1) Прежде всего - поколением процессора, под который она предназначена. Специальная материнская плата существует для каждого поколения процессора. Установить процессор одного поколения в материнскую плату другого чаще всего просто невозможно.
2) Диапазоном поддерживаемых процессоров в рамках одного поколения. Чем дороже и качественнее плата, тем больше процессоров она сможет поддержать.
3) Частотой системной шины. Это - величина, прямо связанная с частотой и скоростью процессора. Процессор фактически умножает рабочую частоту материнской платы - в 2, 3 и более раз (на выборе сочетания одного из коэффициентов с частотой системной шины и основан способ так называемого разгона процессоров.
4) Базовым набором микросхем - чипсетом. Для каждого типа материнской платы существует несколько основных чипсетов, различающихся по предоставляемым ими возможностям и, соответственно, ценам.
5) Фирмой-производителем.
6) Форматом материнской платы (форм-фактором), то есть способом расположения на плате основных микросхем, слотов и т.д.
7) Базовым набором слотов и разъемов. При выборе платы следите, чтобы на ней имелось достаточно всех необходимых слотов.
8) Наличием интегрированных устройств. На многих современных материнских платах вы можете встретить целый ряд "встроенных" устройств - таких, например, как видеокарта и звуковая плата.
9) Поддержкой режима SATA(последовательный интерфейс), обеспечивающего возможность работы с "быстрыми" жесткими дисками.
10) Поддержкой "зеленого" (Green) режима экономии электроэнергии.
Микропроцессоры. Структура Intel x86: УУ, АЛУ, память, интерфейс. Классификация по архитектуре системы команд: CISC и RISC. Параллельная архитектура.
Центральный процессор (ЦПУ, CPU, от англ. Central Processing Unit) - это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.
Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров (МП).
Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему - тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора.
Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера.
Большинство современных процессоров для персональных компьютеров в общем основаны на той или иной версии циклического процесса последовательной обработки информации, изобретённогоДжоном фон Нейманом .
Д. фон Нейман придумал схему постройки компьютера в 1946 году.
Этапы цикла выполнения:
Данный цикл выполняется неизменно, и именно он называется процессом (откуда и произошло название устройства).
Команды центрального процессора являются самым нижним уровнем управления компьютером, поэтому выполнение каждой команды неизбежно и безусловно. Не производится никакой проверки на допустимость выполняемых действий, в частности, не проверяется возможная потеря ценных данных. Чтобы компьютер выполнял только допустимые действия, команды должны быть соответствующим образом организованы в виде необходимой программы.
Скорость перехода от одного этапа цикла к другому определяетсятактовым генератором . Тактовый генератор вырабатывает импульсы, служащие ритмом для центрального процессора. Частота тактовых импульсов называетсятактовой частотой .
Основные компоненты микропроцессора
Устройство
управления (УУ) – вырабатывает управляющие
сигналы, поступающие
по кодовым шинам инструкций во все блоки
Э
ВМ
Регистр команд – запоминающий регистр, хранит код команды: код выполняемой операции и адреса операндов
Дешифратор операции – логический блок, выбирающий в соответствии с поступающим из регистра команд кодом операции (КОП) один из множества имеющихся у него выходов
ПЗУ микропрограмм – хранит управляющие сигналы, необходимые для выполнения в блоках ПК операций обработки информации
Узел формирования адреса - устройство, вычисляющее полный адрес ячейки памяти (регистра) по реквизитам, поступающим из регистра команд и регистров МПП
КШД, КША и КШИ – часть внутренней интерфейсной шины микропроцессора
А
рифметико-логическое
устройство (АЛУ) – предназначено для
выполнения арифметических и логических
операций преобразования информации.
Микропроцессорная память (кэш) – предназначена для кратковременного хранения информации, участвующей в вычислениях в ближайшие такты работы процессора. Имеет небольшой объём (до нескольких Мб), но очень высокое быстродействие (время доступа измеряется нс).
Интерфейсная часть микропроцессора – предназначена для связи и согласования МП с системной шиной ПК, а также для формирования полных адресов операндов и команд.
Конвейерная архитектура
Конвейерная архитектура (pipelining ) была введена в центральный процессор с целью повышения быстродействия. Обычно для выполнения каждой команды требуется осуществить некоторое количество однотипных операций, например: выборка команды изОЗУ , дешифрация команды, адресация операнда в ОЗУ, выборка операнда из ОЗУ, выполнение команды, запись результата в ОЗУ. Каждую из этих операций сопоставляют одной ступени конвейера.
После освобождения k -й ступени конвейера она сразу приступает к работе над следующей командой. Если предположить, что каждая ступень конвейера тратит единицу времени на свою работу, то выполнение команды на конвейере длиной вn ступеней займётn единиц времени, однако в самом оптимистичном случае результат выполнения каждой следующей команды будет получаться через каждую единицу времени.
Действительно, при отсутствии конвейера выполнение команды займёт n единиц времени (так как для выполнения команды по прежнему необходимо выполнять выборку, дешифрацию и т. д.), и для исполненияm команд понадобится единиц времени; при использовании конвейера (в самом оптимистичном случае) для выполненияm команд понадобится всего лишьn +m единиц времени.
