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 № 11 Апаратне та програмне дослідження системної плати та цп.
Укладач:
Кащук В.Д.
Львів 2014 р.
Мета:
Навчитися виявляти та усувати несправності системної плати та процесора.
2. Вхідний контроль:
2.1. Які функції виконує процесор?
2.2. Що таке процесор та мікропроцесор?
2.3. Що таке суперскалярна архітектура процесора ?
2.4. Для чого призначена шина даних?
2.5. Що таке оперативна пам'ять?
2.6. Функції ОП?
2.7. Види оперативної пам'яті?
Теоретична частина
СИСТЕМНА ПЛАТА І ЧІПСЕТ
Системна плата (Материнська плата) комп’ютера – це «фундамент», на якому побудований любий сучасний комп’ютер, будь то настільний ПК, ноутбук або вбудована система. Саме материнська плата об'єднує та координує роботу таких різних за своєю суттю і функціональності комплектуючих, як процесор, оперативна пам'ять, плати розширення і всілякі накопичувачі. це другий за важливістю компонент персонального комп'ютера. у материнської плати є ще два синоніма – системна плата (Systemboard) і основна плата (Mainboard).
На рис. 1 показана сучасна материнська
плата із зазначенням основних елементів
і роз'ємів.
Рис 1. Системна плата
На рис. 2 показана задня панель роз'ємів материнскої плати, до яких підключаються зовнішні пристрої: миша, клавіатура, монітор и т.д.
Рис. 2. Задня панель роз'ємів материнської плати
КОНТРОЛЕРИ І ШИНА
Для роботи комп'ютера потрібно, щоб в оперативній пам'яті знаходилися програма і використовувані нею дані, які потрапляють туди з різних пристроїв комп'ютера – клавіатури, дисководів для компакт-дисків і т.д. зазвичай ці пристрої називають зовнішніми, хоча деякі з них можуть знаходитися не зовні комп'ютера, а бути вбудованими всередину системного блоку.
Результати виконання програм також виводяться на зовнішні пристрої – монітор, диски, принтер і т.д. Отже для роботи комп'ютера необхідний обмін інформацією між оперативною пам'яттю і зовнішніми пристроями. Такий обмін називається вводом/виводом. Однак цей процес не відбувається безпосередньо між будь-яким зовнішнім пристроєм і оперативною пам'яттю в комп’ютері є дві проміжних ланки. Для кожного зовнішнього пристрою в комп'ютері є електронна схема, яка ним керує. Ця схема називається контролером, чи адаптером. Деякі контролери (наприклад, контролер дисків) можуть управляти відразу декількома пристроями. Взаємодія всіх контролерів і адаптерів з мікропроцесором і оперативною пам'яттю здійснюється через системну магістраль передачі даних - шину.
КОНТРОЛЕРИ ПОРТІВ ВВОДУ/ВИВОДУ
Одним з контролерів, присутніх майже в кожному комп'ютері, є контролер портів введення / виводу.
Порти – це роз'єми на материнській платі (виведені на задню стінку системного блоку) для підключення зовнішніх пристроїв.
У сучасних материнських платах є два спеціальних круглих роз'єму (порти PS/2), до яких підключаються миша і клавіатура. Оскільки ці роз'єми абсолютно однакові, їх зазвичай фарбують в різні кольори: для миші – зелений, для клавіатури – фіолетовий.
Існує також порт USB – Universal Serial Bus (універсальна послідовна шина), що підтримує установку самоналагоджувальних пристроїв Plug and Play. Первісне налаштування таких пристроїв відбувається автоматично - при включенні комп'ютера операційна система Windows виконує перевірку наявності нових підключених пристроїв в системі. До порту USB можна підключити більше 100 типів периферійних пристроїв: телефони, магнітофони, джойстики, цифрові відеокамери та фотоапарати, принтери, модеми, сканери і т.д. У сучасних ПК порт USB може бути винесений на бічну панель корпусу для зручності роботи користувача.
