Характеристики системной шины материнской платы

Здравствуйте, уважаемые читатели блога Pc-information-guide.ru. Очень часто на просторах интернета можно встретить много всякой компьютерной терминологии, в частности — такое понятие, как «Системная шина». Но мало кто знает, что именно означает этот компьютерный термин. Думаю, сегодняшняя статья поможет внести ясность.

Системная шина (магистраль) включает в себя шину данных, адреса и управления. По каждой их них передается своя информация: по шине данных — данные, адреса — соответственно, адрес (устройств и ячеек памяти), управления — управляющие сигналы для устройств. Но мы сейчас не будем углубляться в дебри теории организации архитектуры компьютера, оставим это студентам ВУЗов. Физически магистраль представлена в виде многочисленных дорожек (контактов) на материнской плате.

Я не случайно на фотографии к этой статье указал на надпись «FSB». Дело в том, что за соединение процессора с чипсетом отвечает как раз шина FSB, которая расшифровывается как «Front-side bus» — то есть «передняя» или «системная». И , на который обычно ориентируются при разгоне процессора, например.

Существует несколько разновидностей шины FSB, например, на материнских платах с процессорами Intel шина FSB обычно имеет разновидность QPB, в которой данные передаются 4 раза за один такт. Если речь идет о процессорах AMD, то там данные передаются 2 раза за такт, а разновидность шины имеет название EV6. А в последних моделях CPU AMD, так и вовсе — нет FSB, ее роль выполняет новейшая HyperTransport.

Итак, между чипсетом и центральным процессором данные передаются с частотой, превышающей частоту шины FSB в 4 раза. Почему только в 4 раза, см. абзац выше. Получается, если на коробке указано 1600 МГц (эффективная частота), в реальности частота будет составлять 400 МГц (фактическая). В дальнейшем, когда речь пойдет о разгоне процессора (в следующих статьях), вы узнаете, почему необходимо обращать внимание на этот параметр. А пока просто запомните, чем больше значение частоты, тем лучше.

Кстати, надпись «O.C.» означает, буквально «разгон», это сокращение от англ. Overclock, то есть это предельно возможная частота системной шины, которую поддерживает материнская плата. Системная шина может спокойно функционировать и на частоте, существенно ниже той, что указана на упаковке, но никак не выше нее.

Вторым параметром, характеризующим системную шину, является . Это то количество информации (данных), которая она может пропустить через себя за одну секунду. Она измеряется в Бит/с. Пропускную способность можно самостоятельно рассчитать по очень простой формуле: частоту шины (FSB) * разрядность шины. Про первый множитель вы уже знаете, второй множитель соответствует разрядности процессора — помните, x64, x86(32)? Все современные процессоры уже имеют разрядность 64 бита.

Итак, подставляем наши данные в формулу, в итоге получается: 1600 * 64 = 102 400 МБит/с = 100 ГБит/с = 12,5 ГБайт/с. Такова пропускная способность магистрали между чипсетом и процессором, а точнее, между северным мостом и процессором. То есть системная, FSB, процессорная шины — все это синонимы. Все разъемы материнской платы — видеокарта, жесткий диск, оперативная память «общаются» между собой только через магистрали. Но FSB не единственная на материнской плате, хотя и самая главная, безусловно.

Как видно из рисунка, Front-side bus (самая жирная линия) по-сути соединяет только процессор и чипсет, а уже от чипсета идет несколько разных шин в других направлениях: PCI, видеоадаптера, ОЗУ, USB. И совсем не факт, что рабочие частоты этих подшин должны быть равны или кратны частоте FSB, нет, они могут быть абсолютно разные. Однако, в современных процессорах часто контроллер ОЗУ перемещается из северного моста в сам процессор, в таком случае получается, что отдельной магистрали ОЗУ как бы не существует, все данные между процессором и оперативной памятью передаются по FSB напрямую с частотой, равной частоте FSB.

Видео:03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]Скачать

Устройство и основные разъемы
материнской платы

Статья описывает предназначение, строение и принципы работы материнской платы.

Читатель узнает, как выбрать системную плату, оценить ее функциональные возможности а также подобрать совместимые с ней устройства.

Видео:МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА – Гид для новичковСкачать

Устройство материнской платы

Системная (материнская) плата (англ. — motherboard, mainboard, MB, разг. — мамка, мать, материнка) — это основная плата, к которой подсоединяются все части компьютера (процессор, видеокарта, ОЗУ и др.), устанавливается в системном блоке. Главная задача материнской платы — соединить и обеспечить совместную работу всех элементов компьютера.

