На що впливає шина процесора. Шини персональних комп'ютерів

Компоненти всередині РС взаємодіють один з одним різними способами. Більшість внутрішніх компонентів, включаючи процесор, кеш, пам'ять, карти розширення і запам'ятовують пристрої з'єднуються один з одним за допомогою однієї або декількох шин (Buses).

Шина в комп'ютерах є канал, по якому передається інформація між двома або кількома пристроями (зазвичай шина, що з'єднує тільки два пристрої, називається портом - port). Шина зазвичай має точки доступу, або місця, до яких може підключитися пристрій для перетворення себе в частину шини, а пристрої на шині можуть надсилати інформацію іншим пристроям і приймати інформацію від інших пристроїв. Поняття шини є досить загальним як для "нутрощі" РС, так і для зовнішнього світу. Наприклад, телефонне з'єднання в будинку можна вважати шиною: інформація передається по провідникам в будинку і можна підключитися до "шині", встановивши телефонну розетку, підключивши до неї телефон і піднявши трубку телефону. Всі телефони на шині можуть розділяти (share) інформацію, тобто мова.

Цей матеріал присвячений шинам сучасних РС. Спочатку обговорюються шини і їх характеристики, а потім детально розглядаються найбільш поширені в світі РС шини введення-виведення (Input / Output bus), звані також шинами розширення (Expansion buses).

Функції та характеристики шин

Шини РС є основними "трактами" даних на материнській платі. Головною з них є системна шина (System bus), яка з'єднує процесор і основну пам'ять RAM. Раніше ця шина називалася локальної, а в сучасних РС називається передній шиною (Front Side Bus - FSB). Характеристики системної шини визначаються процесором; сучасна системна шина має ширину 64 біта і працює на частоті 66, 100 або 133 МГц. Сигнали такої високої частоти створюють електричні перешкоди і ставлять інші проблеми. Отже, частоту необхідно знизити, щоб дані досягали карт розширення (Expansion card), або адаптерів (Adapters), і інших більш віддалених компонентів.

Однак перші РС мали тільки одну шину, яка була спільною для процесора, пам'яті RAM і компонентів введення-виведення. Процесори першого і другого поколінь працювали з низькою частотою синхронізації і всі компоненти системи могли підтримувати таку частоту. Зокрема, така архітектура дозволяла розширювати ємність RAM за допомогою карт розширення.

У 1987 р розробники компанії Compaq вирішили відокремити системну шину від шини введення-виведення з тим, щоб вони могли працювати з різною швидкістю. З тих пір така многошінная архітектура стала промисловим стандартом. Більш того, сучасні РС мають кілька шин вводу-виводу.

ієрархія шин

У РС є ієрархічна організація різних шин. Більшість сучасних РС має, як мінімум, чотири шини. Ієрархія шин пояснюється тим, що кожна шина все більше віддаляється від процесора; кожна шина підключається до що знаходиться вище її рівня, об'єднуючи різні компоненти РС. Кожна шина зазвичай повільніше шини, що знаходиться вище її (з очевидної причини - процесор є найбільш швидким пристроєм в РС):

• Шина внутрішнього кеша: Це найшвидша шина, яка з'єднує процесор і внутрішній L1-кеш.
• Системна шина: Це системна шина другого рівня, яка з'єднує підсистему пам'яті з чіпсетом і процесором. У деяких системах шини процесора і пам'яті є одне й те саме. Ця шина до 1998 р працювала зі швидкістю (частотою синхронізації) 66 МГц, а потім вона була підвищена до 100 МГц і навіть 133 МГц. В процесорах Pentium II і вище реалізована архітектура з подвійний незалежної шиною (Dual Independent Bus - DIB) - єдина системна шина замінена на дві незалежні шини. Одна з них призначена для доступу до основної пам'яті і називається передній шиною (Frontside bus), а друга - для доступу до L2-кеша і називається задньої шиною (Backside bus). Наявність двох шин підвищує продуктивність РС, так як процесор може одночасно отримувати дані з обох шин. У материнських платах і чіпсетах п'ятого покоління L2-кеш підключений до стандартної шині пам'яті. Відзначимо, що системну шину називають також основною шиною (Main bus), шиною процесора (Processor bus), шиною пам'яті (Memory bus) і навіть локальної шиною (Local bus).
• Локальна шина вводу-виводу: Ця швидкодіюча шина вводу-виводу використовується для підключення швидких периферійних пристроїв до пам'яті, чіпсета і процесору. Таку шину використовують відеокарти, дискові накопичувачі і мережеві інтерфейси. Найбільш поширеними локальними шинами введення-виведення є VESA Local Bus (VLB) і шина Peripheral Component Interconnect (PCI).
• Стандартна шина вводу-виводу: До розглянутих трьох шинам підключається "заслужена" стандартна шина вводу-виводу, яка застосовується для повільних периферійних пристроїв (миша, модем, звукові карти та ін.), А також для сумісності зі старими пристроями. Майже у всіх сучасних РС такої шиною є шина ISA (Industry Standard Architecture - стандартна промислова архітектура).
• Універсальна послідовна шина (Universal Serial Bus - USB), що дозволяє підключати до 127 повільних периферійних пристроїв з використанням хаба (Hub) або шлейфного з'єднання (daisy-chaining) пристроїв.
• Швидкісна послідовна шина IEEE 1394 (FireWire), Призначена для підключення до РС цифрових камер, принтерів, телевізорів і інших пристроїв, що вимагають виключно високої пропускної здатності.

Кілька шин вводу-виводу, що з'єднують різні периферійні пристрої з процесором, підключаються до системної шини за допомогою моста (Bridge), реалізованого в чіпсеті. Системний чіпсет управляє всіма шинами і забезпечує, що кожен пристрій в системі правильно взаємодіє з кожним іншим пристроєм.

У нових РС є додаткова "шина", яка спеціально призначена тільки для графічного взаємодії. Фактично це не шина, а порт - прискорений графічний порт (Accelerated Graphics Port - AGP). Різниця між шиною і портом полягає в тому, що шина зазвичай розрахована на поділ носія кількома пристроями, а порт призначений тільки для двох пристроїв.

Як показано раніше, шини введення-виведення фактично є розширенням системної шини. На материнській платі системна шина закінчується мікросхемою чіпсета, яка утворює міст до шини введення-виведення. Шини грають найважливішу роль в обміні даними в РС. Фактично всі компоненти РС, за винятком процесора, взаємодіють один з одним і системною пам'яттю RAM через різні шини введення-виведення, як показано на малюнку зліва.

Шини адреси і даних

Кожна шина складається з двох різних частин: шина даних (Data bus) і шина адреси (Address bus). Говорячи про шину, більшість людей розуміє саме шину даних; по лініях цієї шини передаються власне дані. Шина адреси являє собою набір ліній, сигнали на яких визначають, куди передавати або звідки брати дані.

Звичайно, є сигнальні лінії для управління функціонуванням шини та сигналізації про доступність даних. Іноді ці лінії називаються шиною управління (Control bus), хоча часто вони і не згадуються.

Ширина шини

Шина - це канал, по якому "тече" інформація. Чим ширше шина, тим більше інформації може "текти" по каналу. Перша шина ISA в IBM PC мала ширину 8 бітів; використовувана зараз універсальна шина ISA має ширину 16. Інші шини введення-виведення, включаючи VLB і PCI, мають ширину 32 біта. Ширина системної шини в РС з процесорами Pentium становить 64 біта.

Ширину шини адреси можна визначати незалежно від ширини шини даних. Ширина шини адреси показує, скільки елементів пам'яті можна адресувати при передачі даних. В сучасних РС ширина шини адреси складає 36 бітів, що забезпечує адресацію пам'яті ємністю 64 ГБ.

Швидкість (швидкодія) шини

швидкість шини (Bus speed) показує, скільки бітів інформації можна передавати по кожному провіднику шини в секунду. Більшість шин передають по одному провіднику один біт в такті синхронізації, хоча нові шини, наприклад AGP, можуть передавати два біта даних в такті синхронізації, що подвоює продуктивність. У старій шині ISA для передачі одного біта потрібні два такту синхронізації, що знижує продуктивність вдвічі.

Ширина смуги пропускання шини

Ширина (бітів) Швидкість (МГц) Пропускна здатність (МБ / с) 8-бітова ISA 16-бітова ISA 64-бітова PCI 2.1 AGP (режим x2) AGP (режим x4)

Ширина смуги пропускання (Bandwidth) називається також пропускною спроможністю (Throughput) і показує загальний обсяг даних, який можна передати по шині за дану одиницю часу. У таблиці наведено теоретичні пропускні спроможності сучасних шин вводу-виводу. Фактично шини не досягають теоретичного показника через службових втрат на виконання команд та інших факторів. Більшість шин може працювати з різною швидкістю; в наступній таблиці наведені найбільш типові значення.

Зробимо зауваження щодо чотирьох останніх рядків. Теоретично шину PCI можна розширити до 64 бітів і швидкості 66 МГц. Однак з причин сумісності майже всі шини PCI і пристрої на шині розраховані тільки на 33 МГц і 32 біта. AGP спирається на теоретичний стандарт і працює на 66 МГц, але зберігає ширину 32 біта. AGP має додаткові режими x2 і x4, які дозволяють порту виконувати передачі даних два або чотири рази на такті синхронізації, що збільшує ефективну швидкість шини до 133 або 266 МГц.

інтерфейс шин

В системі з декількома шинами чіпсет повинен забезпечити схеми для об'єднання шин і взаємодії пристрою на одній шині з пристроєм на інший шині. Такі схеми називаються мостом (Bridge) (відзначимо, що мостом називається також мережеве пристрій для з'єднання двох різнотипних мереж). Найбільш поширений міст PCI-ISA, який є компонентом системного чіпсета для РС з процесорами Pentium. Шина PCI також має міст до системної шини.

мастеринг шини

У шинах з великою пропускною здатністю кожну секунду по каналу передається величезний обсяг інформації. Зазвичай для управління цими передачами потрібно процесор. Фактично процесор діє як "посередник" і, як це часто буває в реальному світі, набагато ефективніше прибрати посередника і прямо виконувати передачі. Для цього розроблені пристрої, які можуть керувати шиною і діяти самостійно, тобто передавати дані безпосередньо в системну пам'ять RAM; такі пристрої називаються провідними шини (Bus masters). Теоретично процесор одночасно з передачами даних по шині може виконувати і іншу роботу; на практиці ситуація ускладнюється декількома факторами. Для правильної реалізації мастерингу шини (Bus mastering) необхідний арбітраж запитів шини, який забезпечується чіпсетом. Мастеринг шини називається також "first party" DMA, так як роботою керує пристрій, що виконує передачу.

Зараз мастеринг шини реалізований на шині PCI; додана також підтримка для жорстких дисків IDE / ATA реалізації мастерингу шини на PCI за певних умов.

Принцип локальної шини

Початок 90-х років характеризується переходом від текстових додатків до графічних і зростанням популярності операційної системи Windows. А це призвело до величезного збільшення обсягу інформації, який повинен передаватися між процесором, пам'яттю, відео і жорсткими дисками. Стандартний екран монохроматичного (чорно-білого) тексту містить всього 4000 байтів інформації (2000 для кодів символів і 2000 для екранних атрибутів), а стандартний 256-кольоровий екран Windows вимагає понад 300 000 байтів! Більш того, сучасна роздільна здатність 1600x1200 при 16 млн квітів вимагає 5.8 млн байтів інформації на екран!

Перехід програмного світу з тексту на графіку означав також збільшення розмірів програм і підвищені вимоги пам'яті. З точки зору введення-виведення для обробки додаткових даних для відеокарти і жорстких дисків величезної ємності потрібно набагато більша пропускна здатність введення-виведення. З цією ситуацією довелося зіткнутися при появі процесора 80486, продуктивність якого була набагато вище колишніх процесорів. Шина ISA перестала задовольняти збільшеним вимогам і стала вузьким місцем в справі підвищення продуктивності РС. Підвищення швидкості процесора мало що дає, якщо він повинен очікувати повільної системної шини для передачі даних.

Рішення було знайдено в розробці нової більш швидкої шини, яка повинна була доповнити шину ISA і застосовуватися спеціально для таких швидкодіючих пристроїв як відеокарти. Ця шина повинна була розміщуватися на (або поблизу) набагато більш швидкої шини пам'яті і працювати приблизно з зовнішньої швидкістю процесора, щоб передавати дані набагато швидше стандартної шини ISA. При розміщенні таких пристроїв поблизу ( "локально") процесора з'явилася локальна шина. Першою локальної шиною була VESA Local Bus (VLB), а сучасної локальної шиною в більшості РС є шина Peripheral Component Interconnect (PCI).

системна шина

системна шина (System bus) з'єднує процесор з основною пам'яттю RAM і, можливо, з L2-кешем. Вона є центральною шиною комп'ютера і інші шини "відгалужуються" від неї. Системна шина реалізована як набір провідників на материнській платі і повинна відповідати конкретному типу процесора. Саме процесор визначає характеристики системної шини. Разом з тим, чим швидше системна шина, тим швидше повинні бути інші електронні компоненти РС.

старі ЦП Ширина шини швидкість шини 8088 8 бітів 4.77 МГц 8086 16 бітів 8 МГц 80286-12 16 бітів 12 МГц 80386SX-16 16 бітів 16 МГц 80386DX-25 32 біта 25 МГц

Розглянемо системні шини РС з процесорами кількох поколінь. У процесорах першого, другого і третього поколінь частота системної шини визначалася робочою частотою процесора. У міру підвищення швидкості процесора збільшувалася і швидкість системної шини. Одночасно збільшувалася і адресний простір: в процесорах 8088/8086 воно становило 1 МБ (20-бітову адресу), в процесорі 80286 адресний простір збільшено до 16 МБ (24-бітову адресу), а починаючи з процесора 80386 адресний простір складає 4 ГБ (32 -бітовий адреса).

сімейство 80486 Ширина шини швидкість шини 80486SX-25 32 біта 25 МГц 80486DX-33 32 біта 33 МГц 80486DX2-50 32 біта 25 МГц 80486DX-50 32 біта 50 МГц 80486DX2-66 32 біта 33 МГц 80486DX4-100 32 біта 40 МГц 5X86-133 32 біта 33 МГц

Як видно з таблиці для процесорів четвертого покоління, швидкість системної шини спочатку відповідала робочій частоті процесора. Однак технологічні досягнення дозволяли підвищувати частоту процесора, а відповідність швидкості системної шини вимагало підвищення швидкодії зовнішніх компонентів, в основному, системної пам'яті, що було пов'язане зі значними труднощами і вартісними обмеженнями. Тому в процесорі 80486DX2-50 було вперше використано подвоєння частоти (Clock doubling): процесор працював з внутрішньої частотою синхронізації 50 МГц, а зовнішня швидкість системної шини становила 25 МГц, тобто тільки половину робочої частоти процесора. Цей прийом значно підвищує продуктивність комп'ютера, особливо завдяки наявності внутрішнього L1-кеша, який задовольняє більшість звернень процесора до системної пам'яті. Відтоді множення частоти (Clock multiplying) стало стандартним способом підвищення продуктивності комп'ютера і застосовується у всіх сучасних процесорах, причому множник частоти доведений до 8, 10 і більше.

