Издательство на компьютере. Самоучитель

Шины

Связь между всеми устройствами и материнской платой выполняют ее шины. Их свойства во многом определяют производительность платы, а следовательно, и ПК в целом. Обычно в документации на материнскую плату указывают следующие шины:

? PCI (Peripheral Component Interconnect) – стандарт подключения внешних компонентов. Этот вариант обеспечивает работу шины на частоте 66 МГц и пропускную способность 264 Мб/сек для 32-разрядных данных (528 Мб/сек для 64-разрядных данных). Этим стандартом реализована аппаратная поддержка технологии Plug and Play. Программные функции поддержки технологии Plug and Play возложены на операционную систему. Суть технологии Plug and Play состоит в том, что после подключения устройства к шине PCI происходит обмен данными, в результате которого оно автоматически получает номер прерывания, адрес порта подключения и номер канала прямого доступа к памяти. В итоге, после подключения нового устройства к этой шине, происходит его "самоустановка";

? AGP (Accelerated Graphics Port) – усовершенствованный графический порт, шина, которая является дальнейшим развитием технологии PCI. Эта шина представляет собой новую архитектуру графической подсистемы ПК, которая позволяет направлять поток данных от процессора и основной памяти системы к видеосистеме, минуя шину PCI. Кроме того, она предоставляет видеосистеме возможность использовать для своих нужд основную память ПК. На материнской плате этой шине соответствует свой разъем, через который включается AGP-видеоадаптер. Важным фактором, обеспечивающим переход на эту шину, является повышение производительности обработки графической информации, особенно в области трехмерной графики. Более того, некоторые новые функции видеоакселераторов реализованы только на шине AG Р. Шина AGP работает на удвоенной частоте относительно PCI (66 МГц), и у нее гораздо больше возможностей для разгона. Стандартная пропускная способность AGP – 1066 Мб/сек;

? ACPI (Advanced Configuration Power Interface) – интерфейс расширенной конфигурации по питанию) – предложенная Microsoft единая система управления питанием для всех компьютеров. В частности, позволяет сохранение состояния системы перед отключением питания, с последующим его восстановлением без полной перезагрузки;

? US В (Universal Serial Bus) – универсальная последовательная шина, одна из последних новинок в архитектуре материнских плат. Стандарт шины USB позволяет подключить до 256 различных устройств без необходимости установления дополнительных плат адаптеров. Устройства могут подключаться цепочками (каждое следующее устройство подключается к предыдущему) или параллельно (через концентратор). Сегодня USB – это стандарт соединения между компьютером и периферийными устройствами, в разработке которого принимали участие семь фирм, специализирующихся в области компьютеров и телекоммуникаций. На US В можно подключить сканер, клавиатуру, мышь, модем, джойстик и другие устройства со скоростью до 12 Мбит/сек. Шина исключает конфликты между различным оборудованием и позволяет подключать и отключать устройства, не выключая ПК, а также позволяет объединять компьютеры в локальную сеть без применения специального оборудования и программ;

? SCSI (Small Computer System Interface) – интерфейс для малых машин. Он был создан для жесткого диска и накопителей на компакт-дисках, поскольку обладает более высоким быстродействием по сравнению с параллельным портом. Технология SCSI освобождает процессор от управления такими периферийными устройствами, как жесткие диски. Адаптеры SCSI (наиболее популярные устройства фирмы Adaptec) выпускаются в виде плат, размеры которых близки к размерам звуковых плат. Достоинства SCSI-устройств – высокое быстродействие, а также возможность быстрого подключения до семи таких устройств, как сканеры, дополнительные жесткие диски и переносные диски, что не снижает общего быстродействия компьютера. Недостаток – высокая цена SCSI-устройств (винчестеров, CD-ROM) в сравнении со стандартными.

