Львівський коледж Державного університету телекомунікацій
Розглянуто на засіданні циклової комісії обслуговування комп’ютерної техніки протокол № 1 від _31.08_ 2012 р Голова циклової комісії _____________ Кужій Л.І. |
Затверджую Заступник директора з НВР " 31 " ___08____ 2012 р. __________ Плешівський Я.М. |
Навчальна практика (за професійним спрямуванням) в частині технічного обслуговування комп’ютерної техніки
Для студентів денної форми навчання
напрям підготовки 6.050903 Телекомунікації
спеціальність 5.05090308 Монтаж, обслуговування та експлуатація апаратних засобів інформатизації
Інструкція до роботи № 4 Встановлення та заміна системної плати, озп, процесора та жорсткого диска
Укладач:
Кащук В.Д.
Львів 2014 р.
Мета:
Отримати практичні навички встановлення та заміни материнської плати, ОЗП, процесора та жорсткого диска в персональному комп’ютері.
2. Вхідний контроль:
Яким параметром характеризується розмірність материнської плати?
Які компоненти входять до материнської плати?
Яке призначення PCI (Peripherial Component Interconnect)?
Які функції виконує процесор?
Що таке процесор та мікропроцесор?
Що таке оперативна пам'ять?
Функції ОП?
Види оперативної пам'яті?
3. Теоретична частина
Системна плата – ядро системи. Це дійсно головна деталь ПК – все інше з’єднане з нею, і саме вона керує усіма пристроями у системі. Системні плати бувають декілька різноманітних формфакторів. Системна плата як прийнято включає наступні компоненти:
- гніздо процесора (чи слот)
- перетворювач напруги живлення процесора
- набір мікросхем системної логіки (чіпсет) системної плати
- кеш 2-го рівня
- гніздо пам`яті
- слоти шини
- ПЗП BIOS
- батарею для живлення годинника і CMOS
- чіп вводу-виводу
Системні плати ATX характеризуються високим ступенем інтеграції портів, але, на відміну від плат формфактора Baby-AT, всі зовнішні порти ATX вбудовуються в системну плату й розташовуються по один бік від слотів розширення. Завдяки цьому не доводиться возитися із плоскими кабелями, необхідними для системних плат Baby-AT, для того щоб винести порт миші, послідовні й паралельні порти, а також порт USB на задню панель системного блоку. Елементи, що виділяють при роботі велику кількість тепла (наприклад, процесор і мікросхеми пам'яті), розташовані поруч із блоком живлення, який сконструйований таким чином, що його вентилятор направляє потік повітря уздовж системної плати.
Синхрогенератор – забезпечує синхронізацію процесора й інших мікросхем. Socket – роз’єми для встановлення на системну плату різних типів процесорів.
Роз’єм живлення для плат ATX обладнаний ключем, що забезпечує підключення тільки одним (правильним) способом. Формфактор micro-ATX був розроблений для систем нижнього рівня. Архітектура micro-ATX обернено сумісна з ATX. Ця системна плата менше, ніж ATX. Такі системні плати можуть бути встановлені в стандартні корпуси ATX або ж у корпуси, які були спеціально для них розроблені. Крім описаних вище формфакторів системних плат, у цей час використовуються системні плати конструкцій LPX й NLX. Вони призначені для певних корпусів і додаткових елементів. Однак треба пам’ятати, що існують деякі розходження між комп'ютерами, у яких установлені системні плати LPX, тому можуть виникнути проблеми, пов'язані із взаємозамінністю системних плат і корпусів.
Одним з найважливіших компонентів системної плати є встановлений набір мікросхем. Як правило, це від однієї до п'яти мікросхем, які містять основні схеми системної плати. Вони заміняють більше 150 окремих компонентів, що використовувалися в оригінальній системі IBM AT. У набір мікросхем можуть входити контролери локальної шини, кеш-пам'яті, основної пам'яті, переривань, прямого доступу до пам'яті й інші схеми. Використовуваний набір мікросхем значно впливає на продуктивність системної плати й визначає параметри й обмеження продуктивності: обсяг і швидкість кеш-пам'яті, обсяг і швидкість основної пам'яті, тип і швидкість процесора й т.д. Ці набори мікросхем забезпечують працездатність пристроїв AGP (Accelerated Graphics Port - поліпшений графічний порт) і USB (Universal Serial Bus - універсальна послідовна шина).
