ЛЕКЦИЯ №2. Системная плата ПК. Микропроцессор.
Системная плата ПК
Основой системного блока ПК является системная плата, которая определяет вся конфигурацию компьютера. Все устройства, входящие в состав ПК, подключаются к этой плате с помощью расположенных на ней разъемов. Соединение всех устройств в единую систему осуществляется с помощью системной шины (магистрали), представляющей собой линии передачи данных, адреса, управления.
Рис 2.1. Структурная схема типовой системной платы на процессоре фирмы Intel.
На системной плате (часто ее называют материнской платой - motherboard), размещаются:
1. Наборы больших однокристальных электронных микросхем – чипов
(центральный процессор, чипсет, интегрированные контроллеры устройств и их
интерфейсы).
2. Микросхемы памяти и разъемы их плат.
3. Микросхемы электронной логики.
4. Разъемы системной шины (стандартов ISA, EISA, VESA, PCI, AGP, PCI-Express и
5. Простые радиоэлементы (транзисторы, конденсаторы, сопротивления и др.).
6. Слоты для подключения плат расширений (видеокарт или видеоадаптеров,
звуковых карт, сетевых карт, интерфейсов периферийных устройств IDE, EIDE,
7. Разъемы портов ввода/вывода (COM, LPT, USB, PS/2 и др.).
Ядро ПК образуют микропроцессор (центральный процессор ПК) и основная память ПК, состоящая из оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). ОЗУ и ПЗУ часто называют внутренней памятью ПК. Все остальные устройства хранения информации называют внешней памятью, или накопителями, даже если эти накопители (НГМД, НМЖД и т.д) конструктивно входят в состав ПК и его системного блока.
Системная плата - основа системного блока. Конструктивно она представляет собой многослойную печатную плату. Содержит гнездо (Socket) для установки процессора, слоты (длинные щелевые разъемы) для установки памяти, видеоадаптера, плат расширения, разъемы для подключения внешних устройств. Для подключения внешних устройств обычно используются шины USB, PCI, PCI-Express (более старые стандарты шин – ISA, EISA, AGP).
Socket 478 - конструктивное исполнение процессоров Intel. Имеет вид квадратной микросхемы с 478 выводами, торчащими вниз; - гнездо на системной плате для установки такого процессора. Имеет нулевое усилие установки (Zero Inserting Force - ZIF), рычаг для фиксации/освобождения процессора и уши для крепления радиатора охлаждения.
LGA - Land Grid Array - новый тип корпуса процессоров Intel, характеризующийся отсутствием выводов как таковых. Вместо них корпус имеет 775 плоских площадок, которые при установке в гнездо входят в контакт с подпружиненными иглами в разъеме.
AGP - Accelerated Graphics Port - специализированный порт и разъем на системной плате для установки видеокарт. Является уродливым развитием стандарта PCI.
PCI - Peripheral Components Interconnect - стандарт шины для подключения устройств расширения к системной плате и встроенных устройств на самой системной плате. Имеет ширину шины 32 или 64 (для серверов) бит, частоту 33.33 (66.66) МГц. В системных платах персональных компьютеров используется версия 32 бита 33.33 МГц.
В настоящее время производители во главе с Интел развернули кампанияю по вытеснению AGP и PCI новой последовательной шиной PCI Express.
IDE - интерфейс жестких дисков и накопителей на оптических дисках. Физически выглядит как двухрядная гребенка на системной плате и на винчестерах или накопителях. Гребенки соединяются между собой ленточным шлейфом с 40 или 80 (в зависимости от скорости) жилами.
PCIexpress - новый стандарт шины для подключения устройств расширения к системной плате. Отличается последовательным способом обмена и масштабируемостью для увеличения пропускной способности. В зависимости от числа параллельно работающих последовательных каналов стандарт предусматривает разную длину разъема с обратной совместимостью устройств с меньшим числом каналов и разъемов с большим. Производители уже используют эту шину на новых системных платах и намереваются заменить ей используемые еще шины PCI и AGP.
USB – порт для подключения внешних устройств. Производители на волне всеобщего перехода на последовательные шины и экономию стратегически ценной медной проволоки стремятся заменить интерфейсом USB все ранее использовавшиеся и использующиеся еще параллельные интерфейсы LPT и последовательные COM и PS/2.
IEEE1394 - это тоже последовательный интерфейс для внешних устройств, но более скоростной, чем USB. Если через USB могут работать клавиатуры, мыши, принтеры, сканеры, модемы, внешние дисководы и прочее медленное оборудование, то пропускной способности IEEE1394 хватает для перекачки видео, и используется этот интерфейс для подключения цифровых видеокамер, скоростных внешних DVD-приводов, сканеров.
Платформа - это совокупность базовых характеристик системной платы - на какой процессор она рассчитана, какой тип памяти, видео, устройств ввода-вывода она поддерживает. Например, можно говорить об "интеловской платформе" или "АМДэшной платформе" - так как процессоры этих двух производителей имеют различные конструктивные и логические особенности, сразу становится понятно, что в первом случае имеется в виду система на базе процессора Интел, во втором - АМД.