Факторы, снижающие эффективность конвейера:
простой конвейера, когда некоторые ступени не используются (напр., адресация и выборка операнда из ОЗУ не нужны, если команда работает с регистрами);
ожидание: если следующая команда использует результат предыдущей, то последняя не может начать выполняться до выполнения первой (это преодолевается при использовании внеочередного выполнения команд, out-of-order execution);
очистка конвейера при попадании в него команды перехода (эту проблему удаётся сгладить, используя предсказание переходов).
Некоторые современные процессоры имеют более 30 ступеней в конвейере, что увеличивает производительность процессора, однако приводит к большому времени простоя (например, в случае ошибки в предсказании условного перехода.)
Материнская плата является основным связывающим звеном в рамках системного блока компьютера.
Именно поэтому очень важно при покупке уметь выделить из большого ассортимента материнских плат именно ту, которая подходит под ваши задачи и удовлетворит все ваши требования. В данной статье мы в общих чертах рассмотрим основные пункты, на которые стоит обращать внимание при выборе материнской платы.
Для удобства и быстрого перехода приведено краткое содержание:
Материнская плата и ее основные компоненты
Чтобы лучше ориентироваться в основных компонентах и в дальнейшем визуализировать для себя непосредственно то, что мы будем выбирать – предлагаю ознакомиться с раскладкой элементов материнской платы на конкретном примере. Для образца мы взяли весьма оригинальную материнскую плату Sapphire Pure Z77K (оригинальную, потому что Sapphire), которая к тому же является ориентированной на рынок оверклокинга. На самом деле, для задачи наглядного рассмотрения основных элементов материнской платы, абсолютно не имеет значения ни модель, ни позиционирование. Поэтому переходим к рассмотрению данной системной платы:
Нажмите на картинку для увеличения
Здесь цифрами выделены основные компоненты, но и затронуты некоторые довольно специфические элементы присущие только разгонным материнским платам.
(1) Сокет процессора – один из основных элементов материнской платы. В сокет устанавливается процессор и очень важно, чтобы сокет процессора на который он ориентирован, был совместим с сокетом на материнской плате.
Под номером (0) был указан «двойной» радиатор , который отвечает за охлаждение элементов преобразователей питания процессора, встроенного графического ядра и CPU VTT. Подобные радиаторы зачастую встречаются только в материнских платах для оверклокинга. Обычные материнские платы поставляются без этого охлаждающего элемента.
(2) Слоты PCI-Express . На печатной плате данной материнской платы мы наблюдаем 3 слота PCI-Express X16 версии 3.0, эти разъёмы предназначены для установки видеокарт (либо одной, либо нескольких в режимах SLI и Cross Fire). Сюда же можно отнести и номер (3) – это также слот PCI-Express x16 , но уже более старой версии 2.0. Между слотами PCI-E X16, под номером (14) размещены слоты PCI-E X1 . Эти разъёмы расширения предназначены для установки устройств, не требующих большой пропускной способности шины; им вполне достаточно одной линии X1. К таким устройствам можно отнести ТВ-тюнеры , аудио и сетевые карты, различные контроллеры и многие другие.
Под номером (4) у нас указан чипсет (в данном случае Intel Z77), который скрывается под охлаждающим его радиатором. Набор системной логики содержит в себе различные контроллеры и является связывающим звеном, между управлением частью компонентов и процессором.
(5) Разъёмы для установки оперативной памяти DDR3 . Эти разъёмы окрашены в чёрный и синий цвета, для установки модулей памяти в двухканальном режиме работы, что позволяет немного увеличить эффективность их работы.
(6) Батарейка CMOS-памяти . Данная батарейка питает микросхему CMOS-памяти BIOS , чтобы та не теряла свои настройки после выключения компьютера.
(8) , (12) 24-pin и 8-pin разъёмы соответственно. 24-pin – это основной 24-х контактный разъём питания, через который запитано большинство компонентов материнской платы.
Под номером (9) и (10) указаны разъёмы SATA 3 (6 Гбит/c) и SATA 2 соответственно. Они вынесены на край материнской платы и выполнены в стиле разъёмов материнских плат для оверклокинга (подключение устройств сбоку для открытых стендов). Интерфейс SATA служит для подключения жёстких дисков, SSD-накопителей и приводов. В обычных материнских платах они развернуты фронтально и смещены ближе к центру, что позволяет удобно использовать их в рамках системного блока «не разгонных» систем.
Под номером (11) был обозначен довольно специфический элемент, который встречается только в материнских платах для энтузиастов – это индикатор POST-кодов . Также он отображает температуру процессора, но любит немного приврать.
(13)
Задняя панель
материнской платы с внешними разъёмами. В разъёмы на этой панели подключаются разнообразные периферийные устройства, такие как мышь, клавиатура, колонки, наушники, а также многие другие.
Теперь когда мы прошлись по раскладке компонентов на материнской плате, можно переходить к рассмотрению отдельных блоков и параметров для выбора материнской платы. Так как данная статья является вводной, то все будет описано вкратце и уже гораздо глубже рассмотрено в отдельных статьях. Итак, поехали.
