nekaj takega je hudo neuspešno poskusil INTEL). Še eno slabo lastnost ima RDRAM. Cena je zelo visoka, celo nekajkrat višja od enake količine navadnega pomnilnika, dosegljiv pa je le v zelo omejenih količinah.

3.3. DDR SDRAM

DDR SDRAM pomeni Double Data Rate SDRAM. Že ime namiguje, da lahko s tem pomnilnikom pričakujemo dvakrat večjo pasovno širino v primerjavi z navadnim SDRAM-om. Trik je v tem, da se podatki prenašajo na dvigujočem in padajočem delu signala (signal si predstavljamo kot sinusoidno krivuljo), za razliko od klasičnega SDRAM-a, pri katerem se podatki prenašajo samo na dvigajočem delu. Na ta način se podvoji hitrost delovanja. Pomnilnik DDR 133 MHz je enako hiter, kakor bi bil navaden pomnilnik SDRAM pri 266 MHz in omogoča maksimalne prenose do 2,1 GB/s, kar je celo več od PC800 RDRAM-a. Pri poimenovanju novih pomnilnikov je zopet prišlo do manjše zmede. Nekateri jih imenujejo PC266 DDR, drugi pa PC2100 (glede na pasovno širino). Marketinške tendence so jasne: v primerjavi s PC800 RDRAM se PC266 DDR SDRAM sliši precej slabše kakor PC2100...

Izdelava pomnilnika DDR menda ne zahteva velikih sprememb trenutno uporabljane tehnologije SDRAM; upravičeno lahko pričakujemo, da novi pomnilniki ne bodo veliko dražji in bodo kmalu nadomestili klasične pomnilnike SDRAM. Žal pomnilnika nista združljiva, ker bodo novi moduli drugačne oblike z drugačno razporeditvijo priključkov. Z matičnimi ploščami DDR torej ne bomo mogli uporabljati starih pomnilnikov.

 

 

 

4. RAZŠIRITVENA MESTA

Kljub opazni tendenci proizvajalcev k čim večjemu združevanju sestavnih delov matične plošče (vgrajeni krmilniki za diske, zvok, grafiko, omrežna podpora itd.) je še vedno precej stvari, ki jih računalnik lahko naredi le, če mu pomagamo z dodatnimi razširitvenimi karticami ali če z njimi nadgradimo in izboljšamo že vgrajene zmožnosti. Tem karticam so namenjena različno velika podnožja in reže, ki jih v različnem številu najdemo na vseh matičnih ploščah.

4.1. AGP

Kratica pomeni Accelerated Graphic Port, kar bi lahko prevedli kot pospešena ali hitra grafična vrata. Do uvedbe AGP so grafične kartice delovale na vodilu PCI. To je zadostovalo do prihoda sodobnih pospeševalnikov 3D, ki so za delovanje potrebovali velike količine dovolj hitrega pomnilnika. Porodila se je ideja, da bi v ta namen uporabili kar sistemski pomnilnik, do katerega bi imel grafični procesor neposreden dostop (UMA Unified Memory Architecture) z dovolj veliko hitrostjo, torej po novem vodilu AGP. Novo vodilo je bilo potrebno, ker PCI nima dovolj velike pasovne širine za kaj takega. Prvotne izvedbe vodila so bile za učinkovito rabo prepočasne. AGP 1x (enkratna hitrost) je omogočal prenose do 266 MB/s, AGP 2x pa do 532MB/s. Izdelovalci grafičnih kartic so sicer dokaj hitro prešli z vodila PCI na AGP, ki pa ga grafični procesorji zaradi počasnosti niso izkoriščali. Najnovejša izvedba vodila se ponaša z oznako AGP 4x, deluje s 66MHz in ima pasovno širino 1,06 GB/s. To vrsto vodila uporabljajo prav vse preizkušene matične plošče, razen plošč z naborom i440BX (ki uporablja AGP 2x) in i810(e) (ki podnožja AGP sploh nima). Tudi večina današnjih grafičnih kartic je narejena za standard AGP 4x (to vidimo že na daleč, ker imajo te kartice na robu s priključki tri zareze, kartice z AGP 2x pa le dve). Na nekaterih matičnih ploščah najdemo tudi podnožje AGP Pro. To je podnožje AGP 4x z dodatnimi priključki, prek katerih se napajajo nekatere energijsko zelo potratne grafične kartice. Podnožje AGP Pro prepoznamo po nalepki, ki ščiti dodatne priključke.

