Коэффициент внутреннего умножения частоты

Внутри кристалла процессора сигналы могут циркулировать с огромной частотой, но общаться с внешним миром на той же частоте процессор пока не в состоянии. Поэтому материнская плата компьютера работает на одной частоте, а процессор — на другой, более высокой. Типичные частоты материнских плат сегодня 400, 533 и 800 МГц. Эту частоту процессор полу­чает от материнской платы и использует в качестве «опорной», а внутри себя он умножает ее на определенный коэффициент, в результате чего и получается внутренняя частота.

Так, например, процессор Celeron 333 предназначен для работы с материнской платой, рассчитанной на 66 МГц и имеет внутрен­ний коэффициент умножения, равный 5, a Celeron 466, соответ­ственно, имеет внутренний коэффициент умножения, равный 7.

Многие процессоры имеют управляемый коэффициент умноже­ния — его можно выбрать и установить при настройке компью­тера с помощью перемычек материнской платы или программно. Но некоторые процессоры, например, такие как Intel Celeron, имеют «жесткие» коэффициенты умножения, управлять кото­рыми нельзя.

Кэш-память процессора

Свои данные для работы процессор получает от оперативной памяти. При этом обратите внимание на то, что внутри микро­схемы сигналы обрабатываются с огромной частотой в несколько сот МГц, а все обращения к оперативной памяти происходят с частотой в несколько раз меньшей. Чем выше коэффициент внутреннего умножения частоты, тем эффективнее процессор работает с данными, хранящимися у него внутри, по сравнению с данными, хранящимися снаружи.

Обычно процессор внутри себя почти ничего не хранит. У него совсем немного ячеек, в которых данные обрабатываются (эти «рабочие» ячейки называются регистрами). Поэтому для уско­рения работы процессора уже давно (еще с 4-го поколения) была предложена технология кэширования. Кэш — это сравнительно небольшой набор ячеек памяти, выполняющий роль буфера. Когда что-то считывается из общей памяти или записывается в нее, копия данных заносится и в кэш-память. Если те же данные потребуются еще раз, их не надо извлекать издалека — гораздо быстрее взять их из буфера.

Использование кэш-памяти позволило значительно поднять производительность компьютерной системы. Когда для 486-х процессоров впервые была применена технология кэширования, кэш-память располагалась на материнской плате как можно ближе к процессору, причем для этого использовали хоть и небольшие по емкости, но самые «быстрые» по производитель­ности микросхемы.

Сегодня кэш-память устанавливают « пирамидой ». Самая быст­рая по скорости, но самая малая по объему кэш-память первого уровня (L1) входит в состав кристалла процессора. Ее производят теми же технологиями, что и регистры процессора, в результате она оказывается безумно дорогой, но очень быстрой и, главное, надежной. Ее размер измеряется всего лишь десятками Кбайт, но она играет очень важную роль в быстродействии.

Кэш-память второго уровня (L2) может располагаться на том же кристалле процессора (в этом случае она работает с частотой ядра процессора), но может располагаться и в отдельной микро­схеме рядом с процессором (в этом случае она работает с половин­ной частотой ядра). Обычно объем кэш-памяти второго уровня измеряется сотнями Кбайт (128/256/512 Кбайт и т.д.).

Самая большая, но и самая медленная кэш-память — это кэш третьего уровня (L3). Она к процессору не относится, поскольку устанавливается на материнской плате и работает с ее часто­той.

Размер кэш-памяти первого и второго уровня очень сильно вли­яет на стоимость процессора. Процессоры одной модели и с одной рабочей частотой могут различаться объемом кэш-памяти.

Celeron КЭШ 128-256 МВ, P4 КЭШ 512-1024 МВ.

Ядро процессора INTEL: Willamete, Prescott, Northwood, Prestonia, Nocona, Gallatin.

AMD: Barton, Thoroughbred, Newcastle, Winchester, Clawhammer, Applebred, Sledgehammer, Thorton, Paris.

Инструкция: MMX; SSE; SSE2; 3D NOW

Xeon для сервера, Pentium M для ноутбук.

INTEL перешел на новую маркировку процессоров:

8хх – Pentium 40, Pentium Extreme Edition;

7xx – Pentium 4 для нотбуков;

5хх – Pentium 4 для массового использования;

3хх – Celeron

AMD Athlon XP как Р4, SEMPRON – как Celeron/

OPTERON 64 разрядный для серверов.

