Микропроцессор — устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических и операций управления, записанных в машинном коде, реализованный в виде одной микросхемы. В настоящее время наиболее широкое распространение получили платы компаний Intel и AMD, которые различаются по стоимости, производительности, и количеству ядер (1, 2, 4, 6, 8).
Системная плата
Материнская плата (англ. motherboard, MB, также используется название англ. mainboard — главная плата) — это сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера. Как правило, материнская плата содержит разъёмы (слоты) для подключения дополнительных контроллеров, для подключения которых обычно используются шины USB, PCI и PCI-Express.
Оперативная память
Оперативная память (также оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) предназначена для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций.
Виды оперативной памяти:
· DDR - является самым старым видом оперативной памяти, которую можно еще сегодня купить. Рабочее напряжение DDR - 2.5 вольт (обычно увеличивается при разгоне процессора), и является наибольшим потребителем электроэнергии из рассматриваемых видов памяти.
· DDR2 - это наиболее распространенный вид памяти, который используется в современных компьютерах. Это не самый старый, но и не новейший вид оперативной памяти.
· DDR3 - быстрый и новый тип памяти.
Все три вида памяти не совместимы друг с другом!
Видеокарта
Видеокарта (известна также как графическая плата, графическая карта, видеоадаптер) (англ. videocard) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора. Дополнительная видеокарта необходима лишь при условии, что ПК используется для обработки сложной графики.
Жесткий диск
Накопитель на жёстких магнитных дисках, НЖМД, жёсткий диск, винт, хард, харддиск, HDD — энергонезависимое, перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство. Является основным накопителем данных практически во всех современных компьютерах. При выборе жесткого диска необходимо учитывать его интерфейс. В настоящее время наиболее распространен интерфейс SATA, но для модернизации старых ПК необходимо использовать жесткий диск с интерфейсом IDE. С целью увеличения производительности и надежности хранения информации, возможна установка в ПК нескольких жестких дисков.
Звуковая карта
З вуковая плата (также называемая звуковая карта или музыкальная плата) (англ. sound card) — это плата, которая позволяет работать со звуком на компьютере. В настоящее время звуковые карты бывают как встроенными в материнскую плату, так и отдельными платами расширения или как внешними устройствами
Накопители и носители информации
· Диске́та - портативный магнитный носитель информации, используемый для многократной записи и хранения данных сравнительно небольшого объема. Этот вид носителя был особенно распространён в 1970-1990гг
· Диски оптические (CD, DVD) В качестве носителей оптический привод использует плоские многослойные диски диаметром 8 или 12 см. При заказе дисков необходимо обращать внимание на тот тип устройства чтения/записи (привод), установленный в вашем ПК
· USBFlashDrive - носитель информации, используемый для хранения, переноса и обмена данными, резервного копирования и др. Подключается к компьютеру или иному считывающему устройству через стандартный разъём USB. Возможна ситуация когда устройство автоматически не определяется на компьютерах с операционной системой Windows 95, 98, Me, NT, 2000, тогда необходимо дополнительно устанавливать драйвера. Если флеш не работает при включении в USB разъем на лицевой панели системного блока, подключите ее в любой USB разъем с тыльной стороны системного блока (рис.1). В основном в настоящее время используются накопители на 2, 4 и 8 Gb.
1.8. Оптический привод (rewriter) – устройство чтения, записи дисков Можно выделить несколько основных типов данных устройств:
· CD-ROM - данный привод способен читать только обычные CD.
· CD-RW - CD-RW позволяет не только считывать информацию с обычных компакт-дисков, но и записывать её на CD-R и CD-RW.
· DVD-CD-RW Combo - так называемый Combo-драйв, который сочетает в себе функции таких устройств, как DVD-ROM и CD-RW и, соответственно, может записывать диски CD-R и CD-RW, считывать как обычные CD, так и DVD.
· DVD-RW –позволяет не только читать диски CD/DVD, но и записывать как обычные CD-R/CD-RW-носители, так и куда более ёмкие DVD-R/DVD-RW/DVD+R/DVD+RW.
· Blu -Ray, BD (blue ray — синий луч) — формат оптического носителя, используемый для записи и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости с повышенной плотностью. Однослойный диск Blu-ray (BD) может хранить 23,3/25/27 или 33 Гб, двухслойный диск может вместить 46,6/50/54 или 66 Гб.
3.Процессоры.