Выбор производителя материнской платы
Производитель материнской платы не является очень важным фактором при выборе. Здесь абсолютно идентичная ситуацию, как и с выбором производителя для видеокарты – все хороши и вопрос здесь скорее «религиозный» – кто во что верит. Поэтому можно смело выбирать из всех не «no name» производителей таких как Asus, Biostar, ASRock, Gigabyte, Intel и MSI. Даже материнская плата от неизвестного, на рынке материнских плат, Sapphire, которую мы взяли для рассмотрения основных компонентов – представляет собой хороший образец. Возможно, у некоторых плат раскладка не очень удобная, возможно у какого-то производителя комплект поставки не очень обширный, а у кого-то может быть коробка не такая яркая как хотелось бы – но все же, все это не дает нам права вычленить кого-то одного, как безупречного лидера и ответить на вопрос: какая материнская плата лучше в рамках оценки производителя.
Все материнские платы, в конечном итоге, будут комплектоваться одними и теми же чипсетами от AMD и Intel , и будут функционально схожи. Единственное, перед покупкой советую пересмотреть обзоры материнских плат и отзывы пользователей, дабы не нарваться на модель с неудачным охлаждением, или чем-то еще. На выборе производителей материнских плат долго задерживаться не будем, а лучше будем двигаться дальше.
Правильный выбор форм-фактора
Изначально правильный выбор форм-фактора, избавит вас, в будущем от множества проблем. На данный момент наиболее популярными форм-факторами материнских плат, являются ATX и его урезанный вариант – Micro-ATX.
Очень важен тот факт, что форм-фактором определяется дальнейшая расширяемость системы. Форм-фактор Micro-ATX обычно оснащен меньшим количеством слотов расширений PCI и PCI-E под видеокарты и дополнительные устройства. Также, зачастую, такие материнские платы имеют в своем распоряжении всего два разъёма для установки модулей памяти, что значительно ограничивает наращивание оперативной памяти, как количественно, так и относительно вопросов связанных с удобством. Но главное преимущество у Micro-ATX кроется в цене. Выходя из описания этих двух стандартов, можно утверждать, что Micro-ATX позиционируется как бюджетное решение для компактных офисных и домашних систем.
Немаловажным является размер, который как раз вытекает из форм-фактора. Платы ATX гораздо габаритнее, нежели их «Micro-братья», поэтому следует учитывать размеры корпуса в соотношении с размером материнской платы.
Более подробно относительно форм-факторов и их особенностей будет описано в отдельной статье.
Выбор сокета материнской платы
После того как вы определились с процессором, начинается подбор материнской платы. И первым фактором выбора должен быть именно сокет, который обеспечивает совместимость процессора и материнской платы. То есть если был выбран процессор Intel с сокетом LGA 1155, то и материнская плата должна быть с сокетом LGA 1155. Список поддерживаемых сокетов и процессоров, можно найти на сайте производителя материнской платы.
Более подробно с современными разъёмами для процессоров вы можете ознакомиться в статье: сокет процессора .
Выбор чипсета материнской платы
Чипсет является связывающим звеном взаимодействия всей системы. Именно чипсетом во многом определяются возможности материнкой платы. Чипсет – это изначально «набор чипов» системной логики, которая состоит из северного и южного моста, но сейчас с этим не все так однозначно.
На сегодняшний день пользуются популярностью последние чипсеты 7- ой серии от Intel и 900-ой серии от АМД, также к ним примыкается Nvidia, но ассортимент в сфере чипсетов там довольно мал.
Чипсеты седьмой серии Intel такие как Z77, H77, B75 и другие, немного исказили понятие «чипсет», ибо состоят они не из нескольких чипов, а только из северного моста. Это ни как не урезает функционал материнской платы, ведь часть контроллеров просто была переведена в распоряжение процессору. К таким контроллерам можно отнести контроллер шины PCI-Express 3.0 и контроллер памяти DDR3. Северному мосту отдали управление USB, SATA, PCI-Express и т.д. Что к чему привязано и по каким шинам, четко видно на блок-схеме чипсета Z77:
Индексы Z, H, B – означают позиционирование того, или иного чипсета для разных сегментов рынка. Z77 был отнесен к чипсетам для любителей разгона. H77 – это обычный мейнстрим-чипсет с расширенным функционалом. B75 – это немного подрезанный по части возможностей H77, но для бюджетных и офисных систем. Существуют и другие буквенные индексы, но на них мы не будем подробно останавливаться.
Чипсеты от AMD продолжают традицию чипсетов на две микросхемы и последняя 900-ая серия этому не исключение. Материнские платы с этим набором системной логики комплектуются северными мостами 990FX, 990X 970, а также южным мостом SB950.
При выборе северного моста для материнской платы AMD следует также отталкиваться от его возможностей.
990FX – это северный мост, который рассчитан на рынок энтузиастов. Главной диковинкой чипсета с этим северным мостом, является поддержка 42-линий PCI-Express. Поэтому на 32 отведенных для видеоадаптеров линиях, можно подключить до 4-ых видеокарт в связке Cross Fire. Из этого делаем вывод, что единицам пользователей нужны такие возможности, поэтому функционал материнских плат с данным чипсетом для большинства пользователей будет избыточен.