Athlon 64 тоже 64 разрядный для массового рынка.

Маркировка Athlon ХР 1500+ - 3200+

Кулеры: диаметр от 40 до 60 мм; RPM об/мин; CFM куб.футы/мин; Шум 25-30дб; подшипники скольжения и качения; площадь ребер; материал медь, алюминий; разъемы 4-х и 3-х контактные (последние дают управление скоростью).

Материнская плата

Наиболее важные элементы компьютера: центральный процес­сор, модули памяти и множество микросхем, без которых он не мог бы работать, — размещаются на материнской плате. Это основная плата компьютера, обычно самая большая по раз­меру. Одновременно материнская плата служит еще и механи­ческой основой всей электронной схемы компьютера и несет на себе еще одну важную нагрузку — разъемы для установки дополнительных плат расширения.

Форм фактор: AT, ATX, micro ATX, BTX, micro BTX

Всего несколько лет назад основным параметром, определявшим свойства компьютера, была марка его процессора. Сегодня для большинства бытовых систем это уже не так. Можно сказать, что ныне основным пара­метром является марка чипсета материнской платы. Это связано с тем, что за последние два года производительность процессоров возросла в несколько раз, а производительность материнских плат во многом осталась там же, где была, и стала «узким местом» для компьютеров.

Что такое чипсет?

Говоря кратко, чипсет — это микропроцессорный комплект. А если немного более развернуто, то это набор микросхем, необ­ходимых для взаимодействия процессора со всем остальным электронным хозяйством. Когда-то в прошлом материнскую плату покрывала россыпь из многих десятков микросхем. Потом появилась идея свести их в несколько специализированных «заказных» микросхем — полученный комплект и назвали чипсетом. Первые чипсеты обычно состояли из четырех микро­схем. Сегодня в основном чипсеты состоят из двух микросхем, одна из которых называется южным мостом, а другая, соответ­ственно, северным. Если вы взглянете на материнскую плату, то без труда найдете эту пару — это самые крупные микросхемы после процессора. По их маркировке можно определить про­изводителя и марку чипсета.

Знать производителя и марку чипсета не менее важно, чем про­изводителя и марку процессора, поскольку функциональные возможности компьютера определяет чипсет, а от процессора лишь зависит скорость, с которой эти функции выполняются. Чипсет материнской платы должен быть согласован с процес­сором. Это значит, что не всякому процессору подойдет любая материнская плата, и наоборот. Поскольку от чипсета сегодня зависит больше, чем от самого процессора, при покупке компьютера необходимо спрашивать не какой у него про­цессор, а какой у него чипсет материнской платы.

От чипсета материнской платы прежде всего зависят частоты, на которых она может работать. От него зависит и возможный объем оперативной памяти, и количество дополнительных устройств, которые можно подключить к материнской плате.

Что такое BIOS?

BIOS (Basic Input Output System — базовая система ввода-вывода) — это одна из важнейших микросхем материнской платы. В ней записаны первичные программы, с которых начи­нается работа компьютера. Как только на процессор поступает питание, он обращается в эту микросхему за своей самой первой программой и далее уже не прекращает свою работу, пока пита­ние не будет выключено. Если вы видели, как включается ком­пьютер, и обращали внимание на белые буквы, пробегающие на черном фоне сразу после запуска, то знайте, что это вы наблю­дали работу программ, записанных в BIOS.

Программы BIOS производят проверку основных систем ком­пьютера сразу после включения, обеспечивают взаимодействие с клавиатурой и монитором, выполняют проверку дисководов и позволяют выполнить некоторые настройки чипсета мате­ринской платы и даже самого процессора. Так, например, если материнская плата может работать с несколькими частотами, то частоту можно задать с помощью переключателей на самой материнской плате или с помощью программы, записанной в BIOS. To же относится к коэффициенту внутреннего умножения частоты процессора (если она не задана «жестко», как в про­цессорах Intel Celeron).

У каждого способа управления есть достоинства и недостатки. Например, управлять параметрами материнской платы с помощью перенастройки программ BIOS удобно, поскольку это не требует разборки корпуса системного блока и доступа к материнской плате. С другой стороны, в случае ошибки в назна­чении параметров можно сделать программы BIOS неработоспо­собными — тогда компьютер просто не запустится, и восстановить настройки BIOS программным путем уже не удастся. В этом случае спасает настройка BIOS с помощью переключателей на материнской плате.