Внутри этой глобальной классификации тоже можно выделить свои "платформы". Например, Интел приложила героические усилия по смене платформы. Сложившаяся было платформа на базе процессора в конструктиве Socket 478, памяти DDR, видео AGP, интерфейса устройств расширения PCI и накопителей IDE, портов LPT и COM, по мнению Интел, должна была быть заменена на платформу с процессором в корпусе LGA 775, памятью DDR2, видео и устройств расширения PCI Express, накопителей SATA, а порты должны быть исключительно USB и IEEE1394.
Основные компоненты, установленные на материнской плате:
· набор системной логики (англ. chipset ) - набор микросхем, обеспечивающих подключение ЦПУ к ОЗУ и контроллерам периферийных устройств. Как правило, современные наборы системной логики строятся на базе двух СБИС: «северного» и «южного мостов».
· Северный мост (англ. Northbridge ), MCH (Memory controller hub), системный контроллер - обеспечивает подключение ЦПУ к узлам, использующим высокопроизводительные шины: ОЗУ, графический контроллер.
Для подключения ЦПУ к системному контроллеру могут использоваться такие FSB-шины, как Hyper-Transport и SCI.
Обычно к системному контроллеру подключается ОЗУ. В таком случае он содержит в себе контроллер памяти. Таким образом, от типа применённого системного контроллера обычно зависит максимальный объём ОЗУ, а также пропускная способность шины памяти персонального компьютера. Но в настоящее время имеется тенденция встраивания контроллера ОЗУ непосредственно в ЦПУ (например, контроллер памяти встроен в процессор в AMD K8), что упрощает функции системного контроллера.
В качестве шины для подключения графического контроллера на современных материнских платах используется PCI Express. Ранее использовались общие шины (ISA, VLB, PCI) и шина AGP.
· Южный мост (англ. Southbridge ), ICH (I/O controller hub), периферийный контроллер - содержит контроллеры периферийных устройств (жёсткого диска, Ethernet, аудио), контроллеры шин для подключения периферийных устройств (шины PCI, PCI-Express и USB), а также контроллеры шин, к которым подключаются устройства, не требующие высокой пропускной способности (LPC - используется для подключения загрузочного ПЗУ; также шина LPC используется для подключения мультиконтроллера (англ. Super I/O ) - микросхемы, обеспечивающей поддержку «устаревших» низкопроизводительных интерфейсов передачи данных: последовательного и параллельного интерфейсов, контроллера клавиатуры и мыши).
Как правило, северный и южный мосты реализуются в виде отдельных СБИС, однако существуют и одночиповые решения. Именно набор системной логики определяет все ключевые особенности материнской платы и то, какие устройства могут подключаться к ней.
· ОЗУ (некоторая часть оперативной памяти может располагаться прямо на плате)
· загрузочное ПЗУ - хранит ПО, которое исполняется сразу после включения питания. Как правило, загрузочное ПЗУ содержит BIOS, однако может содержать и ПО, работающие в рамках EFI.
Классификация материнских плат по форм-фактору
Форм-фактор материнской платы - стандарт, определяющий размеры материнской платы для персонального компьютера, места ее крепления к корпусу; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода/вывода, сокета центрального процессора (если он есть) и слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.
Форм-фактор (как и любые другие стандарты) носит рекомендательный характер. Спецификация форм-фактора определяет обязательные и опциональные компоненты. Однако подавляющее большинство производителей предпочитают соблюдать спецификацию, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость материнской платы и стандартизированного оборудования (периферии, карт расширения) других производителей.
· Устаревшие: Baby-AT; Mini-ATX; полноразмерная плата AT; LPX.
· Современные: АТХ; microATX; Flex-АТХ; NLX; WTX, CEB.
· Внедряемые: Mini-ITX и Nano-ITX; Pico-ITX; BTX, MicroBTX и PicoBTX
Существуют материнские платы, не соответствующие никаким из существующих форм-факторов (см. таблицу). Обычно это обусловлено либо тем, что производимый компьютер узкоспециализирован, либо желанием производителя материнской платы самостоятельно производить и периферийные устройства к ней, либо невозможностью использования стандартных компонентов (так называемый «бренд», например Apple Computer, Commodore, Silicon Graphics, Hewlett Packard, Compaq чаще других игнорировали стандарты; кроме того в нынешнем виде распределённый рынок производства сформировался только к 1987 году, когда многие производители уже создали собственные платформы).
| Форм-фактор | Физические размеры | Спецификация, год | Примечание |
| XT | 8,5 х 11" (216 х 279 мм) | IBM, 1983 | архитектура IBM PC XT |
| AT | 12 х 11"–13" (305 х 279–330 мм) | IBM, 1984 | архитектура IBM PC AT (Desktop/Tower) |
| Baby-AT | 8,5" х 10"–13" (216 х 254-330 мм) | IBM, 1990 | архитектура IBM PC XT (форм-фактор считается недействительным с 1996 г.) |
| ATX | 12" х 9,6" (305 х 244 мм) | Intel, 1995 | для системных блоков типов MiniTower, FullTower |
| ATX Riser | Intel, 1999 | ||
| eATX | 12" х 13" (305 х 330 мм) | ||
| Mini-ATX | 11,2" х 8,2" (284 х 208 мм) | для системных блоков типа Tower и компактных Desktop | |
| microATX | 9,6" х 9,6" (244 х 244 мм) | Intel, 1997 | имеет меньше слотов, чем ATX, также возможно использование меньшего PSU |
| LPX | 9" х 11"–13" (229 х 279–330 мм) | Western Digital, 1987 | для системных блоков типа Slim |
| Mini-LPX | 8"–9" х 10"–11" (203–229 мм х 254–279 мм) | Western Digital, 1987 | для системных блоков типа Slim |
| NLX | 8"–9" х 10"-13,6" (203–229 мм х 254–345 мм) | Intel, 1997 | предусмотрен AGP, лучшее охлаждение чем у LPX |
| FlexATX | 9,6" х 7,5"-9.6" (244 х 190-244 мм) | Intel, 1999 | разработан как замена для форм-фактора MicroATX |
| WTX | 14" × 16,75" (355,6 х 425,4 мм) | ||
| Mini-ITX | 6,7" х 6,7" (170 х 170 мм) | VIA Technologies, 2003 | допускаются только 100 Вт блоки питания |
| Nano-ITX | (120 х 120 мм) | VIA Technologies, 2004 | |
| BTX | 12,8" х 10,5" (325 х 267 мм) | Intel, 2004 | допускается до 7 слотов и 10 отверстий для монтажа платы |
| MicroBTX | 10,4" х 10,5" (264 х 267 мм) | Intel, 2004 | допускается до 4 слотов и 7 отверстий для монтажа платы |
| PicoBTX | 8,0" х 10,5" (203 х 267 мм) | Intel, 2004 | допускается 1 слот и 4 отверстия для монтажа платы |
| ETX и PC-104 | используются для встраиваемых (embedded ) систем | ||
| CEB | 12" х 10,5" (305 х 267 мм) | для высокопроизводительных рабочих станций и серверов среднего уровня | |
| Pico-ITX | 3,9" х 2,7" (100 х 72 мм) | VIA, 2007 | используются в ультракомпактных встраиваемых системах |
Системная шина
Системная шина - основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой.
Системная шина включает в себя:
Шину данных, содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда;
Шину адреса, содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода-вывода внешнего устройства;
Шину команд, содержащую провода и схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины;
Шину питания, содержащую провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания.
Все блоки, а точнее их порты ввода-вывода, через соответствующие унифицированные разъемы (стыки) подключаются к шине единообразно: непосредственно или через контроллеры (адаптеры). Управление системной шиной осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему контроллер шины, формирующий основные сигналы управления.
Шина - совокупность проводников и протоколов передачи сигналов управления и данных по ним для организации передачи информации между устройствами. На заре появления микропроцессорных систем были изобретены параллельные шины, позволяющие подключать на одни и те же линии данных, адресов и управления несколько устройств. Например, процессор 8080 имел 8-разрядную шину данных и 16-разрядную шину адреса. Если не подключать все устройства параллельно к одной шине, тогда всю эту кучу проводов нужно будет тащить к каждому устройству отдельно, и микропроцессорная система и плата под нее неимоверно усложнится. Параллельное подключение устройств позволяет экономить линии шин данных и адреса, но требует от устройств, чтобы они могли, кроме перевода линий шин в высокое и низкое логические состояния, еще и отключаться от шины во избежание конфликтов. Выбор активного устройства производится путем декодирования состояния линий шины адреса, а направление передачи по параллельной шине определяется сигналами чтения и записи. Название «параллельная» определяется тем, что разряды данных, адреса или команды пересылаются одновременно – каждый разряд по своей линии передачи.
Обычно ведущим устройством (активным) на шине выступает процессор, но активными могут быть и другие устройства - например, контроллер прямого доступа к памяти (DMA - Direct Memory Access) может брать на себя управление шиной, и тогда процессор отключается от нее, давая возможность передать данные непосредственно в/из памяти, что получается быстрее и без прерывания выполняемой программы. В спецификации шины PCI, например, предусмотрен режим Bus Mastering, позволяющий получать управление шиной не только процессору или контроллеру DMA, но и другим устройствам на шине, если они достаточно интеллектуальны, чтобы это делать.
