Платы адаптеров и гнезда расширения

Глава 1: Знакомство с персональным компьютером

Введение

Знакомство с системой персонального компьютера

Введение

Компьютер — это электронная машина, выполняющая вычислительные операции на основе набора команд. Первые компьютеры были огромными и занимали целые комнаты. Для их сборки, обслуживания и поддержки требовались отделы персонала. Скорость работы современных компьютерных систем на порядки выше, а их размеры значительно меньше.

Компьютерная система состоит из компонентов оборудования и программного обеспечения. Оборудование — это набор физических компонентов. В его состав входят корпус, приводы систем хранения, клавиатуры, мониторы, кабели, динамики и принтеры. Программное обеспечение — это операционная система и программы. Операционная система управляет работой компьютера. В процессе работы может выполняться определение информации, доступ к ней и ее обработка. Программы, или приложения, выполняют различные функции. Программы могут различаться в зависимости от информации, которую они получают или создают. Например, команды для сведения баланса по чековой книжке отличаются от команд для создания виртуального мира в Интернете.

Системы персональных компьютеров

Корпуса и блоки питания

Корпус компьютера представляет собой защитный короб, внутри которого находится конструкция с местами для установки внутренних компонентов компьютера. Как правило, корпуса компьютеров сделаны из пластика, стали или алюминия, существует много стилей их исполнения.

В корпусах, помимо установочных мест для внутренних компонентов и механической защиты, предусматриваются также средства охлаждения внутренних компонентов. Вентиляторы корпуса создают поток воздуха через корпус компьютера. Воздух, проходя мимо нагретых компонентов, отбирает у них тепло и выходит из корпуса. Этот процесс предохраняет компоненты компьютера от перегрева. Корпуса также предотвращают повреждение компонентов статическим электричеством. Внутренние компоненты компьютера заземлены, будучи прикрепленными к корпусу.

Всем компьютерам необходим блок питания, преобразующий переменный ток из розетки электросети в постоянный ток. Кроме того, каждому компьютеру необходима материнская плата. Материнская плата — это основная плата компьютера. Размер и форма корпуса компьютера, как правило, определяются материнской платой, блоком питания и другими внутренними компонентами.

Размер и внутренняя компоновка корпуса называются форм-фактором. Основные форм-факторы для корпусов — это корпуса типа «настольный» и типа «башня», как показано на рисунке 1. Корпуса настольного типа бывают полноразмерными и компактными. Существует два вида корпусов типа «башня»: полноразмерные и «мини-башня».

Можно выбрать более объемный корпус, чтобы в будущем установить дополнительные компоненты. Также можно выбрать корпус поменьше, который занимает минимум места. В целом, корпус должен быть долговечным, простым в обслуживании, а также иметь достаточно пространства для установки дополнительных компонентов.

Приведенные ниже термины обозначают компьютерные корпуса:

Шасси

Шкаф

Башня

Коробка

Корпус

При выборе корпуса необходимо учесть следующие ниже факторы:

размер материнской платы;

число отсеков для внутренних или внешних приводов;

доступное пространство.

На рисунке 2 приведен список особенностей корпуса.

ПРИМЕЧАНИЕ. Выберите корпус, который соответствует по размеру блоку питания и материнской плате.

Выбор корпуса

Тип модели	Существуют две основные модели корпусов. Первая — для настольных ПК, вторая — для компьютеров в корпусе типа «башня». Выбор модели корпуса зависит от типа материнской платы. Необходимо точное соответствие по размеру и форме.
Размер	Если компьютер оснащен большим количеством оборудования, ему необходимо больше пространства для потока воздуха, охлаждающего систему.

Доступное пространство	Корпуса настольного типа позволяют сэкономить место в ограниченном пространстве, поскольку монитор можно поставить на само устройство. Конструкция корпуса настольного типа может стать ограничением для количества и размера дополнительных компонентов.
Блок питания	Номинальная мощность и тип подключения к источнику электропитания должны соответствовать выбранному типу материнской платы.
Внешний вид	Для некоторых пользователей внешний вид корпуса не имеет значения. Для других он очень важен. Существует множество конструкций корпусов, чтобы каждый мог выбрать вариант на свой вкус.
Индикация состояния	То, что происходит внутри корпуса, может быть очень важно. Светодиодные индикаторы, установленные на наружной части корпуса, сообщают о том, включено ли питание, используется ли жесткий диск, находится ли компьютер в спящем режиме или режиме гибернации.
Отверстия для воздуха	Все корпуса имеют воздухозаборник на блоке питания, некоторые также снабжены воздухозаборником в задней части для обеспечения притока и оттока воздуха. Некоторые корпуса оснащены дополнительными воздухозаборниками на случай, если потребуется отведение от системы большего количества тепла. Эта ситуация может возникнуть, если внутри корпуса множество устройств установлено близко друг к другу.

