Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Обзор материнских плат и блоков питания
• 1.1 Понятие материнской платы
• 1.2 Размеры материнских плат
• 1.3 Чипсет
• 1.3.1 Современные чипсеты для процессоров Intel
• 1.3.2 Семейство чипсетов 915/925 Express
• 1.3.3 Семейство чипсетов 945/955 Express
• 1.3.4 Чипсеты NVIDIA
• 1.3.5 Чипсеты SiS
• 1.3.6 Чипсеты VIA
• 1.3.7 Чипсеты для процессоров AMD
• 1.4 Технологии и интерфейсы материнской платы
• 1.4.1 FirstPacket
• 1.4.2 DDR SDRAM
• 1.4.3 DDR2
• 1.4.4 DDR3
• 1.4.5 SLI-Ready-память
• 1.4.8 SPD
• 1.4.9 Компьютерная шина
• 1.4.10 QPB
• 1.4.11 HyperTransport
• 1.4.12 PCI
• 1.4.13 PCI-Express
• 1.4.14 разновидности интерфейса SATA
• 1.4.15 RAID
• 1.4.16 BIOS
• 1.5 Блок Питания для компьютеров. Общие сведения
• 1.5.1 Необходимый компонент
• 1.5.2 Блоки питания без вентиляторов
• 1.5.3 Подбор комплектующих
• 1.5.4 Модульные кабели и разъёмы
• 1.5.5 Когда ломается блок питания
• 1.5.6 Мифы о маркировке блоков питания
• 1.5.8 Комбинированная мощность
• 2. Сборка стенда, принцип работы и сервис
• 2.1 Описание стенда
• 2.2 Принцип работы стенда для диагностики материнских плат
• 2.3 POST карта и приницп ее работы
• 2.3.1 Общие сведения
• 2.3.2 Принцип работы POST карты
• 2.3.3 Прохождение тестов
• 2.3.4 Некоторые коды неисправностей BIOS
• 2.3.5 Варианты неисправности ПК, определяемые с помощью POST Card
• 2.3.6 Конструкция устройства
• 2.4 Причины поломки материнской платы, решения и способы ремонта
• 2.4.1 Причины поломок
• 2.4.2 Инструмент
• 2.4.3 Неисправность портов ввода-вывода
• 2.4.4 Механические неисправности
• 2.4.5 Неисправности питания
• 2.4.6 Проблемы с охлаждением
• 2.4.7 Неисправности BIOS'а
• 2.4.8 Выгорание интегрированных устройств
• 3. Расчет затрат, необходимых для разработки стенда по диагностике материнских плат ПЭВМ
• 3.1 Определение себестоимости
• 3.2 Расчет затрат на оплату труда
• 3.3 Расчет материальных затрат
• 4. Безопасность жизнедеятельности
• 4.1 Противопожарная техника безопасности
• 4.2 Техника безопасности при работе с электроинструментами, электроприборами
• Заключение
• Библиографический список

Введение

Тема данной выпускной квалификационной работы - "Разработка стенда по диагностике материнских плат ПЭВМ"

Актуальность. Компьютерные услуги в информационной области технологий с каждым годом приобретают всё большую актуальность, так как число пользователей растёт в геометрической прогрессии, но не каждый компьютерный сервис может предоставить качественные компьютерные услуги в данной области.

Также появляется всё большее количество частных компьютерных специалистов, которые проводят ремонты компьютеров и их обслуживание. Но есть объективные причины, по которым ремонт компьютера лучше осуществлять в компьютерном сервис-центре. Один из главных факторов, что ваш знакомый компьютерный специалист, не даст вам гарантии на сделанный им ремонт или переустановку системы.

Информационные технологии развиваются очень быстро, поэтому одна из основных задач сервис-центров - совершенствовать уровень знаний своих специалистов для предоставления высокого качества услуг. Ремонт компьютера в сервисном центре позволяет правильно определить сбои компьютера и предотвратить поломки, следующие при неправильной настройке компьютера, т.е. также произвести настройку программного обеспечения.

Специалисты сервис-центра, в отличие от частных компьютерных мастеров, проведут качественное обслуживание вашей компьютерной техники, настроят операционную систему для корректной работы, дадут вам бесплатную консультацию по правильному программному обеспечению и использованию вашего компьютера.

Но даже в сервис-центрах не всегда присутствует стенд, специально созданный для диагностики материнских плат ПЭВМ. В жизни зачастую это выглядит как куча комплектующих на столе, к которым присоединяют материнскую плату и проверяют ее на работоспособность. Поэтому в целях более эффективного и удобного в эксплуатации способа диагностики предполагается сконструировать стенд, который поможет сделать диагностику материнских плат ПЭВМ удобнее, проще и безопаснее и при этом имеет компактные размеры.

Объект исследования - диагностика ПЭВМ. В большинстве случаев достаточно проблематично было определить с первого взгляда неисправность в ПЭВМ, поэтому во многих случаях неисправность выявлялась заменой предположительно неисправного элемента на заведомо работающий до того момента, пока не выявлялась неисправная деталь.

Предмет исследования - диагностика материнских плат ПЭВМ.

Цель исследования - Разработать стенд по диагностике материнских плат ПЭВМ.

Задачами настоящей работы являются:

1) Произвести обзор современного состояния проблемы диагностики материнских плат ПЭВМ.

2) Разработка стенда по диагностике материнских плат ПЭВМ.

3) Расчет себестоимости стенда по диагностике материнских плат ПЭВМ.

4) Техника безопасности при работе со стендом по диагностике материнских плат ПЭВМ.

Метод исследования. Изучение и анализ специальной литературы, экспериментальное исследование, анализ результатов и обобщение.

Новизна. Новизна данного проекта в том, что в результате у нас будет разработан стенд для оптимальной диагностики материнской платы (опционально может рассматриваться диагностика системного блока полностью и установка программного обеспечения), занимающий не так много места и содержащий все нужные для этого приспособления. Стенд в комплекте с POST картой позволяет узнать, какая именно деталь или узел неисправен. Наличие DVD-привода и креплений для HDD позволяет нам произвести программную настройку ПЭВМ.

Основные достоинства нашего стенда - это компактность и многозадачность, поэтому он будет уместен в любом хорошем сервис - центре, который проводит ремонт и диагностику вычислительной техники, а также может быть использован для обучения студентов и специалистов по направлению "Сервис”.