сімейство Pentium Ширина шини швидкість шини Intel P60 64 біта 60 Мгц Intel P100 64 біта 66 МГц Cyrix 6X86 P133 + 64 біта 55 МГц AMD K5-133 64 біта 66 МГц Intel P150 64 біта 60 Мгц Intel P166 64 біта 66 МГц Cyrix 6X86 P166 + 64 біта 66 МГц Pentium Pro 200 64 біта 66 МГц Cyrix 6X86 P200 + 64 біта 75 МГц Pentium II 64 біта 66 Мгц

Тривалий час системні шини РС з процесорами п'ятого покоління працювали зі швидкістю 60 МГц і 66 МГц. Значним кроком вперед стало збільшення ширини даних до 64 бітів і розширення адресного простору до 64 ГБ (36-бітову адресу).

Швидкість системної шини була підвищена до 100 МГц в 1998 р завдяки освоєнню виробництва мікросхем PC100 SDRAM. Мікросхеми пам'яті RDRAM дозволяють ще більш підвищити швидкість системної шини. Однак перехід від 66 МГц до 100 МГц справив значний вплив на процесори і материнські плати з Socket 7. У модулях Pentium II до 70-80% трафіку (передач інформації) здійснюється всередині нового картриджа SEC (Single Edge Cartridge), в якому знаходяться процесор і обидва кеша L1-кеш і L2-кеш. Цей картридж працює зі своєю швидкістю, незалежною від швидкості системної шини.

процесор чіпсет швидкість шини швидкість ЦП Intel Pentium II 82440BX 82440GX 100 МГц 350,400,450 МГц AMD K6-2 Via MVP3, ALi Aladdin V 100 МГц 250,300,400 МГц Intel Pentium II Xeon 82450NX 100 МГц 450,500 МГц Intel Pentium III i815 i820 133 МГц 600,667+ МГц AMD Athlon VIA KT133 200 МГц 600 - 1000 МГц

Чіпсети i820 і i815, розроблені для процесора Pentium III, розраховані на системну шину 133 МГц. Нарешті, в процесорі AMD Athlon введені значні зміни в архітектуру і поняття системної шини виявилося непотрібним. Цей процесор може працювати з різними типами RAM на максимальній частоті 200 МГц.

Типи шин вводу-виводу

У цьому розділі мова піде про різні шинах введення-виведення, причому більша частина його присвячена сучасним шинам. Загальне уявлення про використання шин вводу-виводу дає наступний малюнок, наочно показує призначення різних шин вводу-виводу сучасного РС.

У наступній таблиці наведено сумарні відомості про різні шинах введення-виведення, які застосовуються в сучасних РС:

шина	рік	Ширина	швидкість	Макс. пропускна здатність
PC і XT	1980-82	8 бітів	Синхронна: 4.77-6 МГц	4-6 МБ / с
ISA (AT)	1984	16 бітів	Синхронна: 8-10 МГц	8 МБ / с
MCA	1987	32 біта	Асинхронна: 10.33 МГц	40 МБ / с
EISA (для серверів)	1988	32 біта	Синхронна: макс. 8 МГц	32 МБ / с
VLB, для 486	1993	32 біта	Синхронна: 33-50 МГц	100-160 МБ / с
PCI	1993	32/64 біта	Асинхронна: 33 МГц	132 МБ / с
USB	1996	послідовна		1.2 МБ / с
FireWire (IEEE1394)	1999	послідовна		80 МБ / с
USB 2.0	2001	послідовна		12-40 МБ / с

старі шини

Нові сучасні шина PCI та порт AGP "народилися" зі старих шин, які до сих пір можна зустріти в РС. Більш того, сама стара шина ISA досі використовується навіть в новітніх РС. Далі ми розглянемо трохи докладніше старі шини РС.

Шина Industry Standard Architecture (ISA)

Це найпоширеніша і дійсно стандартна шина для РС, яка використовується навіть в новітніх комп'ютерах незважаючи на те, що практично не змінилася з моменту свого розширення до 16 бітів в 1984 р Звичайно, зараз вона доповнена більш швидкими шинами, але "виживає" завдяки наявності величезної бази периферійного обладнання, розрахованого на цей стандарт. Крім того, є багато пристроїв, для яких швидкості ISA більш ніж достатньо, наприклад для модемів. На думку деяких експертів до "вмирання" шини ISA пройде не менше 5-6 років.

Вибір ширини і швидкості шини ISA визначився процесорами, з якими вона працювала в перших РС. Оригінальна шина ISA в IBM PC мала ширину 8 бітів, відповідаючи 8 бітам зовнішньої шини даних процесора 8088, що і працювала на частоті 4.77 МГц, що також відповідає швидкості процесора 8088. У 1984 р з'явився комп'ютер IBM AT з процесором 80286 і ширина шини була подвоєна до 16 бітів, як у зовнішньої шини даних процесора 80286. Одночасно була підвищена до 8 МГц швидкість шини, що також відповідало швидкості процесора. Теоретично пропускна здатність шини становить 8 МБ / с, але практично вона не перевищує 1-2 МБ / с.

В сучасних РС шина ISA діє як внутрішня шина, Яка використовується для клавіатури, гнучкого диска, послідовних і паралельних портів, і як зовнішня шина розширення, До якої можна підключити 16-бітові адаптери, наприклад звукову карту.

Згодом процесори AT стали швидше, а потім була збільшена і їх шина даних, але тепер вимога сумісності з існуючими пристроями змусило виробників дотримуватися стандарту і шина ISA з того часу практично не змінилася. Шина ISA забезпечує достатню пропускну здатність для повільних пристроїв і напевно гарантує сумісність майже з кожним випущеним РС.

Багато карти розширення, навіть сучасні, до сих пір є 8-бітовими (про це можна дізнатися по роз'єму картки - 8-бітові карти використовують тільки першу частину роз'єму ISA, а 16-бітові карти використовують обидві частини). Для цих карт невисока пропускна здатність шини ISA не грає ролі. Однак доступ до переривань від IRQ 9 до IRQ 15 забезпечується через провідники в 16-бітової частини роз'ємів шини. Саме тому більшість модемів можна підключити до IRQ з великими номерами. Лінії IRQ між пристроями ISA не можна розділяти.

документ The PC99 System Design Guide, Підготовлений компаніями Intel і Microsoft, категорично вимагає видалення слотів шини ISA з материнських плат, тому можна очікувати, що дні цієї "заслуженою" шини полічені.

Шина MicroChannel Architecture (MCA)

Ця шина стала спробою компанії IBM зробити шину ISA "більше і краще". При появі в середині 80-х років процесора 80386DX з 32-бітової шиною даних компанія IBM вирішила розробити шину, відповідну такій ширині шини даних. Шина MCA мала ширину 32 біта і мала кілька переваг у порівнянні з шиною ISA.

Шина MCA мала кілька прекрасних можливостей з урахуванням того, що вона з'явилася в 1987 р, тобто за сім років до появи шини PCI з аналогічними можливостями. У деяких відносинах шина МСА просто випередила свій час:

• Ширина 32 біта: Шина мала ширину 32 біта, як і локальні шини VESA і PCI. Її пропускна здатність була набагато вище в порівнянні з шиною ISA.
• Мастеринг шини: Шина MCA ефективно підтримувала адаптери з мастерингом шини, включаючи правильний арбітраж шини.
• Шина MCA автоматично конфігурувати карти адаптерів, тому перемички стали непотрібними. Це сталося за 8 років до того, як Windows 95 перетворила технологію PnP в загальноприйняту для РС.

Шина MCA мала величезні потенційні можливості. На жаль, компанія IBM прийняла два таких рішення, які не сприяли поширенню цієї шини. По-перше, шина МСА була несумісною з шиною ISA, тобто карти ISA взагалі не працювали в РС з шиною МСА, а комп'ютерний ринок дуже чутливий до проблеми забезпечення сумісності. По-друге, компанія IBM вирішила зробити шину МСА своєю власністю, не продаючи ліцензію на її застосування.

Ці два фактори разом з більш високою вартістю систем з шиною МСА привели до забуття шини МСА. Оскільки комп'ютери PS / 2 більше не випускаються, шина МСА "померла" для ринку РС, хоча компанія IBM досі використовує її в своїх серверах RISC 6000 UNIX. Історія з шиною МСА є одним з класичних прикладів того, як в світі комп'ютерів нетехнічних аспектів часто домінують над технічними.

Шина Extended Industry Standard Architecture (EISA)

Ця шина ніколи не стала таким стандартом, яким є шина ISA, і не набула широкого поширення. Фактично вона була відповіддю компанії Compaq на шину МСА і привела до аналогічних результатів.

Компанія Compaq при розробці шини EISA уникла двох найважливіших помилок компанії IBM. По-перше, шина EISA була сумісною з шиною ISA і, по-друге, було дозволено використовувати її всім виробникам РС. Загалом, шина EISA мала значні технічні переваги над шиною ISA, але ринок її не сприйняв. Основні особливості шини EISA:

• Сумісність з шиною ISA: Карти ISA могли працювати в слотах EISA.
• Ширина шини 32 біта: Ширина шини збільшена до 32 бітів.
• Мастеринг шини: Шина EISA ефективно підтримувала адаптери з мастерингом шини, включаючи правильний арбітраж шини.
• Технологія Plug and Play (PnP): Шина EISA автоматично конфігурувати карти адаптерів аналогічно стандарту PnP сучасних систем.

Системи на базі EISA зараз іноді зустрічаються в мережевих файлових серверах, а в настільних РС вона не застосовується через більш високу вартість і відсутності широкого вибору адаптерів. Нарешті, пропускна здатність її значно поступається локальним шинам VESA Local Bus і PCI. Практично шина зараз EISA близька до "вмирання".

Шина VESA Local Bus (VLB)

Перша досить популярна локальна шина VESA Local Bus (VL-Bus або VLB) з'явилася в 1992 р Абревіатура VESA означає Video Electronics Standards Association, а ця асоціація була створена в кінці 80-х років для вирішення проблем відеосистем в РС. Основною причиною розробки шини VLB було поліпшення продуктивності відеосистем РС.

Шина VLB є 32-бітову шину, яка є прямим розширенням шини пам'яті процесора 486. Слот шини VLB - це 16-бітовий слот ISA з доданими наприкінці третім і четвертим роз'ємами. Шина VLB зазвичай працює на частоті 33 МГц, хоча в деяких системах можлива і велика швидкість. Оскільки вона є розширенням шини ISA, карту ISA можна використовувати в слоті VLB, але має сенс спочатку зайняти звичайні слоти ISA і залишити невелике число слотів VLB для карт VLB, які, звичайно, не працюють в слотах ISA. Застосування відеокарти VLB і контролера вводу-виводу значно підвищує продуктивність системи в порівнянні з системою, що має тільки одну шину ISA.

Незважаючи на те, що шина VLB була дуже популярна в РС з процесором 486, поява в 1994 р процесора Pentium і його локальної шини PCI призвело до поступового "забуттю" шини VLB. Однією з причин цього стали зусилля фірми Intel з просування шини PCI, але було і кілька технічних проблем, пов'язаних з реалізацією VLB. По-перше, конструкція шини дуже сильно "прив'язана" до процесора 486, а перехід до Pentium викликав проблеми сумісності і інші проблеми. По-друге, сама шина мала технічні недоліки: невелика кількість карт на шині (часто дві або навіть одна), проблеми синхронізації при використанні декількох карт і відсутність підтримки мастерингу шини і технології Plug and Play.

Зараз шина VLB вважається застарілою і навіть в останніх материнських платах з процесором 486 використовується шина PCI, а з процесорами Pentium - тільки PCI. Однак РС з шиною VLB недорогі і їх іноді можна ще зустріти.

Шина Peripheral Component Interconnect (PCI)

Найбільш популярна зараз шина вводу-виводу взаємодії периферійних компонентів (Peripheral Component Interconnect - PCI) розроблена фірмою Intel в 1993 р Вона орієнтувалася на системи п'ятого і шостого поколінь, але застосовувалася і в останньому поколінні материнських плат з процесором 486.

Як і шина VESA Local Bus, шина PCI має ширину 32 біта і зазвичай працює на частоті 33 МГц. Головна перевага PCI над шиною VESA Local Bus криється в чіпсеті, який управляє шиною. Шиною PCI управляють спеціальні схеми в чіпсеті, а шина VLB була, в основному, просто розширенням шини процесора 486. Шина PCI в цьому відношенні не "прив'язана" до процесора 486 і її чіпсет забезпечує правильні управління шиною і арбітраж шини, дозволяючи PCI робити набагато більше , ніж могла шина VLB. Шина PCI також застосовується і поза платформи РС, забезпечуючи універсальність і скорочуючи вартість розробки систем.

В сучасних РС шина PCI діє як внутрішня шина, Яка підключається до каналом EIDE на материнській платі, і як зовнішня шина розширення, Яка має 3-4 слота розширення для PCI-адаптерів.

Шина PCI з'єднується з системною шиною через спеціальний "міст" (bridge) і працює на фіксованій частоті незалежно від частоти синхронізації процесора. Вона обмежена п'ятьма слотами розширення, але кожен з них можна замінити двома пристроями, вбудованими в материнську плату. Процесор може також підтримувати кілька мікросхем мостів. Шина PCI більш строго специфікована в порівнянні з шиною VL-Bus і надає кілька додаткових можливостей. Зокрема, вона підтримує карти, які мають напруга живлення +3.3 В і 5 В, за допомогою спеціальних ключів, які не дозволяють вставити карту в невідповідний слот. Далі функціонування шини PCI розглянуто більш докладно.

Продуктивність шини PCI

Шина PCI фактично має найбільшу продуктивність серед загальних шин вводу-виводу в сучасних РС. Це пояснюється декількома факторами:

• Пакетний режим (burst mode): Шина PCI може передавати інформацію в пакетному режимі, коли після початкової адресації можна поспіль передавати кілька наборів даних. Цей режим схожий на пакетізацию кеша (cache bursting).
• Мастеринг шини: Шина PCI підтримує повний мастеринг, що сприяє підвищенню продуктивності.
• Опції високої смуги пропускання: Версія 2.1 специфікації шини PCI допускає розширення до 64 бітів і 66 МГц, що підвищує поточну продуктивність в чотири рази. На практиці 64-бітова шина PCI поки в РС не реалізована (хоча вже застосовується в деяких серверах) і швидкість зараз обмежена 33 МГц, в основному, через проблеми сумісності. Деякий час доведеться обмежуватися 32 бітами і 33 МГц. Однак завдяки AGP в дещо зміненій формі буде реалізована і більш висока продуктивність.

