Материнская плата

Материнская (системная, главная) платаявляется центральной частью любого компьютера. На материнской плате размещаются в общем случае центральный процессор, сопроцессор, контроллеры, обеспечивающие связь центрального процессора с периферийными устройствами, оперативная память (RAM), кэш-память, элементROM-BIOS(базовой системы ввода/вывода), аккумуляторная батарея, кварцевый генератор тактовой частоты ислоты(разъемы) для подключения других устройств.

Рис. 6. Материнская плата

Несколько лет назад основным параметром, определявшим свой­ства компьютера, была производительность его процессора. Сегодня для большинства бытовых систем это уже не так. Можно сказать, что ныне основным параметром является марка чипсета материн­ской платы. Это связано с тем, что за последние два года произво­дительность процессоров возросла в несколько раз, а производитель­ность материнских плат во многом осталась там же, где была, и стала «узким местом» для компьютеров.

Что такое чипсет?

Чипсет — это микропроцессорный комплект. набор микросхем, необходимых для взаимодействия процессора со всем остальным электронным хозяй­ством.

Чипсет материнской платы должен быть согласован с процессором. Это значит, что не всякому процессору подойдет любая материнская плата, и наоборот. Поскольку от чипсета сегодня зависит больше, чем от самого процессора, мы бы рекомендовали при покупке компьюте­ра спрашивать не какой у него процессор, а какой у него чипсет мате­ринской платы.

От чипсета материнской платы прежде всего зависят частоты, на которых она может работать. От него зависит и возможный объем оперативной памяти, и количество дополнительных устройств, кото­рые можно подключить к материнской плате.

Общая производительность материнской платы определяется не только тактовой частотой, но и количеством (разрядностью)данных, обрабатываемых в единицу времени центральным процессором, а такжеразрядностью шин (группы проводников) обмена данных между различными устройствами материнской платы.

По функциональному назначению шины делятся на:

• шину данных;

• адресную шину;

• шину команд.

По шине данныхпроисходит обмен данными между центральным процессором, картами расширения и памятью. Разрядность шины данных варьируется от 8-ми битов (сейчас не используется) до 64-х битов в материнских платах современныхPC.

По адресной шинепроисходит адресация ячеек памяти, в которые производится запись данных.

По шине командили системной шине происходит передача управляющих сигналов между центральным процессором и периферией. На материнской плате системная шина заканчивается слотами для установки других устройств. Адресные шины и шины данных иногда занимают одни и те же физические проводники.

Процессор

В общем случае под процессором понимают устройство, производящее набор операций над данными, представленными в цифровой форме (двоичным кодом). Применительно к вычислительной технике под процессором понимают центральное процессорное устройство(CPU), обладающее способностью выбирать, декодировать и выполнять команды а также передавать и принимать информацию от других устройств. Проще говоря, процессор – это электронная схема, выполняющая обработку информации.

Производство современных персональных компьютеров начались тогда, когда процессор был выполнен в виде отдельной микросхемы.

Количество фирм, разрабатывающих и производящих процессоры для IBM-совместимых компьютеров, невелико. В настоящее время известны: Intel, Cyrix, AMD, NexGen, Texas Instrument.

Кроме процессоров, которые составляют основу IBM-совместимых персональных компьютеров, существует целый класс процессоров, составляющих параллельную платформу. Среди самых известных: персональные компьютеры американской фирмы Apple, для которых используются процессоры типаPowerPC, имеющие принципиально другую архитектуру; ПК выпускаемые фирмойMotorolaи др. Производительность персональных компьютеров на основе процессоровPowerPCзначительно выше, чем уIBM-совместимых, поэтому, несмотря на значительную разницу в цене, для серьезных профессиональных приложений им отдают предпочтение.

Производительность CPUхарактеризуется следующими основными параметрами:

1. тактовой частотой;

2. степенью интеграции;

3. внутренней и внешней разрядностью обрабатываемых данных;

4. памятью, к которой может адресоваться CPU.

Тактовая частотауказывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет за одну секунду (измеряется в МГц). Тактовая частота определяет быстродействие процессора.

Степень интеграции микросхемыпоказывает, сколько транзисторов (самый простой элемент любой микросхемы) может поместиться на единице площади. Для процессораPentiumIntelэта величина составляет приблизительно 3 млн. на 3,5 кв.см, уPentiumPro– 5 млн.