Представленный материал состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка.

В первой главе проведен литературный обзор по теме исследования. Рассмотрены понятия материнской платы и блока питания ПЭВМ, виды чипсетов современных материнских плат, основные разъемы, находящиеся на материнской плате. Рассмотрены виды блоков питания и алгоритм подбора оптимального для вашего ПЭВМ блока питания.

Во второй главе рассмотрена конструкция нашего стенда для диагностики материнских плат ПЭВМ, принцип его работы, принцип работы POST карты, неисправности, определяемые при ее помощи, а также основные неисправности материнской платы и способы ремонта.

В третьей главе сделан расчет себестоимости разработки стенда, включающая в себя затраты на зарплату, материальные затраты, начисления на фонд оплаты труда и прочие расходы.

В четвертой главе рассмотрены правила противопожарной безопасности и правила работы с электрическим оборудованием

1. Обзор материнских плат и блоков питания

1.1 Понятие материнской платы

Системная (иначе - материнская) плата является главным элементом любого современного компьютера и объединяет практически все устройства, входящие в его состав. Основой материнской платы является набор ключевых микросхем, также называемый набором системной логики или чипсетом (подробнее о нем - ниже). Тип чипсета, на котором построена материнская плата, целиком и полностью определяет тип и количество комплектующих, из которых состоит компьютер, а также его потенциальные возможности.

И в первую очередь - тип процессора. Это могут быть "десктопные" процессоры (от Desktop - процессоры для настольных ПК) - Intel Pentium/Celeron/Core, установленные в разъемы Socket 370/478/LGA 775, AMD Athlon/Duron/Sempron - в Socket 462/754/939/AM2. (Рис.1.1.1) Кроме того, в корпоративном секторе можно встретить двух-, четырех - и даже восьмипроцессорные высокопроизводительные решения.

Рисунок 1.1.1

стенд диагностика материнская плата

Рисунок 1.1.2

На системной плате также имеются:

1) слоты DIMM для установки модулей памяти типа SDRAM/DDR/DDR2 (разные для каждого типа памяти). Чаще всего их 3-4, хотя на компактных платах можно встретить только 2 таких слота (Рис.1.1.3).

2) специализированный разъем типа AGP или PCI-Express х16 для установки видеокарты. Впрочем, в последнее время, с повальным переходом на видеоинтерфейс последнего типа, сплошь и рядом встречаются платы с двумя, а то и с тремя видеоразъемами. Также встречаются и системные платы (из самых дешевых) без видеоразъемов вообще - их чипсеты имеют встроенное графическое ядро, и внешняя графическая карта для них необязательна;

3) рядом со слотами для видеокарт обычно находятся слоты для подключения дополнительных карт расширения стандартов PCI или PCI-Express х1 (раньше встречались еще и слоты ISA, но сейчас такие платы - музейная редкость) (Рис.1.1.2);

4) следующая достаточно важная группа разъемов - интерфейсы (IDE и/или более современный Serial ATA) для подключения дисковых накопителей - жестких дисков и оптических приводов. Также там до сих пор находится разъем для floppy-дисковода (3,5" дискеты), хотя все идет к тому, что от него в скором времени окончательно откажутся. Все дисковые накопители подключаются к системной плате с помощью специальных кабелей, в разговорной речи также называемых "шлейфами".

Недалеко от процессора располагаются разъемы для подключения питания (чаще всего двух типов - 24-контактный ATX и 4-контактный ATX12V для дополнительной линии +12 В) и двух-, трех - или четырехфазный модуль регулирования напряжения VRM (Voltage Regulation Module), состоящий из силовых транзисторов, дросселей и конденсаторов. Этот модуль преобразует, стабилизирует и фильтрует напряжения, подаваемые от блока питания.

Заднюю часть системной платы занимает панель с разъемами для подключения дополнительных внешних устройств - монитора, клавиатуры и мыши, сетевых - , аудио и USB-устройств и т.п.

5) кроме вышеперечисленных слотов и разъемов, на любой системной плате имеется большое количество вспомогательных джамперов (перемычек) и разъемов. Это могут быть и контакты для подключения системного динамика и кнопок и индикаторов на передней панели корпуса, и разъемы для подключения вентиляторов, и контактные колодки для подключения дополнительных аудиоразъемов и разъемов USB и FireWire.

Рисунок 1.1.3

На каждой системной плате в обязательном порядке имеется специальная микросхема памяти, чаще всего установленная в специальную панельку (на жаргоне 0 "кроватку"); впрочем, отдельные производители, с целью экономии впаивают ее в плату. Микросхема содержит прошивку BIOS, плюс батарейку, которая обеспечивает питание при пропадании внешнего напряжения. Таким образом, с помощью всех этих слотов и разъемов, а также дополнительных контроллеров, системная плата объединяет все устройства, входящие в состав компьютера в единую систему.

1.2 Размеры материнских плат

Материнские платы, помимо функциональности, отличаются друг от друга еще и размерами. Эти размеры стандартизированы и называются форм-факторами (Табл.1):

Таблица 1

Форм-фактор	Размеры платы, мм	Примечание
ATX	305 х 244	-
eATX	305 х 330	-
Mini-ATX	284 х 208	Для малых корпусов
Micro-ATX	244 х 244	Для малых корпусов
Mini-ITX	170 х 170	Для сверхмалых ПК
Nano-ITX	120 х 120	Для сверхмалых ПК

Форм-фактор определяет не только размеры материнской платы, но и места ее крепления к корпусу, расположение интерфейсов шин, портов ввода/вывода, процессорного гнезда и слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.

В настоящее время наиболее распространен форм-фактор ATX (Advanced Technology eXtended), достаточно большой размер которого позволяет производителям интегрировать на системную плату большое количество функций. Потенциал вариантов ATX уменьшенного размера, конечно, гораздо ниже, однако в настоящее время, когда прогресс в области интегрированных контроллеров различных типов практически сравнял их основные возможности с дискретными решениями (в первую очередь - сетевые и аудио контроллеры, в меньшей степени - видео), большинству непритязательных пользователей типичных офисных (да и не только) систем большего и не нужно. Хотя варианты плат уменьшенного размера и подходят к стандартным корпусам ATX, наиболее целесообразно использовать их в компактных корпусах типа Micro-ATX. [16]

1.3 Чипсет

Чипсет (ChipSet - набор чипов), или набор системной логики, представляет собой одну или несколько микросхем, специально разработанных для обеспечения взаимодействия CPU со всеми остальными компонентами компьютера. Чипсет определяет, какой процессор может работать на данной материнской плате, тип, организацию и максимальный объем используемой оперативной памяти (разве что современные модели процессоров AMD имеют встроенные контроллеры памяти), сколько и какие внешние устройства можно подключить к компьютеру. Разработкой чипсетов для десктопов занимаются 5 компаний: Intel, NVIDIA, AMD, VIA и SIS.

