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

Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati

© Francesco Ciclosi – Settembre 2015 CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code

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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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Insegnamento di Informatica – a.a. 2015-16 I fo

rmati sta

nd

ard

(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

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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