Процессоры можно устанавливать в гнезда типа Socket или Slot.
Процессоры, разрабатываемые Intel (начиная с 486-го), пользователь может устанавливать и заменять самостоятельно. Были разработаны стандарты для гнезд типа Socket, в которые можно установить различные модели конкретного процессора. Каждый тип гнезда Socket или Slot имеет свой номер. Любая системная плата содержит гнездо типа Socket или типа Slot; по номеру можно точно определить, какие типы процессоров могут быть установлены в данное гнездо.
Гнезда для процессоров до 486-го не были пронумерованы; их взаимозаменяемость ограниченна.
Изначально процессоры всех типов устанавливались в гнезда (или впаивались непосредственно в системную плату). С появлением Pentium II и первых версий процессоров Athlon, компании Intel и AMD перешли к другой конструкции, разработанной вследствие того, что в процессоры была включена встроенная кэш-память второго уровня, приобретаемая в виде отдельных микросхем памяти Static RAM (SRAM) у сторонних производителей. Таким образом, процессор содержал в себе уже несколько различных микросхем, установленных на дочерней плате, которая, в свою очередь, была подключена в разъем системной платы. Основным недостатком этой весьма неплохой конструкции являются дополнительные расходы, связанные с приобретением микросхем кэш-памяти, дочерней платы, разъема, корпуса или упаковки, механизмов поддержки и подставок для установки процессора и теплоотвода. В результате себестоимость процессора, монтируемого на отдельной плате, оказалась значительно выше по сравнению с предшествующими "гнездовыми" версиями процессоров.
С появлением второго поколения процессоров Celeron, компания Intel начала интегрировать кэш-память второго уровня непосредственно в кристалл процессора, не добавляя в схему процессора каких-либо дополнительных микросхем. Второе поколение процессоров Pentium III (кодовое имя Coppermine), процессоры K6-3, Duron (кодовое имя Spitfire) и второе поколение процессоров Athlon (кодовое имя Thunderbird) компании AMD (ранние версии процессора Thunderbird Athlon имеют конфигурацию Slot A) также содержат встроенную кэш-память второго уровня. Появление встроенного кэша позволило вернуться к однокристальной конструкции процессора, отказавшись от его установки на отдельной плате. В результате интеграции кэш-памяти второго уровня производители вернулись к гнездовой конструкции процессора, которая сохранится, вероятно, в течение обозримого будущего. В настоящее время гнездовая конструкция процессоров используется практически во всех современных моделях. Кроме того, интеграция кэш-памяти позволила повысить рабочую частоту кэша второго уровня с половины или одной трети до полной тактовой частоты процессора.
Особенностью процессора Itanium является корпус, содержащий кэш-память третьего уровня, также устанавливаемый в гнездо системной платы.
среда, 24 сентября 2008 г.
Компоненты системной платы. Часть 1
В современную системную плату встроены такие компоненты, как гнезда процессоров, разъемы и микросхемы. Самые современные системные платы содержат следующие компоненты:
- гнездо для процессора;
- набор микросхем системной логики (компоненты North/South Bridge или MCH/IOCH);
- микросхема Super I/O;
- базовая система ввода-вывода (ROM BIOS);
- гнезда модулей памяти SIMM/DIMM/RIMM; разъемы шин ISA/PCI/AGP;
- разъем AMR (Audio Modem Riser);
- разъем CNR (Communications and Networking Riser); преобразователь напряжения для центрального процессора;
-батарея;
-возможно наличие firmware hub.
Некоторые из системных плат также включают в себя интегрированные аудио- и видеоадаптеры, сетевой и SCSI-интерфейс, разъемы AMR (Audio Modem Riser) и CNR (Communications and Networking Riser), а также другие элементы, в зависимости от типа системной платы.
Далее обо всех компонентах подробнее.
- гнездо для процессора;
- набор микросхем системной логики (компоненты North/South Bridge или MCH/IOCH);
- микросхема Super I/O;
- базовая система ввода-вывода (ROM BIOS);
- гнезда модулей памяти SIMM/DIMM/RIMM; разъемы шин ISA/PCI/AGP;
- разъем AMR (Audio Modem Riser);
- разъем CNR (Communications and Networking Riser); преобразователь напряжения для центрального процессора;
-батарея;
-возможно наличие firmware hub.
Некоторые из системных плат также включают в себя интегрированные аудио- и видеоадаптеры, сетевой и SCSI-интерфейс, разъемы AMR (Audio Modem Riser) и CNR (Communications and Networking Riser), а также другие элементы, в зависимости от типа системной платы.
Далее обо всех компонентах подробнее.
Системные платы оригинальной разработки
Системные платы, которые не обладают одним из стандартных формфакторов (полноразмерный AT, Baby-AT, ATX, mini-ATX, micro-ATX или NLX), называются системными платами оригинальной разработки. Не рекомендуется покупать компьютер с системными платами нестандартных конструкций, поскольку в них не предусмотрено условие замены системной платы, источника питания или корпуса, что значительно ограничивает возможности модернизации. Компьютеры с такими платами также трудно ремонтировать. Проблема состоит в том, что комплектующие для замены можно достать только у изготовителя системы и они обычно во много раз дороже стандартных. По истечении срока гарантии систему с такой платой не стоит восстанавливать. Если системная плата выйдет из строя, дешевле купить новую стандартную систему целиком, поскольку такая плата в пять раз дороже новой стандартной системной платы. Кроме того, новая системная плата со стандартным формфактором, скорее всего, будет обладать более высоким быстродействием, чем заменяемая.
Следует заметить, что существует возможность ограниченной модификации систем ранних версий, содержащих системные платы оригинальных конструкций. Это возможно благодаря замене нестандартного процессора подключенным к нему регулятором напряжения, который обычно называется микросхемой "перевозбуждения" ("overdrive") или ускоренного режима ("turbo"). К сожалению, подобная модификация далеко не всегда позволяет сочетать более дешевый новый процессор и системную плату. Как правило, следует обновлять системную платы вместе с процессором, что невозможно выполнить в оригинальной системе. Конструкция распространенной системной платы LPX является основой большинства оригинальных систем. Подобные системы продаются в основном по каналам розничной торговли. В системах этого класса традиционно доминировали компании Compaq (правда, сейчас в некоторых современных системах используется уже стандартный, промышленный формфактор), Hewlett-Packard (серия Vectra) и Packard Bell (которая уже прекратила свое существование). В целом всем перечисленным системам свойственны проблемы, характерные для любых систем оригинальных конструкций.
Если, например, выйдет из строя системная плата в компьютере класса AT (или в PC любого другого класса, использующем системную плату и корпус типа ATX, или в более устаревших Baby-AT), можно найти сколько угодно системных плат подходящей конструкции с разными процессорами и быстродействием по вполне приемлемым ценам. Если же выйдет из строя системная плата уникальной конструкции, то придется обращаться к ее производителю. При этом практически не будет возможности подобрать плату с более качественным процессором, чем тот, который был у вас. Другими словами, осуществлять модернизацию и ремонт подобных компьютеров сложно и, как правило, невыгодно.
Компьютеры, продаваемые такими ведущими компаниями, как Dell, Gateway и Micron, имеют стандартный формфактор ATX, micro-ATX и NLX, поэтому с их модернизацией не возникнет проблем в будущем. Эти формфакторы позволяют легко заменить системную плату, источник питания и другие компоненты, причем найти новые компоненты вы сможете не только у производителей первоначальной системы.
Следует заметить, что существует возможность ограниченной модификации систем ранних версий, содержащих системные платы оригинальных конструкций. Это возможно благодаря замене нестандартного процессора подключенным к нему регулятором напряжения, который обычно называется микросхемой "перевозбуждения" ("overdrive") или ускоренного режима ("turbo"). К сожалению, подобная модификация далеко не всегда позволяет сочетать более дешевый новый процессор и системную плату. Как правило, следует обновлять системную платы вместе с процессором, что невозможно выполнить в оригинальной системе. Конструкция распространенной системной платы LPX является основой большинства оригинальных систем. Подобные системы продаются в основном по каналам розничной торговли. В системах этого класса традиционно доминировали компании Compaq (правда, сейчас в некоторых современных системах используется уже стандартный, промышленный формфактор), Hewlett-Packard (серия Vectra) и Packard Bell (которая уже прекратила свое существование). В целом всем перечисленным системам свойственны проблемы, характерные для любых систем оригинальных конструкций.