Микросхему BIOS легко найти. За исключением процессора это единственная микросхема, которая не впаяна в компьютер, а устанавливается на специальной колодке, так что ее можно вынуть и заменить. Самостоятельно этим лучше не заниматься, поскольку физическая смена BIOS — это уже не обслужива­ние компьютера, а ремонт, который следует выполнять специ­алистам.

Шины материнской платы

С прочими устройствами процессор компьютера связан груп­пами проводников, которые называются шинами. По функциям различают три основных шины: шину команд, шину данных и, адресную шину. Для 32-разрядных процессоров шина команд — это 32 параллельных проводника, по которым в процессор из оперативной памяти поступают команды из программ. Шина данных в процессорах Pentium и более поздних — 64-разрядная;- и представлена 64 проводниками. Обратите внимание на то, что, несмотря на некоторые недобросовестные рекламные заявления, это не делает процессор Pentium 64-разрядным, поскольку для разрядности процессора важна не разрядность шины данных, а разрядность шины команд. Адресная шина служит для выбора как команд, так и данных из оперативной памяти. Можно считать, что она является управляющей для двух прочих шин.

Главная шина, FSB

Если забыть о подключении к компьютеру внешних устройств, то можно сказать, что процессор получает команды от оператив­ной памяти и обменивается с ней данными. Только память про­цессор рассматривает как «свое» устройство. Все остальные уст­ройства для него — внешние, даже если они и находятся внутри системного блока. Все шины, связывающие процессор с опера­тивной памятью, можно рассматривать как одну главную шину. Она называется шиной FSB (Front Side Bus). Когда говорят о том, что материнская плата работает с частотой 66 (100, 133) МГц, то имеют в виду именно частоту главной шины, на которую опирается процессор (он получает эту частоту и умножаетеена свой коэффициент внутреннего умножения).

Шина ISA

ISA (Industry Standard Architecture) — это гениальное реше­ние начала 80-х годов. Это такой стандарт, который позволил «врезать» в главную шину разъемы для подключения допол­нительных устройств и работать с ними, как с внутренними. Эта технология получила название AT (Advanced Technology) и впервые была реализована в компьютерах второго поколе­ния IBM PC АT 286.

До появления этого стандарта первые компьютеры IBM PC почти не работали с внешними устройствами (принтер, джой­стик, клавиатура, подключаемый дисковод — вот, пожалуй, и все). После внедрения стандарта ISA появилась возможность легко устанавливать на материнской плате дополнительные платы для подключения чего угодно — хоть магнитофона, хоть холодильника, хоть бытовой осветительной сети. Дополни­тельные платы получили название дочерних плат, карт рас­ширения или просто карт.

Успех шины ISA был основан на том, что тысячи мелких про­изводителей разнообразного оборудования приступили к про­изводству самых разнообразных устройств. Для них архитек­тура компьютера стала открытой. Зная электрические и механические параметры шины ISA, буквально каждый же­лающиймог развивать и наращивать компьютер. Оглядыва­ясь назад, мы видим, что сегодняшнее повсеместное распрост­ранение компьютеров этой далеко не самой лучшей платфор­мы (в мире было много компьютеров гораздо более интересных) многим обязано именно шине ISA. Те компьютеры, которые не имели такого открытого стандарта, просто вымерли, как динозавры, а платформа IBM PC, несмотря на множество врож­денных недостатков, успешно развивается уже два десятилетия без заметных усилий со стороны своего создателя, компании IBM.

Локальная шина

Чем больше шина ISA становилась популярной среди произво­дителей всего, чего угодно, тем труднее от нее стало отказаться (большинство материнских плат и сегодня имеют эту шину, несмотря на то, что ей уже 20 лет). Она отработала свое на компью­терах второго и третьего поколения, а на компьютерах четвер­того поколения стала сдерживающим фактором. Процессору требовались все более высокие частоты для общения с памятью, и их соединили специальной шиной, получившей название локаль­ной. Так впервые шина ISA была отделена от локальной шины — они стали общаться через «мост». Сегодня функции моста ISA выполняет микросхема «южного моста» чипсета.

