Motherboards
Das Motherboard ist neben dem Prozessor das Kernstück eines PCs. Auf dem Motherboard sind die zwingend notwendigen Komponenten zum Betrieb des Computers angeordnet. Es dient zur Aufnahme des Prozessors und Erweiterungskarten. Auf ihm werden auch alle Speichergeräte angeschlossen. Es gibt verschiedene Slots für Erweiterungskarten und Speichermodule. Weiters Schnittstellen nach innen und nach außen. Komponenten auf dem Motherboard Die Hauptplatine beinhaltet die gesamte Steuerungslogik für den Computer, in der Regel den Prozessor, in einem speziellen Sockel und den sogenannten Chipsatz. Cache-SpeicherChips (Second-Level-Cache), mit denen der Prozessor arbeitet Auf modernen PentiumBoards befinden sich auch noch Schnittstellen, an die ein Drucker, die Maus oder ein Modem angeschlossen werden können, sowie der Festplatten- und Disketten-Controller CMOS für Systemeinstellung + Uhr Prozessor (Sockets) Taktgenerator Festspeicher: System-BIOS Arbeitsspeicher (RAM) Festplatten- und Disketten-Controller Schnittstellen Steckplätze für Erweiterungskarten Die Boards unterscheiden sich grundsätzlich hinsichtlich Chipsatz, Sockel und Format. motherboards- Steckplätze Für Erweiterungskarten gibt es drei verschiedene Sockel (= Slots für Busverbindungen). ISA-Steckplätze mit einer Datenrate von 8 bzw. 16 Bit. VESA-Local Steckplätze mit einer Datenrate von 16 Bit PCI-Steckplätze mit einer Datenrate von 32 Bit. Motherboards beherbergen zwei Typen von Speichermodulen: SIMM-Module DIMM-Module. Ein gutes Motherboard sollte 5 PCI und 2 ISA Slots besitzen Schnittstellen und Formate Nach außen haben die Mainboards zwei serielle Schnittstellen, eine parallele Schnittstelle, einen USB-Bus, Eine Tastaturschittstelle und einen PS/2-Anschluß. Im inneren besteht die Möglichkeit 4 Festplatten und 2 Diskettenlaufwerke anzuschließen. Das Motherboard wird über das Netzteil des Rechners mit Spannung versorgt. Das Motherboard hat normalerweise 1-2 Steckplätze für den Prozessor. Es gibt zwei Motherboard-Formate: Baby-AT: 21,77 x 33,12 cm ATX: 90° gedrehte Baby-AT Platine Minimiert den Kabelsalat im Inneren des PC und kühlt den Prozessor über den Kühler des Netzteils mit. Für ATX Boards wird ein eigenes Gehäuse benötigt Der Chipsatz Der Chipsatz ist für die Kommunikation der Komponenten untereinander verantwortlich. Jeder Chipsatz ist jeweils für einen bestimmten Prozessortypen entworfen worde. Er ist sehr bedeutend: Von diesen Chips hängt es ab, wieviel Speicher benutzt werden kann, wieviel davon zwischenspeicherbar (cacheable) ist, ob USB-Geräte, AGP-Grafikkarten und Ultra/DMA 33- Festplatten verwendet werden können. FX (Triton), VX, HX und TX für Pentium Natoma, Orion für Pentium Pro AMD, ALI, SiS, OPTi und Via für andere Im Low-End Bereich sind die Unterschiede der Pentium-Chipsätze zu vernachlässigen. Für den High-End Bereich (Server, Grafikworkstations) kommt nur das HX Chipset in Frage. Als qualitativ hochwertig gilt der BX- Chipsatz von Intel. 440BX ist nach wie vor konkurrenzlos schnell, er hat jedoch einige Nachteile hinsichtlich Kompatibilität und AGP Unterstützung. Hier ist VIA Apollo Pro 133A die Alternative.
Fragen vor dem Einkauf Welcher Prozessor wird vom Motherboard unterstützt? Welcher Chipsatz wird verwendet? Welches Art BIOS wird verwendet? Wieviel Speicher und welcher Art steht zur Verfügung? Wieviele und welche Slots für Erweiterungskarten sind vorhanden und zugänglich (!)? Befinden sich Controller on Board (EIDE / SCSI)? Wie groß ist das Board und welches Format hat es (ATX, Baby-AT)?
Sockel-Typen Vom Sockel hängt ab, welche Prozessortypen überhaupt mit dem Motherboard kompatibel sind. Einige Typen im Vergleich: Slot 1 Für Pentium III mit VIA Apollo Pro oder Intel 440BX Chipsatz. Meist: 1 AGP, 5 PCI, 2 ISA Slots. Übertackten nicht möglich. Sockel 370 Für Pentium III und Celeron Prozessoren. Löst zur Zeit zunehmend Slot 1 ab. Verschiedenste Chipsätze. Sockel 7 Aladdin-V-oder VIA Chipsatz. Trend zu großem Level2 Speicher. Nur noch AMD baut hierfür leistungsföhige Prozessoren Kaum Übertackten möglich. Achtung: Nicht mit SiS Chipsatz verwenden! Hinsichtlich Tempo schnitt der Intel BX440 am besten ab! Doch dürfte ein Sockel 370 Motherboard mit VIA Apollo Pro 133A Chipsatz keine Probleme aufwerfen.