Если, например, выйдет из строя системная плата в компьютере класса AT (или в PC любого другого класса, использующем системную плату и корпус типа ATX, или в более устаревших Baby-AT), можно найти сколько угодно системных плат подходящей конструкции с разными процессорами и быстродействием по вполне приемлемым ценам. Если же выйдет из строя системная плата уникальной конструкции, то придется обращаться к ее производителю. При этом практически не будет возможности подобрать плату с более качественным процессором, чем тот, который был у вас. Другими словами, осуществлять модернизацию и ремонт подобных компьютеров сложно и, как правило, невыгодно.
Компьютеры, продаваемые такими ведущими компаниями, как Dell, Gateway и Micron, имеют стандартный формфактор ATX, micro-ATX и NLX, поэтому с их модернизацией не возникнет проблем в будущем. Эти формфакторы позволяют легко заменить системную плату, источник питания и другие компоненты, причем найти новые компоненты вы сможете не только у производителей первоначальной системы.
Формфакторы.WTX
Формфактор систем и системных плат WTX разрабатывался для рабочих станций среднего уровня. WTX по своим параметрам ненамного отставал от ATX и определял размер/форму системной платы, а также интерфейс платы и корпуса, разработанный в со-ответствии с особенностями формфактора.
Формфактор WTX версии 1.0 был представлен в сентябре 1998 года, а в феврале 1999 года появилась его следующая версия (1.1). Спецификация формфактора WTX и связанная с ним информация находилась на Web-узле http://www.wtx.org. К сожалению, на данный момент эта информация недоступна, так как этот узел закрыт. Я не уверен в том, что эти данные когда-либо еще появятся.
Некоторые из представленных систем формфактора WTX разрабатывались в качестве серверов. На рисунке показана типичная система WTX со снятой крышкой.
Обратите внимание, что свободный доступ ко внутренним компонентам системы обеспечивается за счет выдвижения сборочных модулей и возможности открывать боковые панели.
Системные платы WTX, максимальная ширина которых достигает 14 дюймов (356 мм), а максимальная длина 16,75 дюйма (425 мм), гораздо больше плат ATX. Минимальные размеры платы не ограничены, что позволяет производителям уменьшать размеры плат в соответствии с монтажными критериями.
Официальные требования по установке и расположению системной платы WTX не определены, что позволяет обеспечить необходимую гибкость конструкции. Точное расположение и размер крепежных отверстий также не указывается; вместо этого системная плата WTX устанавливается на стандартной монтажной плате, которая должна быть поставлена в комплекте с системной платой. Конструкция корпуса WTX позволяет установить монтажную плату с присоединенной к ней системной платой.
Формфактор WTX версии 1.0 был представлен в сентябре 1998 года, а в феврале 1999 года появилась его следующая версия (1.1). Спецификация формфактора WTX и связанная с ним информация находилась на Web-узле http://www.wtx.org. К сожалению, на данный момент эта информация недоступна, так как этот узел закрыт. Я не уверен в том, что эти данные когда-либо еще появятся.
Некоторые из представленных систем формфактора WTX разрабатывались в качестве серверов. На рисунке показана типичная система WTX со снятой крышкой.
Обратите внимание, что свободный доступ ко внутренним компонентам системы обеспечивается за счет выдвижения сборочных модулей и возможности открывать боковые панели.
Системные платы WTX, максимальная ширина которых достигает 14 дюймов (356 мм), а максимальная длина 16,75 дюйма (425 мм), гораздо больше плат ATX. Минимальные размеры платы не ограничены, что позволяет производителям уменьшать размеры плат в соответствии с монтажными критериями.
Официальные требования по установке и расположению системной платы WTX не определены, что позволяет обеспечить необходимую гибкость конструкции. Точное расположение и размер крепежных отверстий также не указывается; вместо этого системная плата WTX устанавливается на стандартной монтажной плате, которая должна быть поставлена в комплекте с системной платой. Конструкция корпуса WTX позволяет установить монтажную плату с присоединенной к ней системной платой.
Формфакторы.NLX. Часть 2
Существует три типоразмера длин системной платы NLX: 13,6 дюйма, 11,2 дюйма и 10 дюймов. Для того чтобы установить плату меньшей длины в корпус, разработанный для более длинной платы, потребуется специальный кронштейн.
Системная плата NLX, как и большая часть формфакторов, отличается уникальной конструкцией гнезд ввода-вывода и схемой расположения разъемов. Достаточно только взглянуть на тыльную часть системы, чтобы определить тип ее системной платы. На рисунке представлена уникальная ступенчатая конструкция области разъемов ввода-вывода платы NLX.
Подобная конструкция предусматривает расположение всех основных разъемов в нижнем ряду, а также обеспечивает возможность подключения сдвоенных разъемов.
Как видите, целью разработки формфактора NLX было достижение максимальной гибкости и наиболее эффективного использования пространства системной платы. Даже длинные платы ввода-вывода в этой системе устанавливаются достаточно легко, не встречая препятствий со стороны других компонентов системы (что было, например, проблемой для систем формфактора Baby-AT). Спецификация формфактора NLX и связанная с ним информация может быть получена на Web-узле Desktop Form Factor по адресу: http://www.formfactors.org. Формфакторы ATX, mini-ATX, micro-ATX, flex-ATX и NLX станут наиболее используемыми практически во всех будущих системах. Эти формфакторы являются современными стандартами компьютерного рынка, поэтому следует избегать более ранних, устаревших формфакторов (например, Baby-AT). Рекомендую также отказаться от использования LPX и других оригинальных систем, возможность расширяемости которых весьма проблематична. Например, система LPX отличается не только сложностью замены системной платы, но и отсутствием слотов расширения и дополнительных отсеков для установки дисководов. В общем, плата ATX является наиболее приемлемым вариантом для современных систем, в которых воплощены принципы расширяемости, возможности обновления, низкой стоимости и легкости обслуживания.
Системная плата NLX, как и большая часть формфакторов, отличается уникальной конструкцией гнезд ввода-вывода и схемой расположения разъемов. Достаточно только взглянуть на тыльную часть системы, чтобы определить тип ее системной платы. На рисунке представлена уникальная ступенчатая конструкция области разъемов ввода-вывода платы NLX.
Подобная конструкция предусматривает расположение всех основных разъемов в нижнем ряду, а также обеспечивает возможность подключения сдвоенных разъемов.
Как видите, целью разработки формфактора NLX было достижение максимальной гибкости и наиболее эффективного использования пространства системной платы. Даже длинные платы ввода-вывода в этой системе устанавливаются достаточно легко, не встречая препятствий со стороны других компонентов системы (что было, например, проблемой для систем формфактора Baby-AT). Спецификация формфактора NLX и связанная с ним информация может быть получена на Web-узле Desktop Form Factor по адресу: http://www.formfactors.org. Формфакторы ATX, mini-ATX, micro-ATX, flex-ATX и NLX станут наиболее используемыми практически во всех будущих системах. Эти формфакторы являются современными стандартами компьютерного рынка, поэтому следует избегать более ранних, устаревших формфакторов (например, Baby-AT). Рекомендую также отказаться от использования LPX и других оригинальных систем, возможность расширяемости которых весьма проблематична. Например, система LPX отличается не только сложностью замены системной платы, но и отсутствием слотов расширения и дополнительных отсеков для установки дисководов. В общем, плата ATX является наиболее приемлемым вариантом для современных систем, в которых воплощены принципы расширяемости, возможности обновления, низкой стоимости и легкости обслуживания.
Формфакторы.NLX. Часть 1
Конструкция NLX, представленная компанией Intel в ноябре 1996 года, стала форм-фактором корпоративных настольных систем Slimline. NLX представляет собой низкопрофильный формфактор, предназначенный для замены ранее используемой нестандартной конструкции LPX. Многочисленные усовершенствования, отличающие формфактор NLX от конструкции LPX, позволяют в полной мере использовать самые последние технологии в области системных плат. NLX — это улучшенная и, что самое главное, полностью стандартизированная версия независимой конструкции LPX.
Применение системных плат LPX ограничено физическими размерами современных процессоров и соответствующих им теплоотводов, а также новыми типами шин (например, AGP). Эти проблемы были учтены при разработке формфактора. Конструкция системной платы NLX также позволяет разместить сдвоенный процессор Pentium III, установленный в разъемы Slot 1.
В формфакторе LPX, дополнительная вертикальная плата подключается к системной плате. Основная особенность системы NLX состоит в том, что, в отличие от LPX, системная плата подключается к разъему вертикально расположенной дополнительной платы.