Тем не менее в начале 70-х годов фирмой Intel был выпущен микропроцессор (МП) 4004. И если до этого в мире вычислительной техники были только три направления (супер ЭВМ, большие ЭВМ (мэйнфреймы) и мини-ЭВМ), то теперь к ним прибавилось еще одно - микропроцессорное. В общем случае под процессором понимают функциональный блок ЭВМ, предназначенный для логической и арифметической обработки информации на основе принципа микропрограммного управления. По аппаратной реализации процессоры можно разделить на микропроцессоры (полностью интегрированы все функции процессора) и процессоры с малой и средней интеграцией. Конструктивно это выражается в том, что микропроцессоры реализуют все функции процессора на одном кристалле, а процессоры других типов реализуют их путем соединения большого количества микросхем.
Intel 4004
Итак, первый микропроцессор 4004 был создан фирмой Intel на рубеже 70-х годов. Он представлял собой 4-разрядное параллельное вычислительное устройство, и его возможности были сильно ограничены. 4004 мог производить четыре основные арифметические операции и применялся поначалу только в карманных калькуляторах. Позднее сфера его применения была расширена за счет использования в различных системах управления (например, для управления светофорами). Фирма Intel, правильно предугадав перспективность микропроцессоров, продолжила интенсивные разработки, и один из ее проектов в конечном итоге привел к крупному успеху, предопределившему будущий путь развития вычислительной техники.
Intel 8080
Им стал проект по разработке 8-разрядного процессора 8080 (1974 г.). Этот микропроцессор имел довольно развитую систему команд и умел делить числа. Именно он был использован при создании персонального компьютера Альтаир, для которого молодой Билл Гейтс написал один из своих первых интерпретаторов языка BASIC. Наверное, именно с этого момента следует вести отсчет 5-го поколения.
Пятое поколение ЭВМ (1984 г. – наши дни) можно назвать микропроцессорным. Заметьте, что четвертое поколение закончилось только в начале 80-х, то есть родители в лице больших машин и их быстро взрослеющее и набирающее силы «чадо» В течение почти 10 лет относительно мирно существовали вместе. Для них обоих это время пошло только на пользу. Проектировщики больших компьютеров накопили огромный теоретический и практический опыт, а программисты микропроцессоров сумели найти свою, пусть поначалу очень узкую, нишу на рынке.
Intel 8086
В 1976 году фирма Intel закончила разработку 16-разрядного процессора 8086. Он имел достаточно большую разрядность регистров (16 бит) и системной шины адреса (20 бит), за счет чего мог адресовать до 1 Мбайт оперативной памяти.
В 1982 году был создан 80286. Этот процессор представлял собой улучшенный вариант 8086. Он поддерживал уже несколько режимов работы: реальный, когда формирование адреса производилось по правилам i8086, и защищенный, который аппаратно реализовывал многозадачность и управление виртуальной памятью. 80286 имел также большую разрядность шины адреса - 24 разряда против 20 у 8086, и поэтому он мог адресовать до 16 Мбайт оперативной памяти. Первые компьютеры на базе этого процессора появились в 1984 году. По своим вычислительным возможностям этот компьютер стал сопоставим с IBM System/370. Поэтому можно считать, что на этом четвертое поколение развития ЭВМ завершилось.
Intel 80286
В 1985 году фирма Intel представила первый 32-разрядный микропроцессор 80386, аппаратно совместимый снизу вверх со всеми предыдущими процессорами этой фирмы. Он был гораздо мощнее своих предшественников, имел 32-разрядную архитектуру и мог прямо адресовать до 4 Гбайт оперативной памяти. Процессор 386 стал поддерживать новый режим работы - режим виртуального 8086, который обеспечил не только большую эффективность работы программ, разработанных для 8086, но и позволил осуществлять параллельную работу нескольких таких программ. Еще одно важное нововведение - поддержка страничной организации оперативной памяти - позволило иметь виртуальное пространство памяти размером до 4 Тбайт.
Intel 80386
Процессор 386 был первым микропроцессором, в котором использовалась параллельная обработка. Так, одновременно осуществлялись: доступ к памяти и устройствам ввода-вывода, размещение команд в очереди для выполнения, их декодирование, преобразование линейного адреса в физический, а также страничное преобразование адреса (информация о 32-х наиболее часто используемых страницах помещалась в специальную кэш-память).