Основой любой современной материнской платы является набор системной логики, который чаще называют чипсетом (от англ. chipset). Чипсет — это совокупность микросхем, обеспечивающих согласованную совместную работу составных частей компьютера и их взаимодействие между собой. Чипсет, как правило, состоит из двух основных микросхем, чаще всего называемых «северным» и «южным» мостами.

Северный мост (North bridge, системный контроллер) — это часть системной логики материнской платы, обеспечивающая работу основных узлов компьютера — центрального процессора, оперативной памяти, видеокарты. Именно он управляет работой шины процессора, контроллера ОЗУ и шины PCI Express, к которой подсоединяется видеокарта. В некоторых случаях северный мост может содержать интегрированный графический процессор.

Южный мост (Southbridge, ICH (I/O controller hub), периферийный контроллер, контроллер ввода-вывода) — обеспечивает подключение к системе менее скоростных устройств, не требующих высокой пропускной способности — жёсткого диска, сетевых плат, аудиоплаты и т.д., а также шин PCI, USB и др., в которые устанавливаются разного рода дополнительные устройства. Клавиатура и мышь также замыкаются на южный мост.

Наличие северного и южного мостов — классическая, общепринятая схема построения чипсета, на котором базируется системная плата. Но существуют также схемы, отличающиеся от традиционных. Это касается в первую очередь компьютеров на базе современных процессоров, содержащих в себе элементы, в большей или меньшей степени выполняющие функции северного моста (чаще всего — контроллер оперативной памяти, интегрированное графическое ядро). На системных платах для таких процессоров северный мост существенно упрощен.

Качеством и возможностями системной логики определяются производительность и стабильность работы компьютера. При выборе материнской платы нужно учитывать в первую очередь то, какой чипсет был взят за основу при ее изготовлении. Основными производителями чипсетов сейчас являются компании Intel, NVidia, ATI/AMD и др., в то время как материнские платы производятся ASUS, MSI, Gigabyte, ASRock, Zotac и др. Системные платы с одинаковым чипсетом у разных производителей называются по-разному. По цене они тоже могут существенно отличаться. При выборе как првило лучше отдать предпочтение материнской плате с более «продвинутым» чипсетом от менее известного производителя, чем наоборот.

Видео:Системная шина процессораСкачать

Основные разъемы материнской платы

Кроме разъема центрального процессора (сокета), системная плата содержит другие разъемы:

• Слоты модулей ОЗУ, к которым подсоединяются модули оперативной памяти соответствующего типа;

• PCI (Peripheral component interconnect — взаимосвязь периферийных компонентов) — это шина с небольшой пропускной способностью, которой, однако, достаточно для подключения многих устройств (TV-тюнеров, звуковых карт, карт для захвата видео, сетевых карт, Wi-Fi-модулей и др.);

• РСI-Express — быстрая шина для видеокарты, создана с использованием программной модели PCI. В зависимости от чипсета, таких шин на материнской плате может быть несколько, и они могут иметь разную пропускную способность (x16 или меньше). Конфигурация с несколькими РСI-Express позволяет использовать сразу несколько видеокарт, что делает видеоподсистему компьютера более производительной.

• USB — разъем для подключения периферийных устройств. Известен всем в первую очередь как разъем, к которому можно подключить флешку, цифровой фотоаппарат, видеокамеру, телефон и др. Он бывает нескольких спецификаций: USB 1.0 (пропускная способность до 12 Мбит/с), USB 2.0 (до 480 Мбит/с) и самый новый USB 3.0 (до 4800 Мбит/с). USB 1.0 и 2.0 внешне одинаковы, имеют 4 контакта. USB 3.0 имеет вдвое больше контактов, хотя и поддерживает возможность подключения более старых устройств (рассчитанных на USB 1.0 и 2.0).

Читайте также: Nc 700 honda размер шин

• SATA (Serial Advanced Technology Attachment — цифровое подсоединение по передовой технологии) — служит для подсоединения накопителей информации (жестких дисков или SSD, оптических приводов). Скорость передачи данных зависит от ревизии SATA: 1.x — до 1,5 Гбит/с; 2.x — до 3 Гбит/с; 3.x — до 6 Гбит/с.

