![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Кафедра судовой автоматики и измерений Схемотехника
- •Санкт-Петербург
- •Введение
- •Конструкция персонального компьютера
- •1.1. Термины
- •1.2. Системные ресурсы пк
- •1.3. Клавиатура
- •1.4. Манипуляторы (mouse, trackball)
- •2. Системная плата
- •2.1. Конструктив и установка плат
- •2.3. Чипсет
- •2.4. Синхронизация компонентов системной платы
- •2.5. Шины расширения ввода/вывода
- •2.5.1. Шина isa (Industrial Standard Architecture)
- •2.5.2. Шина pci (Peripheral Component Interconnect bus)
- •2.5.3. Шина agp (Accelerated Graphic Port)
- •3. Процессоры
- •3.1. Питание и охлаждение процессоров
- •3.2.1. Процессоры 8086/8088 — родоначальники семейства
- •3.2.2. Процессор 80286
- •3.3.1. Архитектура процессоров
- •3.3.2. Внутренний кэш
- •3.4. Процессоры 386/387
- •3.5. Процессоры 486
- •3.5.1. OverDrive-процессоры фирмы Intel для системных плат 486
- •3.5.2. Процессоры, совместимые с i486
- •3.6. Обзор процессоров семейства Pentium
- •3.7. Процессоры пятого поколения класса Pentium
- •3.8. Процессоры, совместимые с Pentium
- •3.8.3. Малораспространенные Pentium-совместимые процессоры
- •3.9. Шестое поколение процессоров Pentium
- •3.9.1. Процессоры Pentium II
- •3.9.2. Процессоры Pentium III
- •3.9.3. Процессоры Celeron
- •3.10. Процессоры Pentium 4
- •3.11. Мобильные процессоры
- •3.12. Ошибки процессоров Pentium
- •3.13. Основные характеристики процессоров
3. Процессоры
В IBM-совместимых ПК применяются процессоры (CPU — Central Processor Unit), совместимые с семейством 80х86 фирмы Intel. В оригинальной IBM PC использовался процессор 8088 с 16-разрядными регистрами. Все старшие модели процессоров, в том числе 32-разрядные (386, 486, Pentium, Pentium Pro) и с 64-разрядным расширением ММХ, включают в себя подмножество системы команд и архитектуры нижестоящих моделей, обеспечивая совместимость с ранее написанным ПО. Несмотря на то что с 1995-96 годов «рядовым» процессором стал Pentium, обрастающий всякими расширениями, процессор 8088 заслуживает отдельного внимания, по крайней мере, по двум причинам. Во-первых, с него-то и началось массовое PC-строение, в том числе и в нашей стране (хотя всемирный «бум» пришелся на процессоры 80286). Во-вторых, из знания его характерных свойств приходит понимание ряда особенностей процессоров, в том числе пятого и шестого поколения.
Процессоры от 8088 до Pentium, применяемые в PC, являются однокристальными микропроцессорами — собственно процессор располагается на одном кристалле в одном корпусе (микросхеме). Процессоры Pentium II-IV, строго говоря, однокристальным не является — здесь кристалл процессора и несколько кристаллов вторичного кэша собраны на общем картридже, хотя для потребителя это не так и существенно — все функции выполняет одно изделие. В зависимости от сложности процессора (числа выводов), его рассеиваемой мощности и назначения применяются различные типы корпусов:
DIP — Dual In-line Package, корпус с двухрядным расположением штырьковых выводов;
PGA — Pin Grid Array, керамический корпус с матрицей штырьковых выводов;
PQFP — Plastic Quad Flat Pack, пластиковый корпус с выводами по сторонам квадрата;
SPGA — Staggered PGA, корпус с шахматным расположением выводов;
SQFP — Small Quad Flat Pack, миниатюрный корпус с выводами по сторонам квадрата;
PPGA — Plastic Pin Grid Array, термоустойчивый пластмассовый корпус SPGA;
TCP — Tape Carrier Package, миниатюрный корпус с расположенными по периметру ленточными выводами;
S.E.C.C. — Single Edge Connector Cartridge, картридж процессора Pentium II — печатная плата с краевым разъемом, на которой смонтированы кристаллы процессора, кэш-памяти, охлаждающий радиатор и вентилятор.
Процессоры в корпусах DIP занимали много места, на их смену пришли компактные корпуса PGA, PPGA и SPGA, которые обычно устанавливаются в ZIF socket (Zero Insertion Force) — колодка (сокет) с нулевым усилием вставки. Корпуса PQFP, SQFP предназначены для установки в специальные колодки или припаивания к плате. Самые компактные из многоконтактных, корпуса TCP предназначены для припаивания к системной плате портативных систем.