Подобная конструкция позволяет извлечь системную плату без отключения вертикальной платы или подключенных к ней адаптеров. Кроме того, системная плата NLX не содержит каких-либо внутренних кабелей или подключенных к ней разъемов. Устройства, обычно подключаемые к системной плате (кабели дисковода, блоки питания, индикаторные лампы лицевой панели, разъемы выключателей и т. п.) подключены вместо этого к дополнительной вертикальной плате. Используя то, что основные разъемы находятся на дополнительной плате, можно снять верхнюю крышку корпуса компьютера и без особых усилий извлечь системную плату, не отключив при этом ни одного кабеля или разъема. Это позволяет невероятно быстро заменить системную плату; фактически на замену системной платы NLX у меня уходит не более 30 секунд!
Плата NLX Riser, показанная на рисунке, позволяет опытному технику создать систему с заранее определенными свойствами и возможностями.
Подобная конструкция имеет определенные преимущества для корпоративного рынка, где простота и легкость обслуживания являются важнейшими критериями оценки. К ее основным свойствам относится не только замена компонентов "со скоростью света", но и высокая взаимозаменяемость системных плат, источников питания и других элементов.
Ниже описаны основные достоинства этого нового стандарта.
-Поддержка процессорных технологий настольных систем. Это особенно важно для более современных процессоров, возросшие размеры которых требуют увеличения геометрических параметров соответствующих теплоотводов.
- Гибкость по отношению к быстро изменяющимся процессорным технологиям. Идея гибких систем с объединительной платой нашла новое воплощение в конструкции плат NLX, установить которые можно быстро и легко, не разбирая при этом всю систему на части. В отличие от традиционных систем с объединительными платами, новый стандарт NLX поддерживают такие лидеры компьютерной индустрии, как AST, Digital, Gateway, Hewlett-Packard, IBM, Micron, NEC и др.
-Поддержка других новых технологий. Речь здесь идет о таких высокопроизводительных решениях, как AGP (Accelerated Graphics Port), USB (Universal Serial Bus), технология модулей памяти RIMM и DIMM.
- Быстрота и легкость обслуживания/ремонта. По сравнению с другими взаимозаменяемыми формфакторами промышленного стандарта, системы NLX позволяют значительно сократить время, необходимое для замены или обслуживания компонентов.
Учитывая неуклонно возрастающую роль мультимедиа-приложений, разработчики встроили в новую системную плату еще и поддержку таких возможностей, как воспроизведение видеоданных, расширенные средства для обработки графики и звука. И если в прошлом использование мультимедиа-технологий требовало затрат на различные дополнительные платы, то теперь необходимость в них отпала.
Расположение основных компонентов системы NLX показано на рисунке.
Обратите внимание, что, как и в системе ATX, отсеки для установки дисководов и другие смонтированные в корпусе компоненты не мешают системной плате. Кроме того, системная плата и платы ввода-вывода (установленные по аналогии с формфактором LPX параллельно системной плате) могут быть легко извлечены из корпуса, при этом плата NLX Riser и платы расширения останутся на месте. Подобная конструкция обеспечивает свободный доступ к процессору и значительно улучшает его охлаждение.
Обратите внимание на расположение дополнительного разъема AGP, показанного на рисунке. Этот разъем установлен не на дополнительной плате, как, например, разъемы PCI или ISA, а непосредственно на системной плате. Это связано с тем, что технология AGP была разработана гораздо позже, чем появился формфактор NLX. В системах NLX обычно используется не отдельная плата AGP, а встроенный или интегрированный видеоадаптер. Если в системе установлен адаптер AGP, то, перед тем как заняться обслуживанием системной платы, адаптер необходимо извлечь. Кроме того, плата AGP, используемая в системе NLX, должна иметь другой формфактор, который позволил бы освободить место для заднего разъема системной платы NLX, приведена на рисунке.
Применение системных плат LPX ограничено физическими размерами современных процессоров и соответствующих им теплоотводов, а также новыми типами шин (например, AGP). Эти проблемы были учтены при разработке формфактора. Конструкция системной платы NLX также позволяет разместить сдвоенный процессор Pentium III, установленный в разъемы Slot 1.
В формфакторе LPX, дополнительная вертикальная плата подключается к системной плате. Основная особенность системы NLX состоит в том, что, в отличие от LPX, системная плата подключается к разъему вертикально расположенной дополнительной платы.
Подобная конструкция позволяет извлечь системную плату без отключения вертикальной платы или подключенных к ней адаптеров. Кроме того, системная плата NLX не содержит каких-либо внутренних кабелей или подключенных к ней разъемов. Устройства, обычно подключаемые к системной плате (кабели дисковода, блоки питания, индикаторные лампы лицевой панели, разъемы выключателей и т. п.) подключены вместо этого к дополнительной вертикальной плате. Используя то, что основные разъемы находятся на дополнительной плате, можно снять верхнюю крышку корпуса компьютера и без особых усилий извлечь системную плату, не отключив при этом ни одного кабеля или разъема. Это позволяет невероятно быстро заменить системную плату; фактически на замену системной платы NLX у меня уходит не более 30 секунд!
Плата NLX Riser, показанная на рисунке, позволяет опытному технику создать систему с заранее определенными свойствами и возможностями.
Подобная конструкция имеет определенные преимущества для корпоративного рынка, где простота и легкость обслуживания являются важнейшими критериями оценки. К ее основным свойствам относится не только замена компонентов "со скоростью света", но и высокая взаимозаменяемость системных плат, источников питания и других элементов.
Ниже описаны основные достоинства этого нового стандарта.
-Поддержка процессорных технологий настольных систем. Это особенно важно для более современных процессоров, возросшие размеры которых требуют увеличения геометрических параметров соответствующих теплоотводов.
- Гибкость по отношению к быстро изменяющимся процессорным технологиям. Идея гибких систем с объединительной платой нашла новое воплощение в конструкции плат NLX, установить которые можно быстро и легко, не разбирая при этом всю систему на части. В отличие от традиционных систем с объединительными платами, новый стандарт NLX поддерживают такие лидеры компьютерной индустрии, как AST, Digital, Gateway, Hewlett-Packard, IBM, Micron, NEC и др.
-Поддержка других новых технологий. Речь здесь идет о таких высокопроизводительных решениях, как AGP (Accelerated Graphics Port), USB (Universal Serial Bus), технология модулей памяти RIMM и DIMM.
- Быстрота и легкость обслуживания/ремонта. По сравнению с другими взаимозаменяемыми формфакторами промышленного стандарта, системы NLX позволяют значительно сократить время, необходимое для замены или обслуживания компонентов.
Учитывая неуклонно возрастающую роль мультимедиа-приложений, разработчики встроили в новую системную плату еще и поддержку таких возможностей, как воспроизведение видеоданных, расширенные средства для обработки графики и звука. И если в прошлом использование мультимедиа-технологий требовало затрат на различные дополнительные платы, то теперь необходимость в них отпала.
Расположение основных компонентов системы NLX показано на рисунке.
Обратите внимание, что, как и в системе ATX, отсеки для установки дисководов и другие смонтированные в корпусе компоненты не мешают системной плате. Кроме того, системная плата и платы ввода-вывода (установленные по аналогии с формфактором LPX параллельно системной плате) могут быть легко извлечены из корпуса, при этом плата NLX Riser и платы расширения останутся на месте. Подобная конструкция обеспечивает свободный доступ к процессору и значительно улучшает его охлаждение.
Обратите внимание на расположение дополнительного разъема AGP, показанного на рисунке. Этот разъем установлен не на дополнительной плате, как, например, разъемы PCI или ISA, а непосредственно на системной плате. Это связано с тем, что технология AGP была разработана гораздо позже, чем появился формфактор NLX. В системах NLX обычно используется не отдельная плата AGP, а встроенный или интегрированный видеоадаптер. Если в системе установлен адаптер AGP, то, перед тем как заняться обслуживанием системной платы, адаптер необходимо извлечь. Кроме того, плата AGP, используемая в системе NLX, должна иметь другой формфактор, который позволил бы освободить место для заднего разъема системной платы NLX, приведена на рисунке.
Формфакторы. ATX Riser. Часть 2
Разъем расширения с 22-контактами обычно устанавливается в шестой разъем шины PCI (второй с правой стороны). Нумерация разъемов, как правило, начинается с седьмого разъема, наиболее близкого к процессору, и выполняется справа налево. Расположение выводов разъема ATX Riser показано на рисунке.