Шина VLB

К концу 80-х годов резко возросли требования к компьютерной графике. Она стала такой, что шина ISA уже не справлялась с необходимым потоком данных. Решение искали недолго. Вновь врезали в шину, связывающую процессор с памятью, специаль­ный разъем, к которому можно было подключить видеокарту. Так в компьютерах четвертого поколения появилась новая шина — VLB (VESA Local Bus).

К локальной шине VLB можно было подключать не только видео­карту, но и другие устройства. При тактовой частоте материн­ской платы 33 МГц — до трех устройств, при тактовой частоте 40 МГц — до двух, а при частоте 50 МГц — только одно устрой­ство (обычно это была видеокарта).

Шина РС1

Видеокарта — далеко не единственное устройство, требующее высокой скорости обмена данными: есть еще дисководы, сканеры звуковая карта и многие-многие другие. К началу 90-х годов стало очевидно, что оставаясь в рамках старой архитектуры, заложенной во времена ISA, невозможно развиваться дальше. В 1991 г. корпорация Intel приступила к разработке новой шин­ной архитектуры — PCI (Peripheral Component Interconnect). Шина PCI стала новой локальной шиной в компьютерах пятого поколения, собранных на процессоре Pentium.

Шина PCI стала абсолютно несовместимой с устройствами, выпущенными для ранних шин, но ее высокая производитель­ность и простота настройки оборудования обеспечили быстрое разворачивание производства устройств нового поколения. Важным достоинством этой шины стала возможность создания самоустанавливающихся устройств (plug-and-play). Суть этого принципа состоит в том, что после физического подключения дочерней платы к материнской плате происходит автоматичес­кое определение подключенного устройства и выделение ему таких ресурсов, чтобы оно не конфликтовало с другими, ранее установленными устройствами.

Интерфейс AGP

Шина PCI долгое время обеспечивала высокопроизводительный обмен данными с самыми разнообразными устройствами, но, как всегда, пришло время, когда и она перестала удовлетворять производителей оборудования и программ. Как обычно, первыми начали страдать производители видеокарт. В конце 90-х годов шина PCI стала сдерживать развитие компьютерной графики. Так появился новый интерфейс — AGP (Accelerated Graphics Port). Сегодня практически все видеокарты выпускаются для этого стандарта. Они работают с частотой материнской платы (66/100/133 МГц) и обеспечивают производительность в несколь­ко раз более высокую, чем видеокарты PCI.

Стандарт AGP предусматривает несколько режимов производи­тельности: AGP, AGPx2 и AGPx4. Какой именно из этих режи­мов можно использовать, зависит от чипсета материнской платы. В продаже имеется очень много видео­ карт, работающих в режиме четырехкратного умножения (AGPx4), но чипсетов материнских плат, поддерживающих этот режим, практически нет. Появившийся в конце 1999 г. чипсет Intel 820 хоть и рассчитан на использование видеокарт AGPx4, но имеет столь много недостатков, что вряд ли может быть реко­мендован к использованию.

Связь между шиной AGP и основной шиной материнской платы обеспечивает «северный» мост чипсета.

Интерфейс USB

Пользователи всегда мечтали о таком шинном интерфейсе, который позволил бы просто вотк­нуть разъем и работать, ни о чем не думая. Такой интерфейс наконец-то появился. Большинство современ­ных материнских плат имеют так называемую универсальную последовательную шину USB (Universal Serial Bus), разъем которой выводится на заднюю стенку системного блока. Подклю­читься к нему очень просто. Компьютер не надо даже выклю­чать: просто втыкаем разъем в гнездо и сразу можем работать.

Обычно компьютер имеет только пару разъемов USB, но подклю­чать к этой шине можно до 127 устройств. Если нужно подклю­чить более двух устройств, надо просто приобрести концентратор (разветвитель) — разъемов сразу станет много больше. С помощью шины USB сегодня подключают клавиатуры, мыши, модемы, сканеры, принтеры.

Работа с устройствами USB — это тоже одна из функций чипсета материнской платы. Ее выполняет «южный мост».