Intel 80486
Вскоре после процессора 386 появился 486. В его архитектуре получили дальнейшее развитие идеи параллельной обработки. Устройство декодирования и исполнения команд было организовано в виде пятиступенчатого конвейера, на втором в различной стадии исполнения могло находиться до 5 команд. На кристалл была помещена кэш-память первого уровня, которая содержала часто используемые код и данные. Кроме этого, появилась кэш-память второго уровня емкостью до 512 Кбайт. Появилась возможность строить многопроцессорные конфигурации. В систему команд процессора были добавлены новые команды. Все эти нововведения, наряду со значительным (до 133 МГц) повышением тактовой частоты микропроцессора, значительно позволили повысить скорость выполнения про грамм.
С 1993 года стали выпускаться микропроцессоры Intel Pentium. Их появление, начале омрачилось ошибкой в блоке операций с плавающей точкой. Эта ошибка была быстро устранена, но недоверие к этим микропроцессорам еще некоторое время оставалось.
Intel Pentium
Pentium продолжил развитие идей параллельной обработки. В устройство декодирования и исполнения команд был добавлен второй конвейер. Теперь два конвейера (называемых u и v) вместе могли исполнять две инструкции за такт. Внутренний кэш был увеличен вдвое - до 8 Кбайт для кода и 8 Кбайт для данных. Процессор стал более интеллектуальным. В него была добавлена возможность предсказания ветвлений, в связи с чем значительно возросла эффективность исполнения нелинейных алгоритмов. Несмотря на то что архитектура системы оставалась все еще 32-разрядной, внутри микропроцессора стали использоваться 128- и 256-разрядные шины передачи данных. Внешняя шина данных была увеличена до 64 бит. Продолжили свое развитие технологии, связанные с многопроцессорной обработкой информации.
Появление микропроцессора Pentium Pro разделило рынок на два сектора - высокопроизводительных рабочих станций и дешевых домашних компьютеров. В процессоре Pentium Pro были реализованы самые передовые технологии. В частности был добавлен еще один конвейер к имевшимся двум у процессора Pentium. Тем самым за один такт работы микропроцессор стал выполнять до трех инструкций.
Intel Pentium II
Более того, процессор Pentium Pro позволил осуществлять динамическое исполнение команд (Dynamic Execution). Суть его в том, что три устройства декодирования команд, работая параллельно, делят команды на более мелкие части, называемые микрооперациями. Далее эти микрооперации могут исполняться параллельно пятью устройствами (двумя целочисленными, двумя с плавающей точкой и одним устройством интерфейса с памятью). На выходе эти инструкции опять собираются в первоначальном виде и порядке. Мощь Pentium Pro дополняется усовершенствованной организацией его кэш-памяти. Как и процессор Pentium, он имеет 8 Кбайт кэш-памяти первого уровня и 256 Кбайт кэш-памяти второго уровня. Однако за счет схемных решений (использование архитектуры двойной независимой шины) кэш-память второго уровня расположили на одном кристалле с микропроцессором, что значительно повысило производительность. В Pentium Pro реализовали 36-разрядную адресную шину, что позволило адресовать до 64 Гбайт оперативной памяти.
Процесс развития семейства обычных процессоров Pentium тоже не стоял на месте. Если в процессорах Pentium Pro параллелизм вычислений был реализован за счет архитектурных и схемотехнических решений, то при создании моделей процессора Pentium пошли по другому пути. В них включили новые команды, для поддержки которых несколько изменили программную модель микропроцессора. Эти команды, получившие название MMX-команд (MultiMedia eXtention - мультимедийное расширение системы команд), позволили одновременно обрабатывать несколько единиц однотипных данных.
Intel Pentium III
Следующий выпущенный в свет процессор, названный Pentium II, объединил в себе все технологические достижения обоих направлений развития архитектуры Pentium. Кроме этого он имел новые конструктивные особенности, в частности, его корпус выполнен в соответствии с новой технологией изготовления корпусов. Не забыт и рынок портативных компьютеров, в связи с чем процессором поддерживаются несколько режимов энергосбережения.
Процессор Pentium III. Традиционно он поддерживает все достижения своих предшественников, главное (и, возможно, единственное?!) его достоинство - наличие новых 70 команд, Эти команды дополняют группу MMX-команд, но для чисел с плавающей точкой. Для поддержки этих команд в архитектуру процессора был включен специальный блок.
4.Системные платы(Материнские),Оперативное запоминающие устройство (ОЗУ).
Системная плата (System board ) — второй по важности компонент в устройстве персонального компьютера. Кроме термина "системная плата", используется название " материнская плата " (Motherboard ). Основное назначение системной платы — соединение всех узлов компьютера в одно устройство, так что, по большому счету, это всего лишь набор проводов между контактами процессора и контактами модулей памяти и периферийных устройств. Все остальные расположенные на ней элементы носят второстепенные функции, служа только для развязки и согласования сигналов. Конечно, какой-то блок на системной плате может носить гордое название "контроллер", но даже в этом случае его назначение— выполнение вспомогательных функций.