Блоки питания

Блок питания должен предоставлять достаточное электропитание для всех установленных компонентов, а также для тех компонентов, которые могут быть добавлены позже. При выборе блока питания, который предоставляет питание только для уже установленных компонентов, может потребоваться его замена при добавлении других компонентов.

Блок питания, показанный на рисунке 1, преобразует переменный ток из электросети, в постоянный ток, имеющий меньшее напряжение. Постоянный ток необходим всем компонентам компьютера. Существуют три основных форм-фактора для блоков питания: Advanced Technology (AT), AT Extended (ATX) и ATX12V. Форм-фактор ATX12V наиболее часто используется в современных компьютерах.

Компьютер способен работать при незначительных колебаниях напряжения сети, однако значительное отклонение напряжения может вызвать сбой блока питания. Источник бесперебойного питания (ИБП) может защитить компьютер от проблем, вызванных изменением напряжения электропитания. В ИБП используется инвертор. Инвертор подает переменный ток на ПК со встроенного аккумулятора, преобразуя постоянный ток с аккумулятора ИБП в переменный. Встроенный аккумулятор непрерывно заряжается постоянным током, в который преобразуется переменный ток от сети.

Разъемы

Большинство современных разъемов имеют ключ. Разъем с ключом спроектирован так, чтобы его невозможно было вставить неправильно. В каждом разъеме блока питания используется разное напряжение, как показано на рисунке 2. Каждый разъем предназначен для подключения определенных компонентов к различным портам материнской платы.

Разъем с ключом Molex предназначен для оптических приводов, жестких дисков или других устройств, использующих более старые технологии.

Разъем с ключом Berg предназначен для привода гибких дисков. Разъем Berg меньше, чем разъем Molex.

Разъем с ключом SATA предназначен для оптических приводов или жестких дисков. Разъем SATA шире и тоньше, чем разъем Molex.

20-штырьковый или 24-штырьковый разъем подключается к материнской плате. 24-штырьковый разъем имеет 2 ряда по 12 штырьков, а 20-штырьковый размер имеет 2 ряда по 10 штырьков.

Дополнительный 4- или 8-штырьковый разъем питания имеет 2 ряда по 2 или 4 штырька и подает питание на все области материнской платы. Дополнительный разъем питания имеет ту же форму, что и основной, но его размер меньше. Он может также подавать питание и на другие устройства компьютера.

6/8-штырьковый разъем питания PCIe имеет два ряда по три или четыре штырька и подает питание на другие внутренние компоненты.

В блоках питания более ранних стандартов для подключения к материнской плате использовались два разъема, называемые P8 и P9. Разъемы P8 и P9 не имели ключей. Их можно было менять местами, что могло нанести вред материнской плате или блоку питания. По правилам установки требовалось, чтобы черные провода посередине располагались рядом.

ПРИМЕЧАНИЕ. Если разъем не вставляется с небольшим усилием, во-первых, проверьте, не попали ли в разъем посторонние предметы, во-вторых, убедитесь, что штырьки разъема не погнуты, и в-третьих, попробуйте изменить положение разъема. Если кабель или другая деталь не вставляются с небольшим усилием, это означает неисправность. Кабели, разъемы и компоненты спроектированы таким образом, чтобы для подключения не требовалось большое усилие. Никогда не применяйте силу при подключении разъема или компонента. Если разъем подключен неверно, могут быть повреждены и разъем, и гнездо. Не торопитесь и проверьте, правильно ли вы устанавливаете оборудование.

Электричество и закон Ома

В электрической цепи существуют 4 основных понятия:

Напряжение (V)

Сила тока (I)

Мощность (P)

Сопротивление (R)

Напряжение, сила тока, мощность и сопротивление являются понятиями электротехники, которые должен знать любой специалист по компьютерам.