В табл. 1. наведені зображення роз’ємів для всіх описаних типів портів.
Таблиця 1.
Роз'єми для портів
ЗОБРАЖЕННЯ РОЗ’ЄМУ |
ОПИС |
|
Роз'єм для порта USB, варіант 1 |
|
Роз'єм для порта USB, варіант 2 |
|
Роз'єми для портів PS/2 |
СЛОТИ МАТЕРИНСЬКОЇ ПЛАТИ
Плати розширення, що вставляються в роз'єми материнської плати, також називають картами, а місця для їх установки – слотами розширення або просто слотами.
Слоти розрізняються за типом шини – схеми, що забезпечує передачу даних між процесором і картами розширення. вже більше 15 років стандартом підключення більшості плат розширення є шина PCI, і слоти цього типу присутні на всіх сучасних материнських платах.
СЛОТИ AGP ТА PCI-EXPRESS
Для підключення відеокарти передбачений слот типу AGP (Accelerated Graphics Port – прискорений графічний порт) – на материнській платі може бути тільки один такий слот.
В останні роки переважна більшість випускаються відеокарт підтримують більш сучасний стандарт – PCI-Express (PCI-E або PCIe), який на відміну від PCI і AGP є не послідовним, паралельним, завдяки чому має збільшену пропускну здатність.
У 2007 році з'явилися відеокарти з новим стандартом – PCI-Express і відрізняється від нього подвоєною пропускною здатністю.
РОЗ'ЄМИ IDE І SATA
Ще кілька років тому на материнських платах для підключення жорстких дисків були передбачені роз'єми єдиного стандарту - IDE (Integrated Drive Electronics), інша назва якого - АТА (Advanced Technology Attachment - підключення по «просунутої» технології).
Нова, вдосконалена версія інтерфейсу IDE, що одержала широке поширення, називається Serial ATA (SATA).
На сучасних материнських платах є як IDE, так і SATA-роз'єми, що дозволяє одночасно підключити жорсткі диски різних типів.
ФОРМ-ФАКТОР
Головним параметром всіх материнських плат є форм-фактор. Він визначає фізичні параметри плати та тип корпусу, в який її можна буде встановити. Під фізичними параметрами мається на увазі розміри материнської плати, розміри і сумісність встановлюваних плат розширення, розташування слотів оперативної пам'яті і процесорного сокета, тип і механізм охолодження електронних компонентів і т.д.
В середині 1995 року компанія Intel заявила про створення форм-фактора АТХ (Advanced Technology eXtended), який використовується у всіх сучасних комп'ютерах. Основні варіанти форм-фактора АТХ наступні:
АТХ - стандартні настільні комп'ютери в корпусах Mini-tower і Full-tower. Це найбільш прийнятна конструкція як для новачків, так і для досвідчених користувачів. Плати АТС підтримують до семи слотів розширення;
Mini-ATX - Зменшення версія АТХ. Підтримує до п'яти слотів розширення.
Влітку 2004 року був представлений новий форм-фактор Balanced Technology eXtended (BTX), який фактично змінив стандарт АТХ. Необхідність переходу до нового стандарту була викликана, насамперед, появам нових шин (USB 2.0, SATA, PCI Express), а також саме вимоги до енергоспоживання ПК (отже, і до теплоотводу) і до акустичних характеристик ПК.
Форм-фактор BTX назад сумісний з АТС, тобто материнську плату з форм-фактором BTX можна буде встановлювати і в старий корпус стандарту АТХ, а ось зворотне неможливо.
ЧІПСЕТ
Для того щоб запрацювало будь-який пристрій, що має роз'єми, контакти або інші види з'єднань, його треба кудись під'єднати. Процесор, який має сотні ніжок, вставляється у відповідне гніздо. Для того щоб таке складне пристрій як процесор, що має десятки мільйонів транзисторів (а в останніх моделях рахунок пішов на сотні мільйонів) запрацювало, йому необхідна допомога спеціалізованих мікросхем. Набір таких мікросхем називається чіпсетом (chipset).