Интегрированные системы

Как видите, в материнских платах очень многое зависит от чип­сета. Он выполняет множество функций, причем с каждым годом их становится все больше. Несколько лет назад в компьютерах можно было найти дочернюю плату дискового контроллера — к ней подключались все дисководы. Сегодня такой платы уже нет. Функции этого контроллера отошли к «северному мосту» чипсета, и все дисководы подключаются к материнской плате напрямую. То же самое произошло со специальной платой, к которой подключали принтер. Сегодня все порты для подключе­ния внешних устройств входят в состав материнской платы.

Чипсеты развиваются, и интеграция продолжаются. Сегодня все чаще встречаются материнские платы, чипсеты которых спо­собны выполнять функции видеокарты и/или звуковой карты. Обычно на таких материнских платах собираются компьютеры нижнего ценового уровня (400-500$). Экономия достигается за счет того, что материнская плата, имеющая интегрированный звук и видео, стоит дешевле, чем сумма трех аналогичных ком­понентов, приобретаемых порознь.

Сокеты: INTEL 478, 775; AMD 462, 754/

Частота: 200, 333, 400, 533, 800, 1066 МГц.

Слоты: AGP, PCI, PCI Expres.

Разъемы: IDE, Serial ATA, USB.

Производители: ASUS, Gigabate, MSI, Intel, ABIT, Sis, Epox, Soltek

Оперативная память

Объем памяти измеря­ется в миллионах байтов — мегабайтах (Мбайт). Чем их больше, тем лучше и быстрее работают программы. Современные про­граммы нуждаются в памяти объемом хотя бы в 64, а память в 128 Мбайт — это замечательно.

Канули в прошлое времена, когда память в один мегабайт счи­талась предметом роскоши. Тогда она в виде десятков отдель­ных микросхем покрывала стройными рядами большую часть материнской платы. При нынешних объемах в 512-2048 мегабайта размеры платы были бы весьма впечатляющими. К счастью, «память» давно перешла на другую технологию — она стала расти по вертикали.

Сначала появились восьмиразрядные SIMM-модули памяти — небольшие печатные платки с запаянными на них микросхема­ми памяти, которые вертикально вставляются в специальные разъемы на материнской плате. Обычно на плате устанавли­валось от четырех до восьми таких разъемов, а сами SIMM-модули были объемом до 4 Мбайт. Общий объем памяти при этом достигал 16-32 Мбайт. Такие SIMM-модули называют 30-контактными — по количеству контактов в разъеме для их установки.

Их сменили 72-контактные SIMM-модули с 32-разрядной организацией памяти. Для 486-х компьютеров было достаточно одного такого модуля (вместо четырех 30-контактных), а для «Пентиума» с его 64-разрядной шиной данных количество SIMM-модулей обязательно должно быть четным.

Объем одного SIMM-модуля — от 4 до 32 Мб. В общем случае при выборе компьютера нужно стремиться к тому, чтобы необходимый объем памяти был собран при наименьшем количестве модулей. Тогда у вас останутся свободные гнезда для дальнейшего расширения.

Технология производства микросхем памяти — одна из самых быстроразвивающихся отраслей микроэлектроники. Еще совсем недавно память работала существенно медленнее процессора, и для обращения к ней использовались циклы ожидания и специ­альные буферные схемы — кэш-память. После SIMM появились модули памяти — DIMM, которые работают синхронно с процессором. Быстродей­ствие микросхем памяти увеличилось в несколько раз, а их вмес­тимость — в тысячи раз при непрерывном снижении удельной стоимости.

DIMM-модули не обязательно устанавливать парами — их число может быть и нечетным. Микросхемы оперативной памяти должны относиться к одному типу.

Сейчас применяются модули емкостью 128, 256, 512, 1024, 2048 Мбайт.

Марки этих модулей следующие: SDRAM (168 контактов), DDR (Double Data Rate 184 контакт), DDR2, RDRAM (RAMBUS).

Обратите внимание на то, что надежность работы компьютера может зависеть от свойств конкретных модулей. Наилучшим вариантом считается использование одинаковых модулей одного производителя (лучше, если даже из одной партии). Поэтому если у вас на компьютере уже установлен SDRAM-модуль емкос­тью 128Мбайт, а вы хотите увеличить объем памяти до 256 Мбайт, то наилучшим вариантом было бы продать имеющийся модуль и вместо него приобрести два новых, принадлежащих одной партии, или один большой модуль емкостью 256 Мбайт.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: