Орен-пк
spacer
Описание и решение проблем с компьютерным железом. Здесь можно прочитать как правильно эксплуатировать и обслуживать аппаратную и программную часть компьютера.

Сайт для пользователей персональных компьютеров

Системный блок Материнская плата Процессор Оперативная память Видеокарта Жёсткий диск Оптический привод Сборка ПК онлайн Навигация по сайту
Главная
Обзор Пк
Обзор ПО
Скачать
Каталог
Фотогалерея
Опросы
FAQ
  1. FAQ по системным платам
Admin: FAQ по системным платам

Я хотел бы кое-что узнать о моей плате - как мне описать ее?

Прежде всего - привести ее фирменное название. Если его нет - привести надписи на плате, которые могут быть похожи на название. Описать основные признаки платы (под какой процессор, какие шины, сколько разъемов каждой шины, сколько каких разъемов под кэш/память, что написано на больших микросхемах и т.п.). Если плата не имеет фирменного названия, имеет смысл привести строку идентификации BIOS, которая выводится при перезагрузке внизу экрана, и тип самого BIOS (AMI, AWARD, Phoenix, Acer и т.п.). Чем больше информации - тем выше вероятность верного опознания платы другими и получения ответов на заданные вопросы.

Что такое Chipset?

Chip Set - набор микросхем. Это одна или несколько микросхем, таймеры, систему управления пспециально разработанных для "обвязки" микропроцессора. Они содержат в себе контроллеры прерываний, прямого доступа к памяти,амятью и шиной - все те компоненты, которые в оригинальной IBM PC были собраны на отдельных микросхемах. Обычно в одну из микросхем набора входят также часы реального времени с CMOS-памятью и иногда - клавиатурный контроллер, однако эти блоки могут присутствовать и в виде отдельных чипов. В последних разработках в состав микросхем наборов для интегрированных плат стали включаться и контроллеры внешних устройств.

Тип набора в основном определяет функциональные возможности платы: типы поддерживамых процессоров, структура/объем кэша, возможные сочетания типов и объемов модулей памяти, поддержка режимов энергосбережения, возможность программной настройки параметров и т.п. На одном и том же наборе может выпускаться несколько моделей системных плат, от простейших до довольно сложных с интегрированными контроллерами портов, дисков, видео и т.п.

Что такое IRQ и DMA и как их распpеделять?

IRQ (Interrupt ReQuest - запрос прерывания) - сигнал от одного из узлов компьютера, требующий внимания процессора к этом узлу. Возникает при наступлении какого-либо события (например, нажатии клавиши, завершении операции чтения/записи на диске и т.п.). На PC AT предусмотрено 15 (на XT - 8) линий IRQ, часть которых используется внутренними контроллерами системной платы, а остальные заняты стандартными адаптерами либо не используются:

0  - системный таймер
1  - контроллер клавиатуры
2  - сигнал возврата по кадру (EGA/VGA), на AT соединен с IRQ 9
3  - обычно COM2/COM4
4  - обычно COM1/COM3
5  - контроллер HDD (XT), обычно свободен на AT
6  - контроллер FDD
7  - LPT1, многими LPT-контроллерами не используется
8  - часы реального времени с автономным питанием (RTC)
9  - параллельна IRQ 2
10 - не используется
11 - не используется
12 - обычно контроллер мыши типа PS/2
13 - математический сопроцессор
14 - обычно контроллер IDE HDD (первый канал)
15 - обычно контроллер IDE HDD (второй канал)

На AT и всех современных платах сигнал IRq 2 схемно поступает на вход, соответствующий IRq 9 и вызывает запуск обработчика прерываний, связанного с IRq 9, который программно эмулирует прерывание по IRq 2. Таким образом, программы, работающие с IRq 9, будут работать всегда, а использующие IRq 2 - могут не работать, если не установлен правильный обработчик IRq 9.

DMA (Direct Memory Access - прямой доступ к памяти) - способ обмена данными между внешним устройством и памятью без участия процессора, что может заметно снизить нагрузку на процессор и повысить общую производительность системы. Режим DMA позволяет освободить процессор от рутинной пересылки данных между внешними устройствами и памятью, отдав эту работу контроллеру DMA; процессор в это время может обрабатывать другие данные или другую задачу в многозадачной системе. На PC AT есть 7 (на XT - 4) независимых каналов контроллера DMA:

0 - регенерация памяти на некоторых платах
1 - не используется
2 - контроллер FDD
3 - контроллер HDD на XT, на AT не используется
5 - не используется
6 - не используется
7 - не используется

Каналы 0-3 - восьмиразрядные, каналы 5-7 - шестнадцатиразрядные.

С учетом этого, новые адаптеры следует настраивать прежде всего на полностью свободные каналы IRQ (10, 11) и DMA (1, 5-7), а затем - на свободные в конкретной системе (например, IRQ 5 или 12, DMA 3). Возможность использования одного IRQ несколькими адаптерами зависит от типа шины и требует поддержки со стороны драйверов этих адаптеров. Использование разными адаптерами одного канала DMA в принципе возможно, но связано со множеством проблем и потому не рекомендуется.

Что такое BIOS и зачем он нужен?

Это Basic Input/Output System - основная система ввода/вывода, зашитая в ПЗУ (отсюда название ROM BIOS). Она представляет собой набор программ проверки и обслуживания аппаратуры компьютера, и выполняет роль посредника между DOS и аппаратурой. BIOS получает управление при включении и сбросе системной платы, тестирует саму плату и основные блоки компьютера - видеоадаптер, клавиатуру, контроллеры дисков и портов ввода/вывода, настраивает Chipset платы и загружает внешнюю операционную систему. При работе под DOS/Windows BIOS управляет основными устройствами, при работе под OS/2, UNIX, WinNT BIOS практически не используется, выполняя лишь начальную проверку и настройку.

Обычно на системной плате установлено только ПЗУ с системным (Main, System) BIOS, отвечающим за саму плату и контроллеры FDD, HDD, портов и клавиатуры; в системный BIOS практически всегда входит System Setup - программа настройки системы. Видеоадаптеры и контроллеры HDD с интерфейсом ST-506 (MFM) и SCSI имеют собственные BIOS в отдельных ПЗУ; их также могут иметь и другие платы - интеллектуальные контроллеры дисков и портов, сетевые карты и т.п.

Обычно BIOS для современных системных плат разрабатывается одной из специализирующихся на этом фирм - Award Software, American Megatrends Inc. (AMI), реже - Phoenix Technology, Microid Research; в данное время наиболее популярен Award BIOS 4.51G. Некоторые производители плат (например, IBM, Intel, Acer) сами разрабатывают BIOS'ы для них. Иногда для одной и той же платы имеются версии BIOS от разных производителей - в этом случае допускается копировать прошивки или заменять микросхемы ПЗУ; в объем же случае каждая версия BIOS привязана к конкретной модели платы.

Раньше BIOS зашивался в однократно программируемые ПЗУ либо в ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием; сейчас в основном выпускаются платы с электрически перепрограммируемыми ПЗУ (Flash ROM), которые допускают перешивку BIOS средствами самой платы. Это позволяет исправлять заводские ошибки в BIOS, изменять заводские умолчания, программировать собственные экранные заставки и т.п.

Тип микросхемы ПЗУ обычно можно определить по маркировке: 27xxxx - обычное ПЗУ, 28xxxx или 29xxxx - flash. Если на корпусе микросхемы 27xxxx есть прозрачное окно - это ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием, которое можно "перешить" программатором; если окна нет - это однократно программируемое ПЗУ, которое в общем случае можно лишь заменить на другое.

Чем отличаются шины XT-Bus, ISA, EISA, VLB, PCI, PCMCIA и MCA?

XT-Bus - шина архитектуры XT - первая в семействе IBM PC. Относительно проста, поддерживает обмен 8-разрядными данными внутри 20-разрядного (1 Мб) адресного пространства (обозначается как "разрядность 8/20"), работает на частоте 4.77 МГц. Совместное использование линий IRQ в общем случае невозможно. Конструктивно оформлена в 62-контактних разъемах.

ISA (Industry Standard Architecture - архитектура промышленного стандарта) - основная шина на компьютерах типа PC AT (другое название - AT-Bus). Является расширением XT-Bus, разрядность - 16/24 (16 Мб), тактовая частота - 8 МГц, предельная пропускная способность - 5.55 Мб/с. Разделение IRQ также невозможно. Возможна нестандартная организация Bus Mastering, но для этого нужен запрограммированный 16-разрядный канал DMA. Конструктив - 62-контактный разъем XT-Bus с прилегающим к нему 36-контактным разъемом расширения.

EISA (Enhanced ISA - расширенная ISA) - функциональное и конструктивное расширение ISA. Внешне разъемы имеют такой же вид, как и ISA, и в них могут вставляться платы ISA, но в глубине разъема находятся дополнительные ряды контактов EISA, а платы EISA имеют более высокую ножевую часть разъема с дополнительными рядами контактов. Разрядность - 32/32 (адресное пространство - 4 Гб), работает также на частоте 8 МГц. Предельная пропускная способность - 32 Мб/с. Поддерживает Bus Mastering - режим управления шиной со стороны любого из устройств на шине, имеет систему арбитража для управления доступом устройств у шине, позволяет автоматически настраивать параметры устройств, возможно разделение каналов IRQ и DMA.

MCA (Micro Channel Architecture - микроканальная архитектура) - шина компьютеров PS/2 фирмы IBM. Не совместима ни с одной дру- гой, разрядность - 32/32, (базовая - 8/24, остальные - в качестве расширений). Поддерживает Bus Mastering, имеет арбитраж и автоматическую конфигурацию, синхронная (жестко фиксирована длительность цикла обмена), предельная пропускная способность - 40 Мб/с. Конструктив - одно-трехсекционный разъем (такой же, как у VLB). Первая, основная, секция - 8-разрядная (90 контактов), вторая - 16-разрядное расширение (22 контакта), третья - 32-разрядное расширение (52 контакта). В основной секции предусмотрены линии для передачи звуковых сигналов. Дополнительно рядом с одним из разъемов может устанавливаться разъем видеорасширения (20 контактов). EISA и MCA во многом параллельны, появление EISA было обусловлено собственностью IBM на архитектуру MCA.

VLB (VESA Local Bus - локальная шина стандарта VESA) - 32-разрядное дополнение к шине ISA. Конструктивно представляет собой дополнительный разъем (116-контактный, как у MCA) при разъеме ISA. Разрядность - 32/32, тактовая частота - 25..50 МГц, предельная скорость обмена - 130 Мб/с. Электрически выполнена в виде расширения локальной шины процессора - большинство входных и выходных сигналов процессора передаются непосредственно VLB-платам без промежуточной буферизации. Из-за этого возрастает нагрузка на выходные каскады процессора, ухудшается качество сигналов на локальной шине и снижается надежность обмена по ней. Поэтому VLB имеет жесткое ограничение на количество устанавливаемых устройств: при 33 МГц - три, 40 МГц - два, и при 50 МГц - одно, причем желательно - интегриpованное в системную плату.