Конструктивно системная плата ПК выполняется в виде многослойной текстолитовой печатной платы.Количество слоев может достигать 12, но чаще всего используют 8 (если не считать краски и лака). Между каждым слоем располагаются печатные проводники, выполненные из металлической фольги (может использоваться метод осаждения или напыления), которые соединяют контактные выводы микросхем, резисторов, конденсаторов и разъемов между собой. Ниже показан разрез системной платы производства компании Gigabyte, которая предложила увеличить толщину медных слоев для питания и заземления до 70 мкм.
Как правило, толщина проводников в два раза меньше, поэтому увеличение толщины медных шин улучшает охлаждение элементов системной платы, но при этом возникает масса технологических сложностей. Так как современные процессоры работают с внешними устройствами на частоте в несколько сотен мегагерц, то длина и расположение печатных проводников теперь рассчитывается по тем же принципам, что и для СВЧ- устройств, когда каждый лишний сантиметр проводника играет огромную роль.
Между процессором, модулями оперативной памяти и внешними устройствами расположен чипсет (chipset)— набор микросхем, которые выполняют служебные функции по распределению сигналов между всеми блоками. При подаче напряжения питания чипсет вырабатывает определенную последовательность команд, которая активизирует процессор. Процессор, в свою очередь, по программе BIOS тестирует и активизирует остальные устройства, установленные и подключенные к системной плате. Если старт компьютера прошел успешно, то микросхемы чипсета связывают процессор, память и периферийные устройства в единое целое — вычислительное устройство, готовое выполнить команды пользователя или определенным образом реагировать на появление сигналов в интерфейсных линиях. Поток информации от процессора к оперативной памяти и обратно проходит через электронику чипсета. Даже если в чипсете есть только буферные цепи, то и они, увы, вносят небольшую задержку времени, пусть даже в идеале и в один такт системной шины. Для современных компьютерных систем подобная задержка— это уже много, поэтому сначала корпорация AMD, а потом и Intel перенесли контроллер памяти на кристалл процессора. При таком принципе построения процессор работает с памятью непосредственно, и ликвидируются лишние звенья, что повышает общую производительность системы. Существуют и другие варианты построения системных плат, которые зависят от архитектуры процессора. Например, в последнее время становится популярным перенос интерфейса видеокарты (для PCI-E) с чипсета на цепи, расположенные на кристалле процессора, что ускоряет работу графической подсистемы. В частности, допустимо все контролеры внешних устройств смонтировать на кристалле процессора, заметим, что подобная схема применяется еще со времен процессоров Intel 80186, но в настольных компьютерах не прижилась.
Форм-фактор АТХ
Как это ни странно, самое постоянное у персональных компьютеров PC — это форм-фактор (габаритные размеры и расположение элементов), который как бы роднит между собой новые и старые модели. Благодаря тому, что все разработчики системных плат и периферии придерживаются единых правил крепления плат и расположения узлов в корпусе, пользователи могут самостоятельно модернизировать свой компьютер, устанавливая нужные периферийные устройства, меняя старый процессор на новый и т. д. Существуют два основных стандарта на системные платы — AT и АТХ. Первый — форм-фактор AT— это плата для компьютера с морально устаревшим процессором. Второй — форм-фактор АТХ— это стандарт, в соответствии с которым разрабатываются новые компьютеры. Разница между двумя этими стандартами в расположении процессора и разъемов интерфейсов, что влечет необходимость использования различных корпусов. А вот все остальное — крепление системной платы к корпусу, расположение слотов и пр. — так или иначе совпадает. В качестве переходного варианта между AT и АТХ, например, выпускались системные платы, которые можно было устанавливать как в корпус с блоком питания AT, так и в корпус АТХ. Ниже приведено расположение главных элементов персонального компьютера согласно спецификации АТХ, включая версию 2.2. В частности, одно из основных отличий данной версии спецификации АТХ заключается в том, что блок питания выведен за контур системной платы, что оказалось необходимым из-за огромных размеров охлаждающей системы современного процессора. Обратите внимание, что в предыдущих версиях спецификации допускалась установка блока питания над процессором, но это приводило к огромным проблемам с охлаждением процессора.
