MODULO 10 –> La scheda madre e il BIOS

Insegnamento di Informatica – a.a. 2015-16
Macerata, 3 novembre 2015
La scheda madre e il BIOS
INSEGNAMENTO DI INFORMATICA – A.A. 2015-16
Francesco Ciclosi
Insegnamento di Informatica – a.a. 2015-16
La scheda madre
 È conosciuta con vari nomi tra loro equivalenti:
•
•
•
•
•
•
Motherboard (scheda madre)
Mainboard (scheda principale)
Scheda di sistema
MB
M/B
Planar board (scheda piana)
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Una parte fondamentale del computer
 È la scheda elettronica principale che
raccoglie in sé sia i circuiti elettronici sia i
collegamenti di interfaccia tra i vari
componenti interni del computer, nonché verso
le periferiche esterne
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Utilizzo della mainboard
 La sua qualità realizzativa è determinante per le
prestazioni e l’affidabilità di tutto il computer
 Si occupa di trasmettere e temporizzare:
• centinaia di segnali diversi
• ad alta frequenza
• sensibili ai disturbi
 tra CPU, RAM, schede di espansione e periferiche
 attraverso i bus di sistema
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Dentro la M/B (1/3)
Main Logic
1. CPU socket
2. Chipset Northbridge
3. Chipset Southbridge
Memory
4. DRAM Channel 1
5. DRAM Channel 2
Drive Interfaces
6. Floppy Drive
7. ATA100/ATA133
8. Serial ATA
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Dentro la M/B (2/3)
Expansion Slots
9. PCI (32-bit, 33Mhz)
10. PCI-Express x16
11. PCI-Express x1
Power connectors
12. 24-pin ATX Power
13. 8-pin ATX12v Power
14. Supplemental
Graphics Power
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Dentro la M/B (3/3)
Onboard Features
15. CPU Power
Regulators
16. IEEE1 384 FireWire
Controller
17. Audio Codec
18. Network Controller
PHY
BIOS
19. BIOS ROM (CMOS)
20. BIOS Clock Battery
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MB: lo schema logico
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Il circuito elettronico
 È un circuito elettrico composto in massima
parte da componenti elettronici dedicati
all’elaborazione di segnali informativi di
natura elettromagnetica
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L’interfaccia hardware
 È un componente (fisico/logico) che consente
la comunicazione e l’interazione tra due o più
sistemi elettronici
 Consente lo scambio di informazioni tra due o
più dispositivi eterogenei
 Utilizza un formato standard per lo scambio dei
dati
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Caratterizzazione delle interfacce hw
 Da un punto di vista fisico sono caratterizzate dai
seguenti componenti:
• Un canale di trasmissione (un mezzo trasmissivo)
• Due connettori (posti agli estremi della trasmissione)
• Due porte o slot (poste agli estremi della trasmissione)
 Da un punto di vista logico sono caratterizzate da
una modalità di trasmissione:
• Seriale
• Parallela
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Famiglie di interfacce
Interfacce a bus
Interfacce generiche


















ISA
EISA
VESA
PCI
PCI Express
PCI-X
AGP
Mbus
S-100
RS232 (seriale)
Centronics (parallela)
SCSI
ATA (IDE, EIDE)
SATA
eSATA (dispositivi esterni)
IEEE 1394 o Firewire
PS/2
USB
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I formati standard (1/2)
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I formati standard (2/2)
 La standardizzazione delle MB si è espressa
nella creazione di vari formati
 La standardizzazione ha interessato:
• la forma
• la dimensione e il posizionamento dei componenti
• il progetto elettronico
 Ad oggi lo standard ATX è il più diffuso
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I principali standard (1/2)
 PC/XT
• Utilizzato nel primo PC dell’IBM è diventato lo
standard de facto poiché facilmente clonabile a
seguito della mancanza di copyright
 AT (Advanced Technology)
• Utilizzato nelle MB 386 è alla base dell’ATX
 Baby AT
• È il successore IBM del formato AT. Non prevede
l’utilizzo di schede AGP
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I principali standard (2/2)
 ATX
• Nasce a partire dal Baby AT. È ad oggi il formato di
scheda più diffuso
 Micro-ATX
• È un ATX ridotto con soli 3 slot di espansione PCI
o PCIe
 BTX (Balanced Technology Extended)
• È uno standard recente proposto da Intel per
sostituire il formato ATX
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MB: i componenti
 In una generica scheda madre sono presenti i
seguenti componenti:
•
•
•
•
•
•
Socket (CPU)
RAM
Chipset
ROM
CMOS
BUS di espansione
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Il socket
Socket PGA
Socket LGA
 Si occupa di accogliere la CPU
 Nelle schede embedded è
assente e la CPU è saldata nella
mainboard
 Lo zoccolo (socket) può essere
PGA o LGA
• PGA, i pin di interconnessione
sono nella parte inferiore della
CPU
• LGA, i pin risiedono nel socket
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Slot per la RAM
Slot DDR3 RAM
 Gli slot per la RAM sono
di vari tipi, corrispondenti
alle varie tipologie di RAM
in commercio
 Attualmente le schede
madri sono equipaggiate
con slot DDRAM
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Il chipset
 È l'insieme di circuiti integrati che si
occupano di smistare e dirigere il
traffico di informazioni passante
attraverso il bus di sistema, fra CPU,
RAM e controller delle periferiche di
ingresso/uscita
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La ROM
 È una piccola memoria
che contiene il BIOS
della scheda madre
 A volte può essere anche
riprogrammabile
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La CMOS
 È una piccola RAM in cui
sono memorizzate le
impostazioni del BIOS
 Il CMOS è un
semiconduttore che
assorbe poca energia
 A computer spento è
alimentata da una piccola
batteria a litio
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Il bus di espansione
 È un collegamento dati
generico punto-punto
 Collega alla scheda madre
altre schede di espansione
alloggiate in appositi
connettori (slot)
 Gli slot interni sono usati
solo per hw che richiede una
stretta collaborazione con la
CPU e la memoria RAM
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Il BIOS (Basic Input-Output System)
 È l’intermediario tra l’hardware del computer
e il sistema operativo
 Senza il BIOS, il sistema operativo non ha
nessuna possibilità di comunicare e prendere
controllo dell’hardware
 È situato in un chip sulla scheda madre
 Contiene una serie di istruzioni indispensabili
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Configurazione del BIOS
 Il BIOS è un firmware dalle funzionalità limitate
 Offre molti parametri di configurazione
 Se anche un singolo parametro non è
correttamente impostato le prestazioni e il
funzionamento del computer saranno ridotte
 In caso di instabilità del sistema è consigliabile
resettarlo alle impostazioni di fabbrica
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Configurazione del BIOS
BIOS: configurazione delle
opzioni principali
BIOS: configurazione delle
periferiche integrate
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Le funzioni del BIOS
 Le funzioni del BIOS sono essenzialmente tre:
1. Eseguire il controllo dell’hardware all’accensione
(POST: Power On Self Test)
2. Eseguire alcune funzioni basilari per il controllo
dell’hardware
3. Caricare il sistema operativo
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