Напряжение — величина работы, необходимой для перемещения электронов по цепи. Напряжение измеряется в вольтах (В). Блок питания подает напряжение нескольких значений.

Сила тока — это величина, соответствующая количеству электронов, перемещающихся по цепи. Сила тока измеряется в амперах (А). Блок питания компьютера подает различный ток на на линии с разным выходным напряжением.

Мощность — это величина работы, необходимой для перемещения электронов по электрической цепи (напряжение), умноженная на количество электронов, перемещающихся по этой цепи в секунду (ток). Эта величина изменяется в ваттах (Вт). Компьютерные блоки питания характеризуются по мощности.

Сопротивление — физическая величина, характеризующая свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока. Измеряется в Омах. Более низкое сопротивление позволяет проходить по цепи большему току и, соответственно, большему количеству электроэнергии. Хороший предохранитель имеет низкое сопротивление, почти равное 0 Ом.

В основном уравнении, известном также как закон Ома, показаны взаимоотношения этих трех величин. Закон Ома гласит, что напряжение равно произведению силы тока и сопротивления: V = IR.

В электросистеме мощность равна произведению напряжения и силы тока: P = VI.

Повышение силы тока или напряжения в электрической цепи приводит к увеличению мощности.

Например, представьте себе простую цепь, состоящую из лампы накаливания, рассчитанной на напряжение 9 В, подключенной к батарее с напряжением 9 В. Мощность, рассеиваемая лампой накаливания, составляет 100 Вт. Используя уравнение P = VI, можно подсчитать, какая сила тока в амперах необходима для того, чтобы лампа, рассчитанная на напряжение 9 В, работала с мощностью 100 Вт.

Решим это уравнение. Нам известно, что P = 100 Вт, а V = 9 В.

I = P/V = 100 Вт / 9 В = 11,11 A

Что произойдет, если для получения мощности 100 Вт используются лампа накаливания, рассчитанная на напряжение 12 В, и источник питания с напряжением 12 В?

I = P/V = 100 Вт / 12 В = 8,33 A

Система производит ту же мощность, но сила тока меньше.

Можно использовать Треугольник Ома, показанный на рисунке 1, для подсчета напряжения, силы тока или сопротивления, если две оставшиеся величины известны. Чтобы увидеть необходимую формулу, закройте неизвестную переменную и выполните подсчет по полученной формуле. Например, если известны напряжение и сила тока, закройте R, чтобы получить формулу V / I. Подсчитайте V / I, чтобы найти R. Можно использовать схему «Закон Ома», показанную на рисунке 2, для подсчета любой из четырех основных величин электрической цепи при наличии двух известных величин.

Для компьютеров обычно используются блоки питания с выходной мощностью в диапазоне от 250 до 800 Вт. Тем не менее, некоторым компьютерам требуются блоки питания мощностью 1200 Вт и более. При сборке компьютера выбирайте блок питания таким образом, чтобы его мощности хватило для всех компонентов. Каждый компонент компьютера потребляет определенную мощность. Сведения о мощности приведены в документации, предоставляемой изготовителем оборудования. Приобретайте блок питания, мощность которого превышает потребности уже установленных компонентов. Блок питания с более высокой мощностью имеет больший запас, следовательно, к нему можно подключить дополнительные устройства.

С тыльной стороны большинства блоков питания находится небольшой переключатель, называемый переключателем напряжения. Он позволяет устанавливать входное напряжение блока питания равным 110 В / 115 В или 220 В / 230 В. Блок питания, оснащенный таким переключателем, называется блоком питания, рассчитанным на работу с двумя номинальными напряжениями. Необходимое положение переключателя напряжения определяется страной, где используется данный блок питания. Неверный выбор положения переключателя напряжения может привести к повреждению блока питания и других деталей компьютера. Если блок питания не оснащен подобным переключателем, он определяет необходимое напряжение и переходит на него автоматически.

ВНИМАНИЕ! Не открывайте блок питания. Электронные конденсаторы, которые находятся внутри блока питания (показаны на рисунке 3), могут удерживать заряд в течение длительных периодов времени.

Рабочий лист — закон Ома

Материнские платы

Материнская плата — это основная печатная плата компьютера, на которой находятся шины, или электрические проводники. Эти шины обеспечивают передачу данных между различными компонентами компьютера. На рисунке 1 показаны различные материнские платы. Материнская плата также называется системной, или основной платой.