PCI (Peripheral Component Interconnect - соединение внешних компонент) - развитие VLB в сторону EISA/MCA. Не совместима ни с какими другими, разрядность - 32/32 (расширенный вариант - 64/64), тактовая частота - до 33 МГц (PCI 2.1 - до 66 МГц), пропускная способность - до 132 Мб/с (264 Мб/с для 32/32 на 66 МГц и 528 Мб/с для 64/64 на 66 МГц), поддержка Bus Mastering и автоконфигурации. Количество разъемов шины на одном сегменте ограничего четырьмя. Сегментов может быть несколько, они соединяются друг с другом посредством мостов (bridge). Сегменты могут объединяться в различные топологии (дерево, звезда и т.п.). Самая популярная шина в настоящее время, используется также на других компьютерах. Разъем похожа на MCA/VLB, но чуть длиннее (124 контакта). 64-разрядный разъем имеет дополнительную 64-контактную секцию с собственным ключом. Все разъемы и карты к ним делятся на поддерживающие уровни сигналов 5 В, 3.3 В и универсальные; первые два типа должны соответствовать друг другу, универсальные карты ставятся в любой разъем.

Существует также расширение MediaBus, введенное фирмой ASUSTek - дополнительный разъем содержит сигналы шины ISA.

PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association - ассоциация производителей плат памяти для персональных компьютеров) - внешняя шина компьютеров класса NoteBook. Другое название модуля PCMCIA - PC Card. Предельно проста, разрядность - 16/26 (адресное пространство - 64 Мб), поддерживает автоконфигурацию, возможно подключение и отключение устройств в процессе работы компьютера. Конструктив - миниатюрный 68-контактный разъем. Контакты питания сделаны более длинными, что позволяет вставлять и вынимать карту при включенном питании компьютера.

Какие типы микросхем памяти используются в системных платах?

Из микросхем памяти (RAM - Random Access Memory, память с произвольным доступом) используется два основных типа: статическая (SRAM - Static RAM) и динамическая (DRAM - Dynamic RAM).

В статической памяти элементы (ячейки) построены на различных вариантах триггеров - схем с двумя устойчивыми состояниями. После записи бита в такую ячейку она может пребывать в этом состоянии столь угодно долго - необходимо только наличие питания. При обращении к микросхеме статической памяти на нее подается полный адрес, который при помощи внутреннего дешифратора преобразуется в сигналы выборки конкретных ячеек. Ячейки статической памяти имеют малое время срабатывания (единицы-десятки наносекунд), однако микросхемы на их основе имеют низкую удельную плотность данных (порядка единиц Мбит на корпус) и высокое энергопотребление. Поэтому статическая память используется в основном в качестве буферной (кэш-память).

В динамической памяти ячейки построены на основе областей с накоплением зарядов, занимающих гораздо меньшую площадь, нежели триггеры, и практически не потребляющих энергии при хранении. При записи бита в такую ячейку в ней формируется электрический заряд, который сохраняется в течение нескольких миллисекунд; для постоянного сохранения заряда ячейки необходимо регенерировать - перезаписывать содержимое для восстановления зарядов. Ячейки микросхем динамической памяти организованы в виде прямоугольной (обычно - квадратной) матрицы; при обращении к микросхеме на ее входы вначале подается адрес строки матрицы, сопровождаемый сигналом RAS (Row Address Strobe - строб адреса строки), затем, через некоторое время - адрес столбца, сопровождаемый сигналом CAS (Column Address Strobe - строб адреса столбца). При каждом обращении к ячейке регенерируют все ячейки выбранной строки, поэтому для полной регенерации матрицы достаточно перебрать адреса строк. Ячейки динамической памяти имеют большее время срабатывания (десятки-сотни наносекунд), но большую удельную плотность (порядка десятков Мбит на корпус) и меньшее энергопотребление. Динамическая память используется в качестве основной.

Обычные виды SRAM и DRAM называют также асинхронными - потому, что установка адреса, подача управляющих сигналов и чтение/запись данных могут выполняться в произвольные моменты времени - необходимо только соблюдение временнЫх соотношений между этими сигналами. В эти временные соотношения включены так называемые охранные интервалы, необходимые для стабилизации сигналов, которые не позволяют достичь теоретически возможного быстродействия памяти. Существуют также синхронные виды памяти, получающие внешний синхросигнал, к импульсам которого жестко привязаны моменты подачи адресов и обмена данными; помимо экономии времени на охранных интервалах, они позволяют более полно использовать внутреннюю конвейеризацию и блочный доступ.

FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM - динамическая память с быстрым страничным доступом) активно используется в последние несколько лет. Память со страничным доступом отличается от обычной динамической памяти тем, что после выбора строки матрицы и удержании RAS допускает многократную установку адреса столбца, стробируемого CAS, а также быструю регенерацию по схеме "CAS прежде RAS". Первое позволяет ускорить блочные передачи, когда весь блок данных или его часть находятся внутри одной строки матрицы, называемой в этой системе страницей, а второе - снизить накладные расходы на регенерацию памяти.