Додатково звертають увагу на наступні характеристики:
частота шин процесора й пам’яті;
тип оперативної пам’яті (SDRAM, DDR SDRAM чи RDRAM) та її максимальний розмір;
підтримка пам'яті ECC (коди корекції помилок);
розширені функції керування живленням ACPI;
наявність слота AGP 4х/8x або PCI-Express;
інтерфейс Ultra-ATA/100 або Serial-ATA;
підтримка USB 2.0 (високошвидкісний порт USB).
Ще одним важливим елементом системної плати є BIOS. Варто переконатися, що BIOS, по-перше, зроблена однієї з ведучих у цій області компаній (AMI або Award) і, по-друге, розміщена в спеціальній мікросхемі з можливістю перезапису, яку ще називають Flash ROM або EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). Це дозволить завантажувати оновлення BIOS. У практично всіх системних платах порти вводу-виводу убудовані. Якщо вони невбудовані, їх необхідно підключити до плати розширення, що, на жаль, займе вільний слот розширення. Більшість систем містять наступні порти:
підключення клавіатури (типу mini-DIN);
підключення миші (типу mini-DIN);
два послідовних (з буфером типу 16550А);
паралельний (типу EPP/ECP);
два, чотири, а інколи й шість портів USB (Universal Serial Bus);
порт відео (необов'язково);
мережевий порт (необов’язково);
аудіо/ігровий порт (необов'язково);
два порти Enhanced IDE на локальній шині (первинний і вторинний);
порт контролера дисководу.
Оперативна пам'ять — це робоча область для процесора комп'ютера. У ній під час роботи зберігаються програми і дані. Оперативна пам'ять часто розглядається як тимчасове сховище, тому що дані і програми в ній зберігаються тільки при включеному комп'ютері або до натиснення кнопки скидання (reset). Перед виключенням або натисненням кнопки скидання всі дані, піддані змінам під час роботи, необхідно зберегти на пристрої, що запам'ятовує, який може зберігати інформацію постійно (звичайно це жорсткий диск). При новому включенні живлення збережена інформація знов може бути завантажена в пам'ять.
Пристрої оперативної пам'яті іноді називають пристроями, що запам'ятовують, з довільним доступом. Це означає, що звернення до даних, що зберігаються в оперативній пам'яті, не залежить від порядку їх розташування в ній. Коли говорять про пам'ять комп'ютера, зазвичай подразумевают оперативну пам'ять, перш за все мікросхеми пам'яті або модулі, в яких зберігаються активні програми і дані, використовувані процесором. Проте іноді термін пам'ять відноситься також до зовнішніх пристроїв, що запам'ятовують, таким як диски і накопичувачі на магнітній стрічці.
Термін оперативна пам'ять часто позначає не тільки мікросхеми, які складають пристрої пам'яті в системі, але включає і такі поняття, як логічне відображення і розміщення. Логічне відображення — це спосіб представлення адрес пам'яті на фактично встановлених мікросхемах. Розміщення — це розташування інформації (даних і команд) певного типу за конкретними адресами пам'яті системи.
Новачки часто плутають оперативну пам'ять з пам'яттю на диску, оскільки місткість пристроїв пам'яті обох типів виражається в однакових одиницях — мега- або гігабайтах. Спробуємо пояснити зв'язок між оперативною пам'яттю і пам'яттю на диску за допомогою наступної простій аналогії.
Під час виконання програми в оперативній пам'яті зберігаються її дані. Мікросхеми оперативної пам'яті (RAM) іноді називають енергозалежною пам'яттю: після виключення комп'ютера дані, що зберігаються в них, будуть втрачені, якщо вони заздалегідь не були збережені на диску або іншому пристрої зовнішньої пам'яті. Щоб уникнути цього, деякі застосування автоматично роблять резервні копії даних.
Фізично оперативна пам'ять в системі є набором мікросхем або модулів, що містять мікросхеми, які зазвичай підключаються до системної плати. Ці мікросхеми або модулі можуть мати різні характеристики і, щоб функціонувати правильно, повинні бути сумісні з системою, в яку встановлюються.
Починаючи з 1995 року в комп'ютерах на основі Pentium використовується новий тип оперативної пам'яті — EDO (Extended Data Out). Це вдосконалений тип пам'яті FPM; його іноді називають Hyper Page Mode. Пам'ять типа EDO була розроблена і запатентована фірмою Micron Technology (пізніше за ліцензію придбали багато інших виготівників). Пам'ять EDO збирається із спеціально виготовлених мікросхем, які враховують перекриття синхронізації між черговими операціями доступу. Як випливає з назви — Extended Data Out, драйвери виведення даних на мікросхемі, на відміну від FPM, не вимикаються, коли контроллер пам'яті видаляє стовпець адреси на початку наступного циклу. Це дозволяє сумістити (за часом) наступний цикл з попереднім, економлячи приблизно 10 нс в кожному циклі.