• PATA (Parallel ATA) — является предшественником SATA и до его появления назывался IDE (название можно встретить до сих пор). PATA предназначен для подключения старых носителей информации и поскольку последние еще продолжают служить своим владельцам, этот интерфейс сохраняется на новых материнских платах для обеспечения совместимости;

• Floppy — разъем для подключения привода дискеты 3,5. Как ни странно, эти носители все еще не полностью вышли из употребления;

• Разъемы для подключения блока питания. Основной разъем, питающий все компоненты (ATX) имеет 24 контакта. Питание центрального процессора может иметь 4 или 8 контактов (в зависимости от мощности процессора, на который рассчитана материнская плата).

Кроме того, на системной плате имеются различные игольчатые гребенки, предназначенные для подключения передней панели корпуса (кнопки Power, Reset, индикаторы процессора и жестких дисков, наушники, микрофон, USB), куллеров (вентиляторов) процессора, корпуса, жестких дисков и др.

На материнской плате есть также разъемы звуковой карты, сетевого адаптера (RJ45) и др. На моделях системных плат с интегрированным графическим процессором или рассчитанных на процессоры, содержащие в себе графическое ядро, есть соответствующие разъемы для подключения мониторов (VGA, DVI, HDMI).

Системная плата включает еще одну важную часть — микросхему ПЗУ (ее часто называют ROM BIOS), которая замыкается на южный мост чипсета. В этой микросхеме хранится базовая программа управления компьютером, называемая базовой системой ввода-вывода и больше известна как BIOS (basic input-output system). В отличии от операционной системы и другого программного обеспечения, устанавливаемых на жесткий диск, BIOS доступен компьютеру без подключения винчестера и остальных элементов. Это программное обеспечение определяет порядок взаимодействия составных частей компьютера между собой. В зависимости от чипсета материнской платы и версии BIOS, его настройками можно определить источник загрузки компьютера, изменить частоту шины процессора, тайминги модулей оперативной памяти (изменив их производительность), а также настройки многих других устройств, отключить отдельные элементы (сетевую плату, дисковод 3,5 и др.) и многое другое.

Компьютер всегда запускается и работает с учетом данных BIOS. Если микросхему ПЗУ повредить или внести в BIOS настройки, не совместимые с работоспособностью системы, компьютер не запустится. В последнем случае для решения проблемы достаточно «обнулить» настройки BIOS до стандартных («заводских») параметров. Для этого нужно на непродолжительное время вынуть из соответствующего разъема материнской платы батарейку, питающую микросхему ПЗУ (типа CR2032, внешне похожа на монету). Обнуление BIOS также происходит, когда эта батарейка розряжается (первый признак этого — при выключении компьютера сбивается системное время).

Скорость доступа к микросхеме ПЗУ низкая. Чтобы это не влияло на быстродействие компьютера, большинство системных плат создаются таким образом, что при запуске системы, BIOS из микросхемы ПЗУ копируется в специально зарезервированную область оперативной памяти, называемую Shadow Memory (теневая память), скорость доступа к которой значительно выше.

Современные микросхемы ПЗУ позволяют менять BIOS на другие версии. Эта операция называется перепрошивкой BIOS, выполняется при помощи специального программного обеспечения (обычно доступного на сайте производителя системной платы), и требует серьезного подхода, поскольку в случае неудачи может повлечь за собой плачевные последствия, вплоть до необходимости приобретения новой материнской платы. Поэтому без крайней необходимости перепрошивать BIOS не нужно. Новые версии иногда позволяют решить проблемы совместимости системных плат с новыми устройствами, добавить отдельные варианты настроек или устранить мелкие недочеты. Но если система и без того работает стабильно, лучше не рисковать.

Видео:Системные шины персонального компьютера для ...Скачать

Форм-фактор материнской платы

По размеру системные платы бывают разными. Существует несколько стандартов, которые принято называть форм-фактором материнской платы. Кроме размеров, форм-фактор подразумевает определенную схему расположения мест крепления платы, интерфейсов шин, портов ввода-вывода, сокета процессора, разъема для подключения блока питания и слотов установки модулей ОЗУ. Известны следующие форм-факторы материнских плат: Baby-AT, Mini-ATX, AT, LPX, АТХ, microATX, Flex-АТХ, NLX, WTX, CEB, Mini-ITX, Nano-ITX, Pico-ITX, BTX, MicroBTX, PicoBTX. Наиболее распространенными являются АТХ (305 x 244 мм.), microATX (244 x 244 мм.) и mini-ITX (150 x 150 мм.). Форм-фактор материнской платы нужно учитывать при выборе корпуса системного блока.