Čeprav vodilo AGP 4x teoretično omogoča veliko hitrost, pa moramo vedeti, da si pasovno širino pomnilnika (pri danes najbolj razširjenem PC133 je to le 1,06 GB/s) delijo poleg vodila AGP (ki potrebuje zase do 1,06 GB/s), še vodilo PCI (pobere 133 MB/s) in seveda procesor (potrebuje od 800 MB/s pa do 1,06 GB/s pri intelovih procesorjih in 1,6 GB/s pri Athlonu). Potrebe za več kakor 2x presegajo ponudbo, torej vodilo AGP v današnjih sistemih nikoli ne more delovati z največjo prepustnostjo. Za kaj takega bi potrebovali pomnilnike z bistveno večjo pasovno širino. Zmogljive grafične kartice zato uporabljajo krajevni grafični pomnilnik, ki je vgrajen na kartico (tipično od 16 do 64 MB). Ta pomnilnik ima zelo veliko prepustnost, nekaj GB/s in zadostuje za optimalno delo. Napovedan je že standard AGP 8x, ki obljublja pasovno širino 2,1 GB/s in naj bi končno omogočal uporabo vseh prednosti vodila AGP. Bomo videli... samo namig: tudi najhitrejši napovedani pomnilnik DDR in RDRAM ne bodo imeli pasovnih širin, ki bi bile bistveno večje od 2,1 GB/s.

4.2. PCI

Kratica pomeni Peripheral Component interconnect, torej vmesnik za priključitev zunanjih enot. Standard PCI se je pojavil že leta 1993, vendar je zaradi solidne zasnove še vedno najbolj uporabljen vmesnik za priključitev razširitvenih kartic na matično ploščo. Praktično so vse današnje razširitvene kartice izdelane po standardu PCI, izjema so le najnovejše grafične kartice, ki delujejo na vodilu AGP.

Vmesna stopnja razvoja do vodila PCI je bilo vodilo VLB (Vesa Local Bus), predstavljeno leta 1992. Vodilo ISA, ki je bilo takrat najbolj razširjeno v osebnih računalnikih, je zaradi počasnosti kar klicalo po zamenjavi ali nadgradnji. VLB je poskušal biti oboje. Vodilo je bilo neke vrste podaljšek 16-bitnega vodila ISA. Dodano je bilo podnožje za dodatne priključke, ker je vodilo VLB 32-bitno. V računalniku je bilo več podnožij VLB, ponavadi dve ali tri. Na njih smo največkrat priključili grafične kartice in diskovne krmilnike. Največji razcvet je vodilo doživelo v računalnikih s procesorji 486, kljub temu, da je bilo nezanesljivo, da so se pojavljale težave ob sočasni uporabi dveh ali več kartic VLB in da je šlo le za razširitev zastarelega vodila ISA. S prihodom vodila PCI, ki je bilo hitrejše, zanesljivo in zasnovano povsem na novo, se je čas vodila VLB iztekel. V uporabi je bilo le približno dve leti. Dokaz več koliko veljajo »standardi« v računalništvu...

Vodilo PCI današnjih osebnih računalnikih deluje s frekvenco 33 MHz, široko je 31 bitov in ima največjo prepustnost 133 MB/s. Krmilnik za vodilo je vgrajen v sistemski nabor na matični plošči (v večini primerov ga najdemo v t. im. čipu northbridge, v novih Intelovih naborih i8xx pa je vdelan v čip ICH. Kaj pomenita izraza northbridge in ICH, bomo pojasnili nekoliko pozneje). Obstaja tudi močnejša različica vodila, široka 64 bitov in s frekvenco delovanja 66 MHz, ki omogoča bistveno večjo prepustnost (do 532 MB/s). Našli jo bomo v strežnikih in najmočnejših delovnih postajah, tu je omenjeno le informativno.