В последнее время наблюдается стремление разработчиков аппаратуры перейти от параллельных шин к последовательным. Объясняется это сложностями синхронизации обмена по параллельным шинам на высоких частотах - если физические проводники, реализующие шину, будут иметь различие по длине, на высоких частотах это приведет к расхождению фронтов сигналов на разных проводниках, увеличению времени, необходимого для установления переходных процессов перед подачей сигналов записи или чтения и, тем самым, ограничению максимальной скорости передачи и быстродействия устройств. Кроме того, увеличение разрядности процессоров, требует увеличения разрядности шин и количества выводов процессора, что делает систему громоздкой и ненадежной. Последовательные шины реализуются более простыми физическими средствами, но требуют более сложных устройств для передачи и приема, поскольку требуется преобразование информации из параллельной формы в последовательную и обратно, а при передаче формирование избыточных кодов для надежной передачи и коррекции ошибок, если они возникают. Последовательные шины более просты механически, более устойчивы к помехам и в перспективе имеют более широкие перспективы для перехода на высшие скорости обмена.
К шине подключаются адаптеры или контроллеры, служащие для согласования работы устройства с остальными блоками ПК.
Адаптер – блок для соединения устройств, использующих различные интерфейсы.
Контроллер – то же, что и адаптер, только с некоторыми самостоятельными функциями, способен выполнять собственные программы управления.
Микропроцессор
Микропроцессор (МП) - центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.
Микропроце́ссор - процессор (устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде), реализованный в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких специализированных микросхем.
История микропоцессоров
В конце 1970 г. компания Intel приступила к выпуску первого в мире микропроцессора модели 4004. Он был четырехразрядным, то есть за одну операцию (такт) обрабатывал одно 4-разрядное число. В 1972 г. Intel разработала 8-разрядный микропроцессор модели 8008, а в 1978 г. - первый 16-раз рядный процессор 8086. Он стал базой для персональных компьютеров IBM PC XT, ставших стандартом де-факто для всей компьютерной индустрии. Затем появились процессоры 80286, 80386 (первый 32-разрядный процессор), 80486. С появлением в 1995 г. процессоров Pentium начался новый этап развития персональных компьютеров, когда они стали не только рабочим инструментом, но и домашним, бытовым устрой ством повседневного использования.
В 1995 г. персональный компьютер, оснащенный процессором Pentium 100 и 16 Мбайт оперативной памяти, стал продаваться по цене ниже 3000$. Видимо, этот рубеж стал психологическим барьером, поскольку продажи росли с космической скоростью вплоть до насыщения рынка, когда в развитых странах 80-85% семей стали владельцами ПК. Поначалу главными покупателями выступали студенты и аспиранты, затем к ним подключились школьники и их родители. В последнее время в мире продается около 200 миллионов ПК в год, а средняя цена настольной персоналки не превышает 1000$.
С 1995 г. и по настоящее время различные фирмы выпустили свыше 120 моделей процессоров для персональных компьютеров. Некоторые из них стали знаковыми явлениями в компьютерной индустрии. Основными производителями процессоров для ПК в рассматриваемый период стали компании Intel и AMD. Корпорация Intel с 1995 г. и по настоящее время использовала семь моделей платформ с различными интерфейсами про цессоров: от Socket 5 до Socket 775. Компания AMD использовала немного меньше - пять платформ (от Socket 7 до Socket 939). Таким образом, в среднем актуальность платформы сохранялась в течение полутора-двух лет.
Технологии в IT-индустрии вот уже несколько десятков лет неуклонно развиваются стремительными темпами. Такой бурный рост приводит к быстрому изменению стандартов, быстрой смене поколений архитектур и огромному количеству продуктов на рынке. Каждый из них обладает набором уникальных параметров, разобраться в которых иногда затруднительно даже техническим специалистам - что уж говорить про обычных пользователей! Взять, к примеру, жёсткий диск (hard disk drive, HDD) - устройство, применяемое в компьютерах для хранения информации. Данный класс компонентов обладает целым рядом характеристик: вид интерфейса, ёмкость, объём кэша (буфера) и так далее. Сегодня мы остановимся на одном из них, и расскажем про форм-фактор HDD: что это такое, как этот параметр влияет на работу накопителя, и как правильно его выбрать. Какой подойдёт для ноутбуков, неттопов, какой - для десктопов. И, главное, обо всех этих компьютерных терминах мы расскажем по-русски!
Под форм-фактором понимают технический стандарт, который задаёт габариты компонента, а также описывает прочие геометрические размеры и параметры, например, диаметр отверстий для крепежа, расположение посадочных мест и так далее. Подобная унификация позволяет добиться взаимозаменяемости компонентов персонального компьютера. Это означает, что при условии совместимости стандартов, различные узлы могут быть переставлены с одной вычислительной машины на другую.
Современные жёсткие диски («винчестеры») для стационарных компьютеров выпускаются в двух форм-факторах: 2,5” и 3,5”, где цифры указывают ширину устройства в дюймах (двойной штрих рядом с числом является принятым обозначением данной единицы измерения). Исторически трёхдюймовые модели появились раньше, поэтому до сих пор наиболее популярны для стационарных ПК. Их распространённости также способствует ряд технических преимуществ: большая, нежели у 2,5”, скорость вращения шпинделя (что повышает скорость доступа к данным) и возможность вмещения большего количества информации.