990X и 970 – немного урезанные по возможностям версии. Главное отличие опять же, в линиях PCI-Express. Оба этих северных моста поддерживают по 26 линий, но бедой это вряд ли для кого-то станет. Стоит отметить, что у 970 нету поддержки SLI и Cross Fire, в результате чего он будет не интересен пользователям, которые планируют объединять в системе более одной видеокарты, но из-за своей приемлемой цены, 970-ый будет очень вкусно выглядеть для широкой аудитории пользователей ограничивающихся одной видеокартой.
Более подробно о возможностях чипсетов AMD и Intel будет рассказано в отдельной статье.
Слоты памяти и PCI-Express
Количество разъёмов для установки памяти и слотов расширения PCI-Express является немаловажным фактором при выборе материнской платы. Как мы уже говорили выше, количество этих самых разъёмов зачастую определяется именно форм-фактором. Поэтому если рассчитываете серьёзно и удобно масштабировать объёмы оперативной памяти, то лучше присматриваться к материнским платам с 4 и 6 разъёмами для установки ОЗУ. Это касается и слотов PCI-Express: глупо брать материнскую плату форм-фактора Micro-ATX, если вы рассчитываете на установку трёх видеокарт в SLI или Cross Fire.
Также, очень важно обращать внимание на тип оперативной памяти, который поддерживает материнская плата. Сейчас еще можно встретить в продаже материнские платы с поддерживаемым типом памяти DDR2. При сборке новой системы с нуля, лучше не возвращаться в прошлое и взять материнскую плату с типом памяти DDR3.
Версия шины PCI-Express не является важным фактором, поэтому не стоит так уж гнаться за поддержкой PCI-Express 3.0. Для современных видеокарт вполне хватит версии 2.0. Да и обратную совместимость различных версий этого интерфейса никто не отменял.
Внешние разъёмы
Достаточно важным является наличие тех или иных разъёмов на задней панели материнской платы. Также важно их количество. Если взять во внимание порты USB, то их должно быть, скажем так, – не мало, так как туда, в большинстве случаев, подключается мышь, клавиатура, веб-камера, принтер, сканер и большое множество других устройств.
Следует обратить внимание на аудио разъёмы интегрированной звуковой карты: их может быть либо три, либо шесть. Три разъёма достаточно для стандартной схемы: микрофон, наушники и сабвуфер. Если же вы планируете использовать многоканальную акустику, то вам необходимо смотреть в сторону материнских плат с 6-ю разъёмами. Но даже если вы на данный момент не планируете приобретение такой акустики, то разъёмы не помешают, а на будущее могут очень пригодится. А для офисных и бюджетных систем 3 аудио разъёма хватит с головой.
В дополнение может пригодиться два LAN-разъёма, для этого на плате должны быть распаяны два сетевых контроллера. Но для большинства пользователей одного сетевого разъёма будет предостаточно.
Дополнительные возможности
К дополнительным возможностям можно отнести функционал, который не является востребованным для среднестатистического пользователя, но для некоторых может быть очень полезен:
- ESATA – это интерфейс для подключения съемных дисков, присутствует далеко не во всех материнских платах и для владельцев внешних накопителей, может стать очень полезной фишкой.
- Модуль Wi-Fi и Bluetooth – интегрированные модули беспроводной сети и передачи данных, могут существенно повысить функциональность материнской платы.
- Thunderbolt – новый интерфейс для подключения периферийных устройств и обеспечивающий передачу данных на скорости до 10 Гб/сек, что в 20 раз быстрее, нежели популярный сейчас USB 2.0, и в 2 раза быстрее, чем USB 3.0.
Очень специфический интерфейс, который на сегодняшний день понадобится единицам, но в будущем обещает обрести большую популярность.
- Сюда же можно отнести специальные кнопки и индикаторы на материнских платах для оверклокинга. Также это могут быть различные фирменные элементы и технологии от производителя.
Выводы
Выбор материнской платы не такая уж и простая задача. Необходимо на основании всех параметров подобрать такой вариант, который будет удовлетворителен как в функциональном плане, так и в плане стоимости. Нужно уметь поймать ту тонкую грань соотношения «цена/производительность». Следует помнить, что здесь все очень индивидуально и лучшая материнская плата для вашего товарища, возможно, окажется худшим вариантом для ваших потребностей.
Но если ориентироваться в базовых параметрах и подходить к вопросу комплексно, то выбор будет правильный и полностью удовлетворит все ваши ожидания.
P.S. Постараемся ответить на ваши вопросы вида «какую материнскую плату купить?», «какая материнская плата лучше?» и т.д., в комментариях к статье или же на нашем форуме.
Спасибо за внимание. Удачного выбора!
Центральные и внешние устройства ЭВМ. Их характеристики
Назад
Микропроцессор
Микpопpоцессоp - это пpоцессоp, pеализованный на полупpоводниковом кpисталле.
Основные хаpактеpистики микpопpоцессоpа.
1. Тип микpопpоцессоpа.