Швидкість шини PCI в залежності від чіпсета і материнської плати можна встановити як синхронну або асинхронну. При синхронної налаштування (використовуваної в більшості РС) шина PCI працює з половинною швидкістю шини пам'яті; оскільки шина пам'яті зазвичай працює на 50, 60 або 66 МГц, шина PCI працює на частоті 25, 30 або 33 МГц. При асинхронної налаштування швидкість шини PCI можна задавати незалежно від швидкості шини пам'яті. Цим зазвичай керують за допомогою перемичок на материнській платі або параметрами BIOS. "Розгін" (overclocking) системної шини в РС, який використовує синхронну шину PCI, викличе "розгін" і периферійних пристроїв PCI, часто викликаючи проблеми нестійкої роботи системи.

У початковій реалізації шина PCI працювала на частоті 33 МГц, а подальша специфікація PCI 2.1 визначила частоту 66 МГц, що відповідає пропускній здатності 266 МБ / с. Шину PCI можна конфігурувати на ширину даних 32 і 64 біта і допускається застосовувати 32- і 64-бітові карти, а також розділяти переривання, що зручно в високопродуктивних системах, в яких не вистачає ліній IRQ. З середини 1995 всі швидкісні пристрої РС взаємодіють один з одним по шині PCI. Найчастіше вона застосовується для контролерів жорстких дисків і графічних контролерів, які монтуються безпосередньо на материнській платі або на картах розширення в слотах шини PCI.

Слоти розширення шини PCI

Шина PCI допускає більше слотів розширення, ніж шина VLB, не викликаючи технічних проблем. Більшість систем з PCI підтримують 3 або 4 слота PCI, а деякі і значно більше.

Примітка: У деяких системах не всі слоти забезпечують мастеринг шини. Зараз це зустрічається рідше, але все ж рекомендується подивитися керівництво по материнській платі.

Шина PCI допускає більшу різноманітність карт розширення в порівнянні з шиною VLB. Найчастіше зустрічаються відеокарти, хост-адаптери SCSI і швидкісні мережеві карти. (Жорсткі диски також працюють на шині PCI, але вони зазвичай підключаються безпосередньо до материнської плати.) Однак зазначимо, що шина PCI не реалізує деякі функції, наприклад послідовні і паралельні порти повинні залишатися на шині ISA. На щастя, навіть зараз шина ISA залишається більш ніж достатньою для цих пристроїв.

Внутрішні переривання шини PCI

Шина PCI використовує свою внутрішню систему переривань для обробки запитів від карт на шині. Ці переривання часто називаються "#A", "#B", "#C" і "#D", щоб уникнути плутанини з зазвичай пронумерованими системними IRQ, хоча іноді вони називаються також від "# 1" до "# 4". Ці рівні переривань зазвичай невидимі користувачеві за винятком екрану настройки BIOS для PCI, де їх можна використовувати для управління роботою карт PCI.

Ці переривання, якщо вони потрібні картками в слотах, відображаються на звичайні переривання, найчастіше на IRQ9 - IRQ12. Слоти PCI в більшості систем можна відобразити на більшість чотири звичайних IRQs. У системах, що мають більше чотирьох слотів PCI або мають чотири слота і контролер USB (який використовує PCI), два або більше пристроїв PCI поділяють IRQ.

Мастеринг шини PCI

Нагадаємо, що мастеринг шини (bus mastering) являє собою здатність пристроїв на шині PCI (що відрізняються, звичайно, від системного чіпсета) брати на себе керування шиною і безпосередньо виконувати передачі. Шина PCI стала першою шиною шиною, яка привела до популярності мастерингу шини (напевно, тому що операційна система і програми змогли використати його переваги).

Шина PCI підтримує повний мастеринг шини і забезпечує засоби арбітражу шини через системний чіпсет. Конструкція PCI допускає одночасний мастеринг шини декількох пристроїв, а схема арбітражу гарантує, що жоден пристрій на шині (включаючи процесор!) Не заблокує ніяке інший пристрій. Однак дозволяється одному пристрою використовувати повну пропускну здатність шини, якщо іншим пристроям нічого не передають. Іншими словами, шина PCI діє як крихітна локальна мережа всередині комп'ютера, в якій кілька пристроїв можуть взаємодіяти один з одним, розділяючи комунікаційний канал, і якою управляє чіпсет.

Технологія Plug and Play для шини PCI

Шина PCI є частиною стандарту Plug and Play (PnP), розробленого компаніями Intel, Microsoft і багатьма іншими. Системи з шиною PCI першими популяризували застосування PnP. Схеми чіпсета PCI керують ідентифікацією карт і спільно з операційною системою і BIOS автоматично виробляють розподіл ресурсів для сумісних карт.

Шина PCI постійно вдосконалюється і розробками керує Група PCI Special Interest Group, в яку входять компанії Intel, IBM, Apple і ін. Результатом цих розробок стало підвищення частоти шини до 66 МГц і розширення даних до 64 бітів. Однак створюються і альтернативні варіанти, наприклад прискорений графічний порт (AGP) і швидкісна послідовна шина FireWire (IEEE 1394). Фактично AGP є шину PCI 66 МГц (версія 2.1), в яку введені деякі удосконалення, орієнтовані на графічні системи.

Ще однією ініціативою є шина PCI-X, Звана також "Project One" і "Future I / O". Компанії IBM, Mylex, 3Com, Adaptec, Hewlett-Packard і Compaq хочуть розробити спеціальну високошвидкісну серверну версію шини PCI. Ця шина буде мати пропускну здатність 1 ГБ / с (64 біта, 133 МГц). Компанії Intel і Dell Computer не беруть участі в цьому проекті.

Компанії Dell Computer, Hitachi, NEC, Siemens, Sun Microsystems і Intel у відповідь на Project One виступили з ініціативою розробки шини Next-Generation I / O ( NGIO), Орієнтованої на нову архітектуру вводу-виводу для серверів.

У серпні 1999 р сім лідируючих компаній (Compaq, Dell, Hewlett-Packard, IBM, Intel, Microsoft, Sun Microsystems) оголосили про намір об'єднати кращі ідеї шин Future I / O і Next Generation I / O. Нова відкрита архітектура введення-виведення для серверів повинна забезпечити пропускну здатність до 6 ГБ / с. Очікується, що новий стандарт NGIO буде прийнятий в кінці 2001 р

Прискорений графічний порт

Необхідність підвищення смуги пропускання між процесором і відеосистемою спочатку привела до розробки в РС локальної шини введення-виведення, починаючи з VESA Local Bus і закінчуючи сучасною шиною PCI. Ця тенденція продовжується, причому вимога підвищеної смуги пропускання для відео вже не задовольняє навіть шина PCI з її стандартної пропускною спроможністю 132 МБ / с. тривимірна графіка (3D graphics) дозволяє моделювати на екрані віртуальні і реальні світи з найдрібнішими деталями. Відображення текстур і переховування об'єктів вимагають величезних обсягів даних і відеокарта повинна мати швидкий доступ до цих даних, щоб підтримати високу частоту регенерації.

Трафік на шині PCI стає дуже напруженим в сучасних РС, коли відео, жорсткі диски та інші периферійні пристрої конкурують між собою за єдину смугу пропускання введення-виведення. Щоб запобігти насичення шини PCI відеоінформацією, фірма Intel розробила новий інтерфейс спеціально для відеосистеми, який називається прискорений графічний порт (Accelerated Graphics Port - AGP).

Порт AGP розроблений у відповідь на вимогу все більшої продуктивності для відео. У міру використання програмами і комп'ютерами таких областей, як тривимірна акселерація і відтворення відеофільмів (full-motion video playback), процесор і відео-чіпсет повинні обробляти все більше і більше інформації. У таких додатки шина PCI досягла своєї межі тим більше, що її використовують ще і жорсткі диски і інші периферійні пристрої.

Крім того, потрібно все більше і більше відеопам'яті. Для тривимірної графіки потрібно більше пам'яті і не тільки для екранного зображення, але і для виробництва обчислень. Традиційно ця проблема вирішується розміщенням все більше пам'яті на відеокарті, але при цьому виникають дві проблеми:

• вартість: Відеопам'ять дорожча за звичайну пам'яті RAM.
• Обмежена ємність: Ємність пам'яті на відеокарті обмежена: якщо розмістити на карті 6 МБ і для буфера кадру потрібно 4 МБ, то для обробки залишається всього 2 МБ. Цю пам'ять розширити непросто і її не можна використовувати для чогось іншого, якщо відеообробка не потрібна.

AGP вирішує ці проблеми, дозволяючи видеопроцессору звертатися до основної системної пам'яті для виробництва обчислень. Цей прийом набагато ефективніше, так як цю пам'ять можна динамічно розділяти між системним процесором і відеопроцесором в залежності від потреб системи.

Ідея реалізації AGP досить проста: створити швидкий спеціалізований інтерфейс між відео-чіпсетом і системним процесором. Інтерфейс реалізується тільки між цими двома пристроями, що забезпечує три основних переваги: \u200b\u200bпростіше реалізувати порт, простіше підвищити швидкість AGP і можна ввести в інтерфейс специфічні для відео удосконалення. AGP-чіпсет діє як посередник між процесором, L2-кешем Pentium II, системної пам'яттю, відкритий і шиною PCI, реалізуючи так званий счетверенний порт (Quad Port).

AGP вважається портом, а не шиною, так як він об'єднує тільки два пристрої (процесор і відеокарту) і не допускає розширення. Одне з головних достоїнств AGP полягає в тому, що він ізолює відеосистему від інших компонентів РС, виключаючи конкуренцію за смугу пропускання. Оскільки відеокарта видаляється з шини PCI, інші пристрої можуть працювати швидше. Для AGP на материнській платі передбачений спеціальний сокет, який схожий на сокет шини PCI, але розміщується в іншому місці плати. На наступному малюнку зверху видно два сокета шини ISA (чорні), потім два сокета шини PCI (білі) і сокет ADP (коричневий).

AGP з'явився в кінці 1997 року та першої його підтримав чіпсет 440LX Pentium II. Уже в наступному році з'явилися AGP-чіпсети інших компаній. Детальніше про AGP см. Сайт http://developer.intel.com/technology/agp/.

інтерфейс AGP

Інтерфейс AGP у багатьох відношеннях схожий на шину PCI. Сам слот має такі ж фізичні форму і розміри, але зміщений від краю материнської плати далі, ніж слоти PCI. Специфікація AGP фактично спирається на специфікацію PCI 2.1, яка допускає швидкість 66 МГц, але ця швидкість не реалізована в РС. Материнські плати AGP мають один слот розширення для відеокарти AGP і на один слот PCI менше, а в іншому схожі на материнські плати PCI.

Ширина, швидкість і смуга пропускання шини

Шина AGP має ширину 32 біта, як і шина PCI, але замість роботи з половинною швидкістю шини пам'яті, як це робить PCI, вона працює з повною швидкістю. Наприклад, на стандартній материнської плати Pentium II шина AGP працює на 66 МГц замість 33 МГц шини PCI. Це відразу ж подвоює смугу пропускання порту - замість межі в 132 МБ / с для PCI порт AGP має в режимі найменшої швидкості смугу 264 МБ / с. Крім того, він не поділяє смугу з іншими пристроями шини PCI.

На додаток до подвоєння швидкості шини в AGP визначено режим 2X, В якому використовуються спеціальні сигнали, що дозволяють передавати через порт вдвічі більше даних при одній і тій же частоті синхронізації. У цьому режимі інформація передається по наростаючому і спадающему фронтах сигналу синхронізації. Якщо шина PCI передає дані тільки по одному фронту, AGP передає дані по обох фронтах. В результаті продуктивність ще подвоюється і теоретично доходить до 528 МБ / с. Планується також реалізувати режим 4X, В якому в кожному такті синхронізації здійснюються чотири передачі, що підвищить продуктивність до 1056 МБ / с.

Звичайно, все це вражає і для відеокарти ширина смуги в 1 ГБ / с дуже хороша, але виникає одна проблема: в сучасному РС є кілька шин. Нагадаємо, що в процесорах класу Pentium ширина шини даних 64 біта і вона працює на 66 МГц, що забезпечує теоретичну пропускну здатність 524 МБ / с, тому смуга в 1 ГБ / с не дає значного виграшу, якщо не підвищити швидкість шини даних понад 66 МГц . У нових материнських платах швидкість системної шини підвищена до 100 МГц, що збільшує пропускну здатність до 800 МБ / с, а й цього недостатньо для того, щоб виправдати передачі режиму 4X.

Крім того, процесор повинен звертатися до системної пам'яті, а не тільки до відеосистеми. Якщо вся системна смуга 524 МБ / с зайнята відео через AGP, що ж залишається робити процесору? У цьому випадку перехід до системної швидкості 100 МГц дасть певний виграш.

Відео-конвейеризация порту AGP

Одна з переваг AGP полягає в можливості конвейерізовать запити даних. Конвейеризация вперше використовувалася в сучасних процесорах як спосіб підвищення продуктивності за рахунок перекриття послідовних фрагментів завдань. Завдяки AGP відео-чіпсет може використовувати аналогічний прийом при запиті інформації з пам'яті, що значно підвищує продуктивність.

Доступ AGP до системної пам'яті

Найважливіша особливість AGP полягає в можливості розділяти основну системну пам'ять з відео-чіпсетом. Це забезпечує відеосистеми доступ до більшої пам'яті для реалізації тривимірної графіки та іншої обробки, не вимагаючи розміщення на відеокарті великий відеопам'яті. Пам'ять на відеокарті розділяється між буфером кадру (frame buffer) і іншими застосуваннями. Оскільки для буфера кадру потрібно швидкодіюча і дорога пам'ять, наприклад VRAM, в більшості карт вся пам'ять виконується на VRAM, хоча цього і потрібно для областей пам'яті крім буфера кадру.

Відзначимо, що AGP нЕ відноситься до уніфікованої архітектурі пам'яті (Unified Memory Architecture - UMA). У цій архітектурі вся пам'ять відеокарти, включаючи і буфер кадру, береться з основної системної пам'яті. У AGP буфер кадру залишається на відеокарті, де він і розміщується. Буфер кадру є найбільш важливим компонентом відеопам'яті і вимагає найвищої продуктивності, тому доцільніше залишити його на відеокарту і використовувати для нього VRAM.