Таким чином, контроллер пам'яті EDO може почати виконання нової команди вибірки стовпця адреси, а дані прочитуватимуться за поточною адресою. Це майже ідентично використанню різних банків для чергування пам'яті, але, на відміну від чергування, не потрібно одночасно встановлювати два ідентичні банки пам'яті в системі. Оперативна пам'ять EDO ідеальна для систем з швидкодією шини до 66 Мгц. Такі шини в персональних комп'ютерах використовувалися до 1997 року включно; проте протягом 1998 року пам'ять EDO була замінена новішою і швидшою пам'яттю SDRAM (Synchronous DRAM — синхронна DRAM). Ця нова архітектура стала новим стандартом оперативної пам'яті персонального комп'ютера.
Пам'ять Burst Extended-Data-Out Dynamic Random Access Memory (Burst EDO, BEDO DRAM) є різновидом пам'яті EDO. Це в основному та ж пам'ять, що і EDO, але з ще швидшою передачею даних. На жаль, тільки один набір мікросхем системної логіки (Intel 440FX Natoma) підтримував її, і вона була швидко замінена пам'яттю SDRAM, яка підтримується в переважній більшості наборів мікросхем. Пам'ять BEDO в даний час не використовується і не проводиться.
SDRAM (Synchronous DRAM) передає інформацію у високошвидкісних пакетах, що використовують високошвидкісний синхронізований інтерфейс. SDRAM дозволяє уникнути використання більшості циклів очікування, необхідних при роботі асинхронної DRAM, оскільки сигнали, по яких працює пам'ять такого типу, синхронізовані з тактовим генератором системної плати.
Як і для оперативної пам'яті EDO, для пам'яті цього типу потрібна підтримка набором мікросхем системної логіки. Починаючи з наборів 430VX і 430TX, випущених в 1997 році, всі набори мікросхем системної логіки фірми Intel повністю підтримують SDRAM; це найпопулярніший тип пам'яті для нових систем. SDRAM добре підходить для архітектури Pentium II/III і нових високоефективних системних плат.
Ефективність SDRAM значно вище в порівнянні з оперативною пам'яттю FPMабо EDO. Оскільки SDRAM — це тип динамічної оперативної пам'яті, її початковийчас очікування таке ж, як у пам'яті FPM або EDO, але загальний час циклу набагато коротший. Окрім цього, пам'ять SDRAM може працювати на частоті 100 Мгц (10 нс) і вище, що стало новим стандартом для системної швидкодії починаючи з 1998 року. Фактично все нові персональні комп'ютери, продані в 1998 році, мають пам'ять типа SDRAM. Останні оновлення SDRAM підтримують робочу частоту 133 Мгц (згідно специфікації PC133).
Радикально новий тип пам'яті RDRAM, або Rambus DRAM, використовується у високопродуктивних персональних комп'ютерах з 1999 року. Така пам'ять безпосередньо підтримується в наборах мікросхем системної логіки. Аналогічний тип пам'яті вже використовувався в ігрових приставках — в популярній моделі Nintendo 64.
Звичайні типи пам'яті (FPM/RDO і SDRAM) іноді називають системами з широким каналом. Ширина каналу пам'яті рівна ширині шини даних процесора (у системах Pentium — 64 бітий). Максимальна продуктивність пам'яті SDRAM у виконанні DIMM складає 100Ч8 (частота Ч кількість передаваних даних за один такт), або 800 Мбайт/с.
Мікросхеми RDRAM збільшують пропускну спроможність пам'яті: у них передбачена “подвоєна” (16-розрядна) шина передачі даних, частота збільшена до 800 Мгц, а пропускна спроможність рівна 1,6 Гбайт/с. Для збільшення продуктивності можна використовувати двух- і чотирьохканальні RDRAM, які дозволяють збільшити швидкість передачі даних 3,2 або 6,4 Гбайт/с відповідно.
Пам'ять DDR (Double Data Rate — подвійна швидкість передачі даних) — це ще більш вдосконалений стандарт SDRAM, при використанні якого швидкість передачі даних подвоюється. Це досягається не за рахунок подвоєння тактової частоти, а за рахунок передачі даних двічі за один цикл: перший раз на початку циклу, а другою — в кінці. Саме завдяки цьому і подвоюється швидкість передачі (при тому, що використовуються ті ж самі частоти і синхронізуючі сигнали).