Vodilo PCI podpira standard samodejne nastavitve. (»Plug & Play«), ki sta ga uvedla Intel in Microsoft skupaj s še nekaj drugimi podjetji. Bistvo tega standarda je, da krmilnik za PCI skupaj z BIOS-om in operacijskim sistemom samodejno dodeli sistemska sredstva (prekinitve IRQ, pomnilniški prostor s potrebnimi naslovi I/O in kanal DMA-Direct Memory Acces za naprave, ki lahko pišejo in berejo neposredno iz pomnilnika) za priključeno kartico PCI. Potrebujemo le še ustrezen gonilnik v operacijskem sistemu in namestitev je končana. Tako se močno zmanjša možnost konflikta med posameznimi napravami, ker so sistemska sredstva pravilno razdeljena. Problem lahko predstavljajo kartice, ki ne ustrezajo specifikaciji samodejne nastavitve, ali pa če je operacijski sistem ne podpira.

Obvladovanje vodila (»Bus Mastering«) je način delovanja, ki lahko precej pospeši prenose po vodilu PCI. Naprava, zmožna te tehnike, prevzame nadzor nad vodilom, podatki pa se pretakajo neposredno med priključenimi napravami, npr. iz diska v pomnilnik (drugače pretok podatkov nadzoruje procesor, ki deluje kot neke vrste posrednik). Hkrati lahko na vodilu deluje več takih naprav, sistemski nabor čipov pa usklajuje njihovo delovanje. Obvladovanje vodila mora podpirati tudi operacijski sistem (in njegovi gonilniki). Sodobni operacijski sistemi ( Windows 98/2000) imajo že vključene potrebne gonilnike. Pri starejših (Windows 95/NT4) pa moramo te gonilnike namestiti ročno. Razlika med navadnim načinom in obvladovanjem vodila se zelo pozna, predvsem pri delu z diski in pogoni CD. Še nekaj: uporabniki matičnih plošč z nabori podjetja VIA morajo namestiti paket gonilnikov Via 4in1, dobijo jih na proizvajalčevi spletni strani. Ti nabori so namreč tako novi, da vgrajena podpora v operacijskih sistemih Windows še nekoliko šepa. Med drugim omenjeni paket gonilnikov omogoča tudi obvladovanje vodila za naprave IDE.

4.3. ISA Bus

Industry Standard Architecture Bus izvira še iz prvih rodov osebnih računalnikov in je leta 1984 (!), ko so ga razširili na 16 bitov in pospešili na 8 MHz (v računalnikih IBM AT), ostal praktično nespremenjen. To izjemno trdoživost mu omogoča množica razširitvenih kartic, od katerih se lastniki nikakor ne morejo posloviti (prednjačijo predvsem zvočne kartice, modemi in nekatere hitre (prek 115 Kb/s) kartice COM za ISDN). Z vsakim novim rodom sistemskih čipov izdelovalci obljubljajo, da je vodilu ISA dokončno odklenkalo, kljub temu pa se na veliko matičnih ploščah še najde kako podnožje za kartice ISA. Za vsak primer. To bodo znali ceniti predvsem uporabniki Linuxa; današnji modemi na karticah PCI namreč delujejo le v okolju Windows (od tod tudi ime Win-modemi), v Linuxu pa ne. Stari modemi ISA teh težav nimajo. Žal kartice ISA ne ustrezajo standardu samodejne namestitve in lahko povzročajo težave pri samodejnem dodeljevanju sistemskih sredstev. Zato je včasih potrebna ročna nastavitev, to pa zna biti kar težavno.

 

 

 