Чаще всего чипсет состоит из 2 интегральных микросхем, называемых северным и южным мостами. Северный мост (Northbridge или, у Intel, MCH - Memory Controller Hub) обеспечивает взаимосвязь между процессором (по шине FSB - Front Side Bus), оперативной памятью (SDRAM, DDR, DDR2 и, в ближайшей перспективе, DDR3), видеокартой (интерфейсы AGP или PCI Express) и, посредством специальной шины, с южным мостом (Southbridge, или ICH - I/O Controller Hub), в котором расположены большинство контроллеров интерфейсов ввода-вывода. Некоторые северные мосты включают графическое ядро, использующее внутренний интерфейс AGP или PCI Express - такие чипсеты называются интегрированными.

К числу устройств, встроенных в южный мост, относятся контроллеры шин PCI (Peripheral Components Interconnect) и/или PCI Express, дисковых накопителей (IDE и SATA-жестких дисков и оптических приводов), встроенные звуковые, сетевые, USB - и RAID-контроллеры. Южный мост также обеспечивает нормальную работу системных часов (RTC - Real Time Clock) и микросхемы BIOS.

Иногда встречаются чипсеты, состоящие только из одной микросхемы (однокомпонентные чипсеты), объединяющим функциональность обоих мостов.

1.3.1 Современные чипсеты для процессоров Intel

Совсем еще недавно развитие индустрии системных плат, определяемое в основном соперничеством двух процессорных гигантов AMD и Intel, неспешно проистекало в эволюционном русле. Эволюция - это, если кто не знает, такой процесс, когда подавляющее большинство компьютерных энтузиастов, обычно не обремененных сверхвысокими доходами, не только помнят, что означает термин "апгрейд" компьютера, но и имеют возможность применить свои знания на практике. Увы, эти "благословенные" времена, похоже, отходят в область компьютерных преданий.

Сегодня технологические революции, вспыхивающие одна за другой практически без перерывов, изрядно потрясли основы современных компьютерных платформ. Так, "революция Intel 2004 года" принесла нам принципиально новые базовые технологии - системную шину PCI Express и память DDR2. Кроме того, с большой или меньшей степенью "громогласности" заявил о себе последовательный интерфейс дисковых накопителей Serial ATA; в области сетевых решений вышел на первый план гигабитный интерфейс Gigabit Ethernet и различные варианты беспроводного Wi-Fi; старый добрый интегрированный звук AC'97 пал под напором агрессивного новичка HDA (High Definition Audio).

Только самые наивные могут полагать, что революция в области графических интерфейсов ограничится всего лишь заменой AGP8X на PCI Express х16. Нет - компания NVIDIA успешно реанимировала изрядно подзабытую технологию SLI (Scalable Link Interface), весьма популярную во времена господства 3D-видеоускорителей 3dfx Voodoo 2. Да и 2005 год принес ничуть не меньше потрясений - здесь и внедрение 64-битной архитектуры EM64T, и включение поддержки бита XD, который, в паре с Windows XP Service Pack 2, позволяет предотвращать некоторые вирусные атаки (все это реализуется в процессорах Pentium 4 с номерами от 5х1), поддержка технологии энергосбережения Enhanced SpeedStep, ранее доступная лишь в мобильных процессорах, теперь добралась и до десктопных (Pentium 4 600-й серии).

Но самым важным событием 2005 года на рынке процессоров, несомненно, стало появление ЦП с двухъядерной архитектурой. К их числу относятся процессоры Pentium 4 800-й серии (ядро Smithfield), в которых на одном полупроводниковом кристалле располагаются два равноценных процессорных ядра (кстати, обычные ядра Prescott, изготовленные по 90-нм технологическому процессу), т.е. получается своего рода двухпроцессорная система в одной упаковке.

Естественно, что новым процессорам требуются и новые наборы системной логики - и производители не заставили себя ждать. На нас обрушилась настоящая лавина анонсов новых чипсетов, подчас просто дублирующих друг друга, а иногда и откровенно "бумажных", так что даже у многих специалистов голова идет кругом. Что уж говорить о нас, неискушенных пользователях! Давайте попробуем, особо не углубляясь в дебри высоких технологий, немного упорядочить всю имеющуюся на сегодня информацию о наиболее популярных современных чипсетах для настольных процессоров Intel.

Лучшими чипсетами для процессоров Intel по определению могут быть только чипсеты от самой Intel. И они, действительно, сегодня - самые лучшие.

1.3.2 Семейство чипсетов 915/925 Express

Днем рождения принципиально новой платформы следует считать 19 июня 2004 года, когда компания Intel официально анонсировала дискретные чипсеты 925Х, 915Р и интегрированный 915G для процессоров Pentium 4 в корпусах FC-PGA2 и LGA775, а также новый "южный мост" ICH6, входящий в их состав. Все они поддерживают 200-МГц системную шину (термин "FSB 800 МГц" возник из-за того, что за один такт происходит передача четырех сигналов данных), оснащены двухканальным универсальным контроллером памяти (работающим как с DDR2-533, так и с обычной памятью DDR400) и интерфейсом PCI Express не только для графических адаптеров, но и для плат расширения (Рис.1.3.2.1)

В новом контроллере памяти самое серьезное внимание было уделено удобству организации двухканального режима для пользователей. Так называемая технология Flex Memory позволяет устанавливать три модуля при сохранении двухканальности - требуется лишь одинаковый суммарный объем памяти в обоих каналах. Конечно, система спокойно перенесет и несимметричное заполнение слотов в разных каналах, но тогда уже скорость работы, подобно чипсетам 865/875, заметно упадет.

