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