Преимущества 3,5”
1. Высокая производительность благодаря увеличенной скорости вращения шпинделя;
2. Возможность хранения большого объёма информации;
3. Цена: как правило, при аналогичных показателях, трёхдюймовые модели стоят дешевле;
4. Не требуется переходник при установке в стационарный ПК.
Из минусов можно отметить высокий (по сравнению с 2,5”) уровень шума, сильный нагрев, крупные габариты.
Преимущества 2,5”
1. Универсальность и малые габариты: такой «винчестер» можно инсталлировать как в стационарный системный блок (так называемый десктоп), так и в компактные и переносные ПК: лэптопы (ноутбуки), моноблоки (компьютеры, в которых системный блок и дисплей совмещены в одном корпусе), неттопы (компактные настольные ПК);
2. Пониженное электропотребление - ведь диски изначально проектировались для лэптопов - устройств, в которых потребление электроэнергии крайне критично;
3. Низкий уровень шума, который достигается пониженной скоростью вращения шпинделя.
Стоит сказать, что для установки такого жёсткого диска в обычный системный блок, вам потребуется покупка дополнительного переходника, а также специальных салазок, если в корпусе вашего компьютера отсутствует отсек 2,5”. Поэтому универсальность, пусть она и присутствует, достигается с помощью дополнительных технических средств.
Таким образом, выбор размера «винчестера» для стационарного ПК, зависит от того, какие из характеристик имеют для вас больший приоритет: производительность и объём - 3,5”, небольшие габариты и универсальность - 2,5”.
В большинстве современных ноутбуках применяются жёсткие диски формата 2,5” - что существенно облегчает поиск и выбор этого компонента. Но стоит отметить, что HDD для лэптопов могут иметь высоту в 9,5 мм и 7 мм - более тонкие модели применяются в ультра-буках. Поэтому обязательно определите высоту посадочного места перед «апгрейдом» - иначе компонент может физически не поместиться в корпус. В нетбуках также могут применяться диски 1,8”, хотя производители активно отказываются от данного формата.
Внешние накопители представляют собой обычный стационарный «винчестер», снабжённый USB-контроллером и помещённый в специальный бокс (корпус). Соответственно, и форм-факторы сохраняются типичные: 1,8”, 2,5” и 3,5”. Подавляющее большинство внешних «винчестеров» выпускается в формате 2,5”, поскольку он обеспечивает оптимальное отношение между производительностью и компактностью, являющуюся важным параметром для любой переносной электроники.
Внешние HDD, выполненные в форм-факторе 3.5”, требуют дополнительного источника питания. Такие жёсткие диски не предназначены для переноски. Они спроектированы как стационарное устройство хранения информации, применяющееся в том случае, когда установка HDD внутрь компьютера осложнена или невозможна: например, при использовании моноблоков или ноутбуков.
В настоящее время активно набирает популярность перспективный вид запоминающих устройств, названный твердотельным накопителем (англ. solid-state drive, SSD). Этот класс имеет принципиальные отличия от классических жёстких дисков: в конструкции SSD отсутствуют механические компоненты. Такое внутренне исполнение даёт несколько преимуществ: многократное повышение скорости чтения-записи, отсутствие шума при работе. Исполнения твердотельных накопителей, благодаря отказу от механических двигающихся частей, намного разнообразнее: так, существуют SSD, выполненные в виде платы расширения для шины PCIe. Однако большинство производителей выпускает твердотельные накопители в стандартных форм-факторах HDD, а именно - в 1,8-, 2,5-, а также 3,5-дюймовых форматах. Это сделано для максимальной совместимости с существующими корпусами ноутбуков и системных блоков: ведь SSD закрепляются в тех же отсеках, что и HDD.
Наиболее распространённый размер современных SSD - 2,5”. Этот формат - с точки зрения производителей - наиболее выгоден экономически, поскольку совместим и с ноутбуками, и с моноблоками, и с классическими системными блоками. Однако стоит иметь в виду, что для установки SSD в типичный настольный компьютер, вам потребуется специальный переходник (салазки) на 3,5”, поскольку отсек формата 2,5” отсутствует во многих корпусах.
На рынке также представлены внешние SSD с размерами 1,8” или 2,5”. С практической точки зрения, в портативных твердотельных накопителях этот параметр ни на что не влияет, кроме удобства эксплуатации: устройство меньших размеров, разумеется, проще переносить.
Итак, современные устройства накопления информации выпускаются в трёх основных видах форм-факторов: 1,8”, 2,5” и 3,5”. Каждый из них применяется в своей нише:
— 1,8” - внешние переносные SSD;
— 2,5” - портативные устройства, накопители для ноутбуков и настольных ПК с небольшими габаритами;
— 3,5” - стационарные «винчестеры», предназначенные для установки в системный блок десктопов.
Можно сказать так про форм-фактор HDD: что это параметр, который следует выбирать в первую очередь исходя из типа вашего персонального компьютера (нетбук, ноутбук, моноблок, неттоп, стационарный системный блок) и конструкции его корпуса.
Издаваемого жестким диском.