Помимо совместимости с новым типом памяти и последовательным интерфейсом PCI Express, в наборах микросхем 91х-й серии реализовано множество технических новинок, наиболее интересной из которых является графическое ядро GMA (Graphics Media Accelerator) 900. GMA 900 отличается от своего предшественника Extreme Graphics 2 повышенной частотой ядра (333 МГц против 266), увеличенным числом конвейеров (4 против 1), аппаратной поддержкой DirectX 9 (против 7.1) и OpenGL 1.4 (против 1.3). Все эти усовершенствования позволяют ему, с некоторыми оговорками, справляться с играми вроде Far Cry, пусть даже в низких разрешениях и при не самом высоком уровне детализации.

Каких-либо особых архитектурных различий между базовым 915P и топовым 925X чипсетами нет, но последний, оправдывая свою "топовость", не поддерживает устаревшие модели процессоров Pentium 4 с 533 МГц шиной (и, уж тем паче, бюджетный Celeron, включая его самую последнюю версию с индексом "D") и памяти - поддерживается только DDR2. По производительности 925X несколько превосходит 915-й за счет новой инкарнации старой доброй технологии PAT, нынешняя версия которой, кстати, теперь не имеет специального названия, как раньше.

В усовершенствованном варианте флагмана 900-го семейства - наборе микросхем 925ХЕ, Intel пошла еще дальше, увеличив до 1066 МГц частоту системной шины и введя поддержку наиболее производительной на сегодня памяти DDR2-667. Кроме того, как бы неявно подразумевается, что все топовые чипсеты будут работать только с процессорами под Socket 775.

Рисунок 1.3.2.1

Совершенно неожиданно в 900-й серии как никогда большое представительство получили самые разнообразные бюджетные варианты чипсетов, имеющие те или иные функциональные ограничения. Во-первых, это 915PL и 915GL, отличающиеся от 915P и 915G лишь отсутствием поддержки памяти DDR2. Во-вторых, 915GV, который отличается от 915G отсутствием графического порта PCI-E xl6, и, наконец, предельно упрощенный 910GL, не только не имеющий внешнего графического интерфейса, но и частота системной шины которого уменьшена до 533 МГц. Кроме того, контроллер памяти 910GL, совместимый только с DDR400, не поддерживает память типа DDR2.

Южный мост ICH6/ICH6R соединяется с северным посредством двунаправленной полнодуплексной шины DMI (Direct Media Interface), являющейся электрически измененной версией PCI Express x4 и обеспечивающей пропускную способность до 2048 Мбит/с. Среди прочих технических новшеств в южном мосту ICH6 появилась поддержка 4-х портов PCI Express x1, предназначенных для работы с традиционной периферией и аудиоконтроллер нового поколения Intel HDA, поддерживающий 24-разрядный 8-канальный звук (при частоте дискретизации 192 кГц). Любопытной особенностью стандарта HDA является функция Jack Retasking - автоматическое определение подключенного к аудиоразъему устройства и перенастройка входов/выходов в зависимости от его типа.

Дисковая подсистема Intel Matrix Storage Technology, активированная в "южных мостах" с индексом "R", позволяет создать двухдисковый RAID-массив, объединяющий преимущества RAID 0 и RAID 1.

Компания Intel всегда отличалась определенным консерватизмом при включении поддержки новых функций (если они, конечно, не продвигаются самой Intel) в свои чипсеты. Только этим можно объяснить отсутствие поддержки в ICH6 стремительно набирающего популярность сетевого интерфейса Gigabit Ethernet, идущему на смену старому доброму Fast Ethernet.

1.3.3 Семейство чипсетов 945/955 Express

Чипсеты Intel 945/955 Express, представленные тремя продуктами: базовым 945P, интегрированным 945G и топовым 955X, являются эволюционным развитием линейки 915/925 Express. Небольшие улучшения коснулись, по сути, только поддержки более скоростных шин, главная же задача новинок - обеспечивать поддержку для новейших двухъядерных процессоров Intel.

Северный мост 945P обеспечивает поддержку процессоров Intel Celeron D, Pentium 4, Pentium 4 Extreme Edition, Pentium D с частотой системной шины 533/800/1066 МГц; его двухканальный контроллер памяти может работать с DDR2-400/533/667 суммарным объемом до 4 Гбайт. Верная своим традициям всемерно "ускорять" технический прогресс, в своей новой линейке Intel полностью отказалась от поддержки потерявшей актуальность (по ее мнению) памяти DDR. Зато поддержка памяти DDR2-667 позволит повысить пиковую производительность подсистемы памяти с 8,5 Гбит/с у DDR2-533 до 10,8 Гбит/с. А учитывая еще и поддержку FSB 1066 МГц, которая из области компьютерной экзотики постепенно переходит в разряд массовых решений, можно, наконец, вести речь о существенном росте производительности новой платформы. Впрочем, ни о каком массовом распространении процессоров Intel Pentium 4 Extreme Edition, как и все еще достаточно дорогой памяти DDR2-667, в настоящее время не может быть и речи - их стоимость превышает все разумные пределы (Рис.1.3.3.1)

Интегрированный чипсет 945G имеет графическое ядро GMA 950, представляющее собой несколько разогнанное ядро GMA 900 предыдущего поколения.

Рисунок 1.3.3.1

"Топовый" 955X, в отличие от "массового" 945Р, лишен поддержки "низкоскоростных" процессоров (с шиной 533 МГц) и памяти (DDR2-400), при этом он может работать с большим объемом (до 8 Гбайт) памяти (возможно применение модулей с ECC) и оснащен фирменной системой повышения производительности подсистемы памяти Memory Pipeline.

C целью максимальной популяризации двуядерной архитектуры в бюджетном секторе, компания Intel планирует в скором времени расширить 945-ю серию чипсетами начального уровня. Это должны быть интегрированный (без графического порта PCI Express x16) чипсет 945GZ с одноканальным контроллером памяти DDR2-533/400 и дискретный 945PL. Как следует из названия, последний чипсет будет "облегченным" вариантом 945P, в котором максимальная частота системной шины ограничена 800 МГц, а двухканальный контроллер памяти будет поддерживать только DDR2-533/400. Таким образом, от обыкновенного 915Р новый 945PL будет отличаться всего лишь официальной поддержкой двуядерных процессоров Pentium D (если не принимать во внимание отказ от DDR).

