Главная > Книга

1

Смотреть полностью

Антон Трасковский

УСТРОЙСТВО, МОДЕРНИЗАЦИЯ, РЕМОНТ IBMPC

Санкт-Петербург

«БХВ-Петербург»

2004

УДК 681.3.06 ББК 32.973 Т65

Трасковский А. В.

Устройство, модернизация, ремонт IBM PC. — СПб.: БХВ-Петербург, 2004. — 608 с: ил.

ISBN 5-94157-273-5

Книга поможет вам разобраться в устройстве IBM-совместимых компь­ютеров, научит самостоятельно модернизировать свой компьютер и при не­обходимости ремонтировать его в домашних условиях. У вас не хватает средств на покупку современного мощного компьютера? Книга посоветует, как найти неплохую альтернативу по доступной цене. Вы не хотите, чтобы кто-то чужой копался в вашем компьютере? Теперь вы сумеете самостоя­тельно заменить любое из установленных устройств. После установки но­вой платы компьютер перестал работать? Книга подскажет, как правильно поступить в этой ситуации — вы легко найдете источник проблемы и уст­раните его. Кроме того, прочитав книгу, вы сможете давать советы по мо­дернизации своим друзьям, и они будут считать Вас компьютерным гением.

Для широкого круга пользователей

УДК 681.3.06 ББК 32.973

Группа подготовки издания:

Главный редактор Екатерина Кондукова

Зам. главного редактора Евгений Рыбаков

Зав. редакцией Григорий Добин

Редактор Юрий Рожко

Компьютерная верстка Ольги Сергиенко

Корректор Зинаида Дмитриева

Дизайн обложки Игоря Цырульникова

Зав. производством Николай Тверских

Лицензия ИД № 02429 от 24.07.00. Подписано в печать 25.02.04. Формат 70х100 1/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 49.

Доп. тираж 5000 экз. Заказ № 115 ";БХВ-Петербург";, 190005, Санкт-Петербург, Измайловский пр., 29.

Гигиеническое заключение на продукцию, товар № 77.99.02.953.Д.001537.03.02 от 13.03.2002 г. выдано Департаментом ГСЭН Минздрава России.

Отпечатано с готовых диапозитивов

в Академической типографии ";Наука"; РАН

199034, Санкт-Петербург, 9 линия, 12.

ISBN 5-94157-273-5 © Трасковский а. в., 2003

© Оформление, издательство ";БХВ-Петербург";, 2003

Содержание

Предисловие

Для кого эта книга?

Что такое апгрейд?

Почему компьютер ломается?

Как пользоваться книгой?

Введение

Облик современного компьютера

Центральный процессор

Материнская плата

Жесткий диск

Видеоплата

Оперативная память

Перспективы развития

ЧАСТЬ I.

УСТРОЙСТВО IBM-СОВМЕСТИМОГО КОМПЬЮТЕРА

Глава 1.

ПК и термины

Проблема профессионального жаргона

";Теоретические"; термины

";Физические"; термины

Основные принципы устройства и работы ПК

Чем живет компьютер

Глава 2.

Из чего состоит ПК

Глава 3.

Системный блок

Разновидности системных блоков

Компоненты системного блока

Материнская плата и блок питания

Отсеки для накопителей

Кнопки управления

Вентиляторы охлаждения

Блок питания

Устройство блока питания

Рекомендации по выбору системного блока

Блок бесперебойного питания

Устройство и принципы работы UPS

Производители UPS

Сетевые фильтры

Проблемы, характерные для компьютерных корпусов

Глава 4.

Клавиатура

Устройство и принципы работы

Рекомендации по выбору клавиатуры

Производители клавиатур

Проблемы, характерные для клавиатур

Глава 5.

Мышь и другие манипуляторы

Разновидности мышей

Принципы устройства и работы мышей

Trackball, Touch Pad и другие мутанты

Рекомендации по выбору мыши

Немного о коврике

Проблемы, характерные для мышей

Глава 6.

Монитор

Устройство и принципы работы монитора

Монитор с электронно-лучевой трубкой

Жидкокристаллический монитор

Рекомендации по выбору монитора

Излучение — опасно ли оно?

Немного о шлемах виртуальной реальности

Производители мониторов

Проблемы, характерные для мониторов

Глава 7.

Материнская плата

Разновидности материнских плат

Конструкция материнской платы

Компоненты материнской платы

Чипсет

Разъем для процессора

Шины расширения (описание, разъемы)

Шина ISA

Шина PCI

Шина AGP

Разъемы для модулей памяти

Разъемы для подключения накопителей

Разъемы для устройств IDE

Разъем для флоппи-дисковода

Разъемы для подключения внешних устройств

Разъемы для подключения клавиатуры и мыши

Разъемы портов СОМ

Разъем порта LPT

Разъемы шины USB

Разъем шины FireWire

Разъем инфракрасного порта IrDA

Микросхема BIOS

Устройства конфигурирования

Перемычки

Переключатели

Функции BIOS

Подключение напряжения питания

Разъемы для питания

Фильтрующие конденсаторы

Микросхема регулятора напряжения

Нестандартные компоненты материнской платы

Принципы работы материнской платы

Рекомендации по выбору материнской платы

Производители материнских плат и чипсетов

Производители BIOS

Проблемы, характерные для материнских плат

Глава 8.

Процессор

Компьютер один, а процессоров много?

Устройство центрального процессора

Производители процессоров

Процессоры Intel

Устаревшие процессоры Intel (краткая история)

Современные процессоры Intel

Intel Pentium II Klamath

Intel Pentium II Deschutes

Intel Pentium III Katmai

Intel Pentium III Coppermine

Intel Pentium III Tualatin

Intel Pentium 4 Willamette

Intel Pentium 4 Northwood

Процессоры Intel Celeron

Intel Celeron Covington

Intel Celeron Mendocino

Intel Celeron Coppermine 128

Intel Celeron Tualatin

Intel Celeron Willamette 128

Процессоры AMD

Старые процессоры AMD (краткая история)

Современные процессоры AMD

AMD K6-2

AMD K6-III

AMD Athlon K7

AMD Athlon Thunderbird

AMD Athlon XP Palomino

AMD Athlon XP Thoroughbred

Современные процессоры AMD Duron

AMD Duron Spitfire

AMD Duron Morgan

Процессоры VIA

VIA Cyrix III Samuel

VIA Cyrix III Samuel 2

Маркировка процессоров

AMD 5x86

AMD K5

AMD K6AMDK6-2

AMD K6-2+

AMDK6-III

AMD K6-III+

AMD Athlon K7

AMD Athlon Thunderbird Slot A

AMD Athlon Thunderbird Socket A

AMD Athlon XP

AMD Duron (Spitfire)

AMD Duron (Morgan)

Intel Pentium II

Intel Pentium III

Celeron

VIA Cyrix III

Рекомендации по выбору процессора

Система охлаждения процессора

Проблемы, характерные для процессоров

Глава 9.

Оперативная память

Принципы работы памяти

Разновидности памяти

Модули памяти

Маркировка модулей памяти

Немного о кэш-памяти

Рекомендации по выбору оперативной памяти

Производители модулей и чипов памяти

Характерные проблемы с оперативной памятью

Глава 10.

Жесткий диск

Устройство и принцип работы жесткого диска

Корпус винчестера

Носитель информации

Магнитные головки

Устройство позиционирования

Плата электроники

Принцип работы

Методы хранения информации

Форматирование жесткого диска

Метод кодировки данных

Метод адресации данных

Интерфейсы современных жестких дисков

Интерфейс IDE (ATA)

Интерфейс SCSI

IDE против SCSI

Контроллеры жестких дисков

Производители жестких дисков

Рекомендации по выбору жесткого диска

Характерные проблемы с жесткими дисками

Глава 11.

Дисковод для гибких дисков

Дискеты

Устройство и принцип работы дисковода

Iomega Zip и другие ";монстры";

Проблемы, характерные для флоппи-дисководов

Глава 12.

Дисковод для компакт-дисков

Компакт-диски

Устройство и принципы работы CD-ROM

Рекомендации по выбору дисковода CD-ROM

Немного о DVD

Производители CD-ROM и DVD-ROM

Производители CD-R

Проблемы, характерные для CD-ROM

Глава 13.

Звуковая плата

Устройство и принципы работы звуковой платы

Блок преобразования

Блок синтезатора

Блок МРU

Блок микшера

Оценка качества звуковых плат

Современные технологии звука

Интегрированные звуковые платы

Технология интегрированного звука

Практическое применение интегрированного звука

Акустические системы

Рекомендации по выбору звуковой платы

Производители звуковых плат

Проблемы, характерные для звуковых плат

Глава 14.

Видеоплата

Устройство и принцип работы видеоплаты

Видеопроцессор

Видеопамять

Микросхема ПЗУ

Цифро-аналоговый преобразователь

Разъем, соединяющий плату с монитором

Современный видеоинтерфейс AGP

Интегрированные видеоплаты

Рекомендации по выбору видеоплаты

Производители видеоплат

Проблемы, характерные для видеоплат

Глава 15.

Модем

Устройство и принципы работы модемов

Рекомендации по выбору модема

Производители модемов

Проблемы, характерные для модемов

Глава 16.

FM/TV-тюнер

TV-тюнер

FM-тюнер

Антенны

Характеристики антенны

Установка антенны

Рекомендации по выбору тюнера

Проблемы, характерные для тюнеров

Глава 17.

Принтер

Устройство и принципы работы

Матричный принтер

Струйный принтер

Лазерный принтер

Рекомендации по выбору принтера

Производители принтеров

Проблемы, характерные для принтеров

Глава 18.

Сканер и другие устройства ввода изображений

Устройство и принципы работы

Рекомендации по выбору сканера

Производители сканеров

Немного о других устройствах ввода изображений

Web-камера

Цифровой фотоаппарат

Проблемы, характерные для сканеров

ЧАСТЬ II.

МОДЕРНИЗАЦИЯ КОМПЬЮТЕРА

Глава 19.

Общие принципы модернизации

Процесс устаревания

Соотношение цена/качество

Субъективность оценки

Доверять ли рекламе?

Как правильно читать прайс-лист

Материнская плата

Процессор

Модули памяти

Жесткий диск

Приводы CD-ROM

Видеоплата

Звуковая плата

Монитор

Как вести себя в компьютерном магазине

Можно ли избежать модернизации?

Гарантийное обслуживание

Где можно прочитать о тестировании устройств

Глава 20.

Определение конфигурации компьютера

Средства Windows

Программы тестирования

Глава 21.

Разработка конфигурации нового компьютера

Основные правила разработки конфигурации ПК

Домашний компьютер

Центральный процессор

Материнская плата

Оперативная память

Жесткий диск

Видеоплата

Звуковая плата

Монитор

Мышь

CD-ROM

Другие устройства

Офисный компьютер

Центральный процессор

Материнская плата

Оперативная память

Жесткий диск

Видеоплата

Монитор

Мышь

CD-ROM

Другие устройства

Глава 22.

Подготовка к модернизации

Техника безопасности

Инструменты и приборы

Загрузочная дискета

Резервирование информации

Глава 23.

Замена компонентов компьютера

Замена компьютерного корпуса

Замена (подключение) клавиатуры

Замена (подключение) мыши

Замена (подключение) монитора

Замена (подключение) материнской платы

Замена (подключение) процессора

Замена (подключение) модулей памяти

Замена (подключение) жесткого диска

Замена (подключение) флоппи-дисковода

Замена (подключение) привода CD-ROM

Замена (подключение) звуковой платы

Замена (подключение) видеоплаты

Замена (подключение) модема

Замена (подключение) тюнера

Замена (подключение) принтера

Замена (подключение) сканера

Глава 24.

Настройка компьютера

Настройка BIOS

Основные разделы программы BIOS Setup

Универсальные пароли BIOS

AWARD BIOS

AMI BIOS

Настройка операционной системы

Переустановка операционной системы

Программы настройки операционной системы

ЧАСТЬ III.

РЕМОНТ И ОБСЛУЖИВАНИЕ КОМПЬЮТЕРА

Глава 25.

Неужели поломался?

Классификация неисправностей

Характерные ошибки пользователя

Как себя вести при поломке компьютера

Глава 26.

Поиск неисправностей

Правила поиска неисправностей

Диагностика при помощи POST-платы

Звуковые сигналы

Звуковые сигналы AWARD BIOS

Звуковые сигналы AMI BIOS

Звуковые сигналы Phoenix BIOS

Диагностические сообщения на экране монитора

Глава 27.

Ремонт компонентов ПК

Основы ремонта: инструменты, приборы

Техника безопасности

Глава 28.

Внутренние устройства

Блок питания

Индикаторы и кнопки системного блока

Дисководы со сменными носителями

Жесткие диски

Материнские платы и платы расширения

Глава 29.

Периферийные устройства

Клавиатура

Мышь

Монитор

Принтер

Глава 30.

Соединительные кабели

Разводка основных разъемов ПК

9-контактный разъем последовательного порта

25-контактный разъем последовательного порта

Разъем параллельного порта

Разъем шины USB

Разъем клавиатурыРазъем игрового порта (MIDI)

Разъем шины IEEE 1394 (FireWire, iLink, Lynx)

Разъем монитора

Разъем питания материнской платы

Рекомендации по заземлению компьютера

Глава 31.

Профилактика неисправностей

Удаление пыли

Смазка вентиляторов

Программы мониторинга

Антивирусная защита

Глоссарий

Предисловие

Для кого эта книга?

Постепенно персональный компьютер становится настолько же обычным предметом домашнего обихода как, например, телевизор или музыкальный центр. В основном это произошло благодаря широким возможностям IBM-совместимых ПК: они способны ";превращаться"; в музыкальный центр, для чего достаточно установить звуковую плату и акустическую систему; в теле­визор, для чего следует установить тюнер, принимающий каналы не хуже обычного телевизора; в офисную систему, для чего нужно установить прин­тер и сканер. Сегодня многие пользователи считают, что компьютер должен быть дома даже в том случае, если вы его включаете несколько раз в неде­лю, например, для получения электронной почты. Прошли такие времена, когда наличие дома компьютера означало, что его владелец ";очень умный"; и очень способный человек. Теперь для работы на ПК достаточно освоить такие навыки, как использование мыши и клавиатуры, все остальное можно изучить при необходимости.

Все хорошо, пока вся работа на компьютере заключается в установке новых игр или удалении старых, переустановке операционной системы и т. п. Но приходит момент, когда старый компьютер перестает удовлетворять требо­ваниям современных игр, из-за чего они либо вообще не запускаются на данном компьютере, либо в процессе игры приходится использовать самые низкие экранные разрешения, отключать звук и различные игровые эффек­ты. Еще больше усугубляют ситуацию друзья и знакомые, у которых имеет­ся в наличии более мощный компьютер, на котором в свою очередь эти иг­рушки прекрасно работают (запускаются и не тормозят). Очень распростра­нена ситуация, когда ваш приятель купил новый компьютер и хвастается, что та самая игра, в которую вы хотели бы поиграть, прекрасно на нем ра­ботает, а ваш компьютер, к сожалению, не подходит по требованиям, кото­рые предъявляются этой игрой. Остается только ";кусать локти"; или идти в магазин в надежде поменять хотя бы какую-нибудь часть компьютера для улучшения его параметров. Этот процесс улучшения иногда затягивается настолько, что в конечном итоге получается совершенно новый компьютер. Главное здесь то, что покупать все ";запчасти"; можно по отдельности, посте­пенно доводя своего электронного друга до предела мечтаний.

Если вы хотя бы раз в жизни посещали компьютерный магазин, то знаете, насколько может быть разнообразным ассортимент предлагаемого товара. Возьмем, например, модем: на прилавке даже небольшого магазинчика мо­жет быть не менее 6—7 моделей, что несколько смущает начинающих поль­зователей. Что купить? Какой модем лучше? На эти вопросы вряд ли отве­тят даже сами продавцы. Однозначного ответа просто не существует: одни модели обладают одними характеристиками, другие — совершенно иными. Главное, что все они способны предоставить вам возможность посещения сети Интернет на скорости, предлагаемой провайдером. Вот тут-то и начи­наются ";брожения мысли";: один из приятелей предлагает вам купить одну модель модема, другой приятель отзывается по поводу этой же модели не­ласковым словом. В итоге вы идете в компьютерный магазин в надежде, что продавец сможет объяснить вам причину такого разногласия, а он вместо того, чтобы убедить вас в покупке одной из двух моделей, предлагает вам совершенно другую, третью модель, которая, по его мнению, лучше преды­дущих.

В таком случае перед покупателем стоит выбор: либо полагаться на мнение более опытных товарищей или продавцов, либо самостоятельно пытаться разобраться во всей этой ";какофонии"; названий, моделей и т. п. Данная книга написана специально для второй категории людей, которые не жела­ют расставаться со своими ";кровными"; из-за непонятных преимуществ, так красочно расписанных продавцом компьютерного магазина. Книга написа­на также и для тех, кто хочет, помимо работы в операционной системе, са­мостоятельно научиться устанавливать различные устройства, такие как мо­дем, жесткий диск, видеоплата и др.

Что такое апгрейд?

Термин ";апгрейд"; произошел от английского слова ";Upgrade";, что можно перевести как модернизация. Действительно этот термин обозначает про­цесс модернизации ПК, т. е. улучшение его характеристик за счет замены отдельных компонентов. Процесс модернизации выглядит как замена, на­пример, жесткого диска емкостью 10 Гбайт на жесткий диск емкостью 40 Гбайт. При этом за счет применения в новом винчестере более совер­шенных технологий скорость его работы будет значительно более высокой, чем у старого.

Один из основных принципов модернизации: новое устройство должно до­бавлять в ПК новые возможности или должно увеличивать скорость работы

с программами, которые до этого либо работали слишком медленно, либо вообще не запускались из-за нехватки, например, оперативной памяти. За­мена устройства на менее скоростное устройство не является модернизаци­ей, т. к. потенциально уменьшает возможности ПК, поэтому подобная замена допустима только в случае поломки такого же, только старого уст­ройства.

Если вы вдруг решили самостоятельно провести модернизацию своего ком­пьютера, то вам очень пригодятся знания, которые вы сможете почерпнуть из этой книги. Дело в том, что, для того чтобы сэкономить средства и не купить ";кота в мешке";, следует разбираться в тонкостях работы всех компо­нентов компьютера, таких, например, как жесткий диск или оперативная память. Еще один момент: знать, как правильно установить тот же модуль оперативной памяти недостаточно, помимо этого обязательно нужно знать об особенностях функционирования того или иного стандарта. Это поможет выбрать именно такую память, которая лучше бы соответствовала требова­ниям тех программ, которые вы обычно используете. Например, несмотря на очевидное преимущество памяти DDR перед SDRAM, вторая вполне сможет удовлетворить требования даже самых современных игр (имеется в виду ее пропускная способность). Даже если ваши доходы позволяют при­обрести самый современный компьютер, такой подход предоставит вам возможность за те же деньги купить больше дополнительных устройств. На­пример, вместо обычного привода CD-ROM вы сможете купить себе пи­шущий CD-RW, который позволит вам копировать любой диск на пустые ";болванки"; и создавать, например, очень дешевую коллекцию фильмов, ведь в таком случае можно не покупать диски, а брать их напрокат.

Почему компьютер ломается?

Ответ на такой вопрос найти не так уж и сложно, как кажется на первый взгляд. Да, конечно, персональный компьютер это дитя высоких техноло­гий, но ведь к этой категории можно отнести и большинство современных бытовых приборов, те же стиральные машины, так называемые ";полные ав­томаты";, которые практически без нашей помощи способны самостоятельно произвести все операции по стирке белья и нам только остается запрограм­мировать этот процесс. К той же категории относятся современные телеви­зоры, которые самостоятельно настраиваются на телевизионные каналы, вещающие в вашем регионе, нам же остается лишь дать команду на их поиск.

Ни у кого не возникает простой мысли: ";А почему это вдруг сломался теле­визор или стиральная машина";, потому что все знают — вышел ресурс ка­кой-нибудь запчасти или же была нарушена техника безопасности при экс­плуатации, например, во время работы телевизора опрокинули вазу, вода из которой пролилась внутрь корпуса и что-нибудь замкнула. Могу вас заве-

рить, что с точки зрения эксплуатации персональный компьютер такой же бытовой прибор, как и телевизор или стиральная машина.

Ни один компьютер не застрахован на 100% от сбоев в программах и опе­рационной системе, перепадов напряжения в электросети, а также от не­санкционированного доступа и компьютерных вирусов. Любой компьютер рано или поздно подвергается модернизации (замене старых) или добавле­нию новых компонентов. В большинстве случаев это все происходит вполне безболезненно, не вызывая особых проблем. Хотя иногда после подобных экспериментов компьютер начинает регулярно зависать, а то и вовсе на нем становится почти невозможно работать из-за ужасных ";тормозов";, даже не­смотря на установку с виду более быстрого процессора или жесткого диска.

Абсолютно все электронные компоненты компьютера подвержены измене­нию всех характеристик под воздействием температуры, электрического то­ка и т. п., что вполне объясняет неожиданное странное поведение ПК после долгих лет отличной работы. Особенно сильна нагрузка при частом включе­нии/выключении компьютера, именно поэтому в последнее время стано­вится популярным так называемый режим ";сна";, при котором питание от компонентов компьютера не отключается либо отключается частично.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод: неисправность необяза­тельно может быть связана со сгоранием элементов, разрывом проводников или коротким замыканием. Для каждого элемента имеется свой физический ресурс, иногда его еще называют временем наработки на отказ, по истече­нии которого работоспособность элемента не гарантируется. В результате, например, микросхема независимо от состояния сигнала на входе может постоянно выдавать один и тот же сигнал на выходе или, наоборот, не вы­давать вообще никакого сигнала. Все то же самое, что и для обычного телевизора или стиральной машины, т. к. любой современный бытовой прибор изготавливается на базе различных микропроцессоров, созданных специально для этого прибора. Чаще всего ломаются те компоненты ПК, которые имеют в составе своей конструкции механически движущиеся элементы — жесткий диск, дисковод, вентилятор и т. п.

Иногда специалисты, которые настраивают компьютер перед продажей, от­ключают все интегрированные устройства, не используемые в текущей кон­фигурации, что может привести к появлению ряда неприятных нюансов при подключении дополнительных устройств. Например, если отключен кон­троллер USB-шины, то у вас не будут работать абсолютно все устройства, которые подключаются к этой шине, например, сканер или принтер. Это нельзя назвать поломкой, но для вас все равно присутствует фактор, кото­рый требуется решать либо самостоятельно при помощи, например, данной книги, либо посредством сторонних специалистов. Стоит согласиться, что это весьма неприятно и последовательность ваших действий будет практи­чески идентичной, как при поиске настоящих неисправностей: сначала поиск причины отказа от работы устройства, потом определение пути исправ­ления данной ситуации и т. д.

Как пользоваться книгой?

Прежде чем открывать корпус компьютера, следует четко представлять, как он функционирует, из каких компонентов состоит, как они взаимосвязаны и для чего они предназначены. Для чего это нужно? Вспомните, что делают любознательные дети, когда хотят узнать устройство игрушки? Правиль­но — они разбирают ее несчастную. Но, к сожалению, помимо положитель­ных моментов (наконец-то я узнал...) имеются довольно неприятные — иг­рушка больше никогда не сможет работать из-за повреждения корпуса и механизма. Такую ли судьбу вы планируете для своего компьютера? Скорее всего, нет.

Все-таки, думаю, вы никуда не торопитесь и можете немного потерпеть, пока не прочтете данную книгу об устройстве этого сложного и в то же время очень интересного устройства. Если же вам не терпится ";прикоснуть­ся"; к высоким технологиям, то аккуратно отсоедините все провода, под­ключенные к системному блоку, открутите четыре винта (иногда их шесть штук), расположенных по углам корпуса, и снимите крышку. Под ней вы и увидите именно то самое, что называют внутренностью компьютера. Стало страшно? Тогда установите крышку обратно и читайте книгу дальше, хотя бы для того, чтобы узнать, как правильно подключить отсоединенные вами провода.

Книга разделена на три части, которые представляют собой логически за­вершенные по смыслу материалы. В части I рассказывается об устройстве персонального IBM-совместимого компьютера. В основном рассматривают­ся наиболее современные технологии, точнее те из них, которые часто встречаются сегодня. Такие устройства, например, как видеоплаты для ши­ны ISA, принципиально не представлены, т. к. они фактически прекратили свое существование. Помимо практических выкладок, таких как физическое устройство платы, интерфейс, рассматриваются все стандарты, с которыми может столкнуться пользователь. Например, спецификации интерфейса АТА: Ultra ATA/33, Ultra ATA/66, Ultra ATA/100 (называемые также Ultra DMA/33, Ultra DMA/66, Ultra DMA/100) и т. д. Параллельно с описанием устройства той или иной платы (устройства) даются рекомендации по выбору или за­остряется ваше внимание на специфических особенностях конкретной мо­дели.

Содержимое части II книги поможет вам самостоятельно снять старую пла­ту (устройство) и установить новую, т. е. совершить модернизацию вашего компьютера. При этом будет описано множество моментов, с которыми вам наверняка предстоит столкнуться. Например, определение конфигурации вашего старого компьютера, установка драйверов и настройка операционной системы.

Часть III книги логически завершает описание об устройстве компьютера и его модернизации. В ней приводятся основные способы поиска и иденти­фикации практически всех встречающихся проблем (неисправностей), а также основные методы их устранения. Это поможет вам исправить ту не­приятную ситуацию, когда после установки новой платы или процессора ваш компьютер вышел из строя. На самом деле большую часть подобных неисправностей поправить очень и очень легко. Нужно просто знать с ка­кой стороны подойти к проблеме. Советы, приведенные в этой части книги, помогут вам быстро, а главное самостоятельно восстановить ваш компьютер в прежнее рабочее состояние.

Вместо того чтобы приводить советы по ремонту конкретных моделей уст­ройств, в книге приводятся общие советы, которые помогут вам самостоя­тельно локализовать неисправность даже в случае нестандартной ситуации, например, при наличии малораспространенной модели устройства.

Введение

Облик современного компьютера

Сегодня наступило ";смутное время"; — старые компьютеры, выпущенные или собранные 2—3 года тому назад, вполне успешно соседствуют с намно­го более мощными ";монстрами"; сегодняшнего дня выпуска. Цены на ком­плектующие ПК постоянно скачут: то подлетают вверх, как это было не так давно с модулями оперативной памяти, то падают вниз, как это происходит постоянно практически одновременно с появлением совершенно новых мо­делей процессоров, видеоплат, жестких дисков и т. д. Из-за этого каждый пользователь может выбрать для себя вполне приличный компьютер за не­большие деньги либо приобрести самое современное ";чудо техники"; за от­носительно огромную сумму. Несмотря на то, что производители практиче­ски ";похоронили"; некоторые модели устройств, прекратив их выпуск и драйверную поддержку, они продолжают успешно использоваться широки­ми слоями населения. Это вносит еще большую путаницу в ситуацию на компьютерном рынке. Как видите, облик современного ПК описать до­вольно сложно, из-за постоянного его изменения, но все-таки попытаемся это сделать.

Будем считать, что современный компьютер — это такой компьютер, кото­рый собран из самых современных компонентов, т. е. выпущенных бук­вально месяц-два назад или, в крайнем случае, в течение полугода, если это устройство из-за своих особенностей редко обновляется (например, модемы).

В общем, ситуацию на современном компьютерном рынке можно предста­вить таким образом: несмотря на регулярный выпуск все более продвинутых моделей устройств для IBM-совместимых компьютеров, рынок продолжает оставаться насыщенным практически всеми предыдущими моделями, тем самым, предоставляя покупателю наиболее важную возможность — возмож­ность выбора. Даже когда конкретная модель устройства перестает выпус-

каться, практически ";бездонные"; склады компьютерных магазинов продол­жают поставлять в розничную продажу эти модели длительное время.

Практически все современные устройства, такие как процессоры, жесткие диски и т. д., несмотря на широко разрекламированные их возможности, обладают целым рядом неприятных, но очень досадных нюансов. Напри­мер, отсутствие определенных нововведений, поддерживающих эти устрой­ства в уже распространенных версиях операционной системы Windows, a также программах и самых популярных играх, делает покупку подобных устройств пустой тратой денег. Тем более что большая часть игр вполне прилично работает на старых ПК, которые были приобретены еще 1—2 года назад.

Стоит обратить внимание на то, что анонсирование новых моделей какого-нибудь устройства происходит намного раньше, чем его первые экземпляры начинают поступать в розничную продажу. И тем более проходит достаточ­но много времени до того момента, когда мы увидим это ";чудо техники"; на российских прилавках.

Рассмотрим немного подробнее некоторые особенно важные компоненты, которые прямым образом влияют на производительность компьютера.

Центральный процессор

Так уж повелось, что больше всего разговоров или споров ведется вокруг выпуска новых моделей процессоров. В основном сегодня борьба идет во­круг процессоров, которые выпускаются двумя производителями — Intel и AMD.

Тактовая частота процессоров от Intel уже давно превысила отметку в 1 ГГц, вокруг которой было столько шума, и уже вплотную подбирается к отметке 3 ГГц. Стратегия компании строится на принципе: чем выше тактовая час­тота процессора, тем быстрее он работает. На самом деле это не совсем верно, т. к. в настоящих условиях самое главное — это оптимизация архи­тектуры процессора под современные программы. В случае с процессорами Pentium 4 приходится прибегать к оптимизации программ под особенности архитектуры процессора, что делает компьютеры на его базе немного менее совместимыми с оригинальной технологией IBM PC.

Тактовая частота процессоров от AMD значительно ниже аналогичных по скорости работы процессоров от Intel, хотя, как уже говорилось, рабочая частота указывает на реальную производительность лишь косвенно. Соглас­но многочисленным статьям, которые регулярно публикуются в компьютер­ных статьях и на всевозможных сайтах, процессоры с торговой маркой Athlon всегда работали быстрее с теми программами, которые не были спе­циально оптимизированы под конкретную модель процессора. Это говорит о некотором преимуществе процессоров AMD над Intel, но понять это, и тем более воспринять, способны немногие пользователи ПК.

Стоит отметить, что анонсирование новых моделей процессоров происходит значительно раньше, чем они появляются в продаже. Производители не­много торопятся удивить своих потребителей невиданной мощностью, вы­думывая все более новые подходы к чувствительным ко всему новому серд­цам пользователей ПК.

Сегодня нет смысла приобретать даже за небольшую цену процессоры:

□ с поддержкой частоты системной шины ниже 100 МГц;

□ с разъемом Socket 370, хотя его разновидность FC-PGA, скорее всего, еще долго будет встречаться в продаже;

□ с тактовой частотой ниже 1 ГГц.

Материнская плата

Производители материнских плат, а также чипсетов для этих плат находятся в самом тяжелом положении. Дело в том, что им приходится в своих новых ";произведениях"; учитывать все появившиеся технологии, относящиеся, на­пример, к процессору или видеоплате и к другим устройствам. Ситуация усугубляется необходимостью поддержки практически уже ушедших, но еще широко применяющихся стандартов, а также каких-нибудь новых техноло­гий, о которых еще только говорят, но, возможно, они будут поддержаны (хотя есть вероятность, что и нет), к примеру, новыми видеоплатами. Такая ситуация произошла, например, с поддержкой стандарта ATX 8х, которая сначала появилась в новейших материнских платах, а уже после стали появ­ляться первые модели видеоплат с поддержкой этого режима работы. Таким образом, производители пытаются немного опередить время и избежать не­обходимости срочного выпуска новой модели платы, т. к. уже неоднократно они ";обжигались"; на этом, как говорится, ";поспешишь — людей насме­шишь";.

Производителей материнских плат существует великое множество, как и моделей, которые предлагаются на компьютерном рынке. Имеется несколь­ко категорий плат: high-end, которая отличается высокой ценой, и low-end, которая отличается не только более низкой ценой, но и зачастую меньшими возможностями, что особенно ощущается при сборке компьютера, пред­назначенного для профессиональных сфер деятельности: видеомонтаж и. т. п. Материнские платы практически единственное устройство, цена кото­рого может находиться в самых широких пределах при одинаковых возмож­ностях самой платы. Обычно пропорционально снижению цены уменьша­ются и возможности устройства (например, видеоплаты), с материнскими платами иногда получается совсем наоборот: дорогая плата известного про­изводителя запросто может обладать меньшими возможностями, чем более дешевая плата малоизвестного производителя родом, например, из Китая. Это, кстати, относится абсолютно ко всем компонентам ПК — от мыши до монитора. Чьей продукции доверять — дело покупателя, потому что и

в первом, и во втором случае имеется шанс ";нарваться"; на бракованный эк­земпляр.

Интегрированные устройства по своим возможностям приближаются все ближе и ближе к устройствам, выполненным в виде отдельных плат расши­рения, это стало возможным благодаря резко возросшей скорости работы процессоров, которые теперь способны исполнять роль не только централь­ного, но звукового и видеопроцессора.

Сегодня нет смысла приобретать даже за небольшую цену материнские платы:

□ форм-фактора AT;

□ с поддержкой оперативной памяти типа SDRAM; □ с поддержкой оперативной памяти менее 512 Мбайт; □ с поддержкой интерфейса АТА младше Ultra ATA/66;

□ с поддержкой процессоров, рассчитанных на работу с системной шиной 66 МГц.

Жесткий диск

Скорость работы жестких дисков практически достигла своего предела, по­тому что все упирается в возможности механической части этого устройст­ва. Емкость жестких дисков стала увеличиваться очень быстро благодаря внедрению новых технологий не только в процесс записи, но и в техноло­гический процесс изготовления дисков с магнитным покрытием. Жесткие диски при этом остались прежних размеров, что еще больше увеличило скорость их работы, ведь плотность записи при этом стала выше. Интересно наблюдать за лицами покупателей, когда для сравнения на полке магазина выкладываются винчестеры емкостью 1 и 40 Гбайт (они одного размера). Интересен факт, что если года 2—3 назад увеличение емкости винчестера в два раза приводило к росту их цены в два-три раза, то сегодня диски ем­костью, например, 10 и 20 Гбайт друг от друга отличаются немного, что по­зволяет предположить о скорой ";смерти"; всех винчестеров малой емкости.

Стоимость жестких дисков сегодня практически не поднимается вверх, тогда как себестоимость каждого байта информации, хранящейся на данном диске, уменьшается с выпуском более емких винчестеров. Надежность рабо­ты жестких дисков, несмотря на столь резкие перемены, остается на преж­нем уровне, ведь очень многое зависит от механического привода. Речь идет о непредсказуемости выхода из строя винчестеров. Конечно, для каждой модели имеется статистика, по которой можно судить о долговечности его работы, но слишком уж часто сегодня встречаются исключения, когда отно­сительно новый жесткий диск сохраняет свою работоспособность намного меньше своего значительно более старшего предшественника.

Сегодня нет смысла приобретать даже за невысокую цену жесткий диск: □ емкостью менее чем 20 Гбайт;

□ с интерфейсом менее скоростным, чем Ultra ATA/66.

Видеоплата

Единственным интерфейсом для видеоплат окончательно стала шина AGP, которая постепенно становится все более скоростной. Некогда популярный интерфейс PCI сегодня используется в основном для менее скоростных уст­ройств: модема, звуковой платы и т. п.

Объем видеопамяти практически сравнялся со средним объемом оператив­ной памяти для офисных компьютеров, он стал равен 128 Мбайт, что по­зволяет постепенно отказываться от использования основной памяти для хранения текстур изображения.

Интересен факт, что сегодня больше всего шума происходит вокруг выпуска новых моделей видеопроцессоров, чего не было года 2—3 назад (тогда осо­бое внимание к себе привлекали центральные процессоры, чья тактовая частота упорно стремилась к отметке 1 ГГц). Как всегда выделяют два ос­новных гиганта видеоиндустрии: NVIDIA и ATi, которые выпускают самые мощные на сегодняшний день видеоплаты.

Сегодня нет смысла приобретать даже за небольшую цену видеоплату:

□ с интерфейсом PCI или тем более ISA;

□ с интерфейсом AGP с поддержкой режима младше, чем 4х.

Оперативная память

Оперативная память сегодня переживает настоящую революцию: виной то­му явился переход с традиционной памяти SDRAM на более современную DDR-технологию, которая позволяет увеличить производительность уже не на 10—15%, как это было, например, с переходом со стандарта РС100 на РС133, а в целых два, а то и три раза. Вот они какие ";новые технологии";. Если года два назад было достаточно установить однажды модуль памяти и время от времени заниматься модернизацией процессора, то теперь особое внимание стоит обратить и на регулярную замену оперативной памяти, ко­торая на сегодняшний день является самым ";узким местом";, снижающим общую производительность компьютера.

Оперативная память DDR SDRAM с самого начала позволяла увеличить скорость работы компьютера, тогда как ее основной конкурент (память RDRAM) длительное время имела единственную отличительную черту: вы­сокую цену, при скорости работы сравнимой с обыкновенной памятью SDRAM PC 133. На сегодняшний день, наконец-то, разработаны и выпуще-

ны действительно очень скоростные стандарты на эту память, что позволяет надеяться на постепенный приход RDRAM в домашние компьютеры (прав­да, реально это будет возможно только после снижения цены на модули RIMM).

Сегодня нет смысла приобретать даже за небольшую цену оперативную память:

□ выполненную в виде модулей SIMM;

□ SDRAM любой модификации;

□ DDR SDRAM стандарта младше, чем DDR266.

Обратите внимание, что все советы, приведенные в данной книге, ни в коем случае не должны стать для вас догмой, которой следует придерживаться при любых обстоятельствах, это просто рекомендации, причем эти реко­мендации даются без учета вашего бюджета.

Перспективы развития

Перспективы развития персонального компьютера на сегодняшний день видны в одной плоскости: высокими темпами наращиваются скорость рабо­ты, емкость всех видов памяти и накопителей. Если еще год назад востор­женно говорили о наконец-то достигнутом рубеже тактовой частоты про­цессоров 1 ГГц, то сегодня все те же специалисты занимаются прогнозами о достижении к 20хх году тактовой частоты 15 ГГц. Для чего это нужно, по­нять очень сложно, скорее всего, производители не столько озабочены удовлетворением потребности покупателей, сколько соревнуются между со­бой. Дух соперничества можно заметить не только в выпуске процессоров, но и в производстве видеоплат, звуковых плат, модемов и других устройств, которые значительно расширяют возможности персонального компьютера.

Существенное повышение скорости работы отдельных устройств предъявля­ет очень высокие требования к качеству выполнения соединяющих узлов (разъемов), а также соединительных кабелей. Если в прежние времена для подключения, например, того же жесткого диска было достаточно подсо­единить соответствующий кабель к диску и разъему на материнской плате, то сегодня следует обращать особое внимание на то, к какому разъему на плате вы его подключаете, а также какой кабель вы используете. Вполне возможно, что ради достижения очередной ступени (имеется в виду ско­рость работы устройств) придется постепенно отказываться от разъемов, которые, несмотря на свою внешнюю безобидность, вносят немало проблем в реализацию протоколов обмена данными между наиболее скоростными устройствами, такими как жесткий диск, оперативная память, видеоплата и т. п. Дело в том, что любой разъем вносит в схему соединения определен­ную емкость, которая резко возрастает с повышением рабочей частоты.

Может так получиться, что скоро стандартом ";де-факто"; станут интегриро­ванные устройства, которые по сравнению со своими ";собратьями";, выпол­ненными в виде плат расширения, станут значительно более скоростными из-за того, что все соединения с системной шиной материнской платы у них будут выполнены в виде неразрывных проводников, практически не вносящих в схему ПК емкости.

Интересной тенденцией является и то, что современный компьютер стано­вится все более понятным начинающему пользователю (в смысле эксплуа­тации). Все меньше и меньше приходится тратить умственной энергии на обучение, например, рисованию на компьютере, т. к. выпущено немало программ, имеющих сравнительно простой интерфейс и подробное описа­ние работы.

ЧАСТЬ I.