При виборі материнської плати потрібно звертати увагу на можливості чіпсетів. Якщо раніше вихід нового набору мікросхем системної логіки означав істотне підвищення продуктивності системи, то в даний час зміни дуже незначні. Зазвичай додається одна нова функція або підтримка якогось нового стандарту.
ВІДПОВІДНІСТЬ ПРОЦЕСОРА І МАТЕРИНСЬКОЇ ПЛАТИ
Ще зовсім недавно одночасно випускалося кілька різновидів сокетов, і поетоу при виборі процесора треба було враховувати і сокет обраній материнської плати. В даний час все стало набагато простіше - Intel випускає процесори для сокета LGA 775, а AMD - для сокета АМ2, тому помилитися неможливо.
ВИРОБНИКИ МАТЕРИНСЬКИХ ПЛАТ
В описі конфігурації комп'ютера рідко вказують тип і виробника самої материнської плати. Однак це дуже важлива інформація, адже материнська плата - це базовий пристрій комп'ютера. Від неї залежать надійність, сумісність з іншим апаратним забезпеченням, що становлять комп'ютер, а часто і швидкість роботи всього комп'ютера.
Визнаними авторитетами в цій області є такі бренди, як ASUS і Gigabyte, але вартість цих материнських плат вище, ніж у «бюджетників», з яких відзначимо Micro-Star (MSI), Foxconn і Palit.
При виборі платформи необхідно керуватися інформацією на сайтах виробників і оглядовими статтями на таких інтернет-сайтах, як www.thg.ru і http://www.ferra.ru. Корисно також враховувати відгуки користувачів про роботу і особливості тієї чи іншої плати.
Нижче наведений список сайтів відомих фірм виробників материнських плат:
ASUS – www.asuscom.ru;
ABIT – www.abit.ru;
ASRock – www.asrock.com;
Gigabyte – www.gigabyte.ru;
Intel – www.inel.ru;
Microstar – www.microstar.ru;
Silicon Integrated Systems Corporation (SiS) – www.sis.com;
VIA – www.via.ru.
ПРОЦЕСОР
Основна частина системного блоку - це центральний процесор. Зазвичай кажуть просто «процесор» або ЦПУ (від англ. CPU Central Processing Unit). Його тип - найбільш популярна, хоча і не завжди вирішальна, характеристика комп'ютера. З нього зазвичай починається опис конфігурації. Чим вище швидкість роботи процесора, тим вище швидкодію всього комп'ютера.
Процесор – це мікросхема, основний робочий компонент комп'ютера, який виконує арифметичні і логічні операції, управляє обчислювальним процесом і координує роботу всіх пристроїв комп'ютера. Він знаходиться всередині системного блоку і встановлений на материнській платі.
Переважна більшість процесорів, що використовуються в сучасних ПК, випускаються корпораціями Intel і AMD. По досконалості архітектури (від цього залежить продуктивність) процесори діляться на покоління: вже застарілі процесори 6, 7 і сучасні двоядерні 8. Покоління процесорів Intel мають префікс Р (наприклад, Р8), а процесорів AMD – префікс К (наприклад, К8). Останній чотирьохядерний процесор AMD – Phenom відноситься вже до десятого покоління (К10), а дев'ятий номер в ланцюжку поколінь процесорів AMD так і залишився невикористаним.
Обчислювальна потужність процессора складається із розрядності та швидкодії.
Розрядність – це кількість даних, що обробляються процесором за один такт, а швидкодія – частота, із якою ця обробка відбувається. Швидкодія сучасних процесорів вимірюється в гігагерцах (Ггц), тобто в мільярдах операцій в секунду.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕСОРІВ
Частота FSB. Частота роботи ядра процесора називається внутрішньою, і саме ця частота визначає швидкість його роботи. Весь обмін даними із материнською платою процесор виконує на іншій, зовнішній частоті – частоті системної шини (англ. FSB, Front side bus).