Bussysteme
Ein PC- Bus ist ein System von parallelen Leitungen zur Übertragung von Daten zwischen den einzelnen Systemkomponenten und dem Motherboard. Die Busbreite (Anzahl der Datenleitungen) entscheidet über die Schnelligkeit des Datentransportes, sie kann 8, 16, 32 und 64 Bit umfassen. Die Realisierung erfolgt durch feine Leiterbahnen auf der Hauptplatine. Außerdem arbeitet ein Bus - ebenso wie der Prozessor - getaktet. Man unterscheidet verschiedene Typen. Typen Datenbus: Regelt die Datenübertragung, transportiert die Daten Adreßbus: Auswahl der Einzelgeräte und Adressierung innerhalb der Geräte Steuerbus: Leitet Steuersignale zwischen Steuerwerk und anderen Teilsystemen Versorgungsbus: Stromversorgung und Taktleitungen Man unterscheidet zwischen eindirektionalen und bidirektionalen Busleitungen. Bussysteme haben sich in der PC Geschichte oft geändert. Grafische Darstellung An dem eigentlichen Bus hängen die CPU, die Speichermedien, die Steckplätze (Slots), selbstverständlich der Arbeitsspeicher, aber auch die Eingabegeräte greifen auf den Bus zu (IRQ) Da einige Erweiterungskarten sehr oft auf den Arbeitsspeicher zugreifen müssen, wurde der DMA (Direct Memory Access) zwischen geschaltet. Die Aufgabe des DMA ist es, den Erweiterungskarten, die ständig auf den Arbeitsspeicher zugreifen einen schnellen direkten Zugriff auf den Speicher zu ermöglichen. Dadurch wird das Bussystem entlastet. Ein typisches Beispiel hierfür ist die Grafikkarte. Die
Daten müssen bei der Grafikbearbeitung ständig aus dem Arbeitsspeicher zur Anzeige (VGA-Karte) gebracht werden. Da diese Daten in den seltensten Fällen auf der Festplatte zwischen gespeichert werden. Kurzübersicht PCI-Bus: schnelle Geräte wie Grafikkarte, Festplatten-Controller, Soundkarte. ISA Bus: langsamer - für Geräte wie Floppy-, Drucker- und Com-Controller. Entscheidend für die Schnelligkeit der Datenübertragung ist die Busbreite. wichtigtste Busbreiten - Übersicht 16 Bit: ISA AT-Bus 32 Bit: EISA, Microchanal, PCI-Bus 64 Bit: VESA-Bus Bussysteme ...für Erweiterungskarten ISA - Bus EISA - Bus MCA - Bus VESA - Video Bus PCI - Bus AGP - Grafik Bus USB Bussysteme...für Laufwerke IDE E-IDE SCSI ISA - Industrial Standard Architecture Von IBM eingeführtes standardisiertes Bussystem für AT Motherboards (auch AT Bus genannt) - sozusagen der Klassiker. Plug und Play ist nur mit Einschränkungen möglich. Der ISA Bus ist mit seinem niedrigen Bustakt (8 MHz) zu langsam für manche Anforderungen heutiger PCs. Moderne PCs haben aus Kompatiblitätsgründen nach wie vor einige ISA Steckplätze, ansonsten PCI Slots. Die Busbreite von 16 Bit entpuppte sich nämlich als Flaschenhals für moderne 32 Bit Prozessoren. Taktfrequenz: 8,33 MHz Busbreite: 16 Bit Max. Transferrate: 4-5 MB/s Super ISA Plus Der Super-ISA-Bus ist ein Mix aus verschiedenen Industriestandards, die auf einigen 486Mainboards erschienen. Da dieser Bus nicht von der Industrie akzeptiert wurde und der Trend zu den schon vorhandenen 32-Bit Bussen ging, war diese Entwicklung zum Scheitern verurteilt. EISA - Extended Industry Standard Architecture Es gab 2 Versuche, die zu langsam gewordene ISA Busstruktur abzulösen, EISA und MCA, bevor sich der PCI-Bus durchsetzte. EISA war als Nachfolger und Weiterentwicklung des ISA- Bus geplant und auch mit dem alten System kompatibel, konnte sich aber nicht durchsetzen. Heute finden sich EISA Systeme noch in Servern eingesetzt. Er kann ab 386er Prozessoren eingesetzt werden und unterstützt. Taktfrequenz: 8,33 MHz Busbreite: 32 Bit Max. Transferrate: 33 MB/s MCA / Micro Channel - Micro Channel Architecture 1987 von IBM eingeführtes 32 Bit Bussystem. Es sollte den ISA Bus ablösen, konnte sich jedoch wegen fehlender Kompatibilität zum bestehenden Bussystem nicht durchsetzen. Der Umstieg auf ein MCA Bussystem bedeutete also den Neukauf eines Motherboards sowie sämtlicher Steckkarten.