5. DRUGI PRIKLJUČKI 

Zunanje pomnilniške enote (diski, pogoni CD, DVD, ZIP, tračne enote itd.) v osebnih računalnikih za povezavo z matično ploščo uporabljajo standard IDE ali njegove razvojne potomce, če smo bolj natančni. Trenutno je najbolj razširjena različica ATA 66 (AT Attachment), ki jo najdemo tudi na večini preizkušeni matičnih plošč. Oznaka pomeni, da je največji možni pretok po kanalu 66 MB/s. Nekatere plošče že podpirajo tudi standard ATA 100, ki naj bi bil še hitrejši (kar pa se pri vsakdanjem delu ne pozna; ozko grlo je hitrost branja in pisanja na disku. Ta dosega pri najboljših diskih IDE okoli 38 MB/s, kar je premalo, da bi zasitili celo ATA 66, kaj šele ATA 100. ATA 100 je torej naložba v prihodnost, ki vas nič ne stane. Standard ATA 100 pa potrebujemo, če sestavimo polje RAID 0 iz dveh prej omenjenih diskov. V tem primeru bo skupen pretok podatkov presegel pasovno širino ATA 66, ki bo postalo ozko grlo. Ponavadi sta na plošči dve vtičnici s po 40 luknjicami v kateri lahko priključimo do 4 naprave (dve glavni in dve podrejeni). Naprave priključimo s ploščatim 80-žilnim kablom, na katerem je vsaka druga žica ozemljena, kar preprečuje presluhe med sosednjimi žicami in izboljša kakovost prenesenega signala (če bomo za priključitev uporabili navadni 40-žilni kabel, bo vmesnik samodejno preklopil v počasnejši način ATA 33). Pomemben je tudi vrstni red priključitve naprav. Glavni (master) mora biti na koncu kabla, podrejeni pa na srednjem priključku. Predhodnik standarda ATA 66 je ATA 33, ki ga najdemo na ploščah z naborom i440BX in i810. Nanj lahko priključimo tudi naprave ATA 66 in ATA 100, ki pa bodo delovale le v načinu ATA 33 (ATA 100 in ATA 66 sta torej združljiva navzdol). Na nekaterih ploščah bomo našli še dodatna priključka IDE; na te plošče lahko priključimo kar osem naprav. Dodatna kanala krmili posebni čip (najbolj znani so izdelki podjetij Highpoint in Promise). Ta dodatek sicer nekoliko podraži matične plošče, vendar pride zelo prav, če hočemo priključiti več kakor štiri naprave IDE. (To danes sploh ni več redkost; v vsakem računalniku sta vsaj disk in pogon CD ali DVD. Če dokupimo še zapisovalnik CD in recimo enoto ZIP, nimamo več prostora za še kakšno enoto.) Nekateri od teh čipov omogočajo celo postavitev polja RAID (0-striping in 1-mirroring) z diski IDE. Povsem enake čipe najdemo tudi na razširitvenih karticah z dodatnimi priključki IDE, le da so dražje od že zgrajenih rešitev. Če torej načrtujemo priključitev več kakor štirih naprav IDE ali postavitev polja RAID, se splača razmisliti o matični plošči z že zgrajenim dodatnim krmilnikom.

Na matičnih ploščah, ki so namenjene najvišjemu segmentu trga osebnih računalnikov, najdemo tudi druge vmesnike za priključitev pomnilniških naprav. Najbolj znan je seveda SCSI in njegove izvedbe. Novejši zelo hiter priključek je tudi FireWire.

Prav na vsaki plošči danes najdemo tudi vmesnik USB (Universal Serial Bus). Ponavadi sta vhoda dva, veliko plošč pa ima še priključke (»header«), na katere lahko priključimo dodatne vtiče. Vmesni USB je bil na začetku dokaj slabo podprt in uporabljalo ga je le malo naprav.

Danes je stanje ravno nasprotno; praktično vse nove zunanje naprave so izdelane tudi za priključitev na USB (tiskalniki, optični bralniki, modemi, omrežni vmesniki, male videokamere, digitalni fotoaparati, miške, tipkovnice, zvočniki, naprave CD-RW ter druge zunanje pomnilniške enote). Zaradi čedalje več zunanjih naprav je dobrodošel vsak dodatni vtič USB na matični plošči. Sicer si lahko pomagamo tudi z razdelilniki z dodatnimi vtičnicami (ponavadi od 2 do 8), le da so te rešitve dražje.

Ogromno zunanjih naprav, ki uporabljajo stare  vmesnike (predvsem tiskalniki, optični bralniki, zunanji modemi in miške), jih še drži pri življenju. Ker pa so prednosti standarda USB očitne (možnosti povezave do 127 naprav en vhod ter hiter prenos) in ga uporablja tudi čedalje več naprav, je zelo verjetno, da bodo proizvajalci matičnih plošč in zunanjih naprav počasi umaknili podporo zaporednemu in vzporednemu vmesniku.

Na veliko matičnih ploščah najdemo tudi priključke z oznako WOL. Kratica pomeni Wake On LAN, zbujanje po omrežju. WOL bodo cenili predvsem vzdrževalci omrežij, ki dostikrat opravljajo posege v času, ko za računalniki ni uporabnikov. Ti računalniki so ponavadi ugasnjeni in da vzdrževalcu ni treba dobesedno peš do vsakega računalnika v omrežju in ga prižgati, lahko to stori s signalom, ki ga pošlje po omrežju. Pogoj je le, da so priključki WOL na matični plošči povezani z ustreznimi priključki na omrežni kartici. Enako funkcijo ima tudi WOR (Wake on Ring). Tu računalnik prebudimo na daljavo prek modema.