Для процесорів недавнього минулого частота зовнішньої шини становила 100, 133, 166 або 200 МГц – ці значення і вказувались в описі характеристик процесорів.
У процесорах Intel Pentium D, Pentium 4E, Core 2 Duo i Quad використовується технологія Quad Pumping, яка дозволяє передавати чотири блока даних за один такт, при цьому ефективна частота шини збільшується в чотири рази.
Множник, або коефіцієнт множення. Ядро центрального процесора працює на тактовій частоті, що являє собою добуток частоти FSB на коефіцієнт множення (див. ефективна частота).
Наприклад, для двох ядерних процесорів Intel Core 2 Duo частота FSB становить 266 МГц, а ефективна частота FSB = 266 × 4 = 1066 МГц. З середини 2008 року компанія Intel перевела свої процесори Core 2 Duo на більш вищу частоту FSB – 333 МГц, що відповідає ефективній частоті FSB = 333 × 4 = 1333 Мгц.
В архітектурі AMD64, що використовує компанія AMD у своїх процесорах лінійок Sempron/ Athlon 64/ Phenom, є декілька окремих шин у самому процесорі. Для зв’язку процесора із пам’яттю передбачена високошвидкісна шина HyperTransport. Перевагою даної схеми є зменшення затримок процесора до оперативної пам’яті.
Тактова частота. Параметр, який показує реальну частоту роботи ядра процесора, котра для сучасних процесорів може знаходитися в діапазоні 1,5–4 ГГц. Тактова частота визначається множенням частоти зовнішньої шини процесора (FSB) на коефіцієнт множення (див. ефективна частота).
Кількість ядер. Оскільки тактові частоти сучасних процесорів наближаються до фізичної межі, для підвищення їх продуктивності застосовується об’єднання декількох процесорних ядер в одному корпусі.
Тип ядра і степінг. Сучасні процесори вміють виконувати за один такт відразу декілька команд, і цей показник постійно збільшується. При однакових значеннях тактової частоти і кількості ядер процесори із більш сучасною архітектурою будуть працювати скоріше. Наприклад, процесор Celeron 420 із тактовою частотою 1600 МГц працює приблизно в два раза скоріше старих моделей Celeron із частотами 1700–2000 МГц.
Конструкція процесорів і технологія їх виробництва постійно удосконалюються, і одна модель може мати декілька версій виконання. Для позначення внутрішньої архітектури процесора розробники присвоюють їх ядрам кодові назви. Наприклад, процесор AMD Sempron 2500+ раніше випускався на ядрі із кодовою назвою Thoroughbred-B і мав наступні параметри: частота FSB – 166 МГц, множник – 10,5, ефективна частота – 1750 МГц. Пізніше ця ж модель процесора випускалась на ядрі Palermo, і його характеристики дещо змінились: частота FSB – 200 МГц, множник – 7, ефективна частота – 1400 МГц. Процесори на більш нових ядрах, як правило, володіють кращими характеристиками, але вони і більш дорогі.
Одна і та сама версія ядра може витримувати декілька модифікацій, що зв’язані із невеликими удосконаленнями та виправленнями помилок. Модифікації одного і того ж ядра називають стопінгами; процесор із більш високим стопінгом працює стабільніше своїх попередників та менше гріється.
Об’єм кеш-пам’яті процесора. Всі процесори із кінця 90-х років мають внутрішню кеш-пам’ять (або просто кеш). Кеш – це швидкодіюча пам’ять, в переносяться команди і дані, безпосередньо оброблювальні процесором. В сучасних процесорах вбудована кеш-пам’ять трьох рівнів – першого (L1), другого (L2) і третього (L3).
Звернення до кеш-пам’яті відбувається без стану очікування, тобто кеш-пам’ять першого рівня (вбудований кеш) працює на частоті процесора. Це означає, що якщо дані, необхідні процесору, знаходяться в кеш-пам’яті, то затримок із обробкою не виникне. В іншому випадку процесор повинен отримати дані із основної пам’яті, що значно зменшує швидкодію системи.