Процесори можна класифікувати по двох основних параметрах: розрядності і швидкодії. Швидкодія процесора — досить простий параметр. Він вимірюється в мегагерцах (Мгц); 1 Мгц рівний мільйону тактів в секунду. Чим вище швидкодія, тим краще (тим швидше процесор).
Розрядність процесора — параметр складніший. У процесор входить три важливі пристрої, основною характеристикою яких є розрядність:
шина введення і виведення даних;
внутрішні регістри;
шина адреси пам'яті.
Процесори з тактовою частотою менше 16 Мгц не мають вбудованої кеш-пам'яті. У системах до 486-го процесора швидка кеш-пам'ять встановлювалася на системну плату. Починаючи з процесорів 486, кеш-пам'ять першого рівня встановлювалася безпосередньо в корпусі і працювала на частоті процесора. А кеш-пам'ять на системній платі почали називати кеш-пам'яттю другого рівня. Вона працювала вже на частотах, підтримуваних системною платою.
Швидкодія — це одна з характеристик процесора, яку часто тлумачать по-різному. Швидкодія комп'ютера багато в чому залежить від тактової частоти, зазвичай вимірюваної в мегагерцах (Мгц). Вона визначається параметрами кварцевого резонатора, що є кристалом кварцу, вмонтований в невеликий олов'яний контейнер. Під впливом електричної напруги в кристалі кварцу виникають коливання електричного струму з частотою, визначуваною формою і розміром кристала. Частота цього змінного струму і називається тактовою частотою. Мікросхеми звичайного комп'ютера працюють на частоті декількох мільйонів герц. (Герц — одне коливання в секунду.) Швидкодія вимірюється в мегагерцах, тобто в мільйонах циклів в секунду. На мал. 1 показаний графік синусоїдального сигналу.
Рис. 1. Графічне представлення поняття тактова частота
Найменшою одиницею вимірювання часу (квантом) для процесора як логічного пристрою є період тактової частоти, або просто такт. На кожну операцію витрачається мінімум один такт. Наприклад, обмін даними з пам'яттю процесор Pentium II виконує за три такти плюс декілька циклів очікування. (Цикл очікування — це такт, в якому нічого не відбувається; він необхідний тільки для того, щоб процесор не “тікав” вперед від менш швидкодіючих вузлів комп'ютера.)
Час, що витрачається на виконання команд, також непостійно. У процесорах 8086 і 8088 на виконання однієї команди йде близько 12 тактів. У процесорах 286 і 386 цей показник зменшився в середньому до 4,5 тактів на операцію, а в 486 — до 2 тактів. Використання в процесорі Pentium двох паралельних конвеєрів і інших хитрувань дозволило скоротити час виконання середньостатистичної команди до одного такту. У процесорах Pentium Pro, Pentium II/III, Celeron і Xeon, а також Athlon/Duron за один такт виконується як мінімум три команди.
Однією з найзагальніших характеристик процесора є розрядність його шини даних і шини адреси. Шина — це набір з'єднань, по яких передаються різні сигнали. Уявіть собі пару проводів, прокладених з одного кінця будівлі в іншій. Якщо ви під'єднаєте до цих проводів генератор напруги в 220 В, а уздовж лінії розставите розетки, то вийде шина. Незалежно від того, в яку розетку буде вставлена вилка, ви завжди отримаєте один і той же сигнал, в даному випадку — 220 В змінного струму. Будь-яку лінію передачі (або середовище для передачі сигналів), що має більш за один вивід, можна назвати шиною. У звичайному комп'ютері є декілька внутрішніх і зовнішніх шин, а в кожному процесорі — дві основні шини для передачі даних і адрес пам'яті: шина даних і шина адреси.
Коли говорять про шину процесора, найчастіше мають на увазі шину даних, представлену як набір з'єднань (або виводів) для передачі або прийому даних. Чим більше сигналів одночасно поступає на шину, тим більше за дані передається по ній за певний інтервал часу і тим швидше вона працює. Розрядність шини даних подібна до кількості смуг руху на швидкісній автомагістралі; точно так, як і збільшення кількості смуг дозволяє збільшити потік машин по трасі, збільшення розрядності дозволяє підвищити продуктивність.