Разъем PCI платы ATX Riser представляет собой стандартный разъем PCI с идентичными сигналами.
Системы, использующие плату ATX Riser, принадлежат в основном к низкопрофильным конструкциям. Поэтому платы PCI и AGP, имеющие стандартную длину, нельзя установить в свободные разъемы системной платы. Стандарт ATX Riser первоначально разрабатывался для младших моделей системных плат, интегрированных со звуковыми, графическими и сетевыми микросхемами. Несмотря на это, указанный стандарт используется во многих серверах стоечного исполнения. Это связано с тем, что в ATX Riser большинство необходимых компонентов уже встроены в системную плату. Фактически плата ATX Riser чаще используется в серверах стоечного исполнения, чем в настольных системах Slimline.
Тем не менее платы ATX Riser, совместимые с ними корпуса и системные платы различных производителей позволяют пользователям сконструировать собственную систему
Slimline ATX.
Разъем PCI платы ATX Riser представляет собой стандартный разъем PCI с идентичными сигналами.
Системы, использующие плату ATX Riser, принадлежат в основном к низкопрофильным конструкциям. Поэтому платы PCI и AGP, имеющие стандартную длину, нельзя установить в свободные разъемы системной платы. Стандарт ATX Riser первоначально разрабатывался для младших моделей системных плат, интегрированных со звуковыми, графическими и сетевыми микросхемами. Несмотря на это, указанный стандарт используется во многих серверах стоечного исполнения. Это связано с тем, что в ATX Riser большинство необходимых компонентов уже встроены в системную плату. Фактически плата ATX Riser чаще используется в серверах стоечного исполнения, чем в настольных системах Slimline.
Тем не менее платы ATX Riser, совместимые с ними корпуса и системные платы различных производителей позволяют пользователям сконструировать собственную систему
Slimline ATX.
Формфакторы. ATX Riser. Часть 1
В декабре 1999 года компания Intel представила очередную модификацию системных плат семейства ATX. Эта конструкция включает в себя дополнительный 22-контактный (2x 11) разъем, расположенный в одном из слотов PCI системной платы, в котором размещается вертикальная плата, содержащая, в свою очередь, два или три разъема. Эта плата позволяет установить две или три дополнительные платы PCI. Следует заметить, что данная конструкция не поддерживает AGP.
Системные платы семейства ATX обычно устанавливаются в вертикально расположенных корпусах, но в некоторых случаях более приемлема настольная система с горизонтальной компоновкой. При установке платы ATX в горизонтальный корпус высота платы PCI достигает 4,2 дюйма, что приводит к увеличению высоты корпуса по крайней мере до 6-7 дюймов. В настольных системах Slimline чаще всего используются системные платы NLX, более сложная конструкция которых значительно увеличивает общую стоимость системы. Как следствие этой проблемы, возник вопрос о поиске более дешевых способов использования стандартных плат формфактора ATX в настольных системах Slimline. Наиболее перспективным решением стало создание малогабаритной конструкции платы PCI. 14 февраля 2000 года специалистами группы Peripheral Component Interconnect Special Interest Group (PCI SIG) была представлена спецификация PCI Low-Profile, которая в настоящее время используется при разработке уменьшенных (до 2,5 дюйма) плат PCI. Новая спецификация PCI пока не получила широкого распространения, поэтому компания Intel остановилась на конструкции ATX Riser, которая позволяет применять платы PCI стандартной высоты в системах стоечного исполнения и системах Slimline.
При добавлении 22-контактного разъема расширения к одному из слотов PCI в системной плате генерируются дополнительные сигналы, необходимые для поддержки платы ATX Riser, содержащей два или три разъема. В эти разъемы могут быть подключены платы PCI стандартной длины. Следует заметить, что системная плата может использоваться как с платой ATX Riser, так и без нее. Однако если плата ATX Riser установлена, то оставшиеся разъемы PCI системной платы не используются; следовательно, для подключения плат расширения придется сделать выбор между системной платой или ATX Riser. Плата ATX Riser предназначена исключительно для плат PCI (отсутствует поддержка плат AGP или ISA). На рисунке показана системная плата ATX с установленной платой ATX Riser.
Системные платы семейства ATX обычно устанавливаются в вертикально расположенных корпусах, но в некоторых случаях более приемлема настольная система с горизонтальной компоновкой. При установке платы ATX в горизонтальный корпус высота платы PCI достигает 4,2 дюйма, что приводит к увеличению высоты корпуса по крайней мере до 6-7 дюймов. В настольных системах Slimline чаще всего используются системные платы NLX, более сложная конструкция которых значительно увеличивает общую стоимость системы. Как следствие этой проблемы, возник вопрос о поиске более дешевых способов использования стандартных плат формфактора ATX в настольных системах Slimline. Наиболее перспективным решением стало создание малогабаритной конструкции платы PCI. 14 февраля 2000 года специалистами группы Peripheral Component Interconnect Special Interest Group (PCI SIG) была представлена спецификация PCI Low-Profile, которая в настоящее время используется при разработке уменьшенных (до 2,5 дюйма) плат PCI. Новая спецификация PCI пока не получила широкого распространения, поэтому компания Intel остановилась на конструкции ATX Riser, которая позволяет применять платы PCI стандартной высоты в системах стоечного исполнения и системах Slimline.
При добавлении 22-контактного разъема расширения к одному из слотов PCI в системной плате генерируются дополнительные сигналы, необходимые для поддержки платы ATX Riser, содержащей два или три разъема. В эти разъемы могут быть подключены платы PCI стандартной длины. Следует заметить, что системная плата может использоваться как с платой ATX Riser, так и без нее. Однако если плата ATX Riser установлена, то оставшиеся разъемы PCI системной платы не используются; следовательно, для подключения плат расширения придется сделать выбор между системной платой или ATX Riser. Плата ATX Riser предназначена исключительно для плат PCI (отсутствует поддержка плат AGP или ISA). На рисунке показана системная плата ATX с установленной платой ATX Riser.
Формфакторы. Flex-ATX
В марте 1999 года Intel опубликовала дополнение к спецификации micro-ATX, названное flex-ATX. В этом дополнении описывались системные платы еще меньшего размера, чем ATX, которые позволяют производителям создавать небольшие и недорогие системы. Формфактор flex-ATX определяет системную плату, которая является наименьшей из семейства ATX. Размеры этой платы всего лишь 229x191 мм (9,0x7,5 дюймов). Форм-фактор flex-ATX отличается от micro-ATX меньшими размерами, а также поддержкой процессоров только гнездовой конструкции. Таким образом, в плате flex-ATX могут быть использованы гнезда Socket 7 или Socket A для процессоров AMD, Socket 370 версии PPGA (Plastic Pin Grid Array) и FCPGA (Flip Chip PGA) для процессоров Intel Celeron и Pentium III, а также новое гнездо Socket 423 для Pentium 4. Плата flex-ATX не поддерживает разъемов Slot 1, Slot 2 или Slot A, которые служат для установки процессоров Pentium II/III и Athlon. Как вы знаете, в своих последних разработках компании Intel и AMD используют процессоры исключительно гнездовой конструкции, поэтому их несовместимость с процессорами других типов большой роли не играет.
Системные платы flex-ATX отличаются, как было уже сказано, меньшими размерами и поддержкой процессоров гнездовой конструкции. В остальном платы flex-ATX обратно совместимы со стандартной платой ATX, так как используют единое расположение монтажных отверстий, а также одинаковую спецификацию разъемов питания и ввода-вывода .
В большинстве систем flex-ATX чаще всего используются блоки питания наименьшего формфактора SFX, представленного в спецификации micro-ATX. В то же время, если позволяют размеры корпуса, может использоваться и стандартный блок питания ATX. С появлением системной платы flex-ATX семейство плат ATX расширилось и в настоящее время содержит уже четыре типоразмера,
ATX --305 (12,0)-[ширина]× 244 (9,6)[длина]
mini-ATX --284 (11,2) ×208 (8,2)
micro-ATX--244 (9,6) ×244 (9,6)
flex-ATX--229 (9,0) ×191 (7,5)
Обратите внимание, что тут даны максимальные размеры плат. Системные платы могут быть уменьшены, причем единственным условием для этого является соответствие расположения разъемов и крепежных отверстий требованиям, приведенным в спецификации. Все платы семейства АТХ отличаются стандартным расположением базовых винтовых отверстий и разъемов, т. е. системные платы mini-, micro- или flex-ATX могут быть установлены в любой корпус, отвечающий требованиям полноразмерной платы ATX. Разумеется, платы mini-ATX или полноразмерные платы ATX не могут быть установлены в корпус меньшего размера, предназначенный для системных плат форм-фактора micro- или flex-ATX.