Устройство IBM-совместимого компьютера

Глава 1. ПК и термины

Глава 2. Из чего состоит ПК

Глава 3. Системный блок

Глава 4. Клавиатура

Глава 5. Мышь и другие манипуляторы

Глава 6. Монитор

Глава 7. Материнская плата

Глава 8. Процессор

Глава 9. Оперативная память

Глава 10. Жесткий диск

Глава 11. Дисковод для гибких дисков

Глава 12. Дисковод для компакт-дисков

Глава 13. Звуковая плата

Глава 14. Видеоплата

Глава 15. Модем

Глава 16. FM/TV-тюнер

Глава 17. Принтер

Глава 18. Сканер и другие устройства ввода изображений

ГЛАВА 1

ПК и термины

Если вы когда-нибудь читали компьютерные журналы или публикации в Интернете (ответ наверняка утвердительный), то, скорее всего, обращали внимание на огромное количество специфических терминов, жаргонных словечек и т. п. Без предварительной подготовки такие статьи остаются вы­ше понимания начинающего пользователя, даже если он всем сердцем (умом и т. д.) стремится понять эту ";диковинную штуку"; — персональный компьютер.

Нашей первой задачей будет рассмотрение основной части тех терминов, которые наиболее часто встречаются, что поможет вам быстрее ориентиро­ваться в любой статье или книге (особенно когда речь пойдет об устройстве и работе отдельных компонентов компьютера).

Проблема профессионального жаргона

Одна из причин, которая вызывает раздражение начинающих пользовате­лей, — это профессиональный жаргон, с которым приходится сталкиваться при изучении ПК. Помимо жаргона встречается большое количество со­кращений, которые в принципе являются своеобразной формой жаргона. Жаргон служит, по крайней мере, двум целям. Первая (положительная) за­ключается в том, что это форма сокращения. После того как вы узнали, что означает тот или иной жаргонный элемент, его упоминание заставляет вас вспомнить описание данного устройства. Жаргон применяется для более эффективного обмена информацией. Второе назначение жаргона заключа­ется в том, что специалисты в данной области используют его как психоло­гическое оружие, барьер для ";непосвященных";. Незнакомое слово пугает начинающего пользователя и в то же время заставляет еще больше доверять

";дяденьке-мастеру";, который владеет в совершенстве жаргоном, что вовсе не говорит о его профессионализме.

Примечание

Уровень применения профессионального жаргона, используемого в области ПК, очень высок. Если вы неожиданно встретили незнакомое слово или фразу (выражение), обязательно уточните у знакомого специалиста или в каком-нибудь компьютерном магазине его значение, это поможет вам в дальнейшем при прочтении статей и книг по компьютерной тематике.

Очень часто жаргонное слово — это английское название компонентов ПК, но так уж повелось, что применяются в основном именно эти слова, а не их аналоги из русского языка. Скорее всего, причина заключается в том, что в русском языке не нашлось коротких аналогов английским терминам, а ком­пьютерщики народ ленивый — им подавай чего-нибудь покороче да по­проще. Впрочем, большинство подобных терминов уже укоренилось и счи­таются общепринятыми.

Вот некоторые жаргонные словечки и термины.

Блины — носители информации в жестком диске.

Болванка — компакт-диск, предназначенный для записи на приводе CD-RW.

Писалка — привод CD-RW.

Слот — название происходит от английского слова ";Slot";. Это обычный ще­левой разъем, который предназначен для установки платы расширения. Как и для любого другого разъема, нередко ту часть, которая имеет розетки, на­зывают ";мамой"; (female), в данном случае она находится на материнской плате, а часть, расположенную на плате расширения и имеющую вилки, — ";папой"; (male). Фактически слот представляет собой шину компьютера, вы­веденную на контакты разъема для возможности подключения к ней со­вместимых устройств. Каждая шина, применяемая в ПК, использует свой оригинальный тип слотов.

Сокет — название происходит от английского слова ";Socket";. Это обычное гнездо для установки микросхем. Его контакты, как правило, рассчитаны на установку микросхем со штырьковыми выводами. Яркий пример — цен­тральный процессор. Обычно в названии сокета прибавляется набор цифр, характеризующих данную разновидность разъема. Например, Socket 7 или Socket 370.

Джампер — название происходит от английского слова ";Jumper";. Представ­ляет собой обычную перемычку, устанавливаемую на торчащие из печатной платы штырьковые контакты. Используется для изменения конфигурации устройства, играя роль выключателя или переключателя режимов работы. Яркий пример — перемычки на жестком диске, которые определяют режим его работы (Master или Slave).

";Теоретические"; термины

Начнем с теоретических основ, которые, как говорится, являются основой любого серьезного дела, а то, что мы собираемся изучать (модернизацию и ремонт), никак нельзя назвать делом простым.

Прежде всего стоит разъяснить термин, над значением которого мало кто задумывается, — ";персональный компьютер";. Понятие ";персональный"; поя­вилось в давние времена, когда об IBM PC (Personal Computer) еще никто не слышал, а компьютеры стоили десятки тысяч долларов. Было время, ко­гда компьютер представлял собой значительных размеров шкаф и обслужи­вать его мог только специально обученный персонал. Программирование осуществлялось путем переключения целого набора выключателей, имею­щих два положения: включено и выключено. Компьютер мог начать про­цесс вычислений только после того, как все переключатели установлены в требуемое положение и дана команда запуска. Методы вывода результатов также не блистали простотой понимания, и для их расшифровки требова­лось не меньше знаний, чем для задания программы.

Но прогресс не остановишь, и постепенно размеры компьютера стали срав­нимы с размером письменного стола. Для ";общения"; с человеком начали использовать электронно-лучевую трубку (проще говоря, монитор), на ко­торой отображались как введенные команды, так и результаты вычислений. Программы стали вводиться при помощи небольших переключателей, объ­единенных в клавиатуру. Отныне, чтобы управлять компьютером, вполне достаточно было одного человека, который как вводил программу, так и анализировал полученные результаты и, при необходимости, вводил изме­нения. Наступила эра персональных компьютеров. Теперь любой человек, имеющий достаточный уровень подготовки, мог персонально заниматься работой на компьютере.

Практически все современные компьютеры являются персональными, т. к. для работы на них вполне достаточно иметь одну пару рук, одну пару глаз и один мозг, состоящий из двух полушарий. Это как раз и есть комплект, входящий в состав любого человека (пользователя компьютера). Но назва­ние ";персональный компьютер"; очень длинное как при произношении, так и при написании, поэтому его стали сокращать — ";ПК";. Сегодня этот тер­мин представляет собой сокращенное название целого класса устройств — это настольные, переносные, портативные, мини-компьютеры. Мы же бу­дем применять его при описании свойств самого распространенного ком­пьютера IBM PC.

Компьютер IBM PC — это самый первый ПК, который получил широкое распространение в качестве офисного и домашнего компьютера. Существует масса других компьютеров, например, Spectrum, Amiga, Macintosh и т. д. Но они не столь популярны, чем IBM PC. Почему? Ответ на вопрос мы смо­жем найти, обратившись к истории этого компьютера.

Руководство компании IBM стояло перед сложным выбором: требовалось создать совершенно новый компьютер, обладающий целым рядом при­знаков, отличающих его от других компьютеров, имеющихся в то время на рынке. Казалось бы, что тут сложного? Берешь какой-нибудь микропроцес­сор, который еще не применялся для создания персонального компьютера (а в то время имелось огромное количество пока невостребованных раз­работок), и создаешь на его основе новый компьютер. Так и делали все остальные разработчики. Но для этого пути существовала одна серьезная и практически непреодолимая преграда. Далеко не все процессоры были про­граммно совместимы, т. е. для каждого типа компьютеров приходилось раз­рабатывать собственные программы, учитывающие особенности используемого процессора. Последствия этой проблемы весьма ощутимы для пользователя. Ведь приобретая компьютер, мы надеется на то, что сможем использовать его так, как только нам захочется. Но для этого требуются специальные программы, позволяющие, например, печатать тексты, рисовать, слушать музыку и т. д. То есть компьютер должен обладать серьезной поддержкой компаний, которые занимаются разработкой программного обеспечения. Добиться такой поддержки очень сложно — производители программ долж­ны быть уверены в том, что данный компьютер будет хорошо продаваться, иначе существует риск работы ";впустую";.

Данная проблема была решена довольно оригинально. Компания IBM не стала идти навстречу капризам моды и все-таки создала компьютер абсо­лютно несовместимый со всеми остальными, но при этом она обеспечила свою разработку мощной программной поддержкой, заключив соглашение с компанией Microsoft (знакомое название?). Практически сразу же после появления на рынке первых компьютеров IBM PC было разработано боль­шое количество разнообразных программ, которые позволяли использовать новый ПК практически для любых задач (в офисе, дома и т. д.). Такой мощной поддержки у других компьютеров не было, поэтому IBM PC доста­точно быстро занял прочную позицию на рынке.

Из вышесказанного следует правило: все компьютеры, выпущенные по тех­нологии впервые разработанной и запатентованной компанией IBM, спо­собны выполнять одни и те же программы. Если вы купили такой компью­тер, то вам больше не надо беспокоиться, что новые программы, написанные уже после покупки, не будут на нем работать, потому что производители компьютера внесли в него какие-нибудь изменения. Это называется про­граммной совместимостью. Вот мы и пришли к объяснению второго терми­на, о котором упоминалось в самом начале этой главы. Термин ";IBM-со­вместимый"; означает, что компьютер использует ту же систему команд, что и ";фирменный"; компьютер IBM PC. В свою очередь команды, как известно, являются составляющими любой программы. Естественно, что современные компьютеры имеют намного более сложное устройство, чем первый компь­ютер, но, несмотря на это, они способны выполнять практически любые программы, написанные задолго до их появления.

Сегодня выпускается немало различных моделей компьютеров, которые от­личаются друг от друга функциональными возможностями и ценой, но не все способны ";играть роль"; IBM-совместимого компьютера. Что для этого нужно? Прежде всего, компьютер обязан выполнять программы, написан­ные для ";фирменного"; IBM PC, все остальные программы, например, пред­назначенные для компьютера Spectrum, он, как правило, выполнять не может.

";Физические"; термины

Очень много незнакомых терминов встречается при описании работы как отдельных компонентов, так и всего компьютера в целом. В рекламных проспектах, в статьях много говорят о каком-то аппаратном мониторинге, который то работает, то нет, о всяких буферах, захватах, пакетах и т. п. Разъясним некоторые из этих терминов.

Аппаратный мониторинг — Hardware Monitoring — специальная технология, предназначенная для постоянного контроля основных технических пара­метров, таких как напряжения питания, рабочая температура процессора и материнской платы, скорость вращения вентиляторов. Она помогает свое­временно предупредить о неисправности компьютера и предотвратить слу­чайную потерю информации.

Буфер — устройство, предназначенное для временного хранения. В част­ности, буфер отложенной записи — это буфер, в котором процессор хранит данные, предназначенные для записи в то или иное устройство компьютера при условии занятости шины данных. После записи данных в этот буфер процессор начинает обрабатывать следующую команду. Как только шина освободится, в первую очередь производится запись данных из буфера в устройство (уже без участия процессора). Если же шина данных свободна, то запись осуществляется прямо в устройство.

Захват шины — режим Bus-Mastering, который означает возможность управ­ления шиной каким-либо устройством без участия центрального процессо­ра. Во время передачи информации устройство, поддерживающее режим Bus-Mastering, ";захватывает"; шину и становится главным. Такой подход ис­пользуется для освобождения ресурсов процессора в моменты перемещения больших объемов данных (например, видеоизображения).

Конвейерный режим работы — режим, предусматривающий возможность на­чала нового цикла, не дожидаясь физического завершения обмена данными предыдущего цикла. Это позволяет сократить количество тактов ожидания, необходимых для согласования с относительно медленной памятью и пор­тами.

Мультиплексирование — метод передачи нескольких типов данных по одной шине (имеется в виду ряд физических проводников, организованных в ши-

ну). Например, сначала по шине передается адрес, затем по этой же шине передаются данные.

Пакетный режим передачи данных — это режим, при котором адрес переда­ется только один раз, а все последующие адреса вычисляются контроллером устройства, пока не будет передан сигнал окончания процесса обмена дан­ными.

Режимы энергопотребления компьютера — этот термин появился вместе с первыми ноутбуками (переносными или мобильными компьютерами), т. к. для их питания использовались аккумуляторы, имеющие строго огра­ниченный ресурс работы в отличие от обычной электросети. Поэтому для экономии энергии, накопленной в аккумуляторах, стали применять различ­ные способы энергосбережения, например, отключать монитор во время бездействия пользователя. Применительно к этим режимам используют так­же термины ";режим сна"; и ";режим ожидания";. Выделяют четыре режима энергопотребления:

1. Full On Mode — режим полной мощности.

2. Doze Mode — режим, при котором осуществляется снижение энергопо­требления компьютера на 80%, при этом тактовая частота центрального процессора уменьшается примерно на 60—80% от начального уровня.

3. Standby Mode — режим снижения энергопотребления на 92%, при этом тактовая частота центрального процессора уменьшается до минимума (вплоть до останова).

4. Suspend Mode — режим снижения энергопотребления на 99%, при этом напряжение питания отключается практически ото всех компонентов за исключением модулей памяти, в которых сохраняется текущее состояние компьютера (все запущенные программы, открытые файлы и т. п.).

Все остальные встречающиеся термины рассмотрим по мере их появления в тексте.

Основные принципы устройства и работы ПК

Для описания внутреннего устройства ПК часто применяется термин ";архи­тектура компьютера";, означающий его логическую организацию, структуру и ресурсы, которые могут быть использованы либо подключенными устрой­ствами, либо запущенными программами.

Главным отличием IBM-совместимых компьютеров от других (Spectrum и т. п.) является использование принципов открытой архитектуры, позво­ляющих создать вместо очень дорогого компьютера ";обычный"; конструктор для взрослых.

Открытая архитектура — это архитектура, основу которой составляет ряд решений интерфейсов и шин, предназначенных для объединения самых различных устройств в единую систему. Большинство же конкурирующих компаний не решились пойти на такой смелый шаг, опасаясь потерять часть прибыли из-за производства клонов. Благодаря открытой архитектуре компания IBM и ее компьютер IBM PC так быстро стали очень популяр­ными.

Персональный компьютер состоит из следующих функциональных блоков:

□ центральный процессор;

□ основная память;

□ периферийные устройства.

Все блоки компьютера связаны между собой при помощи системной шины, которую иногда называют системной магистралью. Основной обязанностью системной шины является передача информации между процессором и ос­тальными компонентами компьютера. По этой шине передаются не только данные, но и адреса и управляющие сигналы. Таким образом, упрощенно системную шину можно представить как совокупность сигнальных линий, объединенных по их назначению (данные, адреса, управление). Основной характеристикой этих линий является их разрядность (разрядность адресной шины и шины данных).

Шина представляет собой своеобразный канал для передачи данных. Объ­единение устройств определенной шиной (например, шиной данных или адреса) приводит к тому, что все эти устройства могут обмениваться друг с другом по шине любыми данными (в строго определенном формате). Физи­чески шина представляет собой целую паутину печатных проводников на системной плате либо устройстве. Для полноценной работы устройства под­ключаемого к какой-либо шине компьютера (или нескольким сразу) требу­ется аппаратная поддержка данной шины со стороны устройства — наличие контактов, соответствующих контактам шины на системной плате, и под­держка протокола передачи данных по шине (как архитектурой устройства, так и программным кодом драйверов устройства). Для того чтобы ускорить работу компьютера, системная шина была разделена на ";шину адреса"; и ";шину данных";. По шине адреса передаются данные о логическом адресе размещаемых данных, а по шине данных — сами данные. Это позволяет передавать следующий адрес в то время, когда по шине данных еще проис­ходит передача информации. Кроме того, можно назвать и ";шину управле­ния";, которая служит для передачи соответственно управляющих сигналов.

Преимущество шинной организации проявляется в возможности стандарти­зации алгоритмов взаимодействия центрального процессора с периферий­ными устройствами, а значит, и стандартизировать их устройство и способ подключения. С другой стороны, в каждый момент времени посредством

системной шины могут ";общаться"; только два устройства, а остальные должны в это время простаивать, ожидая, когда освободится шина. Это на­кладывает серьезное ограничение на производительность компьютера. Именно по этой причине производители стремятся увеличить пропускную способность системной шины. Архитектура компьютера IBM PC вполне оправдывает все свои недостатки.

Пропускная способность — это наибольшее количество данных, которое можно передать, например, по шине. Пропускная способность любой шины зависит от ее рабочей частоты: чем выше частота, тем выше пропускная способность. Кроме того, пропускная способность шины зависит также и от ее разрядности.

Частота системной шины — это частота, на которой процессор работает со всеми внешними для него устройствами. Например, на этой частоте работа­ет оперативная память компьютера, при помощи коэффициентов умноже­ния вычисляется рабочая частота центрального процессора, шины PCI и AGP. Частота может принимать значения 66, 100, 133 МГц. Иногда говорят о больших значениях вроде 200, 266, 333 или 400 МГц, но это больше отно­сится к пропускной способности, чем к реальной скорости работы шины. Дело в том, что в последнее время стали популярны режимы, когда данные передаются либо по обоим фронтам тактирующего сигнала, либо вообще в три блока в течение одного импульса. Это позволяет при сохранении прежней рабочей частоты, например, 133 МГц, получить пропускную спо­собность, равную пропускной способности стандартной шины с тактовой частотой 266 МГц (в первом случае) или 400 МГц (во втором случае). Обычно называют вторую цифру, которая имеет большее значение — это делается исключительно для ";украшения"; рекламных проспектов.

Процесс взаимодействия центрального процессора и основной памяти сво­дится к двум операциям: запись информации в память и чтение информа­ции из памяти.

При записи процессор по специальным проводникам передает адрес, по которому будет располагаться записываемая информация (шина адреса); по другим проводникам передает управляющий сигнал (шина управления), ко­торый указывает на начало процесса записи; по еще одной группе провод­ников передает записываемую информацию (шина данных). При чтении по шине адреса передается адрес основной памяти, по которому располагается требуемая информация, и после передачи управляющего сигнала, указы­вающего на начало чтения, на шину данных поступает вся необходимая информация.

Число одновременно передаваемых по шине адреса и шине данных битов называется разрядностью соответствующей шины и является важной харак­теристикой любого компьютера. Разрядность шины адреса определяет мак-

симальное общее количество доступной памяти (так называемое адресное пространство процессора), а разрядность шины данных — максимальную порцию информации, которую можно получить из памяти за один рабочий такт. Следует отметить, что на современных компьютерах объем оператив­ной памяти, как правило, значительно меньше, чем максимально возмож­ный для процессора.

Процессор и основная память находятся на одной большой плате, которая называется материнской. Для подключения к ней периферийных устройств (клавиатуры, мыши, жестких дисков) служат специальные схемы, которые либо оформляются в виде отдельных плат, либо располагаются прямо на материнской плате. Они называются контроллерами. Отдельные платы (их часто именуют платами расширения) подключаются к общей системе при помощи специальных разъемов на материнской плате, которые называются слотами (от англ. Slot — щель), а к их внешнему разъему подключается внешнее устройство. Внешние разъемы обычно называют портами вво­да/вывода, что говорит об их главном предназначении — принимать или выдавать информацию. Таким образом, все устройства подключаются к сис­темной шине не напрямую, а посредством контроллеров. Например, жест­кие диски, имеющие интерфейс IDE (иначе АТА), подключаются через контроллер IDE.

Шина расширения — шина, предназначенная для подключения тех уст­ройств, которые расширяют стандартные возможности компьютера, напри­мер, для подключения звуковой платы. Шины расширения предоставляют возможность получения доступа к системным ресурсам компьютера: про­странство памяти, порты ввода/вывода, прерывания, каналы прямого дос­тупа к памяти. Производителям устройств расширения приходится точно следовать протоколам, принятым для каждой шины, выдерживая жесткие частотные, временные и нагрузочные параметры. Любые отклонения приво­дят к несовместимости с некоторыми материнскими платами. Подключение некорректно работающего устройства к шине расширения может привести к нестабильной работе всего компьютера в целом.

Порт ввода/вывода — представляет собой устройство сопряжения в архитек­туре компьютера, через которое можно ввести данные из периферийного устройства или, наоборот, вывести их. Физически порт ввода/вывода, как правило, представляет собой разъем, находящийся на материнской плате либо на задней панели системного блока, с определенным количеством и назначением выводов.

Системную шину можно сравнить с телефонной сетью, к которой парал­лельно подключено большое количество абонентов (блоков компьютера). ";Обращение"; центрального процессора к какому-нибудь устройству очень похоже на вызов абонента. Все устройства, подключенные к системной ши­не, имеют свой ";уникальный номер"; (адрес). Когда требуется обратиться к любому из них, в системную шину передается сигнал запроса, после чего

устройство передает на шину обратный сигнал, который может принимать либо форму ";занято";, либо ";свободно";. Работу по определению своего номе­ра и ответу на запрос берет на себя контроллер устройства.

Кроме указанных устройств на материнской плате установлено большое ко­личество микросхем (chip), составляющих в совокупности определенный набор микросхем, иначе чипсет, который служит для обеспечения обмена данными между центральным процессором и периферийными устройствами.

Чипсет позволяет организовать совместную работу самых разнообразных устройств, обладающих несовместимыми на первый взгляд техническими параметрами. В этом есть вся ";соль"; открытой архитектуры компьютера — придерживаясь минимального набора правил, вы можете самостоятельно собрать работоспособное устройство и запросто подключить его к компью­теру.

Очень часто можно услышать такие термины, как ";южный мост"; и ";север­ный мост";. Они представляют собой две самые главные части любого чип­сета (рис. 1.1). Северный мост (North Bridge) получил свое название из-за того, что логическая часть электронной схемы, представляющей его, распо­лагается ближе всего к центральному процессору. Южный мост (South Bridge) ";общается"; с центральным процессором только через северный мост, поэтому логически он располагается дальше, т. е. ";на юге";.

Рис. 1.1. Общая структура персонального компьютера

Примечание

За рубежом традиционно сравнивают размещение (перемещение) различных компонентов (устройств) с расположением частей света. Поэтому компоненты, которые архитектурно или конструктивно размещены ниже (например, на мате­ринской плате), называются южными, и наоборот. Также, например, перемеще­ние спутниковой тарелки вправо или влево от исходной позиции называют пе­ремещением на восток или на запад.

Но на этом состав чипсета не ограничивается, т. к. имеется еще очень важ­ная его часть, которая называется Super I/O (Input/Output). Такое разделе-

ние далеко не случайно, любая деталь в архитектуре персонального компь­ютера имеет под собой сугубо практическую подоплеку.

Северный мост является наиболее главным звеном любого чипсета, т. к. он отвечает за работу самых производительных устройств компьютера, подклю­ченных либо напрямую к системной шине (например, основная память), либо к одной из самых мощных локальных шин (PCI или AGP).

Южный мост выполняет более простые функции, в основном занимаясь работой устройств, подключенных к медленной шине ISA. Правда, в по­следнее время из-за того, что упомянутая шина практически отжила свой век, на ";плечи"; южного моста стали перекладывать часть функций северно­го моста. Таких, например, как работа устройств IDE (жестких дисков, при­водов CD-ROM), шины USB и CMOS-памяти.

Блок Super I/O обычно выполняет функции обслуживания практически всех портов ввода/вывода. Этот блок является наиболее ";древней частью"; мате­ринской платы, т. к. большая часть этих портов существовала еще на самом первом компьютере IBM PC. К ним подключаются такие устройства, как клавиатура, мышь, принтер, дисковод для гибких дисков и т. п.

Такая организация чипсета позволяет вносить изменения не во всю схему, а только в ту ее часть, где требуется ввести, например, поддержку новых стандартов. Как можно догадаться, в основном перерабатывается северный мост, а остальные два блока остаются практически неизменными.

Компания Intel однажды предложила несколько иную схему организации чипсета. В отличие от стандартного способа, при котором для соединения использовалась шина PCI, было предложено применить отдельный канал, имеющий вдвое большую пропускную способность. При этом северный мост получил название Graphics and AGP Memory Controller Hub (GMCH), а южный мост стал называться Input/Output Controller Hub (ICH). Так что если встретите где-нибудь столь непривычные термины, не пугайтесь, это все тот же чипсет, но в том виде, как его понимает Intel.

От качества исполнения чипсета, а также материнской платы зависит то, насколько удачно будет реализована идея открытой архитектуры. Все, на­верное, наслышаны о различных проблемах пользователей IBM-совмес­тимых компьютеров: то одно не работает, то другое. Все эти неприятности только из-за несоблюдения некоторыми производителями общепринятых правил (стандартов), которые разрабатываются, по традиции, несколькими ведущими разработчиками в данной области и должны использоваться все­ми остальными менее известными производителями.

Наиболее важный компонент любого компьютера — это центральный про­цессор (Central Processing Unit, CPU), который, по сути, является ";мозгом"; всей системы. Он ";думает"; над всеми задачами и примерами, которые ";за­дают"; ему подключенные устройства. Например, на клавиатуре вы нажимае­те на какую-нибудь клавишу, а на экране монитора рисуется символ, соот-

ветствующий нажатой клавише. При этом процессор улавливает факт нажа­тия определенной клавиши, ищет ее значение в специальной таблице, запи­санной в памяти компьютера, определяет способ отображения символа на экране и, в конце концов, выводит этот символ на экран монитора. Благо­даря постоянно работающим программам процессор ";знает";, каким образом нужно ";общаться"; с клавиатурой и с другими компонентами (основной па­мятью, монитором и т. п.).

Процессор ";общается"; со всеми подключенными устройствами при помощи чипсета. Как видно из рис. 1.1, ни одно устройство не имеет прямого дос­тупа к процессору, так же, как и он, не может ";добраться"; до этих устройств без участия электронной схемы чипсета. Сделано это для согласования, во-первых, скорости работы, т. к. процессор обычно работает значительно бы­стрее других устройств. Во-вторых, для согласования уровней сигналов, т. к. некоторые устройства, например клавиатура, могут использовать значитель­но более мощные сигналы, чем процессор, так что их прямое соединение может привести к неисправности схемы процессора.

Важнейшими характеристиками центрального процессора являются:

□ тактовая частота;

□ разрядность;

□ адресное пространство.

Тактовая частота характеризует быстродействие компьютера. Режим рабо­ты процессора задается микросхемой, которая называется генератором так­товой частоты. На выполнение каждой операции отводится определенное количество тактов. Естественно, что чем выше тактовая частота, тем быст­рее процессор выполняет программы, хотя общая производительность ПК связана с тактовой частотой лишь косвенно.

Разрядность процессора указывает на количество одновременно обрабаты­ваемых бит информации, т. к. обычно команды выполняются не по одному биту, а одновременно группами по 8, 16, 32 или 64 бита. Чем больше раз­рядность процессора, тем больше информации он может обработать за один рабочий такт — от этого зависит такой параметр, как производительность процессора.

Адресное пространство процессора указывает на максимальный объем памя­ти, который процессор способен обслужить. Определяется этот параметр разрядностью шины адреса.

Любой компьютер обладает памятью, которая по качеству хранения инфор­мации может успешно соперничать даже с самыми гениальными людьми. Человеку свойственно со временем забывать о событиях, произошедших много лет назад, компьютер в этом смысле более ";злопамятный"; — в его памяти сохраняется практически все, что происходит внутри его ";организма";.

Основная память компьютера состоит из оперативных и постоянных запо­минающих устройств. При описании первого типа часто применяется аб­бревиатура ОЗУ, а для второго — ПЗУ.

Оперативная память предназначена для записи, хранения и считывания программ, исходных данных, промежуточных и окончательных результатов. Все ячейки памяти объединены в группы по 8 бит (1 байт) и каждая такая группа имеет свой уникальный адрес, по которому к ней можно в любое время обратиться. ОЗУ используется для временного хранения программ и данных. Объем оперативной памяти является очень важной характеристи­кой компьютера, т. к. он влияет на скорость работы компьютера и на рабо­тоспособность программ. Некоторые программы не запускаются, если обна­руживают недостаточный для них объем памяти.

Часть оперативной памяти располагается на видеоплате и используется для хранения текущей информации, выводимой на экран монитора, она назы­вается видеопамятью.

Постоянная память используется для хранения данных, которые, как пра­вило, не требуют своего регулярного изменения. Содержимое этой памяти определенным образом ";прошивается"; в микросхеме при ее изготовлении. В ПЗУ обычно находятся такие программы, как:

□ программа управления работой внутренней схемы процессора;

□ программы управления клавиатурой, принтером и т. п.;

□ программы запуска и подготовки к выключению компьютера;

□ программы тестирования устройств, проверяющие при каждом включе­нии компьютера правильность их работы;

□ информация о том, в какой части загрузочного диска могут находиться системные файлы операционной системы.

Важной особенностью постоянной памяти является то, что она предназна­чена только для считывания информации.

Системная шина, как уже говорилось, это группа электрических соедине­ний (проводников) для передачи данных, адресов и управляющих сигналов между компонентами компьютера. Для обеспечения взаимозаменяемости устройств, изготавливаемых различными производителями и по разным технологиям, количество, назначение и размещение этих проводников стан­дартизировано. В первых компьютерах IBM PC системная шина изготавли­валась по стандарту ISA, который представляет собой первую шину про­мышленно стандартизованную. Она применяется до сих пор, хотя произво­дители, начиная с 1998 года, делают все возможное для ее устранения из конфигурации компьютера, т. к. она является тормозящим фактором для дальнейшего развития производительности. Следует отметить, что на совре­менных материнских платах слотов ISA уже нет.

Шина ISA представляет собой совокупность из 16 линий для передачи дан­ных, 24 линии для передачи адреса, 15 линий для аппаратных прерываний и 7 линий для организации прямого доступа к основной памяти. Остальные проводники отведены для передачи управляющих сигналов и электропи­тания.

Не так давно для обмена информацией использовался программный режим передачи данных. При передаче данных между внешними устройствами (например, жестким диском) и основной памятью сигналы проходят через системную шину с участием центрального процессора. На время обмена процессор приостанавливает выполнение всех основных программ (напри­мер, игры), что сильно снижает производительность компьютера. Для уст­ранения этого ";узкого места"; стали применять так называемые локальные шины, позволяющие любому устройству получить прямой доступ к основ­ной памяти компьютера.

Промежуточный уровень между системной шиной и шиной ISA занимает шина PCI, выполняющая особую роль в архитектуре персонального компью­тера. Она не зависит от типа центрального процессора и его тактовой часто­ты. От предназначения шины произошло и ее название — Peripheral Component Interconnect, что переводится как связь периферийных уст­ройств. Имеется в виду связь с центральным процессором, т. к. все внешние устройства традиционно подключаются к компьютеру посредством шины ISA, которая, в свою очередь, как уже было сказано, через шину PCI связы­вается с системной шиной.

Для длительного хранения информации, не зависящей от электропитания, которая подлежит периодическому изменению, используют так называемые накопители. Объем накопителя, как правило, в сотни раз превышает объем оперативной памяти или вообще не ограничен в случае, когда используется устройство со сменными носителями. Любой накопитель можно рассматри­вать как совокупность носителя информации и соответствующего привода. Различают накопители со сменными и несменными носителями.

Привод представляет собой сочетание механизма чтения/записи с элек­тронной схемой управления. Его конструкция определяется принципом действия и видом носителя. Носитель, который, по сути, является средой хранения информации, может быть либо дисковым, либо ленточным; по принципу запоминания — магнитным, магнитооптическим и оптическим. Ленточные носители используются только в магнитных накопителях, в от­личие от дисковых носителей, в которых применяются все три вида записи. Дисковый носитель может представлять собой гибкий или жесткий диск. Гибкие диски в настоящее время выпускаются в виде дискет или иначе флоппи-дисков (от англ. Floppy — хлюпающий). Собственно носитель пред­ставляет собой плоский диск из специальной пленки, обладающей доста­точной прочностью и стабильностью размеров. Он покрыт ферромагнитным слоем и помещен в защитный конверт (оболочка дискеты).

Привод для гибких дисков (для его описания часто употребляют термин НГМД— Накопитель на Гибких Магнитных Дисках) представляет собой электронно-механическое устройство стандартных габаритов, в корпусе ко­торого размещены:

□ электродвигатель, который вращает шпиндель;

□ блок магнитных головок и механизм его позиционирования;

□ печатная плата со схемами питания дисковода, управления механизмом позиционирования, усилителей записи и считывания, формирования вы­ходных сигналов.

Конструктивной особенностью НГМД является то, что диск приводится во вращение только после поступления команды на чтение или запись, а в ос­тальное время он неподвижен. Кроме того, головка чтения/записи во время работы механически контактирует с поверхностью носителя. В системном блоке дисковод закрепляется так, что щель приемника дискет ";выглядывает"; на лицевой панели.

Накопитель на жестких дисках (для его описания часто употребляют термин НЖМД — Накопитель на Жестких Магнитных Дисках) является устройст­вом с несменным носителем. Его конструктивная схема сходна с дисково­дом, но ее реализация существенно отличается. От жесткого диска требуется в сотни раз большие емкость и скорость обмена данными. Поэтому инфор­мация записывается не на один диск, а на целый набор дисков, идеально плоских с отполированным слоем ферромагнитного материала. При этом запись производится на обе поверхности (кроме крайних дисков).

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что в жестких дисках рабо­тает несколько магнитных головок, собранных в единый блок. Пакет дисков вращается непрерывно и с большой скоростью до тех пор, пока компьютер включен. В этом случае механический контакт головок и дисков недопус­тим. Каждая головка ";плавает"; над поверхностью диска на расстоянии 0,5— 0,13 мкм.

Накопители выпускают несколько десятков компаний-производителей. Чтобы обеспечить взаимозаменяемость всех устройств, разработаны стан­дарты на их габариты и электрические характеристики. Последние опреде­ляют, например, назначение проводников, их размещение в разъемах, элек­трические параметры сигналов — все это принято называть интерфейсом. Сегодня наиболее распространенными являются стандарты EIDE и SCSI.

Интерфейс — это совокупность правил взаимодействия устройств и про­грамм между собой или пользователем и средств, реализующих это взаимо­действие. Понятие интерфейс включает как аппаратные, так и программные средства. Аппаратный или интерфейс устройств — это и линии связи между устройствами, и устройства сопряжения, и способ преобразования переда­ваемых от устройства к устройству сигналов. В случае с программными

средствами — это, прежде всего, сами программы, кроме того, внешний вид программы, включая дизайн (т. е. наличие и размещение меню, кнопок и т. д.), позволяющий облегчить работу с данной программой. По способу передачи информации различают параллельные и последовательные интер­фейсы. В параллельном интерфейсе данные передаются по нескольким идущим параллельно проводникам одновременно. Как правило, проводни­ков восемь, что соответствует одному байту информации, или кратно вось­ми — кратно байту. В IBM-совместимых компьютерах используется стан­дартный параллельный интерфейс Centronics (аппаратно он реализуется в виде разъемов LPT на задней панели системного блока). В последователь­ном интерфейсе все биты каждого байта передаются друг за другом чаще всего по одной линии. В IBM-совместимых компьютерах обычно использу­ется стандартный последовательный интерфейс RS-232C (аппаратно он реа­лизуется в виде разъемов СОМ на задней панели системного блока). В современных компьютерах все большее распространение получает после­довательный интерфейс USB (Universal Serial Bus), имеющий большую про­пускную способность, чем RS-232C. Наиболее важной характеристикой любого интерфейса является его пропускная способность. У параллельного интерфейса пропускная способность значительно выше, чем у последова­тельного интерфейса, при условии идентичности быстродействия приемо­передающих цепей и пропускной способности соединительных линий. По­этому RS-232C используется в основном для нетребовательных устройств, например, мыши. Повышать быстродействие интерфейса за счет увеличения тактовой частоты практически не имеет смысла, т. к. волновые свойства используемых кабелей оставляют желать лучшего. В случае с параллельным интерфейсом ограничивает скорость передачи следующий фактор: все про­водники имеют разброс во времени прохождения сигналов — от передатчи­ка до приемника сигналы по разным линиям приходят неравномерно, одни немного раньше, а другие позже. Для надежной передачи данных электрон­ную схему обмена создают с учетом возможного разброса времени прохож­дения сигналов, что является одним из основных факторов, ограничиваю­щих повышение пропускной способности параллельного интерфейса.

Для любого интерфейса, физически соединяющего два устройства, разли­чают три возможных режима работы — дуплексный, полудуплексный и симплексный. Дуплексный режим позволяет передавать по одному каналу связи информацию в обоих направлениях. Полудуплексный режим позволяет передавать информацию в обе стороны по одному каналу, но только по очереди: сначала в одну сторону, потом уже в другую. Полудуплексный ин­терфейс обязательно имеет схему переключения направления канала. Сим­плексный режим предполагает только одностороннюю передачу информации.

Другим немаловажным параметром любого интерфейса является допустимое удаление подключаемых устройств. Оно ограничивается частотными свойст­вами соединительного кабеля и помехозащищенностью интерфейса. Инте-

ресно то, что приходится учитывать помехи, возникающие от соседних ли­ний интерфейса (так называемые перекрестные помехи). Для устранения перекрестных помех в качестве соединительного кабеля можно использовать витую пару для каждого из соединений.

Теперь немного о платах расширения. Формы представления данных, ис­пользуемых в персональном компьютере, существенно различаются. Так же как различаются по своим физическим принципам работы все устройства, подключаемые человеком к компьютеру (монитор, принтер, клавиатура и т. д.).

По вышеуказанной причине для поддержки взаимодействия устройств не­обходимо выполнять преобразование форм представления информации. Эту задачу осуществляют специальные устройства, которые обычно называют адаптерами. Конструктивно они выполняются в виде печатных плат, кото­рые с одной стороны имеют стандартный разъем для сопряжения с шиной, а с другой — специфический разъем (или разъемы) для связи с соответст­вующим устройством. По мере совершенствования технологий необходи­мость в адаптерах отпадает, потому что часть функций по преобразованию сигналов берет на себя электронная схема подключаемого устройства, а не­которые функции выполняют компоненты материнской платы. В виде плат расширения, как правило, выпускают такие устройства, как видеоплата, платы портов ввода/вывода, сетевые платы, модемы, звуковые платы и т. п.

Контроллер ввода/вывода представляет собой устройство, которое обслужи­вает разнообразные внешние устройства, такие как принтер, клавиатура, мышь и т. п. Подключение их к системной шине осуществляется через спе­циальные схемные элементы, называемые портами. Различают параллель­ные и последовательные порты. Параллельный порт позволяет передать за один рабочий такт, по крайней мере, один байт, поскольку каждому биту выделен отдельный проводник (контакт), поэтому все составляющие байта передаются одновременно, параллельно. Последовательный порт содержит для передачи данных только одну пару проводников, и потому биты, со­ставляющие сигнал, проходят через порт последовательно.

Наиболее часто контроллер ввода/вывода способен обслуживать три па­раллельных порта (LPT1 ... LPT3) и четыре последовательных (СОМ1 ... COM4). Для LPT-портов используют 25-контактные разъемы, для СОМ-портов 9- или 25-контактные. Разъемы выходят на заднюю панель систем­ного блока, и уже к ним подключаются соединительные кабели внешних устройств. Общее число разъемов, как правило, меньше числа портов.

Одна из немногих вещей, дошедших до нас в неизменном виде с начала 80-х годов, когда только стала зарождаться архитектура IBM-совместимых компьютеров, — это два последовательных порта. Даже параллельный порт и тот модифицировался, практически ни на одном из современных PC вы не увидите ";чистого"; SPP (Standard Parallel Port) порта — это будет его либо

модификация ЕРР (Enhanced Parallel Port), либо ЕСР (Extended Capabilities Port). He найдете вы на последних материнских платах и привычного разъ­ема для клавиатуры — его заменило компромиссное решение — PS/2-порт. Таким образом, единственное, что осталось неизменным в течение вот уже почти 20 лет, — это два СОМ-порта на материнской плате.

Наиболее современные интерфейсы, которые должны со временем пол­ностью заменить старые варианты (СОМ и LPT), называются USB и FireWire, чтобы не вдаваться в подробности их функционирования, просто приведем их сравнительные характеристики (табл. 1.1).

Таблица 1.1. Сравнение современных внешних интерфейсов

Сердцем компьютера является тактовый генератор, который занимается генерацией специальных импульсов, подаваемых на предназначенный для этого вход устройства. Даже несмотря на то, что на электронную схему компьютера будет подаваться все необходимые напряжения питания, она не будет работать до тех пор, пока на вход центрального процессора и других компонентов не начнут подаваться тактирующие импульсы. Иногда их на­зывают синхроимпульсами, потому что синхронно с ними передаются абсо­лютно все сигналы, которые только имеются в компьютере.