EDO (Extended Data Out - расширенное время удержания данных на выходе) фактически представляют собой обычные микросхемы FPM, на выходе которых установлены регистры-защелки данных. При страничном обмене такие микросхемы работают в режиме простого конвейера: удерживают на выходах данных содержимое последней выбранной ячейки, в то время как на их входы уже подается адрес следующей выбираемой ячейки. Это позволяет примерно на 15% по сравнению с FPM ускорить процесс считывания последовательных массивов данных. При случайной адресации такая память ничем не отличается от обычной.

BEDO (Burst EDO - EDO с блочным доступом) - память на основе EDO, работающая не одиночными, а пакетными циклами чтения/записи. Современные процессоры, благодаря внутреннему и внешнему кэшированию команд и данных, обмениваются с основной памятью преимущественно блоками слов максимальной ширины. В случае памяти BEDO отпадает необходимость постоянной подачи последовательных адресов на входы микросхем с соблюдением необходимых временных задержек - достаточно стробировать переход к очередному слову отдельным сигналом.

SDRAM (Synchronous DRAM - синхронная динамическая память) - память с синхронным доступом, работающая быстрее обычной асинхронной (FPM/EDO/BEDO). Помимо синхронного метода доступа, SDRAM использует внутреннее разделение массива памяти на два независимых банка, что позволяет совмещать выборку из одного банка с установкой адреса в другом банке. SDRAM также поддерживает блочный обмен. Основная выгода от использования SDRAM состоит в поддержке последовательного доступа в синхронном режиме, где не требуется дополнительных тактов ожидания. При случайном доступе SDRAM работает практически с той же скоростью, что и FPM/EDO.

PB SRAM (Pipelined Burst SRAM - статическая память с блочным конвейерным доступом) - разновидность синхронных SRAM с внутренней конвейеризацией, за счет которой примерно вдвое повышается скорость обмена блоками данных.

Микросхемы памяти имеют четыре основные характеристики - тип, объем, структуру и время доступа. Тип обозначает статическую или динамическую память, объем показывает общую емкость микросхемы, а структура - количество ячеек памяти и разрядность каждой ячейки. Например, 28/32-выводные DIP-микросхемы SRAM имеют восьмиразрядную структуру (8k*8, 16k*8, 32k*8, 64k*8, 128k*8), и кэш для 486 объемом 256 кб будет состоять из восьми микросхем 32k*8 или четырех микросхем 64k*8 (речь идет об области данных - дополнительные микросхемы для хранения признаков (tag) могут иметь другую структуру). Две микросхемы по 128k*8 поставить уже нельзя, так как нужна 32-разрядная шина данных, что могут дать только четыре параллельных микросхемы. Распространенные PB SRAM в 100-выводных корпусах PQFP имеют 32-разрядную структуру 32k*32 или 64k*32 и используются по две или по четыре в платах для Pentuim.

Аналогично, 30-контактные SIMM имеют 8-разрядную структуру и ставятся с процессорами 286, 386SX и 486SLC по два, а с 386DX, 486DLC и обычными 486 - по четыре. 72-контактные SIMM имеют 32-разрядную структуру и могут ставиться с 486 по одному, а с Pentium и Pentium Pro - по два. 168-контактные DIMM имеют 64-разрядную структуры и ставятся в Pentium и Pentium Pro по одному. Установка модулей памяти или микросхем кэша в количестве больше минимального позволяет некоторым платам ускорить работу с ними, используя принцип расслоения (Interleave - чередование).

Время доступа характеризует скорость работы микросхемы и обычно указывается в наносекундах через тире в конце наименования. На более медленных динамических микросхемах могут указываться только первые цифры (-7 вместо -70, -15 вместо -150), на более быстрых статических "-15" или "-20" обозначают реальное время доступа к ячейке. Часто на микросхемах указывается минимальное из всех возможных времен доступа - например, распространена маркировка 70 нс EDO DRAM, как 50, или 60 нс - как 45, хотя такой цикл достижим только в блочном режиме, а в одиночном режиме микросхема по-прежнему срабатывает за 70 или 60 нс. Аналогичная ситуация имеет место в маркировке PB SRAM: 6 нс вместо 12, и 7 - вместо 15. Микросхемы SDRAM обычно маркируются временем доступа в блочном режиме (10 или 12 нс).

Ниже приведены примеры типовых маркировок микросхем памяти; в обозначении обычно (но не всегда) присутствует объем в килобитах и/или структура (разрядность адреса и данных).

Статические:

61256           - 32k*8 (256 кбит, 32 кб)
62512           - 64k*8 (512 кбит, 64 кб)
32C32           - 32k*32 (1 Мбит, 128 кб)
32C64           - 64k*32 (2 Мбит, 256 кб)

Динамические:

41256           - 256k*1 (256 кбит, 32 кб)
44256, 81C4256  - 256k*4 (1 Мбит, 128 кб)
411000, 81C1000 - 1M*1 (1 Мбит, 128 кб)
441000, 814400  - 1M*4 (4 Мбит, 512 кб)
41C4000         - 4M*4, (16 Мбит, 2 Мб)
MT4C16257       - 256k*16 (4 Мбит, 512 кб)
MT4LC16M4A7     - 16M*8 (128 Мбит, 16 Мб)
MT4LC2M8E7      - 2M*8 (16 Мбит, 2 Мб, EDO)
MT4C16270       - 256k*16 (4 Мбит, 512 кб, EDO)

Микросхемы EDO часто (но далеко не всегда) имеют в обозначении "некруглые" числа: например, 53C400 - обычная DRAM, 53C408 - EDO DRAM.