Несколько сложнее обстоит дело с малогабаритными и фирменными компьютерами, в которых используются системные платы, габариты которых отличаются от стандартных (используются другие форм-факторы, которые разработаны на основе форм-фактора АТХ). Для уменьшения размеров используются различные приемы, например, уменьшение числа слотов для периферийных устройств, применение различных переходников, чтобы иметь возможность расположить периферийные платы не вертикально, а горизонтально, параллельно плоскости системной платы. Для таких системных плат и корпусов всегда существует проблема модернизации, часто приводящая к тому, что проще купить новый компьютер, нежели заниматься поисками подходящих элементов к старому. Ниже приведены максимальные габариты системных плат персональных компьютеров, которые наиболее распространены в России.
Форм-фактор
Макс, ширина
Макс, глубина
FlexATX
9,0" (229 мм)
7,5" (191 мм)
MicroATX
9,6" (244 мм)
9,6" (244 мм)
ATX, Full-size
12,0" (305 мм)
9,6" (144 мм)
Mini-ATX
11,2" (284 мм)
8,2" (208 мм)
Форм-фактор ВТХ
Корпорация Intel опубликовала в 2004 г. спецификацию ВТХ (Balanced Technology Extended), которая является развитием стандарта АТХ для новых высокопроизводительных процессоров. Основное назначение спецификации — это улучшение охлаждения и увеличение механической прочности системной платы; как это определяет спецификация ВТХ. Кроме того, спецификация стандартизирует способы подключения к системной плате интерфейсов ввода/выврда, конструкцию корпуса. Так как появление компьютеров, выполненных по спецификации ВТХ, подразумевает разработку и выпуск новых системных плат, то и спустя пять лет до сколь-нибудь существенного промышленного выпуска дело пока не дошло. Тут можно отметить, что переделка материнской платы ПК — это большой труд разработчиков и инженеров, плюс огромный объем по тестированию изделия, исправлению ошибок и проблем. Правда, сегодня, когда разработчики процессоров наконец-то озаботились проблемой уменьшения тепловыделения, внедрение форм-фактора ВТХ оказалось не столь актуально, как это было необходимо для последних версий процессоров Intel Pentium 4 Prescott и для ряда четырехъядерных процессоров Intel и AMD.
Сокеты
Затри десятилетия выпущено множество самых разнообразных процессоров, предназначенных для использования в персональных компьютерах PC. Некоторые типы процессоров оказывались настолько удачными, что выпускались для самых разнообразных применений, например, для установки в ноутбуки и промышленные устройства. При изменении типа процессора или его назначения кремниевый кристалл с миллионами транзисторов монтировался в новый корпус, имеющий другие габариты и способы крепления к системной плате. К сожалению, магистральный путь современной микроэлектроники идет в направлении увеличения числа контактов, которыми снабжается корпус процессора. Естественно, при изменении количества контактов изменяется и конструкция разъема для процессора, который устанавливается на системной плате. Если родоначальник нынешних процессоров имел всего 16 контактов и устанавливался в очень простой разъем — "кроватку", то модели современных процессоров преодолели рубеж в тысячу контактов. Разъем для установки современных процессоров носит название сокет (socket ). Его еще называют разъемом для установки микросхем с нулевым усилием (ZIF— Zero Insertion Force), а цифры в маркировке, начиная с модели Socket 370, говорят о числе контактов. В недавнем прошлом наиболее популярным разъемом для установки процессоров был Socket 7, предназначенный для процессоров Pentium, и Socket 370, в который устанавливались процессоры Pentium III. Можно отметить, что в Socket 7 было допустимо устанавливать как процессоры корпорации Intel, так и процессоры корпорации AMD. Некоторое время выпускались процессоры, монтируемые на печатных платах, которые были предназначены для установки в специальные слоты, напоминающие слоты для модулей памяти. Для процессоров корпорации Intel такой разъем назывался Slot 1, а для AMD — Slot А. Самые ранние модели процессоров Pentium 4 были предназначены для установки в Socket 423. В дальнейшем для процессоров Pentium 4 стал использоваться Socket 478 (mPGA478),
Процессоры Intel Core 2 и последние версии Pentium 4 выпускаются с плоскими выводами ("безножковые") и устанавливаются в разъем Socket LGA 775.