Гнездо для процессора (Socket)

«Гнездом» процессора называется панель (разъем) на материнской плате, в которую процессор вставляется. Рассмотрим несколько вариантов таких панелей:

? Socket-370. Используется для процессоров Intel Celeron, AMD Кб, Intel Pentium III, VIA/Cyrix III. Для данных процессоров подойдут материнские платы на базе следующих чипсетов: i440BX, 1810, 1815, 1820, VIA133 (693), VIA133A (694), VIA266, SiS 630, SiS 635, ALI TNT2, ALI Pro 4, ALI Pro 5. Если в прайс-листе в названии материнской платы написано "Socket-370" или "S-370" или "FC-PGA", значит, она будет работать вместе с процессорами из данной группы;

? Socket-A (Socket-462). Предназначен для процессоров AMD Duron, AMD Athlon, Athlon K7. В обозначении материнских плат под эти процессоры фигурирует либо обозначение разъема под процессор Socket-A, либо название чипсета материнской платы – VIA КТ133, VIA КТ133А, ALi MAGiK 1, VIA KT266, AMD-760, SiS 730S, VIA KM 133;

? Socket-423 и Socket-478. Используется только для процессоров Pentium 4. Соответственно, в названии нужной материнской платы будут фигурировать Pentium 4, Socket-423 либо Socket-478, либо же будет указано название чипсета материнской платы – i850, i845A, VIA РХ266;

? Slot 1. Предназначен для процессоров Pentium II, Pentium III;

? Socket-7. Используется для процессоров AMD К6-2, Pentium, Pentium MMX, Cyrix Ml, M2. Соответственно, в названии материнской платы будет указано либо Socket-7, либо название чипсета – MVP4, MVP3, АШ541.

На что следует обратить внимание при покупке материнской платы?

Прежде всего – на ее внешний вид. Детали должны быть установлены ровно и аккуратно, пайка должна быть блестящей, ровной и однородной. Криво установленные детали, «пузыри» припоя и непропаяные выводы обычно встречаются на платах китайского производства и говорят об общем качестве работы. Если плата заметно выгнута в одну сторону, есть вероятность наличия микротрещин в дорожках или кристаллах микросхем. Также могут быть неровно впаяны разъемы для микросхем памяти, что грозит плохим контактом или вообще невозможностью вставить некоторые модули. Желательно, чтобы на микросхемах Chipset были собственные обозначения: чем больше технических обозначений – тем лучше. Не приветствуются наклейки, особенно с надписями типа «International» вместо названий. Однако встречается, что китайская плата по совокупности характеристик оказывается лучше, чем фирменная – последнее слово должно быть за тестированием.

Перечислим последние достижения в области материнских плат на начало 2003 года:

? поддержка четырехскоростного AGР-графического порта для видеокарты;

? поддержка протокола работы жестких дисков Ultra-DMAIOO;

? поддержка новых типов памяти – DDR SDRAM рс1600 и рс2100 или же RDRAM рсбОО и рс800;

? поддержка работы системной шины на частоте 133 МГц для процессоров Intel Pentium III, Intel Celeron либо эффективной частоты 266 МГц для процессоров AMD Athlon и AMD Duron.

Если ваша материнская плата все это поддерживает, то можете быть уверены, что она является современной и имеет много шансов на беспроблемную модернизацию компьютера через год-полтора, а также отсутствие проблем при наращивании системы. Очень надежны платы от A-Bit, AsusTek, Open, Chaintech, Gigabyte. Несколько хуже качество продукции Acorp, Lucky Star, Procomp.