Что такое DIP, SIP, SIPP, SIMM, DIMM, CELP, COAST?

Это обозначения корпусов микросхем и типов модулей памяти. DIP (Dual In line Package - корпус с двумя рядами выводов) - классические микросхемы, применявшиеся в блоках основной памяти XT и ранних AT, а сейчас - в блоках кэш-памяти. SIP (Single In line Package - корпус с одним рядом выводов) - микросхема с одним рядом выводов, устанавливаемая вертикально. SIPP (Single In line Pinned Package - модуль с одним рядом проволочных выводов) - модуль памяти, вставляемый в панель наподобие микросхем DIP/SIP; применялся в ранних AT.

SIMM (Single In line Memory Module - модуль памяти с одним рядом контактов) - модуль памяти, вставляемый в зажимающий разъем; применяется во всех современных платах, а также во многих адаптерах, принтерах и прочих устройствах. SIMM имеет контакты с двух сторон модуля, но все они соединены между собой, образуя как бы один ряд контактов.

DIMM (Dual In line Memory Module - модуль памяти с двумя рядами контактов) - модуль памяти, похожий на SIMM, но с раздельными контактами (обычно 2 x 84), за счет чего увеличивается разрядность или число банков памяти в модуле. Применяется в основном в компьютерах Apple и новых платах P5 и P6.

На SIMM в настоящее время устанавливаются преимущественно микросхемы FPM/EDO/BEDO, а на DIMM - EDO/BEDO/SDRAM.

CELP (Card Egde Low Profile - невысокая карта с ножевым разъемом на краю) - модуль внешней кэш-памяти, собранный на микросхемах SRAM (асинхронный) или PB SRAM (синхронный). По внешнему виду похож на 72-контактный SIMM, имеет емкость 256 или 512 кб. Другое название - COAST (Cache On A STick - буквально "кэш на палочке").

Модули динамической памяти, помимо памяти для данных, могут иметь дополнительную память для хранения битов четности (Parity) для байтов данных - такие SIMM иногда называют 9- и 36-разрядными модулями (по одному биту четности на байт данных). Биты четности служат для контроля правильности считывания данных из модуля, позволяя обнаружить часть ошибок (но не все ошибки). Модули с четностью имеет смысл применять лишь там, где нужна очень высокая надежность - для обычных применений подходят и тщательно проверенные модули без четности, при условии, что системная плата поддерживает такие типы модулей.

Проще всего определить тип модуля по маркировке и количеству микросхем памяти на нем: например, если на 30-контактном SIMM две микросхемы одного типа и одна - другого, то две первых содержат данные (каждая - по четыре разряда), а третья - биты четности (она одноразрядная). В 72-контактном SIMM с двенадцатью микросхемами восемь из них хранят данные, а четыре - биты четности. Модули с количеством микросхем 2, 4 или 8 не имеют памяти под четность.

Иногда на модули ставится так называемый имитатор четности - микросхема-сумматор, выдающая при считывании ячейки всегда правильный бит четности. В основном это предназначено для установки таких модулей в платы, где проверка четности не отключается; однако, существуют модули, где такой сумматор маркирован как "честная" микросхема памяти - чаще всего такие модули производятся в Китае.

72-контактные SIMM имеют четыре специальных линии PD (Presence Detect - обнаружение наличия), на которых при помощи перемычек может быть установлено до 16 комбинаций сигналов. Линии PD используются некоторыми "Brand name"-платами для определения наличия модулей в разъемах и их параметров (объема и быстродействия). Большинство универсальных плат производства "третьих фирм", как их выпускаемые ими SIMM, не используют линий PD.

В модулях DIMM, в соответствии со спецификацией JEDEC, технология PD реализуется при помощи перезаписываемого ПЗУ с последовательным доступом (Serial EEPROM) и носит название Serial Presence Detect (SPD). ПЗУ предствляет собой 8-выводную микросхему, размещенную в углу платы DIMM, а его содержимое описывает конфигурацию и параметры модуля. Системные платы с chiset'ами 440LX/BX могут использовать SPD для настройки системы управления памятью. Некоторые системные платы могут обходиться без SPD, определяя конфигурацию модулей обычным путем - это стимулирует выпуск рядом производителей DIMM без ПЗУ, не удовлетворяющих спецификации JEDEC.

Что такое кэш и зачем он нужен?

Cache (запас) обозначает быстродействующую буферную память между процессором и основной памятью. Кэш служит для частичной компенсации разницы в скорости процессора и основной памяти - туда попадают наиболее часто используемые данные. Когда процессор первый раз обращается к ячейке памяти, ее содержимое параллельно копируется в кэш, и в случае повторного обращения в скором времени может быть с гораздо большей скоростью выбрано из кэша. При записи в память значение попадает в кэш, и либо одновременно копируется в память (схема Write Through - прямая или сквозная запись), либо копируется через некоторое время (схема Write Back - отложенная или обратная запись). При обратной записи, называемой также буферизованной сквозной записью, значение копируется в память в первом же свободном такте, а при отложенной (Delayed Write) - когда для помещения в кэш нового значения не оказывается свободной области; при этом в память вытесняются наименее используемая область кэша. Вторая схема более эффективна, но и более сложна за счет необходимости поддержания соответствия содержимого кэша и основной памяти.

Сейчас под термином Write Back в основном понимается отложенная запись, однако это может означать и буферизованную сквозную.