Новая линейка южных мостов ICH7 также не особо отличает от ICH6: в них реализован новый, более скоростной (300 Мбайт/с) вариант интерфейса Serial ATA, практически полностью соответствующий стандарту SATA-II, но без AHCI. Версия ICH7R добавляет поддержку RAID для SATA-винчестеров, причем, по сравнению с ICH6R, эта поддержка расширена: теперь в дополнение к RAID 0 и RAID 1 доступны еще и уровни 0+1 (10) и 5. Кроме того, в ICH7R количество портов PCI-E x1 увеличено до 6, что может оказаться полезным в случае объединения двух PCI-E-видеокарт в режиме SLI.

1.3.4 Чипсеты NVIDIA

Одним из самых громких событий прошедшего года стало известие о "допуске" компании NVIDIA, одного из ведущих игроков на рынке системной логики для процессоров AMD, к гораздо более "лакомому" рынку процессоров Intel. Таким образом, впервые в истории в нише чипсетов для бескомпромиссно-быстрых решений, ранее контролировавшейся исключительно самой Intel, появился еще один игрок, и не просто "второй номер", а сразу заявивший претензии на лидерство. И, судя по успехам NVIDIA на "фронте" решений для платформы AMD64, претензии далеко не беспочвенные. Ведь чипсет nForce4 SLI Intel Edition, несмотря на не самое, мягко говоря, удачное название - ужасно громоздкое и трудноотличимое от обыкновенного nForce4 SLI, по существу является тем же самым прекрасно зарекомендовавшим себя nForce4 SLI, в котором была изменена лишь процессорная шина и добавлен контроллер памяти. Напомню, что в AMD64 контроллер памяти интегрирован в процессор, поэтому в чипсете он без надобности, что, естественно, существенно упрощает его северный мост. Именно поэтому чипсеты семейства nForce3/4, в отличие от "Intel Edition", являются однокристальными.

Итак, северный мост SPP (System Platform Processor) nForce4 SLI Intel Edition объединяет контроллер памяти, процессорный интерфейс и контроллер шины PCI Express. Он поддерживает любые процессоры Intel Pentium 4/Celeron D с частотой системной шины 400/533/800/1066 МГц, включая двуядерные. Двухканальный контроллер памяти DDR2-400/533/667 способен работать асинхронно относительно FSB (технология QuickSync), что позволяет выделить nForce4 SLI Intel Edition как первый по-настоящему качественный оверклокерский продукт. Его архитектура остается неизменной со времен nForce2, он, по сути, представляет собой два независимых 64-битных контроллера с перекрестной коммутацией между ними и выделенной шиной данных и адреса для каждого из установленных модулей DIMM. Такое решение позволяет ускорить доступ процессора к данным в памяти, что, наряду с использованием усовершенствованного блока предвыборки и кэширования данных DASP (Dynamic Adaptive Speculative Preprocessor), позволяет nForce4 SLI Intel Edition на равных конкурировать с топовыми решениями от Intel (Рис.1.3.4.1).

Рисунок 1.3.4.1

Особо следует отметить интерфейс PCI Express, включающий 20 произвольно комбинируемых линий PCI-E x1, различные комбинации которых позволяют реализовать как единую графическую шину PCI-E x16, так и "разбить" ее на два отдельных канала PCI-E x8, необходимых для организации SLI. В обычном режиме nForce4 SLI Intel Edition обладает одной шиной PCI-E x16 и четырьмя - PCI-E x1. При включении режима SLI чипсет поддерживает две графические шины PCI-E x8 и три PCI-E x1 для дополнительной периферии. Известно, что большинство современных игр, отличающиеся повышенной требовательностью к системным ресурсам, серьезно выигрывают в случае использования второго ускорителя. Поэтому нет никаких сомнений, что игровая система Hi-End уровня, выполненная на базе nForce4 SLI Intel Edition и двух мощных видеокарт (естественно, от NVIDIA), без особого напряжения оставит позади даже Intel 955X, не говоря уж о любом другом существующем на данный момент на рынке решении.

Южный мост MCP (Media and Communication Processor) соединен с северным 800-мегагерцовой двунаправленной шиной HyperTransport и отличается максимальной функциональностью среди всех современных устройств такого рода. Помимо стандартного двухканального контроллера ATA133, он поддерживает до 4 полноценных портов Serial ATA II, при этом имеется возможность организации RAID-массива уровней 0, 1, 0+1 и 5 из дисков, подключенных к любым из встроенных ATA-контроллеров (даже имеющие различные типы интерфейсов), а количество портов High-Speed USB 2.0 увеличено до 10. Кроме этого, MAC-контроллер для сети 10/100/1000 Мбит/с (Gigabit Ethernet) поддерживает функцию программно-аппаратного брандмауэра (Firewall) ActiveArmor, очень важную в настоящее время.

Единственное, в чем можно попенять MCP - так это в отсутствии в нем современного аудиоконтроллера HDA. Имеющийся AC'97 хотя и 7.1-канальный, однако его качественные характеристики безнадежно устарели.

В отличие от прошлых лет, когда производители "альтернативных" чипсетов для Pentium 4 выпускали свои новые продукты практически сразу вслед за Intel (а иногда и опережая его), с внедрением новых стандартов PCI Express/DDR2 тайваньский "триумвират" VIA, SiS и ALi/ULi и "примкнувшая к ним"© ATI особо не спешат, ограничиваясь лишь анонсами достаточно приличных, но, к сожалению, или совершенно не востребованных рынком, или попросту "бумажных" чипсетов. Такое "пренебрежение" к прогрессу вызвано то ли всяческими препонами Intel в лицензировании новых шин, помноженными на маркетинговую мощь главного конкурента, то ли производители второго эшелона реально оценивают свои слишком уж ограниченные возможности в конкуренции с по-настоящему передовыми чипсетами Intel. Но не исключен и такой простой вариант развития событий, когда "альтернативщики" просто ожидают окончательного признания DDR2/PCI Express, и только после этого всерьез возьмутся за освоение этого рынка. Впрочем, судя по имеющейся в Сети информации о планах конкурентов Intel, большинство их решений будет нацелено на Mainstream или, что более вероятно, на Low-End секторы. \

1.3.5 Чипсеты SiS

К настоящему времени мало что осталось от былой славы "грозы авторитетов", которую обрела компания SiS, выпустив на заре истории Pentium 4 очень удачный (для своего времени достаточно прогрессивный) чипсет SiS 645 и, чуть позже, его двухканальный вариант SiS 655 (TX), который по своим возможностям практически не уступал 875P при гораздо меньшей цене. Увы, решения для новой шины PCI Express/памяти DDR2 оказались у SiS далеко не самыми востребованными рынком. Так, ее новые чипсеты - двухканальный SiS 656 и одноканальный SiS649, несмотря на вполне приличные возможности и традиционно низкую стоимость, тем не менее, оказались никому не нужны (сказывается то, что Intel в последнее время уделяет своим бюджетным решениям гораздо больше внимания, чем раньше).