Формфакторы. Micro-ATX. Часть 2
В системах micro-ATX благодаря соответствию разъемов с успехом использовался стандартный блок питания ATX. Но, несмотря на это, специально для этих систем был разработан уменьшенный формфактор блока питания, получивший название SFX. Умень-шение размеров блока питания, в свою очередь, позволяет улучшить компоновку элементов и соответственно уменьшить в целом размеры системы и потребляемую ею мощность. Но при использовании блока питания SFX можно столкнуться с недостатком выходной мощности для более быстрых или полностью сконфигурированных систем. Потребляемая мощность современных систем существенно выросла, поэтому шасси большей части систем micro-ATX разработано под стандартный блок питания ATX.
Совместимость плат micro-ATX с ATX означает следующее:
использование одного и того же 20-контактного разъема питания; стандартное расположение разъемов ввода-вывода; одинаковое расположение крепежных винтов.
Сходство геометрических параметров позволяет установить системную плату micro-ATX как в корпус ATX, содержащий стандартный блок питания, так и в уменьшенный корпус micro-ATX, использующий меньший по размерам блок питания SFX.
Общие размеры системы micro-ATX достаточно малы. Типичная система, созданная на основе платы указанного формфактора, имеет следующие размеры: высота 304,8 или 355,6 мм (12 или 14 дюймов), ширина 177,8 мм (7 дюймов), длина 304,8 мм (12 дюймов), что соответствует корпусу класса micro-tower или desktop.
Формфактор micro-ATX был представлен на всеобщее рассмотрение компанией Intel фактически в качестве промышленного стандарта.
ATX (1) - ATX (4) - Micro ATX (2) - Mini-ITX (3)
Совместимость плат micro-ATX с ATX означает следующее:
использование одного и того же 20-контактного разъема питания; стандартное расположение разъемов ввода-вывода; одинаковое расположение крепежных винтов.
Сходство геометрических параметров позволяет установить системную плату micro-ATX как в корпус ATX, содержащий стандартный блок питания, так и в уменьшенный корпус micro-ATX, использующий меньший по размерам блок питания SFX.
Общие размеры системы micro-ATX достаточно малы. Типичная система, созданная на основе платы указанного формфактора, имеет следующие размеры: высота 304,8 или 355,6 мм (12 или 14 дюймов), ширина 177,8 мм (7 дюймов), длина 304,8 мм (12 дюймов), что соответствует корпусу класса micro-tower или desktop.
Формфактор micro-ATX был представлен на всеобщее рассмотрение компанией Intel фактически в качестве промышленного стандарта.
ATX (1) - ATX (4) - Micro ATX (2) - Mini-ITX (3)
Формфакторы. Micro-ATX. Часть 1
Формфактор системной платы micro-ATX был впервые представлен компанией Intel в декабре 1997 года как вариант уменьшенной платы ATX, предназначенный для небольших и недорогих систем. Уменьшение формфактора стандартной платы ATX привело к уменьшению размеров корпуса, системной платы и блока питания и в конечном счете к снижению стоимости системы в целом. Кроме того, формфактор micro-ATX совместим с формфактором ATX, что позволяет использовать системную плату micro-ATX в полноразмерном корпусе ATX. Но вставить полноразмерную плату ATX в корпус micro-ATX, как вы понимаете, нельзя. В начале 1999 года этот формфактор стремительно захватил рынок недорогих компьютерных систем. В настоящее время системы mini-tower доминируют на рынке дешевых PC, несмотря на то что их маленькие размеры и узкий корпус серьезно ограничивают возможную модернизацию.
Системные платы формфакторов micro-ATX и ATX имеют следующие основные различия:
-уменьшенная ширина (244 мм (9,6 дюйма) вместо 305 мм (12 дюймов) или 284 мм (11,2 дюйма);
-уменьшенное число разъемов;
-уменьшенный блок питания (формфактора SFX). Максимальные размеры платы micro-ATX достигают всего лишь 9,6 х 9,6 дюймов (244x244 мм), по сравнению с размерами полноразмерной платы ATX (12х 9,6 дюймов или 305х 244 мм) или mini-ATX (11,2х 8,2 дюймов или 284х 208 мм).
Размеры системной платы могут быть уменьшены, если расположение ее крепежных отверстий и разъемов будет соответствовать промышленному стандарту. Уменьшенное количество разъемов не является проблемой для обычного пользователя домашнего или офисного компьютера, так как ряд системных компонентов, к числу которых относятся, например, звуковая и графическая платы, часто встраиваются в системную плату. Высокая интеграция компонентов уменьшает стоимость системной платы и соответственно всей системы. Внешние разъемы USB, 10/100 Ethernet, иногда SCSI или 1394 (FireWire) также могут содержать дополнительные слоты расширения.
Формфакторы. ATX. Часть 2
Системная плата практически не закрывается отсеками для установки дисководов, что обеспечивает свободный доступ к различным компонентам системы (таким, как процессор, модули памяти, внутренние разъемы дисководов), не мешая, в свою очередь, доступу к разъемам шины. Кроме того, процессор расположен рядом с блоком питания. Системная плата ATX, по сути, представляет собой конструкцию Baby-AT, перевернутую на бок. Разъемы расширения параллельны более короткой стороне и не мешают гнездам процессора, памяти и разъемам ввода-вывода. Кроме полноразмерной схемы ATX, компания Intel описала конструкцию mini-ATX, которая размещается в таком же корпусе. Полноразмерная плата ATX имеет размеры 305x244 мм (12x9,6 дюймов), а плата mini-ATX — 284x208 мм (11,2x8,2 дюйма).
Кроме того, существуют два уменьшенных варианта системной платы ATX, которые носят названия Micro-ATX и Flex-ATX (более подробно они рассматриваются в следующих разделах главы).
Несмотря на то что отверстия в корпусе располагаются так же, как и в Baby-AT, конструкции ATX и Baby-AT несовместимы. Для источников питания необходим сменный разъем, но основная конструкция источника питания ATX аналогична конструкции стандартного источника питания Slimline. Размеры материнских плат ATX и mini-ATX показаны на рисунке
Я не рекомендовал бы собирать или покупать компьютер с системной платой Baby-AT, поскольку возможности модернизации при этом будут весьма ограниченны. Приобретайте компьютеры только с системными платами ATX.
Не снимая кожух компьютера, можно определить, имеет ли установленная в нем плата формфактор ATX. Обратите внимание на заднюю панель системного блока. ATX имеет две отличительные черты. Во-первых, все разъемы плат расширения подключены непосредственно к системной плате; нет никаких выносных плат, как у LPX или NLX.
Кроме того, существуют два уменьшенных варианта системной платы ATX, которые носят названия Micro-ATX и Flex-ATX (более подробно они рассматриваются в следующих разделах главы).
Несмотря на то что отверстия в корпусе располагаются так же, как и в Baby-AT, конструкции ATX и Baby-AT несовместимы. Для источников питания необходим сменный разъем, но основная конструкция источника питания ATX аналогична конструкции стандартного источника питания Slimline. Размеры материнских плат ATX и mini-ATX показаны на рисунке
Я не рекомендовал бы собирать или покупать компьютер с системной платой Baby-AT, поскольку возможности модернизации при этом будут весьма ограниченны. Приобретайте компьютеры только с системными платами ATX.
Не снимая кожух компьютера, можно определить, имеет ли установленная в нем плата формфактор ATX. Обратите внимание на заднюю панель системного блока. ATX имеет две отличительные черты. Во-первых, все разъемы плат расширения подключены непосредственно к системной плате; нет никаких выносных плат, как у LPX или NLX.
Формфакторы. ATX. Часть 1
Конструкция ATX была разработана сравнительно недавно. В ней сочетаются наилучшие черты стандартов Baby-AT и LPX и заложены многие дополнительные усовершенствования. По существу, ATX — это "лежащая на боку" плата Baby-AT с измененным разъемом и местоположением источника питания. Главное, что необходимо запомнить, — конструкция ATX физически несовместима ни с Baby-AT, ни с LPX. Другими словами, для системной платы ATX нужен особый корпус и источник питания.