Внутренняя разрядность процессораопределяет, какое количество битов он может обрабатывать одновременно при выполнении арифметических операций (в зависимости от поколения процессоров – от 8 до 32 битов).Внешняя разрядность процессора определяет, сколько битов одновременно он может принимать или передавать во внешние устройства (от 16 до 64 и более в современных процессорах).

Для процессора различают внутреннюю (собственную) тактовую частоту процессора (с таким быстродействием могут выполняться внутренние простейшие операции) ивнешнюю(определяет скорость передачи данных по внешней шине). Количество адресов ОЗУ, доступное процессору, определяется разрядностью адресной шины.

Количество ядер процессора

Современный персональный компьютер считается многозадачным, то есть способным выполнять несколько операций одновременно. Однако до недавнего времени многозадачность была вытесняющей — работа одной программы блокировала работу других. За счет быстро­го переключения между задачами у пользователя создается впечат­ление, что компьютер якобы параллельно работает с несколькими программами.

Истинную многозадачность, то есть реальное параллельное испол­нение операций, обеспечивали многопроцессорные системы, но они были очень дороги и предназначались для корпоративных компьюте­ров. С появлением двухъядерных процессоров AMD Athlon Х2 истин­ная многозадачность стала возможной в обычных настольных ком­пьютерах.

Два ядра могут независимо и одновременно исполнять совершенно разные программы. Если же на компьютере запущена одна програм­ма, ее выполнение ускоряется за счет распараллеливания типовых операций. Реальная производительность вырастает, конечно, не в два раза, а на 40-60%.

Двухъядерные модели имеются в семействах процессоров Intel Pentium D, Celeron D иAMD Athlon X2, Athlon FX. К исходу 2007 го­да ожидается появление процессоров, объединяющих четыре ядра в одной микросхеме.

Чуть ли не каждый месяц семейство процессоров для компьютеров IBM PC пополняется новыми моделями. Наверное, к тому времени, когда вы приобретете эту книгу, на рынке будут процессоры, которые здесь не упомянуты.

Поколение процессора

За долгие годы развития платформы IBM PC в ней сменился не один десяток моделей процессоров, которые принято разделять на поколе­ния. Вот для справки краткий обзор прошедших поколений.

1. Первое поколение было представлено процессорами Intel 8086, работавшими в компьютерахIBM PC.

2. На процессорах второго поколения Intel 80286 собирались ком­пьютерыIBM PC AT. В конце 80-х годов в России такой ком­пьютер стоил, как две автомашины «Волга».

3. Компьютеры IBM PC AT, собранные на процессорах третьего поколенияIntel 80386, сегодня можно встретить в музеях и у отдельных энтузиастов. Они до сих пор могут служить «элек­тронной пишущей машинкой» и способны обеспечить терпи­мую работу в Интернете.

4. На компьютерах IBM PC AT, собранных на процессорах четвер­того поколенияIntel 80486, даже сегодня можно работать с вер­сиями некоторых программ, но устаревшими на два-три поко­ления.

5. На процессорах пятого поколения (Intel Pentium, Intel Pentium MMX, AMD K5) собирались первые компьютерыPentium. Хотя с технической точки зрения эти процессоры дали много ново­го, с потребительской точки зрения к ним относится все то же, что сказано о процессорах четвертого поколения.

6. Отсчет шестого поколения процессоров начался с Pentium Pro, выпущенного в 1995 году. К этому поколению относятсяIntel Pentium II, Celeron, Xeon, Pentium III, AMD Кб. Сегодня они тоже устарели, но кое-где еще продолжают работу. С потребитель­ской точки зрения, они примерно соответствуют компьютерам пятого поколения.

7. К седьмому поколению относятся процессоры Intel Pentium 4, Celeron, AMD Athlon XP, Duron, Sempron. Начиная с этого поко­ления, процессоры рассматриваются в трех категориях:

• системы начального уровня;

• производительные системы;

• системы корпоративного применения.

Системы начального уровня комплектовались процессорами Celeron, Duron, Sempron, производительные системы — процес­сорамиIntel Pentium 4 илиAMD Athlon XP. Компьютеры с таки­ми процессорами останутся достаточно современными еще на протяжении 2-3 лет.

8.Восьмое поколение характеризуется внедрением 64-разряд­ ных вычислений и нескольких ядер в одной микросхеме про­ цессора. КомпанияIntel выпускает одно- и двухъядерные про­ цессоры начального уровняCeleron D, а для производительныхсистем — Pentium D. Компания AMD предлагает процессоры начального уровня Sempron и производительные процессоры семейств Athlon 64, Athlon 64 FX, Athlon 64 X2 (двухъядерные).