2018-02-14
436
Материнская плата – это один из важнейших элементов ЭВМ, определяющий ее облик и обеспечивающий взаимодействие всех подключаемых к материнской плате устройств.
Чипсет или набор системной логики – это основной набор микросхем материнской платы, обеспечивающий совместное функционирование центрального процессора, ОЗУ, видеокарты, контроллеров периферийных устройств и других компонентов, подключаемых к материнской плате. Именно он определяет основные параметры материнской платы: тип поддерживаемого процессора, объем, канальность и тип ОЗУ, частоту и тип системной шины и шины памяти, наборы контроллеров периферийных устройств и так далее.
Большинство материнских плат делают на основе чипсета разделенного на два компонента. Называются эти компоненты Северный и Южный мост.
Северный мост, как следует из его названия, выполняет функции контроля и направления потока данных из 4-х шин:
- Шины связи с процессором или системной шины.
- Шины связи с памятью.
- Шины связи с графическим адаптером.
- Шины связи с южным мостом.
В состав южного моста входят:
|
|
|
1.- контроллер шины связи с северным мостом (PCI, hublink, DMI, HyperTransport и т.д.);
2.- контроллер шины связи с платами расширения (PCI, PCIe и т.д.);
3.- контроллер линий связи с периферийными устройствами и другими ЭВМ (USB, FireWire, Ethernet и т.д.);
4.- контроллер шины связи с жесткими дисками (ATA, SATA, SCSI и т.д.);
5.- контроллер шины связи с медленными устройствами (шины ISA, LPC, SPI и т.д.).
Устройства:
1. слот для установки процессора.
2. ЦПУ
3. контроллер ОЗУ (оперативно запоминающее устройство)
4. ОЗУ
5. ППЗУ (БИОС)
6. аккумулятор или батарейка, питающая память CMOS
7. контроллеры каналов ввода-вывода
8. кварцевый генератор
9. таймеры
10. контроллер прерываний
11. разъемы для установки плат расширения: видеокарт, звуковой карты
12. регуляторы напряжения
13. средства мониторинга
14. звуковая карта
15. встроенный динамик
16. шины
Процессор. Свойства и архитектура.
Процессор – это основное устройство ЭВМ, выполняющее логические и арифметические операции, и осуществляющее управление всеми компонентами ЭВМ. Процессор представляет собой миниатюрную тонкую кремниевую пластинку прямоугольной формы, на которой размещается огромное количество транзисторов, реализующих все функции, выполняемые процессором. Кремневая пластинка – очень хрупкая, а так как ее любое повреждение приведет к выходу из строя процессора, то она помещается в пластиковый или керамический корпус.
Большинство современных процессоров состоит из:
- одного или нескольких ядер, осуществляющих выполнение всех инструкций;
- нескольких уровней КЭШ-памяти (обычно, 2 или три уровня), ускоряющих взаимодействие процессора с ОЗУ;
- контроллера ОЗУ;
- контроллера системной шины (DMI, QPI, HT и т.д.);
Архитектура:
|
|
|
1)Конвейерная
2)Суперскалярная
3)CISC
4)RISK
5)MISC
6)VLIW
7)Многоядерные
Оперативная память. Динамическая и статическая память.
Оперативная память – это память для временного хранения команд и данных, используемых в процессе работы ЭВМ. Она обеспечивает оперативный доступ к требуемой информации процессору, видеокарте и другим элементам ЭВМ, и временное хранение результатов их работы.
На данный момент оперативную память можно разделить на три типа:
1. Динамическая память (DRAM) – энергозависимая полупроводниковая память с произвольным доступом, в которой каждый разряд храниться в конденсаторе, требующем постоянной регенерации для сохранения информации.
2. Статическая память (SRAM) – энергозависимая полупроводниковая память с произвольным доступом, в которой каждый разряд хранится в триггере, позволяющем поддерживать состояние разряда без постоянной перезаписи.
3. Магниторезистивная оперативная память (MRAM) – это энергонезависимое запоминающее устройство с произвольным доступом, сохраняющее информацию при помощи магнитных моментов, а именно, направления намагниченности ферромагнитного слоя ячейки памяти.
Модули памяти. Устройство и применение. Быстродействие и производительность.
Cache-память. Механизмы работы и свойства. Кэширование оперативной памяти.
КЭШ-память строится на базе дорогой SRAM-памяти (static random access memory), обеспечивающей доступ к ячейкам памяти гораздо более быстрый, чем к ячейкам DRAM-памяти (dynamic random access memory), на базе которой построена оперативная память. К тому же SRAM-память не требует постоянной регенерации, что так же увеличивает ее быстродействие.
КЭШ-память делится на несколько уровней. В современных процессорах, обычно, бывает три уровня, а в некоторых топовых моделях процессоров иногда встречается и четыре уровня КЭШ-памяти.Самая быстрая и самая маленькая КЭШ-память – это КЭШ-память первого уровня. Она обычно работает на частоте процессора, имеет объем несколько сотен килобайт и располагается в непосредственной близости от блоков выборки данных и команд. При этом она может быть единой (Принстонская архитектура) или разделяться на две части (Гарвардская архитектура): на память команд и память данных. В большинстве современных процессоров используют разделенную КЭШ-память первого уровня, так как это позволяет одновременно с выборкой команд осуществлять выборку данных, что крайне важно для работы конвейера.
КЭШ-память второго уровня – более медленная (время доступа, в среднем, 8-20 тактов процессора), но зато имеет объем несколько мегабайт.
КЭШ-память третьего уровня – еще медленнее, но имеет сравнительно большой объем. Встречаются процессоры с КЭШ-памятью третьего уровня больше 24 Мб.
Процессор считывает из основной оперативной памяти данные и заносит их в КЭШ-память всех уровней, замещая данные, к которым давно и наиболее редко обращались.