Видео:Системная шина персонального компьютера ISAСкачать

Компоненты материнской платы компьютера

Материнская плата (с англ. Motherboard) представляет собой один из важнейших компонентов компьютера, поскольку соединяет практически все устройства, входящие в его состав.

Любая современная материнская плата является многослойной и изготавливается из стеклотекстолита. Обычно, для ее изготовления используются специальные слои медной фольги (количество которых может изменяться от 2 до 10), соединенных между собой с помощью изоляционного материала — стекловолокна, пропитанного синтетической смолой. Слои меди не сплошные, а представляют собой токопроводящие дорожки, соединяющие элементы электронной схемы, смонтированной на такой плате. Во внутренних слоях печатной платы обычно располагаются линии электропитания и экранирование от наводок и помех, а на внешних — основные соединения элементов схемы.

На материнской плате находятся:

• Наборы больших однокристальных электронных микросхем — чипов (центральный процессор, другие процессоры, интегрированные контроллеры устройств и их интерфейсы)
• Микросхемы оперативной памяти и разъемы их плат;
• Микросхемы электронной логики;
• Простые радиоэлементы (транзисторы, конденсаторы, резисторы и т.д.);
• Системная шина;
• Слоты для подключения плат расширения (видеокарт или видеоадаптеров, звуковых карт, сетевых карт, интерфейсов периферийных устройств);
• Разъемы портов ввода / вывода.

На материнской плате, как правило, имеются уже встроенные (интегрированные) сетевая и звуковая карты, находятся USB и FireWire разъемы для подключения внешних устройств к системному блоку. Если посмотреть на плату с боковой стороны, то увидим разъемы, которые находятся на обратной стороне системного блока для подключения дополнительных внешних устройств — монитора, клавиатуры и мыши, сетевых, аудио и USB (1.1 / 2.0, 3.0) — устройств и т.п.

В зависимости от размера материнской платы, различают следующие форм-факторы материнских плат. Форм-фактор — это физические параметры платы, которые определяют размеры корпуса компьютера и влияют на количество и тип оборудования, которое может быть к ней подключено. Форм-фактор определяет не только размеры материнской платы, но и места ее крепления к корпусу, расположение интерфейсов шин, портов ввода-вывода, процессорного гнезда и слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.

Таблица 1 — Форм-факторы материнских плат

Сравнение форм-факторов материнских плат, которые получили широкое распространение

Материнские платы с форм-фактором ATX (Advanced Technology Extended) устанавливаются в настольные компьютеры с корпусами Full-tower и Mini-tower. Данная плата подходит как для любого пользователя ПК так и для серверов, благодаря чему массово выпускается начиная с 2001 года. На плате можно расположить до 7 разъемов для установки карт расширения.

Рассмотрим основные компоненты материнской платы, каждую из данных позиций рассмотрим более подробно далее.

Внешний вид материнской платы: 1 — процессорное гнездо; 2, 3 — чипсет МП; 4 — разъем для подключения модулей оперативной памяти (RAM); 5 — разъем для подключения жестких дисков, CD и DVD-приводов по параллельному интерфейсу; 6 — два разъема PCI Express (PCIe) 16x (один из разъем работает в режиме 4х) 7 — разъем PCIe 1x; 8 — разъем для подключения жестких дисков SATA. 9 — три разъема PCI; 10 — микросхема BIOS с аккумулятором; 11 — разъем для подключения блока питания; 12 — разъемы задней стенки МП (LPT; USB; S / PDIF-Out, COM и др.).

Основные фирмы, изготавливающие материнские платы: Asus, GigaByte, Micro-Star International (MSI), Foxconn, Asrock, ElitGroup, Palit.

Читайте также: Колодец для стока из шин

Видео:Частота процессора или частота системной шины?Скачать

Чипсет. Северный и южный мосты

Чипсет (ChipSet — набор микросхем) — основа материнской платы, представляет собой одну или несколько микросхем, специально разработанных для обеспечения взаимодействия центрального процессора (CPU — Central Processing Unit) со всеми другими компонентами компьютера. Чипсет определяет, какой процессор может работать на данной материнской плате, тип, организацию и максимальный объем используемой оперативной памяти (некоторые современные модели процессоров имеют встроенные контроллеры памяти), сколько и какие внешние устройства можно подключить к компьютеру.