Рис. 2.5. Материнская плата Gigabyte 7VAX (КТ400)

В качестве примера рассмотрим основные характеристики материнской платы Gigabyte 7VAX. Среди производителей материнских плат компания Gigabyte очень хорошо известна отечественному пользователю как производитель надежных и простых в настройке материнских плат для разных категорий компьютеров. На рис. 2.5 приведена фотография материнской платы Gigabyte 7VAX (КТ400). Относительно дизайна и компоновки данной платы можно заметить, что размеры печатной платы приближаются к максимальным для современных АТХ-плат – это обусловлено большим количеством дополнительных контроллеров. Набор слотов у платы стандартный – 3 DIMM, 5 PCI, AGP с защелкой и ключом, предотвращающим установку старых видеокарт, не поддерживающих питание 1,5 В. Плата оснащена системой мониторинга температуры процессора через встроенный в его ядро термодиод. Для этого на ней смонтирован дополнительный чип LM335. Использование встроенного звука (кодек ALC650) поддерживает контроллер – Realtek RTL8100BL (компактная версия чипа RTL8139. Имеется сетевой разъем RJ45 для витой пары и два порта USB. Для настройки тактовой частоты на плате установлены два блока DIP-переключателей, которые устанавливают базовую тактовую частоту FSB (из диапазона доступных частот) и множитель процессора. Набор частот FSB состоит из значений 100, 133 и 166 МГц, а множитель выбирается из диапазона [5,5х;12,5х]. BIOS платы разработан на основе Award 6.00PG. В комплект поставки входит руководство по эксплуатации платы, компакт-диск с утилитами Gigabyte и драйверами, два шлейфа, заглушка для портов ввода-вывода и планка с четырьмя разъемами US В.

Таким образом, плата 7VAX удобно скомпонована, оснащена хорошим звуком с поддержкой цифрового интерфейса, в стандартной комплектации имеет встроенную сетевую карту. Это плата среднего звена, подходящая и тем, кто ценит стабильность, и тем, кто хочет получить хороший набор возможностей за умеренную цену.

Резюме

Выбор материнской платы должен быть основательным, как выбор фундамента дома или кузова автомобиля. Если материнская плата не будет оптимально сбалансирована с другими компонентами вашего компьютера, то его технические возможности будут использоваться лишь частично.

Центральный процессор (CPU)

Центральный процессор (микропроцессор, CPU – central processor unit) – это микросхема, которая производит все операции компьютера и осуществляет управление всеми системами и элементами компьютера. Процессор – мозг компьютера, его командный центр. Его главной задачей является получение команд от программы и их выполнение. Центральный процессор – специальный чип – сверхбольшая интегральная схема в едином полупроводниковом кристалле. Он управляет всеми остальными устройствами компьютера и включает в себя: арифметическо-логическое устройство, которое производит арифметические и логические операции над данными; регистры, в которых хранятся данные, счетчики, адреса команд и данных; внешние интерфейсы для связи с остальными устройствами компьютера.

Основными характеристиками центральных процессоров являются:

? тип архитектуры, или серия. Тип архитектуры, как правило, определяется фирмой производителем оборудования;

? набор поддерживаемых команд или инструкций и их расширений;

? разрядность (бит). Разрядность центрального процессора определяет его поколение и принципиально влияет на скорость передачи информации между другими устройствами и процессором. Разряд – это единица информации. Если компьютер за один такт (в единицу времени) может обработать 32 разряда информации, то процессор 32-разрядный.

Микропроцессоры Pentium III являются 64-разрядными процессорами, a Pentium 4 – 128 разрядными;

? тактовая частота (МГц). В обиходе тактовую частоту иногда называют скоростью процессора (и компьютера). Тактовая частота означает количество операций, которые процессор может выполнить в секунду. Иными словами, чем больше тактов, или операций в секунду, может выполнять процессор, тем быстрее он работает. Например, процессор с тактовой частотой 2000 МГц выполняет 2000 миллионов операций в секунду. Скорость (быстродействие) процессора в управлении информацией – главный фактор, лежащий в основе эффективной работы большинства компьютерных программ. Быстродействие процессора (тактовая частота) измеряется в мегагерцах (МГц). Чем выше тактовая частота, тем быстрее работает процессор. Созданные по новейшим технологиям процессоры Pentium 4 способны поддерживать частоту до 4 ГГц и более.

