Частина 2 - Усередині МП
У цій частині ми ближче глянемо на будову МП, а так само дізнаємося, що нам можуть запропонувати чіпсети. Замість того, щоб зосередити свою увагу на таких речах, як ISA / PCI / AGP слоти, SIMM / DIMM роз'єми, гнізда для процесорів і інших очевидних компонентах, ми поглянемо на електричні компоненти, які визначають загальну якість і стабільність плати.
PCB [Printed Circuit Board] - Друкована плата
Друкована плата це і є плата, на якій розміщуються всі компоненти. PCB зазвичай складається з декількох шарів, що складаються з плоских камедевих пластин, між якими знаходяться елементи ланцюга - з'єднувальні лінії, які називаються "доріжки". Звичайна PCB має чотири таких шару, два шари, які знаходяться зверху і знизу є сигнальними шарами. Два шару, які знаходяться посередині будуть використані як заземлення і пластина харчування (див. Рис. 1). Шляхом приміщення пластин харчування і заземлення в центр, була досягнута найвища корекція і захист сигналу.
Для деяких МП потрібно шість шарів, такими МП є МП, розроблені для двопроцесорних систем або ж коли кількість контактів процесора перевищує 425 контакту. Це тому, що сигнальні доріжки повинні бути розташовані далеко один від одного, щоб запобігти перехресні перешкоди і додаткові шари вирішують цю проблему. Плати, що складаються з шести шарів, можуть мати три або чотири сигнальних шару, одну пластину заземлення і одну або дві пластини харчування. У нових чіпсетах три-чотири сигнальних шару і дві пластини харчування цілком достатньо для того, щоб витримувати додаткові потреби в енергоспоживанні (див. Рис. 2).
Розмітка і довжина доріжок дуже важлива для нормальної роботи системи. Основне завдання знизити будь-яке спотворення сигналу через перетину доріжок. Чим довший доріжка і / або вище швидкість передачі сигналу, тим більше перехресних перешкод, звідки випливає, що потрібно збільшити відстань між доріжками. Деякі доріжки повинні бути максимальної довжини для збереження безперервності сигналу, наприклад, такі, які підходять безпосередньо до процесора. Всі доріжки, підключені до різних компонентів, повинні бути не більше встановленої допустимої довжини.
МП могла б використовувати компоненти високої якості, але все ж вона залишалася б ненадійною, так як будь-яка розмітка доріжок створює деякі проблеми з безперервністю сигналу. Єдиний спосіб дізнатися чи є безперервність сигналу проблемою це виміряти сигнал осциллографом або яким-небудь спеціальним приладом, створеним для цієї мети. Для оверклокерів це може бути найбільш важливим тому, що продукт може бути використаний з нестандартними настройками і параметрами відмінними від тих, для яких він був розроблений і, якщо розмітка "кульгає" можуть виникнути проблеми з надійністю і стабільністю роботи продукту.
регулятори напруги
Різні компоненти, встановлені на МП споживають різну кількість напруги. Найбільш поширені компоненти споживають 5В (такі як чіп BIOS-а, годинник реального часу, контролер клавіатури, DRAM чіпи) і 3.3В (L2 кеш, чіпсет, SDRAM чіпи). Процесор може споживати від 2В до 8В. Стрибки напруги можуть легко пошкодити всі компоненти, і щоб цього не сталося, на плату встановлюється регулююча плата.
Головне джерело живлення дає 5В прям на МП, отже, для деяких компонентів системи потрібно регуляція потужності. Добре, якщо є додатковий модуль, який називається VRM (модуль стабілізатора напруги), або плата регулятора напруги вбудованих в інтегральну схему і впаяних в PCB. На процесорах Pentium, в основному потрібно два регулятора напруги - один для контролю напруги на I / O (3.3В), а інший для самого процесора або, як ще кажуть напруга на ядрі процесора.
Для того, щоб використовувати якомога більше різних типів процесорів, схема повинна тримати певний діапазон напруги. Для цього зазвичай на плату встановлюється набір резисторів з'єднаних з рядом контактів. Коли певні контакти замикаються перемичкою вся схема трасується через окремий резистор (або набір резисторів), що забезпечує потрібне напруження на процесорі. Зараз на більшості МП варто так званий автодетект (автоопределение), це означає, що схема сама визначає і розподіляє напруження, що виключає потребу в джампери.