Тип установленного в компьютеpе микpопpоцессоpа является главным фактоpом,
опpеделяющим облик ПК. Именно от него зависят вычислительные возможности
компьютеpа. В зависимости от типа используемого микpопpоцессоpа и
опpеделенных им аpхитектуpных особенностей компьютеpа pазличают пять классов
1. Компьютеpы класса XT;
2. Компьютеpы класса AT;
3. Компьютеpы класса 386;
4. Компьютеpы класса 486;
5. Компьютеpы класса Pentium.
2. Тактовая частота микpопpоцессоpа.
Импульсы тактовой частоты поступают от задающего генеpатоpа, pасположенного
на системной плате.
Тактовая частота микpопpоцессоpа - количество импульсов, создаваемых
генеpатоpом за 1 секунду.
Тактовая частота необходима для синхpонизации pаботы устpойств ПК.
Влияет на скоpость pаботы микpопpоцессоpа. Чем выше тактовая частота, тем
выше его быстpодействие.
3. Быстpодействие микpопpоцессоpа.
Быстpодействие микpопpоцессоpа - это число элементаpных опеpаций, выполняемых
микpопpоцессоpом в единицу вpемени (опеpации/секунда).
4. Разpядность пpоцессоpа.
Разpядность пpоцессоpа - максимальное количество pазpядов двоичного кода,
котоpые могут обpабатываться или пеpедаваться одновpеменно.
5. Функциональное назначение микpопpоцессоpа.
1. Унивеpсальные, т.е. основные микpопpоцессоpы.
Они аппаpатно могут выполнять только аpифметические опеpации и только над
целыми числами, а числа с плавающей точкой обpабатываются на них пpогpаммно.
2. Сопpоцессоpы.
Микpопpоцессоpный элемент, дополняющий функциональные возможности основного
пpоцессоpа. Сопpоцессоp pасшиpяет набоp команд
компьютеpа. Когда основной пpоцессоp получает команду, котоpая не входит в
его pабочий набоp, он может пеpедать упpавление сопpоцессоpу, в pабочий набоp
котоpого входит эта команда.
Например, существуют сопроцессоры математические, графические и т.д.
6. Аpхитектуpа микpопpоцессоpа.
В соответствии с аpхитектуpными особенностями, опpеделяющими свойства
системы команд, pазличают:
1. Микpопpоцессоpы с CISC аpхитектуpой.
CISC - Complex Instruction Set Computer - Компьютеp со слож-
ной системой команд. Истоpически они пеpвые и включают большое количество
команд. Все микpопpоцессоpы фиpмы INTEL относятся к категоpии CISC.
2. Микpопpоцессоpы с RISC аpхитектуpой.
RISC - Reduced Instruction Set Computer - Компьютеp с сокpа-
щенной системой команд. Упpощена система команд и сокpащена до такой степени,
что каждая инстpукция выполняется за единственный такт. В следствие этого
упpостилась стpуктуpа микpопpоцессоpа и увеличилось его быстpодействие.
Пpимеp микpопpоцессоpа с RISC-аpхитектуpой - Power PC. Микpопpоцессоp Power
PC начал pазpабатываться в 1981 году тpемя
фиpмами: IBM, Motorola, Apple.
3. Микpопpоцессоpы с MISC аpхитектуpой.
MISC - Minimum Instruction Set Computer - Компьютеp с мини-
мальной системой команд. Последовательность пpостых инстpукций объединяется в
пакет, таким обpазом пpогpамма пpеобpазуется в небольшое количество
длинных команд.
7. Тип коpпуса микpопpоцессоpа.
Микpосхемы совpеменных микpопpоцессоpов могут иметь пластмасовые или
кеpамические коpпуса.
PQFP - Plastic Quard FlatPack Package
Микpопpоцессоpы в коpпусах этого типа впаиваются в системную плату, в
pезультате чего замена микpопpоцессоpа становится невозможна.
ZIF - Zerro Insertion Force - с нулевым усилием сочленения
Такой тип коpпуса имеет специальный зажим, с помощью котоpого они легко
изымаются из системной платы с небольшим усилием.
PGA - Pin Grid Array
Коpпус керамический и имеет позолоченные выводы, что и позволяет очень
легко устанавливать его в специальное гнездо.
Материнская плата
Печатная плата – пластина из диэлектрического материала (например, стеклотекстолита), на которой специальными методами (например, травления или электрохимического осаждения) создают проводники, соединяющие электронные устройства (транзисторы, интегральные схемы и пр.), закрепленные на этой пластине.
Плата расширения – место расположения адаптеров периферийных устройств.
Адаптер – устройство сопряжения процессора и периферийных устройств компьютера; иногда выполняет функции управления периферийным устройством. Обычно выполнен в виде микросхемы и помещен на материнскую плату, может быть представлен отдельной платой. Некоторые источники называют картой или контроллером.
Контроллер – устройство для управления периферийным оборудованием и предварительной обработки данных для процессора. Выполняет интерпретацию команд процессора для отдельных устройств.
Шина – совокупность электрических линий для обмена данными между частями компьютера. Тип шины определяет сигналы, которые передаются по этим линиям.