Для процессоров производства Intel используются корпуса типа PGA (Pin Grid Array). Это керамический корпус, ряды золоченых выводов которого расположены по периметру корпуса перпендикулярно его плоскости. В зависимости от модели процессора, корпус имел разные размеры и количество выводов (контактов). Для размещения процессора Pentium на материнской плате используется специальное гнездо, называемое Socket. Оно обеспечивает правильность установки процессора и легкое закрепление с помощью специального рычажка.

Основными конкурентами Intel в производстве микропроцессоров являются AMD (Advanced Micro Devices) и Cyrix. Цены на продукцию AMD всегда ниже, чем на аналогичную продукцию Intel. Процессоры AMD всегда потребляли меньшую мощность и имели некоторые усовершенствования в архитектуре, касающиеся управления памятью и организации ее использования в мультипроцессорных системах.

Достижения процессорной техники на начало 2003 года

В начале 2002 года самый мощный процессор семейства Pentium 4 работал с тактовой частотой 2,2 ГГц (ядро Northwood). Для семейства Celeron максимумом был чип с тактовой частотой 1,3 ГГц на основе ядра Tualatin. А к началу 2003 года тактовая частота процессоров Pentium 4 (на ядре Northwood) выросла до 3,06 ГГц, а чипов семейства Celeron (также уже на ядре Northwood) – до 2,0 ГГц. Плюс ко всему, частота системной шины процессоров Pentium 4 увеличилась с 400 до 533 МГц. Разъем Socket-473 уходит в прошлое: все новые процессоры семейств Pentium 4 и Celeron работают только с разъемом Socket-478. О прекращении производства последнего процессора Celeron на основе ядра Pentium III (Tualatin) – чипа с тактовой частотой 1,4 ГГц – уже объявлено официально.

Главным же достижением Intel в ушедшем году стала реализация технологии Hyper-Threading в процессоре Pentium 4 3,06 ГГц для настольных компьютеров. Прежде эта технология, при которой один физический процессор работает за два виртуальных, применялась исключительно в серверном семействе Хеоп. В теории, Hyper-Threading способна заметно повысить производительность системы за счет оптимизированного распределения нагрузки. Впрочем, на практике этот прирост ощутимо заметен только в приложениях, поддерживающих работу с двухпроцессорными системами, а их, по-прежнему, не так много.

В начале 2002 года у фирмы AMD самым мощным процессором семейства Athlon ХР был чип 2000+ (ядро Palomino, тактовая частота– 1,66 ГГц) с системной шиной 133 МГц, а семейства Duron – чип с тактовой частотой 1,3 ГГц (ядро Morgan). К началу 2003 года самый мощный Athlon ХР имел рейтинг 2800+ (примерно соответствует процессору Pentium 2,8 ГГц), работая на тактовой частоте 2,25 МГц. В этом процессоре используются ядро Thoroughbred и системная шина на 333 МГц.

В качестве примера можно привести характеристики процессора Athlon ХР 2200 + Thoroughbred. Ядро процессора, носящее кодовое название Thoroughbred (Tbred или Model 8), имеет кэш первого уровня объемом 128 Кб и кэш второго уровня объемом 256 Кб. В наличии блок предвыборки данных, встроенный термодиод; частота шины составляет 133 (266) МГц. Фирма AMD применила технологический процесс с нормами 0,13 мкм. Благодаря этому удалось уменьшить размер кристалла, повысить доступные тактовые частоты, снизить напряжение (до 1,6 В) и потребляемую мощность. Площадь ядра TBred – 80 мм

. Внешний вид процессора Athlon ХР 2200 + Thoroughbred показан на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Внешний вид процессора Athlon ХР 2200 + Thoroughbred