Процессоры, установленные в компьютерах XT, AT-286 и AT-386, обычно заменять не приходится: выходят из строя они сами по себе крайне редко — скорее откажут другие компоненты системной платы. Их замена на более производительные может потребовать радикальных изменений в остальных компонентах или же просто не поддерживаться. В этих компьютерах чаще приходится сталкиваться с установкой математического сопроцессора. Для этого микросхему достаточно установить в соответствующую колодку (обратив внимание на ключ) и включить опцию сопроцессора в BIOS Setup. Некоторые версии BIOS не имеют специальной опции разрешения и автоматически обнаруживают его присутствие во время POST. В XT для включения сопроцессора необходимо переключить соответствующий DIP-переключатель конфигурации.
Начиная с процессоров 486 ситуация существенно изменилась: сопроцессор стал частью основного процессора (включая и микросхему Intel487, которая является комбинацией CPU+FPU). В то же время замена процессора на более мощный стала возможной благодаря применению внутреннего умножения частоты, прогрессу архитектуры процессоров и гибкой конфигурируемости системных плат. Процессоры стали устанавливать в стандартизованные ZIF-сокеты — контактные колодки с нулевым усилием вставки. Назначение их выводов обычно определяется процессорами-первопроходцами от фирмы Intel, а другие фирмы в своих процессорах выдерживают совместимость с этими сокетами. В настоящее время определены сокеты типов с 1 по 8, а для процессоров Реntium II/III — слот 1, их параметры приведены в табл. 6.
Таблица 6 Типы сокетов для процессоров 4, 5 и 6 поколений
Тип |
Кол-во выводов |
Матрица |
Питание, В |
Поддерживаемые процессоры |
Сокет 1 |
168/169 |
17х17 PGA |
5 |
486 SX/SX2, DX/DX2* |
Сокет 2 |
238 |
19х19 PGA |
5 |
486 SX/SX2, DX/DX2, PODP |
Сокет 3 |
237 |
19х19 PGA |
5/3 |
486 SX/SX2, DX/DX2, DX4, PODP, DX4ODP |
Сокет 4 |
273 |
21х21 PGA |
5 |
Р5 Pentium 60/66, Pentium 60/660DP |
Сокет 5 |
320 |
37х37 SPGA |
3,3 |
Р54 Pentium 75/100, Pentium 75/1000DP |
Сокет 6 |
235 |
19х19 PGA |
3,3 |
486 +SX/SX2, DX4, DX4PODP |
Сокет 7 |
321 |
37х37 SPGA |
2,9-3,3 |
Pentium 75-233, Р55С, Р55СТ |
Сокет 8 |
387 |
Модифицированный SPGA |
2,9-3,3 |
Р6 Pentium Pro, Pentium Pro ODP |
Слот 1 |
242 |
Двухрядный слот 2х121 |
2,9-3,3 |
P6 Pentium II |
* Возможна установка DX4 с дополнительным стабилизатором напряжения 3,3 В. ODP — Overdrive Processor. PODP — Pentium Overdrive Processor
К сожалению, полной совместимости между всеми процессорами, устанавливаемыми в сокет одного типа, нет. Возможный тип устанавливаемого процессора определяется следующими свойствами системной платы:
Тип сокета.
Наличие возможности установки требуемого напряжения (одного или двух раздельных) питания процессора и его допустимой мощности.
Поддержкой процессора конкретной версией BIOS.
Указанием на применимость данного процессора, сделанным разработчиком системной платы в ее описании (или указанием конкретного типа системной платы в списке совместимости, публикуемой разработчиком процессора).
Если первые два пункта определяются однозначно, то для последних возможны варианты. Версию BIOS (особенно если применяется флэш-память) можно и обновить (временно установив хоть какой-нибудь из поддерживаемых процессоров). Что касается списков совместимости, то они условны. Разработчик платы может заранее заявить о совместимости с будущим процессором, но будут ли они работать вместе — вопрос. Напротив, разработчик процессоров может и не включить конкретную системную плату в свой список совместимости, но они смогут нормально работать в паре. Типов системных плат гораздо больше, чем типов процессоров, и если производитель платы не позаботился о доставке образцов своих изделий для тестирования с конкретным процессором, такая плата может и не попасть в список. Существуют и «черные списки», заполняемые сборщиками компьютеров. Что касается ряда системных плат для процессоров Pentium, то практика показывает, что не заявленные в документации процессоры AMD в них работают со странностями, часто не выявляемыми диагностическими программами. Эти странности могут проявляться в работе со вторичным кэшем, а также в генерации ложных прерываний от клавиатуры в процессе загрузки.
Платы для симметричных мультипроцессорных систем должны иметь пару слотов. В них устанавливают процессоры фирмы Intel, пригодные для использования в таких конфигурациях. Сведений о поддержке мультипроцессорных конфигураций изделиями фирм AMD, Cyrix и IBM автору пока не попадалось. Архитектура Pentium Pro поддерживает непосредственное объединение до четырех процессоров, но на системных платах больше двух слотов обычно не размещают (не хватает места). В четырехпроцессорных системах чаще применяют двухпроцессорные модули, устанавливаемые в общую системную или кросс-плату. Однако это уже выходит за рамки обсуждения рядовых PC-совместимых компьютеров. Шина Pentium II допускает объединение не более двух процессоров.