Разработкой чипсетов для материнских плат занимаются компании: Intel, NVIDIА, AMD, VIА и SIS.

Чаще всего чипсет состоит из 2 интегральных микросхем, называемых северным и южным мостами. В процессе эволюции компьютерной схемотехники разработчики пришли к следующей структуре: процессор, затем идет связующее звено или «мост», обеспечивающий работу процессора с оперативной памятью (RAM) и каналом PCIe — « Северный мост », а дальше блок контроллеров интерфейсов дисковых систем, последовательных и параллельных портов, PCI-шины, USB, FireWire -« Южный мост ».

Характерной особенностью северного моста является высокая (по сравнению с южным мостом) скорость обработки данных и обеспечения выполнения большинства вычислений самим процессором. Поэтому на нем смонтировано дополнительное охлаждение: пассивный радиатор или радиатор с активным охлаждением в виде небольшого вентилятора.

Южный мост контролирует работу более медленных устройств, подключение которых происходит с использованием интерфейсов IDE, SATA, USB, LAN, Embeded Audio, PCI, PCIe, обеспечивая возможность передачи из них информации к северному мосту. Южный мост также обеспечивает нормальную работу микросхемы BIOS.

Ранее связь северного и южного мостов выполнялся путем интерфейса PCI на смену которой пришла шина Direct Media Interface (DMI) — последовательная шина, разработанная фирмой Intel для соединения южного моста с северным. Впервые DMI использована в чипсетах семейства Intel 915 с южным мостом ICH6 в 2004 году. Пропускная способность шины DMI первого поколения составляет 2 ГБ/сек, что значительно выше, чем пропускная способность шины Hub Link (266 МБ/сек) (пришла на смену PCI), которая используется для связи между северным и южным мостами в чипсетах Intel 815/845/848/850/865/875. Вместе с этим, полоса пропускания 2 ГБ/сек (по 1 ГБ/сек в каждом направлении) делится с другими устройствами (например, PCI Express x1, PCI, HD Audio, жесткие диски).

В материнских платах для процессоров с разъемом LGA 1155 (то есть для Core i3, Core i5 и некоторых серий Core i7 и Xeon) и со встроенным контроллером памяти, DMI используется для подключения чипсета (PCH) непосредственно к процессору. (Серверные процессоры серии Core i7 для LGA 1366 подсоединяются к чипсета через шину QPI).

Видео:Все что надо знать о материнских платах за 7 минут.Скачать

Процессоры и их характеристики

Процессор — кристалл сверхчистого кремния на котором с помощью сложного, многоступенчатого и сверхточного процесса создано несколько миллионов транзисторов и других схемных элементов, соединенных специальными тонкими проводами с внешними выводами. Он руководит системой, выполняя логические и арифметические операции. От мощности процессора зависит быстродействие компьютера. Процессоры для компьютеров изготавливаются фирмами VIA , Cyrix и двумя лидерами Intel и AMD.

Сокеты

Для закрепления процессора на материнской плате существует специальный разъем центрального процессора (форм-фактор) — сокет (Socket) — гнездовой разъем с различным количеством и типом контактов, предназначенный для установки в него центрального процессора.

Сокет для центрального процессора LGA1150

В зависимости от модели материнской платы разъемы сокетов могут отличаться, из-за чего не каждый тип процессора к ним подойдет. Старые разъемы для процессоров x86 нумерованных в порядке выпуска, обычно одной цифрой (Socket 1-8). Более поздние разъемы обычно обозначались номерами с соответствующим количеством пинов (ножек) процессора (Socket 370-479). Сокеты различаются по размеру, количеству ножек, их виду, например, у производителя процессоров AMD ножки находятся в самом процессоре, а у того же Intel с сокетом 775, ножек на процессоре нет, а находятся они в самом сокете. Еще стоит заметить, что до определенного сокета подходит только определенный вид процессоров, как по производителю, так и по модели процессора. Но бывают исключения. Например, в сокет LGA775 подходит, как процессор Intel Core 2 Duo так и Intel Core Quad. В более новых типах процессоров Intel i5, i6, i7 совсем другой сокет LGA1150, который подойдет только к новейшей серии процессоров Haswell и ее преемника Broadwell. Сокет от фирмы AMD не будет совместим с процессорами от Intel и наоборот.