Всю важность синхронизирующих (тактовых) импульсов передать в двух словах очень сложно. Они играют главенствующую роль при согласовании скорости работы различных устройств, что позволяет организовать совмест­ную работу таких медленных устройств, как дисковод для гибких дисков, например, с очень быстрой основной памятью. Основной единицей изме­рения скорости работы также является тактовый импульс (например, про­цесс чтения данных начинается через три такта после запроса или данные доставляются от одного устройства другому в течение одного тактового им­пульса). Синхронизация работы всех устройств относительно одного общего тактового сигнала позволяет обеспечить быстрый взаимный доступ. Напри-

мер, если на вход процессора поступил тактовый импульс, то можно с уве­ренностью сказать, что в этот самый момент такой же импульс поступил на вход основной памяти, что позволяет открыть канал доступа процессора к памяти. Все сигналы (данных или адреса) обязательно ";привязываются"; к тактовым импульсам, что позволяет синхронизировать моменты ";готовно­сти"; всех устройств. Ведь внутреннее устройство всех компонентов отлича­ется друг от друга так же, как и их технические параметры (электрические, временные и т. п.). Устройство готово принять или выдать данные только в том случае, когда его электронная схема не занята обработкой внутренних служебных сигналов.

Питание для электронных компонентов компьютера поставляется при по­мощи соединительных кабелей от блока питания. Для того чтобы быть уве­ренным в качестве приходящего питания, все поступающие на плату на­пряжения (обычно это +5, —5, +12 и —12 В) обязательно ";фильтруются"; при помощи целого ряда конденсаторов, которые за счет своей емкости сглажи­вают все возникающие скачки напряжения.

Сегодня очень модно говорить об уменьшении напряжения питания про­цессоров и других устройств, а блоки питания продолжают выдавать все те же напряжения, что и раньше (сделано это для совместимости со старым оборудованием). Адаптацией новых ";железок"; к суровым условиям стандар­тизации занимается так называемый модуль регулятора напряжения, име­нуемый иначе как VRM (Voltage Regulator Module). Регулятор предназначен для формирования нужных напряжений питания процессора, модулей па­мяти и микросхем чипсета. Позволяет настраивать материнскую плату под различные модели процессоров, использующих разное напряжение питания, а еще используется при разгоне (при небольшом увеличении напряжения процессоры иногда разгоняются значительно лучше). Качественные регуля­торы обеспечивают регулировку напряжения в широких пределах (от 1,3 до 3,5 В с шагом 0,1 В), простые же экземпляры, как правило, имеют более ";грубый"; шаг, например, 0,5 В. В качестве дополнительных услуг регулятор VRM предоставляет возможность обеспечения стабильности рабочих напря­жений на плате, чего может не обеспечивать дешевый блок питания.

Такого краткого описания вполне достаточно, чтобы в общих чертах пере­дать принцип работы любого компьютера — все остальные подробности вы найдете далее в этой главе, либо в главах, посвященных описанию отдель­ных компонентов ПК.

Чем живет компьютер...

Несмотря на то, что компьютер очень сложен в своем устройстве, понять его устройство и принцип работы не так уж и сложно. Главное, не доходить до уровня мистицизма. Компьютер не способен мыслить и действовать са-

мостоятельно. Все происходящие в нем процессы описываются в работаю­щих программах, которые написаны такими же людьми, как и мы. Даже функции жизнеобеспечения компьютера (регенерация памяти и т. п.) дейст­вуют только потому, что это предусмотрели его разработчики, создав соот­ветствующие программы обслуживания. Без программы компьютер не ум­нее обычного утюга.

Компьютер — это электронная вычислительная машина (ЭВМ). Это означа­ет, что все узлы компьютера состоят из электронных компонентов, а не из механических деталей. Простейшим примером вычислительной машины является логарифмическая линейка. Сколько поколений ученых и простых школьников пользовалось преимуществами этой далеко не электронной штуковины? Немало было изобретено механических устройств, предназна­ченных для вычислений. Наиболее распространенное из них — арифмометр. Но, несмотря на популярность этих устройств, компьютеры все-таки стали делать на электронных компонентах. Почему? Проблема в том, что все ме­ханические устройства могут вычислять только по заранее заложенным в них алгоритмам, а формул, по которым производятся вычисления в разных науках просто бесконечно много. Представляете, какого размера будет уст­ройство для вычисления, например, всех формул по школьному курсу фи­зики. Ведь для каждой формулы должен иметься собственный вычислитель­ный узел. Теоретически, конечно, можно создать конструкцию вычисли­тельного узла для каждой существующей формулы, но на практике это нереально. Электронную машину перестроить значительно легче. Нужно всего лишь задать другую программу.

Идея программирования стара как мир. Давным-давно один француз, Жо­зеф Жаккар (1752—1834), придумал использовать в ткацком станке подобие перфокарты — дощечку с дырочками. Эта дощечка закладывалась в специ­альную щель в ткацком станке. Рычажки, которые попадали в дырочки, двигались свободно, а те, которые не попадали в них, блокировали рычаги станка. В результате ткань получалась с узором, заданным расположением дырочек в дощечке.

Примерно так же работает компьютер: вся информация в нем представлена в виде ";есть дырка";, что соответствует логической единице, либо ";нет дыр­ки";, что представляет собой логический ноль. Простейшей единицей ин­формации является так называемый бит (bit) (от англ. binary digit — двоич­ная цифра). Иногда бит сравнивают с лампочкой или выключателем, кото­рые могут быть в двух состояниях: включено (единица) или выключено (ноль). Как правило, в компьютере обмен информацией осуществляется не отдельными битами, а группами по восемь бит, которые называются байтами.

Вы уже знаете, что ни один процессор, каким бы он мощным ни был, не сможет работать без программы. То же самое относится абсолютно ко всем электронным компонентам. Единственная функция ";интеллектуальности";,

которую обычно встраивают в любую микросхему, — это функция поиска программы действий. Абсолютно все процессоры, используемые в IBM-со­вместимых компьютерах, при включении питания начинают поиск столь необходимой им программы в блоке под названием BIOS. Разработчикам остается только разместить в нем те программы, которые позволят цен­тральному процессору сначала разобраться во всех подключенных устройст­вах, а затем успешно организовать их совместную работу.

Программы подразделяют на два типа: □ системные; □ прикладные.

Системные программы направлены в основном на облегчение работы поль­зователя на персональном компьютере. Например, программа проверки диска самостоятельно ищет и исправляет ошибки в каталогах, расположен­ных на диске, проверяет достоверность данных о свободном месте на диске и т. д. Пользователю при этом нет необходимости знать о тонкостях устрой­ства того же жесткого диска и используемой файловой системы.

Прикладные программы направлены в основном на облегчение работы поль­зователя с различными файлами, объектами,' устройствами, например, с текстовыми файлами, принтером или сканером.

В отдельной категории стоит операционная система, которая выполняет са­мые разнообразные функции: от системных операций вроде проверки диска или реестра до прикладных задач вроде калькулятора, простейшего графи­ческого редактора и т. п. В общей сложности операционная система играет роль своеобразного буфера между аппаратным обеспечением персонального компьютера и программами, которые использует пользователь. Иначе мож­но сказать, что она представляет собой интерфейс между ";железом"; и поль­зователем.

ГЛАВА 2

Из чего состоит ПК

Наиболее важные показатели любого компьютера — это то, какие програм­мы он может выполнять, с какой скоростью он это делает, сколько инфор­мации (игр, музыки, видеофильмов) может разместить в себе, а также какие устройства могут быть подключены. Все эти характеристики зависят от комплектации компьютера, например, процессора, оперативной памяти, жесткого диска и т. д.

Начиная с первых моделей компьютера IBM PC, предусматривалось ис­пользование в основном готовых узлов и деталей. При этом один компо­нент ПК подключается к другому, просто вставляется в разъем или привин­чивается. Есть, конечно, разъемы, с которыми приходится повозиться, но в подавляющем большинстве все устройства относительно легко можно ус­танавливать, снимать или заменять.

Персональный компьютер (имеется в виду IBM-совместимый компьютер) это не единое устройство, он построен по модульному принципу, что по­зволяет заменять, устанавливать или удалять различные его компоненты, не подвергая риску всю систему. При этом ваши навыки работы с отдельными узлами могут быть минимальными, а ваши действия с компьютером схожи с игрой с обычным детским конструктором.

До сегодняшнего дня дошли практически все конструктивные решения, принятые для первого IBM PC. Мало того, они практически не изменились и продолжают использоваться в той ";девственной"; форме, которую придали им разработчики первых моделей этого компьютера.

История знает немало примеров, когда название нового продукта, ставшего популярным, становится нарицательным. Например, слово ";саундбластер"; (Sound Blaster) обозначает любую звуковую плату, несмотря на то, что это всего лишь название одной из самых первых моделей звуковых плат, выпу­щенных компанией Creative Labs.

Самый главный отличительный признак всех IBM-совместимых компьюте­ров — это использование того или иного типа корпуса для размещения ос­новных компонентов. От этого зависит то, какие платы (устройства) могут быть использованы в данной модели компьютера. В переносных компьюте­рах, выполненных в виде небольшого чемоданчика, нельзя использовать, например, звуковую плату PCI, т. к. она просто не поместится в корпус. Даже среди настольных компьютеров, имеющих достаточно большой кор­пус, существует проблема, когда в некоторые типы корпусов не входят те или иные полноразмерные платы расширения, и приходится вновь отправ­ляться в магазин за новой покупкой.

Итак, мы определили, что системный блок является основным компонен­том любого настольного компьютера. Почему настольного? Да потому, что сегодня получили достаточно широкое распространение и другие компью­теры, например, так называемые ноутбуки (note book) (портативные компь­ютеры). Несмотря на то, что они функционально нисколько не уступают своим настольным аналогам, их высокая стоимость не доступна для средне­го пользователя. К тому же применение других более тонких технологий для изготовления этих устройств не позволяет использовать компоненты ноут­бука для установки в настольный компьютер и наоборот. Так что же содер­жится внутри системного блока?

В системном блоке размещается так называемая материнская плата (Moth­erboard), на которой расположены все основные компоненты компьютера: процессор, порты ввода/вывода, оперативная память и т. д., а также щеле­вые разъемы (слоты) для подключения практически любых дополнительных устройств, выполненных в виде плат расширения.

Материнская плата (системная плата) — название происходит от соответст­вующих английских слов Motherboard и System Board. Это самая большая печатная плата в компьютере. На ней устанавливаются все необходимые для работы компьютера устройства: центральный процессор, оперативная па­мять, микросхема BIOS, обслуживающая логика и т. д.

Применительно к материнским платам встречаются такие понятия, как:

□ форм-фактор, позволяющий ввести различия между стандартами этого и так уже вдоль и поперек стандартного компонента компьютера. Наибо­лее распространены два форм-фактора — AT и АТХ. Первый вариант по­степенно уходит в прошлое, в то время как второй укрепляет свои пози­ции на рынке настольных компьютеров с каждым днем все больше и больше. Более подробно различия форм-факторов рассмотрены далее;

□ чипсет — представляет собой набор микросхем составляющих ";скелет"; материнской платы. Функционально компоненты, входящие в состав чипсета, представляют собой единую электронную схему.

Как вы уже поняли, материнская плата является обязательным компо­нентом любого компьютера. Все устройства, которые можно подключить к

компьютеру, соединяются с ним при помощи разъемов, находящихся на этой плате, — других способов просто нет.

Настройка компонентов материнской платы производится при помощи пе­ремычек (джамперов) или так называемых DIP-переключателей (DIP Switches). Джамперы (Jumpers) переставляют с помощью длинного пинцета и только при выключенном напряжении питания. В противном случае можно запросто случайно задеть ";не те"; контакты и привести плату в нера­бочее состояние. Недостаток джамперной технологии — мелкие перемычки, как правило, черного цвета, плохо заметны, особенно при слабом освеще­нии, к тому же их небольшой размер требует поистине хирургической точ­ности при установке. DIP-переключатели на практике значительно удобнее: их намного лучше видно без дополнительного освещения и нет риска поте­рять мелкую перемычку. Кроме того, достаточно тем же пинцетом или дру­гим узким предметом (отверткой или ручкой) переместить переключатель в другое положение — и все готово.

Во многих материнских платах применяют и безджамперную технологию, которая позволяет обойтись без единой перемычки или переключателя, т. е. все настраивается автоматически. А те настройки, которые, по мнению производителей, должны быть доступны пользователю, выполнены в виде опций программы Setup базовой системы ввода/вывода (BIOS Setup). Хо­роша технология, ничего не скажешь! Да вот без недостатков никак не об­ходится: если вы умудритесь установить какие-нибудь недопустимые для вашего ";железа"; параметры и компьютер перестанет включаться вообще, то единственным способом спасти своего ";электронного друга"; останется ап­паратное обнуление CMOS-памяти при помощи традиционной перемычки.

Внутри системного блока ближе к передней панели имеются отсеки для ус­тановки дисковода для гибких дисков, жесткого диска, привода CD-ROM и других устройств. В качестве стандартных размеров для всех внутренних устройств были приняты размеры применяемых в первых компьютерах дис­ководов — 5,25 и 3,5"; (знак "; означает единицу измерения ";дюйм";, равный примерно 2,54 см). Установка ";трехдюймовых"; устройств в отсек размером 5,25"; возможна, но только при наличии специальной переходной рамки. Ближе к задней панели расположен отсек, в котором находится блок пи­тания.

На задней панели системного блока имеются прямоугольные щелевидные отверстия, обычно прикрытые металлической планкой. Они предназначены для вывода наружу внешних разъемов, установленных практически на каж­дой плате расширения. При помощи металлической скобы все платы при­кручиваются к системному блоку, что препятствует их самопроизвольному выпадению из разъемов. Размеры системного блока ограничивают возмож­ные размеры плат расширения, поэтому на их размер введены довольно жесткие нормативы.

На передней панели системного блока имеются: кнопка включения питания POWER, кнопка сброса RESET, иногда еще одна, например, TURBO или SLEEP.

Существует несколько модификаций системных блоков, подробно их осо­бенности мы рассмотрим в соответствующей главе. В настоящее время наи­более распространены две модификации — Mini-Tower и Midi-Tower. Пер­вая применяется для устаревшего форм-фактора AT, а вторая для совре­менного продвигаемого всеми известными производителями форм-фактора АТХ.

Блоки питания всех широко распространенных корпусов имеют стандарт­ную конструкцию, но в зависимости от размера корпуса они могут быть рассчитаны на различную мощность и количество разъемов для питания устройств. На разъемы питания выводятся стандартные напряжения +5, —5, + 12 и -12 В, которые используются для большинства устройств: материн­ской платы, дисководов, жестких дисков и т. д.

Примечание

Следует отметить, что для питания материнской платы используются все пи­тающие напряжения, идущие с блока питания: +5, -5, +12 и -12 В. Питание на­копителей осуществляется отдельными проводами и разъемами с напряжени­ем +5 и +12 В.

Все виды корпусов в принципе являются стандартными, что позволяет для сборки ";конструктора"; использовать стандартные платы и устройства.

Плата расширения (часто говорят карта расширения) — печатная плата, ко­торая при подключении к определенному разъему на материнской плате расширяет стандартные возможности компьютера. Например, звуковая пла­та добавляет возможность вывода звука на внешние колонки, а не только на системный динамик. К платам, играющим роль переходника между компь­ютером и подключаемым устройством, применимо еще одно название — адаптер. То есть электроника платы позволяет адаптировать компьютер к приему незнакомых сигналов, которые использует подключаемое устройст­во. Яркий пример — сетевая плата.

Форма и размеры плат расширения должны обязательно соответствовать нижеприведенным конструктивным характеристикам.

□ Размер печатной платы (длина и высота) должен соответствовать приня­тым соглашениям (как правило, стандарты вводят один или несколько ведущих производителей устройства). В противном случае пользователь просто не сможет поместить плату расширения в системном блоке.

Платы расширения, имеющие максимально разрешенный размер, назы­вают ";полноразмерными";. Из-за конструктивных особенностей некоторых моделей материнских плат ";полноразмерные"; платы можно установить только, например, в один слот расширения, а для остальных слотов при-

дется приобретать платы уменьшенного размера. К счастью, практически все современные платы имеют значительно меньшие размеры, чем это позволено спецификацией. Это сделано не столько для удобства пользо­вателя, сколько в целях экономии материала, из которого изготовлена печатная плата устройства. Очень важно при этом, чтобы геометрия нижнего края платы как можно лучше соответствовала выступам на ма­теринской плате (высокие конденсаторы, радиатор и т. п.).

□ Разъем на печатной плате должен в точности соответствовать ответному разъему на материнской плате. При этом учитываются размеры и коли­чество контактов, а также электрические параметры интерфейса, которые для каждой шины расширения находятся в строго определенных рамках.

Такой подход позволяет стандартизировать выпускаемые устройства и повысить их совместимость со стандартом IBM PC. He зря ведь некото­рые специалисты называют этот компьютер обычным конструктором — все должно отлично подходить друг к другу, иначе вся затея с открытой архитектурой никому не нужна.

□ Расстояние от края разъема до края материнской платы жестко фиксиро­вано, что должно учитываться при разработке плат расширения. Для каждой шины расширения приняты различные расстояния, чтобы пре­дотвратить случайную установку платы в неподходящий для нее разъем.

На внешнем крае любой платы расширения имеется металлическая планка с отогнутым ";ушком";, в котором просверлено отверстие. При ус­тановке платы это отверстие совмещается с аналогичным отверстием на корпусе системного блока, что позволяет закрепить плату при помощи обычного винта с соответствующей отверстию резьбой. С одной сторо­ны, это сделано для предотвращения случайного выпадения платы, с другой — такой способ позволяет свести к минимуму возможность изъ­ятия устройства при включенном питании.

Внимание!

Взявшись за отвертку, не забудьте о том, что сначала компьютер следовало бы выключить. Некоторые производители материнских плат размещают рядом со слотами для установки модулей памяти светодиод, который позволяет вовремя обнаружить наличие электропитания на компонентах ПК (во время работы ком­пьютера этот светодиод светится).

Крепежные планки иногда приносят немало хлопот из-за некоторого разброса их размера. Может получиться так, что разъем платы полностью вошел в ответный разъем на материнской плате, а скобка с отверстием никак не хочет плотно прилегать к корпусу системного блока. В этом случае попытка полностью закрутить крепежный винт приведет к вытас­киванию противоположного края платы из разъема. Такую планку при­дется либо подгибать при помощи плоскогубцев, придавая при этом пра-

вильную форму скобке, либо ограничиться неполным закручиванием крепежного винта. То есть в такой ситуации придется действовать, как говорится, ";по ситуации";.

□ Расстояние между соседними разъемами одной шины также фиксирова­но, что предъявляет жесткие требования к высоте электронных компо­нентов на плате расширения. Наиболее наглядно это заметно при уста­новке непредусмотренного конструкцией вентилятора охлаждения на ра­диатор видеоплаты — очень часто при этом становится невозможной установка плат в близлежащие разъемы.

Такова уж судьба открытой архитектуры IBM-совместимых компьютеров — отдельные компоненты собираются воедино при помощи различного типа ";быстрых"; соединений — разъемы, защелки и т. п. Производители как будто сговорились и объявили ";войну"; паяльнику. Теперь можно забыть про этот ";дореволюционный"; инструмент и работать в свое удовольствие одной от­верткой.

Для подключения любых устройств (внутренних или внешних) к разъемам, расположенным на материнской плате или на задней панели системного блока, используются соединительные кабели. Внешне все они похожи на сетевой шнур, подключенный к тому же компьютеру, но имеют разную толщину и количество проводников внутри изоляции. А еще они отличают­ся типами разъемов, подключенными по краям каждого кабеля.

Для подключения внешних устройств, таких как монитор, принтер, модем или мышь, обычно используются круглые кабели с разъемами в виде трапе­ции с двух- или трехрядным расположением контактов. Такая форма разъе­ма позволяет подключать устройства ";слепым"; методом, когда системный блок повернут к вам лицевой панелью, а разъем находится на его задней панели.

Для подключения внутренних устройств, таких как жесткий диск, привод CD-ROM, используются плоские ленточные кабели с ";насажанными"; на них плоскими разъемами. Термин ";насажанные"; требует отдельного объяс­нения: контакты разъемов со стороны, обращенной к кабелю, имеют ножи, подрезающие и смещающие изоляцию проводников кабеля. Для заделки кабелей в такие разъемы существуют специальные прессы, но при острой необходимости можно обойтись подручными средствами — отверткой, плоскогубцами или еще чем-нибудь.

Плоские разъемы встречаются двух типов:

□ со штырьковыми контактами — они предназначены для подключения устройств, относящихся к интерфейсу IDE, а также флоппи-дисководов;

□ со щелевыми контактами — они предназначены для подключения уст­ройств, ответный разъем которых реализован в виде контактов, выпол­ненных печатным способом, на краю печатной платы. Яркий пример — дисковод 5,25";.

Все компоненты любой модели IBM-совместимого компьютера можно под­разделить на четыре категории в зависимости от их предназначения:

□ устройства ввода;

□ вывода;

□ обработки;

□ хранения информации.

Устройства ввода информации — это клавиатура, мышь, сканер, Web-ка­мера, цифровая фотокамера. Устройства вывода информации — это мони­тор, принтер, звуковая плата. Устройство обработки информации — это центральный процессор, а также процессоры, размещенные на платах рас­ширения (SCSI-контроллер, звуковая плата и т. п.). Для хранения инфор­мации используются различного рода накопители: со сменными накопите­лями, а также стационарные, расположенные в системном блоке постоянно.

Для временного хранения информации, промежуточных результатов вычис­лений используются модули оперативной памяти. Объем этих модулей мо­жет изменяться в довольно широких пределах (для современных модулей от 32 до 512 Мбайт), что позволяет свободно добавлять или уменьшать общий объем оперативной памяти компьютера, от чего зависит как скорость рабо­ты операционной системы, так и возможность запуска разнообразных про­грамм. Например, для комфортной работы в программе 3ds max требуется как минимум 256 Мбайт памяти, тогда как для работы в пакете Microsoft Office вполне достаточно 32—64 Мбайт.

Для постоянного хранения информации, программ, игр используют жесткие диски емкостью от 1 до 80 Гбайт. Конечно, существуют винчестеры и по 250 Гбайт, но они пока что слишком дороги для обычного пользователя. Стоимость жестких дисков емкостью по 20—60 Гбайт сегодня является вполне доступной, что делает такой объем наиболее популярным.

Для переноса информации (например, документов) с одного компьютера на другой обычно используются дискеты, имеющие емкость от 1 до 3 Мбайт, а также компакт-диски емкостью 650—700 Мбайт. Менее распространены, но все же часто встречаются специальные дискеты с повышенной емкостью, например, Iomega ZIP с емкостью каждой от 100 до 250 Мбайт или LS-120 с емкостью дискет 120 Мбайт. Для каждого типа дискет требуется установка специального дисковода, совместимого с данным типом дискет.

Все вышеописанные категории устройств выполняются в виде плат расши­рения или устройств, устанавливаемых в один из внутренних отсеков сис­темного блока ПК. Очень важным моментом является то, что абсолютно все устройства, подключаемые к компьютеру, обладают совместимостью со стандартами, принятыми для данного типа устройств, например, все жест­кие диски совместимы с интерфейсом АТА или SCSI. Хотя в последнее время очень популярными стали так называемые внешние устройства, кото-

рые представляют собой те же внутренние устройства, но только они рас­считаны на подключение к одному из внешних разъемов (интерфейсов).

Существует миф, что монитор самая главная часть компьютера, но это не­правда. Почему так думают, кстати, очень многие пользователи? Давайте попробуем разобраться.

□ Когда мы печатаем текст, смотрим фильм или играем, то используем: клавиатуру, мышь и монитор, на котором отображаются все наши дейст­вия, включая и результат — набранный текст, фильм или, например, мертвый монстр, когда вы играете. Системный блок продолжает стоять, занимая место на столе, и никак в процессе работы (игры) не участвует.

□ Когда нам нужно включить или выключить компьютер, установить но­вую игру, мы, конечно, пользуемся кнопками на системном блоке, но этим его функции и ограничиваются. Он продолжает стоять, абсолютно никак не влияя на ситуацию: мы продолжаем работать с клавиатурой, мышью и монитором.

Ни у кого не возникает сомнений, что клавиатура и мышь это устройства ввода информации. Но то, что основным звеном любого компьютера явля­ется системный блок, а не монитор, сразу способны понять немногие. В этом нет ничего страшного, и если вы думали так же, то, прочитав дан­ную книгу, вы сможете понять истинное назначение всех компонентов ва­шего компьютера.

ГЛАВА 3

Системный блок

Покупка персонального компьютера обычно начинается с выбора системно­го блока, т. к. он в основном определяет как внешний вид, так и функцио­нальные возможности будущего компьютера (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Внешний вид трех системных блоков

Системный блок необходим компьютеру для того, чтобы предохранить электронные компоненты ПК от механического повреждения и создать для них относительно стабильный температурный режим.

Конструктивно системный блок настольного компьютера представляет со­бой прямоугольный металлический корпус (рис. 3.2), в котором размещены все основные узлы персонального компьютера: материнская плата, блок пи­тания, платы расширения, дисководы и т. п. Кроме того, обязательными компонентами любого системного блока являются: системный динамик, выключатель электропитания POWER, кнопка общего сброса RESET, ин-

дикаторы электропитания, обращения к жесткому диску, иногда имеются кнопка переключения компьютера в режим TURBO и индикатор, указы­вающий на режим работы. На задней панели системного блока можно уви­деть разъемы для подключения кабеля питания и соединительных кабелей монитора, звуковой системы и т. д. Металлический корпус системного бло­ка накрывается крышкой, покрытой слоем изоляционного материала (как правило, такую роль играет обычная белая эмаль).

Рис. 3.2. Системный блок со снятой крышкой и пластмассовой передней панелью

Крышка системного блока, как правило, закрепляется восьмиугольными винтами, которые легко откручиваются крестообразной отверткой или 6 мм гаечным ключом. Откручивать следует только те винты, которые находятся по краям системного блока (именно они и удерживают крышку). В против­ном случае блок питания может упасть внутрь корпуса и что-нибудь сло­мать. Не стоит использовать электрические отвертки — они так и стремятся перетянуть винты, после чего открутить их будет достаточно сложно.

В классическом исполнении крышка выполняется в виде буквы П. Но в последнее время все чаще стали встречаться корпуса с раздельными боко­выми стенками, при этом верхняя стенка выполняется несъемной.

Разновидности системных блоков

Системные блоки отличаются друг от друга большим количеством парамет­ров, но один из основных — это форм-фактор. Встречаются разновидности AT и АТХ. Они отличаются:

□ блоками питания — форм-фактор AT не поддерживает стандарт ";Расши­ренное управление питанием";, отключить его можно, лишь прекратив подачу напряжения путем выключения кнопкой Power. В блоках питания

ATX имеется возможность программного отключения при помощи управляющего сигнала с материнской платы. При этом на плату продол­жает подаваться определенное ";дежурное"; напряжение, которое можно отключить только при помощи тумблера, расположенного на задней па­нели системного блока, или вынув сетевой шнур из розетки. Это необхо­димо, например, для поддержки программного включения компьютера при помощи опций BIOS или клавиатуры;

□ расположением материнской платы — если внутри системного блока внимательно рассмотреть крепления под материнскую плату, то можно увидеть, что плата в АТ-корпусах размещена длинной стороной вниз. В то время как АТХ-плата обычно имеет форму ";стоящего"; прямоуголь­ника;

□ расположением разъемов портов ввода/вывода — в материнских платах АТХ практически все стандартные порты, такие как LPT, COM, USB и др., запаяны в саму плату, а в системном блоке имеются специальные вырезы под них.

Системные блоки также различаются габаритами корпуса и его расположе­нием в пространстве. Наиболее распространены четыре вида: ";башни"; (Tower), ";полубашни"; (Midi-Tower), ";мини-башни"; (Mini-Tower) и ";плоские"; (Desktop). Они наиболее распространены среди компьютеров, предназна­ченных для самостоятельной сборки, т. к. предоставляют массу возможно­стей для удобного и быстрого монтажа.

Примечание

Следует отметить, что кроме этого есть также корпуса Big-Tower, Super-Big-Tower и FileServer, которые имеют, как правило, специализированное примене­ние и менее распространены.

Существует еще одна пара типов — LPX и NLX, но они применяются для сборки так называемых фирменных компьютеров от известных производи­телей, к тому же они представляют собой вместилище для нестандартных на первый взгляд материнских плат, у которых все слоты расширения и основ­ные разъемы вынесены на отдельную плату, поставляемую с системным блоком. Мы их рассматривать не будем, т. к. вы все равно не сможете найти таких корпусов в свободной продаже.

Все разновидности ";башен"; отличаются друг от друга габаритами корпуса, а также количеством свободного места для дополнительных внутренних уст­ройств и мощностью блока питания. Конструктивно они очень похожи друг на друга. Их, как правило, устанавливают на пол или на стол рядом с мони­тором и другими устройствами. Материнская плата в них расположена вер­тикально, а вставленные в нее платы горизонтально.

Плоский системный блок устанавливается на стол наибольшей гранью и может служить подставкой для монитора, материнская плата расположена

в нем горизонтально, а вставленные в нее платы вертикально. С одной сто­роны, корпуса типа ";Desktop"; удобнее, чем разновидности ";Tower";, напри­мер, в них легче производить монтаж плат и т. п. Но в то же время никто вам не мешает положить ";башню"; на бок, тем самым ";превратив"; ее в обычный плоский корпус. Поэтому все споры о том, какой тип корпусов все-таки лучше, не имеют под собой практически никакого смысла — все дело во вкусе пользователя. Стоит отметить, что в свободной продаже сего­дня в основном встречаются корпуса типа ";башня";. Главный недостаток го­ризонтального расположения системного блока — это вертикальное распо­ложение жестких дисков, при котором на их механику, предназначенную, в общем-то, на горизонтальное положение диска, нагрузка увеличивается во много раз, что не может положительно сказаться на их долговечности. Правда, производители в один голос утверждают, что вертикальное положе­ние нисколько не мешает нормальной работе жесткого диска и не уменьша­ет его срока службы, но факт есть факт — уверенности в этом нет, поэтому стоит все-таки предпочесть ";родное"; положение и выбрать вертикальный корпус.

Внимательно изучив прайс-лист какой-нибудь компьютерной фирмы, мож­но обратить внимание на то, насколько сильно иногда отличаются компью­терные корпуса по цене. Это требует небольшого объяснения. Цена компь­ютерного корпуса зависит от нижеприведенных факторов.

□ Качество материала, из которого собран корпус, — к основным анализи­руемым параметрам относятся такие, как толщина металла, качество об­работки краев, что должно препятствовать повреждению пальцев об за­усенцы и т. п. Дешевые корпуса отличаются непрочным каркасом, что можно определить, когда системный блок еще пустой и стоит без верх­ней крышки. Пошатайте его, он будет похож на огромный кусок желе. В дорогих корпусах применяется более толстое железо, которое ко всему прочему не так режется при неаккуратном прикасании к торцам метал­лических пластин, чего не скажешь о тонком железе, которое даже при хорошей обработке краев может порезать пальцы.

□ Известность производителя — например, наиболее качественные корпуса выпускают такие компании, как InWin или Enlight. Естественно, что та­кие корпуса будут стоить на порядок дороже своих ";близнецов"; от ";бе­зымянных"; производителей, которые так любят украшать свою продук­цию гордой надписью ";Made in China";.

□ Дизайн корпуса — здесь основным правилом будет: на вкус и цвет това­рищей нет, правда, закономерность все-таки проглядывается. Стандарт­ные грязно-белые цвета оцениваются, как правило, на порядок меньше, чем яркие и контрастные.

Удачным можно признать дизайн, при котором разъемы для портов USB, разъемов для микрофона и наушников выведены на лицевую панель

(рис. 3.3). Особенно это удобно, когда системный блок устанавливается в специальную нишу компьютерного стола, т. к. при этом большое коли­чество проводов, подключенных сзади системного блока, мешают вытас­кивать его ";на свет божий";. А ведь шина USB как раз предполагает регу­лярное включение/выключение устройств даже без перезагрузки компь­ютера.

Рис. 3.3. Размещение разъемов звуковой платы и шины USB на лицевой панели

□ Мощность блока питания — очень важный параметр. В дешевых систем­ных блоках можно встретить низкокачественные и маломощные блоки питания, которые могут не справиться с нагрузкой и сгореть или мо­гут вывести из строя некоторые компоненты компьютера. Тем более что практически все современные компьютеры на базе процессоров Athlon XP/Pentium 4 предъявляют особые требования к мощности блока питания.

Компоненты системного блока Материнская плата и блок питания

Классический вариант установки материнской платы в системный блок АТХ подразумевает такое расположение блока питания в его верхней части, чтобы при этом поток воздуха от вентилятора охлаждения был направлен на центральный процессор и модули оперативной памяти. Первоначально в соответствии со спецификацией АТХ от вентилятора блока питания требо­валось нагнетать воздух в корпус, однако его компоненты сами достаточно сильно нагреваются в процессе работы, поэтому процессор обдувается стру­ей уже горячего воздуха, что не способствует его эффективному охлажде­нию. Вследствие чего вентиляторы в блоках питания АТХ снова стали рабо­тать на отсасывание воздуха наружу, что, при наличии дополнительного на­гнетающего вентилятора в передней части корпуса, обеспечивает сквозной поток воздуха, ";омывающий"; практически все компоненты компьютера При всех своих достоинствах корпуса с верхним расположением блока пи­тания они имеют и недостатки — например, большие габаритные размеры

особенно в высоту. С целью их уменьшения в некоторых моделях корпусов ";Midi-Tower"; блок питания развернули на 90° и расположили параллельно материнской плате (рис. 3.4). Такое решение при незначительном увеличе­нии ширины системного блока позволило резко уменьшить его высоту и, сохраняя возможность установки трех больших внешних устройств, свойст­венную корпусам типа ";Midi-Tower";, приблизиться к размерам ";Mini-Tower";. В этом случае вентилятор блока питания расположен непосредственно над процессором и процесс отвода горячего воздуха от кулера охлаждения об­легчается. Но и такая система не обошлась без недостатков: сравнительно небольшой промежуток между материнской платой и блоком питания, на­пример, не позволяет установить переходник Slotl/Socket370. Вторым не­достатком такого решения является ухудшение общей циркуляции воздуха в корпусе, т. к. вентилятор блока питания работает в замкнутом пространст­ве, отгороженным спереди отсеками для накопителей и соединительными кабелями, подключенными к ним, а снизу платой видеоадаптера. Кроме этого, погоня за уменьшением габаритов корпуса привела к тому, что боль­шинство корпусов при установке полноразмерных материнских плат АТХ не позволяют установить накопители в отсеки 5,25";. Правда, большинство современных системных плат укладываются в эти ограничения, но, тем не менее, владельцам таких корпусов надо быть внимательными при выборе новой материнской платы.

Рис. 3.4. Системный блок — вид со стороны блока питания

Отсеки для накопителей

Существует два типа форм-фактора устройств, которые предназначены для установки в отсеках, расположенных в передней части системного блока (рис. 3.5). Еще во времена самых первых IBM PC, в корпусе был преду-

Рис. 3.5. Внутренние отсеки для установки накопителей

смотрен отсек для 5,25"; накопителя на гибких дисках. Позже появились бо­лее компактные накопители с габаритами 3,5";, образующие вторую группу устройств, для которых предусмотрены соответствующие посадочные места. Следует иметь в виду, что реальная ширина 5,25 и 3,5"; устройств несколько больше, т. к. их название исторически обусловлено габаритами 5,25 и 3,5"; дискет. Одни устройства, например флоппи-дисководы, требуют внешнего доступа, а другие (жесткий диск) нет. Форм-фактор 3,5"; применяется для изготовления магнитооптических и ленточных накопителей, жестких дис­ков, дисководов большой емкости LS-120, Iomega Zip. Форм-фактор 5,25"; используется для таких устройств, как магнитооптические накопители, же­сткие диски, ленточные накопители, дисководы большой емкости Jazz, приводы CD-ROM и CD-RW, устройства, предназначенные для мобильного подключения жестких дисков, — Mobile Rack. При выборе системного бло­ка обратите внимание на размеры отсеков обоих размеров, чтобы они по­зволяли установить все необходимые устройства. Отсеки для 3,5"; устройств с внешним доступом, а их, чаще всего, бывает один или два, в корпусах ти­па Desktop располагаются вертикально, что не всегда удобно. От компьюте­ров фирмы Apple в мир IBM PC перешла мода на установку 3,5"; флоппи-дисководов не обычным способом, а используя щель. Это, может быть, и красиво, но далеко не удобно. Дело в том, что выталкивающий механизм дисковода не рассчитан на выбрасывание дискеты на столь большое рас­стояние, при этом часто дискету приходится вытаскивать, уцепившись за самый ее кончик. Отсеки размером 5,25"; могут использоваться, например, для интерфейсных панелей звуковых плат (рис. 3.6), а также панелей, на которых могут находиться разъемы портов USВ, COM, IrDA, цифровой жидкокристаллический индикатор, отображающий ошибки при загрузке, значения напряжений, частоту процессора, скорости вращения вентилято­ров и значения температур и т. п.

Рис. 3.6. Внешний вид панели звуковой платы, которая предназначена для установки в отсек 5,25";

Примечание

Инфракрасные приемопередатчики — Infrared Data Association (IrDA) — исполь­зуются для беспроводного соединения устройств. Например, некоторые модели принтеров и компьютеры типа Notebook оборудованы подобными устройствами.

Кнопки управления

На лицевой панели системного блока находится как минимум две кнопки управления: Power и Reset. Кроме этого может быть еще несколько кнопок, например, Turbo или Sleep. Следует обратить внимание на дизайн этих кно­пок, для чего приведу несколько советов, которых можно придерживаться:

□ кнопка Power должна выделяться цветом и размером. Для корпусов AT лучшим выбором можно считать тумблер, а для АТХ кнопка должна быть немного утоплена в корпус, чтобы предотвратить случайное ее нажатие;

□ кнопка Reset должна быть маленькой и обязательно утопленной, что также позволит предотвратить случайное нажатие.

Вентиляторы охлаждения

Ни для кого не секрет, что почти 50% мощности, потребляемой компью­терным ";железом";, выделяется в виде тепла. Греются практически все ком­поненты ПК: жесткий диск, видеоплата, центральный процессор, микро­схемы чипсета, да и блок питания вносит свою лепту в общий тепловой фон. Поэтому для обеспечения необходимого температурного режима при­меняют системы принудительного охлаждения, внутри системного блока создается воздушный поток, охлаждающий на своем пути все, что греется. Подсчитано, что стандартный офисный компьютер с минимальным ком­плектом плат и блоком питания мощностью 200 Вт позволяет получить теп­ла до 80 Вт, что объясняет факт особой излюбленности внутренностей ком­пьютера для насекомых.

В любом даже самом дешевом корпусе имеется хотя бы один вентилятор, расположенный в блоке питания, он предназначен для отсасывания горяче­го воздуха из системного блока. При этом сквозь щели, например, через приемное отверстие флоппи-дисковода внутрь засасывается более холодный воздух помещения. Несмотря на внешнюю простоту устройства вентилятора (рис. 3.7), его рабочие параметры могут очень сильно отличаться в зависи­мости, например, от материала корпуса и т. п.

Рис. 3.7. Внешний вид вентилятора охлаждения для блока питания

При выборе нового вентилятора (дополнительного или для замены старого) стоит обратить внимание на его характеристики.

□ Материал корпуса и лопастей — наилучший вариант материала для кор­пуса вентилятора это алюминий, а для лопастей пластик достаточно твердый, чтобы нормально работать при высоких температурах, и до­вольно пластичный (гибкий), чтобы оказывать достаточное сопротивле­ние механическим повреждениям (трещинам, сколам и т. п.).

□ Вес вентилятора — хороший вентилятор должен иметь ощутимый вес, который придают ему качественные подшипники.

□ Качество внутренней поверхности лопастей — поверхность должна быть гладкой, чтобы сопротивление воздуху было как можно меньше, в про­тивном случае вентилятор сам будет выделять некоторое количество теп­ла за счет силы трения.

□ Маркировка проводников питания — фирменные вентиляторы всегда имеют маркировку, указывающую на способ подключения, тогда как бе­зымянные производители зачастую стараются ";сэкономить"; на этом.