AGP дозволяє видеопроцессору звертатися до системної пам'яті для вирішення інших завдань, що вимагають пам'яті, наприклад текстурирования і інших операцій тривимірної графіки. Ця пам'ять не настільки критична, як буфер кадру, що дозволяє здешевити відеокарти за рахунок зменшення ємності пам'яті VRAM. Звернення до системної пам'яті називається прямим виконанням з пам'яті (DIrect Memory Execute - DIME). Спеціальний пристрій, зване таблицею переотображенія графічної апертури (Graphics Aperture Remapping Table - GART), оперує адресами RAM таким чином, що їх можна розподілити в системній пам'яті невеликими блоками, а не однієї великої секції, і надає їх відеокарти як би частиною відеопам'яті. Наочне уявлення про функції AGP дає наступний малюнок:

вимоги AGP

Щоб використовувати в системі AGP, необхідно виконати кілька вимог:

• Наявність відеокарти AGP: Ця вимога цілком очевидно.
• Наявність материнської плати з чіпсетом AGP: Зрозуміло, чіпсет на материнській платі повинен підтримувати AGP.
• Підтримка операційної системи: Операційна система повинна підтримувати новий інтерфейс за допомогою своїх внутрішніх драйверів і процедур.
• Підтримка драйверів: Звичайно, відеокарти потрібні спеціальні драйвери, щоб підтримувати AGP і використовувати його спеціальні можливості, наприклад режим 3X.

Нові послідовні шини

Уже 20 років багато периферійних пристроїв підключаються до тих же паралельним і послідовним портам, які з'явилися в першому РС, і за винятком стандарту Plug and Play "технологія введення-виведення" з 1081 р мало змінилася. Однак до кінця 90-х років минулого століття користувачі все сильніше стали відчувати обмеження стандартних паралельних і послідовних портів:

• Пропускна спроможність: Послідовні порти мають максимальну пропускну здатність 115.2 Кб / с, а паралельні порти (в залежності від типу) близько 500 Кб / с. Однак для таких пристроїв, як цифрові відеокамери потрібно значно вища пропускна спроможність.
• Простота використання: Підключати пристрої до старих портів дуже незручно, особливо через перехідні роз'єми паралельних портів. Крім того, всі порти розташовані ззаду РС.
• апаратні ресурси: Для кожного порту потрібно своя лінія IRQ. РС має всього 16 ліній IRQ, більшість з яких вже зайнято. Деякі РС для підключення нових пристроїв мають всього п'ять вільних ліній IRQ.
• Обмежене число портів: Багато РС мають два послідовних порту СОМ і один паралельний порт LPT. Допускається додати більше портів але за рахунок використання цінних ліній IRQ.

В останні роки технологія введення-виведення перетворилася в одну з найбільш динамічних областей розвитку настільних РС і два розроблених стандарту послідовних передач даних сильно змінили способи підключення периферійних пристроїв і підняли концепцію Plug and Play на нову висоту. Завдяки новим стандартам будь-який користувач зможе підключити до РС майже необмежену безліч пристроїв буквально за кілька секунд, не маючи спеціальних технічних знань.

Універсальна послідовна шина

Розроблений компаніями Compaq, Digital, IBM, Intel, Microsoft, NEC і Northern Telecom стандарт універсальної послідовної шини (Universal Serial Bus - USB) надає новий роз'єм для підключення всіх поширених пристроїв введення-виведення, усуваючи безліч сучасних портів і роз'ємів.

Шина USB допускає підключення до 127 пристроїв за допомогою шлейфного з'єднання (Daisy-chaining) або використання USB-хаба (USB hub). Сам хаб, або концентратор, Має кілька гнізд і вставляється в РС або інший пристрій. До кожного USB-хабу можна підключити сім периферійних пристроїв. Серед них може бути і другий хаб, до якого можна підключити ще сім периферійних пристроїв, і т.д. Разом з сигналами даних шина USB передає і напруга живлення +5 В, тому невеликі пристрої, наприклад ручні сканери, можуть не мати власного блоку живлення.

Пристрої підключаються безпосередньо в 4-контактний сокет (розетку) на РС або хабі в вигляді прямокутного сокета Типу А. Всі кабелі, які постійно підключені до пристрою, мають вилку Типу А. Пристрої, які використовують окремий кабель, мають квадратний сокет Типу В, а кабель, який підключає їх, має вилку Типу А чи Типу В.

Шина USB знімає обмеження швидкості послідовних портів на базі UART. Вона працює зі швидкістю 12 Мб / с, що відповідає мережевим технологіям Ethernet і Token Ring і забезпечує достатню пропускну здатність для всіх сучасних периферійних пристроїв. Наприклад, пропускної здатності шини USB досить для підтримки таких пристроїв, як зовнішні накопичувачі CD-ROM і стрічкові накопичувачі, а також інтерфейсів ISDN звичайних телефонів. Її також досить для передачі сигналів цифрового звуку безпосередньо в динаміки, оснащені цифроаналоговими перетворювача, що усуває необхідність мати звукову карту. Однак шина USB не призначена замінити мережі. Щоб отримати прийнятно низьку вартість, відстань між пристроями обмежена 5 м. Для повільних пристроїв типу клавіатури і миші можна встановити швидкість передачі даних 1.5 Мб / с, економлячи пропускну здатність для більш швидких пристроїв.

Шина USB повністю підтримує технологію Plug and Play. Вона усуває необхідність установки карт розширення всередині РС і подальшого реконфигурирования системи. Шина дозволяє підключати, конфігурувати, використовувати і при необхідності відключати периферійні пристрої в той час, коли РС і інші пристрої працюють. Не потрібно інсталювати драйвери, вибирати послідовні і паралельні порти, а також визначати лінії IRQ, DMA-канали та адреси введення-виведення. Все це досягається шляхом управління периферійними пристроями за допомогою хост-контролера на материнській платі або на карті PCI. Хост-контролер і підлеглі контролери в хабах управляють периферійними пристроями, знижуючи навантаження на процесор і підвищуючи загальну продуктивність системи. Самим хост-контролером управляє системне програмне забезпечення в складі операційної системи.

Дані передаються по двонаправленим каналу, яким керують хост-контролер і підлеглі контролери хабів. Покращений мастеринг шини дозволяє постійно зарезервувати для конкретних периферійних пристроїв частини загальної пропускної спроможності; такий спосіб називається ізохронної передачею даних (Isochronous data transfer). Інтерфейс шини USB містить два основних модуля: машину послідовного інтерфейсу (Serial Interface Engine - SIE), що відповідає за протокол шини, і кореневої хаб (Root Hub), який використовується для розширення числа портів шини USB.

Шина USB виділяє кожному порту 500 мА. Завдяки цьому малопотужні пристрої, які зазвичай вимагають окремий перетворювач змінного струму (AC adapter), можна живити через кабель - USB дозволяє РС автоматично визначати необхідну потужність і доставляти її в пристрій. Хаби допускають повне харчування від шини USB (bus powered), але можуть мати свій перетворювач змінного струму. Хаби з власним харчуванням, надають 500 мА на порт, забезпечують максимальну гнучкість для майбутніх пристроїв. Хаби з перемиканням портів ізолюють всі порти один від одного, тому одне "закороченими» не порушує роботу інших.

Шина USB обіцяє створення РС з єдиним портом USB замість сучасних чотирьох або п'яти різних роз'ємів. До нього можна підключити одне велике потужний пристрій, наприклад монітор або принтер, яке буде діяти як хаб, забезпечуючи підключення інших менших пристроїв, наприклад миші, клавіатури, модему, сканера, цифрової камери і т.д. Однак для цього потрібно розробка спеціальних драйверів пристроїв. Однак у такій конфігурації РС є недоліки. Деякі фахівці вважають, що архітектура USB досить складна, а необхідність підтримки багатьох різнотипних периферійних пристроїв вимагає розробки цілого набору протоколів. Інші вважають, що принцип хаба просто зміщує вартість і складність з системного блоку в клавіатуру або монітор. Але головною перешкодою успіху USB є стандарт IEEE 1394 FireWire.

Шина IEEE 1394 FireWire

Цей стандарт швидкодіючої периферійної шини розроблений компаніями Apple Computer, Texas Instruments і Sony. Він розроблявся як доповнення шини USB, а не як альтернатива їй, оскільки в одній системі можуть використовуватися обидві шини, аналогічно сучасним паралельним і послідовним портам. Однак великі виробники цифрових камер і принтерів зацікавлені в шині IEEE 1394 більше, ніж у шині USB, тому що для цифрових камер краще підходить сокет 1394, а не порт USB.

Шина IEEE 1394 (зазвичай звана FireWire - "Вогняний провід") багато в чому схожа на шину USB, також будучи послідовною шиною з гарячою заміною, але набагато швидше. В IEEE 1394 є два рівня інтерфейсу: один для шини на материнській платі комп'ютера і другий для інтерфейсу типу "точка-точка" між периферійним пристроєм і комп'ютером по послідовному кабелю. Простий міст об'єднує ці два рівня. Інтерфейс шини підтримує швидкості передачі даних в 12.5, 25 або 50 МБ / с, а інтерфейс кабелю - 100, 200 і 400 Мб / с, що набагато більше швидкості шини USB - 1.5 МБ / с або 12 Мб / с. Специфікація 1394b визначає інші способи кодування і передачі даних, що дозволяє підвищити швидкість до 800 Мб / с, 1.6 Гб / с і більше. Така висока швидкість дозволяє застосовувати IEEE 1394 для підключення до РС цифрових камер, принтерів, телевізорів, мережевих карт і зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв.

Роз'єми кабелю IEEE 1394 зроблені так, що електричні контакти знаходяться всередині корпусу роз'єму, що запобігає можливості ураження електричним струмом користувача і забруднення контактів руками користувача. Ці невеликі і зручні роз'єми аналогічні ігровому роз'єму Nintendo GameBoy, який показав відмінну довговічність. Крім того, ці роз'єми можна вставляти наосліп ззаду РС. Не потрібно ніяких кінцевих пристроїв (термінаторів - terminators) і ручного регулювання ідентифікаторів.

Шина IEEE 1394 розрахована на 6-провідний кабель довжиною до 4.5 м, який містить дві пари провідників для передачі даних і одну пару для живлення пристрою. Кожна сигнальна пара екранована і весь кабель також екранований. Кабель допускає напруга від 8 В до 400 В і струм до 1.5 А і зберігає фізичну безперервність пристрою, коли пристрій вимкнений або несправне (що дуже важливо для послідовної топології). Кабель забезпечує харчування для підключених до шини пристроїв. У міру вдосконалення стандарту очікується, що шина забезпечить великі відстані без повторювачів і ще більшу пропускну здатність.

Основою будь-якого з'єднання IEEE 1394 служить мікросхема фізичного рівня і комунікаційного рівня, причому для пристрою необхідні дві мікросхеми. Фізичний інтерфейс (PHY) одного пристрою з'єднується з PHY іншого пристрою. Він містить схеми, необхідні для виконання функцій арбітражу та ініціалізації. Комунікаційний інтерфейс з'єднує PHY, а також внутрішні схеми пристрою. Він передає і приймає пакети в форматі IEEE 1394 і підтримує асинхронні або ізохронний передачі даних. Можливість підтримки асинхронних і ізохронних форматів в одному і тому ж інтерфейсі допускає роботу на шині некритичних до часу додатків, наприклад сканерів або принтерів, а також додатків реального часу, наприклад відео і звук. Всі мікросхеми фізичного рівня використовують одну і ту ж технологію, а мікросхеми комунікаційного рівня специфічні для кожного пристрою. Такий підхід дозволяє шині IEEE 1394 діяти як система "вузол-вузол" (peer-peer) на відміну від підходу клієнт-сервер в шині USB. В результаті системі IEEE 1394 не потрібно ні обслуговуючий хост, ні РС.

Асинхронна передача є традиційним способом передач даних між комп'ютерами і периферійними пристроями. Тут дані передаються в одному напрямку і супроводжуються подальшим підтвердженням джерела. У асинхронної передачі даних упор зроблений на доставку, а не на продуктивність. Передача даних гарантована і підтримуються повторні передачі (retries). Ізохронна передача даних забезпечує потік даних з визначеною швидкістю, тому додаток може обробляти їх з урахуванням тимчасових співвідношень. Це особливо важливо для відповідальних у часі мультимедійних даних, коли доставка точно в часі (just-in-time delivery) усуває необхідність в дорогому буферізуванні. Ізохронні передачі даних працюють за принципом широкого мовлення (broadcast), коли один або декілька пристроїв можуть "прослуховувати" (listen) передаються дані. По шині IEEE 1394 можна одночасно передавати кілька каналів (до 63) ізохронних даних. Так як ізохронні передачі можуть займати максимум 80% пропускної здатності шини, залишається достатня смуга пропускання і для додаткових асинхронних передач.

Масштабна архітектура шини IEEE 1394 і гнучка топологія роблять її ідеальною для підключення високошвидкісних пристроїв: від комп'ютерів і жорстких дисків до цифрового аудіо- та відеообладнання. Пристрої можна підключати у вигляді шлейфного або деревовидної топології. Малюнок зліва показує дві окремі робочі області, з'єднані мостом шини IEEE 1394. Робоча область # 1 складається з відеокамери, РС і відеомагнітофона, які все з'єднані через IEEE 1394. РС також підключений до фізично віддаленого принтера через повторювач 1394, який збільшує відстань між пристроями, посилюючи сигнали шини. На шині IEEE 1394 допускається до 16 "стрибків" (hops) між будь-якими двома пристроями. Розмножувач (splitter) тисячі триста дев'яносто чотири використовується між мостом і принтером, щоб надати ще один порт для підключення моста шини IEEE 1394. размножителями забезпечують для користувачів більшу гнучкість топології.

Робоча область # 2 містить на сегменті шини 1394 тільки РС і принтер, а також з'єднання з мостом шини. Міст ізолює трафік даних всередині кожної робочої області. Мости шини IEEE 1394 допускають передавати вибрані дані з одного сегмента шини в інший. Тому PC # 2 може запросити зображення від відеомагнітофона в робочій області # 1. Так як кабель шини передає і харчування сигнальний інтерфейс PHY завжди з харчуванням і дані передаються навіть у тому в тому разі, якщо PC # 1 вимкнений.

Кожен сегмент шини IEEE 1394 допускає підключення до 63 пристроїв. Зараз кожен пристрій може перебувати на відстані до 4.5 м; великі відстані можливі як з повторювачами, так і без них. Удосконалення кабелів дозволять розносити пристрої на великі відстані. За допомогою мостів можна об'єднувати більше 1000 сегментів, що забезпечує значний потенціал для розширення. Ще одна перевага полягає в можливості виконувати транзакції з різними швидкостями по одному носію для пристрою. Наприклад, деякі пристрої можуть працювати зі швидкістю 100 Мб / с, а інші - зі швидкостями 200 Мб / с і 400 Мб / с. Дозволяється гаряча заміна (підключення або відключення пристроїв) на шині навіть тоді, коли шина повністю працює. Автоматично розпізнаються зміни в топології шини. Завдяки цьому стають непотрібними комутатори адрес і інші втручання користувача для реконфигурирования шини.