В новых процессорах Intel Core i7, выпущенных в конце 2008 г., используется такая же конструкция выводов процессора и сокета, только число контактов значительно увеличено, а название сокета LGA 1366. В 2009 г. был предложен сокет LGA 1156 для процессоров Intel Core i5
. Процессоры Athlon устанавливают в Socket 462, он же Socket А. Для процессоров Opteron и Athlon 64 разработан Socket 940 (и его модернизация Socket 939), а первые процессоры Athlon 64 выпускались для Socket 754 (выпуск процессоров под этот сокет продолжается до сих пор).сокет 940 и АМ2, для уточнения сокета, смонтированного на системной плате, лучше смотреть на надпись на пластмассовом корпусе сокета.
Socket 940
Socket AM2
В 2006 г. для двухъядерных процессоров AMD Athlon 64 FX и AMD Athlon 64 X2 с контроллером памяти DDR2 стал использоваться Socket АМ2, который отличается от предыдущих моделей расположением ключей и дополнительным количеством контактов (у него их 940); кроме того, изменилось крепление кулера. Для процессоров Phenom используется модернизированный сокет под названием АМ2+, который совместим с сокетом АМЗ. Для процессоров, которые работают с памятью DDR3, предназначен сокет АМЗ.
В настоящее время, в продаже предлагаются практически однотипные процессоры Socket АМ2/АМ2+/АМЗ. Во всяком случае, и в 2010 г., как и в 2007—2009 г., пользователям предстоит делать нелегкий выбор, в том числе и для кошелька, для подбора оптимального варианта "процессор—сокет—память", т. к. абсолютно правильного решения не предвидится (не следует забывать, что появляются новые процессоры, а с ними и новые сокеты). Для мощных процессоров Opteron и AMD64FX предназначен 1207- контактный разъем Socket F. Так как внешне сокеты похожи друг на друга, хотя и различаются числом контактов и их расположением, то при подборе пары "процессор—мама" следует обязательно изучить документацию на системную плату персонального компьютера. В документации всегда указывается, какие типы процессоров поддерживает данная системная плата. Установка неподходящего процессора, весьма вероятно, может вывести процессор и системную плату из строя. Конечно, в ряде случаев может помочь перепрошивка BIOS, но данную информацию следует искать на сайте производителя системной платы.
Слоты расширения
Для расширения функций персонального компьютера на системной плате устанавливаются разъемы, называемые слотами расширения. Так как в настоящее время происходит смена интерфейса для видеокарт, то выпускаются системные платы с двумя вариантами наборов слотов: AGP или PCI-Expres х16, плюс набор обычных PCI-слотов и PCI Expres x l. Дополнительно может устанавливаться вариант слота с функциями Wi-Fi (для создания беспроводных сетей). Другие типы слотов встречаются только в морально устаревших компьютерах или на платах специального назначения.
Для установки большинства типов периферийных устройств в современном персональном компьютере предназначены слоты PCI (Peripheral Component Interconnect).. Наиболее часто на системной плате имеется 2—3 слота PCI, но встречаются варианты с 5-ю и 6-ю слотами PCI. В малогабаритных конструкциях количество слотов PCI может быть уменьшено до одного-двух. Несмотря на то, что есть несколько вариантов слотов PCI, отличающихся по напряжению питания для периферийных плат, тактовой частотой и разрядностью, на практике в большинстве случаев используется всего один вариант, который предназначен для 5-вольтовых плат с тактовой частотой 33 МГц. Правда, иногда встречаются системные платы со слотами PCI с тактовой частотой 66 МГц, но в такие слоты вполне допустимо устанавливать обычные периферийные устройства.
Слот AGP предназначен для установки видеокарт с интерфейсом AGP (Accelerated Graphics Port). При использовании слота AGP пользователям следует знать, что для надежного крепления платы нужно использовать специальную пластмассовую защелку, чтобы плата AGP не выходила из слота при установке плат PCI. Системную плату со слотом AGP имеет смысл покупать только для модернизации старого компьютера. ВНИМАНИЕ! Существуют три варианта слота AGP, различающихся по электрическим параметрам и ключам (перемычкам на слоте). К сожалению, ряд видеокарт с интерфейсом AGP не совместимы с системными платами несвоей версии спецификации AGP. В тяжелых случаях может сгореть не только видеокарта, но и системная плата.