А ведь по своим характеристикам чипсеты SiS656/649 практически не уступают соответствующим продуктам Intel. В частности, они обладают поддержкой шины PCI Express, работают с самыми совершенными процессорами Intel, включая двуядерный Pentium D, а их более поздняя модификация SiS656FX/649FX - еще и с Pentium 4 Extreme Edition (с 1066 МГц шиной). Также они поддерживают память DDR2 с частотами 400, 533 и 667 МГц и недорогую память DDR (Рис.1.3.5.1)

Рисунок 1.3.5.1

1.3.6 Чипсеты VIA

Как и у SiS, золотые дни компании VIA, когда ее чипсеты могли на равных конкурировать с аналогичной продукцией Intel, давно миновали. В последнее время компанию лихорадит, она никак не может наладить массовый выпуск давно уже анонсированных PCI Express чипсетов PT880 Pro и PT894 Pro.

Первый из них, VIA PT880 Pro, обеспечивает поддержку процессоров Intel Pentium 4, Pentium 4 XE и Celeron D с частотой шины от 400 до 1066 МГц; двухканальный контроллер памяти (до 4 Гбайт), поддерживает как DDR400, так и DDR2-667, причем, в отличие от Intel, предусмотрена одновременная работа модулей памяти разных типов. Но главная его "изюминка" заключается в поддержке одновременно двух разных графических интерфейсов - AGP8X и PCI Express (правда, не полноценная PCI-E x16, а только скромная PCI-E x4). Данная технология была названа DualGFX и, без сомнения, может понравиться всем тем, кто не в восторге от слишком высокого темпа смены компьютерных платформ, заданным Intel. Ведь, в случае покупки системной платы на чипсете PT880 Pro, у пользователя появляется возможность продолжать использовать не только старую память типа DDR, но и видеокарту AGP, которые, конечно, тоже придется менять, но сделать это можно будет гораздо позже (Рис.1.3.6.1).

Рисунок 1.3.6.1

Второй объявленный, но так и не появившийся чипсет - PT894 Pro, может похвастаться двумя физическими интерфейсами PCI-E x16, что позволяет использовать решения nVidia SLI (или ATI CrossFire). Оба чипсета поддерживают DDR2-667, хотя для платформы начального уровня (по определению) PT880 Pro это может и не очень нужно, тогда как для более производительного чипсета PT894 Pro такая память будет в самый раз, особенно если учесть, что с "разгонябельностью" последних чипсетов от VIA наконец-то стало более или менее в порядке.

Что касается возможностей южного моста, то здесь также далеко не все однозначно. Дело в том, что новый южный мост VT8251, которым должны комплектоваться новые чипсеты, как обычно для нынешнего VIA, немного запаздывает. Поэтому сейчас компания располагает только откровенно устаревшим VT8237R, который по своим характеристикам значительно уступает всем своим более "молодым" конкурентам.

В грядущем VT8251 будут реализованы и 4 канала SerialATA, и гигабитный сетевой контроллер, аудиоконтроллер VinylAudio, полностью соответствующий стандарту HDA, и самое главное - будет поддержка двух линий шины PCI Express (т.е. на платах VIA могут появиться два слота PCI Express x1). Хотя VT8251 и предназначен, в первую очередь, для PT894 Pro, для связи с северным мостом он по-прежнему использует интерфейс Ultra V-Link, так что его вполне можно применять и в паре с PT880 Pro.

За год своего существования новая настольная платформа Intel не только доказала свою состоятельность, но и придала определенное ускорение всей компьютерной индустрии. Хотя далеко не все оказалось так, как задумывали "отцы-основатели" из Intel. Так, в течение всего года так и не появилась периферия для шины PCI Express x1, не произошло ожидаемого вытеснения параллельного дискового интерфейса АТА последовательным SATA, да и производительность гигабитных сетевых контроллеров оказалась излишней для большинства пользователей. Тем не менее, все основные производители наборов системной логики упорно наращивают функциональность своих продуктов, и в этом отношении вне конкуренции, конечно, NVIDIA nForce4 SLI Intel Edition, вот только цена плат на этом чипсете превосходит все разумные пределы. Правда, для рядовых пользователей этот продукт никогда и не позиционировался. Хотя не исключено появление в ближайшее время более дешевых вариантов nForce4 SLI Intel Edition, в частности, без поддержки SLI (который для многих представляется совершенно излишней роскошью).

1.3.7 Чипсеты для процессоров AMD

Если на рынке чипсетов для процессоров Intel царит двоевластие, то с чипсетами для процессоров AMD все гораздо проще - господство продукции NVIDIA в настоящее время здесь неоспоримо.

Высший и средний классы чипсетов NVIDIA представлены как 600-й, так и 500-й серией nForce (nForce 680a SLI, 590 SLI и nForce 570 SLI, 570 LT SLI, 570 Ultra, 560, 550, 520 соответственно), а в нижнем, бюджетном классе, господствуют интегрированные чипсеты 6100/6150 и дискретные nForce 520 LE.

Компании VIA и SiS, как стало уже привычным в последнее время, вполне довольствуются своим местом "на бюджетных задворках" и не претендуют на сколь-нибудь заметную роль на рынке. Правда, сегодняшняя "застойная" ситуация вполне может измениться - ведь компания AMD, после приобретения ATI, получила в свое распоряжение достаточно серьезное подразделение, занимающееся разработкой системной логики. И хотя все разработки самой ATI в этой области, несмотря на их вполне приличный уровень (в частности - ATI CrossFire Xpress 3200), так и остались не более чем экзотикой, команда AMD прикладывает максимум усилий, что бы выйти в лидеры.

И первым шагом к этой цели стал выпуск достаточно удачного чипсета с интегрированной графикой (видеоядро Radeon X1250 с аппаратной поддержкой DirectX 9.0) AMD 690G/690V, являющегося полными аналогами достаточно популярного мобильного чипсета Radeon Xpress 1150. Уникальной особенностью AMD 690G является поддержка вывода видеосигнала через 2 независимых выхода (HDMI, DVI и VGA), тогда как упрощенный AMD 690V использует только аналоговый видеоинтерфейс VGA.