□ Шум и вибрация — наилучший вариант, когда слышно работу вентиля­тора только при поднесении его к уху, но такие решения сегодня стоят немалых денег, поэтому придется поискать компромисс между ценой и уровнем шума. Вибрация вентилятора просто недопустима, т. к. это го­ворит о низком качестве сборки или о том, что вентилятор уже был в эксплуатации длительное время (помыли, почистили и на прилавок...).

Еще одним немаловажным фактором можно считать выбор типа подшип­ника, на котором собран вентилятор. Существует две разновидности:

О подшипник скольжения;

□ подшипник качения.

Первую разновидность — подшипники скольжения — лучше всего применять в условиях повышенной или пониженной влажности. Следует иметь в виду, что при высоких температурах срок их службы значительно сокращается, зато они, как правило, обладают относительно невысоким уровнем шума.

Вторую разновидность — подшипники качения — лучше всего применять в условиях высоких температур, но при этом готовьтесь к относительно высо­кому уровню шума.

В Интернете можно встретить рекомендации по приобретению вентилято­ров с торговой маркой Sunon или Nidec, т. к. эти компании лидируют в об­ласти систем охлаждения. Официальные сайты обеих компаний можно най­ти по адресам: .tw/standard.htm, /fans.html. Несмотря на эти утверждения, существует масса других произ­водителей, выпускающих неплохие вентиляторы, например, Matsushita Electric, NMB Technologies, Indek Corporation, Comair Rotron, Y.S.Tech.

Блок питания

Блок питания (часто обозначается как БП) преобразует переменный ток сети электропитания (220 В) в постоянный ток низкого напряжения. Блок питания, как правило, имеет несколько выходов с разными напряжениями, которые обеспечивают питанием соответствующие компоненты компьютера. Электронные схемы блока питания поддерживают эти напряжения стабиль­ными вне зависимости от колебаний сетевого напряжения в широких пре­делах (от 180 до 250 В).

При выборе блока питания следует обратить внимание на следующие пара­метры:

□ уровень КПД — он должен составлять не менее 65% при полной нагруз­ке на всех выходах;

□ диапазон изменения тока нагрузки — должен быть от 10 до 100%;

О уровень шума и пульсаций всех выходных напряжений — должен быть как можно ниже;

□ уровень электромагнитного излучения — должен быть как можно ниже; □ качество изоляции выходных напряжений от электросети;

□ диапазон допустимого напряжения электросети — для стандарта 220 В может находиться в пределах от 180 до 265 В;

□ рабочий диапазон изменения частоты питающего напряжения — может быть в пределах от 48 до 63 Гц;

□ диапазон рабочих температур — может быть от 0 до +40°С при относи­тельной влажности от 10 до 85% без выпадения конденсата.

От качества блока питания зависит стабильность работы всего компьютера, т. к. даже самые качественные комплектующие не способны выдерживать несоответствующие нормативу токи и напряжения, выгорая при каждом удобном случае.

В свое время встречались такие случаи, когда вместо нормальных блоков питания АТХ использовались переделанные AT. Отличить их можно по не­правильной работе режима Standby, точнее, по полной неработоспособности этого режима (включение или выключение компьютера при помощи кла­виатуры). Такие переделанные блоки питания просто не способны обеспе­чить технические режимы, характерные для АТХ-блоков. Отличить поддел­ку можно после вскрытия блока питания: в настоящем АТХ должно быть три силовых транзистора, а не два. Из-за этого стали популярны корпуса с кнопкой отключения питания сзади корпуса. Она оказалась востребован­ной, потому что компьютер не мог сам отключиться.

Устройство блока питания

Любой блок питания (рис. 3.8) состоит из двух функциональных блоков: сетевого выпрямителя и преобразователя напряжения. Преобразователь на­пряжения включает в свою схему такие блоки, как конвертер и устройство управления. Конвертер, в свою очередь, состоит из следующих блоков:

□ инвертор — предназначен для преобразования постоянного выходного напряжения сетевого выпрямителя в переменное напряжение прямо­угольной формы;

Рис. 3.8. Блок питания персонального компьютера с открытым корпусом

□ силовой трансформатор — обеспечивает гальваническую развязку электро­сети с нагрузкой, работает на повышенной частоте (примерно 60 кГц);

□ высокочастотный LC-фильтр — сглаживает высокочастотные пульсации напряжения питания.

Устройство управления обеспечивает мощные транзисторы инвертора им­пульсами возбуждения изменяемой длительности, реализуя, таким образом, принцип широтно-импульсного регулирования и стабилизации выходного напряжения. Кроме того, оно выполняет функции плавного включения и аварийного выключения.

Идеальный блок питания должен иметь входные и выходные фильтры, ";за­пас"; по основным электрическим параметрам, но этим как раз и пользуются производители дешевых блоков питания. Дело в том, что без этих фильтров схема блока будет работать вполне достойно, даже при максимальной на­грузке на все компоненты. Тем более что в общей стоимости купленного компьютера очень сложно выделить цену отдельных комплектующих, в ча­стности, системного блока.

Кроме электронной схемы в блоке питания обязательно имеются: вентиля­тор охлаждения, сетевой выключатель, переключатель напряжения электро­сети (на 220 и ПО В), общий сетевой разъем, сетевой разъем для подключе­ния монитора, кабели питания с разъемами для материнской платы и нако­пителей. Для подключения к материнской плате обычно используются два 6-контактных (Р8 и Р9 в AT) разъема или один 20-контактный (в АТХ) разъем. Для питания накопителей предназначены 4-контактные разъемы (рис. 3.9), которые отличаются по размеру: Large Style и Small Style. Если разъемов не хватает, можно использовать специальные Y-разветвители.

Рис. 3.9. Кабели питания для подключения внутренних накопителей

Блок питания ATX обеспечивает выходные напряжения +3,3 (в блоках пи­тания AT он не использовался), ±5, ±12 В. Кроме того, в модификации ATX v2.03 для обеспечения повышенных требований новых процессоров Intel Pentium 4 предусмотрен дополнительный 4-контактный разъем для подведения к плате напряжений 5 и 12 В, т. к. основной разъем уже не спо­собен обеспечить все требования к питанию материнской платы.

В блоках питания АТХ используются специальные управляющие сигналы POWER ON и 5V Standby. Первый из них обеспечивает включение системы при помощи, например, клавиатуры, а второй — позволяет ";поддерживать"; систему в так называемом ";спящем"; режиме.

Рекомендации

по выбору системного блока

Самое главное условие, которое должен выполнять системный блок, — это обеспечить возможность установки всех используемых вами компонентов, при этом он также должен снабдить все эти компоненты необходимым пи­танием. От этого следует отталкиваться при выборе системного блока для уже работающей системы, например, если вы хотите приобрести более ка­чественный дизайн или более мощный блок питания и т. п. В основном же критерии выбора могут быть следующими.

□ Количество отсеков для установки внутренних накопителей — здесь сле­дует вспомнить, что отсеки могут быть рассчитаны на два форм-фактора устройств: 3,5"; и 5.25";. Отсеки первого типа предназначены для установ­ки таких устройств, как флоппи-дисковод, Iomega Zip, LS-120, требую­щих наличия выхода на лицевую панель корпуса, и жестких дисков, для которых достаточно места внутри корпуса. Определите, какие устройства будут установлены у вас на компьютере: например, стандартная конфи­гурация предполагает наличие одного флоппи-дисковода и одного жест­кого диска, поэтому для нее вполне достаточно двух посадочных мест в отсеке и одного ";выхода"; на лицевую панель системного блока.

Отсеки для устройств 5,25"; предназначены для установки таких устройств, как приводы CD-ROM (DVD-ROM), Mobile Rack и т. п. К тому же при помощи специальных салазок (переходников) можно установить устрой­ства меньшего размера, так что чем больше будет отсеков, тем лучше.

На некоторых системных блоках встречается вместо одного 3,5"; отсека щель, предназначенная для установки флоппи-дисковода. Такой вариант, конечно, выглядит намного симпатичнее стандартного отсека, но иногда в дешевых корпусах эта щель смещена по вертикали, что либо препятст­вует нормальной установке дисковода и последующей его работе, либо не оставляет места для установки под дисковод жесткого диска (фактиче­ски этим ";убивается"; одно свободное посадочное место).

□ Качество выполнения корпуса — при внешнем осмотре следует прове­рить правильность расположения отверстий и отсеков под платы, нако­пители, плотность крепления крышек (крышки), возможность установки большой материнской платы, удобство доступа к внутренним компонен­там, а также жесткость всей конструкции.

При покупке в первую очередь снимите с системного блока боковые крышки и легонько нажмите сверху, немного раскачивая вправо/влево. Если вы почувствуете характерный ";дребезг";, то можете сразу ";откиды­вать"; этот вариант в сторону и продолжать выбор среди других моделей. Хороший корпус должен представлять собой устойчивую несущую кон­струкцию, а не ";конструктор";, который только и держится за счет уста­новленных компонентов.

В дешевых корпусах заглушки на задней панели блока под платы расши­рения и разъемы портов ввода/вывода приходится выламывать. В лучшем случае имеются отверстия для отвертки, в противном же случае выламы­вать приходится руками.

□ Мощность блока питания — она должна составлять как минимум 230 Вт. Мощный блок питания позволит без особых проблем установить на ком­пьютер два жестких диска, мощную видеоплату, привод CD-RW, в об­щем такие устройства, которые при включении компьютера потребляют очень большое количество энергии.

□ Низкий уровень излучения — качественное экранирование достигается только за счет плотного прилегания крышки системного блока к метал­лическому корпусу. Фирменные системные блоки имеют покрытие внут­ренней части специальным материалом (пермаллоем), который практи­чески не пропускает низкочастотные электромагнитные излучения.

□ Дизайн системного блока — несмотря на субъективность восприятия, этот параметр важен хотя бы потому, что когда внешний вид компьютера вам нравится, это создает положительную рабочую обстановку. Для каж­дой торговой марки можно найти приличное количество различных мо­дификаций корпусов, имеющих практически одинаковые технические параметры, но отличающиеся по выполнению дизайна.

Наиболее качественные и дорогие системные блоки, как правило, предос­тавляют массу различных удобств. Например, съемные крышки, съемные отсеки под жесткие диски, крепления блока питания, допускающие его бы­стрый демонтаж, а также отсутствие необработанных кромок. Даже если вы не собираетесь регулярно менять ";начинку"; компьютера, все равно стоит предпочесть именно такой корпус, т. к. при этом вы гарантированно приоб­ретаете жесткую конструкцию, которая при перемещении блока не будет ";хлюпать";, что может привести к частичному выпадению плат расширения из своих разъемов и их выходу из строя.

Наиболее качественные блоки питания, поддерживающие современный стандарт ATX v2.03, выпускают нижеприведенные компании.

□ High Power. /. Выпускает модели OEM ChiefTec/SuperMicro, Enlight.

□ 3Y Power Technology и Sparkle Power Inc. / и /. Выпускают модели SPI.

□ Min Maw International, /. Выпускает модели MMI.

□ Fong Kai Industrial. /. Выпускает модели FKI.

□ Sea Sonic Electronic Co Ltd и FSP Group Inc. .tw/ и /. Выпускают модели Fortron, PowerMan.

Подобные блоки обязательно имеют хотя бы один сертификат таких тесто­вых лабораторий, как UL, CSA, TUV, СВ, СЕ, VDE, FCC, FTZ, DEMKО, NEMKO, FIMKO & SEMKO. Соответствующие наклейки должны быть расположены на видном месте блока питания.

Интересной является продукция швейцарской компании Microtech, которая производит системные блоки для России на ";Калужском заводе радиообору­дования";, что немного удивительно. Придирчивый пользователь теперь не сможет найти при всех своих усилиях надпись ";Made in China"; или другую уже привычную и дорогую сердцу российских пользователей. Продукция этого завода полностью соответствует европейским и российским стандар­там, имеет санитарно-гигиенические сертификаты и т. д. Официальный сайт компании находится по адресу: /.

Блок бесперебойного питания

Блок бесперебойного питания представляет собой устройство, предназна­ченное для защиты компьютера от сбоев в электросети, вплоть до полного пропадания в ней электричества (рис. 3.10). Чаще всего этот блок называет­ся UPS (читается ";УПС";) — Uninterruptible Power Supply — источник беспе­ребойного питания (ИБП). Современные мощные блоки UPS даже дают гарантию защиты от попадания молнии на входные цепи питания.

Существует целый ряд причин, которые могут вызвать перезагрузку компь­ютера, либо его зависание.

□ Чрезмерное понижение напряжения (";проседание"; напряжения) — может возникнуть из-за резкого увеличения нагрузки в электросети, например, после включения мощного обогревателя, кипятильника, электрочайника, лифта в подъезде и т. п. Наиболее часто встречающаяся проблема.

□ Высоковольтный импульс — кратковременное очень сильное увеличение напряжения, может быть связано с близким грозовым разрядом (молни­ей) или включением напряжения на подстанции после аварии.

Рис. 3.10. Внешний вид блока бесперебойного питания UPS

□ ";Скачок"; напряжения — кратковременное увеличение напряжения в се­ти, связанное с отключением мощных потребителей, например, обогре­вателя, лифта в подъезде.

□ Отключение напряжения — может быть как кратковременным, так и длительным, что может являться следствием аварий, грозовых разрядов и т. п.

□ Нестабильность частоты — обычно является следствием перегруженности всей энергосистемы города (поселка, деревни). Само по себе изменение частоты не представляет особой опасности, т. к. компьютеры оснащены импульсными блоками питания. С другой стороны, большая часть моде­лей UPS воспринимает сильное понижение частоты как пропадание на­пряжения, и дальнейшая работа осуществляется от встроенных аккуму­ляторов.

□ Электромагнитные и радиопомехи — присутствуют в электросети прак­тически постоянно, т. к. вызываются работой широкого спектра разно­образных устройств: от электробритвы до электросварки.

В нескольких словах назначение блока бесперебойного питания можно опи­сать как защита компьютера от шумов и импульсов в электросети, а также коррекция сетевого напряжения и защита от перегрузок. Главной особен­ностью является то, что они способны обеспечить компьютер необходимым напряжением питания даже при полном исчезновении напряжения в элек­тросети.

Мощность блока бесперебойного питания обычно указывается в вольт-амперах, а мощность нагрузки (компьютера) в ваттах, что может запутать пользователя при выборе необходимой модели. Типичная нагрузка — это импульсный блок питания компьютера и других устройств (например, мо­нитора), коэффициент мощности которых обычно составляет 0,65—0,7. При выборе блока UPS следует его мощность в вольт-амперах умножить на КПД блока питания компьютера, в результате чего получится мощность в ваттах, на которую рассчитана данная модель.

Для подключения оборудования блоки UPS, как правило, оснащены стан­дартными разъемами, но из-за разнообразия стандартов при выборе не по-

мешает обратить внимание на совместимость имеющихся кабелей питания с выходными разъемами источника бесперебойного питания, в противном случае вам придется дополнительно приобретать различные переходники или другие кабели.

Устройство и принципы работы UPS

Практически все модели UPS обладают общей структурой: встроенный ак­кумулятор, постоянно подзаряжаемый от электросети, и устройство управ­ления и контроля над напряжением в электросети.

Аккумулятор (батарея) поддерживает работу подключенного к нему компь­ютера в течение некоторого времени, которое зависит от потребляемой им мощности, номинальной емкости аккумулятора, его возраста и степени за­ряда. После того как заряд аккумулятора исчерпается, схема управления UPS, которая постоянно следит за степенью разряда, подает команду на от­ключение подключенного к нему устройства (компьютера). Как только на­пряжение в электросети восстанавливается, схема управления возвращает UPS в режим работы от сети и сразу же начинает подзарядку аккумулятора.

Несмотря на общее конструктивное исполнение, технические показатели разных моделей UPS могут сильно отличаться друг от друга. Например, та­кие как: время переключения на батареи и обратно, помехоустойчивость, КПД и, самое главное, цена.

Существует три типа источников бесперебойного питания:

1. Offline UPS — блок бесперебойного питания с переключением, еще их называют резервными блоками питания. В режиме работы от сети (";нор­мальный режим";) напряжение от входа UPS поступает к подключенному компьютеру через фильтры шумов и импульсов. Часть мощности переда­ется на выпрямитель, оттуда же получает зарядный ток и батарея. Если напряжение на входе выходит за допустимые нормы, схема управления переключается в режим работы от батареи. Инвертор преобразует посто­янное напряжение аккумулятора в переменное, при этом последний постепенно разряжается. Электронный переключатель обеспечивает пе­реключение в интервале от 3 до 8 мс. Учитывая, что почти у всей совре­менной компьютерной аппаратуры блоки питания импульсные, пере­ключение происходит без прерывания питания самого компьютера.

Основным недостатком такого решения является неполная защита от помех в сети. Например, при существенном понижении или повышении напряжения Offline UPS будет вынужден переключиться на батарею, что не является разумным выходом из положения. Кроме того, при большом скачке напряжения возможен пробой и выход из строя как и самого UPS, так и компьютера.

К достоинству данной реализации UPS можно отнести только их деше­визну — из-за нее, кстати, в ранних моделях инвертор выдавал форму напряжения в виде меандра, а не в виде синусоиды или даже трапеции, что необходимо при питании определенного вида устройств. Хотя ком­пьютерному блоку питания, в общем-то, подойдет и меандр.

Представители данного типа: АРС BackUPS, ELTECO ЕМ и OptiUPS VS.

2. Line Interactive UPS — блок бесперебойного питания, взаимодействующий с электросетью. Данная схема отличается от предыдущей схемы наличи­ем специального трансформатора. Часть мощности при этом расходуется на поддержание батареи в заряженном состоянии. Система контроля UPS анализирует входное напряжение, контролирует его форму и ампли­туду. Если напряжение сети становится слишком низким (например, ниже 195 В) или слишком высоким, блок анализа электросети пытается скорректировать величину напряжения, переключая отводы автотранс­форматора. Кроме того, этот трансформатор сглаживает скачки напря­жения. Таким образом, такой UPS реже переходит на работу от батарей, тем самым повышая срок их службы. Если напряжение становится на­столько низким, что переключение отводов уже не помогает, то UPS пе­реключается на работу от батареи. Если на вход UPS поступает напряже­ние искаженной формы, блок анализа электросети также переключает UPS в режим работы от батареи. Некоторые модели UPS способны кор­ректировать форму напряжения, не переключаясь на работу от батареи. Если форма напряжения в электросети ";неправильная";, а напряжение есть, компьютер от нее отключается. Сама же электросеть остается под контролем блока анализа сети. Инвертор поддерживает напряжение на компьютере в течение некоторого времени, зависящего от заряда акку­муляторов. Если сетевое напряжение за это время не становится нор­мальным, после разряда батареи UPS отключает компьютер.

К наиболее продвинутому типу UPS с трансформатором относится ре­шение с так называемым феррорезонансным трансформатором. Он прак­тически идеально защищает от импульсных помех и во время переклю­чения отдает накопленную магнитную энергию в нагрузку, снижая общее время переключения на питание от батарей.

Как правило, все модели Line Interactive UPS оборудованы достаточно качественными фильтрами от различных импульсных и радиопомех.

К недостаткам такого решения можно отнести некоторую зависимость формы выходного напряжения от входного и отсутствие строгой стаби­лизации напряжения.

Представители данного типа: все модели АРС (включая Matrix), кроме BackUPS; NeuHaus Smart-Line, Liebert Corporation PowerSure, MGE UPS SYSTEM PowerSure и Pulsar EL, ESV+, а также OptiUPS E/ES, PS/PS RM и ELTECO EM-A.

3. On-Line UPS— этот вид блоков бесперебойного питания еще называют ";UPS с двойным преобразованием энергии";. Отличительная особенность этого вида — наличие мощного выпрямителя. Он не только занят подза­рядкой аккумулятора, но и является постоянным преобразователем для нагрузки даже в режиме питания от электросети. При этом в UPS имеет­ся специальная линия, которая позволяет в случае необходимости питать нагрузку напрямую от электрической сети в обход блока питания. Она служит только для тех случаев, когда какой-либо элемент UPS выходит из строя.

Пока электросеть функционирует нормально, напряжение питания про­ходит через выпрямитель UPS, после чего оно, преобразованное инвер­тором, поступает на вход компьютера. Выпрямитель преобразует пере­менное напряжение электросети в стабилизированное постоянное напря­жение — этот фактор считается главной отличительной особенностью On-Line UPS. Это же постоянное напряжение используется для заряда батарей. Если напряжение в сети выходит за нижнюю границу диапазона входных напряжений, компьютер начинает питаться от аккумулятора. После того как напряжение в электросети восстановится до нормальной величины, выпрямитель опять начинает заряжать батарею и питать ин­вертор.

Недостатки On-Line UPS: очень высокая цена, которая гораздо выше, чем для предыдущих двух типов; выпрямитель, инвертор и батарея вклю­чены постоянно, даже когда качество электропитания не вызывает наре­каний. Таким образом, непрерывно работающая система двойного пре­образования постоянно рассеивает в виде тепла 20—30% полезной элек­троэнергии. Тепло, постоянно выделяемое схемой UPS, негативно сказывается на сроке службы батареи и других узлов.

Достоинства: практически нулевое время переключения с электросети на батареи и обратно; строгая стабилизация выходного напряжения; незави­симость формы выходного напряжения от помех на входе; практически полная защита нагрузки.

Представители данного типа: все модели Liebert Corporation UPStation, MGE UPS SYSTEM Pulsar EX, PowerWare Prestige и ELTECO PS.

Вне зависимости от принадлежности к тому или иному типу в обязанности UPS не входит защита электронного оборудования от пропадания напряже­ния на протяжении нескольких часов и более. Если возникают постоянные проблемы с остановкой подачи электроэнергии более чем на 3—5 часов, то есть смысл обзавестись дизельным генератором, действительно способным взять на себя функции электростанции. Основная же прерогатива UPS — поддержать в течение нескольких десятков минут работоспособность ком­пьютера в условиях длительного пропадания электропитания и дать воз­можность корректно завершить работу ПК с полным сохранением всех

данных. Прежде чем иссякнет заряд батарей, UPS либо начнет выдавать звуковой сигнал о необходимости закрытия программ, либо с помощью имеющегося специального программного обеспечения и придаваемого управ­ляющего кабеля самостоятельно произведет аккуратный выход. Конечно, существуют модели UPS, позволяющие подпитывать компьютер на протя­жении 2—3 (а то и более) часов. Это, в первую очередь, модульные источ­ники (например, АРС Matrix-UPS), вооруженные дополнительными блока­ми батарей. Но, так или иначе — заряд батарей недолговечен.

Такие устройства, как лазерные принтеры или копировальные аппараты, подключать к выходу UPS не рекомендуется, поскольку при работе они в отдельные моменты потребляют большую пиковую мощность, что может привести к перегрузке инвертора и отключению нагрузки. Поэтому многие производители устанавливают на выходе ИБП дополнительные розетки, обеспечивающие защиту только от перенапряжения и помех. В основном это относится к маломощным устройствам.

Может оказаться полезной и такая функция, как ";холодный старт";, т. е. возможность включения подсоединенного к UPS компьютера в отсутствие напряжения во внешней электросети. Это бывает необходимо, например, когда нужно срочно принять или отправить письмо по электронной почте.

Все модели блоков UPS обязательно оснащаются встроенными функциями тестирования (проверки исправности внутренних узлов). При этом осущест­вляется контроль внештатных ситуаций, таких как возникновение перегруз­ки или короткого замыкания, анализируется состояние батарей, степень их разряда, а также правильность подключения блока UPS. При подаче пита­ния на UPS автоматически запускается процедура тестирования, которая затем повторяется через определенные промежутки времени. Этот процесс можно запустить и вручную, нажав соответствующую кнопку (правда, если таковая имеется).

В устройствах всех производителей установлены батареи со сроком службы 3—5 лет по стандарту Euro Bat. Для блоков UPS с двойным преобразовани­ем напряжения можно установить батареи с большим сроком службы — 5—8 или 10 лет. Тем не менее, учитывая качество российских электросетей, нужно быть готовым к тому, что менять их придется несколько чаще. На сокращение срока службы батарей влияет также и несоблюдение климати­ческого режима в помещении, где они находятся.

Во многих блоках UPS предусмотрена возможность горячей замены батарей (без прерывания питания нагрузки). Под этим понимается, что пользователь сам может купить батареи и заменить старые. Если вы не исключаете этого, то следует обратить внимание на наличие в блоке UPS возможности пита­ния нагрузки отфильтрованным напряжением в обход основной схемы. Пе­реход в этот режим происходит автоматически при возникновении неис-

правностей во внутренних узлах или вручную для проведения обслужива­ния, например, той же замены аккумуляторов. Эта функция имеется у всех блоков с двойным преобразованием напряжения, а также у некоторых ли­нейно-интерактивных устройств.

Важно учитывать при выборе UPS такие факторы, как простота их эксплуа­тации и технического обслуживания. Для конечного пользователя большое значение имеют средства индикации состояния батарей и подключенной нагрузки. Самые простые средства отображения нужной информации -светодиоды, более информативные — жидкокристаллические дисплеи. На­личие у блока UPS интерфейсных разъемов позволяет осуществлять удален­ный мониторинг процесса электропитания оборудования, что также зна­чительно упрощает их техническое обслуживание. Для этих целей блоки бесперебойного питания оснащаются разъемом для последовательного ин­терфейса RS-232C. Стоит также сказать несколько слов о программном обеспечении, поскольку наличие у блока UPS интерфейсных разъемов само по себе ничего не дает. Кроме предоставления пользователю информации о состоянии аккумуляторов и подключенной к нему нагрузки (компьютера), специально разрабатываемое программное обеспечение позволяет управлять настройками системы.

Производители UPS

□ АРС (American Power Conversion). Серии SmartUPS, BackUPS, Matrix, Symmetra;

□ NeuHaus Distributor Group. Серия SmartLine;

□ Liebert Corporation. Серии PowerSure, UPStation; □ MGE (Merlin Gering). Серия Pulsar;

□ PowerWare. Серия PowerWare Prestige;

□ ELTECO. Серии EM, PS, EM-A;

□ OptiUPS. Серии VS, E/ES, PS/PS-RM.

Сетевые фильтры

Сетевые фильтры, они же ";пилоты";, служат для защиты от электромагнит­ных помех и повышения качества электрического сигнала, что способствует продлению срока службы компонентов компьютера, в первую очередь, бло­ка питания.

Применение сетевого фильтра позволит вам избежать щелчков в динамика) звуковых колонок в момент включения/отключения холодильника и т. п.

Проблемы,

характерные для компьютерных корпусов

Компьютерный корпус как устройство обычно предоставляет меньше всего хлопот по сравнению со всеми остальными компонентами компьютера. Блоки питания ";горят"; чрезвычайно редко, т. к. в них нет особенно чувст­вительных к перепадам напряжения элементов.

Основные проблемы, которые можно смело связать с компьютерным кор­пусом, можно отразить в следующем списке:

О компьютер не включается, вентилятор в блоке питания не крутится, не слышно, чтобы начал свою работу жесткий диск;

□ компьютер после нескольких часов работы начинает ";зависать";, помогает только отключение на некоторое время;

□ компьютер после ";зависания"; не удается выключить при помощи кнопки Power, помогает только выдергивание сетевой вилки из розетки и т. д.

ГЛАВА 4

Клавиатура

Клавиатура является наиболее важным устройством ввода информации, ко­торое смог придумать человек. Несмотря на то, что создано множество аль­тернативных устройств, например мышь, сканер, микрофон, фотокамера, клавиатура остается единственным универсальным средством ввода прак­тически любой информации. Объясняется данный факт просто — еще на первом компьютере IBM PC клавиатура выполняла те же функции, что и сегодня, поэтому все разработчики программного обеспечения в своих про­граммах обязательно предусматривают возможность не только ввода ин­формации с помощью клавиатуры, но и управления всеми протекающими процессами. Понятие ";горячая клавиша"; укоренилось именно благодаря всесторонней поддержке клавиатуры со стороны не только программ, но и самой распространенной операционной системы Windows.

Примечание

";Горячие клавиши"; (hot keys) или иначе клавиши быстрого вызова — это кла­виши, одновременное нажатие на которые сразу же вызывает определенные действия программы.

Компьютерная клавиатура своим происхождением обязана обычной пишу­щей машинке. Именно поэтому клавиши на ней расположены соответст­венно раскладке QWERTY (ЙЦУКЕН). Это сделано для того, чтобы облег­чить переход пользователей с обычной печатной машинки на компьютер­ную клавиатуру. Таким образом, те, кто научился печатать на машинке, теперь без особого труда могут набирать тексты на клавиатуре. Компьютер намного сложнее устроен, чем пишущая машинка, поэтому и количество клавиш на них различно. На компьютерной клавиатуре имеется около двух десятков дополнительных клавиш, которых нет ни у одной машинки. Это такие клавиши, как , , ..., , , , дополнительная цифровая клавиатура и т. д. Еще одна тенденция: у современных ПК кла-

виатура имеет большее количество клавиш, чем клавиатура более ранних

моделей.

Дополнительные клавиши на компьютерной клавиатуре предоставляют пользователю возможность выполнения некоторых управляющих функций. К этому разряду клавиш относятся:

□ клавиши управления курсором — стрелки вверх <Т>, вниз <■!>, влево -> и вправо <->>;

□ переход на страницу вперед (или ) и назад (или );

О в начало <Ноmе> и конец текста;

□ клавиши удаления или и вставки или ;

□ две клавиши управления и две специальные клавиши .

Клавиши и используются в сочетании с другими, нажимаемы­ми одновременно с ними клавишами, чтобы изменить значение нажатия клавиш. Кроме того, на всех современных клавиатурах имеется клавиша, на которой нанесен логотип Windows, зарегистрированный в качестве торговой марки. При нажатии такой клавиши автоматически открывается меню Пуск операционной системы Windows.

Еще одно отличие компьютерной клавиатуры от пишущей машинки: нали­чие дополнительных цифровых клавиш, расположенных справа от основных клавиш. Для чего это нужно? Компьютер очень часто используется для вво­да большого количества цифровых данных (например, в бухгалтерии), по­этому, по мнению разработчиков дизайна, расположенные в стороне от ос­тальных цифровые клавиши должны упростить ввод больших цифровых массивов. На практике это вполне оправдано — передвигать пальцами уда­ется намного быстрее, чем всей кистью сразу. Это позволяет ускорить ввод цифровых данных в несколько раз.

Распространено два типа раскладки клавиатуры:

□ машинописная;

□ Windows.

Машинописная, еще ее называют ";неправильная"; раскладка, в точности по­вторяет раскладку печатной машинки. Ее можно распознать по расположе­нию буквы Ё в нижнем правом углу. Кроме того, точка с запятой вынесена на верхний ряд.

Раскладка Windows (";правильная";) впервые появилась в операционной сис­теме с одноименным названием. В нее были внесены небольшие, но эф­фективные усовершенствования. Например, почти неиспользуемая буква Ё была перенесена в далекий угол, а на ее место поместили клавишу с часто применяемыми знаками: точкой и запятой.

Устройство и принципы работы

Клавиатура настольного компьютера представляет собой отдельный конст­руктивный блок. У портативных ПК (ноутбуков) клавиатура входит в состав корпуса, а число клавиш на ней значительно меньше, чем у настольного ПК (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Внешний вид классической прямоугольной клавиатуры

Наиболее распространенный стандарт клавиатуры — это клавиатуры, имеющие 101 — 103 клавиши, размещенные по стандарту ";QWERTY";. Все различия сводятся к незначительным вариациям расположения и формы некоторых служебных клавиш, а также особенностям, которые обусловлены используемым языком (так, например, предназначенные для российского рынка клавиатуры имеют на буквенных клавишах двойную маркировку — латиницей и кириллицей).

Рис. 4.2. Мультимедийная клавиатура с целым рядом дополнительных клавиш

Встречаются так называемые мультимедийные клавиатуры (рис. 4.2), имею­щие на ";борту"; дополнительные клавиши для быстрого запуска программ, регулировки громкости звука, управление приводом CD-ROM и т. п. К та­ким клавишам можно отнести, например, следующие:

— запускает браузер (browser) Интернета или иначе Web-брау­зер;

— открывает наиболее используемые документы/программы;

□ <Му Favorite> — запускает Web-браузер и открывает меню My Favorite menu (Избранное);

— запускает Web-браузер и открывает окно поиска (ад­рес поисковой системы настраивается при помощи драйверов);

— уменьшает громкость;

— увеличивает громкость;

— включает/выключает звук;

— перемотка звукового трека назад при удержании кла­виши и переход на один трек назад при одном нажатии;

— запускает на воспроизведение трек (или файл) либо при­останавливает его;

— останавливает проигрывание (воспроизведение);

— выполняет переход к следующему треку при одном нажа­тии, при удержании осуществляет перемотку вперед;

— выдвигает приемный лоток накопителя на компакт-дисках;

— выключает систему;

— приостанавливает работу системы, переводит ее в состояние

";сна";;

— ";пробуждает"; систему.

Клавиатура подключается к системному блоку при помощи разъема типа AT, PS/2 или USB (рис. 4.3). Длина кабеля обычно составляет от 1 до 1,5 м. В последнее время становятся популярными беспроводные клавиатуры, ис­пользующие инфракрасную связь или радиоволны.

Рис. 4.3. Клавиатура подключается при помощи кабеля к одному из интерфейсов ПК

Преимущество беспроводной связи налицо: отсутствует привязанность (в прямом и переносном смысле) к системному блоку, что позволяет раз­мещать клавиатуру в любом удобном месте (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Комплект беспроводной клавиатуры

Инфракрасная связь имеет свои преимущества и недостатки. К первым от­носятся большой радиус действия и невысокая цена, ко вторым — необхо­димость прямого визуального контакта с приемником (как с телевизионны­ми пультами), а также наличие у каждого производителя собственного про­токола передачи, из-за чего все модели беспроводных клавиатур могут работать только с ";родными"; приемниками.

Радиосвязь имеет больше преимуществ, чем ";оптика";. Наиболее важное от­личие — отсутствие необходимости визуального контакта с приемником, поэтому приемник может находиться под столом или даже в самом систем­ном блоке. Такие клавиатуры значительно более дорогие, чем их оптические аналоги.

Недостатком беспроводной связи можно считать необходимость автономно­го питания от батареек или аккумуляторов, которые, как известно, выходят из строя в самый неподходящий момент. Беспроводный канал накладывает серьезные ограничения на скорость передачи данных, поэтому от таких уст­ройств не стоит ждать хорошей реакции на ваши действия.

Разъем AT представляет собой толстый круглый 5-контактный разъем, ко­торый всем знаком еще со времен старой звуковой аппаратуры, где он при­менялся для передачи звукового сигнала. Используется он в компьютерах форм-фактора AT.

Разъем PS/2 представляет собой тонкий круглый 6-контактный разъем. Та­кой же разъем применяется для подключения мыши, поэтому для них при­меняется разная цветовая маркировка: фиолетовый цвет для клавиатуры и зеленый цвет для мыши.

По технологии изготовления клавиатуры делятся на два типа — механиче­ские и пленочные (мембранные). Механические клавиатуры традиционно считаются более долговечными, они рассчитаны более чем на 50 млн. нажа­тий. В этих клавиатурах используются достаточно долговечные и несильно

протирающиеся металлические контакты, размещающиеся на специальной печатной плате. Там же расположен и контроллер. Печатная плата плотно прикреплена к крышке большим количеством винтов. На контактные пло­щадки нанесен слой проводящей резины, а над ними располагаются рези­новые купола. В верхней части купола находится резиновая проводящая шайба. При нажатии на клавишу шайба замыкает площадки, а купол заме­няет ранее использовавшиеся пружины. Недостатками механических кла­виатур являются их дороговизна и так называемый дребезг контактов, ко­торый происходит в результате многократного замыкания и размыкания контакта клавиши. Устраняется влияние дребезга контактов с помощью временных задержек, которые задает электронная схема клавиатуры (мик­роконтроллер) до момента фиксации состояния нажатия клавиши. Но при неудачном, излишне длительном нажатии на клавишу, может получиться так, что соответствующий клавише символ отобразится на экране несколько раз. Впрочем, в BIOS Setup имеются специальные параметры, с помощью которых можно устранить и этот недостаток, подстроив работу клавиатуры под индивидуальные особенности пользователя. Еще один серьезный недос­таток — отсутствие герметичности. Существуют, правда, защищенные моде­ли, но они стоят намного дороже, чем классические, которые сами по себе не так дешевы.

Пленочные образцы состоят из трех мембран, сложенных бутербродом. На две крайние мембраны нанесен сложный рисунок, образующий собой кон­тактные площадки (менее долговечные, чем на печатной плате механиче­ских клавиатур). Средняя пленка является слоем диэлектрика с отверстиями напротив площадок. При нажатии на клавишу мембраны продавливаются, и площадки замыкают электрическую цепь. При кажущейся простоте замысла успех его воплощения зависит от многих условий. Мембраны должны иде­ально ложиться друг на друга, без натяжки, смещения и пузырей (ведь они имеют внушительный размер и ни на что внутри корпуса не опираются), годами сохраняя упругость и эластичность. Нельзя допускать, чтобы тон­чайший алюминиевый слой контактных площадок рвался и покрывался трещинами. Площадки и контакты краевого разъема, который просто при­ложен к микроконтроллеру, не должны окисляться. Сопротивление дорожек не нулевое, оно может быть очень ";приличным";, но обязано не превышать известного предела, потому что иначе дальние от контроллера клавиши бу­дут прожиматься только с изрядным усилием. Но, если сопротивление до­рожек мало, либо между ними возникают мостики вследствие первоначаль­ных технологических дефектов, при нажатии на клавишу будут выскакивать сразу несколько букв. В связи со всеми вышеизложенными подробностями становится вполне понятно, почему несколько лет назад эту технологию никто всерьез не принимал, и пленочные клавиатуры были представлены только дешевыми образцами сомнительного качества. Сейчас же абсолют­ное большинство выпускаемых клавиатур стало пленочным. На данный мо­мент они считаются более популярными и, что должно особенно подкупать

любителей выпить кофе, сидя за компьютером, легко отмываются. Между клавишами и пленкой у большинства пленочных клавиатур расположена резиновая прокладка, которая при разборке отделяется вместе с клавишами.

В настоящее время преимущественно используются клавиши со щелчком. При нажатии клавиши на такой клавиатуре механическое сопротивление клавиши тем больше, чем глубже она нажимается. Для преодоления этого сопротивления нужно затратить определенную силу, после чего клавиша идет очень легко. Таким образом обеспечивается однозначный контакт. Прежний тип клавиш не позволял достичь хорошей обратной связи с поль­зователем, т. к. ";механика"; клавиатуры была другой (использовался метод изменения емкости между контактами).

Внутренняя схема клавиатуры обрабатывает сигналы, поступающие на нее после нажатия любой клавиши, и преобразует их в последовательность ко­дов, которые по разъему передаются компьютеру на обработку. Каждая кла­виша генерирует уникальный код, при этом отдельный код передается как при нажатии клавиши, так и при отпускании. Благодаря этому можно заре­гистрировать комбинации клавиш (например, и <А>). Центральный процессор преобразует поступающие коды согласно таблице кодировки, расположенной в памяти компьютера, и выводит на экран монитора соот­ветствующие символы.

Разработчиками постоянно ведутся исследования над улучшением эргоно­мических показателей клавиатуры, что сказывается на ее внешнем виде и конструкции. Так для обычных клавиатур используется специальная под­ставка под запястья, которая предназначена для того, чтобы во время рабо­ты с клавиатурой руки не повисали в воздухе, а свободно лежали. Иногда клавиатуре и клавишам придают не плоскую форму, а форму отрезка ци­линдра, причем клавиши расположены на вогнутой ее части. Благодаря этой форме сокращается количество движений, необходимых для нажатия кла­виш. Подобными клавиатурами оснащены компьютеры компании Hewlett-Packard. В свободной продаже такую клавиатуру найти очень сложно.

Особенно распространены нижеприведенные разновидности нестандартных клавиатур.

□ Клавиатура Microsoft Natural. На этой клавиатуре клавиши расположены с разворотом на 120 градусов. Именно этот разворот позволяет не изги­бать запястья на 15 градусов при работе на клавиатуре десятипальцевым методом. Изгиб на дополнительной цифровой клавиатуре позволяет ис­пользовать ее клавиши простым поворотом руки в локте. По сравнению с обычной клавиатурой Microsoft Natural имеет форму змейки и занимает больше места на рабочем столе (рис. 4.5).