Также не обошли стороной интерфейс HDD, где было рассмотрено основные особенности и отличия интерфейса SATA и устаревшего IDE. И конечно же не забыли, пожалуй, самую главную характеристику - это объем жесткого диска .
В этом материале мы поговорим относительно оставшихся характеристик жестких дисков, которые не менее важны нежели вышеуказанные.
На данный момент, широко распространены два форм-фактора жестких дисков – это 2,5 и 3,5 дюйма. Форм-фактором, в большей мере, определяются габариты жестких дисков. К слову, в жесткий диск 3,5”, помещается до 5-ти пластин накопителя, а в 2,5” – до 3-х пластин. Но в современных реалиях это не является преимуществом, так как разработчики определили для себя, что устанавливать более 2-ух пластин в обычные высокопроизводительные жесткие диски – не целесообразно. Хотя, форм-фактор 3,5” совсем не намерен сдаваться и по уровню спроса уверенно перевешивает 2,5” в десктопном сегменте.
То есть для настольной системы, пока есть смысл приобретать только 3,5”, так как среди преимуществ данного форм-фактора, можно отметить более низкую стоимость за гигабайт пространства, при большем объёме. Это достигается за счет большей, по размеру пластины, которая при одинаковой плотности записи вмещает больший объем данных нежели 2,5”. Традиционно, 2,5” всегда позиционировался как форм-фактор для ноутбуков, в большей мере благодаря своим габаритам.
Существуют и другие форм-факторы. К примеру, во многих портативных устройствах используются жесткие диски форм-фактора 1,8”, но на них мы детально останавливаться не будем.
Кэш-память – это специализированное ОЗУ, которое выступает в роли промежуточного звена (буфера), для хранения данных, которые уже считаны с жесткого диска, но еще не были переданы непосредственно на обработку. Само наличие буфера было вызвано существенной разницей в скорости работы между остальными компонентами системы и жестким диском.
Как таковой характеристикой кэш-памяти HDD, является объем. На данный момент наиболее популярны жесткие диски с буфером 32 и 64 МБ. На самом деле, покупка жесткого диска с большим объемом кэш-памяти, не даст двухкратного увеличения производительности, как это может показаться исходя из классической арифметики. Более того, тестирования показали, что преимущество у жестких дисков с кэшем 64 Мб, проявляется довольно редко и только при выполнении специфических задач. Поэтому, по-возможности стоит приобрести жесткий диск с более объемной кэш-памятью, но если это будет идти в значительный ущерб ценнику, то это не тот параметр, на который следует ориентироваться в первую очередь.
Показатель времени произвольного доступа жесткого диска характеризует время, за которое винчестер гарантированно проведет операцию чтения в любом месте жесткого диска. То есть за какой промежуток времени, головка чтения сможет добраться до самого отдаленного сектора жесткого диска. Это, в большей мере, зависит от ранее рассмотренной характеристики скорости вращения шпинделя жесткого диска. Ведь, чем больше скорость вращения, тем быстрее головка может добраться до нужной дорожки. В современных жестких дисках этот показатель составляет от 2 до 16 мс.
Теперь тезисно и вкратце перечислим оставшиеся характеристики жестких дисков:
Вот мы и рассмотрели все характеристики жестких дисков с помощью небольшой серии статей. Естественно, что многие параметры пересекаются и, в некоторой мере, влияют друг на друга. Но, зато на основе информации относительно всех этих параметров, можно смоделировать для себя будущее устройство, и при выборе, четко понимать, какой из моделей следует отдать преимущество в вашем частном случае.
А вот такие игрушки могут получиться из старых жестких дисков, вернее из составляющих жесткого диска. К примеру, колеса сделаны из шпиндельного двигателя винчестера, который приводит в движение ось с головкой считывания.
(system board), иногда называемая материнской (motherboard), основной или главной платой (main board); все эти термины взаимозаменяемы. Практически все внутренние компоненты персонального компьютера вставляются в материнскую плату, и именно ее характеристики определяют возможности компьютера, не говоря уже об его общей производительности. В этой главе мы рассмотрим основные типы материнских плат, их компоненты и интерфейсные разъемы.
Существует несколько наиболее распространенных формфакторов, учитываемых при разработке системных плат. Формфактор (form factor) определяет физические параметры платы и тип корпуса, в котором она может быть установлена. Формфакторы системных плат могут быть стандартными (т.е. взаимозаменяемыми) и нестандартными. Нестандартные формфакторы, к сожалению, являются препятствием для модернизации компьютера, поэтому от их использования лучше отказаться. Наиболее известные формфакторы системных плат перечислены ниже.