В начале 2002 г. AMD анонсировала только один процессор на новом ядре – Athlon ХР 2200+, реальная тактовая частота которого составляет 1,8 ГГц. В конце 2002 г. были объявлены еще два процессора – 2400+ и 2600+, у которых изменилась формула расчета рейтинга. Так, 2400+ соответствует частоте 2 ГГц (множитель – 15х), а 2600+ – 2,13 ГГц (множитель 16х). Процессоры TBred не изменили количество и назначение контактов, потому они должны быть совместимы с любыми существующими платами с разъемом Socket-A, кроме тех, которые не поддерживают шину 133 МГц. Процессор, как утверждают разработчики, не так подвержен сколам, как прежние. Поскольку процессор Athlon ХР 2200+ выделяет тепла не больше, чем предыдущие, использовать какие-то «сверхнавороченные» кулеры нет необходимости. Любой кулер дороже $7 справляется с охлаждением. Процессор работоспособен при температуре до 85 "С.

Как проверить надежность работы процессора?

Проверить стабильность работы микропроцессора можно любыми программами, обеспечивающими близкую к предельной загрузку процессора и использующими максимум его возможностей. Можно, например, запустить сложную 3D-программную систему (например, 3ds max 5.0) либо современную ресурсоемкую игру в режиме демонстрации (например, Quake Arena 3, Unreal Tournament, Serious Sam, Comanche4). 3D-игры запускайте в низком разрешении (640 х 480 х 16 бит), когда влияние видеокарты минимально. Проверять процессор при этом лучше всего в теплом помещении при закрытом корпусе компьютера в течение нескольких часов, иначе процессор будет работать в «щадящем» режиме и возможные сбои могут не проявиться. Критерием ошибки служит аварийное завершение 3D-программы. Однако если в процессе тестирования возникают сбои, это не говорит однозначно о дефектах процессора – это могут быть дефекты материнской платы или чипов памяти и т. п., так что окончательный вывод следует делать лишь методом проб и ошибок. Сравнение вашего процессора с другими можно произвести тестирующей программой Sandra 2003.

Охлаждение процессора (кулеры)

С повышением рабочей тактовой частоты процессоров стал актуален вопрос их охлаждения. Для охлаждения процессора обычно используется малогабаритный вентилятор, установленный на радиаторе, – CPU Cooler (кулер), который помогает процессору оставаться достаточно холодным для обеспечения его нормальной работы. Если кулер не будет справляться со своей задачей, система будет функционировать нестабильно, сбоить и зависать. Кулер снижает температуру процессора примерно на 40 градусов. А снижение рабочей температуры процессора на каждые 10 градусов ведет к удвоению времени его безотказной работы.

Кулер состоит из радиатора (обычно алюминиевого) и вентилятора. Как уже отмечалось, основное назначение процессорного кулера – рассеивать поступающую от процессора энергию в окружающей среде. Для хорошей теплопередачи от процессора на радиатор подошва радиатора должна надежно прижиматься к контактной площадке процессора. Для этого обычно используют гибкие пластины – клипсы. Клипса должна легко устанавливаться и сниматься, иначе процесс монтажа кулера может закончиться поломкой материнской платы, кулера или сколом процессора. Качество контакта процессора с кулером зависит не только от клипсы, но и от свойств подошвы радиатора. Охлаждающая способность радиатора определяется теплопроводностью его материала и площадью его поверхности. Обычно радиатор алюминиевый, но чтобы улучшить теплопроводность, радиаторы могут изготавливаться из сплавов меди, или добавляют к алюминиевому радиатору медную подошву. Радиатор с большим числом пластин и большой площадью обладает большей рассеивающей (охлаждающей) способностью. Поверхность процессора, как правило, очень гладкая, а вот подошва кулера может быть неровной. Эту проблему решает термопаста, которой должны заполняться полости между двумя соприкасающимися поверхностями. Однако если слой термопасты окажется слишком большим, он будет выполнять противоположный эффект – служить изолятором. Довольно часто применяется паста КПТ-8, характеристики которой не хуже характеристик ее импортных аналогов, а цена отечественной – в 2—3 раза ниже.