□ Складная клавиатура. От обычной клавиатуры она отличается тем, что состоит из трех независимых модулей, скрепленных шарнирами. Каждый модуль спроектирован так, что все клавиши на нем можно нажимать од-

ной рукой. Шарниры позволяют изменять положение модулей относи­тельно друг друга. При этом модули можно перемещать не только в двух, но и в трех измерениях. Эта клавиатура еще более эргономична, чем клавиатура Microsoft Natural. Она позволяет менять положение модулей, когда руки устали и требуется смена положения кистей (рис. 4.6).

Рис. 4.5. Внешний вид клавиатуры Microsoft Natural

Рис. 4.6. Внешний вид складной клавиатуры

Рекомендации по выбору клавиатуры

Клавиатура является одним из важнейших устройств, определяющих усло­вия комфортабельной работы на компьютере. Главным элементом в клавиа­туре являются клавиши. При покупке клавиатуры следует тщательно опро­бовать их работу, чтобы определить, удовлетворяет ли ";механика"; клавиату­ры вашим индивидуальным требованиям. Практически неважно, какие материалы используются для корпуса клавиатуры и клавиш. Это может быть как пластмасса, так и металл. Цвет и другие аспекты с функциональной точки зрения не так важны, как используемая механика клавиатуры.

Стоит обратить внимание, что 90% от всех клавиатур выполняется в тради­ционном прямоугольном дизайне. Поэтому при повышенных требованиях к дизайну заставят вас обойти немало компьютерных магазинов.

Наиболее оптимальным выбором считается клавиатура имеющая: длинную клавишу , Г-образную клавишу , длинные клавиши и , русские буквы красного цвета, латинские буквы черного цвета (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Внешний вид оптимальной клавиатуры

Производители клавиатур

□ Access Keyboards — http://www.accesskb.demon.co.uk/

□ Acer America — /

□ Advanced Input Devices — /

□ Alps Electric USA — /

□ BTC — /

□ Casco Products Inc. — /

□ Cedeq — /

□ Cherry — /c/mn/03v33

□ Chicony — /

□ Focus Electronic Co., Ltd — /

□ Foldable — / □ Genius — /

□ Genovation, Inc. — /

□ InterFatron-BBC, Ltd — /

□ Keytronic — /

□ Kinesis — /

□ Laube Technology — /

□ Luminescent Systems Inc. — /

□ Microsoft — /

□ Mitsumi — /

□ NMB Technologies — /

□ Paneltec Inc. — /

□ Sejin America — /

□ Suh — /

Проблемы, характерные для клавиатур

Основные проблемы, возникающие при поломке клавиатуры, это — невоз­можность загрузки компьютера, залипание клавиш (компьютер постоянно пищит) или, наоборот, полная неработоспособность некоторых клавиш. Ка­кой бы ни была неисправность, она не позволяет работать на компьютере, т. к. клавиатура является самым основным средством ввода.

ГЛАВА 5

Мышь

и другие манипуляторы

Понятие ";компьютерная мышь"; в мире персональных компьютеров появи­лось очень давно. Первая простейшая мышь появилась у IBM-совместимых компьютеров в 1983 году. Многих начинающих пользователей немного смущает название — мышь, но этому есть объяснение. Первые манипулято­ры выполнялись обязательно из светло-серого пластика (вспомните цвет шкурки этих милых грызунов), от корпуса к системному блоку тянется длинный провод-хвост, а кнопки, расположенные по бокам корпуса, напо­минают некоторым фантазерам глаза. Да и принцип перемещения — впе­ред-назад, влево-вправо по коврику — напоминает поведение грызуна.

Для чего нужна мышь? Только использование такого манипулятора, как мышь, позволило разработчикам программного обеспечения создать интуи­тивно-понятный интерфейс программ. Исключительно благодаря этому свойству мыши на компьютере достаточно просто работать даже малоопыт­ному пользователю. Ему достаточно указать курсором в нужное место экра­на и нажать одну из кнопок мыши. Для овладения простейшими навыками работы на компьютере вполне достаточно уметь читать, т. е., если вы закон­чили хотя бы три класса школы, вы уже почти преуспели в изучении основ работы на ПК.

Первые компьютеры IBM PC были оснащены только одним устройством управления и ввода информации — клавиатурой. Этого было вполне доста­точно. Клавиш хватало не только для ввода текстов, но и для организации управления в программах или играх. Наличие функциональных клавиш, клавиш <Аlt> и , расширяющих возможности стандартной клавиату­ры, — все это определяло долгую жизнь клавиатуры в роли исключительно­го монополиста. Появление манипулятора ";мышь"; было встречено с изряд­ной долей скептицизма, часто появлялись прогнозы быстрого ";отмирания"; этого вида устройств. Судьбу мышей определили в первую очередь игры.

Разработчики игровых программ первые заметили преимущество управле­ния героями сюжета именно таким манипулятором, а пользователи оценили эти нововведения. Скорость перемещения курсора важна практически во всех типах игр. О более или менее официальных результатах история умал­чивает, посему остановимся на этом.

Отношение пользователей к мышам в корне изменилось с появлением опе­рационной системы Windows. Ее графический интерфейс позволял исполь­зовать все самые лучшие качества мыши: управление одной или двумя кнопками, быстрое перемещение по пунктам различных меню и т. п. Сего­дня без помощи мыши в Windows могут работать лишь опытные пользова­тели, а начинающим остается только ";глотать слюни"; и мечтать о том, что­бы научиться хотя бы запускать программы при помощи клавиатуры. В принципе, любой пользователь может овладеть техникой ";горячих клавиш";, предназначенных для работы без дополнительных средств управления, но при этом теряются все преимущества графической оболочки Windows, по­зволяющей интуитивно угадывать правильные действия, но только при по­мощи мыши.

Кратко принцип работы мыши можно описать так. Во время работы ком­пьютера на экран монитора выводится указатель — курсор (мигающая чер­точка, стрелка и т. п.), который играет важную роль в организации диалога пользователя и компьютера. Этот курсор отмечает место на экране, где бу­дет отображен очередной введенный символ, указывает на программное ок­но, которое нужно активизировать, и т. д. Пользователь может передвигать курсор в нужное место, используя клавиши управления курсором, в частно­сти клавиши со стрелками. Однако это не всегда удобно, а если задейство­вана графическая операционная среда, характерная для Windows, то это становится крайне неудобным. В этом случае на помощь приходят различ­ные манипуляторы, которые представляют собой устройства для управления курсором и подачи определенного набора команд. Наиболее удачными ока­зались манипуляторы ";мышь"; и ";трекбол"; (правда, второй вариант распро­странен намного меньше).

Как уже говорилось, впервые манипулятор ";мышь"; появился у компьютеров IBM PC в начале 80-х годов. С тех пор прошло немало времени, много чего было выдумано нового и вспомнено старого, но функциональное исполне­ние мыши осталось прежним. Как и у первых моделей, физическое пере­мещение корпуса мыши по столу (лучше коврику) преобразуется в электри­ческие импульсы, управляющие курсором. Левая кнопка мыши по действию аналогична нажатию клавиши на клавиатуре, а правая — аналогич­ная клавише или . В операционной системе правая кнопка мыши используется для вызова выпадающего контекстного меню. Несмотря на столь скромный ассортимент функций, мышь является неотъемлемой частью любого современного компьютера.

Разновидности мышей

Вот уже больше 10 лет практически все персональные компьютеры (по крайней мере, IBM-совместимые) обязательно оснащаются манипулятором ";мышь";. За период своего существования мышь очень сильно изменилась. Из ";коробки";, обладающей приличной массой, угловатым корпусом и кноп­ками, сильно напоминающими выключатель освещения, этот манипулятор превратился во вполне приличного ";зверька"; с обтекаемым корпусом, отно­сительно небольшой массой и кучей ";прибамбасов"; в виде колеса прокрут­ки, оптической связи с компьютером и т. д.

В результате эволюции было изобретено немало хорошего. Что-то сразу же прижилось и используется по сей день, а что-то, в основном из-за своей дороговизны, так и не получило большого распространения. Но, несмотря на это отступление, в продаже можно встретить практически все техниче­ские новинки, которые были разработаны. Так что перед пользователем стоит проблема — что же выбрать, какая мышь будет удобнее в работе или игре, сколько такая мышь прослужит? Все-таки не зря целое поколение ди­зайнеров трудилось над созданием идеального образа мыши: на компьютер­ном рынке сегодня представлено очень большое количество моделей, отли­чающихся не только внешним видом, но и устройством.

Для того чтобы было проще разобраться во всем разнообразии моделей, требуется ввести некоторую систему, при помощи которой можно было бы отнести конкретную мышь к одной из имеющихся категорий. Проведем их систематизацию. Прежде всего современные мыши можно подразделить на две категории:

□ оптико-механические; □ оптические.

Первая категория мышей — оптико-механические — можно сказать, самые обычные мыши, к которым мы все давно привыкли (рис. 5.1). В днище та­кой мыши находится шарик, при вращении которого его движение переда­ется двум расположенным под углом в 90 градусов пластмассовым роликам. Эти ролики в свою очередь вращают соответственно два небольших диска с прорезями, жестко закрепленными с роликами. С помощью оптических из­лучателей и приемников, расположенных по обе стороны дисков, а также посредством специальной электронной схемы, вырабатываются электриче­ские импульсы, которые передаются в системный блок и, в конечном счете, управляют курсором. Это самая дешевая из имеющихся категорий, но и долговечность таких мышей невелика. Вращающийся в корпусе мыши ша­рик так и стремится собрать на себя всю пыль, которая попадается на его пути. В результате поверхность шарика и роликов как бы засаливается и курсор при движении начинает дрожать, а то и вообще перестает двигаться, несмотря на то, что шарик крутится.

Рис. 5.1. Внешний вид манипулятора ";мышь";

Основные характеристики оптико-механических мышей:

□ низкая цена, но невысокая долговечность — при интенсивной работе выходят из строя кнопки мыши, кроме того, требуется регулярная чистка шарика и примыкающих к нему роликов;

□ очень большой выбор моделей — все-таки времени с момента появления первой модели прошло очень много;

□ нетребовательность к качеству коврика — можно обойтись вообще без коврика, но при этом скорость загрязнения шарика увеличивается в не­сколько раз;

□ низкая частота опроса состояния — плавность перемещения курсора среднего качества и изменяется только в небольших пределах, что, как правило, не удовлетворяет требовательных пользователей.

Вторая категория — это оптические мыши. Эта разновидность мышей обхо­дится без механических частей, всем заведует оптика (рис. 5.2). По сравне­нию с оптико-механическими мышами эта разновидность имеет повышен­ную износоустойчивость. Технология создания манипулятора без механиче­ских частей довольно новая, поэтому достаточно совершенные модели стали появляться только в последнее время.

Рис. 5.2. Оптическая мышь — вид снизу

Основные характеристики оптических мышей:

□ относительно высокая цена, зато повышенная долговечность за счет от­сутствия механических частей — правда, толстый слой грязи все-таки способен привести такую мышь в нерабочее состояние;

□ не очень большой выбор моделей — в последнее время с падением цены и увеличением популярности этого вида количество выпущенных моде­лей стало приближаться к количеству основных конкурентов, т. е. опти­ко-механических мышей;

□ высокая требовательность к качеству коврика — первые модели были способны работать только на специальном коврике, имеющем рисунок в виде сетки тонких линий черного и синего цветов;

□ высокая частота опроса состояния — оптические мыши с момента своего появления славились плавностью перемещения курсора.

Ассортимент моделей не ограничивается этими двумя видами. Практически у каждого из нас наступал момент, когда провод, соединяющий манипуля­тор с компьютером, оказывался слишком коротким для нормальной работы. Особенно часто это происходит при покупке специального компьютерного стола. В таких столах для системного блока предусмотрена ниша, располо­женная в нескольких сантиметрах от пола с правой стороны. Если вы хоти­те расположить мышь не на выдвигающейся панели (предназначенной для клавиатуры), а на самой верхней поверхности стола, как правило, соедини­тельный провод оказывается натянутым, что сильно ограничивает возмож­ность перемещения манипулятора по столу. Да и постоянно путающийся провод вносит немало раздражения в жизнь пользователя.

Рис. 5.3. Комплект беспроводной мыши: непосредственно сама мышь, приемник и т. д

Это была предыстория появления так называемых беспроводных мышей (рис. 5.3). Несмотря на свою недолгую жизнь, эта разновидность все же ус­пела разделиться на две группы, отличающихся принципом работы.

Для связи с компьютером используются два вида излучения:

□ ИК-связь — манипулятор ";общается"; с компьютером при помощи инфра­красных лучей (принцип работы очень похож на пульт дистанционного управления телевизором). Единственный недостаток этого вида — это необходимость прямого визуального контакта передатчика внутри мыши и приемника, подключенного к системному блоку. Есть, конечно, еще несколько недостатков, но они носят несколько другой характер: мыши на ИК-связи ";боятся"; яркого света, который может вызвать помехи в работе. Радиус их действия 1,5—2 метра.

□ Радиосвязь — манипулятор ";общается"; с компьютером при помощи ра­диоволн. Для этого вида необязательно обеспечивать визуальный контакт с компьютером, так что гора учебников или чашка кофе не смогут по­мешать нормальной работе мыши. Плюс еще одна радость: увеличенный радиус действия до 3—4 метров.

Все беспроводные мыши имеют автономное питание (два элемента АА). В последнее время все чаще в комплект входят подзаряжаемые аккумулято­ры, а приемник, подключаемый к системному блоку, содержит в своей кон­струкции зарядное устройство. Это позволяет обойтись без частой смены батареек и без отдельного зарядного устройства. От пользователя требуется лишь одно: после выключения компьютера установить мышь на панель за­рядного устройства и к следующему сеансу работы заряд аккумуляторов полностью восстановит свою работоспособность.

Учитывая, что вышеперечисленные отличия мышей могут сочетаться друг с другом в различной последовательности, сразу понимаешь, откуда на рынке столько разных моделей, хотя на первый взгляд и очень похожих друг на друга. В продаже появляются следующие варианты: оптико-меха­ническая проводная мышь, оптическая проводная мышь, оптико-механиче­ская беспроводная мышь, оптическая беспроводная мышь. Для каждого ти­па можно встретить экземпляры идентичного дизайна, но различного прин­ципа действия. Это сделано для того, чтобы придирчивому пользователю можно было легче решиться на покупку более дорогой беспроводной мыши, т. к. дизайн можно выбрать такой же, как и у старой любимой мыши.

И последнее. Персональный компьютер прожил довольно сложную исто­рию. За период своего существования появлялось очень много новых разра­боток — новые шины, платы расширения, порты. Нас особо интересует по­следний момент, т. к. именно посредством порта ввода/вывода мышь пере­дает сигналы внутрь компьютера.

С момента появления мышь подключалась к компьютеру самым простым способом. Использовался один из имеющихся последовательных портов. Но с появлением компьютеров PS/2 была введена другая спецификация соеди­нения манипулятора с компьютером.

Сегодня встречаются следующие типы подключения:

□ СОМ-порт — мышь подключается посредством последовательного порта. Преимущество: не занимаются дополнительные ресурсы, универсаль­ность (последовательный порт имеется даже у самого современного ком­пьютера), возможность замены без перезагрузки (правда, на некоторых старых компьютерах все же можно спалить порт). Недостаток: занимает­ся последовательный порт. Используется по сегодняшний день в компь­ютерах, поддерживающих форм-фактор AT;

□ PS/2-nopm — мышь подключается посредством специального разъема (впервые введенного в компьютере PS/2 — оттуда и название порта). Для работы манипулятора резервируется отдельное прерывание, что в неко­торых случаях может оказаться недостатком (например, при установке очень большого количества плат расширения и недостатке ресурсов). Для подключения или отключения этой разновидности мышей требуется вы­ключить компьютер, т. к. при ";горячем"; отключении, и особенно вклю­чении, велика вероятность выхода из строя порта. Используется во всех компьютерах, поддерживающих форм-фактор АТХ;

□ USB-nopm — мышь подключается посредством разъема универсальной шины USB. Самое главное преимущество: возможность горячего под­ключения, а также подключения нескольких мышей одновременно (до 127). Недостаток: при использовании других USB-устройств: сканера, принтера, Web-камеры и т. п., потребуется установка концентратора, увеличивающего количество разъемов (на компьютере обычно установ­лено только два разъема).

В особой категории стоят модели с обратной связью. Из-за своей высокой стоимости эта разновидность мышей еще не приобрела большого распро­странения, но постепенное падение цен на высокие технологии позволяет мечтать и о таких вершинах дизайнерской мысли. Технология Immersion, основанная на вибрационной отдаче, уже давно применяется в джойстиках для игровых приставок Sony Playstation, а в мир IBM PC она вошла сравни­тельно недавно. Мышь с ";вибратором"; позволяет пользователю чувствовать, как курсор натыкается на окна, кнопки или пиктограммы. Обычно в ком­плекте с такой мышью идет программа, позволяющая регулировать силу и характер вибрации.

Принципы устройства и работы мышей

Мышь представляет собой небольшую ";коробочку"; из пластмассы.

Понять, как работает мышь, не очень сложно. Несмотря на то, что считает­ся невежливым тыкать, куда ни попадя указательным пальцем, все мы упорно пользуемся этим ";примитивным"; средством. Все-таки легче указать на объект беседы, чем упражняться в культуре речи. По этому же принципу

работает и компьютерная мышь. Вы просто наводите указатель на экране монитора на нужное вам место и нажимаете одну из кнопок мыши. Этим вы указываете компьютеру, например, что желаете нажать на кнопку, рас­положенную в этом месте экрана.

По сравнению с клавиатурой мышь является простым устройством, несмот­ря на то, что принцип действия у них очень схож. Причина проста: всего две-три кнопки. Правда, есть коренное отличие — шарик, при помощи ко­торого перемещается курсор на экране монитора.

Рис. 5.4. ";Внутренности"; оптико-механической мыши

Для начала рассмотрим принцип действия обычной оптико-механической мыши (рис. 5.4). Тяжелый металлический шарик, покрытый слоем резины, установленный на дне корпуса, крутится во всех направлениях, когда мы катаем мышь по плоской горизонтальной поверхности. При этом он враща­ет два прижатых к нему пластмассовых ролика с взаимно перпендикуляр­ными осями. Соответственно вращению роликов меняется положение кур­сора по осям экрана. Для превращения механического движения роликов в электрические импульсы применяется довольно старый прием: по краям роликов закреплены диски с равномерно нанесенными прорезями. По обе­им сторонам каждого диска закреплены соответствующие элементы оптопа­ры (с одной стороны передатчик, с другой — приемник). Когда прорезь на диске совпадает с излучающим окошком передатчика оптопары, инфра­красный луч попадает на линзу приемника и микросхема, расположенная на плате внутри мыши, регистрирует перемещение. Плавность движения курсора у оптико-механических мышей зависит от количества отверстий во вращающихся дисках, обычное количество составляет 35—40 отверстий.

Перемещение корпуса мыши измеряется в шагах, равных минимальному смещению, которое способны зарегистрировать датчики манипулятора. Микросхема, установленная на плате манипулятора, принимает данные о количестве шагов, анализирует и отправляет их в виде электрических им­пульсов в компьютер для дальнейшей обработки. Драйвер мыши, обработав полученную информацию, отдает ";приказ"; переместить курсор на соответст­вующее количество символов (в текстовом режиме) или точек (в графиче­ском режиме). При помощи специальных утилит, например, встроенных в операционную систему, пользователь может регулировать количество шагов, затраченное для перемещения на одну точку (фактически это задается ско­рость перемещения курсора). Современные мониторы имеют размер экрана, во много раз превышающий размер мышиного коврика, поэтому требуется, чтобы конструкция мыши позволяла перемещать курсор на значительно большее расстояние, чем был перемещен корпус мыши. И в то же время при небольших расстояниях точность наведения на объект должна быть очень большой. В результате был применен так называемый баллистический метод изменения скорости: отношение числа шагов мыши и курсора плавно меняется от минимального значения к максимальному, в зависимости от длины непрерывного движения корпуса мыши. Это означает, что при дви­жении манипулятора влево на расстояние, например 5 см, скорость движе­ния курсора будет плавно увеличиваться, и каждый последующий шаг мы­ши будет вызывать генерацию все большего количества последующих шагов курсора.

В некоторых экземплярах оптико-механических мышей может встретиться следующая ситуация. Вырезы для дисков на печатной плате могут иметь множество заусенец, которые постоянно притормаживают движение курсо­ра, а то и вовсе заклинивают диск одной из осей. Разберите мышь и удалите все заусенцы, которые мешают движению дисков. Сделать это можно меди­цинским скальпелем.

Оптические мыши работают несколько по-другому (рис. 5.5). Принцип дей­ствия оптической мыши: оптический сенсор ";фотографирует"; поверхность коврика с определенной частотой и затем определяет направление движе­ния мыши, сравнивая полученные ";кадры"; между собой. Болезнью первых моделей оптических мышей была невысокая скорость работы сенсора. Ма­нипулятор при резких движениях не успевает реагировать на них и курсор либо остается на месте, либо перемещается на очень маленький промежу­ток. Этот недостаток особенно сильно ощущается в играх (например, ";стре­лялках";). Современные модели стали комплектовать двумя сенсорами, кото­рые функционально дополняют друг друга. Они специально располагаются под разными углами к плоскости перемещения, чтобы микропроцессор мыши мог выбрать наиболее удавшийся кадр. Теперь, если один из сенсо­ров не успел ";захватить"; кадр, занимаясь обработкой предыдущего, к нему на ";подмогу"; придет второй сенсор.

Рис. 5.5. ";Внутренности"; оптической мыши

Оптические мыши можно эксплуатировать без специального коврика, но это ни к чему хорошему не приведет. Очень часто компьютеры установлены на полированных столах, а отражающие поверхности для оптики мышей крайне противопоказаны. Тем более, чтобы при работе на неровной по­верхности быстро изнашиваются пластиковые ";ножки"; по краям периметра дна мыши. Желательно, чтобы рисунок на коврике был как можно мельче. Это увеличит шансы стабильной работы мыши. Лучшим тестом для оптиче­ской мыши можно считать испытание ее в работе на коврике с тряпичным покрытием, которое немного затрудняет скольжение пластиковых ";ножек";. Если мышь двигается на нем хорошо, тогда на пластиковом коврике она будет двигаться еще лучше.

Отличительная черта мышей, подключаемых к портам PS/2 и USB, — это возможность изменения частоты опроса состояния. Фактически впервые появилась возможность разогнать мышь! Все абсолютно так же, как и с процессорами. При помощи специальной программы (она называется PS/2 Rate) изменяется частота опроса в довольно широких пределах. У некоторых моделей, например практически у всех мышей фирмы Logitech, эту возмож­ность предоставляют драйверы, поставляемые с манипулятором. Естествен­но, что при серьезном превышении стандартной частоты микропроцессор мыши может выйти из строя. Современные манипуляторы имеют значи­тельно большее значение частоты опроса — в пределах 160—200 Гц (по сравнению с более старыми — 80—120 Гц). Повышенная частота позволяет улучшить плавность движения курсора, что в играх положительно сказыва­ется на точности прицеливания.

Беспроводные мыши очень удобны, ничего нельзя сказать, но из-за того, что на своем ";борту"; они несут батареи питания, их масса значительно пре­вышает даже самые тяжелые из проводных мышей. Это отрицательно ска­зывается на ";играбельности"; беспроводных манипуляторов. Еще один не­достаток беспроводных мышей: низкая частота опроса (80—90 Гц), что нельзя назвать приемлемым для игрового компьютера.

Для соединения проводных мышей применяется гибкий четырехжильный кабель длиной от 1,5 до 2 м. Принцип действия ИК-излучателя аналогичен пульту дистанционного управления бытовой техникой. Радиосвязь является более совершенным методом связи, т. к. для такой мыши не требуется пря­мого визуального контакта (можно положить коврик на колени под столом). К тому же некоторые модели мышей, например, фирмы Logitech позволяют работать в нескольких радиодиапазонах. Благодаря этому в зоне действия одного приемного устройства (2—3 метра) могут работать еще несколько таких же устройств, настроенных на другую частоту.

Если беспроводная мышь комплектуется аккумуляторами, то разработчики обычно предусматривают аппаратную индикацию разряда батарей. Напри­мер, колесо прокрутки загорается предупреждающим красным светом.

Для экономии энергии батареек практически все беспроводные мыши име­ют функцию энергосбережения. После определенного периода ";простоя"; они отключают питание от основной схемы. Различные модели включаются по-разному. Одним достаточно движения мыши, для других требуется на­жать на любую кнопку или покрутить колесо. Если вы часто отлучаетесь от компьютера, обратите внимание на реализацию этой функции.

Питание беспроводных мышей может осуществляться либо от элементов АА, либо от элементов ААА (рис. 5.6). Блок питания, необходимый для ра­боты зарядного устройства на период работы мыши, от электрической сети можно отключать.

Рис. 5.6. Отсек для батарей питания беспроводной мыши

При покупке вам, скорее всего, достанутся разряженные аккумуляторы, так что после прихода домой в первую очередь подключите мышь к зарядному устройству (рис. 5.7). Обычно для подзарядки требуется от 5 до 8 часов, но в первый раз лучше увеличить это время до 10—12 часов.

Подключают беспроводную мышь следующим образом:

1. Подсоедините приемник к соответствующему разъему (PS/2 или USB) на системном блоке.

2. Установите драйверы для вашей модели манипулятора, при отсутствии которых Windows установит драйверы для стандартной мыши (все до­полнительные функции, естественно, работать не будут).

Рис. 5.7. Беспроводная мышь на подзарядке

3. Нажмите на единственную кнопку, расположенную на корпусе приемни­ка. Не отпуская кнопку на приемнике, нажмите кнопку, размещенную на ";днище"; манипулятора. При этом светодиод, имеющийся на прием­нике, будет мигать. Как только он начнет светить непрерывно, можно кнопки отпускать и считать настройку манипулятора на данный прием­ник (или наоборот) законченной.

Моргание светодиода на приемнике при передвижении манипулятора го­ворит о том, что между мышью и манипулятором имеется стабильная связь.

Блок питания подключать к приемнику можно только в том случае, когда мышь устанавливается на подзарядку. В обычном рабочем режиме прием­ник питается от ";мышиного"; разъема на системном блоке. Уровень заряда аккумуляторов, как правило, можно контролировать при помощи светодио­да, расположенного на корпусе мыши. Как только он погаснет, можно счи­тать подзарядку оконченной. Но, к сожалению, такая функция имеется да­леко не у всех моделей.

Сразу же после подключения испытайте мышь на максимально возможное удаление от приемника. Некоторые модели начинают неустойчиво работать уже на расстоянии 1,2—1,3 м.

Для беспроводных мышей важна длина кабеля, соединяющего порт компь­ютера с приемным устройством, в том случае, если мышь работает за счет ИК-излучения. На специализированных компьютерных столах системный блок размещается в нескольких сантиметрах от пола под столешницей, по­этому для вывода приемника на поверхность стола потребуется провод зна­чительной длины (у некоторых моделей мышей эта длина достигает 1,4 м). Не менее важна длина сетевого провода блока питания зарядного устройст­ва. Она должна быть достаточной, чтобы при включении блока питания в розетку провод не натягивался и не мешал нормальной работе за компьютером (у некоторых моделей эта длина достигает 1,8 м).

Действие кнопок еще проще. Драйвер постоянно следит за нажатиями и при замыкании контакта сообщает операционной системе или работающей программе либо просто о факте нажатия, либо о нажатии кнопки с парал­лельным определением координат курсора в момент нажатия.

Рис. 5.8. Устройство мыши с колесом прокрутки

Некоторые разработчики время от времени предлагают какие-нибудь ново­введения в конструкцию мыши. Так было, когда компания Microsoft в 1996 году предложила мышь Microsoft Intellimouse с колесом прокрутки тек­ста в окне (рис. 5.8). Пользователи положительно оценили это нововведе­ние, поэтому в настоящее время практически все современные манипулято­ры выпускаются с колесом прокрутки. Колесо прокрутки обычно располага­ется между двумя кнопками и в последнее время все чаще заменяет собой третью кнопку.

Вместо колеса прокрутки может быть использована кнопка в виде качели. При нажатии верхней части такой кнопки происходит скроллинг (от англ. scrolling — прокрутка) вверх, при нажатии на нижней части — скроллинг вниз. Недостаток такой системы — сложность настройки скорости скроллинга.

Особенностью некоторых моделей является технология Immersion, основан­ная на вибрационной отдаче, что позволяет пользователю чувствовать, как курсор ";натыкается"; на окна, кнопки или пиктограммы. В пакете драйверов к таким мышам прилагается специальная утилита, позволяющая регулиро­вать силу и характер вибрации. Ощущения при работе с подобной мышью сложно описать, это надо почувствовать. Это немного похоже на работу вибрационного джойстика для игровой приставки Sony Playstation.

Trackball, TouchPad и другие мутанты

Отдельной разновидностью компьютерных мышей можно считать устройст­ва, которые называются трекбол (от англ. trackball). Принцип работы этого устройства схож с механической мышью, только шарик ";смотрит"; вверх (рис. 5.9). Корпус этого устройства неподвижно располагается на столе, а

шарик, перемещающий курсор, крутится пальцами. Единственное отличие трекбола от механической мыши — значительно больший размер шарика. Впервые они появились на портативных компьютерах, но для любителей экзотики выпускаются модели и для настольных компьютеров.

Рис. 5.9. Внешний вид устройства Trackball

В портативных компьютерах (ноутбуках) применяется еще две разновидно­сти устройств позволяющих управлять курсором, — ";трекпоинт"; (от англ. trackpoint) и ";тачпад"; (от англ. touchpad). Первое устройство представляет собой небольшой резиновый рычаг на клавиатуре между клавишами , <Н> и <В>. Под рычагом расположены датчики давления, которые фикси­руют и передают компьютеру сигналы управления курсором.

Второе устройство (термин ";touchpad"; переводится как ";сенсорная панель";) представляет собой панель прямоугольной формы, чувствительную к нажа­тию пальцев или ладони. Нажав пальцем на поверхность и передвигая его, пользователь может передвигать курсор точно так же, как и обыкновенной мышью. Для выбора какого-нибудь пункта меню можно нажать на кнопку, расположенную рядом с панелью, а можно нажать на саму поверхность па­нели (рис. 5.10).

Рис. 5.10. Внешний вид устройства TouchPad

Одним из ведущих производителей устройств TouchPad является фирма Synaptics, официальный сайт которой находится по адресу: http:// /.

Физически TouchPad представляет собой сетку из металлических проводни­ков, разделенных тонкой изолирующей прокладкой из лавсановой пленки. Получается как бы набор большого количества конденсаторов. При при­ближении человеческой руки к поверхности происходит изменение элек­трического поля, которое, в свою очередь, влияет на изменение емкости конденсаторов. Похожий принцип действия используют емкостные датчики движения. Постоянно измеряя изменение емкости каждого конденсатора, можно точно определить местоположение пальца на поверхности панели. Если к тому же измерять и величину изменения емкости, можно определить давление, оказываемое на панель. Для устранения влияния внешних помех применяются специальные ";фильтрующие"; алгоритмы, которые позволяют добиться ровного без дрожания перемещения курсора.

Развитие технологии привело к тому, что различные модели TouchPad под­держивают два стандарта: индустриальный стандарт ";mouse"; и собственный специфический, как правило, расширенный стандарт. Одна из разновидно­стей этого устройства — TouchWriter: это та же самая панель TouchPad с повышенной чувствительностью, которая позволяет работать не только пальцем, но и ногтем или, например, ручкой. При наличии специальной программы текст можно вводить, просто записывая его ручкой на поверх­ности панели. Еще одно применение панели TouchWriter — создание гра­фических изображений, подписание документов, рисование японских иероглифов и т. п.

Рис. 5.11. Внешний вид джойстика

Еще одной разновидностью мышей является джойстик (Joystick), который, если разобраться, является ее ";далеким предком"; (рис. 5.11). Все джойстики предназначены исключительно для игровых программ и делятся на два ти-

па: цифровые и аналоговые. Первый вариант, несмотря на тенденции со­временного мира к повальному переходу на ";цифру";, имеет значительный недостаток: дискретность цифровых джойстиков не позволяет быстро и точно переместить прицел, а об управлении скоростью поворота в различ­ных играх и говорить не приходится. Этих недостатков у аналоговых моде­лей нет.

Разработчики, как вы, наверное, уже уяснили, обладают очень неуемной фантазией, поэтому на рынке встречается большое количество модифика­ций джойстиков: штурвалы, рули с педалями и т. п. (рис. 5.12 и 5.13).

Рис. 5.12. Внешний вид штурвала

Рис. 5.13. Внешний вид руля с педалями

Рекомендации по выбору мыши

Оптические мыши различаются частотой съемки положения — оно может различаться от 1500 до 6000 кадров в секунду. С повышением частоты по­вышается ";играбельность"; мыши.

Определить пригодность оптической мыши для активных игр несложно. Для этого установите курсор посередине рабочего стола Windows и подви­гайте мышь из стороны в сторону, периодически совершая очень резкие движения. Если курсор при этом иногда ";срывается"; (перестает двигаться, несмотря на движение мыши), эта мышь вряд ли удовлетворит вас своей работой в активных играх. Если вы уже приобрели такую мышь и менять ее не хотите, попробуйте заменить коврик на другой.

Перед покупкой определитесь, для каких целей вы приобретаете мышь. Для обычного офиса вполне достаточно двухкнопочной мыши, для дома жела­тельно иметь колесо прокрутки, для игр не лишним будет наличие допол­нительных кнопок (до пяти штук).

Классический дизайн мыши — симметричный светло-серый корпус с ";зали­занными"; краями. Манипуляторы эргономичной формы лучше приспособ-

лены к кисти руки, но все они предназначены для правшей, поэтому, если вы привыкли работать мышью левой рукой, предпочтите классический ди­зайн (рис. 5.14).

Рис. 5.14. Две мыши Genius с различным дизайном

Подключите только что купленную мышь к компьютеру, и сразу же попро­буйте ее в работе. Убедитесь, что при перемещении манипулятора курсор двигается плавно, без рывков, причем строго в том направлении, в котором вы двигаете мышь.

Если мышь имеет в наличии более трех кнопок, то для нее обязательно нужно устанавливать специальные драйверы, т. к. стандартные драйверы Windows определяют максимум три кнопки, причем третья (как правило, средняя) практически не используется.

Вместо колеса прокрутки можно встретить и другие альтернативные реше­ния — клавишу-качельку, маленький рычажок или трекбол. Большинство пользователей все же считают более удобным ";нормальное"; колесо, а не его аналоги, поэтому решайте сами. Если считаете, что вам будет удобнее рабо­тать с шариком вместо колеса, приобретайте именно такую мышь.

Характеристики мыши — частота опроса положения, легкость движения по коврику, легкость нажатия на кнопки, легкость прокрутки колеса, масса корпуса, радиус действия передатчика, дизайн, материал корпуса, разгоняе­мость.

Итак, вы пришли в магазин. С чего начать? Пройдитесь вдоль прилавка с мышами, посмотрите, а потом приступайте к выбору. Тут уж продавцу как всегда не избежать множества вопросов, на которые ему будет ой как тяже­ло ответить.

Перед тем как идти за покупкой, вам следует определить, для какой цели требуется мышь. Можно выделить четыре варианта:

□ офисные программы — пакет Microsoft Office, Lexicon, Lotus, PageMaker и т. п.;

□ графические программы (сюда же можно включить программы для ди­зайна и видеомонтажа) — Adobe PhotoShop, Adobe Premier и т. п.;

□ игры — вне зависимости от предпочтений вам потребуется практически одно и то же решение;

□ досуг — просмотр видеофильмов, прослушивание музыки, немного игр.

Для начала выясним характеристики, которыми должна обладать та самая мышь, что достойна покупки за любые деньги, если, конечно, они есть. Если вы ограничены в средствах, то ваш выбор удовлетворится лишь самой дешевой моделью. Но при изрядной доли придирчивости продавцу все-таки придется потратить на вас немало времени.

Во-первых, корпус мыши должен быть эргономичным: ваша ладонь должна полностью ложиться на. ";спину"; мыши, а пальцы при этом должны лежать на основных кнопках без напряжения. Если для нажатия на одну из кнопок или для прокрутки колеса вам требуется согнуть или вытянуть один из пальцев, лучше присмотрите другую мышь. Советов по выбору конкретных моделей в этом пункте дать нельзя, т. к. каждый пользователь подбирает мышь под свою руку и предпочтения. Ощущение комфортности при работе очень индивидуально: одним нравится, а другим нет. Если вы считаете, что все модели, какие вы видели, очень удобны, то попробуйте найти экземп­ляр, выпущенный где-то в конце 80-х—начале 90-х годов. Современные мо­дели практически все имеют удобную форму корпуса мыши, но дизайн ";а-ля кирпич"; поможет вам настроиться на соответствующую волну, и вы пойдете в магазин уже приготовленные ко всем неожиданностям. Классиче­ский дизайн — симметричный светло-серый корпус с ";зализанными"; края­ми. Несимметричные корпуса мало пригодны для использования довольно многочисленной категорией пользователей — левшей.

Во-вторых, устройство и расположение кнопок должны быть такими, чтобы при работе вы не задумывались над тем, как бы удобнее расположить руку, чтобы постоянно щелкать по той или иной кнопке. Все должно находиться, как говорится, под рукой, вернее, под соответствующими пальцами. Важ­ные моменты:

□ кнопки должны располагаться под кончиками пальцев или, в крайнем случае, так, чтобы при нажатии не приходилось двигать кисть руки по корпусу мыши. Такое же требование выдвигается и по отношению к ко­лесу прокрутки. При постоянном использовании скроллинга лучше все­го, когда один палец всегда находится на колесе, в то время как осталь­ные имеют свободный доступ к другим кнопкам;

□ кнопки должны быть достаточно жесткими, чтобы исключить их случай­ное нажатие во время работы (в большей степени это относится к до­полнительным кнопкам, расположенным по бокам корпуса). В то же время на нажатие не должно затрачиваться больших усилий. Кнопки должны легко удерживаться в нажатом состоянии;

□ кнопки должны быстро возвращаться в исходное положение. Особенно это важно для игр, в которых приходится очень быстро нажимать одну из кнопок. Один из факторов, влияющих на эту скорость, — вертикаль­ный ход кнопки. Он должен быть как можно меньше. В то же время на­жатие должно четко ощущаться пальцем;

□ громкость щелканья должна быть минимальной. С одной стороны про­глядывается зависимость от размера вертикального хода кнопки: чем он больше, тем громче щелкает мышь. С другой стороны, что, наверное, бо­лее важно, она зависит от примененных производителем микропереклю­чателей. Хотя подходить к этому вопросу лучше всего индивидуально. Если вам недостаточно тактильных ощущений и требуется звуковое под­тверждение щелчка, выберите ";громкую"; мышь.

Не меньшие требования предъявляются и к колесу прокрутки. Оно не должно быть слишком тугим и не должно прокручиваться слишком легко. Тугое прокручивание раздражает и сводит к минимуму преимущества такого манипулятора. Со временем вам надоест прилагать значительные усилия для скроллинга, и вы вернетесь к стандартным способам прокрутки экрана. Слишком легкое вращение колеса приведет к тому, что страницы будут прокручиваться слишком быстро и вам будет тяжело попасть на необходи­мое место. Наиболее удачные варианты имеют некоторую дискретность, шаг которой регулируется при помощи настройки драйверов.

Колесо скроллинга должно ";выглядывать"; достаточно высоко. Это очень удобно для быстрой прокрутки от начала до конца текста. Тем более что практически у всех мышей колесо играет роль третьей кнопки. Колесо, слишком сильно углубленное в корпус, позволяет прокручивать экран толь­ко маленькими шажками.

Мышь должна легко скользить по коврику. Легкость скольжения зависит от качества пластиковых ";ножек";, расположенных по углам периметра на дне корпуса мыши. Чрезмерные усилия могут привести к усталости запястья. Наилучшим тестом качества скольжения считается испытание в работе на тканевом коврике. Если мышь ";ездит"; хорошо, то на пластиковом или ге­лиевом она будет просто ";летать";. В то же время, если мышь скользит с тру­дом уже на пластиковом покрытии, то тканевый коврик лучше тогда вообще не приобретать, либо стоит подумать о другой модели.