Впервые официальная спецификация ATX была выпущена компанией Intel в июле 1995 года и представлена в качестве открытой промышленной спецификации. Системные платы ATX появились на рынке примерно в середине 1996 года и быстро заняли место ранее используемых плат Baby-AT. В феврале 1997 года появилась версия 2.01 спецификации ATX, после чего было сделано еще несколько незначительных изменений. В мае 2000 года выпускается последняя (на текущий момент) редакция спецификации ATX (содержащая рекомендацию Engineering Change Revision PI), которая получила номер 2.03. Компания Intel опубликовала подробную спецификацию ATX, тем самым открыв ее для сторонних производителей. Технические характеристики существующих спецификаций ATX, а также других типов системных плат можно получить на Web-узле Desktop Form Factors по адресу: www. formfactors. org. В настоящее время ATX является наиболее распространенным формфактором системных плат, рекомендуемым для большинства новых систем. Система ATX останется расширяемой в течение еще многих лет, в чем она похожа на предшествующую ей системную плату Baby-AT.
Конструкция ATX позволила усовершенствовать стандарты Baby-AT и LPX.
-Наличие встроенной двойной панели разъемов ввода-вывода. На тыльной стороне системной платы есть область с разъемами ввода-вывода шириной 6,25 и высотой 1,75 дюйма. Это позволяет расположить внешние разъемы непосредственно на плате и исключает необходимость использования кабелей, соединяющих внутренние разъемы и заднюю панель корпуса, как в конструкции Baby-AT.
-Наличие одноключевого внутреннего разъема источника питания. Это упрощает замену разъемов на источнике питания типа Baby-AT. Спецификация ATX содержит одноключевой разъем источника питания, который легко вставляется и который невозможно установить неправильно. Этот разъем имеет контакты для подвода к системной плате напряжения 3,3 В, а это означает, что для системной платы ATX не нужны встроенные преобразователи напряжения, которые часто выходят из строя. В спецификацию ATX были включены два дополнительных разъема питания, получивших название вспомогательных силовых разъемов (3,3 и 5 В), а также разъем ATX12V, используемый в системах, потребляющих большее количество электроэнергии, чем предусмотрено оригинальной спецификацией.
-Перемещение процессора и модулей памяти. Изменены места расположения этих устройств: теперь они не мешают платам расширения, и их легко заменить новыми, не вынимая при этом ни одного из установленных адаптеров. Процессор и модули памяти расположены рядом с источником питания и обдуваются одним вентилятором, что позволяет обойтись без специального вентилятора для процессора, который не всегда эффективен и часто подвержен поломкам. Есть также место и для большого пассивного теплоотвода. Высота свободного пространства, предназначенного для установки процессора и теплоотвода, достигает примерно 70 мм (2,8 дюйма).
- Более удачное расположение внутренних разъемов ввода-вывода. Эти разъемы для накопителей на гибких и жестких дисках смещены и находятся не под разъемами расширения или самими накопителями, а рядом с ними. Поэтому можно уменьшить длину внутренних кабелей к накопителям, а для доступа к разъемам не нужно убирать одну из плат или накопитель.
-Улучшенное охлаждение. Процессор и оперативная память сконструированы и расположены таким образом, чтобы максимально улучшить охлаждение системы в целом. Это позволяет уменьшить необходимость в отдельном вентиляторе для охлаждения корпуса или процессора (правда, не настолько, чтобы отказаться от него совсем). Дополнительное охлаждение все еще является насущной потребностью большинства быстродействующих систем. Одна из особенностей оригинальной спецификации ATX заключалась в том, что вентилятор блока питания направляет поток воздуха внутрь корпуса. Обратный поток или схема нагнетания воздуха приводит к повышению давления в корпусе, что препятствует проникновению грязи и пыли. Тем не менее направление потока воздуха в спецификации ATX было пересмотрено и предпочтение отдано вентилятору, работающему на выдувание, что приводит к понижению давления воздуха в корпусе. В целом схема нагнетания воздуха менее эффективна для охлаждения системы. И так как существующая спецификация допускает практически любую схему воздухообмена, большинство производителей поставляют блоки питания ATX в комплекте с вентиляторами, отсасывающими воздух из системы, или, говоря иначе, конструкцию отрицательного давления.
-Снижается стоимость. Конструкция ATX не требует наличия гнезд кабелей к разъемам внешних портов, встречающихся на системных платах Baby-AT, дополнительного вентилятора для процессора и 3,3-вольтного стабилизатора на системной плате. В этой конструкции используется один-единственный разъем питания. Кроме того, вы можете укоротить внутренние кабели дисковых накопителей. Все это существенно уменьшает стоимость не только системной платы, но и всего компьютера, включая корпус и источник питания.
Mатеринская плата. Формфакторы
Важнейшим узлом компьютера является системная плата (system board), иногда называемая материнской (motherboard), основной или главной платой (main board, иногда в прайс-листах и в некоторой литературе сокращается до аббревиатуры MB-не путать с Мегабайтами).
Формфакторы системных плат
Существует несколько наиболее распространенных формфакторов, учитываемых при разработке системных плат. Формфактор (form factor) представляет собой физические параметры платы и определяет тип корпуса, в котором она может быть установлена. Формфакторы системных плат могут быть стандартными (т. е. взаимозаменяемыми) или нестандартными. Нестандартные формфакторы, к сожалению, являются препятствием для модернизации компьютера, поэтому от их использования лучше отказаться. Наиболее известные формфакторы системных плат перечислены ниже.
Устаревшие:
-Baby-AT;
- полноразмерная плата AT;
- LPX.
Современные:
- ATX;
- Micro-ATX;
- Flex-ATX;
- NLX;
- WTX (в настоящее время не производятся).
Другие:
- независимые конструкции (разработки компаний Compaq, Packard Bell, Hewlett-Packard, портативные мобильные системы и т. д.).
За последние несколько лет произошел переход от системных плат оригинального формфактора Baby-AT, который использовался в первых компьютерах IBM PC и XT, к платам формфактора ATX и NLX, используемым в большинстве полноразмерных на-стольных и вертикальных систем. Существует несколько вариантов формфактора ATX, в число которых входят Micro-ATX (который представляет собой уменьшенную версию формфактора ATX, используемого в системах малых размеров) и Flex-ATX (еще более уменьшенный вариант, предназначенный для домашних компьютеров низшего ценового уровня). Формфактор NLX предназначен для корпоративных настольных систем; WTX, в свою очередь, разрабатывался для рабочих станций и серверов со средним режимом работы, но широкого распространения не получил.
Несмотря на широкое распространение плат Baby-AT, полноразмерной AT и LPX, им на смену пришли системные платы более современных формфакторов. Современные формфакторы фактически являются промышленным стандартом, гарантирующим совме-стимость каждого типа плат. Это означает, что системная плата ATX может быть заменена другой платой того же типа, вместо системной платы NLX может быть использована другая плата NLX и т. д. Благодаря дополнительным функциональным возможностям современных системных плат, компьютерная индустрия смогла быстро перейти к новым
ATX
Стандартные настольные компьютеры в корпусах mini-tower и full-tower; наиболее приемлемая конструкция как для новичков, так и для опытных пользователей, серверов и младших моделей рабочих станций, а также домашних систем более высокого уровня. Платы ATX поддерживают до семи разъемов расширения и более.
Mini-ATX
Уменьшенная версия ATX, которая используется там же, где и плата ATX. Многие из так называемых системных плат ATX в действительности являются платами Mini-ATX. Системные платы Mini-ATX поддерживают до шести расширительных гнезд.
Micro-ATX
Настольные компьютеры или вертикальные системы mini-tower среднего формфактора. Поэтому настоятельно рекомендуется приобретать системы, созданные на основе одного из современных формфакторов.
Системные платы, параметры которых не вписываются в какой-либо из формфакторов промышленного стандарта, относятся к платам независимых конструкций. Покупать компьютеры с нестандартными системными платами следует только в случае особых обстоятельств. Ремонт и модернизация таких систем достаточно дороги, что связано прежде всего с невозможностью замены системных плат, корпусов или источников питания другими моделями. Системы независимых формфакторов иногда называются "одноразовыми" PC, что становится очевидным, когда приходит время их модернизации или ремонта после окончания гарантийного срока.
QuickPath Interconnect. QPI (Intel)
QuickPath Interconnect, ранее известным также под кодовым обозначением Common System Interface (CSI)-замена традиционной шине FSB с новым высокоскоростным соединением.Появление всё более мощных процессоров приводит к тому, что потенциальным "бутылочным горлышком" системы оказывается системная шина, которая играет ключевую роль во взаимодействии CPU и остальных компонентов компьютера. Другими словами, когда процессор выполняет команды быстрее, чем они к нему приходят, он работает не в полную силу, простаивает в ожидании.