Завдяки технології передачі пакетів шину IEEE 1394 можна організувати так, як якщо б між пристроями розподілено простір пам'яті, або як ніби пристрої знаходяться в слотах на материнській платі. Адреса пристрою складається з 64 бітів, причому 10 бітів відводяться для ідентифікатора мережі, 6 бітів для ідентифікатора вузла і 48 бітів для адрес пам'яті. В результаті можна адресувати 1 023 мережі з 63 вузлів, причому кожен має пам'ять 281 ТБ. Адресація пам'яті, а не каналів, вважає ресурси регістрами або пам'яттю, до яких можна звернутися за допомогою транзакцій процесор-пам'ять. Все це забезпечує просту мережеву організацію; наприклад, цифрова камера може легко передати зображення прямо в цифровий принтер без комп'ютера-посередника. Шина IEEE 1394 показує, що РС втрачає свою домінуючу роль по об'єднанню середовища і його можна вважати дуже інтелектуальним вузлом.

Необхідність використання двох мікросхем замість однієї робить периферійні пристрої для шини IEEE 1394 дорожчими в порівнянні з пристроями для SCSI, IDE або USB, тому вона не годиться для повільних пристроїв. Однак її гідності для високошвидкісних додатків, наприклад цифрового відеоредагування, перетворює шину IEEE 1394 в основний інтерфейс для побутової електроніки.

Незважаючи на достоїнства шини IEEE 1394 і поява в 2000 р материнських плат з вбудованими контролерами цієї шини, майбутній успіх FireWire не гарантований. Поява специфікації USB 2.0 значно ускладнило ситуацію.

Специфікація USB 2.0

У розробці цієї специфікації, орієнтованої на підтримку високошвидкісних периферійних пристроїв, брали участь компанії Compaq, Hewlett-Packard, Intel, Lucent, Microsoft, NEC і Philips. У лютому 1999 р було оголошено про підвищення існуючої продуктивності в 10 - 20 разів, а у вересні 1999 р за результатами інженерних досліджень оцінки були підвищені до 30 - 40 разів у порівнянні з USB 1.1. Висловлювалися побоювання, що при такій продуктивності шина USB назавжди "поховає" шину IEEE 1394. Однак на загальну думку ці дві шини орієнтуються на різні застосування. Мета USB 2.0 полягає в тому, щоб забезпечити підтримку всіх сучасних і майбутніх популярних периферійних пристроїв РС, а шина IEEE 1394 орієнтована на підключення побутових аудіо- та відео-пристроїв, наприклад цифрових відеомагнітофонів, DVD і цифрових телевізорів.

Згідно USB 2.0 пропускна здатність підвищується з 12 Мб / с до 360-480 Мб / с. Очікується, що шина USB 2.0 буде сумісна з USB 1.1, що забезпечить користувачам безболісний перехід до нової шині. Для неї будуть розроблені нові швидкісні периферійні пристрої, які розширять діапазон застосувань РС. Швидкості 12 Мб / с цілком достатньо для таких пристроїв, як телефони, цифрові камери, клавіатура, миша, цифрові джойстики, стрічкові накопичувачі, накопичувачі на гнучкому диску, цифрові динаміки, сканери і принтери. Підвищена пропускна здатність USB 2.0 розширить функціональність периферійних пристроїв, забезпечуючи підтримку камер з високою роздільною здатністю для відеоконференцій, а також швидкісних сканерів і принтерів наступного покоління.

Існуючі периферійні пристрої для USB будуть без змін працювати в системі з шиною USB 2.0. Таким пристроїв, як клавіатура і миша, не потрібно підвищена пропускна здатність USB 2.0 і вони будуть працювати як пристрої USB 1.1. Підвищена пропускна здатність USB 2.0 розширить діапазон периферійних пристроїв, які можна буде підключати до РС, а також дозволить більшій кількості USB-пристроїв розділяти наявну пропускну здатність шини аж до архітектурних меж шини USB. Зворотна сумісність USB 2.0 з USB 1.1 може стати вирішальним перевагою в боротьбі з шиною IEEE 1394 за інтерфейс споживчих приладів.

стандарт DeviceBay

DeviceBay являє собою новий стандарт, який розроблений слідом за стандартами шин IEEE 1394 і USB. Ці шини допускають підключення і відключення пристроїв "на льоту", тобто в процесі роботи РС. така можливість гарячої заміни (Hot swap, hot plug) зажадала нового спеціального з'єднання між пристроями і відповіддю на це вимога став стандарт DeviceBay. Він стандартизує відсіки, в які можна вставляти жорсткі диски, накопичувачі CD-ROM і інші пристрої. Монтажна рама встановлюється без інструментів і в процесі роботи РС. Якщо стандарт DeviceBay отримає широке поширення, він покінчить з плоскими кабелями всередині корпусу РС. Весь РС можна оформити у вигляді модульної конструкції, в якій всі модулі підключаються до шин USB або FireWire як пристрої DeviceBay. При цьому пристрій можна буде вільно переміщувати між РС та іншими домашніми приладами.

Стандарт DeviceBay розрахований на підключення таких пристроїв, як накопичувачі Zip, накопичувачі CD-ROM, стрічкові накопичувачі, модеми, жорсткі диски, зчитувачі PC-карт і ін.

Ядро процесора визначається наступними характеристиками:

• технологічний процес;
• обсяг внутрішнього кеша L1 і L2;
• напруга;
• тепловіддача.

Перед покупкою центрального процесора, необхідно упевнитися, що обрана вами материнська плата зможе з ним працювати.

Примітно, що одна лінійка процесорів може містити в собі ЦП, оснащені різними ядрами. Наприклад, в лінійці Intel Core i5 є процесори з ядрами Lynnfield, Clarkdale, Arrandale і Sandy Bridge.

Що таке частота шини даних?

показник частоти шини даних також позначається як Front Side Bus (або скорочено FSB) .

шина даних - це набір сигнальних ліній, призначених для передачі даних в і з процесора.

частота шини - це тактова частота, з якою здійснюється обмін даними між процесором і системною шиною.

Слід зазначити, що процесори застосовують технологію Quad Pumping. Вона дає можливість здійснювати передачу 4 блоків даних за один такт. Ефективна частота шини, при цьому, зростає вчетверо. Слід пам'ятати, що для вище-зазначених процесорів, в графі "частота шини" вказується збільшений в 4 рази показник.

Процесори компанії AMD Athlon 64і Opteron застосовують технологію HyperTransport, яка дає можливість процесору і ОЗУ здійснювати ефективну взаємодію. Дана система істотно підвищує загальну продуктивність.

Що таке тактова частота процесора?

Тактова частота процесора - це число операцій процесора в секунду. Під операціями, в даному випадку, маються на увазі такти. Показник тактової частоти пропорційний частоті шини (FSB).

Зазвичай, чим вище тактова частота, тим вище продуктивність. Однак, це правило працює тільки для моделей процесорів, що належать одній лінійці. Чому? У них, на продуктивність процесора, крім частоти, впливають також такі параметри, як:

• розмір кеша другого рівня (L2);
• присутність і частота кеша третього рівня (L3);
• присутність спеціальних інструкцій та інше...

Діапазон тактової частоти процесора: від 900 до 4200 МГц.

Що таке техпроцес?

техпроцес - це масштаб технології, визначальною габарити напівпровідникових елементів, що є основою внутрішніх ланцюгів процесора. Ланцюги утворюють з'єднані між собою транзистори.

Пропорційне скорочення габаритів транзисторів, у міру розвитку сучасних технологій, призводить до поліпшення характеристик процесорів. Наприклад, ядро \u200b\u200bWillamette, виконане згідно техпроцесу 0.18 мкм, володіє 42 млн. Транзисторів; ядро Prescott з техпроцесом 0.09 мкм, має вже 125 млн. транзисторів.

Що таке величина тепловиділення процесора?

тепловиділення - це показник відведеної системою охолодження потужності для забезпечення нормального функціонування процесора. Чим вище значення даного параметра, тим сильніше гріється процесор в ході своєї роботи.

Даний показник вкрай важливо враховувати в разі завищення частоти центрального процесора. Процесор, що володіє низьким виділенням тепла, охолоджується швидше, і, відповідно, розігнати його можна сильніше.

Слід також враховувати, що виробники процесорів вимірюють показник тепловиділення по-різному. Тому порівняння по цій характеристиці доречно тільки в рамках однієї компанії-виробника.

Діапазон тепловиділення процесора: від 10 до 165 Вт.

Підтримка технології Virtualization Technology

Virtualization Technology - технологія, що дозволяє одноразову роботу декількох операційних систем на одному ПК.

Так, завдяки технології віртуалізації, одна комп'ютерна система може функціонувати у вигляді декількох віртуальних.

Підтримка технології SSE4

SSE4 - технологія, що включає в себе пакет, що складається з 54 нових команд, спрямованих на поліпшення показників продуктивності процесора в ході виконання ним різних ресурсоємних завдань.

Підтримка технології SSE3

SSE3 - технологія, що включає в себе пакет, що складається з 13 нових команд. Їх введення в нову генерацію направлено на поліпшення показників продуктивності процесора в частині операцій потокової обробки даних.

Підтримка технології SSE2

SSE2 - технологія, що включає в себе пакет команд, що доповнює технології своїх "попередників": SSE і MMX. Є розробкою корпорації Intel. Включені в набір команди дозволяють домогтися істотного приросту продуктивності в додатках, оптимізованих під SSE2. Дану технологію підтримують практично всі сучасні моделі процесорів.

Підтримка технології NX Bit

NX Bit - технологія, здатна запобігати впровадження та виконання шкідливого коду деяких вірусів.

Підтримується операційною системою Windows XP SP2, а також всіма 64-бітними ОС.

Підтримка технології HT (Hyper-Threading)

Hyper-Threading - технологія, що дозволяє процесору обробляти два потоки команд паралельно, що істотно підвищує ефективність виконання певних ресурсоємних додатків, пов'язаних з багатозадачністю (редагування аудіо і відео, 3D-моделювання та інше). Втім, в деяких додатках застосування даної технології може призвести зворотний ефект. Так, технологія Hyper-Threading має опціональний характер, і в разі необхідності, користувач може в будь-який час відключити її. Автором розробки є компанія Intel.

Підтримка технології AMD64 / EM64T

Процесори, побудовані на 64-бітної архітектури, можуть працювати як з 32-бітними додатками, так і з 64-бітними, причому, з абсолютно однаковою ефективністю.

Приклади лінійок x-64 процесорів: AMD Athlon 64, AMD Opteron, Core 2 Duo, Intel Xeon 64 та інші.

Мінімальний обсяг оперативної пам'яті для процесорів, що підтримують 64-бітну адресацію, становить 4 Гб. Такі параметри недоступні для традиційних 32-бітових процесорів. Щоб активувати роботу 64-бітових процесорів, необхідно, щоб операційна система була під них адаптована, тобто, теж мала x64-архітектуру.

Назви реалізації 64-бітових розширень в процесорах:

• Intel - EM64T.

Підтримка технології 3DNow!

3DNow! - технологія, що вміщає в себе пакет, що складається з 21 додаткової команди для обробки мультимедіа. Головною метою даної технології є поліпшення процесу обробки мультимедійних додатків.

технологія 3DNow! реалізована виключно в процесорах компанії AMD.

Що таке обсяг кеша L3?

Під обсягом кешу L3 мається на увазі кеш-пам'ять третього рівня.

Оснащуючись швидкодіючої системною шиною, кеш-пам'ять L3 утворює високошвидкісний канал для обміну даними з системною пам'яттю.

Зазвичай, кеш-пам'яттю L3 комплектуються лише топові процесори і серверні системи. Наприклад, такі лінійки процесорів, як AMD Opteron, AMD Phenom, AMD Phenom II, Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Xeon.

Діапазон обсягу кешу L3: від 0 до 30720 Кб.

Що таке обсяг кеша L2?

Під обсягом кешу L2 мається на увазі кеш-пам'яті другого рівня.

Кеш-пам'ять другого рівня являє собою блок високошвидкісної пам'яті, що виконує аналогічні кешу L1 функції. Даний блок має більш низькою швидкістю, а також відрізняється більшим обсягом.

Якщо користувачеві необхідний процесор для виконання ресурсномістких завдань, то слід вибирати модель з великим об'ємом кеша L2.

У моделях процесорів, що володіють декількома ядрами, вказується загальний об'єм кеш-пам'яті другого рівня.

Діапазон обсягу кешу L2: від 128 до 16384 Кб.

Що таке обсяг кеша L1?

Під обсягом кешу L1 мається на увазі кеш-пам'ять першого рівня.

Кеш-пам'ять першого рівня являє собою блок високошвидкісної пам'яті, що знаходиться безпосередньо на ядрі процесора. У цей блок виробляється копіювання витягнутих з оперативної пам'яті даних. Обробка даних з кеша здійснюється в рази швидше, ніж обробка даних з оперативної пам'яті.

Кеш пам'ять дає можливість підвищити продуктивність процесора за рахунок більш високої швидкості обробки даних. Кеш-пам'ять першого рівня обчислюється кілобайтами, вона досить невелика. Як правило, "старші" моделі процесорів оснащені кеш-пам'яттю L1 більшого обсягу.

У моделях процесорів, що володіють декількома ядрами, об'єм кеш-пам'яті першого рівня вказується завжди для одного ядра.

Діапазон обсягів кеша L1: від 8 до 128 Кб.

Номінальна напруга живлення ядра процесора

Даний параметр позначає напругу, необхідне процесору для його роботи. Їм характеризується енергоспоживання процесора. Цей параметр особливо важливо враховувати при виборі процесора для мобільного і нестаціонарної системи.

Одиниця виміру - Вольти.

Діапазон напруги ядра: від 0.45 до 1.75 В.

Максимальна робоча температура

Це показник максимально допустимої температури поверхні процесора, при якій можлива його робота. Температура поверхні залежить від завантаженості процесора, а також від якості відводу тепла.

• При нормальному охолодженні, температура процесора знаходиться в діапазоні 25-40 ° C (холостий режим);
• При велику завантаженість температура може досягати 60-70 ° C.

Процесори з високою робочою температурою вимагають установки потужних систем охолодження.

Діапазон максимальної робочої температури процесора: від 54.8 до 105.0 ° C.

Що таке лінійка процесора?

Кожен процесор відноситься до певного модельному ряду або лінійці. В рамках однієї лінійки, процесори можуть серйозно відрізнятися один від одного за цілою низкою характеристик. Кожен виробник має лінійку недорогих процесорів. Скажімо, у Intel це Celeron і Core Solo; у AMD - Sempron.