За последние несколько лет произошел переход от системных плат оригинального формфактора Baby-AT, который использовался в первых компьютерах IBM PC и XT, к платам формфактора BTX и ATX, используемым в большинстве полноразмерных настольных и вертикальных систем. Существует несколько вариантов формфактора ATX, в число которых входят microATX (уменьшенная версия формфактора ATX, используемого в системах малых размеров) и FlexATX (еще более уменьшенный вариант, предназначенный для домашних компьютеров низшего ценового уровня). Формфактор BTX предполагает изменение положения основных компонентов с целью улучшения охлаждения системы, а также использование термального модуля. Есть и уменьшенные варианты данного форм-фактора - microBTX и picoBTX. Существуют также другие компактные формфакторы, такие как DTX и mini-ITX, представляющий собой уменьшенную версию FlexATX. Форм-фактор NLX был рассчитан на корпоративные настольные системы, однако со временем был вытеснен формфактором FlexATX. Формфактор WTX разрабатывался для рабочих станций и серверов со средней загрузкой, но широкого распространения не получил. Современные формфакторы и области их применения представлены в таблице ниже.
Несмотря на широкое распространение плат Baby-AT, полноразмерной AT и LPX, им на смену пришли системные платы более современных формфакторов. Современные формфакторы фактически являются промышленным стандартом, гарантирующим совместимость каждого типа плат. Это означает, что системная плата ATX может быть заменена другой платой того же типа, вместо системной платы BTX может быть использована другая плата BTX и т.д. Благодаря дополнительным функциональным возможностям современных системных плат компьютерная индустрия смогла быстро перейти к новым формфакторам. Поэтому настоятельно рекомендуется приобретать системы, созданные на основе одного из современных формфакторов.
К системным платам, параметры которых не вписываются в какой-либо из формфакторов промышленного стандарта, следует относиться как к невзаимозаменяемым. Покупать компьютеры с нестандартными системными платами следует только в случае особых обстоятельств. Ремонт и модернизация таких систем достаточно дороги, что связано, прежде всего, с невозможностью замены системных плат, корпусов или источников питания другими моделями. Системы независимых формфакторов иногда называют “одноразовыми” ПК, что становится очевидным, когда приходит время их модернизации или ремонта после окончания гарантийного срока.
Внимание!Будьте особенно осторожны с недавно появившимися системами промышленного стандарта, к которым относятся, например, модели компьютеров Dell, выпущенные с 1996 года по настоящее время. В этих компьютерах используются модифицированный источник питания и измененные силовые разъемы платы ATX, что делает указанные компоненты совершенно не совместимыми со стандартными системными платами и блоками питания. Поэтому, для того чтобы модернизировать источник питания, придется использовать специальный Dell-совместимый блок. Более того, заменяя системную плату стандартной, потребуется приобрести соответствующий источник питания и, может, даже корпус.
Итак, если вы хотите получить действительно расширяемую систему, остановитесь на компьютере с системной платой ATX или BTX и корпусом mid-tower (или еще большим), имеющим хотя бы пять отсеков для установки дисководов.
В любой корпус, в который можно установить полноразмерную системную плату AT, можно установить и системную плату Baby-AT. Выпускалось огромное количество системных плат формфактора Baby-AT для ПК, оснащенных процессорами практически всех типов - от первого 8088 до Pentium III или Athlon; правда, установка современных процессоров представлялась весьма непростой задачей. Как видите, системные платы Baby-AT выпускались достаточно долго. Несмотря на то что в настоящее время стандарт Baby-AT (рис. 1) уже устарел, стандарт ATX полностью унаследовал его философию взаимозаменяемости. На рис. 2 представлен пример достаточно современной системной платы Baby-AT, содержащей разъемы USB, SIMM и DIMM, а также разъем для подключения блока питания ATX.
Самый простой способ идентифицировать систему класса Baby-AT - посмотреть на заднюю панель корпуса. Платы расширения вставляются непосредственно в разъемы на системной плате и ориентированы под углом 90° относительно нее; другими словами, платы расширения расположены перпендикулярно системной плате. При этом на задней панели системной платы Baby-AT заметен только один разъем - 5-контактный DIN, предназначенный для подключения клавиатуры; правда, следует отметить, что некоторые системы класса Baby-AT оснащались 6-контактными разъемами mini-DIN меньшего размера (данные разъемы часто называют PS/2) и даже разъемом мыши. Все остальные разъемы размещались или непосредственно на системной плате, или на выносных колодках, которые подключаются к системной плате с помощью кабелей. Разъем для подключения клавиатуры виден через отверстие в корпусе.
Все системные платы Baby-AT соответствуют ряду требований, касающихся высоты, размещения монтажных отверстий и разъемов (в том числе разъема для подключения клавиатуры), но могут различаться шириной. Системные платы, размеры которых меньше стандартных 9×13 дюймов (22,86×33,02 см), часто относили к формфакторам mini-AT, micro-AT, а иногда 2/3-Baby или 1/2-Baby. При этом их можно было нормально установить в корпуса стандарта Baby-AT.
Платы LPX и Mini-LPX были разработаны компанией Western Digital в 1987 году для своих компьютеров. В названии “LPX” сокращение LP расшифровывается как “низкий профиль” (Low Profile). Поскольку разъемы располагались таким образом, что все платы расширения оказывались параллельными системной плате, стал возможным выпуск низкопрофильных корпусов, размеры которых меньше, чем у систем класса Baby-AT.