Современные процессоры используют следующие разъемы:

• Socket B (LGA 1366) — выполнен в 1366 контактной форме, поддерживает процессоры Core i7 серии 9хх, Xeon серии 35хх по 56хх, Celeron P1053. Скоростные характеристики от 1600 МГц до 3500МГц.
• Socket Н (LGA 1156) — выполнен с использованием 1156-и выступающих контактов. Процессоры — Core i7, i5, i3, гибридные процессоры (CPU + GPU). Скоростные характеристики от 2,1ГГц и выше. Ему на смену приходит Socket Н2 (LGA 1155), который поддерживает процессоры Sandy Bridge и Ivy Bridge. Разъем выполнен из 1155 контактов. Выпускается с 2011 года. Скоростные характеристики до 20 ГБ/с.
• Socket R (LGA 2011) — разработан на замену LGA 1366. Разъем выполнен с использованием 2011 контактов. Поддерживает процессор Sandy Bridge серии Е. Скоростные характеристики от 19 ГБ / с до 25.6 ГБ / с.
• Socket H3 (LGA 1150) — разъем для процессоров Intel Haswell, разработанный для замены LGA 1155 (Socket H2). LGA 1150 подходит для процессоров серий Intel Haswell и Broadwell.

Внешний вид современных процессорных разъемов разработанных фирмой Intel: а — Socket B (LGA 1366) б — Socket Н (LGA 1156); в — Socket R (LGA 2011)

• Socket TW (LGA 1248) — процессоры Itanium, Socket LS
• (LGA 1567) — процессоры — Xeon серии 75хх и 76хх. Скоростные характеристики от 19 ГБ / с до 25.6 ГБ / с.

• Socket AM2 + идентичен Socket AM2 отличие заключается лишь в поддержке процессоров на ядрах Agena, Toliman.
• Socket AM3 процессоры — AMD Phenom II X4 910, 810, 805 и AMD Phenom II X3 720 и 710.
• Socket FM1 — ​​разъем для процессоров Llano.
• Socket FM2 — для процессоров Komodo, Trinity, Terrama, Sepang.

Внешний вид современных процессорных разъемов разработанных фирмой AMD: а — Socket AM3; б — Socket AM3 +; в — Socket FM1

К основным параметрам, которые влияют на производительность процессору относят:

• Тактовая частота;
• Частота системной шины;
• Кэш-память;
• Количество ядер.

Тактовая частота — тактом мы можем условно назвать одну операцию. Единица измерения МГц и ГГц (мегагерц (10 6 ) и гигагерц (10 9 )). 1 МГц — означает, что процессор может выполнить 10 6 операций в секунду. Если у вас на домашнем компьютере процессор 4 ГГц, то это значит, что он может выполнить 4×10 9 операций за 1 секунду (1Гц = 1 / сек).

Частота системной шины — пропускная способность шины, которая связывает процессор с чипсетом. Системная шина — это определенная совокупность сигнальных линий, которые связывают процессор с другими компонентами системного блока. У процессоров Intel, ранее была распространена шина FSB, но в новых моделях процессоров она была заменена на шину QPI, которая работает на частотах свыше 1333 МГц. В процессорах AMD системной шиной служит шина Hyper Transport. Частота этой шины более 1600 МГц. Важным является тот факт, что чем выше частота системной шины, тем выше производительность процессора. Поскольку частота процессора — это частота системной шины, умноженная процессором на некую заложенную в нем величину «коэффициент умножения».

Кэш — это сверхбыстрая память, которая позволяет процессору быстро получить доступ к определенным данным, которые часто используются, загружаемых из оперативной памяти. Кэш современных процессоров значительно повышает их производительность.

Различают кэш 1, 2, 3-го уровней:

• Кэш первого уровня является самым быстрым, но при этом его размер очень ограничен. Он работает на частоте процессора, и, в общем случае, обращение к нему может проводиться каждый такт. Чаще всего является возможность выполнения нескольких операций чтения / записи одновременно. Латентность (задержка) доступа обычно равна 2-4 тактам ядра. Объем обычно невелик, не более 384 Кбайт;
• Кэш второго уровня чуть медленнее, но при этом чуть больше по объему (от 128 Кбайт до 1-12 Мбайт)
• Кэш третьего уровня чуть медленнее кэша первого и второго уровней, но все равно значительно быстрее оперативной памяти. Размер кэша третьего уровня достигает 12-24 Мбайт.

Читайте также: Шины бриджстоун джей зет

Ограниченность объема кэш-памяти объясняется ее высокой себестоимостью из-за сложного процесса производства.