Процесори бюджетних лінійок, на відміну від більш дорогих "побратимів", не мають деяких функцій, а їх параметри - є значно меншими значеннями. Так, в недорогих процесорах може бути істотно зменшена кеш-пам'ять, більш того, вона може і зовсім відсутні.

Бюджетні лінійки процесорів підходять для офісних комп'ютерів, що не припускають роботи з великими навантаженнями і масштабними завданнями. Більш ресурсомісткі завдання (обробка відео / аудіо) вимагають установки "старших" лінійок. Наприклад, Core 2 Duo, Core 2 Quad, Core i3, Core i5, Core i7, Phenom X3, Phenom X4, Phenom II X4, Phenom II X6 і т.д.

Серверні материнські плати, зазвичай, використовують спеціалізовані лінійки процесорів: Opteron, Xeon і їм подібні.

Що таке коефіцієнт множення процесора?

На підставі коефіцієнта множення процесора здійснюється підрахунок підсумкової тактової частоти його роботи.

Тактова частота процесора \u003d частота шини (FSB) * коефіцієнт множення.

Наприклад, частота шини (FSB) становить 533 Mhz, а коефіцієнт множення - 4.5. Так, 533 * 4.5 \u003d 2398,5 Mгц. Отримуємо тактову частоту роботи процесора.

У більшості сучасних процесорів цей параметр заблокований на рівні ядра, він не підлягає зміні.

Слід також зазначити, що процесори типу Intel Pentium 4, Pentium M, Pentium D, Pentium EE, Xeon, Core і Core 2 застосовують технологію Quad Pumping (Передача 4-х блоків даних за один такт). В даному випадку, ефективна частота шини зростає, відповідно, в 4 рази. В поле "Частота шини", у випадку з вище-наведені процесорами, вказується збільшена в чотири рази частота шини. Щоб отримати показник фізичної частоти шини, необхідно ефективну частоту розділити на 4.

Діапазон коефіцієнта множення: від 6.0 до 37.0.

Число ядер в процесорі

Сучасні технології виробництва процесорів дозволяють розміщувати декілька ядер в одному корпусі. Чим більше ядер має процесор, тим вище його продуктивність. Наприклад, в серії Core 2 Duo застосовуються 2-ядерні процесори, а в лінійці Core 2 Quad - 4-ядерні.

Діапазон кількості ядер в процесорі: від 1 до 16.

Що таке Socket (сокет)?

Кожна материнська плата оснащена роз'ємом певного типу, призначеним для установки процесора. Цей роз'єм і називається сокетом. Зазвичай, тип сокета визначається числом ніжок, а також компанією-виробником процесора. Різні сокети відповідають різним типам процесорів.

В даний час, виробники процесорів застосовують такі типи сокетів:

Intel

• LGA1155;
• LGA2011.

AMD

• AM3 +;
• FM1.

Температура процесора поступово зростає зі временем.Какіе заходи найбільш ефективні для зниження температури процесора?

Залежно від умов експлуатації техніки, часто виникає ситуація що радіатори і забиваються пилом, брудом, термоінтерфейс змінює свої властивості теплопровідності, кріплення радіатора слабшають, іноді не рівномірно.

В цьому випадку, необхідно, при підозрі на перегрів, зняти систему охолодження, відчистити радіатори, поправити кріплення, замінити термопасту.Также знизити температуру в корпусі, змінити вентилятор процесорного кулера на більш потужний або, якщо конструкція дозволяє, змінити кулер, додати корпусний кулер на вдув і \\ або на видув.

Як визначити, що термозахист в дії?

Існує два способи. Перший - програмний. Запускаємо TAT (Intel Thermal Analysis Tool) для процесорів сімейства Core, RMClock для всіх інших і стежте за повідомленнями в TAT і за графіком у другій. Як тільки спрацює термозахист, TAT видасть попередження, а в моніторингу RMClock з'явиться графік CPU Throttle.

Другий спосіб - опосередкований. Заснований на тому, що включення термозахисту, особливо
троттлінга, обов'язково супроводжується сильним падінням продуктивності процесора.

Температура першого ядра в Х-ядерному процесорі вище на кілька ° C, в порівнянні з другим. Чим це пояснити?

Це нормально. Ядро, що використовується в першу чергу, завантажено типово більше, тому
і нагрівається відповідно більше.

Багато користувачів задаються питанням, що найбільшою мірою впливає на продуктивність комп'ютера?

Виявляється, однозначної відповіді на це питання дати не можна. Комп'ютер - це набір підсистем (пам'яті, обчислювальна, графічна, зберігання), що взаємодіють один з одним через материнську плату і драйвери пристроїв. При неправильному налаштуванні підсистем вони не забезпечують максимальну продуктивність, яку могли б видати.

Комплексна продуктивність складається з програмних і апаратних налаштувань і особливостей.
Перерахуємо їх.

Апаратні фактори продуктивності:

1. Кількість ядер процесора - 1, 2, 3 або 4
2. Частота процесора і частота системної шини (FSB) процесора - 533, 667, 800, 1066, тисячі триста тридцять три або 1600 МГц
3. Обсяг і кількість кеш-пам'яті процесора (CPU) - 256, 512 Кбайт; 1, 2, 3, 4, 6, 12 Мбайт.
4. Збіг частоти системної шини CPU і материнської плати
5. Частота оперативної пам'яті (RAM) і частота шини пам'яті материнської плати - DDR2-667, 800, 1066
6. Об'єм оперативної пам'яті - 512 і більше Мбайт
7. Використовуваний на материнській платі чіпсет (Intel, VIA, SIS, nVidia, ATI / AMD)
8. Використовувана графічна підсистема - вбудована в материнську плату або дискретна (зовнішня відеокарта зі своєю відеопам'яттю і графічним процесором)
9. Тип інтерфейсу вінчестера (HDD) - паралельний IDE або послідовні SATA і SATA-2
10. Кеш вінчестера - 8, 16 або 32 МБ.

Збільшення перерахованих технічних характеристик завжди збільшує продуктивність.

ядра

На даний момент більшість випускаються процесорів мають як мінімум 2 ядра (крім AMD Sempron, Athlon 64 і Intel Celeron D, Celeron 4xx). Кількість ядер актуально в задачах 3D-рендеринга або кодування відео, а також в програмах, код яких оптимізований під багатопоточність декількох ядер. В інших випадках (наприклад, в офісних та інтернет-завданнях) вони не приносять користі.

чотири ядра мають процесори Intel Core 2 Extreme і Core 2 Quad з наступними маркуванням: QX9xxx, Q9xxx, Q8xxx, QX6xxx;
AMD Phenom X3 - 3 ядра;
AMD Phenom X4 - 4 ядра.

Треба пам'ятати, що кількість ядер значно збільшує енергоспоживання CPU і підвищує вимоги щодо харчування до материнської плати і блоку живлення!

А ось покоління і архітектура ядра сильно впливають на продуктивність будь-якого процесора.
Наприклад, якщо взяти двохядерні Intel Pentium D і Core 2 Duo з однаковою частою, системною шиною і кеш-пам'яттю, то Core 2 Duo безсумнівно виграє.

Частоти процесора, пам'яті і шин материнської плати

Також дуже важливо, щоб збіг частот різних комплектуючих.
Скажімо, якщо ваша материнська плата підтримує частоту шини пам'яті 800 МГц, а встановлений модуль пам'яті DDR2-677, то частота модуля пам'яті буде знижувати продуктивність.

У той же час, якщо материнська плата не підтримує частоту 800 МГц, а в той час як встановлений модуль DDR2-800, то він працювати буде, але на меншій частоті.

кеші

Кеш пам'яті процесора в першу чергу позначається при роботі з CAD-системами, великими базами даних і графікою. Кеш - це пам'ять з більшою швидкістю доступу, призначена для прискорення доступу до даних, що містяться постійно в пам'яті з меншою швидкістю доступу (далі «основна пам'ять»). Кешування застосовується ЦПУ, жорсткими дисками, браузерами і веб-серверами.

Коли CPU звертається до даних, перш за все досліджується кеш. Якщо в кеші знайдена запис з ідентифікатором, що збігається з ідентифікатором затребуваного елемента даних, то використовуються елементи даних в кеші. Такий випадок називається попаданням кеша. Якщо в кеші, не знайдено записів, що містять викликана елемент даних, то він читається з основної пам'яті в кеш, і стають доступними для подальших звернень. Такий випадок називається промахом кеша. Відсоток звернень до кешу, коли в ньому знайдений результат, називається рівнем влучень або коефіцієнтом влучень в кеш.
Відсоток попадань в кеш у процесорів Intel вище.

Все CPU відрізняються кількістю кешей (до 3) і їх обсягом. Найшвидший кеш - першого рівня (L1), найповільніше - третього (L3). Кеш L3 мають тільки процесори AMD Phenom Так що дуже важливо, щоб саме кеш L1 мав великий обсяг.

Ми протестували залежність продуктивності від обсягу кеш-пам'яті. Якщо ви порівняєте результати 3D-шутерів Prey і Quake 4, що виявляють типовими ігровими додатками, різниця в продуктивності між 1 і 4 Мбайт приблизно така, як між процесорами з різницею по частоті 200 МГц. Те ж саме стосується тестів кодування відео для кодеків DivX 6.6 і XviD 1.1.2, а також архіватора WinRAR 3.7. Однак, такі інтенсивно навантажують CPU додатки, як 3DStudio Max 8, Lame MP3 Encoder або H.264 Encoder V2 від MainConcept не дуже сильно виграють від збільшення розміру кешу.
Нагадаємо, що кеш L2 набагато більше впливає на продуктивність CPU Intel Core 2, ніж AMD Athlon 64 X2 або Phenom, так як у Intel кеш L2 загальний для всіх ядер, а у AMD окремий для кожного ядра! У цьому плані, Phenom оптимальніше працюють з кешем.

Оперативна пам'ять

Як вже було сказано, оперативна пам'ять характеризується частотою і обсягом. У той же час зараз випускається 2 типу пам'яті DDR2 і DDR3, які розрізняються архітектурної, продуктивністю, частотою і напругою живлення - тобто всім!
Частота модуля пам'яті повинна збігатися з частотою самого модуля.

Об'єм оперативної пам'яті також впливає на продуктивність операційної системи і на ресурсомісткі програми.
Розрахунки прості - ОС Windows XP займає в оперативній пам'яті після завантаження 300-350 МБ. Якщо в автозавантаженні знаходяться додаткові програми, то вони також завантажують RAM. Тобто вільних залишається 150-200 МБ. Туди можуть поміститися тільки легкі офісні додатки.
Для комфортної роботи з AutoCAD, графічними додатками, 3DMax, кодуванням і графікою потрібно не менше 1 ГБ оперативної пам'яті. Якщо ж використовується Windows Vista - то не менше 2 ГБ.

графічна підсистема

Часто в офісних комп'ютерах використовуються материнськи плати, мають вбудовану графіку. Материнські плати на таких чіпсетах (G31, G45, AMD 770G і т.д.) мають букву G в маркуванні.
Такі вбудовані відеокарти використовуються частину RAM для відеопам'яті, тим самим зменшуючи обсяг доступного для користувача простору RAM.

Відповідно, для збільшення продуктивності вбудовану відеокарту треба відключати в BIOS материнської плати, а в слот PCI-Express встановлювати зовнішню (дискретну) відеокарту.
Всі відеокарти розрізняються графічним чіпсетом, частотою роботи його конвеєрів, кількістю конвеєрів, частотою відеопам'яті, розрядністю шини відеопам'яті.

підсистема накопичувачів

Продуктивність накопичувачів дуже сильно позначається при зверненні до великих обсягів даних - відео, аудіо, а також при відкритті великої кількості маленьких файлів.

З технічних характеристик, що впливають на швидкість доступу до файлів треба відзначити Тип інтерфейсу вінчестера (HDD) - паралельний IDE або послідовні SATA і SATA-2 і кеш вінчестера - 8, 16 або 32 МБ.
На даний момент рекомендується встановлювати вінчестери тільки з інтерфейсом SATA-2, які мають найбільшу пропускну здатність і з найбільшим кешем.

Програмні фактори продуктивності:

1. Кількість встановлених програм
2. Фрагментація файлової системи
3. Системну помилку, bad-сектори
4. Фрагментація реєстру ОС
5. Помилки реєстру ОС
6. Розмір файлу підкачки (обсяг віртуальної пам'яті)
7. Включені елементи візуалізації графічного інтерфейсу ОС
8. Програми та служби Windows, які завантажили в автозавантаженні

Це далеко не повний список, але саме ці особливості ОС Windows можуть сильно гальмувати її роботу.
Але про ці характеристики, параметри та параметрах ми поговоримо в наступній статті.

Протягом розвитку всього роду людського, нашими невід'ємними супутниками були камені. Сокири, наконечники стріл ... піраміди в кінці-кінців! Один кремній чого варто - адже саме завдяки йому ми роздобули вогонь. Нехай не так давно, але вже в ім'я розвитку комп'ютерної індустрії в "бронзовому" столітті люди вирішили терзати свої "камені" знову. З чого все почалося, ми навіть думати боїмося. Чи то ще з давніх Z80, то чи пізньої, на серії 286/386 процесорів, в якийсь момент якась група народу відкрила для себе нове цікаве заняття, вірніше, стала засновником нового напряму - оверклокинг. Слово, власне кажучи, не наше, з англійської перекладається як "розкрутка". У нас визначення прийняло трохи інший вид - розгін, Тобто підвищення продуктивності. Про те, що це таке і як воно відбувається, ми розповімо в даній статті.

З чого почалося

У ті славні роки, коли ціни на комп'ютерні комплектуючі буквально зашкалювали, процесори піддавалися розгону не так-то просто. Якщо зараз розігнати комп'ютер не становить практично ніяких труднощів - наявність клавіатури і відповідного програмного забезпечення дозволяють зробити це буквально за кілька хвилин, - то тоді підвищення тактової частоти відбувалося з застосуванням паяльника, перестановки джамперів і замиканням ніжок у процесорів. Тобто в той час розгін був доступний тільки обраним - сміливим, самовідданим і досвідченим технарям.

Але розгону піддавалися не тільки процесори. Наступними стали відеокарти і оперативна пам'ять, а зовсім недавно ентузіасти домоглися підвищення продуктивності оптичної миші.

Навіщо це треба?

А, власне, заради чого ми зібралися щось робити? Давайте складемо всі плюси і мінуси, щоб зрозуміти, а так воно нам треба? До плюсів можна віднести наступні пункти:

• Підвищена продуктивність ще ніколи і нікому не заважала. Її зростаюча кількість точно передбачити не можна, все залежить від використовуваних комплектуючих. Наприклад, приріст від розгону процесора при потужній відеокарті майже завжди підвищує швидкість в 3D-додатках. Хоча, навіть не маючи на меті підвищення продуктивності в іграх, продуктивність комп'ютера в цілому буде поширюватися на архівування, перекодування, редагування відео / звуку, арифметичні обчислення і інші корисні операції. А ось від "тюнінгу" пам'яті виграш, швидше за все, буде не такий великий, як від розгону процесора або відеокарти.
• Багато понять, з якими ви познайомитеся в процесі оверклокінгу, дадуть безцінний досвід.