Следующий фактор, который, как ни странно, влияет на удобство рабо­ты, — это вес корпуса мыши. Он не должен быть очень большим и слиш­ком маленьким. Конкретные рекомендации здесь дать очень сложно, т. к. восприятие веса у каждого разное. Одно можно сказать: мышь должна легко отрываться от стола и удерживаться кистью руки. Это позволит совершать быстрые короткие движения в воздухе, вместо того, чтобы ";возить"; мышью по столу. Особенно хорошо этот фактор оценят любители динамических игр. Для удобства удержания корпуса могут быть применены и другие спо-

собы: резиновые вставки по бокам корпуса, сужение корпуса в нижней час­ти, ребристая поверхность и т. п.

Кабель, соединяющий манипулятор с системным блоком, должен быть дос­таточно длинным, чтобы не мешать нормальной работе за компьютером. Современные компьютерные столы имеют специальную нишу для систем­ного блока, расположенную всего в нескольких сантиметрах от пола. Доста­точно длинный кабель позволит нормально работать мышью практически в любом месте поверхности стола. Слишком короткий может оказаться на­тянутым, что сокращает срок службы самого кабеля.

При самом серьезном подходе стоит обратить внимание на материал, из ко­торого сделан корпус мыши. Наиболее удачные модели созданы из пластика немного шероховатого на ощупь. Во-первых, такая поверхность намного приятнее на ощупь, чем гладкий пластик. Во-вторых, такая мышь легче удерживается вспотевшей рукой. А какой может быть рука во время разгара турнира в Unreal?

Наиболее ";навороченный"; вариант — оптическая радиомышь с пятью кноп­ками: три кнопки расположены как обычно (две основные и одна под коле­сом прокрутки), а две дополнительные находятся на боковых стенках кор­пуса. Корпус обязательно симметричный, чтобы мышью могли пользоваться не только правши, но и левши. Размер корпуса должен быть рассчитан на пользователя со средним размером руки.

Немного о коврике

При выборе коврика обязательно возьмите с собой и мышь, для которой он будет предназначен. Различные модели по-разному скользят на пластиковых и тканевых ковриках, поэтому окончательный выбор можно будет сделать только после испытаний.

Одним из самых важных показателей коврика для мыши является внешний вид. Тут фантазия разработчиков проявляется в полной мере: рисунки могут представлять собой не только мультипликационных героев, но и вполне ка­чественные фотографии известных людей, автомобилей, животных и т. п.

Покрытие верхней плоскости должно быть таким, чтобы шарик мыши или оптика работали четко, без ";проскальзывания";. В качестве покрытия может быть выбран обычный пластик или очень плотная ткань. Для первого вари­анта характерно очень быстрое загрязнение, правда, отмыть его также мож­но очень быстро. Второй вариант более ";придирчив"; к чистоте рабочего стола, т. к. отмывать его очень сложно.

На некоторых ковриках имеются специальные гелевые подушечки, предна­значенные для запястья руки.

Очень важно, чтобы коврик имел хорошее сцепление с поверхностью стола, иначе он будет передвигаться вместе с мышью. Для этого нижнюю поверх-

ность коврика иногда покрывают слоем клейкой массы, обладающей высо­ким коэффициентом трения.

Проблемы, характерные для мышей

Мышь на пару с клавиатурой выдерживает самую большую механическую нагрузку из всех частей персонального компьютера, поэтому ее поломка обычно никого не удивляет. Одно успокаивает — поломка мыши совершен­но никак не сказывается на работоспособности компьютера в целом. Мышь, подключаемую к последовательному порту или порту USВ, можно заменить, даже не перезагружая компьютер.

Как правило, мышь не перестает работать сразу. Сначала появляются при­знаки нестабильной работы (проскальзывание шарика, отсутствие реакции на нажатие кнопок и т. д.), поэтому у вас есть время подумать: покупать новую мышь или что-то делать со старой.

Для оптико-механических мышей считается нормальным регулярное за­грязнение роликов спрессованной пылью и грязью. Из-за этого курсор на­чинает ";плясать";, сильно отклоняясь от заданной пользователем траектории, либо вообще перестает двигаться.

Одна из причин поломки — износ механических частей. Иногда в порыве страсти некоторые пользователи так бьют мышью об стол, что ролики про­сто-напросто ломаются. Оптические мыши этого недостатка лишены: ни шарика, ни роликов там нет. Выбор остается за вами.

ГЛАВА 6

Монитор

Компьютерный монитор (он же дисплей или экран) представляет собой устройство для вывода текстовой и графической информации. По сути, он играет роль переводчика между компьютерным цифровым языком и образ­ным мышлением человека. Роль посредника между монитором и компьюте­ром играет видеоплата, которая в свою очередь преобразует цифровые сиг­налы, исходящие от компьютера, в сигналы аналоговые, понятные монитору.

Самые древние компьютеры, размеры которых были не менее чем с ме­бельную стенку, выдавали результаты своих вычислений на печатающее устройство (принтер, если хотите). Очень часто такие компьютеры оснаща­лись осциллографами, которые использовались для контроля электрических цепей вычислительной машины: какие сигналы и где проходят, какую они имеют форму и т. п. Это помогало выявлять ошибки в работе компонентов и вовремя заменять пришедшие в негодность запчасти. Впервые для вывода графической информации стали использовать осциллограф примерно в се­редине 50-х годов прошлого века. Этот период времени можно считать го­дом рождения монитора в таком виде, в каком мы сегодня его видим. Правда, путь развития, который прошел монитор за все это время, отличал­ся немалым прогрессом и большим количеством условных этапов, по дос­тижении которых пользователь мог насладиться совершенно новым качест­вом изображения. Этот путь не закончился до сих пор, и мы можем наблю­дать за внедрением в этой области все более новых технологий. Но все по порядку...

Первые мониторы представляли собой довольно примитивные устройства (рис. 6.1), способные отображать только заранее предусмотренные символы (примерно так же, как табло на электронных часах). Но даже в то время пользователи ЭВМ умудрялись создавать игровые программы. Представляе­те, что уже через год-полтора после первых испытаний осциллографа в ка-

честве монитора (согласно историческим данным) была разработана первая игра: шашки. Следующим серьезным шагом стала разработка так называе­мых растровых мониторов. Мониторы новой технологии представляют со­бой экран, поделенный на большое количество отдельных точек (пикселов). Электронный пучок, который ранее занимался формированием символов, теперь постоянно с высокой скоростью сканирует поверхность экрана слева направо и сверху вниз, ";пробегая"; раз за разом всю поверхность экрана. Эта технология очень хорошо прижилась и применяется до сих пор как в ком­пьютерных мониторах, так и в других устройствах отображения информа­ции (например, телевизорах). Как вы понимаете, все это время использова­лись исключительно монохромные мониторы (термин ";черно-белые"; обыч­но не применяется потому, что вместо белого цвета для отображения символов и графики часто использовали зеленый цвет).

Рис. 6.1. На рисунке справа женщина сидит за одним из самых первым мониторов

Сегодня очень сложно представить ";бедных"; пользователей компьютеров, которые были вынуждены ";терпеть"; ядовито-зеленый цвет букв на экране монитора, потому что практически все современные устройства способны отображать огромное число цветов и их оттенков.

Монитор и персональный компьютер зачастую отождествляются, потому что не бывает компьютера без монитора, да и обратное вполне верно. При­думали, конечно, как подключить компьютер к обычному телевизору, по­явились видеоплаты с видеовыходом, которые позволяют обойтись без мо­нитора. Но... никакой телевизор не заменит по качеству отображения кар­тинки даже самый простой современный монитор. Понять это можно, на­верное, только опробовав оба варианта на практике.

Устройство и принципы работы монитора

Любой современный монитор способен работать в двух режимах: Текстовом и графическом.

В текстовом режиме монитор эмулирует старые типы мониторов, которые могли отображать исключительно символьную информацию. Этот режим в основном используется только операционной системой MS-DOS (любых версий). При этом поверхность экрана монитора условно разбивается на участки размером с отдельный символ (знакоместа). Например, устанавли­вается 25 строк по 80 символов в каждой. Такой режим использует, напри­мер, программа Norton Commander. На каждом знакоместе независимо от его положения на экране может быть отображен один из 256 заранее опре­деленных символов: заглавные и строчные буквы, цифры. В зависимости от применяемой кодировки количество отображаемых символов может быть увеличено, таким образом, например, выводят на экран так называемую псевдографику или буквы кириллицы, используемые в русском языке (сле­дует напомнить, что монитор ";штучка"; импортная, поэтому нам приходится к ней приспосабливаться).

В графическом режиме экран монитора представляет собой прямоугольную матрицу, состоящую из определенного количества точек (пикселов). Это количество, которое определяется отдельно по горизонтали и вертикали, составляет важный параметр любого монитора: его разрешающую способ­ность. Из-за того, что в мониторах используется прямоугольная матрица, разрешение по горизонтали немного больше, чем по вертикали (например, 640x480 пикселов). Размер этих точек определяет не менее важный пара­метр: зерно. Чем меньше размер зерна монитора, тем больше может быть разрешение экрана (имеется в виду полезное разрешение, при котором даже мелкие детали хорошо просматриваются). Качество изображения зависит не только от монитора, но и от видеоплаты, которая может ограничивать раз­решение или количество отображаемых оттенков.

Современные мониторы можно подразделить на два типа:

1. Мониторы с электронно-лучевой трубкой. Они представляют собой по­томков осциллографов, использующих для вывода информации на экран луч, состоящий из потока электронов. Их устройство и принципы рабо­ты очень похожи на обычный телевизор.

2. Жидкокристаллические мониторы. Устройство и принципы работы значи­тельно отличаются от электронно-лучевых предшественников. Единст­венное, что можно сказать, — за ними будущее.

По способу подключения различают два вида: аналоговый и цифровой. В первом случае на соединительном кабеле со стороны компьютера разме­щается трехрядный разъем, который чаще всего называют VGA-разъемом (Video Graphics Array). Кабель со стороны монитора, как правило, вмонти-

рован в корпус, хотя иногда встречается такой же разъем, что и со стороны компьютера. Во втором случае может быть несколько модификаций разъе­мов. Чаще всего используется разъем, очень похожий на разъем интерфейса RS-232C (обычно его обозначают как DB-15), через который на монитор передается не только изображение, но и управляющие сигналы, позволяю­щие программно изменять параметры монитора: геометрические размеры, яркость, контрастность и т. п.

Немаловажным моментом при описании монитора является наличие на его лицевой панели кнопок управления. Под управлением понимают настройку таких параметров, как яркость, геометрия изображения на экране и т. п. Существует два типа систем управления:

□ аналоговое управление (ручки, движки);

□ цифровое управление (кнопки, меню, цифровое управление с компью­тера).

Аналоговое управление используется в дешевых моделях, хотя в последнее время таких мониторов практически уже не встретишь. Цифровое управле­ние применяется практически во всех современных мониторах, а количест­во параметров, которые подлежат корректировке, может изменяться от мо­дели к модели. Например, такие как: яркость, контрастность, размер и цен­тровка по горизонтали, размер и центровка по вертикали, поворот растра, подушка, дуга, трапеция и параллелограмм, горизонтальное и вертикальное сведение, настройка чистоты цвета в углах экрана, подавление муара, руч­ное размагничивание, выбор видеовхода, позиционирование меню, выбор языка меню (9 языков), задержка перед включением функции энергосбере­жения, блокировка панели управления, цветовая температура, масштабиро­вание, автоматическая настройка размера и центровка, сброс пользователь­ских настроек. Итого 26 настроек.

Иногда в корпус монитора встраивают акустические системы, что, с одной стороны, избавляет пользователя от необходимости покупать их отдельно, а с другой — усложняет процесс модернизации, т. к. встроенные динамики обычно отличаются простотой устройства и низким качеством звука.

Все современные мониторы поддерживают разрешение вплоть до 1600x1200 то­чек и глубину цветов True Color (16,7 млн. оттенков). При этом они под­держивают все стандарты: от самого последнего SVGA до самого древнего MDA.

□ MDA (Monochrome Display Adapter). Монохромный дисплей, позволяю­щий работать в текстовом режиме с разрешением 80x25 символов, под­держивает пять атрибутов текста: обычный, яркий, инверсный, подчерк­нутый и мигающий.

□ CGA (Color Graphics Adapter). Первый цветной дисплей. Позволяет рабо­тать в текстовом режиме с разрешениями 40x25 и 80x25 символов, либо

в графическом режиме с разрешением 320x240 или 640x200 (такие раз­решения можно встретить в наиболее старых играх вроде DOOM, Quake и т. п.). В текстовом режиме доступно 256 атрибутов символа (16 цветов самого символа и 16 цветов фона), в графическом режиме — 16 цветов (режим 640x200 остался монохромным).

□ EGA (Enhanced Graphics Adapter). Добавлено разрешение 640x350, коли­чество цветов до 64 оттенков.

□ VGA (Video Graphics Array). Фактический видеостандарт, начиная с кон­ца 1980-х годов. Добавлено разрешение 640x480, которое используется до сих пор при загрузке Windows в защищенном режиме. Количество цветов ограничено в основном 16-ю, т. к. расширенная палитра (до 64 оттенков) достигается за счет изменения яркости символов.

□ SVGA (Super VGA). Расширение VGA с добавлением более высоких раз­решений и глубины цвета. Добавлены разрешения: 800x600, 1024x768, 1152x864, 1280x1024, 1600x1200 и цветовой диапазон: 65 536 (High Color) и 16,7 млн. (True Color).

Монитор с электронно-лучевой трубкой

Название ";монитор с электронно-лучевой трубкой"; (ЭЛТ) произошло от самого главного его элемента, более известного под названием кинескоп. Иногда при описании характеристик этого типа мониторов используют термин ";CRT-монитор"; (от англ. Cathode Ray Tube — электронно-лучевая трубка) (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Внешний вид ЭЛТ-монитора

Принцип работы монитора очень прост: монитор получает сигнал от ком­пьютера и передает его на электронно-лучевую пушку, которая формирует луч, рисующий на экране изображение.

В подавляющем большинстве случаев монитор представляет собой само­стоятельный конструктивный блок. К нижней части корпуса прикреплена сферическая опора, которая позволяет устанавливать экран под удобным для пользователя углом. Внутри корпуса размещены: блок питания и элек­тронные схемы, необходимые для формирования экранного изображения, а также сама электронно-лучевая трубка.

Рис. 6.3. Устройство электронно-лучевой трубки

Электронно-лучевая трубка представляет собой стеклянную колбу (рис. 6.3), внутри которой находятся электронная пушка и отклоняющая система. Внутренняя поверхность лицевой части колбы покрыта специальным веще­ством, которое при облучении потоком электронов начинает светиться (тот же принцип используется в лампах дневного света). Для цветных мониторов это вещество (люминофор), как правило, состоит из сложной смеси редко­земельных металлов: иттрия, эрбия- и т. п. Для обеспечения стабильной ра­боты всей системы из колбы полностью откачан воздух (создан вакуум).

Для создания изображения используется электронная пушка, излучающая поток электронов сквозь металлическую решетку (так называемую маску) на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными точками люминофора. Скорость потока электронов ускоря­ется модулятором интенсивности и ускоряющей системы. В результате, электроны приобретают высокую энергию, часть которой используется впо­следствии для свечения люминофора, т. е. попадание электронов на точку люминофора заставляет ее испускать свет определенного цвета. В цветном мониторе используются три электронные пушки, каждая из которых отвеча­ет за один из оттенков цветовой модели RGB (Red Green Blue — красный, зеленый, голубой).

Каждая точка люминофора состоит из трех частиц, различающихся по излу­чаемому цвету. Одна из них излучает красный цвет, вторая — зеленый, а третья — голубой. Каждая из трех электронных пушек рассчитана на об­стрел конкретного цвета точек. Изменяя интенсивность и комбинируя ";об-

стрел"; люминофора, электронная схема монитора формирует окончательное изображение.

Для управления электронными пушками в мониторе имеется управляющая электроника, от качества которой во многом зависит качество работы мони­тора (даже с абсолютно одинаковой электронно-лучевой трубкой). Трехлу­чевые ЭЛТ-мониторы можно подразделить на два класса:

□ с дельтообразным расположением электронных пушек; □ с планарным расположением электронных пушек.

Трубки с планарным расположением пушек иногда называют кинескопами с самосведением лучей. Дело в том, что притяжение Земли влияет на поток электронов, поэтому для нормальной работы дельтообразной схемы требу­ется дополнительная регулировка (сведение лучей). При дельтообразной схеме воздействие на каждый луч абсолютно одинаково, так что дополни­тельной регулировки для этих мониторов не требуется.

Как уже говорилось, поток электронов по пути к люминофору проходит через специальную маску, предназначение которой сводится к формирова­нию растра изображения. Для производства применяется два типа маски:

□ теневая маска (Shadow Mask);

□ щелевая маска (Slot Mask).

Теневая маска или, как ее еще называют, точечная (рис. 6.4) используется в большинстве мониторов, производимых компаниями LG, Samsung, ViewSonic, Hitachi, Belinea, Panasonic, Daewoo, Nokia и многими другими.

Рис. 6.4. Внешний вид теневой маски и принцип ее работы

Щелевая маска или, как ее еще называют, полосовая (рис. 6.5) используется в некоторых моделях мониторов производимых компаниями NEC (ChromaClear) и Panasonic (PanaFlat, PureFlat).

Существует еще один тип, редко используемый, но имеющий право на жизнь. Это апертурная решетка (Aperture Grill), которая применяется для производства трубок компаний Sony (Trinitron) и Mitsubishi (Diamondtron).

Различие между этими двумя разновидностями состоит в различном подхо­де к формированию изображения (рис. 6.6). Трубки, произведенные по этой технологии, имеют стабилизационные нити, которые хорошо видны, осо­бенно при светлом фоне изображения на мониторе. Они обеспечивают зна­чительно более контрастное и насыщенное изображение, а также более вы­сокое разрешение, чем более привычные два типа. Недостатком можно счи­тать менее качественное сведение лучей, хотя это дело вкуса.

Рис. 6.5. Внешний вид щелевой маски и принцип ее работы

Рис. 6.6. Внешний вид апертурной решетки и принцип ее работы

Различаются мониторы также формой кинескопов. Существует три типа поверхности экрана:

□ сферический;

□ цилиндрический;

□ плоский.

Сферический экран (рис. 6.7) имеет выпуклую поверхность экрана, за счет чего все точки расположены на одинаковом расстоянии от электронной пушки. Применяется в самых дешевых мониторах, т. к. качество изображе­ния на них относительно плохое.

Рис. 6.7. Внешний вид сферического кинескопа

Цилиндрический экран (рис. 6.8) имеет форму плоскую по вертикали и за­кругленную по горизонтали. Преимущество такого экрана: большая яркость, меньшее количество бликов. Основные торговые марки: Trinitron и Dia­mondtron.

Рис. 6.8. Внешний вид цилиндрического кинескопа

Рис. 6.9. Внешний вид плоского кинескопа

Плоский экран (рис. 6.9) — без комментариев. Устанавливается в самых до­рогих моделях мониторов. С виду такой экран имеет вид вогнутого внутрь, но когда привыкнешь, то другого уже не надо будет.

Важной потребительской характеристикой можно считать наличие отра­жающего и защитного слоя на экране монитора. Могут применяться ниже­приведенные типы покрытий.

□ Антистатическое покрытие. Представляет собой тонкий слой специаль­ного химического состава, который предотвращает накопление электро­статического заряда.

□ Кварцевое покрытие. Недорогое покрытие, которое уменьшает блики на экране. Если поверхность никак не обработана, то она будет отражать все предметы, которые находятся за спиной пользователя, а также его самого. В техническом описании обычно указывается, какой процент света отражается (например, 40%).

□ Многослойное антибликовое покрытие. Такое покрытие обеспечивает вы­сокую резкость при отсутствии бликов, но имеет высокую стоимость (за удовольствие приходится платить). Используется только в дорогих 21-дюймовых моделях.

Для отражения применяются материалы с различными преломляющими свойствами. Некоторые производители добавляют в покрытие химические соединения, играющие роль антистатиков, препятствующих прилипанию пыли к поверхности экрана. Покрытие должно отражать от экрана только внешний свет, а на яркость экрана оно не должно оказывать никакого влияния. Как видите, почва для работы имеется, поэтому различные произ­водители используют отличные технологии, имеющие и преимущества, и недостатки.

Жидкокристаллический монитор

Жидкокристаллический (ЖК) монитор часто называют LCD-дисплеем (рис. 6.10), что переводится как дисплей на жидких кристаллах (Liquid Crystal Display). Экран ЖК-монитора представляет собой матрицу, состоя­щую из отдельных ячеек, наполненных жидкими кристаллами.

Рис. 6.10. Внешний вид ЖК-монитора

Жидкий кристалл представляет собой вещество, которое одновременно об­ладает свойствами жидкостей (текучесть) и кристаллов (твердость). Для из­готовления матриц используют так называемые нематические кристаллы, молекулы которых имеют форму палочек или вытянутых пластинок. ЖК-элемент, из которых непосредственно состоит матрица, помимо кристаллов включает в себя прозрачные электроды и поляризаторы. В отсутствие элек­трического поля молекулы нематических кристаллов образуют скрученные спирали. При прохождении в этот момент луча света через ЖК-элемент плоскость поляризации его поворачивается на некоторый угол. Если на входе и выходе этого элемента поместить поляризаторы, смещенные друг относительно друга на такой же угол, то свет беспрепятственно сможет про­ходить через этот элемент. Если же к прозрачным электродам приложено напряжение, спираль молекул распрямляется и поворота плоскости поляри­зации уже не происходит. Как следствие, выходной поляризатор не пропус­кает свет. Примером может служить ЖК-индикатор наручных электронных часов.

Матрица жидкокристаллического экрана устроена следующим образом: ме­жду двумя пластинами из чистого стекла находится тонкий слой жидких кристаллов. На обеих пластинах есть специальные бороздки, которые пред­назначены для ориентации кристаллов строго определенным образом. Бо­роздки, сделанные из прозрачного полимера, на каждой из пластин распо­ложены параллельно друг другу и перпендикулярно относительно другой пластины. Таким образом вся масса кристаллов равномерно распределена в получившихся маленьких ячейках (они же будущие пикселы). Чем больше

ячеек в матрице, тем выше будет разрешение монитора, при этом цвет по­лучается за счет того, что на каждый пиксел приходится три ячейки с кри­сталлами с разными оптическими фильтрами (для трех основных цветов, RGB).

Получившаяся матрица освещается источником света, что можно заметить по легкому свечению экрана сразу же после включения монитора в сеть. Лампа подсветки может быть расположена сбоку, а напротив может разме­щаться отражающее зеркало. В некоторых моделях применяют две лампы, расположенные друг против друга. Как только жидкие кристаллы подверга­ются воздействию электрического поля, их молекулы начинают выстраи­ваться в соответствии с направляющими бороздками, прохождение света в некоторых областях матрицы ";нарушается"; и пользователю представляется некая картина. В ЖК-мониторах помимо основного имеется еще несколько слоев, предназначенных, как правило, для улучшения качества изображе­ния. Они являются поляризационными фильтрами, пропускающими только тот свет, который соответствует заданному направлению. Данное направле­ние задается бороздками, в которых размещены жидкие кристаллы, а ос­тальной свет фильтры либо частично, либо полностью поглощают.

Различают пассивные и активные матрицы. В пассивных матрицах исполь­зуется построчное формирование изображения путем последовательного подвода управляющего напряжения к отдельным ячейкам. Из-за высокой электрической емкости ячеек они обладают большой инерционностью, из-за которой может быть не видно курсора мыши при слишком быстром дви­жении. Наилучшее предназначение пассивных матриц — вывод статических картинок. В активных матрицах используется несколько иной принцип ра­боты: для каждой точки экрана применяются отдельные управляющие эле­менты. Преимуществом активных матриц является более значительный угол обзора, чем в пассивных матрицах. К тому же они лучше справляются с ди­намическими изображениями. Способ изготовления вашего монитора можно выяснить путем внимательного изучения инструкции. Упоминание о техно­логии STN (Super Twisted Nematic), DSTN (Double Super Twisted Nematic), TSTN (Triple Super Twisted Nematic) или DSS (Dual Scan Screens) указывает на то, что вы приобрели монитор с пассивной матрицей, а упоминание о технологии TFT (Thin Film Transistor) или STFT (Super Thin Film Transistor) говорит о наличии в мониторе активной матрицы. Естественно, что ";пассивные"; мониторы значительно дешевле ";активных";.

В современном мире ПК наиболее распространены мониторы с активной матрицей изготовленных по технологии STFT, наименование которой исхо­дит от названия транзисторов, используемых в качестве управляющих эле­ментов. Отличие от предыдущей модификации TFT состоит в наличии до­полнительных управляющих электродов, которые заставляют молекулы кри­сталлов вращаться. Это позволяет создать монитор, качество изображения на котором мало зависит от угла зрения, чего не было в первых моделях с TFT-технологией.

Технология производства жидкокристаллических матриц очень сложна. Представьте, что для реализации разрешения 800x600 точек на матрице не­обходимо разместить 1 440 000 отдельных управляющих элементов. Чтобы хотя бы немного удешевить выпуск ЖК-мониторов, производители наме­ренно упрощают производственные линии, что сказывается на качестве продукции. Очень часто даже у новых мониторов встречаются нерабочие ячейки, которые либо постоянно светятся белым светом, либо всегда оста­ются темными.

При выборе ЖК-монитора тщательно изучите поверхность экрана сначала на белом, а затем на черном фоне. Обратите внимание на возможное нали­чие ";мертвых"; пикселов. Присмотритесь к яркости изображения в разных частях экрана. Сегодня очень сложно найти мониторы с пассивной матри­цей, разве что на очень древнем ноутбуке, но, если вы работаете только с офисными программами (да в Интернете), то вполне можно приобрести такого ";старичка";. Очень важным параметром ЖК-монитора является угол обзора, особенно по вертикали, от которого зависит равномерность яркости и насыщенности изображения, независимо от угля зрения. Очень неприят­но, когда вверху или внизу экрана изображение становится бледным.

К сожалению, не существует жесткого стандарта на максимально допусти­мое число неработающих точек, поэтому у каждого производителя имеются собственные нормативы. Обычно 3—5 неработающих точек считается нор­мой. Наличие подобных дефектов следует проверять в магазине, т. к. они заводским браком не считаются и в гарантийный ремонт такие мониторы не принимаются.

Все различия моделей ЖК-мониторов в основном сводятся к изменению дизайна и наличию дополнительных функций вроде USB-хаба, встроенных колонок и т. п. Причиной тому малое количество производителей, выпус­кающих ЖК-матрицы и электронику контроллеров. Логотип какой-нибудь неизвестной вам фирмы, скорее всего, означает лишь то, что она занима­лась разработкой дизайна и сборкой монитора (в стиле ";а-ля конструктор";).

Огромное преимущество ЖК-мониторов над электронно-лучевыми собрать­ями — полное отсутствие геометрических искажений. По началу даже мо­жет показаться непривычным отсутствие большого количества кнопок для настройки, которыми так ";гордятся"; ЭЛТ-мониторы. На большинстве ЖК-мониторов можно встретить следующие кнопки управления: настройка яркости, контрастности, размера изображения, регулировка цветовой тем­пературы, изменение положения изображения и т. п.

Недостатком ЖК-мониторов можно считать физическую неспособность ра­ботать в разных разрешениях. Качественное изображение можно получить только при использовании ";родного"; разрешения экрана, т. е. предусмот­ренного в качестве стандарта производителем монитора. Единственно, что успокаивает, так это большие разрешения по умолчанию, поддерживаемые

современными ЖК-мониторами (например, 1280x1024 точек). Меньшие разрешения формируются двумя способами: масштабированием, при кото­ром контрастные детали теряют четкость, и использованием только части пикселов. Иногда можно встретить уменьшение размера видимой части эк­рана, при котором изображение располагается в центре и содержит количе­ство точек, соответствующее разрешению.

Еще одна беда ЖК-мониторов — это неспособность воспроизводить цвето­вую гамму, соответствующую режиму True Color (24 бит). В лучшем случае, на что способны самые распространенные модели, — это 18-битный цвет (немного лучше High Color 16 бит). Хотя большая часть пользователей вряд ли сможет увидеть разницу между двумя рядом стоящими оттенками, что при 24-битном цвете, что при 18-битном.

Для ЖК-мониторов критичным является параметр, характеризующий до­пустимый угол обзора. Дело в том, что из-за специфики устройства и рабо­ты матрица жидких кристаллов излучает вертикально ориентированный свет. Поэтому если смотреть на такой монитор сбоку, то на изображении будут сильно заметны искажения цвета. Таким недостатком обладают толь­ко ЖК-мониторы. Для большинства моделей этот параметр находится в пределах 40° по вертикали и 90° по горизонтали. Наиболее современные технологии позволяют расширить угол обзора до 160° и выше, что прибли­жается к характеристикам ЭЛТ-мониторов.

Довольно проблематичным параметром для ЖК-мониторов считается кон­трастность изображения. Дело в том, что яркость свечения лампы дневного света очень сложно изменить (при работе монитора они всегда включены), а блокировать полностью прохождение света при помощи изменения свойств жидких кристаллов не удается. В результате показатели контрастно­сти ЖК-мониторов значительно хуже, чем для ЭЛТ-мониторов (максимум 250:1 против 500:1).

Зато в области яркости изображения у ЖК-мониторов конкурентов нет, по крайней мере, среди ЭЛТ-мониторов. Тогда как электронно-лучевые трубки способны выдать примерно 100—120 кд/м2, жидкокристаллические матрицы имеют характеристики вдвое лучшие — 200—250 кд/м2 (табл. 6.1).

Таблица 6.1. Сравнительные характеристики мониторов

Таблица 6.1 (окончание)

Рекомендации по выбору монитора

Монитор — единственный компонент персонального компьютера, который меняется очень редко. Именно поэтому к его выбору следует отнестись осо­бенно внимательно. Монитор должен быть таким, чтобы можно было без­опасно за ним работать и играть, чтобы не болела голова и не уставали гла­за. Мониторы не поддаются модернизации, а если вам и удастся впоследст­вии его продать, то за смешную цену. Поэтому прежде чем приобретать что-либо, подумайте о покупке качественного монитора.

Размер экрана. Точнее было бы сказать размер рабочей диагонали экрана. Дело в том, что у большинства моделей ЭЛТ-мониторов используется не вся поверхность экрана, т. к. часть ее ";съедается"; пластиком корпуса. Для ЖК-мониторов такой проблемы не существует. Минимальным сегодня яв­ляется размер 15";, рекомендуемым 17";.

Частота регенерации экрана. Чем выше эта частота, тем более устойчивым выглядит изображение на экране. Мерцание изображения приводит к чрез­мерному утомлению зрения, головной боли и при длительном воздействии к ухудшению зрения. Желательно, чтобы она составляла хотя бы 70 Гц (чем больше размер экрана, тем выше должна быть частота регенерации). ЖК-мониторы вообще не мерцают, благодаря другой технологии изготовле­ния (лампа ведь светит непрерывно).

Размер зерна. Чем меньше этот показатель, тем более высокое разрешение доступно монитору. Если установленное разрешение превышает возможно­сти монитора, то самые мелкие детали будут выглядеть смазанными. Наи­более качественными показателями изображения обладают мониторы с зер­ном 0,25 мм.

Поддерживаемые разрешения. Минимальным разрешением на сегодняшний день можно считать 1024x768 точек, т. к. более низкие разрешения не могут обеспечить комфортной работы в некоторых программах или играх. Для мониторов с небольшим размером диагонали (14 и 15";) может хватить и разрешения 800x600 точек. Для ЖК-мониторов существует только одно оп­тимальное разрешение, на которое рассчитана матрица. При выборе осталь­ных разрешений качество изображения оставляет желать лучшего, хотя на вкус и цвет товарищей нет... (табл. 6.2).

Таблица 6.2. Рекомендованные характеристики для мониторов

Глубина цвета. Особенно важен этот параметр, когда компьютер планирует­ся использовать для редактирования фотографий, просмотра видеофильмов и т. п. Это позволит в полной мере насладиться всеми возможностями, пре­доставляемыми ПК.

Допустимые углы обзора. В этом плане побеждают ЭЛТ-мониторы, хотя не­которые модели ЖК-мониторов уже имеют характеристики, близкие к ним.

Характеристики кинескопа. Обратите внимание на наличие защитного по­крытия, которое препятствует отражению внешнего света. Это позволит вам нормально работать даже в хорошо освещенном помещении. Очень важным является наличие антистатического покрытия, потому что налипающая пыль со временем может снизить яркость изображения (правда, если регу­лярно ее не удалять).

Вес и размеры. Средний вес ЭЛТ-мониторов: 15"; равен 12—15 кг, 17"; равен 12—20 кг, 19"; равен 21—28 кг и 21"; равен 25—34 кг, вес ЖК-мониторов мо­жет быть в пределах от 4 до 10 кг. Типичные размеры ЭЛТ-мониторов пока­заны в табл. 6.3, при этом аналогичные ЖК-мониторы имеют общую глуби­ну корпуса на 50—60% меньшую (рис. 6.11)

Рис. 6.11. Даже внешне ЖК-мониторы сильно отличаются от ЭЛТ-мониторов

Таблица 6.3. Типовые размеры ЭЛТ-мониторов

Потребляемая мощность. ЭЛТ-мониторы потребляют энергии в зависимости от размера экрана от 65 до 140 Вт. ЖК-мониторы являются более эконо­мичными — они потребляют от 25 до 70 Вт (в среднем 35—40 Вт).

Дополнительные возможности. Все профессиональные мониторы должны поддерживать регулировку цветовой температуры, которая определяет, ка­кой оттенок на мониторе будет у белого цвета. Это очень полезная функ­ция, когда очень важно видеть, какой цвет на самом деле имеет тот или иной объект (например, при подготовке рекламных буклетов и другой типо­графской продукции). Современные мониторы, как правило, имеют не­сколько фиксированных значений цветовой температуры.

Стоит обратить внимание еще на одну удобную особенность, которую име­ют некоторые модели ЖК-мониторов, — возможность повернуть дисплей на 90°, т. е. изменить альбомную (Landscape) ориентацию экрана на порт­ретную (Portrait). Это очень удобно при работе с Web-страницами или большими документами, где дополнительная высота изображения в порт­ретной ориентации оказывается весьма полезной.

Излучение — опасно ли оно?

При покупке нового монитора всегда возникает вопрос о безопасности для здоровья. Считается, что длительная работа за монитором может обострить заболевания глаз. Причина — постоянное электромагнитное излучение. Миф это или чистая правда? Ответ неоднозначен: вообще-то неправда, но к советам по безопасности стоит прислушиваться. Давайте рассмотрим этот вопрос подробнее.

Работающий монитор является источником практически всех видов элек­тромагнитного излучения: от рентгеновского до сверхнизкочастотного. Воз­действие разных частот на организм человека неодинаково. Всем известно, что рентгеновское излучение вредно для человека только в больших количе­ствах. По этой причине не рекомендуют пользоваться им больше раза в год (имеются в виду медицинские цели), повсеместно начинают вводить новые технологии ";просветки"; человеческого тела, например ультразвук. В малых же дозах рентген никакого вреда не приносит. Интересно, что поверхность земли сама является источником излучения. Не зря увеличение радиацион­ного фона обычно указывают в процентах от естественного фона. Это толь­ко подтверждает информацию о том, что маленькая доза никакого вреда не приносит. Как это относится к мониторам? Дело в том, что все современ­ные мониторы имеют уровень рентгеновского излучения, сравнимый с есте­ственным фоном, поэтому миф о возможности возникновения рака после длительного сидения перед монитором можно развеять по ветру. Для того чтобы избежать покупки бракованного монитора, возьмите с собой в магазин счетчик Гейгера.

Если говорить о частотах нижнего диапазона, то степень их влияния на ор­ганизм человека изучена очень плохо. Исследования показывают различные результаты: одни говорят об их вреде для здоровья, другие — отрицают ре­зультаты первых. Хотя одно можно сказать точно. При воздействии низких частот в течение 10—15 лет практически, согласно результатам исследова­ний, не возникает никаких злокачественных опухолей. Это немного успо­каивает, но малая степень изученности заставляет все-таки беспокоиться об уменьшении уровня излучения от монитора.

Но тогда возникает вопрос: ";А почему после длительной работы за компью­тером начинают болеть глаза или, например, голова?"; Причин может быть несколько, но излучение здесь явно не виновато.

Особенностью зрения является то, что нервная система человека восприни­мает так называемую ";полезную информацию";, т. е. информацию, которую мозг в силах обработать и осмыслить. Вся остальная информация мозгом воспринимается, но не анализируется. Мы ее как будто не замечаем. В на­шем случае это, например, моргание кадровой развертки. Все, наверное, обращали внимание на то, что, когда по телевизору показывают монитор компьютера, его экран очень сильно моргает по вертикали. Это и есть кад­ровая развертка. В старых мониторах использовалась частота 50 Гц, которая как раз и вызывает быструю утомляемость при работе за компьютером. Да­же лампы дневного света устанавливают попарно, подключая их в противо­фазе, чтобы компенсировать пульсацию света частотой 50 Гц, равной часто­те переменного тока в электрической сети. Учитывая данный фактор, все современные мониторы поддерживают повышенные частоты кадровой раз­вертки (60, 75, 85 или 100 Гц), что позволяет снизить утомляемость при ра­боте.

Для урегулирования параметров монитора были приняты стандарты, предъ­являющие требования к безопасности их применения. Существует несколь­ко разновидностей стандартов безопасности. Это MPR (MPRII) — стандарт, определяющий параметры электромагнитной безопасности, и ТСО (92, 95, 99) — стандарт, регулирующий воздействие всех потенциально вредных факторов: электромагнитного излучения, энергосберегающих, эргономиче­ских и экологических параметров. Каждая новая версия стандарта предъяв­ляет все более жесткие требования к безопасности, чем предыдущая. При покупке монитора обратите внимание на соответствие его параметров од­ному из стандартов безопасности. Надписи вроде ";Low Radiation"; значения никакого не имеют, т. к. они играют сугубо рекламную роль. Минимально приемлемым при покупке нового монитора является стандарт MPRII или ТСО'99. Узнать о поддержке этих стандартов конкретной моделью монитора можно, внимательно изучив паспорт или посетив официальный сайт произ­водителя. Как правило, на одной из страниц сайта приводятся технические характеристики всех выпускаемых моделей. Можно также посетить сайт,

посвященный описанию одного из видов стандарта, например, http:// /.

И немного о защитных экранах. Защитный экран способен уменьшить на­пряженность электрического поля до величины, соответствующей стандарту безопасности. Однако он никак не влияет на величину магнитной состав­ляющей электромагнитного поля сверхнизкой частоты. Зато такой экран позволяет немного увеличить контрастность изображения и устранить блики от внешнего освещения, что в принципе уменьшает утомляемость зрения.

Общие рекомендации по выбору безопасного монитора.

□ Наиболее оптимальный режим работы цветного монитора — True Color. При этом монитор отображает количество оттенков, даже немного пре­вышающее разрешающую способность глаза, что позволяет добиться плавного перехода оттенков на картинке любой сложности.

□ Разрешение экрана должно быть не менее 800x600 точек (для мониторов 15";) или 1024x768 точек (для мониторов 17"; и более).

□ Частота кадровой развертки должна быть не менее 60 Гц. Лучше всего, когда монитор поддерживает эту частоту даже для режима MS-DOS. Оп­тимальным вариантом считается максимально возможная частота для вашей видеосистемы (в пределах 85—100 Гц).

□ Следует избегать бликов на экране монитора. При их наличии попробуй­те изменить направление освещения или используйте антибликовый экран.

О Размер зерна должен быть как можно меньше (но не более 0,28 мм).

Немного о шлемах виртуальной реальности

С давних времен человек мечтает создать совершенный компьютер. Вирту­альный шлем это одна из тех маленьких крупиц большой мечты (рис. 6.12).

Практически у всех со словом ";виртуальность"; появляются воспоминания о великом множестве фантастических фильмов, подобных, например, ";Мат­рице";.