В настоящее время в платформах Intel используется внешняя двунаправленная шина, известная нам как FSB (Front-Side Bus). Она представляет собой связующее звено между процессорными ядрами и чипсетом, который включает контроллер памяти и выступает в качестве точки доступа к другим шинам (например, PCI, AGP и т.п.) материнской платы. Основными способами увеличения производительности системной шины FSB является повышение её частоты и объединение сразу нескольких FSB в одной системе. Для уменьшения нагрузки на FSB компания Intel также оснащает свои процессоры более ёмкой кэш-памятью с большей степенью ассоциативности.
Потенциал FSB иссякает, пришло время внедрять совершенно новую системную архитектуру. В рамках QuickPath Architecture предполагается размещать контроллер памяти непосредственно в процессоре, а также использовать принципиально новую системную шину QuickPath Interconnect. Шина QPI будет использоваться также в процессорах Tukwila (Itanium).
Организация QuickPath Architecture позволяет обеспечить высокоскоростной обмен данными между процессором и внешней памятью, между процессором и концентратором ввода/вывода. Ключевой особенностью архитектуры является применение концепции масштабируемой разделяемой памяти (scalable shared memory) вместо традиционного единого пула памяти, к которому процессоры имеют доступ по единственной шине - FSB. В рамках новой архитектуры каждый CPU будет иметь собственную выделенную память, к которой он будет обращаться напрямую, через свой ИКП. В случае, если процессору потребуется доступ к выделенной памяти другого CPU, он сможет связаться с ней посредством одного из каналов QuickPath Interconnect (Intel обещает, что такой доступ займет ненамного больше времени, так как QPI обеспечивает очень высокую скорость передачи данных). Как и шина HyperTransport, уже несколько лет применяемая в процессорах компании AMD, QPI будет использовать последовательную связь по схеме "точка-точка" (point-to-point), что обеспечит высокую скорость при малой латентности.
Интересно отметить, что QuickPath Architecture не является первой реализацией концепции масштабируемой разделяемой памяти в продуктах Intel. Подобный подход был применён еще в серверах на базе чипсетов серии Intel 8870 (хотя интегрированный контроллер памяти используется впервые).
Перечислим ключевые характеристики Intel QuickPath Architecture:
-производительность каналов QuickPath Interconnect достигает 6,4 гигатранзакций в секунду, благодаря чему общая пропускная способность может достигать 25,6 Гб/с;
-QPI уменьшает количество служебной информации, необходимой для функционирования многопроцессорных систем, что, соответственно, позволяет повысить скорость передачи полезных данных;
-реализация контроля при помощи циклического избыточного кода (CRC) и повторной передачи при обнаружении ошибок на канальном уровне, что позволяет обеспечить целостность данных без ощутимого влияния на производительность;
-возможность реализации высокоуровневых функций обеспечения надежности, готовности и удобства обслуживания (RAS, Reliability, Availability and Serviceability) благодаря реконфигурации каналов в случае повреждения отдельных участков, поддержке "горячей замены".
В Intel отмечают, что многие разработчики чипсетов уже работают над решениями для серверов с использованием QPI. Для поддержки процессоров Nehalem компания представит набор системной логики, известный под кодовым обозначением Tylersburg. Он будет использоваться в серверах, рабочих станциях и настольных ПК класса High-End.
В настоящее время в платформах Intel используется внешняя двунаправленная шина, известная нам как FSB (Front-Side Bus). Она представляет собой связующее звено между процессорными ядрами и чипсетом, который включает контроллер памяти и выступает в качестве точки доступа к другим шинам (например, PCI, AGP и т.п.) материнской платы. Основными способами увеличения производительности системной шины FSB является повышение её частоты и объединение сразу нескольких FSB в одной системе. Для уменьшения нагрузки на FSB компания Intel также оснащает свои процессоры более ёмкой кэш-памятью с большей степенью ассоциативности.
Потенциал FSB иссякает, пришло время внедрять совершенно новую системную архитектуру. В рамках QuickPath Architecture предполагается размещать контроллер памяти непосредственно в процессоре, а также использовать принципиально новую системную шину QuickPath Interconnect. Шина QPI будет использоваться также в процессорах Tukwila (Itanium).
Организация QuickPath Architecture позволяет обеспечить высокоскоростной обмен данными между процессором и внешней памятью, между процессором и концентратором ввода/вывода. Ключевой особенностью архитектуры является применение концепции масштабируемой разделяемой памяти (scalable shared memory) вместо традиционного единого пула памяти, к которому процессоры имеют доступ по единственной шине - FSB. В рамках новой архитектуры каждый CPU будет иметь собственную выделенную память, к которой он будет обращаться напрямую, через свой ИКП. В случае, если процессору потребуется доступ к выделенной памяти другого CPU, он сможет связаться с ней посредством одного из каналов QuickPath Interconnect (Intel обещает, что такой доступ займет ненамного больше времени, так как QPI обеспечивает очень высокую скорость передачи данных). Как и шина HyperTransport, уже несколько лет применяемая в процессорах компании AMD, QPI будет использовать последовательную связь по схеме "точка-точка" (point-to-point), что обеспечит высокую скорость при малой латентности.
Интересно отметить, что QuickPath Architecture не является первой реализацией концепции масштабируемой разделяемой памяти в продуктах Intel. Подобный подход был применён еще в серверах на базе чипсетов серии Intel 8870 (хотя интегрированный контроллер памяти используется впервые).
Перечислим ключевые характеристики Intel QuickPath Architecture:
-производительность каналов QuickPath Interconnect достигает 6,4 гигатранзакций в секунду, благодаря чему общая пропускная способность может достигать 25,6 Гб/с;
-QPI уменьшает количество служебной информации, необходимой для функционирования многопроцессорных систем, что, соответственно, позволяет повысить скорость передачи полезных данных;
-реализация контроля при помощи циклического избыточного кода (CRC) и повторной передачи при обнаружении ошибок на канальном уровне, что позволяет обеспечить целостность данных без ощутимого влияния на производительность;
-возможность реализации высокоуровневых функций обеспечения надежности, готовности и удобства обслуживания (RAS, Reliability, Availability and Serviceability) благодаря реконфигурации каналов в случае повреждения отдельных участков, поддержке "горячей замены".
В Intel отмечают, что многие разработчики чипсетов уже работают над решениями для серверов с использованием QPI. Для поддержки процессоров Nehalem компания представит набор системной логики, известный под кодовым обозначением Tylersburg. Он будет использоваться в серверах, рабочих станциях и настольных ПК класса High-End.
Intel Nehalem. Часть 2
В Intel обещают существенное уменьшение задержек и радикальное увеличение пропускной способности памяти. По внутренним тестам компании, выигрыш в ПСП системы на базе Nehalem по сравнению с Harpertown будет более чем четырехкратным.
Перейдём к детальному рассмотрению подсистемы кэширования, принятой в рамках новой микроархитектуры и представляющей собой дальнейшее развитие технологии Intel Smart Cache. Структура кэш-памяти первого уровня осталась без изменений - 32 Кб для хранения команд и 32 Кб - для данных. Подсистема кэш-памяти второго уровня предусматривает выделение отдельного массива ячеек емкостью 256 Кб каждому ядру, при этом отмечается низкая латентность кэш-памяти. Кроме того, предусмотрен также кэш третьего уровня емкостью до 8 Мб, который будет общим для всех ядер процессора.
Особенностью подсистемы кэширования является применение инклюзивного способа вытеснения информации. По утверждениям Intel, такой подход позволяет существенно сократить так называемый снуп-траффик (snoop traffic), что особенно актуально для систем с большим количеством ядер. Еще одним важным архитектурным усовершенствованием является внедрение двухуровневого буфера преобразования адресов (TLB, Translation Look-aside Buffer) размером 512 записей, что, по утверждению Intel, также позитивно сказывается на производительности.