Шины. Разновидности и характеристики
Физически шина находится непосредственно на материнской плате и связывает между собой процессор, оперативную память, контроллеры устройств компьютера, а также разъемы (слоты) расширения на материнской плате для подключения различных контроллеров устройств ввода/вывода. В эти разъемы вставляются платы (карты) расширения, которые либо сами представляют собой устройство, либо обеспечивают связь с другими устройствами (т.е. являются контроллерами).
Системная шина предназначена для обеспечения передачи данных между периферийными устройствами и центральным процессором, а также оперативной памятью.
Локальной шиной , как правило, называется шина, непосредственно подключенная к контактам микропроцессора, то есть шина процессора.
Характеристики шин: частота, разрядность, скорость передачи данных.
Шины расширения
Шина ISA (Industry Standard Architecture) разработана в 1984 году для процессоров i80286, позволяет передавать 16-разрядные данные и команды с частотой 8МГц, что соответствует скорости 16 Мбайт/с. EISA Bus (Extended ISA) – стандартное расширение ISA до 32 бит в обычном режиме, и 1024 байта в пакетном режиме. Скорость обмена данными до 33 Мбайт/с.
Шина PCI (Peripheral Component Interconnect) разработана фирмой Intel в 1992 году. Образует 32 битный канал между процессором и контроллерами периферийных устройств. Частота 33 МГц, скорость – 132 Мбайт/с. Соответствует 64-битной технологии процессоров. Стандарт PCIпредусматривает конфигурирование устройств, подключенных к компьютеру, программным способом (ОС Windows, OS/2 и др.) по концепции “plug-and-play”. В материнских платах частота шины PCI задается через частоту шины процессора.
Конфигурация компьютера с шинами ISA и PCI одновременно, позволили сочетать высокую производительность с аппаратной и программной совместимостью контроллеров обладающих разными скоростными и электрическими характеристиками.
Шина AGP(Accelerated Graphics Port – ускоренный графический порт), представляет собой 32-разрядную шину, обеспечивающую передачу больших объемов видеоинформации (3D-графика, полноэкранное видео и т.п.) с высокой скоростью, частота шины связана с частотой шины процессора (FSB). Тактовая частота AGP – 66 МГц, разработаны режимы скорости передачи информации: 1х – 264 Мбайт/с, 2х – 528 Мбайт/с, 4х – 1,06 Гбайт/с, 8х – 2,1 Гбайт/с).
PCI Express (сокращенно PCI-E) – новая последовательная шина, которая сокращает необходимую площадь и потребляемую мощность, увеличивая при этом пропускную способность, разработана в 2005 году. Скорость передачи данных от 250 Мбайт/с (х1) до 8 Гбайт/с (х32) по каждому направлению (прием и передача). Позволяет обеспечить одновременную адресацию для нескольких устройств ввода/вывода, предоставляя им 100% полосы пропускания. Программное обеспечение для PCI-E совместимо с PCI, что упрощает развитие новых устройств PCI-E. Как отмечается на сайте www.ivl.ua/articles: «потенциал PCI-E позволит ему стать основным методом передачи данных для х86 систем».
Процессорные шины
Host Bus
Предназначена для скоростной передачи данных (64 разряда) и сигналов управления между процессором и остальными компонентами системы. Может носить названия: CPU Bus, FSB (Front Side Bus).
Архитектура шины DIB(Dual Independent Bus) состоит из 2-х шин: процессорной шины FSB и шины кэш-памяти L2 – BSB (Back Side Bus). FSB осуществляет связь с микросхемой North Bridge, а через нее и с основной памятью, видеоадаптером и остальными компонентами системы компьютера. Частота шины зависит от частоты процессора.
Шина USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина) допускает внешние подключения периферийных устройств к компьютеру, используя шинную архитектуру, позволяющую к каждому порту USBподключить последовательно до 127 различных устройств. Шина ориентирована на устройства ввода, телекоммуникационное оборудование, принтеры, аудио/видео устройства, устройства внешней памяти. Скорость передачи данных до 480 Мбит/с, длина кабеля до 5 м.
FireWire IEEE1394
Используется для подключения высокоскоростных устройств хранения данных и цифровой видеоэлектроники. Скорость передачи 100, 200, 800 Мбит/с, длина кабеля до 4,5 м, можно использовать до 63 подключаемых устройств.
Основные характеристики материнских плат
· Материнская (или системная) плата – элемент, который управляет внутренними связями и взаимодействует через прерывания с другими внешними устройствами. Влияет на общую производительность компьютера.
· Основными характеристиками материнских плат являются :
· 1. Поддерживаемые процессоры : разъем, внешняя и внутренняя тактовые частоты, напряжение питания.
· 2. Чипсет – микросхема встроенная в материнскую плату.
· 3. Системные шины и частотные параметры. С помощью существующих перемычек на плате или средствами BIOS можно установить необходимые тактовые частоты процессора: внешнюю и внутреннюю – для процессора и его шины (FSB), внутреннюю – для процессора и кэш-памяти L1 и L2.
· 4. Оперативная память : объем, количество и тип разъемов.
· 5. Контроллеры и адаптеры : контроллеры гибких и жестких дисков, видеоадаптеры, контроллер клавиатуры; в случае интегрированных плат, количество адаптеров и контроллеров увеличивается.