Від об’єма кеша L1 (до 128 Кбайт) і L2 (до 4 Мбайт) суттєво залежить продуктивність процесора.
В деяких сучасних процесорах присутня ще кеш-пам’ять третього рівня – L3. У відповідності із швидкою системною шиною вона формує високошвидкісний канал обміну даними із системною пам’яттю. Кеш-пам’ять третього рівня L3 комплектується:
Intel – спеціальні моделі «стільникових» процесорів, такі як Intel Pentium 4 Extreme Edition? Itanium 2;
AMD – сучасні трьохядерні і чотирьохядерні процесори Phenom Х3 та Х4).
Тип роз’єму, або форм-фактор. Кожна модель процесора встановлюється у роз’їм відповідного типу і з відповідною кількістю контактів. Перелік деяких процесорних сокетів:
Socket 370 – для Pentium II/III, Celeron;
Socket 478 – для Pentium 4, Celeron;
LGA 775 – для всіх процесорів сімейства Intel Core 2, а також Pentium 4/D/Е, Celeron D;
Socket А (462) – для Athlon XP, Duron і деяких моделей Sempron;
Socket 754 – для Sempron, Athlon 64;
Socket 939 – для Athlon 64/FX/X2;
Socket 940 – Athlon FX
Socket АМ2 – для нових моделей Athlon 64/FX/X2, Sempron і процесорів Phenom.
Цифра у назві роз’єму означає кількість контактів. Встановити процесор у непередбачений до нього роз’їм неможна, навіть якщо відміна тільки в одному контакті.
Напруга живлення ядра. Ядро сучасного процесора живиться досить низькою напругою – 1,2-1,7 В. Для кожної моделі є своє паспортне значення цієї напруги, яке зазвичай задається автоматично. Ручне підстроювання відбувається лише при розгоні, але це може привести до перегріву процесора та виходу його з ладу.
Тепловиділення. Оскільки процесори працюють на досить високих частотах вони можуть володіти високим тепловиділенням, яке досягає до 100 Вт і більше. Для позначення споживаної процесором потужності використовується параметр TDP (Termal Design Power). Виробники процесорів використовують довільні технології зниження енергоспоживання. У найбільш економічних моделях вдається знизити тепловиділення до 20–30 Вт, що особливо важливо для ноутбуків.
Назва і номер моделі (Р-рейтинг). До недавнього часу цифра після назви процесора (наприклад, Celeron-1400 Pentium 2,4) завжди відзначала частоту, на котрій працював процесор. Потім корпорація AMD для процесорів Athlon XP почала ставити у їхню назву більше число. Це так називає мий Р-рейтинг, що вказує частоту процесора корпорації Intel того ж самого покоління, що працював із аналогічною продуктивністю.
Наприклад, процесор Sempron 3000+ фірми AMD працює за основними критеріями як Pentium 4 із тактовою частотою 3,0 ГГц, хоча його справжня частота – 1,8 ГГц.
Сучасні процесори маркуються за іншим принципом.
На сьогодні на ринку тих, що комплектують для IBM-сумісних комп'ютерів є велика кількість процесорів від Intel самих різних модифікацій. У цій різноманітності легко заплутатися, тому вже в той, нині далекий час, коли випускалися 386 процесори, Intel ввів спеціальний ідентифікаційний код, по якому можна було б встановити марку процесора CPUID (у офіційній документації Intel також використовується термін "Processor Signature"). Ідентифікатор CPUID є 14-бітовим числом, в якому в закодованому вигляді зберігається інформація про тип (Type) 2 старших біта з 12 по 13, сімействі (Family) 4 біта з 8 по 11, моделі (Model) 4 біта з 4 по 7, а також ревізії (Stepping) процесора 4 молодших біта з 0 по 3. Так, наприклад, для процесорів Pentium Pro CPUID рівний 061x, а для Pentium II 063x або 065x.
Крім цього, можна дізнатись деяку інформацію про процесор з маркування нанесеного на його корпус.