Несмотря на то, что даже самые современные виртуальные шлемы не спо­собны обеспечить очень высокое качество изображения (на уровне SVGA), энтузиастов компьютерного мира это нисколько не останавливает. Обычно разрешение воспроизводящей матрицы составляет от 180 до 360 килопиксе­лов на квадратный дюйм.

Виртуальный шлем подключается либо к выходу видеоплаты, либо к выходу специального контроллера. Наушники подключаются к выходу звуковой платы, по качеству, как правило, они схожи с хорошими бытовыми науш­никами (качество звука очень сильно зависит от того, насколько хороша

установленная звуковая плата). Шлемы подключаются практически ко все­му, где есть видеовыход: видеомагнитофону, DVD-проигрывателю и т. п. Неплохо в шлеме смотреть видеоролики, но читать из-за низкого разреше­ния практически невозможно. У ";навороченных"; моделей присутствует встроенный магнитный сенсор, позволяющий эмулировать манипулятор ";мышь";, управляя курсором движениями головы. Устройство стереоизобра­жения, к сожалению, не всегда входит в стандартный комплект, и его при­ходится приобретать за отдельную плату.

Обособленной категорией стоят устройства управления курсором — трекеры (tracker), позволяющие заменить мышь. Обычно трекеры выпускаются в СОМ- и USB-вариантах и прикрепляются практически к любой модели виртуального шлема.

Игра в виртуальном шлеме, конечно, не может достигнуть такой напряжен­ности, как при использовании привычного монитора, но реалистичные эф­фекты, стереоизображение и звук вполне могут удовлетворить самого взы­скательного игромана.

Производители мониторов

□ Acer — /

□ ADI — http://www.adi.cora.tw/

□ Belinea — http://www.maxdata.de/produkte/

□ Bliss — /

□ CTX Group — .tw/

□ Daewoo — /

□ Daytek Electronics Corporation — http://www.daytek.ca/

□ Digiview Monitors — /

□ Hansol — / □ Hewlett-Packard — /

□ Hitachi — /

□ Hyundai America — /, /

□ IIyama — /

□ LG — /

□ MAG InnoVision — /

□ Magnavox — /

□ Mitsubishi Electronics America, Inc. — /

□ NEC — /

□ Nanao-Eizo — http://www.eizo.co.jp/welcome/ □ Nokia — /

□ Optiquest — /products/products.htm

□ Philips — /

□ Radius Research — / □ RoverScan — /

□ Samsung Electronics — /

□ Sony Computing — /

□ Tatting — http://www.tatung.co.uk/

□ ViewSonic Corporation — /

□ Zenith Data Systems — /

Проблемы, характерные для мониторов

Проблемы, возникающие из-за монитора, видны сразу, да оно и понятно, ведь большую часть времени мы смотрим в него и сразу же замечаем — что-то не так. Наиболее характерны следующие признаки:

□ пропало изображение, хотя монитор подключен к компьютеру как обычно;

□ изображение на экране какое-то размытое, нечеткое;

□ цвета то появляются, то пропадают;

□ при изменении каких-нибудь параметров экрана изображение пропало

и т. д.

Решение этих и еще множества других проблем вы найдете в части III, по­священной ремонту компонентов персонального компьютера.

ГЛАВА 7

Материнская плата

Название ";материнская плата"; произошло от английского слова motherboard. Судя по названию, несложно догадаться, для каких целей она нужна ком­пьютеру. Прямо как настоящая мать она ";дает жизнь"; всем остальным ком­понентам компьютера, постоянно ";кормит"; их необходимым питанием, все­гда готова ";выслушать"; любое из подключенных устройств — все эти функ­ции, вероятно, и привели к такому названию, а возможно нет. Дело в том, что иностранные языки, в частности английский, не обладают настолько большим количеством синонимов как, например, русский, поэтому зачас­тую за границей описывают объект иносказательно, используя привычные слова, но, прибавляя к ним различные приставки, которые указывают на направление смыслового перевода. Попробуйте перевести слово ";mother­board"; в каком-нибудь англо-русском переводчике, например, Magic Good­dy 2000. Перевод получается совсем не такой, как мы привыкли считать, а именно ";объединительная плата";, что, наверное, намного ближе по смыслу, чем первый вариант.

Теперь понятно, почему материнская плата считается самым главным ком­понентом любого компьютера — она объединяет все остальные компоненты в единое целое, т. е. отдельные устройства начинают работать вместе, обра­зуя тем самым компьютер. Каждое отдельное устройство само по себе абсо­лютно ничего не значит. Представьте себе одинокую мышь посередине сто­ла — разве она похожа на компьютер? Нет, потому что она является всего лишь манипулятором, который при помощи разъема на материнской плате подключается к единой внутренней системе компьютера и только после этого может называться компьютерной мышью — мышью, которая подклю­чается к компьютеру. Все остальные устройства (платы расширения, прин­тер, монитор) также имеют значение только после подключения их в еди­ную систему, а до этого они остаются товаром, который стоит на полке и ждет своего покупателя.

Но хватит теории, давайте попробуем взглянуть на данный вопрос с прак­тической стороны. Материнская плата (иногда ее называют системной пла­той) является самой большой платой во всем компьютере. Для чего это нужно? Представьте себе, сколько всего устройств можно подключить к компьютеру: как минимум, около десятка. Для каждого из них на материн­ской плате имеется отдельный разъем. Посмотрите на заднюю панель сис­темного блока и посчитайте, сколько установлено различных плат (их мож­но увидеть по разъемам, выходящим наружу). Для каждой из этих плат име­ется собственный разъем на материнской плате. Вот по этой причине самая главная плата в компьютере имеет такие большие размеры.. Если вы ни разу ее не видели, то найдите коробку с надписью ";Motherboard"; среди тех, что были отданы вам вместе с новым компьютером. Размер этой коробки в точ­ности соответствует размеру материнской платы.

Итак, стало известно, что материнская плата это самая большая печатная плата, которая несет на себе главные компоненты компьютерной системы: центральный процессор, оперативную память, микросхемы поддержки (чип­сет), центральную магистраль (шину), контроллер шины и большое количе­ство различных разъемов. Разъемы предназначены для подключения к мате­ринской плате других плат (контроллеров, плат расширения и т. д.). Часть разъемов в исходной комплектации персонального компьютера обязательно остаются свободными, что позволяет потом без проблем осуществлять до­бавление разнообразных устройств. Кроме того, на плате может находиться некоторое количество перемычек или микропереключателей, с помощью которых производится настройка электрической схемы платы. На плате также расположены различные контакты, к которым при помощи специ­альных соединительных кабелей подключаются дополнительные устройства.

Разновидности материнских плат

Многие слышали, что существуют различные системные блоки: те, которые могут сами отключаться, и те, на которых для выключения обязательно нужно нажать кнопку Power. Еще одним ярким отличием системных блоков всегда был их размер: одни представляют собой небольшой горизонтальный ";чемоданчик";, другие же стоят, гордо возвышаясь над монитором, прямо как небоскреб где-нибудь в Нью-Йорке. Но мало кто знает, что эти разли­чия в размерах и принципах работы очень тесно взаимосвязаны с размера­ми и функциональными возможностями материнских плат. Существует це­лый ряд различных типов, при этом для объяснения принадлежности платы к одному из типов применяют термин ";форм-фактор";.

Форм-фактор представляет собой описательный термин, который включает в себя такие признаки, как размеры материнской платы, особенности раз­мещения различных компонентов на плате и соответственно ее функцио­нальные возможности.

Существует два самых распространенных сегодня форм-фактора: AT и АТХ. Рассмотрим особенности каждого из них.

Форм-фактор А Т представляет собой наиболее ";древний"; тип материнской платы, который применялся в IBM PC с самых первых моделей. Помимо основного типа существует еще один ";урезанный"; вариант форм-фактора — Baby-AT, который представляет собой плату с уменьшенными размерами. В результате этого появилась возможность значительно уменьшить размеры системного блока.

Размер материнской платы AT может достигать в ширину 30 см, из-за чего ее нельзя поместить в большинство распространенных сегодня системных блоков. Монтажу такой платы в корпус компьютера, как правило, мешают отсеки, предназначенные для установки дисководов и жестких дисков, а также блок питания. Такие платы в последний раз применялись для компь­ютеров на базе процессоров Intel 386 и в настоящее время уступили место своему ";младшему брату"; Baby-AT. Размеры этих плат составляют около 22 см в ширину и примерно 33 см в длину, хотя некоторые производители могут уменьшать длину платы, руководствуясь только им понятными прин­ципами, ведь чем меньше плата, тем меньше на ней можно разместить разъ­емов. Скорее всего, делается это в целях экономии на производстве плат, чтобы привлечь покупателя в первую очередь низкой стоимостью, а не функциональными возможностями.

Для материнских плат форм-фактора AT, как правило, характерны ниже­приведенные особенности.

□ Разъем для процессора устанавливается в части, ближней к передней па­нели системного блока. При этом после установки процессора и охлаж­дающего кулера иногда становится затруднительной установка полнораз­мерных плат расширения.

□ Разъемы для модулей памяти устанавливаются, как правило, очень близ­ко к верхнему краю платы, рядом с разъемами для подключения жестко­го диска, дисковода и т. п. Такое размещение затрудняет установку или замену модулей, т. к. с одной стороны доступ к разъемам закрывает блок питания, а с другой кабели, соединяющие материнскую плату с накопи­телями.

□ Практически все порты ввода/вывода, кроме предназначенного для кла­виатуры, для которой имеется запаянный в плату разъем, представляют собой набор обычных штырьковых контактов, изредка окаймленных пластмассовым кожухом, препятствующим неправильному подключению. Соответствующие внешние разъемы портов, установленные на металли­ческих планках (скобках), подключаются к ним при помощи плоских со­единительных кабелей, мешающих установке, например плат расшире­ния, и ухудшающих воздухообмен внутри системного блока.

□ Все штырьковые разъемы на материнской плате собраны в одном месте, из-за чего затруднено подключение некоторых кабелей. Например, если подключены кабели к первому каналу IDE и контроллеру флоппи-дис­ковода, то будет очень сложно подключить кабель к находящемуся между ними разъему второго канала IDE. Сначала приходится отключать один из крайних разъемов, а уже потом после подключения среднего кабеля возвращать его на место.

□ Для соединения с блоком питания используются два совершенно одина­ковых разъема, что приводит к постоянной путанице при их подключе­нии к плате.

Рис. 7.1. Материнская плата современного форм-фактора АТХ

Форм-фактор АТХ был с самого своего создания нацелен на исправление всех тех недостатков, которые были перечислены ранее для форм-фактора AT. Вот какими характеристиками обладают большинство материнских плат этого типа (рис. 7.1).

□ Разъем для процессора вынесен в сторону от слотов расширения, что позволяет без проблем использовать очень высокие кулеры и полнораз­мерные платы расширения. Правда, из-за конструктивных особенностей процессор теперь находится прямо под блоком питания, но в большин­стве случаев это не мешает, т. к. процессор очень редко подвергается за­мене. Тем более что вентилятор блока питания теперь дополнительно ох­лаждает процессор.

□ Разъемы для модулей памяти теперь находятся в стороне от других разъ­емов и всегда доступны для пользователя, что облегчает установку или

замену модулей.

□ Разъемы абсолютно всех интегрированных в материнскую плату портов ввода/вывода теперь запаяны в саму плату, что не только облегчает сбор­ку компьютера, но и значительно улучшает воздухообмен в системном блоке (рис. 7.2). К тому же полностью исключается возможность непра­вильного подключения кабелей.

Рис. 7.2. Материнская плата АТХ — вид со стороны разъемов

□ Разъемы для подключения жестких дисков и флоппи-дисковода теперь находятся в непосредственной близости от самих устройств, позволяя тем самым уменьшить длину соединительных кабелей и увеличить ста­бильность работы системы.

□ Для соединения с блоком питания теперь используется один-един­ственный 20-контактный разъем, плюс появилась возможность про-

□ граммного управления питанием компьютера. Правда, согласно специ­фикации ATX v2.03 на платах размещается дополнительный 4-контакт­ный разъем для подведения напряжений 5 и 12 В.

Для удешевления материнских плат производители решились на создание ";урезанной"; версии этого форм-фактора — Micro-ATX. Плата стала практи­чески квадратной со стороной примерно 24 см, при этом на самой плате может находиться не более 4-х слотов расширения. В принципе, такое ре­шение вполне оправдано, т. к., во-первых, в последнее время стали очень распространены интегрированные звуковые и видеоплаты, во-вторых, деше­вые офисные системы, как правило, содержат не более 1—2 плат расшире­ния, что позволяет, например, использовать материнскую плату с одним AGP и двумя PCI-слотами. Неиспользуемые слоты в этом случае были бы излишними, особенно в плане конечной стоимости компьютера.

Из всего вышесказанного можно сделать выводы, что сегодня наиболее ак­туальным является форм-фактор АТХ. Для того чтобы окончательно убедить вас в этом, приведу еще раз основные его преимущества.

□ Возможность программного управления питанием (включение и выклю­чение) при помощи встроенных средств современных операционных

систем Windows. При этом вы можете настроить свой компьютер на автоматическое включение в определенное время, а по истечении уста­новленного периода, в который могут быть автоматически запущены программы, например, для ";скачивания"; файлов из Интернета, он может самостоятельно отключиться.

□ При сборке компьютера с АТХ материнской платой вам не придется ча­сами изучать инструкцию, чтобы правильно подключить все необходи­мые разъемы. Это уже сделали за вас сами производители.

□ Меньшее количество проводных соединений внутри системного блока позволяет создать более качественную систему охлаждения, что выража­ется, например, в возможности установки дополнительных вентиляторов и т. п. Это очень важно для мощных современных процессоров и видео­плат, которые выделяют значительное количество тепла.

Как всегда, не обошлось и без серьезных недостатков. Например, из специ­фикации АТХ исчез 25-контактный разъем СОМ-порта, так что если у вас имеется устройство, его использующее (например, внешний модем), то вам придется дополнительно приобретать переходник, позволяющий подклю­чить это устройство к 9-контактному разъему.

Конструкция материнской платы

Материнская плата представляет собой плату из стеклотекстолита с нане­сенным на нее рисунком электрических соединений компонентов, установ­ленных на плате. Современные платы, как правило, имеют не менее 6— 8 слоев, предназначенных не только для разводки сигналов, но и для обес­печения всех компонентов качественным питанием. Дело в том, что соглас­но принятым стандартам между каждой парой слоев, служащих для развод­ки сигналов, должен находиться сплошной слой меди, подключенный к од­ному из контактов питания (так называемая шина питания). Это позволяет достичь более устойчивой работы системы при максимальных нагрузках и критическом температурном режиме. Дешевые материнские платы малоиз­вестных производителей чаще всего таких слоев не имеют, что сказывается на стабильности работы систем на базе этих плат.

Для подключения компонентов компьютера к материнской плате использу­ют два способа: соединение пайкой и при помощи разъемов. Пайка приме­няется для тех компонентов, которые являются обязательными для работы компьютера и никоим образом не предназначены для замены на аналогич­ные компоненты. Это, например, микросхемы тактового генератора, портов ввода/вывода и т. п. От качества пайки во многом зависит не только ста­бильность работы всей системы, но и ее долговечность. Наличие, например, клякс припоя в конечном итоге может привести к замыканию и выходу из строя до этого нормально работающей платы.

Теперь о разъемах. Посмотрите еще раз на приведенный ранее рисунок (см. рис. 7.1), на нем прекрасно видно, что материнская плата просто ";усыпана"; всякими разными разъемами. Если посчитать общую площадь всех установ­ленных на плате микросхем, то, скорее всего, ее можно было бы разместить в корпусе 3,5"; дисковода. Но этого производители не сделали. Почему? Ка­кая польза от такого количества разъемов? Ведь всем известно, что лучше пайки ";разъема"; не найти, а тут такое количество да еще все разные.

Главная причина этого имеет свои корни в истории создания компьютера IBM PC — это открытая архитектура. Персональный компьютер по ";прихо­ти"; разработчиков превратился в обыкновенный конструктор. Такой подход позволил получить ряд преимуществ.

□ Вы можете купить компьютер, обладающий самым минимальным коли­чеством возможностей и постепенно добавлять их по мере необходимо­сти. Например, для начала можно купить компьютер без звуковой платы, с маленьким жестким диском, а уже потом установить то, чего бы вам хотелось больше всего: хорошую звуковую плату, огромный жесткий диск и т. п.

□ Вы можете выбрать устройство любой модели и любого производителя, при этом можете быть уверены, что оно без проблем подойдет к компью­теру.

□ Вы можете самостоятельно и очень быстро заменить неисправное уст­ройство, а то и вовсе отключить его, и спокойно продолжить работу за компьютером.

Даже эти три пункта говорят о большом преимуществе разъемов над тради­ционной пайкой. А уж как организовать бесперебойную работу устройств, пусть думают господа ученые — наше дело пользоваться ";благами цивили­зации";. При покупке платы стоит обратить внимание на то, чтобы все разъ­емы были выполнены аккуратно и желательно, чтобы все они были позоло­чены.

Поверхность практически всех материнских плат покрыта специальным за­щитным лаком, который предохраняет проводники как от механических воздействий, так и от воздействия пыли, различных жидкостей, вроде чая, кофе, пива и т. п. В последнее время стала популярной технология, когда обе внешние поверхности платы покрываются тонким слоем серебра. Такие материнские платы имеют значительное преимущество перед традиционным исполнением, т. к. двухсторонний слой серебра позволяет значительно уменьшить электромагнитное излучение (до 50%), что является все более актуальным с постоянным повышением скорости работы всех компонентов компьютера и увеличением уровня различных паразитных сигналов.

Для крепления платы в системном блоке используются пластиковые держа­тели и винтовые стойки, для которых по краям платы просверлены отвер­стия, обычно шесть штук: три ближе к задней стенке системного блока и

три на противоположной стороне (более подробно процесс установки рас­смотрен в части II, посвященной модернизации компьютера).

Компоненты материнской платы

Как вы уже знаете, материнская плата представляет собой один из самых важных компонентов компьютера (имеется в виду ее функциональное пред­назначение). Это позволяет предположить, что устройство этой платы должно отличаться особой сложностью, ведь компьютер объединяет в себе очень разные по своим параметрам устройства. На самом деле, если по­смотреть на любую материнскую плату, можно заметить большое количест­во самых разнообразных микросхем — одни имеют довольно маленькие размеры и небольшое количество выводов, другие по размеру сопоставимы с центральным процессором. Но, несмотря на кажущуюся сложность, все-таки вполне реально выделить среди этого множества компонентов не­сколько функциональных блоков, предназначенных для строго определен­ных функций. Чем мы и займемся.

Обязательными компонентами любой материнской платы являются: чипсет, разъемы для подключения процессора, модулей оперативной памяти, жест­ких дисков, плат расширения, дисковода, а также различные вспомогатель­ные элементы вроде стабилизатора напряжения, фильтрующих конденсато­ров и т. п. Еще можно выделить микросхему постоянной памяти, о роли которой вы узнаете немного позже. Чтобы понять функциональное предна­значение каждого из компонентов, мы рассмотрим их более подробно, что к тому же позволит вам лучше сориентироваться при выборе материнской платы для вашего компьютера.

Чипсет

Название произошло от английского наименования Chip Set, что перево­дится как ";набор микросхем";. Он включает в себя практически всю элек­тронную схему материнской платы, объединяя в себе контроллеры памяти, портов ввода/вывода и т. п.

Функционально этот набор микросхем представляет своеобразную ";обвязку"; центрального процессора, позволяющую организовать работу всех подклю­чаемых устройств в единой системе. Чипсет выполняет согласование высо­кой скорости работы процессора с более низкой скоростью работы подклю­чаемых устройств, некоторые управляющие функции, например, управление работой жесткого диска и многое другое. От возможностей чипсета зависят такие параметры, как:

□ тип и диапазон тактовых частот поддерживаемого процессора;

□ максимальный объем кэш-памяти второго уровня, установленной на процессоре;

□ максимальный объем кэшируемой основной памяти;

□ тип, максимальный объем и количество поддерживаемых модулей памяти;

□ поддерживаемая спецификация интерфейса АТА и многое другое.

Чипсет, как правило, выполнен в виде двух больших микросхем (северного и южного моста), по своему размеру сравнимых с центральным процессо­ром. По причине особой важности северного моста (см. гл. 2), он располага­ется в отдельной микросхеме, от маркировки которой, как правило, зависит название всего чипсета. Например, i845, i440BX, SiS745 (рис. 7.3). При этом используется только код микросхемы внутри каждой серии, например, чип­сет SiS471 назван так в честь микросхемы с маркировкой SiS85C471. Все известные производители чипсетов обязательно включают свою торговую марку в название всех разработанных ими микросхем (Via, Intel и т. п.). Бе­зымянные чипсеты вроде HXPRO обычно являются перемаркированными чипсетами известных фирм. Таким способом некоторые компании (напри­мер, PCChips) стараются ";скрыть"; имя возможно неудачного чипсета, чтобы акцентировать все внимание пользователя на низкой стоимости продукции, а не на функциональных возможностях.

Рис. 7.3. Микросхема северного моста чипсета SiS745

Практически все известные производители чипсетов используют для назва­ния своей продукции, помимо буквенных и цифровых кодов, различные торговые марки, что позволяет объединить целый ряд различных чипсетов в единое семейство. При этом в рекламной кампании используется именно торговая марка, что дает возможность смело выводить на рынок новую про­дукцию под этой же маркой, не боясь, что та будет плохо раскупаться. Яркий пример такого подхода семейство чипсетов Aladdin компании ATi (бывшая компания Acer Laboratories Inc., сокращенно ALi).

Термин ";интегрированный чипсет"; означает наличие встроенных функций, которые обычно реализуются в виде плат расширения. Например, интегри­рованный звук или сетевой контроллер (рис. 7.4). Главная отличительная черта такого решения — значительное уменьшение стоимости компьютера за счет некоторого падения производительности. Дело в том, что интегри­рованные видео, звуковые платы и т. п. интенсивно используют ресурсы центрального процессора и основной памяти. Это отрицательно сказывается на общей производительности компьютера, поэтому интегрированные мате­ринские платы наилучшим образом подходят только для офисных систем.

Рис. 7.4. Микросхема сетевого контроллера, интегрированная в материнскую плату

Как правило, чипсеты разрабатываются одними компаниями, а материнские платы на их основе собираются совершенно другими компаниями. Напри­мер, всем известная компания ASUSTek Computer Inc. давно выпускает самые разнообразные материнские платы, но она никогда не занималась разработкой и выпуском чипсетов.

Разъем для процессора

Разъем для подключения процессора очень часто называют английским словом Socket (произносится ";сокет";), что переводится как гнездо. Сущест­вует, правда, еще одна разновидность разъемов, которая некоторое время использовалась, но она не получила широкого распространения. Называется эта разновидность Slot (";слот";), т. к. конструктивно она очень похожа на разъемы для подключения плат расширения, имеющих то же название.

Рис. 7.5. Пустой процессорный разъем Socket 370

В настоящее время широко используется разновидность Socket ZIF, что указывает на способ фиксации процессора в разъеме после его установки — Zero Input Force переводится как нулевое усилие при установке (рис. 7.5). Действительно, для установки процессора в такой разъем не требуется при­лагать практически никаких усилий в отличие, например, от разъема для микросхемы BIOS. Конструктивно Socket ZIF представляет собой пластико-

вый разъем с зажимом, расположенным сбоку корпуса разъема, предназна­ченным для предотвращения самопроизвольного выпадения процессора. При установке рычаг зажима должен быть максимально поднят вверх.

Разъемы типа Slot конструктивно представляют собой пластиковый разъем с двумя рядами контактов. В него устанавливаются процессорные платы с ножевым разъемом. Впервые такая конструкция была предложена компани­ей Intel для процессоров Pentium II, что отчасти было вынужденной мерой. Во-первых, таким способом она добивалась максимального удешевления конструкции процессора, во-вторых, был создан уникальный процессорный разъем, который был полностью защищен законом об авторском праве, из-за чего конкурирующие компании не имели права использовать его для своей продукции. Так компания Intel пыталась отгородить своих конкурен­тов с их разработками под разъем Socket 7 от рынка производительных сис­тем, применив теперь уже устаревший конструктив в качестве основы для систем начального уровня.

Существует целый ряд разновидностей процессорных разъемов, описание которых вы можете найти в табл. 7.1. Следует заметить, что сегодня наи­более распространены следующие типы разъемов — Socket 370, Socket FC-PGA, представляющие собой разновидность первого типа, Socket А и Socket 478. Согласно заявлениям производителей процессоров первые два типа с 2003 года перестанут поддерживаться, поэтому наиболее актуальны только последние два: первый применяется для процессоров AMD, второй для процессоров Intel.

Таблица 7.1. Типы процессорных разъемов, используемые в IBM PC

Еще несколько слов стоит сказать о системе крепления кулера. Обычно для этой цели используются два выступа, расположенных на противоположных концах разъема.

Шины расширения (описание, разъемы)

История шин расширения начинается с первого компьютера IBM PC и его единственной шины ISA (Industry Standard Architecture). Открытая архитек­тура и полная поддержка IBM сторонних производителей привели к появ­лению очень широкого спектра плат расширений, позволивших использо­вать персональный компьютер практически во всех сферах деятельности человека.

В дальнейшем потребность в повышении производительности компьютера привела к появлению целого ряда различных расширенных модификаций

этой шины — EISA (Extended ISA), VLB (VESA Local Bus). Ни один из этих видов расширения не протянул так долго, как оригинал. Даже сегодня про­должают использоваться устройства, подключаемые к шине ISA.

Единственным способом реального повышения производительности стала разработка принципиально новой шины расширения. Работа в этом на­правлении привела к появлению шины PCI (Peripheral Component Inter­connect), которая до сих пор используется даже в самых мощных и произво­дительных компьютерах.

Последней появилась шина AGP (Accelerated Graphics Port). Главной осо­бенностью этой шины является то, что она применяется исключительно для подключения видеоплат.

Все шины выполняются в виде щелевых разъемов (слотов) на системной плате для установки в них печатных плат расширения. Для создания нового устройства для любой шины является обязательным соблюдение следующих условий:

□ размер платы, количество контактов и электрический интерфейс должны соответствовать спецификации конкретной шины;

□ геометрия нижнего края платы расширения, форма и размер фиксирую­щей скобки должны соответствовать принятым стандартам.

Тип слота несложно определить визуально: каждый из них имеет строго отличные размеры и цвет используемого пластика. Реально на системной плате не может быть более двух-трех разных типов слотов. Наиболее рас­пространенными комбинациями сегодня являются: 2—3 слота PCI и один

Рис. 7.6. Пример расположения слотов расширения на материнской плате

AGP; 1—2 слота ISA, 4—5 слотов PCI и один AGP, изредка встречается комбинация 2 слота ISA и 3—4 слота PCI (рис. 7.6).

Шина ISA

Безнадежно ";умирающая"; шина, которая по замыслам компаний Intel и Microsoft должна была прекратить свое существование еще несколько лет назад. Столь завидная живучесть объясняется огромным количеством плат, имеющих актуальность до сих пор. Например, если внутренний модем для ISA шины свободно работает на скорости, предоставляемой местным про­вайдером, то какой смысл менять его на такой же, только для шины PCI? Так рассуждают все пользователи, которые не хотят платить дополнитель­ные деньги за то, что уже имеют. Поэтому платы с имеющимися на них слотами ISA до сих пор встречаются в продаже.

Название ISA является аббревиатурой полного английского наименования шины Industry Standard Architecture, что переводится как архитектура про­мышленного стандарта. Эта шина применялась в первых компьютерах IBM PC и поэтому стала первым промышленным стандартом на платы расширения.

Интересной особенностью этой шины является простота ее работы, что по­зволяет самостоятельно создавать нестандартные устройства и смело ис­пользовать их в составе персонального компьютера.

Технические параметры шины ISA:

□ рабочая частота — примерно равна 8,33 МГц;

□ разрядность шины данных — обычно составляет 8 или 16 бит.

Примечание

Обычно, если говорят о разрядности шины и не уточняют, какая именно шина имеется в виду (адреса, данных или управления), то тогда подразумевают шину данных.

Для 16-битной шины ISA при помощи опций BIOS можно выделить про­странство в оперативной памяти между 15 и 16 Мбайтом. При этом компь­ютер не сможет использовать более 15 Мбайт ОЗУ. В обычном же режиме для работы шин ISA используется область памяти UMA (Upper Memory Area). Для прямого доступа к основной памяти платы ISA могут использо­вать до трех каналов DMA (Direct Memory Access).

Конструктивно шина выполнена в виде 1—2 щелевых разъемов, каждый из которых разделен на две части. Первая часть, расположенная ближе к краю материнской платы, является 8-битной частью (62 контакта), а вторая, раз­мещенная следом за первой, представляет собой 16-битное расширение ши­ны (36 контактов). Для шины ISA обычно применяется черный пластик, что

отличает ее от остальных разъемов (на рис. 7.6 она расположена в самом низу материнской платы).

При выборе материнской платы для модернизации старого компьютера сто­ит обратить внимание на наличие слотов ISA, хотя в последнее время такие модели плат найти все сложнее. Дело в том, что выпуск плат для устарев­шей шины ISA давно прекращен, а платы, рассчитанные на работу с более производительной шиной PCI, с каждым днем дешевеют все больше и больше. К тому же качество работы этих плат значительно лучше, чем у их ISA-аналогов.

Шина PCI

Шина была разработана компанией Intel для использования с процессорами Pentium. Применяется до сих пор для большинства устройств (кроме видео­плат).

PCI это аббревиатура полного английского наименования шины Peripheral Component Interconnect, что переводится как соединение внешних компо­нентов — любая плата расширения может в принципе считаться внешним устройством. Эта шина занимает особое место в архитектуре современного компьютера, т. к. в большинстве случаев она является мостом между сис­темной шиной процессора и шиной ISA, а также стандартными портами ввода/вывода (клавиатура, мышь и т. п.).

Технические параметры шины PCI:

□ рабочая частота — 33 МГц, вычисляется при помощи коэффициента ум­ножения из фиксированной частоты системной шины, имеется версия, работающая на частоте 66 МГц;

□ разрядность — наиболее распространена 32-битная версия, хотя сущест­вует и 64-разрядная версия;

□ пропускная способность — 133 Мбит/с для стандартной версии, 266 Мбит/с для шины с частотой 66 МГц и 533 Мбит/с для 64-битной версии на 66 МГц.

На одной шине PCI может быть подключено не более четырех устройств. Для подключения к системной шине используется главный мост (Host Bridge). С остальными шинами PCI соединяется также при помощи специ­альных мостов, интегрированных в чипсет. Центральный процессор при помощи так называемых мостов (PCI Bridge) способен практически одно­временно подключиться к разным независимым каналам PCI, что позволяет организовать их параллельную работу. Наиболее яркой особенностью шины является реализация режима Bus-Mastering, который позволяет платам рас­ширения производить обмен данными с основной памятью компьютера без обращения к центральному процессору. Для уменьшения количества про­водников в шине PCI используется принцип мультиплексирования данных,

т. е. адрес и данные передаются по одним и тем же физическим линиям по­очередно.

Для устройств PCI широко используется известная технология Plug-and-Play, которая позволяет автоматически выбирать такие ресурсы, как преры­вания IRQ и каналы DMA.

У плат, рассчитанных на работу с шиной PCI, электронные компоненты, в отличие от ISA, расположены на левой стороне печатной платы. Для эко­номии места на материнской плате используют так называемый разделяе­мый слот. На самом же деле это разделяемое окно на задней панели сис­темного блока, которое может использоваться либо ISA, либо PCI-платой расширения. Таким образом, максимально возможное количество установ­ленных плат расширения оказывается на одно устройство меньше видимого количества слотов (при этом один слот ISA или PCI останется свободным).

Для изготовления разъемов шины PCI обычно используется белый пластик, что можно увидеть на рис. 7.6. Действующая в настоящее время специфи­кация шины PCI 2.1 поддерживает платы расширения с напряжениями пи­тания как 3,3 В, так и 5 В. Тип платы при этом определяется расположени­ем ключей. Если выемка на плате находится ближе к внешнему разъему, значит, плата использует напряжение питания 3,3 В, если выемка располо­жена ближе к задней части платы, то используется напряжение питания 5 В. Универсальные платы, которые поддерживают оба типа напряжения, имеют две соответствующие выемки.

При выборе материнской платы следует обратить особое внимание на коли­чество слотов PCI, т. к. на некоторых материнских платах (например, форм-фактора Micro-ATX) их может оказаться слишком мало, чтобы установить все необходимые платы расширения.

Шина AGP

Шина разработана компанией Intel для увеличения пропускной способно­сти шины, связывающей центральный процессор и основную память с ви­деоплатой. Она же выпустила и первый видеочип для AGP — i740, который стал своего рода легендой.

AGP является аббревиатурой полного английского наименования шины Accelerated Graphics Port, что переводится как ускоренный графический порт. Эта шина предназначена для подключения видеоплат с увеличенной производительностью. Ярким отличием шины AGP является то, что она на­прямую подключена к блоку управления основной памятью. Такой подход позволил организовать быстрое переключение доступа к памяти между цен­тральным процессором и видеосистемой.

Технические параметры шины AGP: □ рабочая частота — 66 МГц; □ разрядность шины — 32 бит;

□ пропускная способность — в зависимости от режима работы 266, 533 или 1064 Мбит/с (от видеоплаты на системную шину данные передаются со скоростью стандартной шины PCI — 133 Мбит/с).

Для изготовления разъема шины AGP используется пластик коричневого цвета.

На некоторых платах встречается непривычный по внешнему виду разъем AGP. У такого разъема помимо стандартной части имеются дополнительные контакты, на которые выведены добавленные питающие напряжения. На­зывается это расширение AGP Pro, оно предназначено для установки ви­деоплат с повышенной мощностью (до ПО Вт). Хотя видеоплат, рассчитан­ных на это расширение вы, скорее всего, в продаже не найдете, т. к. даже стандартные по исполнению платы вполне справляются с поставленными задачами. Так что если вы узнаете о поддержке той или иной платой AGP Pro, то знайте, что это не более чем рекламный ход.

Более подробно о функционировании данной шины вы сможете прочитать в гл. 14, посвященной видеосистеме компьютера.

Разъемы для модулей памяти

В современных компьютерах применяются три типа модулей: SDRAM DIMM, DDR DIMM и RIMM, которые внешне отличаются друг от друга в основном количеством контактов и их электрическим назначением. Иногда на устаревших платах встречаются разъемы, предназначенные для установки модулей SIMM.

Особенностью модулей памяти является то, что для соединения с материн­ской платой используется так называемый ножевой разъем. При этом в мо­мент установки модуль просто прижимается к соответствующим контактам на плате, расположенным в неглубокой канавке, и в таком положении фик­сируется с торцов при помощи специальных защелок (рис. 7.7).

При выборе материнской платы обратите внимание на тип памяти, который она поддерживает. Например, память SDRAM сегодня считается ";отмираю­щей";, поэтому всерьез рассчитывать на нее можно только в том случае, когда главной целью является экономия средств.

Не менее важным параметром можно считать наличие трех или даже четы­рех разъемов для модулей памяти, т. к. большая часть чипсетов поддержива­ет ограниченный объем каждого модуля, например, не более 256 Мбайт. В противном случае при наличии всего двух разъемов общий объем под­держиваемой памяти окажется незначительным (512 Мбайт). Следует иметь в виду, что с каждым днем требования к объему оперативной памяти увели­чиваются и скоро, возможно, указанный объем станет минимальным для нормальной работы некоторых программ (например, игровых).

Рис. 7.7. Внешний вид модулей DIMM, установленных в разъемы на материнской плате

Иногда на материнских платах можно обнаружить зеленый или красный светодиод, расположенный в непосредственной близости от слотов DIMM. Судя по всему, они предназначены для того, что предупредить пользователя от попыток устанавливать или отсоединять модули оперативной памяти при включенном питании.

Более подробно о разновидностях памяти вы узнаете из гл. 9, посвященной видам памяти используемых в компьютерах IBM PC.

Разъемы для подключения накопителей

Стандартными устройствами хранения данных для современных компьюте­ров являются: дисковод для гибких 3.5"; дисков, жесткий диск и привод CD-ROM. Поэтому на всех материнских платах имеются разъемы для их подключения: один для дисковода и два разъема для устройств IDE, к кото­рым относятся почти все жесткие диски и дисководы для компакт-дисков (CD-ROM, DVD-ROM).

От размещения разъемов на материнской плате зависят такие факторы, как длина соединительных кабелей, качество охлаждения центрального процес­сора и т. п.

Отличительной чертой современных материнских плат является то, что разъемы для подключения накопителей стали располагать как можно ближе к самим устройствам (точнее ближе к отсекам, где они обычно размещают­ся). Таким свойством обладают практически все АТХ-платы, в то время как старые АТ-платы имели просто ужасное расположение этих контактов. Со­единительные кабели на таких платах очень часто закрывают доступ воздуха к охлаждающей системе процессора, что отрицательно сказывается на ста­бильности его работы, поэтому при подключении приходится принудитель-

но подвязывать кабель немного в стороне от кулера. Платы АТХ от этого недостатка полностью избавились, т. к. все разъемы находятся на том краю платы, который ближе всего расположен к отсекам для накопителей. К тому же это позволяет значительно уменьшить длину соединительных кабелей, что положительно сказывается на стабильности работы современных ин­терфейсов АТА (например, Ultra ATA/100).

Разъемы для устройств IDE

Все устройства, поддерживающие интерфейсы АТА и ATAPI любых моди­фикаций (это жесткие диски, дисководы для компакт-дисков, Iomega Zip и т. п.), подключаются к интегрированному контроллеру IDE, имеющему, как правило, два независимых канала, для каждого из которых имеется от­дельный разъем. Эти разъемы, так же как и каналы, называют первичным (Primary) и вторичным (Secondary). К каждому разъему можно подключить два устройства, одно из которых становится главным (обозначается как Master), а второе — дополнительным или иначе подчиненным (обозначается как Slave). Достигается это благодаря изменению положения перемычек, расположенных на этих устройствах, как правило, между разъемами пита­ния и интерфейса. Инструкция по конфигурированию устройства, как пра­вило, находится на наклейке, на верхней крышке корпуса, обычно она вы­полнена в виде схемы, объясняющей назначение всех положений перемычек.

Устройства IDE с интерфейсом Ultra ATA/33 подключаются при помощи соединительного 40-жильного плоского кабеля. На материнской плате разъ­емы представляют собой двухрядный набор штырьков 20x2, как правило, заключенных в пластмассовую обойму (рис. 7.8). От ошибок подсоединения (разворот на 180°, боковое смещение) обычно спасает находящаяся на обойме ключевая прорезь. Для подключения жестких дисков с интерфейсом Ultra ATA/66 или UltraATA/100 следует, во-первых, использовать специ­альный кабель (80-жильный, хотя разъем остался прежним 40-контактным), во-вторых, материнская плата должна иметь поддержку этих интерфейсов. В противном случае использование преимуществ любых новых стандартов невозможно. К сожалению, на материнской плате нигде не написано о под­держке тех или иных модификаций интерфейса, поэтому придется восполь­зоваться инструкцией, которая обычно прилагается к любой плате.

На некоторых материнских платах может быть установлено четыре разъема для подключения IDE-устройств. При этом два разъема предназначены для подключения устройств, поддерживающих современные модификации интер­фейса АТА, а два других предназначены для всех старых устройств вплоть до самых первых модификаций. Дело в том, что в наиболее современных моди­фикациях Ultra ATA/66 или Ultra ATA/100 удалены некоторые старые коман­ды, используемые устаревшими устройствами. При этом, как правило, разъемы с поддержкой Ultra ATA/66 или Ultra ATA/100 окрашиваются в ярко-синий цвет в отличие от предыдущих стандартно белых (либо черных) разъемов.

Рис. 7.8. Разъемы для подключения внутренних накопителей с IDE-интерфейсом

При подключении других устройств IDE следует придерживаться следую­щих правил: устройства, сконфигурированные как Master, должны подклю­чаться к разъемам на конце кабеля, устройства вроде CD-ROM, Iomega Zip, LS-120 желательно подключать к вторичному разъему Secondary, в то время как жесткие диски лучше подключать к первичному разъему Primary. Если вы используете один жесткий диск и один привод CD-ROM, установите жесткий диск как Master в первичный разъем. Привод CD-ROM сконфигу­рируйте как Slave и подключите к вторичному разъему.