Память для кэша состоит из собственно области данных, разбитой на блоки (строки), которые являются элементарными единицами информации при работе кэша, и области признаков (tag), описывающей состояние строк (свободна, занята, помечена для дозаписи и т.п.). В основном используются две схемы организации кэша: с прямым отображением (direct mapped), когда каждый адрес памяти может кэшироваться только одной строкой (в этом случае номер строки определяется младшими разрядами адреса), и n-связный ассоциативный (n-way associative), когда каждый адрес может кэшироваться несколькими строками. Ассоциативный кэш более сложен, однако позволяет более гибко кэшировать данные; наиболее распространены 4-связные системы кэширования.

Процессоры 486 и выше имеют также внутренний (Internal) кэш объемом 8-16 кб. Он также обозначается как Primary (первичный) или L1 (Level 1 - первый уровень) в отличие от внешнего (External), расположенного на плате и обозначаемого Secondary (вторичный) или L2. В большинстве процессоров внутренний кэш работает по схеме с прямой записью, а в Pentium и новых 486 (Intel P24D и последние DX4-100, AMD DX4-120, 5x86) он может работать и с отложенной записью. Последнее требует специальной поддержки со стороны системной платы, чтобы при обмене по DMA можно было поддерживать согласованность данных в памяти и внутреннем кэше. Процессоры Pentium Pro имеют также встроенный кэш второго уровня объемом 256 или 512 кб.

В платах 386 чаще всего использовался внешний кэш объемом 128 кб, для 486 - 128..256 кб, для Pentium - 256..512 кб. На платах 386, 486 и ранних Pentium весь кэш набирался из асинхронных микросхем SRAM. Сейчас в последних используется конвейерный кэш с блочным доступом (PBC - Pipelined Burst Cache) на основе микросхем PB SRAM; другое его название - синхронный кэш. Для хранения признаков по-прежнему используются асинхронные SRAM. Применение синхронного кэша совместно с обычной памятью примерно на 15% ускоряет последовательный обмен, однако использование совместно с EDO RAM часто не приводит к сколько-нибудь заметному выигрышу в скорости - для этого нужны достаточно крупные задачи, в которых постоянно пересылаются большие (сотни килобайт) массивы данных.

Что такое VRM?

Voltage Regulator Module - модуль регулятора напряжения. Служит для формирования нужных напряжений питания процессора. Разработан для того, чтобы существующие системные платы могли поддерживать новые типы процессоров, которые появятся в будущем. На платах, поддерживающих VRM, для него есть специальный двухрядный разъем с пластмассовым обрамлением, расположенный обычно рядом с процессором или его стабилизатором питания.

Как расшифровать "RAS to MA Delay", "DRAM Read WS" и пр.?

Это параметры управления внешним кэшем и системной памятью, описывающие временнЫе диаграммы циклов чтения/записи. Все значения задаются в тактах - периодах системной тактовой частоты (частоты платы, а не внутреннеей частоты процессора).

Простой цикл обращения к памяти выполняется за два такта. В пакетном цикле (burst) первый обмен занимает два такта, остальные - по одному такту. Например, диаграмма 2-1-1-1 обозначает четырехсловный пакетный цикл без дополнительных задержек, 3-1-1-1 - с одной задержкой после первого обращения, 3-2-2-2 - с задержками после каждого обращения, и т.п.

Поскольку задержки задаются дискретно, при увеличении системной тактовой частоты общая производительность иногда может упасть. Например, при частоте 40 МГц длительность такта - 25 нс, что позволяет обмениваться с внешним кэшем 20 нс без задержек, а при 50 МГц такт занимает 20 нс, и такой кэш может перестает успевать. Добавление же одного такта задержки резко снижает пиковую производительность системы, хотя средняя производительность за счет достаточно медленной памяти изменяется незначительно.

Полный перечень всех возможных пунктов настройки слишком велик, к тому же он постоянно меняется. Кроме этого, для сознательного управления этими параметрами нужно хорошо представлять себе механизмы работы статических и динамических микросхем памяти, организации страничного обмена, конвейеризации и т.п. Описание параметров конкретной платы обычно можно найти на FTP/WWW-сервере производителя платы или ее BIOS. Вкратце можно сказать, что "WS" обозначает "Wait States" (такты задержки до или после операции), а "Clocks" или "Clk" - такты на саму операцию. Таким образом, увеличение параметров приводит к замедлению работы при возрастании надежности взаимодействия блоков платы, а уменьшение - к ускорению ценой снижения запаса по устойчивости (возможны значения, при которых плата не сможет работать вообще). Обычно ничем страшным слепой перебор параметров не грозит, так что можно попробовать слегка ускорить работу платы, однако заметного реального выигрыша по сравнению с Auto Configuration это не даст.

Что обозначают другие параметры Setup?

  • ISA Clock Frequency

    Тактовая частота шины ISA. На большинстве плат она получается делением основной частоты платы (25/33/40/50 МГц) на указанный в параметре делитель. Стандартом предусмотрена частота 8 МГц, однако большинство плат успешно работает на 10-13 МГц, а некоторые - и на 16-20-25 МГц. Повышение частоты ускоряет обмен с платами (на другие шины она никак не влияет), но возрастает риск ошибок при работе (особенно это опасно для контроллеров дисков - могут искажаться передаваемые данные).