В 2004 г. корпорация Intel начала внедрение спецификации слота PCI Express, который оказался весьма удобным для разработчиков и пользователей. Соответственно, в настоящее время большинство системных плат выпускается со слотами PCI Express. Для этого типа слотов существует несколько вариантов исполнения: х16, х8 или xl. Слот PCI Express х16 предназначен для установки высокопроизводительной видеокарты. Отличается от своего правопреемника, слота AGP, расширенной полосой пропускания и прямой двунаправленной передачей данных. Вкупе эти два параметра увеличивают пропускную способность шины как минимум вдвое. В последнее время на системную плату начинают устанавливать 2 слота PCI Express х16 (либо 2 слота PCI Express х8), что позволяет использовать две видеокарты в синхронном режиме, например, для технологии NVIDIA SLI (Scalable Link Interface). Слот PCI Express xl предназначен для установки прочих периферийных устройств. Слот PCI Express х8,, предназначается для установки требовательных к скорости шины периферийных устройств, таких как RAID-контроллеры, а также видеокарт..
Согласно спецификации AC97 на ряде системных плат может монтироваться один слот AMR (Audio/Modem Riser) или CNR (Communications and Networking Riser) которые предназначены для установки звуковых плат или внутренних модемов. Его местоположение особо не оговаривается. В ряде случаев такой слот устанавливается вплотную к слоту PCI, что не всегда удобно для пользователя. Правда, следует отметить, что данный тип слота так и не получил какого-либо широкого распространения, а в настоящее время уже тихо "умер".
Слоты ISA (Industry Standard Architecture), о которых надо все же упомянуть, т. к. до сих пор у пользователей имеется множество плат с таким терфейсом, появились в самых первых компьютерах IBM PC. В течение долгого времени слоты ISA были наиболее популярными у всех категорий пользователей, но усилиями корпорации Intel этот тип слота сегодня стал "персоной нон-грата" в современном компьютере.
Конечно, производители системных плат экспериментируют с расположением слотов на плате, оставаясь в пределах допустимого спецификацией АТХ. Для примера ниже показана системная плата производства компании Gigabyte. На ней установлены 1 слот PCI Ехpres х16 и 2 слота PCI Expres х8, что позволяет использовать две видеоплаты для совместной работы (в режиме.CrossFire от AMD, или NVIDIA SLI). Такие системы характеризуются повышенным энергопотреблением и рассеиваемой тепловой мощностью. Для внешних устройств предназначены два слота PCI Expres xl и х4, а один традиционный слот PCI скромненько теснится среди своих "молодых потомков". Внизу разъемы для подключения "выкидышей" (кабелей, предназначенных для переноса интерфейсного разъема за пределы материнской платы) различных интерфейсов. Если почитать документацию, то можно обнаружить, что плата оборудована многочисленными светодиодными индикаторами для контроля работы узлов (не только работы POST, но и уровня перенапряжения центрального процессора, памяти, северного и южного моста), а также внедрено огромное количество самых разнообразных новых технологий.
Из новинок, которые привнесли новые процессоры Intel Core i7, можно отметить трехканальную память, что позволяет смонтировать 6 слотов для установки модулей памяти. Дополнительно можно сказать, что как ни странно, но остался интерфейс FDD для дисковода гибких дисков, хотя теперь им пользуются считанные единицы пользователей, а вот для совместимости со старым оборудованием плата оборудована всего лишь одним разъемом IDE. Но в ближайшем будущем скорее всего, будет сложно найти новую системную плату с разъемом для подключения дисковода гибких дисков.
Чипсет
Для того чтобы процессор в персональном компьютере мог работать в полную силу, ему требуется помощь специализированных микросхем, которые берут на себя рутинную работу с оперативной памятью и периферийными устройствами. Набор таких микросхем называется чипсетом (chipset). В комплект чипсета может входить различное количество микросхем, но в последнее время наиболее популярно решение из 1—2 микросхем.
Для двух базовых микросхем современного чипсета, чисто условно, были придуманы названия South Bridge (южный мост) и North Bridge (северный мост), которые произошли от местоположения микросхем на блок-схемах: верх—север, низ—юг. Самое любопытное, такие названия прижились и стали широко использоваться не только специалистами, но и пользователями.
С точки зрения специализации, на северный мост ложатся функции обмена между процессором и скоростными устройствами, например, памятью и шиной PCI Express или AGP. Южный мост предназначен для работы с низкоскоростными интерфейсами. Для обмена информацией между северным и южным мостом в современных компьютерах используются различные типы скоростных шин, которые у каждого разработчика чипсетов разные, например, для чипсетов VIA — это V-Link, SiS — MuTIOL (Multi Threaded I/O Link). Ранее связь между мостами осуществлялась через шину PCI, но скорость передачи данных через нее просто недостаточна для современных технологий.