· 6. Количество и типы разъемов шин расширения для плат контроллеров (4´PCI, AGP).
· 7. Форм-фактор плат : размеры материнских плат, ее крепление, расположение элементов, слотов и внешних разъемов. (AT, Baby AT,ATX, mini-, micro-, flex- ATX, NLX).
В зависимости от форм-факторов плат выбираются тип корпуса системного блока компьютера и блок питания.
Блоки питания отличаются по мощности: 150 Вт, 200 Вт, 230/250 Вт, 300/350 Вт и прочие (для мини-компьютеров, серверов и т.д.). Задача блока питания - это преобразование напряжения сети 220 В (110 В) в напряжения питания конструктивных элементов компьютера: +12В, +5В и +3,3В (для АТХ).
Корпус характеризуется формой, размерами, типом и мощностью входящего в его комплект блока питания, а также формой и расположением кнопок и индикаторов. Корпусы делятся на два больших класса: Desktop – ставится на стол большой гранью и Tower – башня. В каждом классе есть несколько подклассов различающихся по высоте. (micro, mini, midi, big).
Чипсет
Чипсет – набор интегральных схем, при подключении которых к друг другу формируется функциональный блок вычислительной системы.
Чипсеты широко применяются в материнских платах, графических контроллерах (видеоадаптерах) и других сложных узлах, функции которых в одну микросхему заложить не удается.
Чипсет, включенный в состав материнской платы, содержит набор контроллеров, через которые осуществляется работа и связь основных компонентов – процессора, памяти, видеоадаптера, а также компьютерных шин, портов и других элементов системы компьютера (звук, локальная сеть, клавиатура, мышь и другие). Чипсет определяет возможности использования и замены различных типов компонентов, производительность и функциональные возможности всего компьютера в целом, а также способствует реализации потенциальных возможностей процессора.
– это одна из основных плат (компонентов) компьютера. Она предназначена, чтобы соединять остальные компоненты компьютера в нечто единое под названием системный блок. Материнская плата, обеспечивает разветвление и питание эл. энергией всех компонентов, также она физически соединяет компоненты, и обеспечивает контроль физического соединения и работы. Например, если провести аналогию с автомобилем, то процессор будет мотором, а материнская плата кузовом… хотя не самое удачное сравнение.
Существует достаточное количество стандартов материнских плат, но наиболее распространенными являются ATX , MicroATX (mATX) , если вкратце, отличаются они размерами самой платы, естественно на более маленькой меньше слотов для дополнительных комплектующих, но они зачастую и не ставятся.
Основными характеристиками материнской платы, можно назвать: слот процессора, модели северного и южного моста, тип памяти и скорость памяти, встроенная видеокарта (если имеется), различные доп. Характеристики и возможности.
Слот процессора – место, куда устанавливают . За годы развития процессоров их набралось достаточно много, но большинство из них уже даже не найти, правда и искать незачем.
Тип памяти и скорость – , ввиду постоянного развития индустрии, оперативная память тоже меняется как и все комплектующие, меняются и слоты куда память вставляется и скорости с которой они работают, именно это и показывает данный параметр. В прайсах, можно встретить, например, запись не только типа и скорости память, но так же максимальный объем или количество слотов (мест) под память.
Встроенная видеокарта – сейчас сильно распространены материнские платы со встроенным графическим процессором, не стоит думать, что он может быть аналогом видеокарты! В первую очередь конфигурация материнской платы со встроенной рассчитана на компьютеры, например, для офисной работы, то есть основная задача графического процессора обеспечить вывод изображения на экран, рассчитывать на то, что он "потянет" современные игры не стоит, то же касается и фильмов в высоком разрешении (HD). То есть, на данных материнских платах строят бюджетные (дешевые) компьютеры. Также во встроенном графическом процессоре нет никакой нужды если вы покупаете , вы просто переплатите.
Дополнительные характеристики – в данном случае имеется в виду, USB контроллеры, звук (встречается 2-х, 6-ти, 8-ми канальный, также встречается оптический вывод звука), сеть (Ethernet например), количество слотов и вид слотов для подключения и , а также прочие дополнения, которые либо используются не полностью, либо вообще не используются.
Рассмотрим записи материнских плат из прайс-листов:
ASUS LGA1155 P8P67 PRO P67 4xDDR3-2200 3xPCI-E 8-ch 4xSATA 4xSATA_6Gb/s RAID 4xUSB_3.0 2xeSATA 2x1394 GLAN ATX
Asus – производитель
LGA1155 – слот под процессор
P8P67 PRO – модель
P67 – набор системной логики, чипсет
4xDDR3-2200 – количество плашек памяти, тип памяти и ее скорость
3xPCI-E – кол-во слотов PCI-E
8-ch – 8-ми канальный звук
4xSATA 4xSATA_6Gb/s – 8 портов SATA, для подключения жестки дисков или оптических приводов
4xUSB_3.0 2xeSATA 2x1394 – кол-во различных разъемов для подключения устройств.
GLAN – поддержка сети 1Gbit или 1000Мбит/сек.