К важным микроархитектурным усовершенствованиям отнесём также следующие, которые Intel условно разбивает на три ключевых направления:
1.дальнейшее развитие параллелизации - увеличение количества микроопераций, хранимых в буфере реорганизации/переупорядочивания (ReOrder Buffer), на 33% по сравнению с Core (увеличение емкости ROB с 96 до 128 записей);
2.совершенствование алгоритмов - использование так называемого не выровненного доступа к кэшу, а также повышение скорости выполнения элементарных функций (примитивов) синхронизации, что должно улучшить производительность многопоточных приложений;
3.улучшение механизма предсказания ветвлений - в рамках этого направления отмечается добавление второго уровня в целевой буфер ветвлений (BTB, branch target buffer), что должно повысить точность предсказания, уменьшение времени простоя (пенальти) в случае неправильного предсказания, а также добавление нового буфера Renamed Return Stack Buffer, который призван уменьшить количество ошибок предсказания адресов возврата.
Перейдём к детальному рассмотрению подсистемы кэширования, принятой в рамках новой микроархитектуры и представляющей собой дальнейшее развитие технологии Intel Smart Cache. Структура кэш-памяти первого уровня осталась без изменений - 32 Кб для хранения команд и 32 Кб - для данных. Подсистема кэш-памяти второго уровня предусматривает выделение отдельного массива ячеек емкостью 256 Кб каждому ядру, при этом отмечается низкая латентность кэш-памяти. Кроме того, предусмотрен также кэш третьего уровня емкостью до 8 Мб, который будет общим для всех ядер процессора.
Особенностью подсистемы кэширования является применение инклюзивного способа вытеснения информации. По утверждениям Intel, такой подход позволяет существенно сократить так называемый снуп-траффик (snoop traffic), что особенно актуально для систем с большим количеством ядер. Еще одним важным архитектурным усовершенствованием является внедрение двухуровневого буфера преобразования адресов (TLB, Translation Look-aside Buffer) размером 512 записей, что, по утверждению Intel, также позитивно сказывается на производительности.
К важным микроархитектурным усовершенствованиям отнесём также следующие, которые Intel условно разбивает на три ключевых направления:
1.дальнейшее развитие параллелизации - увеличение количества микроопераций, хранимых в буфере реорганизации/переупорядочивания (ReOrder Buffer), на 33% по сравнению с Core (увеличение емкости ROB с 96 до 128 записей);
2.совершенствование алгоритмов - использование так называемого не выровненного доступа к кэшу, а также повышение скорости выполнения элементарных функций (примитивов) синхронизации, что должно улучшить производительность многопоточных приложений;
3.улучшение механизма предсказания ветвлений - в рамках этого направления отмечается добавление второго уровня в целевой буфер ветвлений (BTB, branch target buffer), что должно повысить точность предсказания, уменьшение времени простоя (пенальти) в случае неправильного предсказания, а также добавление нового буфера Renamed Return Stack Buffer, который призван уменьшить количество ошибок предсказания адресов возврата.
Intel Nehalem. Часть 1
Предвосхищая анонсы шанхайского IDF Spring 2008, на днях с докладами о ключевых особенностях Nehalem выступили Патрик Гэлсингер (Pat Gelsinger), старший вице-президент и главный управляющий подразделения Digital Enterprise Group (DEG), вице-президент и директор Digital Enterprise Group Operations Стэфен Смит (Stephen L. Smith) и главный инженер DEG Ронак Сингэл (Ronak Singhal).
Усовершенствования в микроархитектуре Intel Nehalem
-масштабируемость до восьми ядер;
-унаследованная от микроархитектуры Core способность обработки четырёх команд за один тактовый цикл;
-технология параллельной обработки потоков Simultaneous Multi-Threading (SMT);
-интегрированный контроллер памяти (ИКП);
-использование общей кэш-памяти третьего уровня с инклюзивным механизмом вытеснения;
-новая шина общения с внешними устройствами - QuickPath Interconnect (QPI);
-динамическое управление питанием;
-новый набор расширений SSE4.2.
На данный момент максимальное количество ядер в процессорах Intel для настольных систем не превышает четырех. Появление ядра Dunnington во второй половине года позволит увеличить это число до шести. С внедрением новой микроархитектуры максимальное количество ядер возрастёт до восьми, хотя первое поколение процессоров Nehalem, возможно, не будет включать восьмиядерные модели. Возможно, Intel придержит выпуск "восьмиядерников" до 2009 года, когда состоится плановая миграция на новый 32-нм техпроцесс, с помощью которого будет проще уместить все восемь ядер на монолитном кристалле.
Интересным нововведением является технология Simultaneous Multi-Threading. Детали реализации SMT и её отличия от Hyper-Threading пока не разглашаются. В рекламных буклетах отмечаются лишь общие положения, связанные с SMT:
-каждое ядро будет способно одновременно обрабатывать два потока (таким образом,восьмиядерные процессоры смогут параллельно обрабатывать до 16 потоков);
-увеличится энергоэффективность процессоров;
-повысится производительность на 20-30% при выполнении задач, оптимизированных под многопоточность (мультимедийные приложения, базы данных, поисковые системы).
Особый акцент компания Intel делает на масштабируемости микроархитектуры Nehalem, которая позволит обеспечить оптимальное соотношение трёх ключевых показателей: цена, производительность, энергопотребление.
Cтруктура процессора Nehalem условно разбивается на пять основных строительных блоков: процессорное ядро, интегрированный контроллер памяти, массив ячеек кэш-памяти, шина QuickPath Interconnect и видеоядро iGraphics. Объединяя все эти компоненты в разных комбинациях, производитель выведет на рынок целый ряд продуктов для разных сегментов рынка. Интегрированный контроллер памяти будет включать три канала и поддерживать до трёх слотов DIMM на канал. Как и ожидалось, ИКП сможет работать с памятью типа DDR3, включая DDR3-800, DDR3-1066, DDR3-1333, хотя отмечается возможность реализации поддержки и более скоростных модулей памяти, причём предусмотрена поддержка как традиционных небуферизированных модулей UDIMM для установки в настольные ПК и ноутбуки, так и регистровой памяти RDIMM для серверных систем.
Усовершенствования в микроархитектуре Intel Nehalem
-масштабируемость до восьми ядер;
-унаследованная от микроархитектуры Core способность обработки четырёх команд за один тактовый цикл;
-технология параллельной обработки потоков Simultaneous Multi-Threading (SMT);
-интегрированный контроллер памяти (ИКП);
-использование общей кэш-памяти третьего уровня с инклюзивным механизмом вытеснения;
-новая шина общения с внешними устройствами - QuickPath Interconnect (QPI);
-динамическое управление питанием;
-новый набор расширений SSE4.2.
На данный момент максимальное количество ядер в процессорах Intel для настольных систем не превышает четырех. Появление ядра Dunnington во второй половине года позволит увеличить это число до шести. С внедрением новой микроархитектуры максимальное количество ядер возрастёт до восьми, хотя первое поколение процессоров Nehalem, возможно, не будет включать восьмиядерные модели. Возможно, Intel придержит выпуск "восьмиядерников" до 2009 года, когда состоится плановая миграция на новый 32-нм техпроцесс, с помощью которого будет проще уместить все восемь ядер на монолитном кристалле.
Интересным нововведением является технология Simultaneous Multi-Threading. Детали реализации SMT и её отличия от Hyper-Threading пока не разглашаются. В рекламных буклетах отмечаются лишь общие положения, связанные с SMT:
-каждое ядро будет способно одновременно обрабатывать два потока (таким образом,восьмиядерные процессоры смогут параллельно обрабатывать до 16 потоков);
-увеличится энергоэффективность процессоров;
-повысится производительность на 20-30% при выполнении задач, оптимизированных под многопоточность (мультимедийные приложения, базы данных, поисковые системы).
Особый акцент компания Intel делает на масштабируемости микроархитектуры Nehalem, которая позволит обеспечить оптимальное соотношение трёх ключевых показателей: цена, производительность, энергопотребление.
Cтруктура процессора Nehalem условно разбивается на пять основных строительных блоков: процессорное ядро, интегрированный контроллер памяти, массив ячеек кэш-памяти, шина QuickPath Interconnect и видеоядро iGraphics. Объединяя все эти компоненты в разных комбинациях, производитель выведет на рынок целый ряд продуктов для разных сегментов рынка. Интегрированный контроллер памяти будет включать три канала и поддерживать до трёх слотов DIMM на канал. Как и ожидалось, ИКП сможет работать с памятью типа DDR3, включая DDR3-800, DDR3-1066, DDR3-1333, хотя отмечается возможность реализации поддержки и более скоростных модулей памяти, причём предусмотрена поддержка как традиционных небуферизированных модулей UDIMM для установки в настольные ПК и ноутбуки, так и регистровой памяти RDIMM для серверных систем.
Подписаться на:
Сообщения (Atom)