При изучении возможностей чипсетов пользователям следует обратить внимание, что если ранее разработка нового чипсета знаменовалась значительным увеличением производительности компьютера и появлением новых функций, то в настоящее время разработчики исповедуют идеологию "ползучей" модернизации, когда следующий тип чипсета мало отличается от предшественника. Иначе говоря, в новом чипсете совершенствуют какую-то одну функцию или добавляют поддержку того или иного стандарта, например, работу с той или иной памятью. Кроме того, имеет место разработка в рамках одного типа чипсета целого набора микросхем (несколько вариантов южного и северного мостов), которые производители системных плат могут произвольно комбинировать. В частности, в качестве южного моста могут применяться микросхемы, разработанные для предыдущего типа чипсета.
Здесь представлена блок-схема третьего поколения чипсетов Intel G35, предназначенного для новых процессоров Intel Core 2 Duo. Северный мост — это микросхема G35 GMCH (MCH), а южный мост— это ICH8R (ICH). Как видно, к северному мосту подключаются наиболее производительные блоки: процессор, память и видеокарта, а к южному — вся остальная периферия. Связь между мостами осуществляется со скоростью 2 Гбайт/с. Обратите внимание, что производителям системных плат предлагается выбор между одним слотом PCI Express х16 или двумя PCI Express х8.
В последнее время производители высокотехнологичных продуктов начали эпопею внедрения телевидения высокой частоты, что позволит в будущем довольно энергично опустошать кошельки пользователей. В мире компьютеров эта технология также начинает свой путь, для примера здесь приведена блок-схема чипсета VIA Р4М900, где к северному мосту как раз и подключаются новые блоки для телевидения. Кроме того, корпорация VIA внесла свой вклад в дело развития повышения качества воспроизведения звука на компьютере, внедряя технологию VIA Vinyl Audio (данный узел подключается к южному мосту).
Разработка новых процессоров Intel Core i7 вызвала необходимость выпуска новых типов чипсетов для обеспечения их работы. Здесь показана блок-схема чипсета Х58. Из всех новинок, внедренных корпорацией Intel, отметим только то, что модули памяти теперь непосредственно управляются процессором, минуя посредника в виде северного моста. Вместо шины FSB теперь используется интерфейс QPI, похожий на технологию HyperTransport у процессоров AMD.. Следует отметить, что проведена лишь модернизация узлов, правда, без внесения революционных изменений.
Производители чипсетов
Если процессоры линейки х86 делают три-четыре производителя (считаем только тех, кто имеет достаточную долю на рынке), то чипсетами для этих процессоров занимаются чуть больше фирм, правда, не так много, как в других областях микроэлектроники. И это связано с очень сложными проблемами при разработке высокопроизводительных микросхем, мало уступающих по сложности самим процессорам. Кроме того, приходится успевать за лидерами Intel и AMD, которые каждый год модернизируют свои процессоры. Сегодня реально в России можно встретить чипсеты всего лишь 4—5 фирм. Но, фактически, рынок чипсетов для процессоров x86 держат фирмы Intel, NVIDIA, VIA и AMD.
Корпорация Intel традиционно разрабатывает чипсеты для всей номенклатуры своих процессоров; вводит в схемотехнику потомков IBM PC новые идеи и технологии. Но очень часто чипсеты сторонних производителей оказываются более привлекательными для пользователей по тем или иным параметрам. Правда, в последнее время скорость выпуска новых процессоров стала настолько стремительна, что сторонние производители просто не успевают предлагать оригинальные идеи.
Корпорация AMD до середины 2006 г. выпускала ограниченное количество чипсетов для своих процессоров. В 2006 г. корпорация AMD приобрела знаменитого канадского производителя чипсетов для видеокарт — корпорацию ATI, получив в наследство чипсеты с фирменной технологией CrossFire. В настоящее время корпорация AMD предлагает чипсеты как для своих процессоров, так и для конкурирующей платформы Intel.
Корпорация NVIDIA, знаменитая своими чипсетами для видеокарт, кроме того, выпускает чипсеты для системных плат. Оригинальные технологии, особенно графические, позволяют ей быть очень серьезным игроком на рынке. Например, чипсеты для процессоров линейки Pentium 4 были наиболее предпочтительны для многих пользователей.
Корпорация VIA разрабатывает и производит чипсеты не только для своих процессоров, но и для процессоров производства корпораций Intel и AMD. Часто ее идеи в "чипсетостроении" более интересны, чем у конкурентов.
Компания Silicon Integrated Systems Corporation — SiS — выпускает чипсеты и системные платы на их основе. Во времена господства Socket 7 системные платы SiS в России пользовались огромной популярностью, но сейчас ее продукция встречается очень редко.