ATX – форм-фактор
Gigabyte Socket-AM3 GA-890GPA-UD3H AMD890GX/SB850 4xDDR3-1866 2xPCI-E HDMI/DVI/D-sub 8ch 6xSATA 2xSATA_6Gb/s RAID
Gigabyte - производитель
Socket-AM3 – слот под процессор
GA-890GPA-UD3H - модель
AMD890GX/SB850 – набор системной логики, севереный/южный мосты
4xDDR3-1866 – количество плашек памяти, тип памяти и ее скорость
2xPCI-E – кол-во слотов PCI-E
HDMI/DVI/D-sub – входя для подключения ТВ или монитора, подскажут о встроенном графическом процессоре
8ch – 8-ми канальный звук
6xSATA 2xSATA_6Gb/s – 8 портов SATA, для подключения жестки дисков или оптических приводов
RAID – возможность создавать RAID-массивы
Основные производители: Asus (
Основная плата компьютера, благодаря которой подключаются все прочие аппаратные составляющие. Материнская плата позволяет другим частям компьютера взаимодействовать между собой, и получать необходимое для работы питание . Необходимо знать, какими техническими характеристиками обладает материнская плата, принцип ее работы и устройства.
Основные компоненты
Вы наверняка уже видели материнскую плату - она имеет прямоугольную форму, чипы и слоты для подключения устройств. Выполнена она из многослойного текстолита, в котором монтируются контакты и передающие дорожки.
Выделяют три основных компонента:
- Северный мост
- Южный мост
- Чипсет
Северный мост
Специальная микросхема, монтируемая на материнскую плату. Основная задача северного моста - управлять работой оперативной памяти, центрального процессора и видеокарты. На многих моделях мат. плат, северный мост обеспечивают дополнительным охлаждением. Это связано с большим потреблением энергии.
Южный мост
Аналог северного моста. Эта микросхема отвечает за управление работой жесткого диска, интерфейсов (USB, PCI и пр.), управление BIOS.
Чипсет
Общий набор управляющих микросхем, установленных на материнской плате, называют чипсетом. От модели чипсета зависит то, какую модификацию центрального процессора можно установить на данную мат. плату.
Вот пример популярных чипсетов производства компании Intel - Intel Z87 , Intel Q87 , Intel Q85 .
Интерфейсы
Немаловажной характеристикой современных материнских плат, является список установленных интерфейсов. Это разъемы для подключения внешних устройств, плат расширения и тд. Их условно можно разделить на внешние и внутренние интерфейсы.
Внешние интерфейсы
Это все разъемы, которые доступны с внешней стороны материнской платы, и видны для пользователя.
USB
Универсальный интерфейс, к которому подключаются большинство современных устройств.
В настоящее время существует два типа - USB 2.0 и USB 3.0. Последние имеют более высокую скорость передачи данных, и чаще всего помечены синим цветом. Скорость может достигать порядка 5 Гигабит в секунду.
Таких интерфейсов на персональных компьютерах или ноутбуках, как правило, 2 и более. Компьютерные мыши, клавиатуры, flash-карты, модемы, принтеры - все эти устройства чаще всего подключаются именно через USB. Поэтому при выборе ПК, на эту характеристику мат. платы нужно обращать особое внимание. Учитывайте количество портов USB - их должно хватить для подключения всех устройств, которые вам необходимы.
PC/2
Устаревшие порты - использовались для подключения клавиатуры и мыши.
3.5 дюймовые разъемы
Используются для подключения звуковых устройств - наушники, микрофон, гарнитура.
COM-порты
Устаревший интерфейс, использовался для подключения модемов, принтеров и тд.
Ethernet
Разъем для подключения сетевых кабелей. Используются для настройки локальной сети LAN, и подключения к Интернет.
На рисунке ниже отображены рассмотренные интерфейсы. Номерами отмечены:
1. PC/2
2. COM
3. USB
4. LAN
5. 3.5 разъемы.
Внутренние интерфейсы
Разъемы находящиеся на самой материнской плате. Одна из важных характеристик.
PCI и PCI-express
Разъемы используемые для подключения плат расширения - видеокарты, звуковые карты, модемы и тд.
Разъем для подключения плат оперативной памяти
Ниже на рисунке представлены разъемы на материнской плате Gigabyte.
Прочие характеристики
Какие технические параметры нужно иметь ввиду, при выборе материнской платы.
Поколение процессора
В описании должны быть указаны процессоры, которые можно установить на данную материнскую плату. Возможно будет указан тип разъема. Тогда вам нужно выбирать процессор, совместимый с ним.
Максимальная тактовая частота
Этот параметр также нужно учитывать при выборе процессора. Если вы попробуете установить ЦП, который работает с большей тактовой частотой, чем может поддерживать ваша материнская плата, он не сможет функционировать.
Системная шина
Набор элементов, которые осуществляют передачу данных между центральным процессором, и прочими устройствами (жесткий диск, оперативная память). Чем выше показатель скорости системной шины, тем большую производительность можно ожидать от компьютера в целом.
Форм фактор
Данная характеристика означает габариты системной платы, и соответственно доступные для установки системные блоки (размер и форма).
Существуют следующие варианты.