Більшість процесорів класу Pentium відомі як "пластина з подвоєним споживанням енергії" або "подвійний вольтаж" процесори тому, що у них напруга на ядрі відрізняється від напруги на чіпсеті і інших компонентах (напруга на I / O). З іншого боку, моделі процесорів Pentium старого класу споживають 3.3В або 3.5В вхідної напруги. Їх називають процесори "живляться від однієї пластини" і МП на які вони встановлюються повинні забезпечувати потрібну напругу. Для цього другий регулятор напруги зазвичай відключають або через джампери (VRE) або автоматично за допомогою компонента MOSFET (канальний польовий уніполярний МОП-транзистор).
конденсатори
У різних оглядах на сайтах велика увага приділяється конденсаторах на МП. Не дивлячись на те, що конденсатори дійсно важливі, деякі сайти навіть вказую, що ж такого в цих конденсаторах. Для початку підрахуйте кількість конденсаторів на вашій МП і подивіться якого типу у вас конденсатори оксидно-електричні алюмінієві або танталові.
Конденсатори забезпечують рівний потік напруги в схемі. Це дуже важливо тому, що споживання енергії процесором може змінюватися миттєво від низького до високого і навпаки, особливо коли виконується режим припинення роботи (HALT) або повернення до нормального стану. Регулятори напруги не можуть реагувати миттєво на зміни, для цього і "згладжується" напруга, точно так же, як дампа регулює потік води в річці.
Причина по якій танталові конденсатори можуть бути краще, ніж алюмінієві в тому, що алюмінієві оксидно-електричні конденсатори мають особливість спустошуватися через певний проміжок часу, а отже втрачати свою ємність, як їх основного властивості можна віднести не точність, а швидше за все їх чутливість до високій температурі. Але не дивлячись ні на що, існують електролітичні конденсатори, у яких ефективне час роботи досягає 20 років - мені здається, більш ніж достатньо для МП, яка застаріє через п'ять років, а то і того раніше.
Важливий фактор при виборі деяких конденсаторів (не рахуючи його ємність) це значення ESR, або Equivalent Series Resistance (еквівалент послідовності опору). Як правило, потрібно всього кілька паралельно з'єднаних конденсаторів для того, щоб ефективно захистити схему і тримати низький опір. Опір знижує напругу і, внаслідок цього, виробляється тепло, отже, значення ESR має бути якомога менше. З усього випливає, що розташування і значення ESR конденсаторів є критичними факторами, і не важливо з якого матеріалу зроблений конденсатор.
Генератор тактових імпульсів (Clock Generator Chip)
Кожен компонент в комп'ютері працює по імпульсним тактам - але не кожен компонент працює на одних і тих же тактах. ISA, PCI, AGP, USB і системна шина - все працюють на швидкостях відмінних один від одного і тому вимагають свій власний тактовий сигнал. Процесору теж потрібен тактовий сигнал так само як і синхронним чіпів пам'яті, таким як SRAM, що використовується як L2 кеш і SDRAM використовується як головна пам'ять, теж потрібен сигнал. Так ось тактовий генератор і генерує всі ці тактові сигнали.
Кожен чіпсет МП має особливі характеристики, які виражаються в синхронізації (стробування), але він не генерує звичайні тактові сигнали. Генератори тактових частот розроблені для особливих чіпсетів на МП і визначає якою буде тактова швидкість системи, так само як і визначає якою буде швидкість шини PCI. Швидкість шини AGP може бути визначена, а може і не бути визначена генератором тактових частот, як, наприклад, в чіпсеті i440BX. Такти шин ISA і USB мають постійну швидкість і також генеруються генератором.
Виробники МП швидше за все виберуть генератор часто, який буде вбудований в чіпсет, де буде міститися інформація про те, скільки PCI і SDRAM слотів будуть реалізовані і які частоти повинна підтримувати системна шина. Якби навіть чіпсет дозволяв мати різні такти PCI для подільників системної шини, генератор частот міг би не дозволити. Багатьох користувачів цікавить, чому швидкості системної і PCI шини частково управляється МП. Відповідь лежить в особливостях роботи генератора частот.
BIOS і RTC (годинник реального часу)
інші компоненти
Окремий і найважливіший компонент МП це, звичайно ж, чіпсет. Як говорилося раніше, чіпсет визначає, який процесор підтримується, яка пам'ять може бути використана і набір інших характеристик. Так як чіпсетів безліч, то буде краще, якщо прочитаєте про них в розділі "Системні плати".