На материнскую плату с токопроводящими линиями, соединяющими компоненты платы, напаяны разъемы расширения, микросхема базовой системы ввода-вывода (BIOS), чипсет (набор микросхем сопровождения) и с помощью специальных приспособлений устанавливаются центральный процессор (ЦП), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), радиатор и вентилятор. Гнезда, внешние и внутренние разъемы и различные порты также расположены на материнской плате.

Форм-фактор материнских плат — их размер и форма. Он также характеризует физическое расположение компонентов и устройств на плате. Форм-фактор определяет форму корпуса компьютера и способ присоединения отдельных компонентов к ней. На рисунке 2 показаны различные существующие форм-факторы для материнских плат.

Наиболее распространенным форм-фактором настольных ПК был AT, основанный на материнской плате IBM AT. Ширина материнской платы AT может достигать приблизительно 26 см. Этот неудобный размер привел к разработке меньших форм-факторов. Местоположение радиаторов и вентиляторов часто мешает использованию гнезд расширения в форм-факторах меньшего размера.

Более новый форм-фактор для материнских плат, ATX, стал улучшением конструкции AT. В корпусе стандарта ATX размещаются интегрированные порты ввода-вывода материнской платы ATX. Блок питания ATX подключается к материнской плате через один 20-штырьковый разъем, а не через одинаковые разъемы P8 и P9, которые использовались в более ранних форм-факторах. Блок питания ATX можно включать и выключать не тумблером, а с помощью сигналов с материнской платы.

Micro-ATX — это форм-фактор меньшего размера, обратно совместимый с ATX. Поскольку точки монтажа материнской платы Micro-ATX являются модификацией тех, что использовались на плате ATX, а панель ввода-вывода идентична на обеих платах, материнскую плату Micro-ATX можно устанавливать в полноразмерные корпуса стандарта ATX.

Поскольку для материнских плат Micro-ATX часто используются те же наборы микросхем (контроллер-концентратор памяти, или «северный мост», и контроллер-концентратор ввода-вывода, или «южный мост») и те же разъемы питания, что и для плат стандарта ATX, для них также можно использовать множество общих компонентов. Тем не менее, корпуса Micro-ATX, как правило, меньше по размеру, чем корпуса ATX, и имеют меньше гнезд расширения.

Некоторые изготовители оборудования имеют собственные форм-факторы, основанные на схеме ATX. По этой причине некоторые материнские платы, блоки питания и другие компоненты бывают несовместимыми со стандартными корпусами ATX.

Форм-фактор ITX получил широкое распространение благодаря своему очень компактному размеру. Существует множество типов материнских плат форм-фактора ITX. Наиболее популярным типом является Mini-ITX. Форм-фактор Mini-ITX использует очень малую мощность, поэтому для его охлаждения не нужны вентиляторы. Материнская плата типа Mini-ITX имеет только одно гнездо PCI для плат расширения. Компьютер на основе форм-фактора Mini-ITX можно использовать в тех случаях, когда громоздкий или шумный компьютер вызывает неудобства.

Важным набором компонентов материнской платы является чипсет (набор микросхем сопровождения). Чипсет состоит из разнообразных интегральных микросхем, напаянных на материнскую плату. Они управляют взаимодействием системного оборудования с ЦП и материнской платой. ЦП устанавливается в разъем или гнездо на материнской плате. Тип устанавливаемого ЦП определяется разъемом на материнской плате.

Чипсет позволяет ЦП связываться и взаимодействовать с другими компонентами компьютера, а также обмениваться данными с системной памятью (ОЗУ), жесткими дисками, видеокартами и другими устройствами вывода. Объем памяти, которую можно добавить к материнской плате, зависит от чипсета. Кроме того, от чипсета также зависит тип разъемов на материнской плате.

Большинство чипсетов разделяются на два различных компонента: контроллер-концентратор памяти, или северный мост, и контроллер-концентратор ввода-вывода, или южный мост. Функции каждого из этих компонентов могут различаться в зависимости от производителя. Северный мост управляет доступом к ОЗУ, видеокарте, а также скоростью их связи с ЦП. В ряде случае видеокарта бывает встроена в северный мост. AMD и Intel производят микросхемы с контроллером памяти, интегрированным в кристалл ЦП. Это улучшает производительность системы и оптимизирует энергопотребление. Южный мост в большинстве случаев отвечает за взаимодействие ЦП с жестким диском, звуковой картой, портами USB и другими портами ввода-вывода.