Количество ядер

Многоядерный процессор состоит из двух и более «вычислительных ядер» на одном кристалле. Он имеет один корпус и устанавливается в один разъем на системной плате компьютера, но операционная система воспринимает каждое его вычислительное ядро как отдельный процессор с полным набором вычислительных ресурсов.

На сегодня основными производителями процессоров — Intel и AMD признано, что дальнейшее увеличение числа ядер процессоров является одним из приоритетных направлений увеличения их производительности. Еще в 2011 году ими было освоено производство 8-ядерных процессоров для домашних компьютеров, и 16-ядерных для серверных систем.

Разрядность процессора — это величина, которая определяет размер машинного слова, то есть количество информации, которой процессор обменивается с оперативной памятью. Существуют x86 архитектура 32-битной и x64 — 64-битной разрядности.

Технологический процесс

Технологический процесс (техпроцесс) в 1979 г. составлял 3 мкм, но впоследствии (после 2002 г.) достиг нанометровых размеров — 90-32 нм (1нм=10 -9 м). Уменьшение техпроцесса приводит к увеличению количества электронных компонент (транзисторов) на кристалле, а за счет их малых размеров, уменьшается энергопотребление системы.

Сегодня уже не совсем выполняется закон Мура, который в 1965г. отметил, что каждые два года количество транзисторов на кристалле будет увеличиваться вдвое. Проблемы при создании нового техпроцесса связанные с методами получения миниатюрных компонент, сохранением свойств материала (мешает проявление «размерных эффектов» — когда материал вследствие своих малых геометрических размеров меняет физические свойства), поиском новых наноматериалов, отводом тепла, дополнительными наводкам, шумами.

В 2012 компания Intel объявила о выходе первой волны процессоров нового поколения под названием Ivy Bridge. В первую партию вошли 13 четырехъядерных чипов, выполненных по нормам 22-нм технологического процесса с трехмерными транзисторами Tri-Gate. Новинки распределились между линейками Core i5 и i7. В дальнейшем (2015 г.) эти линейки процессоров были переведены на более современный 14 нм техпроцесс. По планам производителей, следующий, 10-нм техпроцесс планируется к внедрению уже в 2018 году.

Поколение процессоров отличаются друг от друга скоростью работы, архитектурой, исполнением и внешним видом. Причем отличаются не только количественно, но и качественно. Так, при переходе от Pentium к Pentium II и затем — к Pentium III (IV) была значительно расширена система команд (инструкций) процессора, увеличено количество транзисторов и т.д. Если рассмотреть корпорацию Intel, то за всю 32-летнюю историю процессоров этой фирмы сменилось 12 поколений: 8088, 286, 386, 486, Pentium, Pentium II — Pentium III, Pentium 4, Core 2 Duo, Core i3, Core i5, Core i7 . В каждом поколении есть модификации, отличающиеся друг от друга назначением и ценой. Например, в семействе Pentium IV числились три вида — старший, Хеоn, работает в серверах. Средний, собственно Pentium IV, используется в настольных компьютерах и дешевый Celeron — в бюджетных компьютерах. Уменьшение цены достигается урезанием кэша второго уровня в два раза, понижением частоты работы системной шины. Кэш-память — самый дорогой элемент в процессоре, и с увеличением ее объема стоимость кристалла возрастает в геометрической прогрессии. Например кэш второго уровня Хеоn (2,4 Мбайт), Pentium IV — 256-2048кбайт, а Celeron всего 128-256кбайт.

Похожая ситуация и в семействе процессоров AMD. Для дорогих настольных компьютеров Phenom, Athlon, а для недорогих домашних ПК — Sempron. В пределах одного поколения и модификации все ясно: чем больше тактовая частота, тем быстрее процессор.

Видео:Шина компьютера, оперативная память, процессор и мостыСкачать

Компьютерные шины

Все компоненты, которые размещаются на материнской плате соединяются специальными шлейфами (шинами). Компьютерная шина служит для передачи данных между отдельными функциональными блоками компьютера и представляет собой совокупность сигнальных линий, которые имеют определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации. Шины могут различаться разрядностью, способом передачи сигнала (последовательный или параллельный, синхронный или асинхронный), пропускной способностью, количеством и типами поддерживаемых устройств, протоколом работы, назначением (внутренняя или интерфейсная).

Шины делятся на три группы в зависимости от типа передаваемых данных:

• Шина адрес (для адресации данных);
• Шина данных (для обмена данными);
• Шина управления (для управления данными).