 

 

 

6. BIOS

Basic Input/Output System je skupek kode, vgrajene v poseben čip na matični plošči, ki skrbi za nizkoravensko komunikacijo med operacijskim sistemom in strojno opremo. Če se (bistveno) spremeni strojna oprema, mora to vedeti le nova različica BIOS-a, operacijski sistem pa z njo še naprej komunicira preko BIOS-a. V pionirskih časih je bil to edini del originalnega IBM PC-ja, ki je bil avtorsko zaščiten. Vse druge podatke o PC-ju je IBM neodvisnim razvijalcem dodatne strojne opreme dal prosto na voljo, le BIOS-a ne. S tem so zagotovo (vsaj tako so mislili) preprečili izdelavo klonov. Dokler ni bilo ustanovljeno podjetje Compaq, ki si je za cilj zadalo ravno to - izdelavo klona. Ekipa razvijalcev, ki je bila zaprta v razvojni oddelek, je vzvratno razbrala delovanje BIOS-a in naredila svojega, ki ni bil enak, je pa tako deloval. Kraje intelektualne lastnine torej ni bilo, rezultat pa je bil enak. Nekoliko pozneje je enako delo opravilo podjetje Phoenix, ki je še danes eno največjih izdelovalcev (in razvijalcev) BIOS-ov, vse drugo pa je zgodovina, kakor se reče...

Včasih je bil BIOS zapečen v EPROM, praktično vse današnje plošče pa uporabljajo programljiv čip flash-memory, ki ga lahko uporabnik enostavno nadgradi z novejšo različico BIOS-a. Ta koda se izvede ob vsakem zagonu računalnika in omogoča inicializacijo in osnovne nastavitve naprav na matični plošči, kar je potrebno, da se lahko naloži operacijski sistem. Na razpolago je nekaj BIOS-ov različnih proizvajalcev, ki pa so si med seboj zelo podobni.

Pri zagonu računalnika imamo možnost vstopa v nastavitvene menuje BIOS-a (ponavadi moramo pritisniti tipko del). Znotraj teh menujev imamo dostop do vseh parametrov (od osnovnih, kot so sistemska ura in zaznavanje priključenih naprav IDE, do naprednih kakršne so nastavitve hitrosti procesorja, napetosti, latence pomnilnika itd.). Lahko nastavimo tudi osnovne varčevalne funkcije, kar pride prav, če uporabljamo operacijski sistem, ki nima vgrajenega naprednega upravljanja s porabo energije. Vsi ti parametri se shranijo v CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), ki ga napaja mala baterija, vgrajena v matično ploščo.

Včasih se zgodi, da pomotoma (ali pri navijanju) nastavimo parametre BIOS-a tako, da se računalnik noče več zbuditi. Ponavadi pomaga več zagonov, če pa se računalnik trdovratno upira, je treba pobrisati vsebino CMOS-a. To storimo s sklenitvijo posebnega mostička na matični plošči (z oznako Clear CMOS).

Omenili smo že, da je mogoče na skoraj vseh matičnih ploščah BIOS nadgraditi. Potreba po tem se pokaže z razvojem nove strojne opreme, ki je vgrajeni BIOS ne prepozna več in je ne more pravilno nastaviti (tipičen primer so novejše in hitrejše različice procesorjev in večji diski). V tem primeru ponavadi pomaga nadgradnja z novejšo različico BIOS-a. Postopek je dokaj enostaven, potrebujemo le datoteko z novo različico in programček, ki zna to datoteko zapisati v BIOS-ov čip (nekateri BIOS-i imajo programček vgrajen v kodo). Postopek ni nenevaren.

 Povezave:

http://www.howstuffworks.com/motherboard.htm?printable=1

http://www.howstuffworks.com/microprocessor.htm?printable=1

http://www.howstuffworks.com/rom.htm?printable=1

http://www.howstuffworks.com/ram.htm?printable=1

http://www.howstuffworks.com/bios.htm?printable=1

http://www.intel.com/intel/intelis/museum/