Центральные процессоры

Центральный процессор (ЦП) считается мозгом компьютера. Иногда его название сокращается до «процессор». В центральном процессоре выполняется большинство вычислительных операций. С точки зрения вычислительной мощности ЦП является наиболее важным элементом системы компьютера. ЦП поставляются в различных форм-факторах, каждый из них требует специфического гнезда или разъема на материнской плате. В число наиболее популярных производителей ЦП входят Intel и AMD

Разъем или гнездо ЦП — это место подключения процессора к материнской плате. Большинство разъемов и процессоров, используемых в настоящее время, созданы на основе архитектур корпуса с матрицей штырьковых выводов (PGA), показанных на рисунке 1, и матрицей ламелей (LGA), показанных на рисунке 2. В архитектуре PGA штырьки в нижней части процессора устанавливаются в разъем, как правило с нулевым усилием вставки. Термин «нулевое усилие вставки» означает силу, которая необходима для установки ЦП в разъем или гнездо материнской платы. В архитектуре LGA штырьки находятся в разъеме, а не на процессоре. Процессоры на основе гнезд, показанные на рисунке 3, имеют форму кассеты и устанавливаются в разъем, похожий на гнездо расширения (показан в левом нижнем углу на рисунке 4).

ЦП выполняет программу, которая является последовательностью сохраненных команд. Каждая модель процессора имеет набор команд, которые он выполняет. ЦП выполняет программу, обрабатывая каждую фрагмент данных в соответствии с указаниями программы и набором команд. В то время как ЦП выполняет один шаг программы, другие команды и данные сохраняются рядом, в особой памяти, называемой кэшем. С набором команд связаны две основные архитектуры ЦП:

Компьютер с сокращенным набором команд (RISC) — в архитектурах используется относительно небольшой набор команд. Микросхемы RISC спроектированы таким образом, чтобы очень быстро выполнять эти команды.

Компьютер со сложным набором команд (CISC) — в архитектурах используется широкий набор команд, благодаря чему каждая операция требует меньшего количества тактов.

Некоторые ЦП производства Intel используют гиперпоточность для повышения производительности своей работы. При гиперпоточности несколько фрагментов кода (потоков) выполняются в ЦП одновременно. Для операционной системы один гиперпоточный ЦП при обработке нескольких потоков функционирует как два ЦП.

Некоторые процессоры производства AMD для увеличения своей производительности используют гипертранспортную шину. Гипертранспортная шина — это высокоскоростное подключение между ЦП и северным мостом с низким уровнем задержек.

Мощность ЦП измеряется с точки зрения скорости и объема данных, который он может обработать. Скорость ЦП измеряется в циклах в секунду, например миллионах циклов в секунду, называемых мегагерцами (МГц), или миллиардах циклов в секунду, называемых гигагерцами (ГГц). Объем данных, который ЦП может обработать за единицу времени, зависит от ширины внешней шины. Ее также называют шиной ЦП или шиной данных процессора. Увеличив ширину шины ЦП, можно повысить производительность его работы. Ширина внешней шины измеряется в битах. Бит (разряд) — наименьшая единица измерения данных в компьютере, она соответствует двоичному формату, в котором обрабатываются данные. В современных процессорах используются 32-разрядные или 64-разрядные внешние шины.

Превышение тактовой частоты (разгон) процессора — прием, используемый для того, чтобы процессор работал быстрее, чем указано в его спецификации. Не рекомендуется использовать разгон для повышения производительности компьютера, поскольку это может привести к повреждению ЦП. Пропуск тактов ЦП является прямой противоположностью разгону. Пропуск тактов ЦП — это прием, используемый в тех случаях, когда процессор работает на скорости, меньше специфицированной, для экономии электроэнергии или снижения нагрева. Пропуск тактов широко используется на ноутбуках и других мобильных устройствах.

Появление новейших технологий в области производства процессоров привело к тому, что производители ЦП стараются найти способы установить более одного ядра ЦП на одну микросхему. Такие ЦП способны обрабатывать несколько команд параллельно:

Одноядерные ЦП — одно ядро в одном ЦП, выполняющем всю обработку. Изготовитель материнской платы может предоставить разъемы для нескольких процессоров, позволяя собрать мощный многопроцессорный компьютер.