А ось і інша сторона медалі:

• Є ризик погубити апаратуру. Хоча це залежить від ваших рук, якості використовуваних комплектуючих і, нарешті, вміння під час зупинитися.
• Скорочення терміну роботи розганяються комплектуючих. Тут, на жаль, нічого не поробиш: при підвищеній напрузі і вельми неслабкою частоті укупі з поганим охолодженням можна скоротити термін служби "заліза" рази в два. Багатьом це може здатися неприйнятним, але є одна деталь: в середньому, термін роботи сучасного процесора становить від десяти років. Багато це чи мало, кожен вирішує для себе сам. Ми лише нагадуємо про те, що за станом на сьогоднішній день прогрес досяг такої швидкості розвитку, що процесор, випущений два-три роки тому, вважається вже недозволено застарілим. Чого вже говорити про п'ять ...

Основні поняття

Спроектувавши процесор, виробник створює цілу серію (лінійку) з різними його характеристиками, причому найчастіше на основі одного єдиного процесора. Чому, ви мені скажіть, на двох однакових процесорах розрізняються частоти? Невже ви думаєте, що компанія, їх випускає, примудряється програмувати кожен процесор на певну частоту? Зрозуміло, є інший спосіб. Частота молодших процесорів лінійки без проблем може досягати навіть старших, більш того, іноді перевищуючи його. Але з усіх боків підстерігають приховані проблеми, одна з яких - питання вдалого підбору "каменю" ... проте це вже інша історія, про яку ми розповімо наступного разу. Тому як для подальшого вивчення матеріалу необхідно ознайомитися з усім термінами, які так чи інакше будуть фігурувати в тексті.

BIOS (Basic Input-Output System) - Елементарна система введення / виведення. По суті, є посередником між апаратної і програмної середовищами комп'ютера. А конкретніше, вона являє собою невелику конфігураційну програму, яка містить настройки для всього "залізного" вмісту вашого комп'ютера. У настройки можна вносити свої зміни: наприклад, змінювати частоту процесора. Сам BIOS розташовується на окремому чіпі з флеш-пам'яттю безпосередньо в материнську плату.

FSB (Front Side Bus) - Системна або процесорна шина - це основний канал забезпечення зв'язку процесора з іншими пристроями в системі. Системна шина також є основою для формування частоти інших шин передачі даних комп'ютера, на кшталт AGP, PCI, PCI-E, Serial-ATA, а також оперативної пам'яті. Саме вона служить основним інструментом у підвищенні частоти CPU (процесора). Множення частоти процесорної шини на процесорний множник (CPU Multiplier) і забезпечує частоту процесора.

Починаючи з Pentium 4, корпорація Intel стала застосовувати технологію QPB (Quad Pumped Bus) - вона ж QDR (Quad Data Rate) - суть якої полягає в передачі чотирьох 64-розрядних блоків даних за такт роботи процесора, тобто з реальною частотою, наприклад, в 200Mhz ми отримуємо 800Mhz ефективною.

У той же час у колись конкуруючих AMD Athlon передача йде по обох фронтах сигналу, в результаті ефективна швидкість передачі в два рази вище, ніж реальна частота, 166Mhz у Athlon XP дає 333 ефективних мегагерц.

Приблизно так само йдуть справи в лінійці процесорів від AMD - K8, (Opteron, Athlon 64, Sempron (S754 / 939 / AM2)): шина FSB отримала продовження, тепер вона є лише опорною частотою (тактовий генератор - HTT), помноживши на яку спеціальний множник ми отримаємо ефективну частоту обміну даними між процесором і зовнішніми пристроями. Технологія отримала назву Hyper Transport - HT і являє собою особливі високошвидкісні послідовні канали з частотою синхронізації 1 ГГц при "подвоєною" швидкості передачі (DDR), що складаються з двох односпрямованих шин шириною 16 біт. Максимальна швидкість передачі даних становить 4 Гбіт / с. Також від тактового генератора формується частота процесора, AGP, PCI, PCI-E, Serial-ATA. Частота пам'яті виходить від частоти процесора, завдяки понижувального коефіцієнта.

джампер являє собою якийсь "замикач" контактів, зібраний в мініатюрному корпусі. Залежно від того, які саме контакти на платі замкнуті (або які не замкнуті), система визначає власні параметри.

процесор

процесорний множник (Frequency Ratio / Multiplier) дозволяє домогтися необхідної нам підсумкової частоти процесора, залишаючи при цьому частоту системної шини незмінною. На даний момент у всіх процесорах Intel і AMD (крім Athlon 64 FX, Intel Pentium XE і Core 2 Xtreme) множник є заблокованим, принаймні в бік збільшення.

процесорний кеш (Cache) - невелика кількість дуже швидкої пам'яті, вбудованої безпосередньо в процесор. Кеш значно впливає на швидкість обробки інформації, так як зберігає в собі дані, що виконуються в даний момент, і навіть ті, які можуть знадобитися найближчим часом (керує цим в процесорі блок передвибірки даних). Кеш буває двох рівнів і позначається наступним чином:

L1 - кеш першого рівня, найбільш швидкий і менш ємний з усіх рівнів, безпосередньо "спілкується" з процесорним ядром і найчастіше має розділену структуру: одну половину під дані ( L1D), Другу - інструкції ( L1I). Типовий обсяг для AMD S462 (A) і S754 / 939/940 процесорів становить 128Kb, Intel S478 \\ LGA775 - 16Kb.

L2 - кеш другого рівня, в якому знаходяться дані, витіснення з кешу першого рівня, є менш швидким, але більш ємним. Типові значення: 256, 512, 1024 і 2048Kb.

L3 - в настільних процесорах застосовувався вперше в процесорі Intel Pentium 4 Extreme Edition (Gallatin) і мав ємність в 2048Kb. Також вже досить давно знайшов собі місце в серверних CPU, а незабаром має з'явитись у новому поколінні процесорів AMD K10.

ядро - кремнієвий чіп, кристал, що складається з декількох десятків мільйонів транзисторів. Він, власне, і є процесором - займається виконанням інструкцій і обробкою надходять до нього даних.

процесорний степінг - нова версія, покоління процесора зі зміненими характеристиками. Судячи зі статистики, чим більше степінг, тим краще розганяється процесор, хоча і не завжди.

набори інструкцій - MMX, 3DNow !, SSE, SSE2, SSE3 і т.д. Починаючи з 1997 року, з впровадженням кампанією Intel першої в історії процессоростроения інструкції MMX (MultiMedia eXtensions), оверклокери отримали ще один спосіб збільшення продуктивності. Ці інструкції є нічим іншим як концепцією SIMD (Single Instruction Many Data - "одна команда - багато даних") і дозволяють ні багато ні мало обробку кількох елементів даних за допомогою однієї інструкції. Самі по собі вони, зрозуміло, не підвищать швидкість обробки інформації, але з підтримкою цих інструкцій програмами певний приріст відзначається.

техпроцес (Технологія виготовлення) - поряд з різними оптимізаціями, проведеними з кожним новим степпінгом, зменшення техпроцесу є найбільш дієвим способом подолання кордону розгону процесора. Позначається дивним буквосполучення "мкм", "нм". Приклад: 0.13 \\ 0.09 \\ 0.065мкм або 130 \\ 90 \\ 65нм.

Socket (Сокет) - Тип роз'єму процесора для установки процесора в материнську плату. Наприклад, S462 \\ 478 \\ 479 \\ 604 \\ 754 \\ 775 \\ 939 \\ 940 \\ AM2 і т.п.

Іноді кампанії-виробники поряд з числовим найменуванням використовують літерні, так наприклад S775 - він же Socket T, S462 - Socket A. Така видима плутанина може трохи дезорієнтувати користувача-початківця. Будьте уважні.

пам'ять

SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) - система синхронізації динамічної пам'яті з довільним доступом. До даного типу відноситься вся оперативна пам'ять, що застосовується в сучасних настільних комп'ютерах.

DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) - Вдосконалений тип SDR SDRAM з подвоєною кількістю даних переданих за такт.

DDR2 SDRAM - подальший розвиток DDR, що дозволяє досягти вдвічі більшу частоту зовнішньої шини даних в порівнянні з частотою мікросхем DDR при рівній внутрішній частоті функціонування оних. Вся керуюча логіка введення / виведення працює на частоті, в два рази меншою швидкості передачі, тобто ефективна частота в два рази вище реальної. Проводиться за більш тонкому 90-нм техпроцесу і поряд зі зниженим номінальною напругою до 1.8V (з 2.5V у DDR) споживає менше енергії.

Реальна і ефективна частота пам'яті - з появою DDR і DDR2 пам'яті в наше життя ввійшло таке поняття як реальна частота - це частота, на якій працюють дані модулі. Ефективна ж частота - це та, на якій пам'ять працює по специфікаціям стандартів DDR, DDR2 і інших. Тобто з подвоєною кількістю переданих даних за такт. Для прикладу: при реальній частоті DDR 200Mhz ефективна становить 400Mhz. Тому в позначеннях вона найчастіше значиться як DDR400. Даний фокус можна розглядати не більше ніж маркетинговий хід. Таким чином, нам дають зрозуміти, що, раз даних за такт передається в два рази більше, значить, і швидкість в два рази вище ... що далеко не так. Але для нас це не настільки важливо, не варто заглиблюватися в нетрі маркетингу.

Реальна частота, MHz	Ефективна частота, MHz	Пропускна здатність, Mbps
100	200	1600
133	266	2100
166	333	2700
200	400	3200
216	433	3500
233	466	3700
250	500	4000
266	533	4200
275	550	4400
300	600	4800
333	667	5300
350	700	5600
400	800	6400
500	1000	8000
533	1066	8600
667	1333	10600

Позначення пам'яті з теоретичної пропускної здатності - купуючи пам'ять поряд зі звичними позначеннями на кшталт DDR 400 або DDR2 800, в нашому випадку можна побачити такі найменування як PC-3200 і PC2-6400. Все це ніщо інше, як позначення однієї і тієї ж пам'яті (DDR 400 і DDR2 800 відповідно), але тільки в теоретичній пропускної здатності, про яку йдеться в Mb \\ s. Черговий маркетинговий хід.

Позначення пам'яті за часом доступу - час, протягом якого відбувається зчитування інформації з комірки пам'яті. Позначається в "ns" (наносекунди). Для того щоб перевести ці значення в частоту, слід розділити 1000 Перейти кількість цих самих наносекунд. Таким чином, можна отримати реальну частоту роботи ОЗУ.

таймінги - затримки, що виникають при операціях з вмістом осередків пам'яті, наведені далі. Це аж ніяк не всі їх кількість, а тільки найосновніші:

• CAS # Latency (tCL) - період між командою читання і початком передачі даних.
• tRAS (ACTIVE to PRECHARGE command) - мінімальний час між командою активації і командою закриття одного банку пам'яті.
• tRCD (ACTIVE to READ or WRITE delay) - мінімальний час між командою активації і командою читання / запису.
• tRP (PRECHARGE command period) - мінімальний час між командою закриття і повторної активації одного банку пам'яті.
• Command rate (Command Rate: 1T / 2T) - затримки командного інтерфейсу, що відбуваються через великої кількості фізичних банків пам'яті. Ручному налаштуванні піддається поки тільки на НЕ Intel чіпсетах.
• SPD (Serial Presence Detect) - чіп, що знаходиться на модулі оперативної пам'яті. Містить в собі інформацію про частоту, таймингах, а також виробника і дату виготовлення даного модуля.

теорія

Яким саме чином ми будемо перевищувати номінальну частоту процесора, ви вже здогадалися, вірно? Все просто як бублик: у нас є системна шина (aka FSB або тактовий генератор - для AMD K8) і процесорний множник (він же коефіцієнт множення). Елементарно міняємо числові значення одного з них і на виході отримуємо необхідну частоту.

Для прикладу: ми маємо якийсь процесор зі стандартною частотою в 2200MHz. Починаємо думати, а чому ж це виробник так поскупився, коли в цій же лінійці з таким же ядром є моделі з 2600MHz та вище? Потрібно це справа поправити! Існує два способи: змінити частоту процесорної шини або змінити процесорний множник. Але для початку, якщо ви не маєте навіть початкових знань в комп'ютерній техніці і не в змозі поодинці тільки назвою процесора визначити стандартну для нього частоту FSB або його множник, раджу застосувати більш надійний метод. Спеціально для цього існують програми, що дозволяють отримати вичерпну інформацію по своєму процесору. CPU-Z в своєму сегменті є лідером, проте є й інші. Можна з таким же успіхом використовувати SiSoftware.Sandra, RightMark CPU Clock Utility. Скориставшись отриманими програмами, ми можемо легко обчислити частоту FSB і множник процесора (а заодно ще купу раніше невідомої, але чертовски корисної інформації).

Візьмемо, наприклад, процесор Intel Pentium 2.66GHz (20x133MHz) на ядрі Northwood.

Після нехитрих операцій у вигляді підняття частоти FSB, ми отримуємо 3420MHz.

Ось воно як! Ми вже бачимо, як в ваших умах закопошившихся звивини, множать немислимі числа на жахливі коефіцієнти ... не так швидко друзі! Так, ви все відмінно зрозуміли: для розгону нам знадобиться або збільшення множника, або частоти системної шини (а краще всього відразу, і, головне, побільше - прим. Прихованої внутрішньої жадібності). Але не все так просто в нашому житті, палиць в колесах вистачає, тому давайте перш, ніж приступати, ознайомимося з ними.

Вам вже відомо, що більшість присутніх на ринку процесорів мають заблокований множник ... ну, принаймні, в ту сторону, куди б нам хотілося - в бік збільшення. Така можливість є тільки у щасливих володарів AMD Athlon 64 FX і деяких моделей Pentium XE. (Варіанти з раритетними Athlon XP, випущеними до 2003 року, не розглядаються). Дані моделі практично без проблем (метушнею з пам'яттю і недостатнім запасом частоти FSB у материнської плати) можуть гнати свої і так вже "неслабочастотние" "каміння". Розблокований множник в цій серії процесорів є ніщо інше, як подарунок користувачам, які віддали чималі гроші. Всім іншим, хто не в змозі витрачалося 1000 м $ на процесор, слід йти (немає, аж ніяк не лісом) просто іншим шляхом ...