Хотя материнские платы для ПК уже не выпускаются компанией Western Digital, их конструкции используют некоторые другие производители. К сожалению, полные спецификации так никогда и не были опубликованы; особенно это касается положения разъемов для установки выносных плат. В результате системные платы от разных производителей оказались невзаимозаменяемыми. Некоторые поставщики, например IBM и HP, предлагали системы LPX, в которых использовались T-образные выносные платы, что позволяло расположить платы расширения перпендикулярно системной плате, но все же на определенном расстоянии от нее. Отсутствие стандартизации означает, что, если в вашей системе установлена плата LPX, в подавляющем большинстве случаев вам не удастся заменить ее системной платой LPX от другого производителя. В результате приходится иметь дело с системой, дальнейшая модернизация и ремонт которой практически невозможны. Поэтому я не рекомендую приобретать системы LPX.
Подобная “закрытая” архитектура систем данного стандарта в то время мало кого интересовала, и эти платы были весьма популярны с конца 1980-х до середины 1990-х годов. Это были преимущественно системы производства Compaq и Packard Bell, а также некоторых других компаний, которые использовали системные платы LPX в своих системах начального уровня. Системные платы LPX наиболее часто использовались в низкопрофильных корпусах, хотя встречались и в корпусах типа tower. Как уже отмечалось, чаще всего это были недорогие системы, продаваемые в супермаркетах электроники. Сегодня формфактор LPX считает-ся устаревшим.
Платы LPX (смотри рисунок ниже) существенно отличаются от остальных. Например, разъемы расширения в них смонтированы на отдельной выносной плате, которая вставляется в системную плату. Платы расширения вставляются в выносную плату, и их плоскости оказываются параллельными системной плате, что позволяет уменьшить высоту корпуса компьютера. Разъемы расширения в зависимости от конструкции могут располагаться как на одной, так и на обеих сторонах выносной платы. Производители, использовавшие корпуса типа tower, иногда применяли Т-образные выносные платы, что позволяло располагать разъемы расширения перпендикулярно материнской плате, однако в несколько приподнятом над ней положении.
Еще одно отличие плат LPX заключается в характерном размещении разъемов на задней панели - в один ряд. Имеются в виду разъемы для монитора VGA (15 контактов), параллельного порта (25 контактов), двух последовательных портов (по 9 контактов) и разъемы mini-DIN для клавиатуры и мыши стандарта PS/2. Все эти разъемы смонтированы на самой плате и после установки оказываются расположенными напротив соответствующих отверстий в корпусе. На некоторых системных платах LPX устанавливаются дополнительные встроенные разъемы, например для сетевого или SCSI-адаптера. Поскольку системы LPX оснащались системными платами с высокой степенью интеграции, многие производители системных плат, корпусов и систем LPX часто называли свои решения “все в одном”.
Размеры плат LPX и Mini-LPX показаны на рисунке ниже.
Меня часто спрашивают, как распознать наличие в системе платы LPX. Для этого не нужно даже разбирать корпус. Системные платы LPX отличаются тем, что слоты шины в них вынесены на отдельную плату, подключаемую к системной, как и в случае плат формфактора NLX. Поэтому все ее разъемы параллельны системной плате. Это легко определить, взглянув на заднюю сторону корпуса. Если все разъемы параллельны системной плате, значит, используется выносная плата. Это верный признак LPX. Кроме того, в LPX все разъемы расположены снизу и выстроены в одну линию. Все системные платы LPX, независимо от формы, размеров и размещения выносных плат, предполагают размещение всех внешних портов у заднего края платы (см. рисунок ниже). В то же время, согласно стандарту Baby-AT, используются разъемы для последовательного и параллельного портов, порта PS/2, а также портов USB . При этом на системных платах ATX и BTX все внешние порты группируются слева от разъемов расширения.
Как уже отмечалось, выносная плата используется также в платах NLX. Но в LPX она помещена посередине системной платы, а в NLX - сбоку, причем она фактически подключена к системной плате.
На рисунке ниже представлены два типичных примера разъемов на системных платах LPX. Учтите, что не все платы LPX оснащены встроенной звуковой подсистемой, поэтому соответст вующие разъемы могут отсутствовать. Кроме того, могут отсутствовать порты USB (или другие порты), хотя общая схема размещения портов сохраняется. Разъемы вдоль заднего края плат могут “конфликтовать” с разъемами шин. Именно поэтому и используются выносные платы. Наличие встроенных разъемов - несомненное преимущество LPX, и, к сожалению, его лишены платы Baby-AT. Однако платы LPX не стандартизированы и не в полной мере взаимозаменяемы, так что выбор платы с формфактором LPX нельзя назвать удачным. Новые формфакторы материнских плат, такие как ATX, microATX и NLX, имеют встроенные разъемы, а также следуют некоторому стандарту. Конструкция LPX с выносной платой позволяла конструкторам систем создавать малогабаритные компьютеры, и это направление продолжил новый формфактор NLX. Этот формфактор, собственно, и создавался как современная замена LPX.