Дані в комп'ютері передаються у вигляді цифр через однакові проміжки часу. Для передачі одиничного біта даних в певний часовий інтервал посилається сигнал напруги високого рівня, а для передачі нульового біта даних — сигнал напруги низького рівня (близько 0 В). Чим більше ліній, тим більше бітів можна передати за один і той же час. У процесорах 286 і 386SX для передачі і прийому двійкових даних використовується 16 з'єднань, тому у них шина даних вважається 16-розрядною. У 32-розрядного процесора, наприклад 486 або 386DX, таких з'єднань удвічі більше, тому за одиницю часу він передає удвічі більше даних, чим 16-розрядний. Сучасні процесори типу Pentium мають 64-розрядні зовнішні шини даних. Це означає, що процесори Pentium, включаючи оригінальний Pentium, Pentium Pro і Pentium II, можуть передавати в системну пам'ять (або отримувати з неї) одночасно 64 бита даних.
Уявимо собі, що шина — це автомагістраль з рухомими по ній автомобілями. Якщо автомагістраль має всього по одній смузі рухи в кожну сторону, то по ній в одному напрямі в певний момент часу може проїхати тільки одна машина.
Якщо ви хочете збільшити пропускну спроможність дорогі, наприклад, удвічі, вам доведеться її розширити, додавши ще по одній смузі руху в кожному напрямі. Таким чином, 8-розрядну мікросхему можна представити у вигляді односмугової автомагістралі, оскільки в кожен момент часу по ній проходить тільки один байт даних (один байт рівний восьми бітам). Аналогічно, 32-розрядна шина даних може передавати одночасно чотири байти інформації, а 64-розрядна подібна до швидкісної автостради з вісьма смугами руху!
Автомагістраль характеризується кількістю смуг руху, а процесор — розрядністю його шини даних. Якщо в керівництві або технічному описі мовиться про 32- або 64-розрядному комп'ютері, то зазвичай мається на увазі розрядність шини даних процесора. По ній можна приблизно оцінити продуктивність процесора, а значить, і всього комп'ютера.
Розрядність шини даних процесора визначає також розрядність банку пам'яті. Це означає, що 32-розрядний процесор, наприклад класу 486, прочитує з пам'яті або записує в пам'ять 32 бита одночасно. Процесори класу Pentium, включаючи Pentium III і Celeron, прочитують з пам'яті або записують в пам'ять 64 бита одночасно. Оскільки стандартні 72-контактні модулі пам'яті SIMM мають розрядність, рівну всього лише 32, в більшості систем класу 486 встановлюють по одному модулю, а в більшості систем класу Pentium — по два модулі одночасно. Розрядність модулів пам'яті DIMM рівна 64, тому в системах класу Pentium встановлюють по одному модулю, що полегшує процес конфігурації системи, оскільки ці модулі можна встановлювати або видаляти поодинці. Кожен модуль DIMM має таку ж продуктивність, як і цілий банк пам'яті в системах Pentium.
Шина адреси є набором провідників; по ним передається адреса елементу пам'яті, в яку або з якої пересилаються дані. Як і в шині даних, по кожному провідникові передається один біт адреси, відповідний одній цифрі в адресі. Збільшення кількості провідників (розрядів), використовуваних для формування адреси, дозволяє збільшити кількість осередків, що адресуються. Розрядність шини адреси визначає максимальний об'єм пам'яті, що адресується процесором.
Уявіть собі наступне. Якщо шина даних порівнювалася з автострадою, а її розрядність — з кількістю смуг руху, то шину адреси можна асоціювати з нумерацією будинків або вулиць. Кількість ліній в шині еквівалентно кількості цифр в номері будинку. Наприклад, якщо на якійсь гіпотетичній вулиці номера будинків не можуть складатися більш ніж з двох цифр (десяткових), то кількість будинків на ній не може бути більше ста (від 00 до 99), тобто 102. При тризначних номерах кількість можливих адрес зростає до 103 (від 000 до 999) і так далі
У комп'ютерах застосовується двійкова система числення, тому при дворозрядній адресації можна вибрати тільки чотири осередки (з адресами 00, 01, 10 і 11), тобто 22, при трьохрозрядній — вісім (від 000 до 111), тобто 23. Наприклад, в процесорах 8086 і 8088 використовується 20-розрядна шина адреси, тому вони можуть адресувати 220 (1 048 576) байт, або 1Мбайт, пам'яті.
Шини даних і адреси незалежні, і розробники мікросхем вибирають їх розрядність на свій розсуд, але, ніж більше розрядів в шині даних, тим більше їх і в шині адреси. Розрядність цих шин є показником можливостей процесора: кількість розрядів в шині даних визначає здатність процесора обмінюватися інформацією, а розрядність шини адреси — об'єм пам'яті, з яким він може працювати.