1.4 Технологии и интерфейсы материнской платы

1.4.1 FirstPacket

Технология приоритезации сетевого трафика FirstPacket используется в сетевых контроллерах чипсетов NVIDIA и обеспечивает минимизацию задержек при передаче пакетов определенного потока сетевого трафика. Эта технология, в некоторой степени, способна компенсировать недостаточную пропускную способность канала связи (что особенно актуально для домашних пользователей) в таких приложениях, как онлайновые игры и IP-телефония.

К сожалению, технология FirstPacket имеет существенное ограничение - она обеспечивает только "одностороннее движение" и эффективна исключительно для исходящего потока данных, тогда как входящий трафик ей принципиально неподконтролен.

Возможны ли какие-либо преимущества от использования в своей системе чипсета и видеокарты одного производителя?

Хотя производители современных чипсетов и видеокарт (на сегодняшний день таких пока только двое - NVIDIA и AMD) пытаются как-то "привязать" покупателей ко всему спектру своей продукции, предлагая уникальные фирменные функции вроде SLI или CrossFire, большинство пользователей, честно говоря, вряд ли когда ими воспользуются. А в стандартной конфигурации "одна видеокарта на системной плате" любой чипсет прекрасно сочетается с любой видеокартой, независимо от их производителей.

Какие ограничения по объему памяти накладывают современные операционные системы семейства Windows?

Устаревшие, но кое-где еще встречающиеся, операционные системы Windows 9x/ME умеют работать только с 512 Мб памяти. И хотя конфигурации с большим объемом для них вполне возможны, проблем при этом возникает гораздо больше, чем пользы. Современные 32-разрядные версии Windows 2000/2003/XP и Vista теоретически поддерживают до 4 Гб памяти, но реально доступно для приложений не более 2 Гб. За небольшим исключением - ОС начального уровня Windows XP Starter Edition и Windows Vista Starter способны работать не более чем с 256 Мб и 1 Гб памяти соответственно. Максимальный поддерживаемый объем 64-разрядной Windows Vista зависит от ее версии и составляет:

Home Basic - 8 Гб;

Home Premium - 16 Гб;

Ultimate - Более 128 Гб;

Business - Более 128 Гб;

Enterprise - Более 128 Гб.

1.4.2 DDR SDRAM

Память типа DDR (Double Data Rate - удвоенная скорость передачи данных) обеспечивает передачу данных по шине "память-чипсет" дважды за такт, по обоим фронтам тактирующего сигнала. Таким образом, при работе системной шины и памяти на одной и той же тактовой частоте, пропускная способность шины памяти оказывается вдвое больше, чем у обычной SDRAM.

В обозначении модулей памяти DDR обычно используются два параметра: или рабочую частоту (равную удвоенному значению тактовой частоты) - например, тактовая частота памяти DR-400 равна 200 МГц; или пиковую пропускную способность (в Мб/с). У той же самой DR-400 пропускная способность приблизительно равна 3200 Мб/с, поэтому она может обозначаться как РС3200. В настоящее время память DDR потеряла свою актуальность и в новых системах практически полностью вытеснена более современной DDR2. тем не менее, для поддержания "на плаву" большого количества старых компьютеров, в которые установлена память DDR, выпуск ее все еще продолжается. Наиболее распространены 184-контактные модули DDR стандартов PC3200 и, в меньшей мере, PC2700. DDR SDRAM может иметь Registered и ECC варианты.

1.4.3 DDR2

Память DDR2 является наследницей DDR и в настоящее время является доминирующим типом памяти для настольных компьютеров, серверов и рабочих станций. DDR2 рассчитана на работу на более высоких частотах, чем DDR, характеризуется меньшим энергопотреблением, а также набором новых функций (предвыборка 4 бита за такт, встроенная терминация). Кроме того, в отличие от чипов DDR, которые выпускались как в корпусах типа TSOP, так и FBGA, чипы DDR2 выпускаются только в корпусах FBGA (что обеспечивает им большую стабильность работы на высоких частотах). Модули память DDR и DDR2 не совместимы друг с другом не только электрически, но и механически: для DDR2 используются 240-контактные планки, тогда как для DDR - 184-контактные. Сегодня наиболее распространена память, работающая на частоте 333 МГц и 400 МГц, и обозначаемая как DDR2-667 (РС2-5400/5300) и DDR2-800 (РС2-6400) соответственно.

1.4.4 DDR3

Память стандарта DDR третьего поколения - DDR3 SDRAM в скором времени должна заменить нынешнюю DDR2. Производительность новой памяти удвоилась по сравнению с предыдущей: теперь каждая операция чтения или записи означает доступ к восьми группам данных DDR3 DRAM, которые, в свою очередь, с помощью двух различных опорных генераторов мультиплексируются по контактам I/O с частотой, в четыре раза превышающей тактовую частоту. Теоретически эффективные частоты DDR3 будут располагаться в диапазоне 800 МГц - 1600 МГц (при тактовых частотах 400 МГц - 800 МГц), таким образом, маркировка DDR3 в зависимости от скорости будет: DDR3-800, DDR3-1066, DDR3-1333, DDR3-1600. Среди основных преимуществ нового стандарта, прежде всего, стоит отметить существенно меньшее энергопотребление (напряжение питания DDR3 - 1,5 В, DDR2 - 1,8 В, DDR - 2,5 В).

Минусом DDR3 против DDR2 (и, тем более, по сравнению с DDR) можно назвать большую латентность. Модули памяти DDR3 DIMM для настольных ПК будут обладать 240-контактной структурой, привычной нам по модулям DDR2; однако физической совместимости между ними не будет (благодаря "зеркальной" цоколевке и различному расположению ключей разъема).

1.4.5 SLI-Ready-память

SLI-Ready-память, иначе - память с EPP (Enhanced Performance Profiles - профили для увеличения производительности), создана силами маркетинговых отделов компаний NVIDIA и Corsair. [5]

Профили EPP, в которых, помимо стандартных таймингов памяти, "прописываются" еще и значение оптимального напряжения питания модулей, а также некоторые дополнительные параметры, записываются в микросхему SPD модуля.