Двухъядерные ЦП — два ядра в одном ЦП, которые могут обрабатывать информацию одновременно.

Трехъядерные ЦП — три ядра в одном ЦП, который по сути является четырехъядерным с одним отключеным ядром.

Четырехъядерные ЦП — четыре ядра в одном ЦП.

Шестиядерные ЦП — шесть ядер в одном ЦП.

Восьмиядерные ЦП — восемь ядер в одном ЦП.

Системы охлаждения

В результате прохождения электрического тока между электронным компонентами выделяется тепло. Компоненты компьютера работают лучше в охлажденном состоянии. Без отвода тепла работа компьютера может замедлиться. Чрезмерное выделение тепла может привести к повреждению компонентов компьютера.

Увеличение потока воздуха в корпусе компьютера позволяет отвести больше тепла. Если в корпусе установлен вентилятор, как показано на рисунке 1, охлаждение компонентов становится более эффективным. В дополнение к вентилятору корпуса существует радиатор, отводящий тепло от ядра ЦП. Вентилятор, установленный поверх радиатора, как показано на рисунке 2, охлаждает ЦП.

Прочие компоненты также могут быть повреждены в результате перегрева и иногда бывают оборудованы вентиляторами. Карты видеоадаптеров также вырабатывают много тепла. Имеются вентиляторы, предназначенные для охлаждения графического процессора, как показано на рисунке 3.

В компьютерах с чрезвычайно быстрыми ЦП и графическими процессорами может использоваться система водяного охлаждения. На процессоре размещается металлическая пластина, и на ее верхнюю часть подается вода, собирающая вырабатываемое процессором тепло. Вода подается в радиатор, охлаждается воздухом и затем возвращается обратно.

ПЗУ

Данные — буквы, цифры и символы, хранятся в интегральных схемах ЗУ в форме байтов. Байтами представляются данные - буквы, цифры и символы. Байт — это группа из восьми битов. Каждый бит хранится в интегральной схеме ЗУ в виде нуля или единицы.

Микросхемы ПЗУ находятся на материнской плате и других платах. Микросхемы ПЗУ содержат команды, к которым ЦП может получить непосредственный доступ. Основные команды для работы, например начальной загрузки компьютера и загрузки ОС, хранятся в микросхемах ПЗУ. Микросхемы ПЗУ сохраняют все данные, даже если компьютер отключен. Эти данные нельзя стереть или изменить обычным способом.

ПРИМЕЧАНИЕ. ПЗУ иногда называют микропрограммным обеспечением, или прошивкой. Это название вводит в заблуждение, поскольку микропрограммное обеспечение — это ПО, которое хранится в микросхеме ПЗУ.

Типы ПЗУ

ПЗУ	Микросхемы ПЗУ только для чтения. Данные записываются в микросхемы ПЗУ на производстве. Данные в микросхеме ПЗУ нельзя стереть или переписать. Микросхемы данного типа являются устаревшими.
ППЗУ.	Данные записываются в микросхемы ППЗУ после производства. Данные в микросхеме ППЗУ нельзя стереть или переписать.
СППЗУ.	Данные записываются в микросхемы СППЗУ после производства. Данные с микросхемы СППЗУ можно стереть под воздействием ультрафиолетовых лучей. Для этого необходимо специальное оборудование.
ЭППЗУ (EEPROM).	Данные записываются в микросхемы ЭППЗУ (EEPROM) после производства. Микросхемы ЭППЗУ также называются перепрограммируемым ПЗУ (флэш-ПЗУ). Данные в микросхеме ЭППЗУ можно стереть или переписать, не удаляя микросхему из компьютера.

ОЗУ

ОЗУ — это временное хранилище данных и программ, к которым обращается ЦП. ОЗУ — энергозависимая память. Это значит, что ее содержимое удаляется при отключении питания компьютера. Чем больше ОЗУ компьютера, тем больше он имеет возможности по хранению и обработке крупных программ и файлов. Увеличение ОЗУ также увеличивает производительность компьютера. Максимальный объем ОЗУ, который можно установить на компьютер, ограничивается материнской платой и ОС.