  • COMn MIDI

    Для переключения портов COM1 или COM2 в режим совместимости с MIDI (Musical Instrument Digital Interface - цифровой интерфейс музыкальных инструментов). В этом режиме частота тактирования приемопередатчика порта повышается, чтобы при настройке на стандартную скорость 28800 бит/с (делитель частоты 4) порт фактически работал на стандартной для MIDI скорости 31250 бит/с. Однако это не делает последовательный порт программно совместимым с MIDI-портом звуковых карт - кроме адаптера, понадобится еще и программная поддержка обычного COM-порта.

  • Memory Hole at 15-16 Мb

    Буквально - дыра в памяти в диапазоне 15-16 Мб, для чего в ней запрещается или переносится один мегабайт. Это нужно для совместимости со старыми картами, использующими отображение памяти на область под 16 Мб (например, некоторые ранние видеокарты высокого разрешения).

  • CPU Burst Write, PCI Read/Write Burst

    Режим блочных чтения/записи с памятью или PCI. В обычном режиме на каждое считываемое или записываемое слово выдается отдельный адрес, в блочном адрес выдается один раз, а затем подряд выполняется серия чтений/записей, что работает быстрее.

  • IDE Prefetch Buffer

    Буфер предвыборки IDE. Служит для ускорения чтения из буфера диска, сокращая время занятия шины компьютера. На контроллере SiS496 (платы для процессоров 486) при одновременной работе двух устройств (неважно, на одном или разных каналах) возникают конфликты, приводящие к искажению передаваемых данных. Из-за этого новые BIOS стараются отключать этот буфер при обнаружении второго устройства, однако не все версии BIOS это проверяют. Похожие ошибки имеются в контроллерах RZ-1000 и CMD-640.

  • CAS Before RAS Refresh

    Метод регенерации памяти, когда сигнал CAS устанавливается раньше сигнала RAS. В отличие от стандартного способа регенерации, это не требует перебора адресов строк извне микросхем памяти - используется внутренний счетчик адресов. Благодаря этому обеспечивается полная регенерация даже в том случае, когда конфигурация памяти не поддерживается Chipset'ом платы. Однако, этот способ регенерации должен поддерживаться микросхемами памяти (большинство микросхем его поддерживает).

  • PCI Latency Timer

    Таймер, ограничивающий время занятия устройством-задатчиком шины PCI. По истечении заданного времени (в тактах шины) арбитр принудительно отбирает шину у задатчика, передавая ее другому устройству. Полезен для систем с несколькими интенсивно работающими в режиме Bus Mastering PCI-устройствами.

  • Passive Release

    Способность арбитра chipset'ов Triton VX/HX отбирать шину у Bus Mastering-устройств при отсутствии в течение какого-то времени запросов на передачу с их стороны. Для корректной работы ISA-карт, использующих DMA (звуковые карты, Arvid-1020) режим должен быть отключен (disabled).

  • Что такое PnP?

    Plug And Play - "вставь и играйся". Обозначает технологию, которая сводит к минимуму усилия по подключению новой аппаратуры. PnP-карты не имеют перемычек конфигурации или особых программ настройки; вместо этого общий для компьтера PnP-диспетчер (отдельная программа либо часть BIOS или ОС) сам находит каждую из них и настраивает на соответствующие адреса, линии IRQ, DMA, области памяти, предотвращая совпадения и конфликты.

    PnP BIOS обычно обозначает BIOS с поддержкой такой настройки, однако настройка карт на различных шинах различается, и PnP BIOS на плате с шинами ISA/PCI, может уметь настраивать только PCI-карты, а для ISA потребуется поддержка со стороны ОС или отдельный настройщик (например, ISA PnP Configuration Manager от Intel).

    PnP Manager записывает параметры конфигурации в ESCD (Extended System Configuration Data - данные расширенной системной конфигурации). Внешний PnP Manager использует для данных файл на диске, а PnP BIOS - собственное Flash-ПЗУ. Если в процессе конфигурации PnP-устройств обнаружены изменения - выдается сообщение "Updating ESCD..." и делается попытка записать изменения в ПЗУ. В случае успеха выдается сообщение "Success", отсутствие которого означает невозможность перепрограммирования Flash-ПЗУ (не установлена перемычка, стоит ПЗУ обычного типа или неисправны цепи программирования Flash-ПЗУ на системной плате).

    Что такое USB, AGP, ACPI?

    USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная магистраль) - новый интерфейс для подключения различных внешних устройств. Предусматривает подключение до 127 внешних устройств к одному USB-каналу (по принципу общей шины), реализации обычно имеют по два канала на контроллер. Обмен по интерфейсу - пакетный, скорость обмена - 12 Мбит/с.

    AGP (Accelerated Graphics Port - ускоренный графический порт) - интерфейс для подключения видеоадаптера к отдельной магистрали AGP, имеющей выход непосредственно на системную память. В системной памяти размещаются преимущественно параметры трехмерных объектов (текстуры, альфа-канал, z-буфер), требующие быстрого доступа со стороны как процессора, так и видеоадаптера. Интерфейс выполнен в виде отдельного разъема, в который устанавливается AGP-видеоадаптер.

    ACPI (Advanced Configuration Power Interface - интерфейс расширенной конфигурации по питанию) - предложенная Microsoft единая система управления питанием для всех компьютеров, наподобие используемой в NoteBook. В частности, позволяет предусмотрено сохранение состояния системы перед отключением питания, с последующим его восстановлением без полной перезагрузки.

    Что такое IR Connector?

    Infrared Connector - разъем для инфракрасного излучателя/приемника. Подключен к одному из встроенных COM-портов (обычно - COM2) и позволяет установить беспроводную связь с любым устройством, снабженным подобным излучателем и приемником. Работает по тому же принципу, что и пульты управления бытовой радиоаппаратурой.