Основные характеристики шины:

1. Разрядность шины — величина, показывающая сколько бит данных можно пропустить шиной за один такт.
2. Пропускная способность шины — показывает, сколько бит информации передается шиной за 1 секунду.

Системная шина (FSB-Front Sиde Bus) — шина, соединяющая CPU с другими устройствами через северный мост.

Шина Quad-Pumped Bus (QPB) — это 64-битная процессорная шина, обеспечивает связь процессором Intel с северным мостом чипсета. Характерной ее особенностью является передача четырех блоков данных (из двух блоков адресов) за такт. Таким образом, для частоты FSB, равной 200 МГц, эффективная частота передачи данных будет эквивалентна 800 МГц (4х200 МГц).

Шина HyperTransport (HT) — последовательная двунаправленная шина, разработанная консорциумом компаний во главе с AMD и служит для связи процессоров AMD семейства К8 друг с другом, а также с чипсетом. Кроме того, многие современные чипсетов используют НТ для связи между мостами.

Данная шина НТ нашла место и в высокопроизводительных сетевых устройствах — маршрутизаторах и коммутаторах. Характерной чертой шины НТ является ее организация по схеме Peer-to-Peer (точка-точка), что обеспечивает высокую скорость обмена данными при низкой латентности.

Видео:Шины ввода-выводаСкачать

Разъемы материнских плат

По всему периметру платы находится большое количество специальных разъемов в виде слотов. Они предназначены для подключения плат расширения.

Разъема PCI — долгое время были стандартом для подключения аудио-, звуковых- и сетевых карт, TV-тюнера, Wi-Fi-адаптера. Однако впоследствии появились новые и более быстрые шины PCIе. На сегодняшний день некоторые материнские платы поддерживают оба этих интерфейса, но поддержка PCI встречается все реже.

Внешний вид разъемов PCI и PCIe

Для жестких дисков и DVD / CD приводов предназначены разъемы SATA и PATA (ATA (IDE)). Их легко отличить по внешнему виду (SATA — маленький, РATA — широкий, многоконтактный), как на самом устройстве, так и на материнской плате. Несмотря на новый стандарт (SATA), некоторые материнские платы все еще оснащаются старым интерфейсом ATA (IDE). Но вероятно со временем его поддержка прекратится полностью учитывая неактуальность.

Оперативная память используется процессором для кратковременного хранения информации во время выполнения им различных операций. Чем больше программ одновременно открыто и обрабатывается процессором, тем больше оперативной памяти для этого используется.

Для оперативной памяти существуют отдельные разъемы. В результате ее развития и усовершенствований существует несколько типов памяти: DDR1, DDR2, DDR3, DDR4. Чем больше цифра-окончание, тем более продуктивной является память.

Каждая из них имеет свой разъем для подключения, а соответственно каждая материнская плата рассчитана на поддержку только одного ее типа. То есть каждый тип памяти не являются взаимозаменяемыми. На рисунке приведены различия в расположении зазоров в разъемах различных типов оперативной памяти.

Сравнение различных типов оперативной памяти

И последний рассмотренный нами разъем используется для подключения блока питания к материнской плате. Этот разъем практически не изменился со времен появления первой ATX материнской платы. К нему лишь добавили несколько контактов для подачи дополнительного питания к современным мощным процессорам.

Внешний вид нового разъема для подключения питания к материнской плате Внешний вид старого разъема для подключения питания к материнской плате

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле

  📺 Видео

  Системная шина персонального компьютера PCIСкачать

  

  Частота процессора, множитель и системная шинаСкачать

  

  Материнская плата (материнка): особенности, характеристики, разновидности и как выбратьСкачать

  

  Что такое материнская плата (о комплектующих понятным языком)Скачать

  

  ОБРАЗОВАЧ / ВЫБОР МАТЕРИНСКОЙ ПЛАТЫ И ЕЕ ЧИПСЕТАСкачать

  

  Обзор ASUS SABERTOOTH 990FX R2.0Скачать

  

  Системная шина персонального компьютера pci expressСкачать

  

  Как работает компьютер? Шины адреса, управления и данных. Дешифрация. Взгляд изнутри!Скачать

  

  4 минуты и ты знаешь как устроен компьютерСкачать

  

  Частота процессора, множитель и системная шинаСкачать

  

  Совместима ли видеокарта с вашей материнской платой?Скачать