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Insegnamento di Informatica – a.a. 2015-16
La scheda madre e il BIOS
INSEGNAMENTO DI INFORMATICA – A.A. 2015-16
Francesco Ciclosi
Macerata, 3 novembre 2015
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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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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
Dentro la M/B (1/3)
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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
Dentro la M/B (2/3)
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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
Dentro la M/B (3/3)
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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
ISA
EISA
VESA
PCI
PCI Express
PCI-X
AGP
Mbus
S-100
Interfacce generiche
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 (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
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
Socket LGA
Socket PGA
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Slot per la 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 Slot DDR3 RAM
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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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