Типы ОЗУ

Динамическое ОЗУ	Динамическое ОЗУ — это интегральная схема, используемая в качестве основной памяти. Динамическому ОЗУ необходимо постоянное электропитание для сохранения данных.
Статическое ОЗУ	Статическое ОЗУ — это интегральная схема, используемая в качестве кэш-памяти. Статическое ОЗУ работает гораздо быстрее и не требует постоянного обновления. Стоимость статического ОЗУ гораздо выше, чем стоимость динамического.
Быстрая память со страничным режимом	Быстрая память со страничным режимом — это память, которая поддерживает постраничный просмотр. Постраничный просмотр обеспечивает более высокую скорость доступа к данным по сравнению с динамическим ОЗУ. Быстрая память со страничным режимом использовалась в системах Intel 486 и Pentium.
Память произвольного доступа к данным с расширенным выводом	Память произвольного доступа к данным с расширенным выводом — память, основанная на перекрытии последовательных операций доступа к данным. Она сокращает время получения данных из памяти, поскольку ЦП не приходится ожидать окончания одного цикла доступа к данным перед тем, как начнется новый цикл.
Синхронная динамическая оперативная память (SDRAM	Синхронная динамическая оперативная память (SDRAM) — это динамическое ОЗУ, которое работает в синхронном режиме с шиной запоминающего устройства. Данная шина — это путь данных между ЦП и основной памятью. Для координации обмена данными между синхронной динамической оперативной памятью и ЦП используются сигналы управления.
DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)	Синхронная динамическая оперативная память с удвоенной скоростью передачи данных — это память, которая передает данные в два раза быстрее синхронной динамической оперативной памяти. Синхронная динамическая оперативная память с удвоенной скоростью передачи данных (Double Data Rate SDRAM) повышает производительность системы, передавая данные в два раза быстрее.
DDR2 SDRAM	Double Data Rate 2 SDRAM работает быстрее, чем DDR SDRAM. DDR2 SDRAM имеет более высокую производительность по сравнению с DDR SDRAM благодаря понижению шума и помех между сигнальными шинами.
DDR3 SDRAM	Double Data Rate 3 SDRAM расширяет пропускную способность памяти, удваивая тактовую частоту DDR2 SDRAM. DDR3 SDRAM характеризуется меньшим энергопотреблением и вырабатывает меньше тепла, чем DDR2 SDRAM.
RDRAM	RAMBus DRAM — это интегральная схема памяти, созданная для взаимодействия на очень высокой скорости. Микросхемы RDRAM не распространены.

Модули памяти

На ранних моделях компьютеров ОЗУ были установлены на материнских платах в виде отдельных микросхем. Отдельные интегральные схемы, называемые микросхемами с двухрядным расположением выводов (DIP), были неудобны в установке и часто расшатывались. Для решения этой проблемы проектировщики объединили интегральные схемы в особую печатную плату, создав модуль памяти. Типы модулей памяти приведены на рисунке 1.

Модули памяти

Микросхема с двухрядным расположением выходов (DIP)	Микросхема с двухрядным расположением выходов (DIP) — отдельная интегральная схема памяти. Она имеет двойной ряд штырьков, используемый для ее подключения к материнской плате.
Модуль памяти с однорядным расположением выводов (SIMM)	Модуль памяти с однорядным расположением выводов (SIMM) — это небольшая печатная плата с несколькими интегральными схемами. Модули SIMM бывают 30-контактные или 72-контактные.
DIMM	Модуль памяти с двухрядным расположением выводов — это печатная плата, на которую напаяны микросхемы SDRAM, DDR SDRAM, DDR2 SDRAM и DDR3 SDRAM. Существуют 168-контактные модули DIMM SDRAM, 184-контактные модули DIMM DDR и 240-контактные модули DIMM DDR2 и DDR3.
RIMM	Модуль RIMM — это печатная плата с интегральными схемами RDRAM. Стандартная плата RIMM имеет 184 контакта.
SODIMM	Уменьшенные модули DIMM (SODIMM) выпускается в 72-контактном и 100-контактном вариантах с поддержкой 32-разрядной передачи и 144-контактном, 200-контактном и 204-контактном вариантах с поддержкой 64-разрядной передачи. Эта более компактная версия DIMM с большей плотностью монтажа обеспечивает память с произвольным доступом, идеальную для ноутбуков, принтеров и прочих устройств, где желательна экономия места.

ПРИМЕЧАНИЕ. Модули памяти бывают односторонними и двухсторонними. На односторонних модулях памяти микросхемы ОЗУ напаяны только с одной стороны. На двухсторонних модулях памяти микросхемы ОЗУ расположены с обеих сторон.