Підвищення частоти FSB або тактового генератора. Так, це і є наш рятівник, який практично в 90% випадків є основним інструментом для розгону. Залежно від того, наскільки давно ви придбали свій процесор або материнську плату, буде різнитися ваша стандартна частота FSB.

Починаючи з перших Athlon у AMD і Intel Pentium на S478, стандартом була 100MHz системна шина. Далі "Атлон" перейшли спочатку на 133, потім 166 і врешті-решт закінчили своє життя на 200Mhz шині. Intel теж не спала і поступово збільшувала частоти: 133, потім відразу 200, тепер уже 266, і навіть 333MHz (1333Mhz в перерахунку QDR).

Тобто, маючи сучасну материнську плату з хорошим потенціалом до збільшення частоти тактового генератора (власне цей кварц, керуючий частотою FSB, також може позначатися як PLL), все стає гранично просто - це збільшення самої частоти. До яких меж і як власне її змінювати, ми поговоримо трохи пізніше.

Сподіваємося, ви не забули що таке FSB? Ні, маються на увазі не мегагерци, на яких вона працює, а безпосереднє значення. FSB - це системна шина, що зв'язує процесор з іншими пристроями в системі. Але в той же час вона є основою для формування частоти інших шин, таких як AGP, PCI, S-ATA, а також оперативної пам'яті. І що ж це значить? А значить це те, що при підвищенні оной ми будемо автоматично підвищувати частоти AGP, PCI, S-ATA і "оперативки". І якщо підвищення останньої в розумних межах тільки нам на руку (в даний час виключно материнські плати на основі чіпсета NVIDIA nForce4 SLI Intel Edition вміють розганяти процесор незалежно від пам'яті), то ось S-ATA, PCI і AGP з PCI-E нам розганяти абсолютно не потрібно. Справа в тому, що вони досить-таки чутливо сприймають подібні експерименти і відповідають нам вельми неприємними наслідками. Номінали даних шин складають: PCI - 33.3Mhz, AGP - 66.6Mhz, SATA і PCI-E - 100Mhz. І значно перевищувати їх вкрай не рекомендується. Нестабільна робота того ж S-ATA може привести до втрати даних з вашого S-ATA диска!

Тобто, це дуже значне обмеження ... було. А справа ось у чому: зметикувавши про користь такого прорахунку, деякі виробники чіпсетів вирішили дану проблемку усунути самостійно. Почалося все з того, що почали застосовуватися спеціальні подільники, автоматично переключають шини PCI і AGP на номінал при 100, 133, 166 ... MHz. (І виникали такі цікаві ситуації, при яких процесор був стабільний при 166Mhz, спочатку працював на 133, а ось на 165 - ні в яку!), Тепер ви розумієте, чому. Але не всіх цей урок навчив. Далеко за прикладами йти не потрібно: випущений спочатку ери Athlon 64 чіпсет VIA K8T800. Маючи досить непогану функціональність і ціну, він банально не вміє фіксувати частоти PCI \\ AGP \\ S-ATA при підвищенні HTT. Тобто, більше ніж 220-230Mhz приросту по тактового генератора ви не отримаєте. Ось так, сумно панове. Будьте пильні, не попадіться на подібний чіпсет (хоча він і застарий вже трохи).

Таким чином, ми ставимо крапку на цьому розділі статті та переходимо до наступного. Трохи розглянули теоретичну частину, плюс трохи нюансів, які можуть попастися на вашому шляху. Пора, чи що, приступати вже до справи. Заодно розбираючись по ходу, які ще палки з коліс має бути виймати.

Далі буде…

Материнська плата - це друкована плата (PCB), яка з'єднує процесор, пам'ять і всі ваші плати розширення разом для повноцінної роботи комп'ютера. При виборі материнської плати необхідно враховувати її форм-фактор. Форм-фактор - це світовий стандарт, що визначає розмір материнської плати, розташування інтерфейсів, портів, гнізд, слотів, місце кріплення до корпусу, роз'єм для підключення блоку живлення.

Форм-фактор

Більшість материнських плат, зроблені в даний час є ATX, такі материнські плати мають розміри 30.5 x 24.4 см. Трохи менше (24.4 x 24.4 см) форм-фактор mATX. Материнські плати mini-ITX мають зовсім скромні розміри (17 х 17 см). Материнська плата ATX має стандартні роз'єми, такі як PS / 2 порти, порти USB, паралельний порт, послідовний порт, вбудований в материнську плату биос і т.д. ATX материнська плата встановлюється в стандартну корпус.

Чіпсет материнської плати

Як правило, в материнську плату встановлено різні слоти і роз'єми. Чіпсет - це все мікросхеми, наявні на материнській платі, які забезпечують взаємодію всіх підсистем комп'ютера. Основними виробниками чіпсетів на даний момент є компанії Intel, nVidia і ATI (AMD). До складу чіпсета входять північний і південний міст.

Схема чіпсета Intel P67

північний міст призначений для підтримки відеокарти і оперативної пам'яті і безпосередньої роботи з процесором. Крім того, північний міст контролює частоту системної шини. Однак сьогодні часто контролер вбудовується в процесор, це значно знижує тепловиділення і спрощує функціонування системних контролерів

південний міст забезпечує функції введення і виведення, і містить контролери пристроїв розташованих на периферії, таких як аудіо, жорсткий диск та інші. Також в ньому міститися контролери шин, що сприяють підключенню периферійних пристроїв, наприклад, USB або шини PCI.

Швидкість роботи комп'ютера залежить від того, наскільки узгоджено взаємодію чіпсета і процесора. Для більшої ефективності процесор і чіпсет повинні бути від одного виробника. Крім того, необхідно враховувати, що чіпсет повинен відповідати обсягу і типу оперативної пам'яті.

сокет процесора

Soket - це вид роз'єму в материнській карті, який буде відповідати роз'єму вашого процесора і призначений для його підключення. Саме роз'єм сокета розділяє материнські плати.

• Сокети починаються на AM, FM і S підтримують процесори фірми AMD.
• Сокети починаються на LGA мають підтримку процесорів фірми Intel.

Який саме тип сокета відповідає вашому процесору, ви дізнаєтеся з інструкції до самого процесора, а взагалі вибір материнської плати відбувається одночасно з вибором процесора, їх як би підбирають один для одного.

Слоти оперативної пам'яті

При виборі материнської плати велике значення має тип і частота оперативної пам'яті. На даний момент використовуються пам'ять DDR3 з частотою 1066, 1333, 1600, 1800 або 2000 МГц, до неї була DDR2, DDR і SDRAM. Пам'ять одного типу не вдасться підключити до материнської плати, якщо її роз'єми призначені для пам'яті іншого типу. Хоча на даний момент існують моделі материнських плат зі слотами і для DDR2, і для DDR3. Незважаючи на те, що оперативна пам'ять підключитися до материнської плати, призначеної для більшої частоти, краще цього не робити, так як це негативно позначиться на роботі комп'ютера. Якщо в майбутньому передбачається збільшити обсяг оперативної пам'яті, то необхідно вибирати материнську плату з великою кількістю роз'ємів для неї (максимальна кількість - 4).

PCI слот

У слот PCI можна підключати карти розширення, такі як звукова карта, модем, ТВ-тюнери, мережева карта, карта бездротової мережі Wi-Fi і т.д. Хочемо зазначити, що чим більше даних слотів, тим більше додаткових пристроїв ви зможете підключити до материнської плати. Наявність двох і більше однакових PCI-E x16 слотів для підключення відеокарт говорить про можливість їх одночасної і паралельної роботи.

З причини того, що сучасні додаткові пристрої включають в себе системи охолодження і просто мають габаритний вид, вони можуть заважати підключенню в сусідній слот іншого пристрою. Тому навіть якщо ви не збираєтеся підключати до комп'ютера купу внутрішніх додаткових плат, все одно, варто вибирати материнську плату з як мінімум 1-2 слотами PCI, щоб ви змогли без проблем підключити навіть мінімальний набір пристроїв.

PCI Express

Слот PCI Express необхідний для підключення PCI-E відеокарти. Деякі плати, мають 2 і більше роз'єму pci-e підтримують конфігурацію SLI або Crossfire, для підключення декількох відеокарт одночасно. Отже, якщо необхідно підключити одночасно дві або три однакових відеокарти, наприклад, для ігор або роботи з графікою, необхідно вибирати материнську плату з відповідною кількістю слотів типу PCI Express x16.

частота шини

Частота шини - це загальна пропускна здатність материнської плати, і чим вона вища, тим буде швидше продуктивність всієї системи. Врахуйте, що частота шини процесора повинна відповідати частоті шини материнської плати, в іншому випадку процесор з частотою шини вище, підтримуваної материнською платою, працювати не буде.

Роз'єми для жорстких дисків

Найактуальнішим на сьогоднішній день є SATA роз'єм для підключення жорстких дисків, який прийшов на зміну старому роз'єму IDE. На відміну від иде, САТА має більш високу швидкість передачі даних. Сучасні роз'єми SATA 3 підтримують швидкість в 6 Гб / с. Чим більше SATA роз'ємів, тим більше жорстких дисків ви зможете підключити до системної плати. Але врахуйте, що кількість жорстких дисків може бути обмежена корпусом системного блоку. Тому якщо ви хочете встановити більше двох вінчестерів, то переконаєтеся, що така можливість є в корпусі.

Незважаючи на те, що роз'єм SATA активно витісняє IDE, нові моделі материнських карт все одно комплектують роз'ємом IDE. Більшою мірою це робиться для зручності апгрейда, тобто провівши оновлення комплектуючих комп'ютера, щоб зберегти всю наявну інформацію на старому жорсткому диску з IDE роз'ємом і не відчувати труднощів з її копіюванням.

Якщо ви купуєте новий комп'ютер і плануєте використовувати старий жорсткий диск, то максимум рекомендуємо його задіяти як додатковий вінчестер. Краще все-таки наявну інформацію переписати на новий HDD з SATA підключенням, так як старий буде помітно гальмувати роботу всієї системи.

USB роз'єми

Зверніть увагу на кількість USB роз'ємів на задній панелі материнської карти. Чим їх більше, тим відповідно краще, так як практично всі існуючі додаткові пристрої мають саме USB роз'єм для підключення до комп'ютера, а саме: клавіатури, мишки, флешки, мобільний телефон, Wi-Fi адаптер, принтер, зовнішній жорсткий диск, модем і т .п. Щоб задіяти всі ці пристрої необхідна достатня кількість роз'ємів для кожного пристрою.

USB 3.0 - це новий стандарт передачі інформації через USB інтерфейс, швидкість передачі даних досягає до 4.8 Гб / с.

звук

Кожна материнська плата має звуковий контролер. Якщо ви любитель послухати музику, то рекомендуємо вибирати материнську плату з великою кількістю звукових каналів.

• 2.0 - звукова карта підтримує стереозвук, дві колонки або навушники;
• 5.1 - звукова карта підтримує аудіосистему об'ємного звуку, а саме 2 передніх динаміків, 1 центральний канал, 2 задніх динаміка і сабвуфер;
• 7.1 - підтримка системи об'ємного звуку, має таку ж архітектуру як для роботи системи 5.1, тільки додаються бічні динаміки.

Якщо материнська карта має підтримку багатоканальної аудіосистеми, то ви з легкістю зможете побудувати домашній кінотеатр на основі комп'ютера.

Додаткові функції

Вентилятори можна підключити до будь-якої материнської плати, яка має роз'єми для вентиляторів (кулерів), для забезпечення надійного і гарного охолодження всіх внутрішніх комплектуючих в системному блоці. Рекомендується наявність декількох таких роз'ємів.

Ethernet - це контролер, встановлений на материнській платі, за допомогою нього здійснюється підключення до інтернету. Якщо ви плануєте активно користуватися інтернетом, і ваш Інтернет-провайдер підтримує швидкість в 1 Гбіт / с, то купуйте материнську плату з підтримкою такої швидкості. А взагалі, якщо ви купуєте материнську плату на досить тривалий проміжок часу, і в найближчі 3 роки не плануєте її міняти, то краще відразу брати карту з підтримкою гигабитной мережі, враховуючи темпи розвитку технологій.

Wi-Fi вбудований модуль, знадобиться тому якщо у вас є WI-FI роутер. Купивши таку материнську плату, ви позбудетеся від зайвих проводів, але правда вай-фай не зможе порадувати вас високою швидкістю, як Ethernet.

Bluetooth - вельми корисна штука, так як завдяки блютуз контролеру Ви зможете не тільки завантажувати контент з комп'ютера на свій мобільний телефон, а так само підключити бездротові мишку та клавіатуру і навіть Bluetooth-гарнітуру, тим самим позбувшись від проводів.

RAID контролер- з ним можна не боятися за збереження файлів на комп'ютері в разі поломки вінчестера. Для включення цієї технології необхідно встановити. як мінімум 2 однакових жорстких диска в режимі дзеркала, і всі дані з одного накопичувача будуть автоматично копіюватися на інший.

твердотільні конденсатори - це використання більш стійких до навантаження і температурі конденсаторів, що містять полімер. У них більший термін служби і вони краще переносять високу температуру. Практично всі виробники вже перейшли на них при виготовленні материнських плат.

Цифрова система живлення - забезпечує харчування процесора і решти схеми без перепадів і в достатньому обсязі. На ринку присутні як дешеві цифрові блоки, які нічим не краще аналогових, так і більш дорогі і вмілі. Знадобиться, якщо у Вас слабкий блок живлення або неякісна електромережу, і не використовується більше UPS, або будете розганяти процесор.

Кнопки для швидкого розгону - дозволяють підвищувати частоту шини або подається напруга одним натисканням. Буде корисна оверклокерам.

Захист від статичної напруги - ця проблема здається несуттєвою, поки ви взимку не потягніться до свого улюбленця, попередньо знявши светр. І хоча це відбувається так нечасто, все ж дуже прикро спалити плату одним необережним рухом.

Military Class- це проходження тестування плати в умовах підвищеної вологості, сухості, холоду, спеки, перепаду температури та інших стрес-тестів. Якщо материнська плата пройшла всі ці тести, значить вивести з ладу може хіба що розряд блискавки. Існують різні класи, що відрізняються набором пройдених випробувань.

Многобіосность збереже Вам гроші і нерви після невдалих дослідів з BIOS або UEFI. В іншому випадку, ви отримуєте неробочу плату. І для її відновлення знадобиться знайти іншу робочу материнську плату, бажано такого ж типу. У многобіосних платах можна просто переключитися на резервну UEFI. У деяких платах це реалізовано як відкат до початкового UEFI. Дуже стане в нагоді для любителів експериментів.

«Розігнані» порти USB або LAN- це технологія, яка трапляється практично на всіх материнських платах. Полягає в тому, що швидкість USB збільшується тільки за певних умов. А збільшення швидкості мережі LAN ви помітите тільки при зменшенні pingа в мережевих іграх