Благодаря профилям EPP уменьшается трудоемкость самостоятельной оптимизации работы подсистемы памяти, хотя существенного влияния на производительность системы "дополнительные" тайминги не оказывают. Так что какого-либо значительного выигрыша от использования SLI-Ready-памяти, по сравнению с обычной памятью, оптимизированной вручную, нет.

1.4.6 ECC-память

ECC (Error Correct Code - выявление и исправление ошибок) служит для исправления случайных ошибок памяти, вызываемых различными внешними факторами, и представляет собой усовершенствованный вариант системы "контроля четности". Физически ECC реализуется в виде дополнительной 8-разрядной микросхемы памяти, установленной рядом с основными. Таким образом, модули с ECC являются 72 - разрядным (в отличие от стандартных 64-разрядых модулей). Некоторые типы памяти (Registered, Full Buffered) выпускаются только в ECC варианте.

1.4.7 Registered-память

Registered (регистровые) модули памяти применяются в основном в серверах, работающих с большими объемами оперативной памяти. Все они имеют ЕСС, т.е. являются 72-битными и, кроме того, содержат дополнительные микросхемы регистров для частичной (или полной - такие модули называются Full Buffered, или FB-DIMM) буферизации данных, за счет чего уменьшается нагрузка на контроллер памяти. Буферизованные DIMM, как правило, несовместимы с не буферизованными.

Можно ли вместо обычной памяти использовать Registered и наоборот?

Несмотря на физическую совместимость разъемов, обычная не буферизованная память и Registered-память не совместимы друг с другом и, соответственно, использование Registered-памяти вместо обычной и наоборот невозможно.

1.4.8 SPD

На любом модуле памяти DIMM присутствует небольшой чип SPD (Serial Presence Detect), в котором производителем записывается информация о рабочих частотах и соответствующих задержках чипов памяти, необходимые для обеспечения нормальной работы модуля. Информация из SPD считывается BIOS на этапе самотестирования компьютера еще до загрузки операционной системы и позволяет автоматически оптимизировать параметры доступа к памяти.

Могут ли совместно работать модули памяти разного частотного номинала?

Принципиальных ограничений на работу модулей памяти разного частотного номинала нет. В этом случае (при автоматической настройки памяти по данным из SPD) скорость работы всей подсистемы памяти будет определяться скоростью наиболее медленного модуля.

Сколько и какие модули памяти надо установить в системную плату, что бы память заработала в двухканальном режиме?

В общем случае для организации работы памяти в двухканальном режиме необходима установка четного числа модулей памяти (2 или 4), причем в парах модули должны быть одинакового объема, и, желательно (хотя и не обязательно) - из одной и той же партии (или, на худой конец, одного и того же производителя). В современных системных платах слоты памяти разных каналов маркируются различными цветами.

Последовательность установки модулей памяти в них, а также все нюансы работы данной платы с различными модулями памяти, обычно подробно излагаются в руководстве к системной плате.

1.4.9 Компьютерная шина

Компьютерная шина служит для передачи данных между отдельными функциональными блоками компьютера и представляет собой совокупность сигнальных линий, которые имеют определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации. Шины могут различаться разрядностью, способом передачи сигнала (последовательные или параллельные, синхронные или асинхронные), пропускной способностью, количеством и типами поддерживаемых устройств, протоколом работы, назначением (внутренняя или интерфейсная). [6]

1.4.10 QPB

64-битная процессорная шина QPB (Quad-Pumped Bus) обеспечивает связь процессоров Intel с северным мостом чипсета. Характерной ее особенностью является передача четырех блоков данных (и двух адресов) за такт. Таким образом, для частоты FSB, равной 200 МГц, эффективная частота передачи данных будет эквивалентна 800 МГц (4 х 200 МГц).

1.4.11 HyperTransport

Последовательная двунаправленная шина HyperTransport (НТ) разработана консорциумом компаний во главе с AMD и служит для связи процессоров AMD семейства К8 друг с другом, а также с чипсетом. Кроме того, многие современные чипсеты используют НТ для связи между мостами, нашла она место и в высокопроизводительных сетевых устройствах - маршрутизаторах и коммутаторах. Характерной особенностью шины НТ является ее организация по схеме Peer-to-Peer (точка-точка), обеспечивающая высокую скорость обмена данными при низкой латентности, а также широкие возможности масштабирования - поддерживаются шины шириной от 2 до 32 бит в каждом направлении (каждая линия - из двух проводников), причем "ширина" направлений, в отличие от PCI Express, не обязана быть одинаковой. К примеру, возможно использование двух линии НТ на прием и 32 - на передачу.

На данный момент консорциумом HyperTransport разработана уже третья версия спецификации НТ, согласно которой шина HyperTransport 3.0 допускает возможность "горячего" подключения и отключения устройств; может работать на частотах вплоть до 2,6 ГГц, что позволяет довести скорость передачи данных до 20800 Мб/с (в случае 32-битной шины) в каждую сторону, являясь на сегодняшний день самой быстрой шиной среди себе подобных.

1.4.12 PCI

Шина PCI (Peripheral Component Interconnect), несмотря на свой более чем солидный (по компьютерным меркам) возраст, до сих пор является основной шиной для подключения самых разнообразных периферийных устройств к системной плате компьютера.32-битная шина PCI обеспечивает возможность динамического конфигурирования подключенных устройств, она работает на частоте 33,3 МГц (пиковая пропускная способность 133 Мбит/с). [13]

В серверах используется ее расширенные варианты PCI66 и PCI64 (32 бит/66 МГц и 64 бит/33 МГц соответственно), а также PCI-X - 64-битная шина, ускоренная до 133 МГц.

Другими вариантами шины PCI являются популярная в недавнем прошлом графическая шина AGP и пара интерфейсов для мобильных компьютеров: внутренняя шина mini-PCI и PCMCIA/Card Bus (16/32-разрядные варианты интерфейса внешних устройств, допускающие "горячее" подключение периферии). Несмотря на широкое распространение, время шины PCI (и ее производных) заканчивается - на смену им идет (пусть и не так быстро, как хотелось бы ее разработчикам) современная высокопроизводительная шина PCI-Express.

1.4.13 PCI-Express

PCI-Express - это последовательный интерфейс, разработанный организацией PCI-SIG во главе Intel и предназначенный для использования в качестве локальной шины вместо PCI. Характерной особенностью PCI-Express является его организация по принципу "точка-точка", что исключает арбитраж шины и, тем самым, перетасовку ресурсов.