Скорость работы памяти оказывает прямое воздействие на объем данных, который может обработать процессор, поскольку более быстрая память улучшает его производительность. С повышением скорости работы процессора скорость работы памяти также должна возрастать. Например, одноканальная память способна передавать данные со скоростью 64 бита на такт. У двухканальной памяти путем использования второго канала скорость повышена до 128 битов на такт.

Технология двойной скорости данных (DDR) позволяет удвоить максимальную пропускную способность по отношению к SDRAM. DDR2 обеспечивает более высокую производительность и потребляет меньше энергии. DDR3 работает на еще большей скорости по сравнению с DDR2. Тем не менее, ни одна из технологий DDR не обладает прямой или обратной совместимостью. На рисунке 2 приведены распространенные типы памяти и их скорости.

Кэш

Статическое ОЗУ (SRAM) используется в качестве кэш-памяти для хранения недавно использованных данных и команд. SRAM обеспечивает процессору более быстрый доступ к данным по сравнению с более медленным динамическим ОЗУ (DRAM), или основной памятью. На рисунке 3 приведены три наиболее распространенных типа кэш-памяти.

L1	Кэш L1 — это внутренний кэш, интегрированный в ЦП.
L2	Кэш L2 — внешний кэш, первоначально устанавливаемый на материнскую плату около ЦП. Сейчас кэш L2 интегрируется в ЦП.
L3	Кэш L3 используется на ряде высокопроизводительных рабочих станций и серверных ЦП.

Выявление ошибок

Если данные сохраняются на микросхемах ОЗУ с ошибками, возникают ошибки памяти. Компьютер использует различные способы выявления и исправления ошибок в памяти. Различные типы выявления ошибок приведены на рисунке 4.

Без контроля четности	Память без контроля четности не проверяет ошибки в памяти.
Контроль четности	Память с контролем четности содержит восемь бит для данных и один бит для проверки ошибок. Этот бит для проверки ошибок называется битом четности.
Код коррекции ошибок	Код коррекции ошибок памяти может обнаружить многобитовые ошибки в памяти и исправить однобитовые ошибки в памяти.

Платы адаптеров и гнезда расширения

Платы адаптеров повышают функциональные возможности компьютера путем добавления контроллеров определенных устройств или замены неисправных портов. На рисунке 1 показано несколько типов карт адаптеров, многие их которых могут быть интегрированы в материнскую плату. Ниже приведены распространенные типы плат адаптеров, используемых для расширения и выполнения индивидуальной настройки возможностей компьютера:

Сетевой адаптер (NIC) — подключает компьютер к сети с помощью сетевого кабеля.

Беспроводная сетевая карта — подключает компьютер к сети с помощью радиосвязи.

Звуковой адаптер — отвечает за функции звука.

Видеоадаптер — отвечает за функции графики.

Карта захвата — отправляет видеосигнал компьютеру для записи на жесткий диск с помощью ПО захвата видеосигнала.

Плата ТВ-тюнера — предоставляет возможность просмотра и записи телевизионных сигналов на ПК при условии, что тюнер карты подключен к эфирной антенне, кабельному или спутниковому ТВ.

Модемный адаптер — подключает компьютер к Интернету через телефонную линию.

Адаптер SCSI — подключает к компьютеру устройства SCSI, такие как жесткие диски или ленточные накопители.

Адаптер RAID — подключает несколько жестких дисков к компьютеру для обеспечения избыточности и улучшения производительности.

Порт USB — подключает к компьютеру периферийные устройства.

Параллельный порт — подключает к компьютеру периферийные устройства.

Порт последовательного ввода-вывода — подключает к компьютеру периферийные устройства.

На материнской плате компьютера имеются гнезда расширения, предназначенные для установки плат адаптера. Тип разъема используемой карты адаптера должен соответствовать гнезду расширения. Типы гнезд расширения приведены на рисунке 2.

Ранее в компьютерных системах форм-фактора LPX использовалась плата переходника, позволявшая устанавливать карты адаптеров горизонтально. Плата переходника использовалась в основном на малогабаритных настольных компьютерах.

CNR — это специальное гнездо, используемое для ряда сетевых или аудиокарт. CNR больше не используется, поскольку множество его функций теперь перемещены на материнскую плату.

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 961; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!