Taktfrequenz: 10 - 25 MHz Busbreite: 32 Bit Max. Transferrate: 40 MB/s
VESA Local Bus - Video Electronic Standard Association (auch VLB genannt) Wurde in den späteren 486er Rechnern (ab 1992) zum Standard und war zunächst die Alternative zum PCI Bus, der sich in den Pentium Rechnern durchsetzte. Mittels VESA wurden (drei) hochgetaktete Verbindungen für einige Erweiterungskarten mit großem Geschwindigkeitsbedarf (etwa Grafikkarte) geschaffen. Das Ziel bei der Entwicklung war v.a., den hohen Anforderungen bei der Verarbeitung von Videodaten gerecht zu werden. Taktfrequenz: 20 - 40 MHz (auch mit 50 MHz getaktet, was zu Problemen führen kann) Busbreite: 32 / 64 Bit Max. Transferrate: 20 / 40 / 64 MB/s PCI - Peripheral Component Interconnect Bus Der PCI ist ein neuer und vom Prozessor unabhängiger Standard, der von IBM, INTEL Und Microsoft gemeinsam entwickelt wurde, um ein dem Pentium Rechner adäquates System zu haben. Er unterstützt Plug & Play und ermöglicht so die einfache PC-Erweiterung. Der Bus ist abwärts kompatibel und ermöglicht somit die Verwendung alter At-Bus Karten außer der Grafikkarte. Grundprinzip beim PCI-Bus ist die Verwendung von Bridges, die die Verbindung zwischen dem PCI-Bus und anderen Bussystemen herstellen (z.B. PCI-to-ISA-Bridge).Dieser Bus entlastet den Prozessor von der Kontrolle des Bustransfers und regelt diese über einen eigenen DMA (Direct Memory Access) Controller. Taktfrequenz: 66 MHz (bis 133 MHz mit nötiger Unterstützung durch Betriebssystem und Hardware) Busbreite: 32 /64 Bit Max. Übertragungsrate: 132 / 264 MB/s PCI-X: Max. Übertragungsrate bis zu 1 GB/s AGP - Accelerated Graphics Port Der AGP ist ein von INTEL entwickelter Hochgeschwindigkeitsbus für Grafikkarten. Er wurde zur Unterstützung der MMX Technologie in Pentium Rechnern entwickelt. Die Grafikkarte kann beliebigen Speicherplatz vom RAM des Motherboards abzweigen, zusätzlich sorgt ein unabhängiger, separater Grafikbus dafür, daß die Daten auf direktem Weg schnell herbeigeschafft werden. Der Genuß eines AGP Busses setzt ein Motherboard mit AGP Slot sowie eine AGP Grafikkarte voraus. Taktfrequenz: 66 MHz bis max. 133 MHz Busbreite: 32 oder 64 Bit Max. Übertragungsrate: 266 MB/s (Pipeliningverfahren: 532MB/s) AGP - Varianten bzw. Modi AGP 1x: Doppelt so hoher Durchsatz wie PCI. 66 MHz getaktet. Ergibt max. Übertragungsrate von 266 MB/s. AGP 2x: Aufsteigende und absteigende Flanke des 66 MHz Clock-Signals wird zur Initiierung eines Datentransfers benutzt. Ergibt max. Übertragungsrate von 528 MB/s AGP 4x: Bustakt von 100MHz. (Benötigt ein Motherboard mit INTEL 440BX Chipsatz oder VIA Apollo VP4.). Bringt max. Übertragungsrate von 800 MB/s und Steigerungsmöglichkeiten. AGP 10x: die Zkunft? Die Unterstützung des jeweiligen Modus hängt von der Grafikkarte ab. USB - Universal Serial Bus Der USB Bus bietet für externe Geräte wie Monitor, Drucker, Tastatur usw. eine Plug & Play Technologie an. Neue Hardware kann während des Rechnerbetriebs angeschlossen werden und wird automatisch erkannt. Die - theoretischen - Erweiterungsmöglichkeiten sind mit bis zu 127 Geräten sehr groß. Übertragungsraten: 12 MB/s (mit abgeschirmtem Kabel) 1,5 MB/s (nicht abgeschirmtes Kabel)
CNR - Communication and Networking Riser Von Intel vorgestellte Spezifikation für ATX Motherboards: Steckplätze für Audio-, Modem-, LAN- und USB- Karten. Ziel von CNR ist die internationale Kompatibilität der PC-Anschlüsse mit den verschiedenen Internetzugängen. Bussysteme - für Laufwerke IDE Bus Veralteter AT-Bus, um Festplatten anzuschließen (max. 2). E-IDE Bietet 2 Anschlüsse für je 2 Festplatten und ist etwas schneller als IDE. SCSI Small Computer Standard Interface Schnelles Bussystem für Festplatten, v.a. auch für CD-ROMs (und Brenner) und Scanner von Bedeutung. Am SCSI Bus können bis zu 7 Geräte angeschlossen werden. Eine SCSI Festplatte ist für Audio- oder Videoverarbeitung unabdingbar.