    Как подключить к плате мышь PS/2?

    На многих современных платах есть разъем для мыши PS/2, однако в комплект не входит переходник для установки на заднюю стенку. Разводка разъема для мыши - 6-контактный разъем типа Female (гнездо) - такова (ключ снизу):

    Разводка совпадает с разъемом для клавиатуры PS/2. Соединитель на плате обычно представляет собой один ряд из пяти или шести контактов; стандарта на его разводку не существует. Если назначение сигналов не описано в документации, для определения соответствия достаточно найти контакты земли и питания, а сигналы Data и Clock можно затем найти экспериментально - их перестановка на короткое время не опасна.

    На некоторых системных платах потребуется также включить поддержку интерфейса PS/2 в BIOS Setup (страницы BIOS Features, Advanced Chipset или Integrated Peripherals), а также проследить за тем, чтобы была свободна используемая интерфейсом линия IRq 12.

    Что такое DMI?

    Desktop Management Interface - интерфейс управления рабочим местом. Служит для сбора информации о составе и работе компьютеров сети с целью накопления статистики или ведения базы данных по компьютерам организации. Поддержка DMI может быть также встроена в системный BIOS, что облегчает операционной системе отслеживание изменений в аппаратной конфигурации компьютера.

    Что такое SPP, ECP, EPP?

    Это режимы работы параллельного (LPT) порта:

    SPP (Standard Parallel Port - стандартный параллельный порт) - обычный интерфейс PC AT. Осуществляет 8-разрядный вывод данных с синхронизацией по опросу или по прерываниям. Максимальная скорость вывода - около 80 кб/с. Может использоваться для ввода информации по линиям состояния, максимальная скорость ввода - примерно вдвое меньше.

    EPP (Enhanced Parallel Port - расширенный параллельный порт) - скоростной двунаправленный вариант интерфейса. Изменено назначение некоторых сигналов, введена возможность адресации нескольких логических устройств и 8-разрядного ввода данных, 16-байтовый аппаратный FIFO-буфер. Максимальная скорость обмена - до 2 Мб/с.

    ECP (Enhanced Capability Port - порт с расширенными возможностями) - интеллектуальный вариант EPP. Введена возможность разделения передаваемой информации на команды и данные, поддержка DMA и сжатия передаваемых данных методом RLE (Run-Length Encoding - кодирование повторяющихся серий).

    Что такое ATX?

    AT Extension (расширение AT) - стандарт корпуса и системной платы для настольных компьютеров. Корпус представляет собой доработанный вариант корпуса Slim; плата (стандартный размер - 305 x 244) располагается в нем длинной стороной вдоль задней стенки. Блок питания имеет приточную систему вентиляции, процессор устанавливается в непосредственной близости от него для минимизации длины питающих цепей и охлаждения от встроенного вентилятора (для мощных процессоров все же требуется собственный вентиля- тор). Некоторые блоки имеют автоматическую регулировку скорости вращения вентилятора в зависимости от температуры.

    Блок питания ATX, кроме стандартных для AT напряжений и сигналов, обеспечивает также напряжение 3.3 В и имеет возможность включения и отключения основного питания по сигналу с платы, которая имеет для этого программный интерфейс. Имеется также отдельная линия слаботочного питания 5 В, напряжение на которой поддерживается постоянно и используется в цепях управления основным питанием для отслеживания внешних сигналов запуска по сети, модему и т.п.

    Для соединения блока питания с платой используется единый 20-контактный разъем. В стандарте ATX оговорен также необязательный разъем, через который с блока питания на плату подается информация о частоте вращения вентилятора, а с платы в блок питания - сигнал управления вентилятором и контрольный уровень напряжения 3.3 В для более точной его стабилизации.

    Наружные интерфейсные разъемы располагаются в области верхнего правого угла платы и могут устанавливаться друг над другом. Для разъемов расширения отведена левая половина платы (до семи разъемов); за счет вынесения процессора на правую сторону ограничения на длину устанавливаемых плат отсутствуют. Разъемы для модулей памяти расположены посередине, а интерфейсные разъемы дисков - в правом нижнем углу, в непосредственной близости от самих дисков.

    Выпускаются также стандартные платы формата AT, имеющие разъем для блока питания ATX и поддерживающие управление сетевым питанием.

    Чем импульсный стабилизатор отличается от линейного?

    Классический линейный стабилизатор напряжения питания процессора представляет собой активный регулирующий элемент (транзистор или микросхему), компенсирующий избыток питающего напряжения и рассеивающий его в виде тепла. С ростом тока, потребляемого процессором, мощность рассеяния такого стабилизатора достигает 10-15 Вт, что требует установки радиатора большой площади, принудительного охлаждения от процессорного вентилятора и, к тому же, ухудшает температурную картину внутри корпуса.

    Импульсный стабилизатор содержит реактивно-индуктивный LC-фильтр, на который короткими импульсами подается полное напряжение питания, и за счет инерции емкости и индуктивности выравнивается до требуемой величины, причем бесполезных потерь энергии практически не происходит. Стабильность напряжения поддерживается путем управления частотой и шириной импульсов (широтно-импульсная модуляция, ШИМ).

    Применение импульсных стабилизаторов позволяет значительно сократить тепловыделение, однако создает дополнительный источник помех, который может влиять на работу видео- и звуковых адаптеров.



    Фотогалерея