Разъем для флоппи-дисковода

Для подключения двух возможных дисководов применяется один-един­ственный разъем, который, как правило, расположен в непосредственной близости от разъемов для устройств IDE. Для соединения дисковода с материнской платой используется 34-контактный плоский кабель (разъем 17x2). На материнской плате разъемы представляют собой двухрядный на­бор штырьков (вроде перемычек). От ошибок подключения (разворот на 180°, боковое смещение) обычно спасает пластмассовая обойма, окружаю­щая штырьки, и его ключевая прорезь.

Для обозначения этого разъема могут применяться две аббревиатуры: FDD — от английского наименования Floppy Disk Drivers, что переводится как привод флоппи-дисков, или FDC — от Floppy Disk Controller, что мо­жет быть переведено как контроллер флоппи-дисков. Как видите, использо­вание обоих терминов вполне оправдано, поэтому они могут встречаться либо по отдельности, либо параллельно.

Подключаемый дисковод соединяется с одним из имеющихся на соедини­тельном кабеле разъемов. Те разъемы, которые имеют меньшие размеры и

отверстия под штырьковые контакты, предназначены для 3,5"; дисководов, а остальные для 5,25";.

Примечание

В настоящее время 5,25"; флоппи-дисководы не применяются. Их можно встре­тить только в морально устаревших компьютерах с процессорами Intel 386 и Intel 486.

Разъемы для подключения внешних устройств

Все устройства, электронная схема которых расположена вне системного блока и размещена в отдельном корпусе, называются внешними устройства­ми. Для соединения таких устройств используются различные разъемы, кон­струкция и электрические параметры которых строго стандартизированы и общеприняты. Это такие устройства, как клавиатура, мышь, принтер, сканер и т. п. Схема контроллеров всех указанных устройств, как правило, интег­рирована в материнскую плату, что не только облегчает сборку компьютера, но и позволяет освободить слоты расширения для других плат расширения.

Существуют платы расширения, играющие роль ";сборника"; портов вво­да/вывода (их часто называют мулътикартами). Они, как правило, имеют на своем ";борту"; контроллеры параллельного и последовательных портов, ино­гда контроллер дисковода, что позволяет при неисправности одного из пор­тов обойтись без замены материнской платы. Правда, такие платы обычно выполнялись для шины ISA, и поэтому сегодня они теряют свою практиче­скую ценность.

Разъемы для подключения клавиатуры и мыши

Для подключения клавиатуры используется три типа разъемов — AT, PS/2 и USB.

Разъем AT представляет собой толстый круглый 5-контактный разъем, ко­торый всем знаком еще со времен старой звуковой аппаратуры, где он ис­пользовался для передачи звукового сигнала. Применяется в компьютерах форм-фактора AT.

Разъем PS/2 представляет собой тонкий круглый 6-контактный разъем. Та­кой же разъем применяется для подключения мыши, поэтому для них ис­пользуется разная цветовая маркировка: фиолетовый цвет для клавиатуры (на рис. 7.9 разъем расположен слева внизу) и зеленый цвет для мыши (разъем чуть выше).

Интересной особенностью некоторых моделей материнских плат является наличие автоматического предохранителя на разъемах порта PS/2, который предохраняет его от сгорания в момент отключения или подключения при включенном питании. При этом предохранитель автоматически ";выбивает-

ся";, разрывая перегруженные цепи питания, после чего для восстановления их работоспособности достаточно включить этот предохранитель вручную.

Рис. 7.9. Чаще всего встречается именно такое расположение разъемов

Разъемы портов СОМ

Название этого порта произошло от английского полного наименования Communication Port, что переводится как ";порт связи";. Он представляет со­бой последовательный порт, используемый для подключения таких уст­ройств, как мышь, внешний модем и т. п.

Очень часто порт обозначается как RS-232C, он обеспечивает максималь­ную скорость передачи данных— 115 200 бит/с, что вполне достаточно практически для всех внешних устройств. Пересылка данных по линии по­следовательного порта осуществляется побитно, друг за другом, при этом возможен обмен данными в двух направлениях. Современные системы под­держивают до четырех СОМ-портов, причем для их обслуживания выделено всего два прерывания.

Разъемы СОМ-порта представляют собой 9-контактные двухрядные трапе­циевидные разъемы DB-9P (вилки) (см. рис. 7.9), хотя на старых компьюте­рах и устройствах иногда можно встретить также и 25-контактные двухряд­ные разъемы DB-25P (вилки). Обычно на материнской плате выведено два разъема, представляющих собой порты СОМ1 (COM3) и COM2 (COM4), при этом к каждому порту может быть подключено только одно устройство.

На материнской плате контроллер двух последовательных портов может быть представлен микросхемой с маркировкой 16550А UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), представляющей собой универсальный асинхронный приемопередатчик.

Разъем порта LPT

Порт LPT (Line Printer) предназначен для подключения принтеров, скане­ров, ключей типа HASP и других устройств совместимых с интерфейсом Centronics, который используется для организации работы параллельного порта. Несмотря на то, что современные системы поддерживают до четырех LPT-портов (LPT1—LPT4), на внешние разъемы выведен только один порт.

Режимы SPP, ЕРР и ЕСР являются расширением стандарта IEEE-1284, но из-за того, что он использует такой же разъем, как и LPT, все эти понятия стали синонимами. Интерфейс Centronics использует стандартный 36-кон­тактный разъем с двухрядным расположением выводов, устанавливаемый, например, на принтере. В то же время соединительные кабели, как правило, имеют от 18 до 25 проводников, и на системном блоке, в частности, на ма­теринской плате АТХ форм-фактора, устанавливается 25-контактный разъем (см. рис. 7.9) DB-25S (розетка). Интерфейс обеспечивает скорость передачи данных — до 2 Мбит/с.

На материнских платах традиционно реализуется только один разъем парал­лельного порта, что не позволяет использовать более одного устройства. Для добавления в компьютер дополнительного разъема обычно применяют от­дельную плату, которая может быть предназначена для установки в слот расширения либо ISA, либо PCI. Например, можно использовать PCI-плату МР8875Р, разработанную компанией MegaPower. Она позволяет добавить в компьютер еще один параллельный порт, совместимый со стандартным портом SPP и расширенными модификациями ЕРР и ЕСР. Этот порт по­зволит подключать не только принтеры, но и сканеры, внешние приводы CD-ROM и т. п. Отличительной особенностью упомянутой платы является то, что она для своей работы не требует выделения отдельного прерывания, а может разделять его с другими устройствами. Такой вариант можно пред­почесть при наличии двух устройств с интерфейсом LPT (например, прин­тера и сканера). Цена такой платы может находиться в пределах 30 у.е.

Разъемы шины USB

Порт USB (Universal Serial Bus) предназначен для подключения практически любых периферийных устройств, но наиболее распространены такие уст­ройства, как сканеры, принтеры, клавиатуры и мыши. Шина поддерживает работу 127 устройств, подключенных последовательно, при этом пико­вая пропускная способность одного контроллера ограничена величиной 12 Мбит/с. Одно из самых важных качеств, которое наиболее ценно для пользователя, — это возможность ";горячего"; подключения.

Разъемы для подключения USB-устройств на платах форм-фактора АТХ обязательно выведены на заднюю панель (на рис. 7.9 правее разъемов PS/2 показаны 2 разъема USB, один над другим), плюс к этому на самой мате­ринской плате иногда имеются штырьковые разъемы для подключения до­полнительной пары внешних разъемов. Если материнская плата принадле­жит к семейству AT, то поддержка шины USB, скорее всего, ограничена наличием на плате штырьковых разъемов. При этом есть возможность уста­новки внешних разъемов на задней панели системного блока. Для этого достаточно закрепить внешние разъемы на металлической планке, которая устанавливается в одном из отверстий, предназначенных для плат расшире-

ния. При помощи плоских соединительных кабелей (шлейфов) внешние разъемы соединяются со штырьковыми разъемами на плате.

Интерфейс USB уже прочно закрепился в качестве универсального спосо­ба для подключения периферийных устройств, поэтому сегодня довольно сложно найти необходимое устройство, оснащенное каким-нибудь другим интерфейсом. Однако далеко не во всех, особенно старых, компьютерах этот интерфейс поддерживается. В основном это относится к материнским платам форм-фактора AT. В таком случае используется внешний контрол­лер, выполненный в виде платы расширения PCI. На плате обычно разме­щается чип контроллера, например, OPTi 82C861, который поддерживает два USB-порта. Все современные операционные системы Windows, начиная с версии Windows 98, поддерживают шину USB в полной мере, поэтому для плат расширения USB-контроллеров будут установлены драйверы, входя­щие в комплект операционной системы. Это избавит вас от нудных поисков подходящего драйвера. Подобная плата имеет стоимость порядка 10 у. е., поэтому ее покупка не слишком сильно ";ударит"; по вашему бюджету.

Разъем шины FireWire

Порт FireWire (IEEE 1394) предназначен для подключения таких перифе­рийных устройств, как цифровые камеры, видеомагнитофоны и т. п. Ин­терфейс обладает пропускной способностью — 400 Мбит/с, при этом он поддерживает подключение до 63 параллельно работающих устройств.

Интегрированные в материнскую плату контроллеры шины FireWire сего­дня пока еще довольно редки, но высокая популярность, а главное посто­янное снижение цен на цифровые камеры и другие устройства, использую­щие этот интерфейс, скорее всего, приведут к тому, что он станет одним из стандартных портов ввода/вывода. В настоящее время широко распростра­нены контроллеры, выполненные в виде платы расширения, устанавливае­мой в любой свободный разъем шины PCI (рис. 7.10). В IBM PC для порта FireWire (IEEE 1394) применяется два типа разъемов (рис. 7.11).

Интерфейс FireWire используется для подключения таких периферийных устройств, как видеокамеры, видеомагнитофоны, сканеры, принтеры, жест­кие диски, приводы CD-RW и т. п. Теоретическая скорость передачи дан­ных — 400 Мбит/с, реальная скорость не превышает 20—25 Мбит/с. При­чин тому несколько. Во-первых, для передачи данных на высоких скоростях на соединительный кабель накладываются особые требования — макси­мальная длина, помехозащищенность и т. п., что довольно неприятно ска­зывается на его стоимости. Во-вторых, такой скорости вполне достаточно для передачи даже цифрового видео.

Появление шин USB и FireWire привнесли в ряды характеристик интерфей­сов понятие ";топология соединения";. Для интерфейсов RS-232C и Centronics используется двухточечная топология, которая предполагает подключение

одного устройства к интерфейсу компьютера или соединения интерфейсов двух компьютеров. Новые шины USB и FireWire стали применять древовид­ную топологию. При таком соединении каждое подключаемое устройство может быть как конечным устройством, так и промежуточным, одновре­менно являясь разветвителем. Эта топология позволяет подключать к одно­му порту интерфейса большое количество устройств.

Рис. 7.10. Внешний вид плат расширения с разъемами USB и FireWire

Рис. 7.11. Две разновидности разъемов для подключения устройств к шине FireWire

Разъем инфракрасного порта IrDA

Подавляющее большинство портативных цифровых устройств, таких как ноутбуки, цифровые фотокамеры, мобильные телефоны, а также некоторые модели сканеров и принтеров имеют инфракрасный порт. Все настольные

компьютеры, точнее все используемые операционные системы, поддержи­вают работу через инфракрасный порт, но в большинстве случаев пользова­телю приходится самостоятельно покупать, устанавливать и настраивать ап­паратную часть порта IrDA. Традиционное подключение к стандартному последовательному порту (чаще всего COM2) сегодня сменилось более пер­спективной шиной USB. Это позволяет при необходимости подключать та­кое устройство к любому компьютеру, имеющему разъемы USB. Преимуще­ство подключения к шине USB неоспоримо хотя бы потому, что она под­держивает возможность ";горячего подключения";. Скоростной потенциал USB позволяет реализовать модификацию протокола Fast IrDA со ско­ростью передачи данных — 4 Мбит/с, в то время как стандартный последо­вательный порт накладывает ограничение на скорость (115 200 бит/с).

Пример реализации инфракрасного порта: устройство HOYA IrWare 520U, внешний вид которого показан на рис. 7.12.

Рис. 7.12. Внешний вид устройства, реализующего инфракрасный порт

Микросхема BIOS

Микросхема BIOS (Basic Input/Output System, базовая система вво­да/вывода) представляет собой энергонезависимое постоянное запоминаю­щее устройство, в которое записаны программы, реализующие функции ввода/вывода, а также программа тестирования всех компонентов компью­тера в момент включения питания (POST, Power On Self Test) и ряд других программ.

В своей работе BIOS опирается на сведения об аппаратной конфигурации компьютера, которые хранятся в еще одной микросхеме — CMOS RAM (Complementary Metal Oxide Semiconductor RAM). Для сохранения инфор­мации после выключения питания в микросхеме CMOS-памяти использует­ся никель-кадмиевый аккумулятор, который размещается в непосредствен­ной близости от нее (рис. 7.13). Во время работы компьютера он постоянно подзаряжается. Срок работы такого аккумулятора обычно составляет 10 лет.

Как правило, за это время компьютер (в частности, материнская плата) мо­рально устаревает, и необходимость замены питающего элемента теряет смысл. При некоторых технологиях производства микросхем элемент пита­ния встраивается прямо внутрь микросхемы. В этом случае при разрядке аккумулятора она подлежит замене. На таких микросхемах обычно имеется надпись Dallas (т. к. чип производится по технологии Dallas Nov-RAM) или ODIN. Учитывая, что сейчас сложно найти уже устаревший чип со встроен­ной батарейкой, в большинстве случаев замене подлежит вся материнская плата. Этот же аккумулятор питает схему кварцевых часов, которые непре­рывно отсчитывают текущие время и дату.

Рис. 7.13. Аккумулятор, питающий микросхему CMOS, располагается в непосредственной близости от нее

Микросхема BIOS содержит в себе драйверы всех тех устройств, электрон­ная схема которых включена в состав чипсета. Называется этот набор драй­веров базовой системой ввода/вывода, что говорит об их назначении — ор­ганизация работы устройств, в функции которых входит ввод или вывод информации.

Существуют две основные торговые марки, которые используются для обо­значения BIOS, — это AWARD и AMI. Первая из них сегодня принадлежит компании Phoenix Technologies Ltd., а вторая компании AMI Megatrends Inc. (рис. 7.14).

Физически микросхема BIOS выполнена в виде большой прямоугольной микросхемы, установленной в соответствующий разъем на материнской плате. Это сделано для удобства замены микросхемы с целью обновления версии BIOS. Например, можно было установить микросхему в программа-

тор и записать в нее обновленную версию программного обеспечения. В последнее время стали применять технологию Flash-памяти, которая по­зволяет изменять содержимое микросхемы без использования специальных программаторов.

Рис. 7.14. Микросхема AMI BIOS

Определить тип применяемой микросхемы несложно, для этого достаточно заглянуть под голографическую наклейку с логотипом производителя и по­смотреть на цифровое обозначение. Ниже следует расшифровка наиболее распространенных микросхем, в которой буквосочетание ххх означает номер

серии:

□ 28Fxxx — микросхема Flash-памяти с напряжением питания 12 В;

□ 29Fxxx — микросхема Flash-памяти с напряжением питания 5 В;

□ 29LVxxx — микросхема Flash-памяти с напряжением питания 3 В;

□ 28Сххх — микросхема EEPROM, близкая по своим свойствам к Flash-памяти;

□ 27Сххх — микросхема EPROM, ее можно отличить по прозрачному окошку, которое применяется для стирания информации при помощи ультрафиолета;

□ РН29ЕЕ010 — микросхема, изготовленная компанией SST, по свойствам аналогична Flash-памяти;

□ 29ЕЕ011 — микросхема Flash-памяти от компании Winbond с напряже­нием питания 5 В;

□ 29С010 — микросхема Flash-памяти от компании Atmel с напряжением питания 5 В.

Компания АОреn в своих материнских платах использует технологию Bat­tery-Less Design (так называемую ";безбатарейную"; технологию). При этом копия информации, содержащейся в CMOS-памяти, хранится в электриче­ски перезаписываемой памяти EEPROM, запись в которую осуществляется только после выбора соответствующего пункта программы CMOS Setup Utility. После замены аккумулятора все параметры можно восстановить, за­грузив значения из памяти EEPROM. Единственное, что потребуется уста­новить вручную, — это системное время (дату).

Устройства конфигурирования

Изменение настроек материнской платы может быть выполнено в трех ва­риантах: перемычки, переключатели и функции BIOS Setup.

Перемычки

Перемычки (рис. 7.15) являются наиболее старым способом изменения конфигурации устройств. Принцип работы донельзя традиционный: кусоч­ки металла, вставленные в пластмассовую оболочку, замыкают пару контак­тов, на которую надета перемычка. В случае, когда требуется изменить кон­фигурацию, перемычка либо вообще убирается, либо переносится на другую пару (практически так же, как в обыкновенных переключателях).

Рис. 7.15. Перемычки, предназначенные для изменения конфигурации материнской платы

При изменении конфигурации при помощи перемычек может возникнуть масса проблем: например, перемычка может упасть куда-нибудь и вам будет обеспечено несколько минут свободного от основной работы времени, за­нятого ее поиском. Для удобства переключения перемычек приходится пользоваться длинным пинцетом и ярким светом (например, от фонарика). Дело усугубляется тем, что в большинстве случаев для производства пере­мычек используется черный пластик.

Переключатели

Следующим поколением устройства для изменения конфигурации компью­тера является блок, состоящий из набора миниатюрных переключателей (их

называют DIP-переключателями). Преимущество переключателей над пере­мычками налицо — для переключения режимов вполне достаточно взять в руки любой длинный узкий предмет (отвертку, авторучку, пинцет), которым можно поменять положение выступающего язычка, теперь нет риска поте­рять перемычку и т. п. (рис. 7.16). Тем более что переключатели, в отличие от перемычек, собираются из ярко-голубого пластика, что облегчает поиск их месторасположения на материнской плате.

Рис. 7.16. DIP-переключатели, предназначенные для изменения конфигурации материнской платы

Функции BIOS

В микросхеме BIOS, как правило, записана специальная программа BIOS Setup, позволяющая пользователю с помощью системы меню устанавливать значения различных параметров, режимов работы внутренних устройств, периферийного оборудования и т. п. В различных версиях BIOS внешний вид программы и управление в ней изменяются, но принцип остается прежним — все параметры сгруппированы по предназначению и располо­жены в соответствующих разделах программы. Единственное, что может ограничить пользователя в настройке, — это наличие или отсутствие каких-либо параметров в программе установки. Тогда как одни BIOS (AWARD и AMI) в достатке предлагают разнообразные параметры для настройки сис­темы (рис. 7.17), другие (Phoenix) ограничивают поле деятельности очень небольшим набором опций. Все изменения сохраняются в микросхеме CMOS-памяти, которая постоянно питается от специального аккумулятора.

Рис. 7.17. Внешний вид программы изменения конфигурации одной из версий BIOS

Подключение напряжения питания Разъемы для питания

Для подключения питания к материнской плате используют специальные разъемы, которые могут отличаться друг от друга в зависимости от отноше­ния платы к тому или иному форм-фактору (рис. 7.18).

Рис. 7.18. Разъемы для подключения к материнской плате напряжения питания

(в центре рисунка)

На платах AT применяются два одинаковых разъема, расположенных в одну линию, что иногда мешает правильной ориентации разъемов. Используются напряжения: +5, + 12, —12 и —5 В.

На платах АТХ вышеуказанная проблема решена путем использования од­ного-единственного 20-контактного разъема, хотя в наиболее современной спецификации ATX v2.03 применяется еще один дополнительный 4-кон­тактный разъем (рис. 7.19). Используются напряжения: +5, +12, +3.3, -12 В (на дополнительный разъем подводится еще одна группа проводов от блока питания, предназначенных для питания внешних накопителей с напряже­ниями +5 и +12 В).

Рис. 7.19. Так может выглядеть дополнительный разъем питания

Фильтрующие конденсаторы

Даже достаточно дорогие блоки питания не всегда успевают стабилизиро­вать скачки напряжения, характерные для российской электросети, поэтому производители материнских плат, как правило, размещают на плате значи­тельное количество конденсаторов, позволяющих сгладить возможные скач­ки за счет своей емкости. Лучше всего эти конденсаторы заметны возле процессорного разъема, т. к. для самого процессора стабильность питания важна в наивысшей степени (рис. 7.20).

Рис. 7.20. Фильтрующие конденсаторы расположены в основном рядом с процессорным разъемом

При выборе материнской платы, если есть возможность, обратите внимание на установленные конденсаторы. Желательно, чтобы на 12-вольтовой шине должны быть установлены конденсаторы на напряжение не менее 25 В, а на

5-вольтовой шине на напряжение не менее 16 В. Иногда можно встретить рекомендации, что следует избегать конденсаторов, изготовленных на тан­тале (на них имеется надпись Tantalum), т. к. они очень чувствительны к повышенной влажности.

На качественных материнских платах используют конденсаторы с относи­тельно большой емкостью (2200—3300 мкФ).

Микросхема регулятора напряжения

Практически все современные устройства вроде центрального процессора, модулей памяти, плат расширения используют напряжения питания в ши­роком диапазоне — чаще всего не выше 3,3 В. Такой ";сервис"; блоки пита­ния системных блоков обеспечить не могут, т. к. они позволяют получить только три напряжения питания: 5 и 12 В, а также 3,3 В (блоки питания АТХ). Этого крайне недостаточно, тем более что многие платы предостав­ляют возможность пошагового изменения напряжения питания цепей про­цессора, модулей памяти, чипсета и т. п. Для формирования всех этих на­пряжений используется специализированная микросхема, являющаяся глав­ным звеном модуля регулятора напряжения. Называется он VRM (Voltage Regulator Module).

Конструктивно модуль VRM выполнен в виде небольшой прямоугольной микросхемы, расположенной рядом с разъемом процессора. В приведенной табл. 7.2 можно наглядно увидеть функциональные возможности самых распространенных типов модулей.

Таблица 7.2. Наиболее распространенные типы микросхем

регуляторов напряжения

Таблица 7.2 (окончание)

Нестандартные компоненты материнской платы

К нестандартным функциям относятся те функции, которые отсутствуют у наиболее распространенных моделей материнских плат, но могут все-таки иногда встречаться. Яркий пример — это наличие двухразрядного жидко­кристаллического индикатора, предназначенного для первичной диагности­ки неисправностей. Как правило, в инструкции такой материнской платы предлагается расшифровка кодов, появляющихся на индикаторе (рис. 7.21). Иногда вместо цифровых индикаторов применяют несколько разноцветных светодиодов (рис. 7.22).

В последнее время все чаще стали встречаться разъемы с непонятными на­званиями AMR, CNR, ACR, SCR, которые предназначены для установки нового поколения так называемых программных плат расширения, в кото­рых большую часть функций выполняет центральный процессор и осталь­ные компоненты материнской платы.

Рис. 7.21. Внешний вид двухразрядного

жидкокристаллического табло

на материнской плате

Рис. 7.22. Внешний вид индикаторов диагностики неисправности

Название разъема AMR — это аббревиатура английского наименования Audio Modem Riser, что указывает на его предназначение для установки го­лосового программного модема. Разъем CNR (Communication and Network Riser) предполагает установку программной сетевой платы, а, например, разъем SCR (Smart Card Reader) предназначен для устройства считывания так называемых Smart-карт, применяемых в качестве накопителя информа­ции в цифровых камерах. ACR — Advanced Communications Riser — специ­альный разъем для подключения ";облегченных";, за счет чипсета материн­ской платы, сетевых, аудио- и модемных плат, а также USB-контроллеров.

Принципы работы материнской платы

Материнская плата играет, наверное, главенствующую роль в процессе ра­боты всего компьютера. Она не только позволяет организовать первона­чальное тестирование всех компонентов при включении компьютера, но и определяет режимы их работы.

После нажатия кнопки POWER на системном блоке на электронные ком­поненты материнской платы начинает поступать напряжение питания. Практически сразу же запускаются такие компоненты, как микросхема ре­гулятора напряжения, которая начинает генерировать все необходимые для компонентов напряжения питания, микросхема тактового генератора, выра­батывающая синхроимпульсы, используемые всеми остальными микросхе­мами для своей работы. Самый первый компонент ПК, который подверга­ется тестированию, — это центральный процессор. Тестируются все его внутренние регистры, представляющие собой память, используемую в про­цессе вычислений, кэш-память, которая применяется для согласования ско­ростей основной памяти и ядра процессора и т. п.

Следующий этап — проверка целостности данных, находящихся в микро­схеме BIOS. Дело в том, что программы, которые содержатся в этой микро­схеме, используются для работы практически всех компонентов ПК, вклю­чая сам процессор. Если во время работы вдруг обнаружится какая-нибудь ошибка, то это может привести к потере очень важных данных, поэтому проверка производится на этапе старта. Для этого процессор, который уже начал свою работу, вычисляет контрольную сумму всех находящихся в мик­росхеме данных и сравнивает результат с контрольной суммой, записанной в самой микросхеме во время ее программирования. Если результаты схо­дятся, компьютер продолжает свою работу, если нет — система блокирует дальнейшую загрузку.

После того как процессор ";убедиться"; в том, что с программами все в по­рядке, он проверяет качество работы тактового генератора, т. к. от этого может зависеть стабильность работы всей системы. Дело в том, что абсо­лютно все процессы, происходящие внутри электронной схемы компьютера,

синхронизируются при помощи тактовых импульсов (более подробно об этом см. в гл. 2, посвященной общему описанию устройства компьютера). По окончании этого этапа проверки становится доступной звуковая сигна­лизация, используемая для первичной диагностики неисправностей.

Следующий этап — проверка основной памяти и схем управления доступом к ней (каналы прямого доступа DMA, тестирование стандартной и расши­ренной памяти, проверка регенерации содержимого и т. п.). Практически одновременно процессор начинает распределение ресурсов между подклю­ченными устройствами.

Для пользователя работа компьютера начинается только с вывода на экран монитора заставки текущей версии BIOS, что происходит после инициали­зации видео-BIOS, которая в свою очередь проверяет электронную схему видеоплаты и подготавливает ее к работе. В большинстве случаев до этого на секунду-две на экран выводится информация о модели видеоплаты и объеме доступной видеопамяти.

Одновременно с информацией о версии BIOS, модели материнской платы и другой служебной информацией на экран монитора выводится счетчик, по­казывающий процесс тестирования доступной основной памяти. После того как видеоплата начинает свою работу, становятся доступными диагности­ческие сообщения, которые предназначены для сообщения пользователю о возникших проблемах.

Дальнейшие действия можно назвать ";обходом подведомственной террито­рии";. При этом процессор считывает информацию о конфигурации компь­ютера из микросхемы CMOS, которая записывается туда при первоначаль­ной настройке компьютера, проверяет наличие всех описанных там компо­нентов, а также их исправность. Для этого в каждом устройстве имеется специальная микросхема, которая позволяет проверить все самые важные параметры, что она и делает по запросу центрального процессора. Последо­вательно проверяются клавиатура, часы реального времени, контроллеры параллельного и последовательных портов, контроллеры флоппи-дисковода и жестких дисков и т. д.

По окончании процесса тестирования система ищет загрузочный диск, с которого она, в случае успеха, и запускает операционную систему. В этот момент все компоненты компьютера являются активными и готовыми к использованию.

Рекомендации

по выбору материнской платы

Материнские платы характеризуются, как вы уже знаете, большим количе­ством признаков, из-за чего выбрать идеальный вариант очень и очень сложно. От выбора этой платы зависит, например, сколько вы сможете

установить оперативной памяти или какой процессор сможете применить и с какой тактовой частотой. Поэтому постараемся выделить среди этого множества факторов самые главные, которые в первую очередь следует учитывать при выборе модели материнской платы.

Производитель — от того, кто выпустил материнскую плату, может зависеть то, насколько стабильно она будет работать. Известные компании, такие как ASUSTek или Intel, для производства обычно используют компоненты, выпущенные не менее известными фирмами. Но существуют компании, главная цель которых экономия на производстве. Продукцию такие компа­нии выпускают вполне работоспособную, но назвать ее качественной язык не поворачивается (яркий пример PC Chips).

Очень важно, чтобы производитель оказывал техническую поддержку поль­зователям своей продукции. Это новые версии BIOS, утилиты для их обнов­ления, драйверы и т. п. Например, компания ASUSTek на своем официаль­ном сайте предлагает скачать любую версию BIOS для любой из своих ма­теринских плат, включая самые старые.

Наиболее известными являются такие производители, как ASUSTek, AOpen, Biostar, DFI, EPoX, MicroStar, Iwill, GigaByte, Chaintech, Tyan, Abit, Intel, FIC, Tekram, SOYO, EliteGroup и SuperMicro. Следует учитывать, что чем известнее производитель, тем дороже стоит ее продукция, хотя совсем не обязательно, что она будет значительно лучше продукции менее известных производителей.

Примечание

У каждого даже самого известного производителя имеются либо не очень, либо крайне неудачные модели материнских плат. Поэтому, прежде чем остановить свой выбор на одной модели, обязательно проконсультируйтесь со знакомыми специалистами или просто почитайте в Интернете отзывы по поводу данной модели. Где найти подобные описания, рассказано в части II, посвященной модернизации.

Название чипсета — от него зависят практически все возможности материн­ской памяти. Следует очень внимательно отнестись к выбору производителя и модели чипсета, чтобы потом не ";кусать локти";, узнав о некоторых его недостатках или преимуществах других моделей. От качества чипсета за­висят не только возможности, но и стабильность работы будущего компью­тера.

Форм-фактор — для современного компьютера однозначно следует выби­рать АТХ. Тем более что сегодня выпуск материнских плат формата AT практически прекращен. Например, процессоры Athlon/Duron изначально выпускались в более новом и перспективном формате, чего не скажешь о продукции Intel. Иногда еще попадаются платы, поддерживающие про­цессоры Pentium II I/Celeron и устаревающий формат AT.

Поддержка процессора — можно сразу же выделить две категории материн­ских плат: одни рассчитаны только на процессоры Intel (Pentium/Celeron), а другие — на процессоры AMD (Athlon/Duron).

Поддержка модулей памяти — материнские платы для процессоров AMD могут поддерживать два типа модулей: для обычной памяти SDRAM и но­вой DDR SDRAM, а материнские платы для процессоров Intel помимо упомянутых могут поддерживать еще один сугубо ";интеловский"; тип памя­ти — RDRAM. Все эти типы выпускаются в электрически несовместимых модулях, поэтому следует внимательно отнестись к данной теме. На некото­рых платах может содержаться два типа разъемов. Например, для модулей SDRAM и DDR SDRAM. He менее важным фактором является количество разъемов, для установки памяти: чем больше разъемов, тем больший объем памяти сможет поддержать материнская плата.

Поддержка шин расширения — помимо привычных всем шин PCI и AGP следует обратить внимание на поддержку платой таких интерфейсов, как USB и FireWire. Это позволит в дальнейшем без особых проблем подклю­чать такие устройства, как сканер, цифровая камера и т. п. Обратите вни­мание на количество разъемов PCI, иногда их количество ограничено двумя слотами.

На рынке предлагается такое большое количество самых разнообразных мо­делей материнских плат, что перечислить их все и рассказать об особенно­стях каждой модели не представляется возможным. Только разве что выпус­тить отдельную книгу со справочной информацией? Наша же цель быстро выбрать ту самую модель, которая удовлетворит нас своими функциональ­ными возможностями, обрадует стабильной работой и просто удивит произ­водительностью.

Наиболее распространенный вариант материнских плат:

□ основные параметры — форм-фактор АТХ, пять слотов PCI, один слот AGP 4х, два канала IDE, два СОМ-порта, один LPT-порт, два USB-nopта,

два PS/2-порта;

□ дополнительные параметры — один или два слота ISA, слоты AMR, CNR, ACR или SCR, кодек АС'97, два порта IEEE-1394.

Производители материнских плат и чипсетов

□ ASUSTek. .tw/. Производитель материнских плат, ко­торые зарекомендовали себя благодаря высокой производительности и надежности работы.

□ ABIT. .tw/. Материнские платы этой компании до­вольно популярны среди опытных пользователей благодаря тому, что они

предоставляют наиболее широкие возможности настройки с помощью программных средств, по сравнению с платами других производителей.

□ ACORP. Достаточно хорошие возможности настройки этих плат неплохо сочетаются с невысокой ценой, что послужило поводом для повышения популярности этой фирмы среди пользователей.

□ ALi. Торговая марка принадлежит бывшему отделению компании Acer Laboratories, которое специализировалось на выпуске чипсетов. Серия чипсетов Magik предназначена для работы с процессорами AMD, а серия Aladdin — для процессоров Intel. Приставка Cyber означает наличие ин­тегрированного видео.

□ AMD. Производитель чипсетов.

□ АОреп. /. Компания АОреn во всем мире является признаком качественных комплектующих для IBM-совместимых компь­ютеров. АОреn входит в холдинг Acer, хотя является при этом независи­мой компанией, специализирующейся на комплектующих, в частности, материнских платах.

□ A-Trend. Материнские платы этой компании, в принципе, не обладают яркими отличительными особенностями. Несмотря на это, являются не­плохим выбором для компьютера средней мощности.

□ ATi. Компания вышла на рынок чипсетов не так уже давно и в основном выпускает продукцию для портативных компьютеров. Отличительной чертой чипсетов является наличие в названии торговой марки Radeon. Среди положительных характеристик стоит отметить высокое качество интегрированного видео (не зря ведь компания является основным кон­курентом nVidia в производстве видеочипов).

□ Chaintech. .tw/. Главным преимуществом мате­ринских плат этой компании является применение безджамперной тех­нологии, т. е. все настройки производятся с помощью программных средств. В названии плат обязательно присутствует буквосочетание СТ, например, CT-6VIA3.

□ DFI. /.

□ EliteGroup. Производитель материнских плат.

□ ЕРоХ. Системные платы этой фирмы обладают довольно ограниченными возможностями настройки, но, несмотря на это, сегодня они довольно популярны благодаря своей простоте.

□ FIC. .tw/. Компания FIC (First International Computer), производитель материнских плат.

□ Formoza. /. Компания ";Формоза-Альтаир";, россий­ский производитель материнских плат.

□ GigaByte. .tw/. Материнские платы с названием этой фирмы считаются самыми надежными в работе и удобными в на­стройке. Поддержка последних процессоров от Intel и AMD положитель­но сказалась на широком распространении этих плат.

□ Intel, /contents/design/pcisets/. Один из старейших про­изводителей чипсетов и материнских плат. Выпустила огромное количе­ство чипсетов, последние серии имеют название в форме i8xx, где вместо хх следует номер версии. Материнские платы фирма создает специально для тех пользователей, которые просто хотят нормально работать. Теоре­тически это самые стабильные в работе платы. Перемычки здесь практи­чески отсутствуют. Процессор и его рабочие параметры определяются ав­томатически, т. е. возможности настройки параметров довольно ограни­чены.

□ Iwill, .tw/.

□ Micro-Star. Она же MSI. .tw/. Компания обычно вы­пускает универсальные решения: на материнской плате очень часто на­ходятся интегрированный звук, контроллер FireWire, Ethernet и т. п.

□ PC Chips, /. Производитель очень дешевых чип­сетов.

□ SiS. Известный производитель неплохих и недорогих чипсетов, хотя вы­сокой производительностью продукция этой компании никогда не отли­чалась. В названии чипсета обязательно присутствует торговая марка SiS.

□ VIA. .tw. Самый крупный тайваньский производитель широкого спектра чипсетов и материнских плат на их основе. Зачастую названия чипсетов начинаются как КТххх, где ххх означает частоту сис­темной шины, которую поддерживает чипсет.

□ Zida. /. Производитель качественных материнских плат, характерной чертой является очень хорошая техническая поддерж­ка. По некоторым данным даже для очень старых плат выпускаются об­новленные версии BIOS, позволяющие свести к минимуму затраты при модернизации компьютера.

Производители BIOS

□ American Megatrends Inc. (AMI) — /

□ Award Software — /

□ Phoenix Technologies — /

Проблемы,

характерные для материнских плат

Плохую работу материнской платы ";вычислить"; очень сложно, т. к. через нее идут сигналы абсолютно ко всем подключаемым устройствам. Поэтому причина нестабильной работы, например, видеоплаты может быть как в са­мой видеоплате, так и в материнской плате.

Наиболее характерные признаки проблем со ";здоровьем"; материнской платы:

□ не работают периферийные устройства, такие как сканер, принтер, мышь. При этом на других компьютерах эти устройства функционируют как обычно;

□ при включении питания компьютер не запускается, слышно, как начи­нают работать вентиляторы, жесткий диск и т. п., а экран монитора ос­тается черным. При этом системный динамик не издает даже привычно­го одиночного сигнала.

Эти и многие другие проблемы возникают, как правило, неожиданно для пользователя, хотя, если внимательно разобраться, то причиной являются некорректные действия самого пользователя, например, при обновлении версии BIOS и т. п.

ГЛАВА 8

Процессор

Процессор... Как много в этом слове! Так можно было бы начать целый ро­ман о самом маленьком и самом важном компоненте любой электронно-вычислительной машины. Очень часто из-за относительно малых размеров его называют микропроцессором, но такое название ни капли не уменьшает значимости этого элемента. Микропроцессорные технологии — вот где уче­ные всего мира смогли достичь таких высот, о которых лет пятьдесят даже не мечтали (в те времена сегодняшний Spectrum был бы суперкомпьюте­ром). Вся остальная электронная промышленность находится в полной за­висимости от ученых-гениев, которые и днем и ночью трудятся над созда­нием все более совершенных технологий. Если бы какой-нибудь современ­ный процессор собрали по одной из самых первых технологий, то его размер, наверное, сравнялся бы с размером системной платы, а за счет вы­деляемого им тепла можно было бы отапливать целый подъезд многоэтаж­ного дома.

Центральный процессор представляет собой миниатюрную вычислительную машину, размещенную в одной очень большой микросхеме с огромным ко­личеством выводов (более 400 штук). На одном кристалле сверхчистого кремния с помощью сложного и высокоточного технологического процесса создано несколько миллионов транзисторов и других элементов, соедини­тельные провода и точки подключения внешних выводов. В совокупности все они образуют все логические блоки процессора, т. е. арифметико-логическое устройство, управляющее устройство, регистры и т. д. В приве­денной табл. 8.1 указаны основные параметры наиболее ";древних"; и более современных процессоров.

Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций процессор выполняет за одну секунду. Тактовая частота измеряется в герцах, как и любая другая частота. Современные процессоры работают на частотах более 1 ГГц (один гигагерц). Следует помнить, что тактовая частота служит лишь

относительным показателем производительности процессора, потому что различия в схеме процессоров приводят к тому, что в некоторых из них за один такт выполняется работа, на которую другие расходуют несколько тактов.

Разрядность процессора показывает, сколько бит информации за один такт обрабатывается или передается (разрядность шины данных процессора) и сколько бит может быть использовано для адресации оперативной памяти (разрядность шины адреса процессора).

Таблица 8.1. Основные характеристики процессоров

Компьютер один, а процессоров много?

Загляните в любой прайс-лист, предлагающий по самой низкой цене купить самый мощный компьютер. Что вы увидите? Огромное количество моделей процессоров даже с одним названием (например, Athlon), не говоря уж и о немалом разнообразии названий: Pentium, Athlon, Celeron, Duron, да еще с разными приставками вроде ХР, III и т. п. Зачем так сделали? Наверное, чтобы запутать покупателя. А тогда почему у различных процессоров цена разная? Разобраться в этой ситуации не так уж сложно, как кажется на пер­вый взгляд. Рассмотрим все по порядку.

Ни для кого не секрет, что IBM PC самый популярный компьютер в мире. Про эту популярность уже перестали писать статьи в журналах и газетах. Потому что высокая распространенность этой разновидности ЭВМ по всему миру (в последнее время и по России) не позволяет даже вспомнить про существующие компьютеры других марок. И это несмотря на некоторые недостатки...

Производители компьютеров буквально ";зомбировали"; широкие слои насе­ления, которые только и мечтают, чтобы приобрести новый более мощный компьютер. А откуда появляются эти самые мощные сегодня, а завтра, быть может, уже совсем немощные компьютеры? Догадались? Правильно! Их ";сочиняют"; все те же самые люди, которые изобрели первый компьютер IBM PC. ";Ну, хорошо";, — скажете вы. — Тогда почему столько разных на­званий одного и того же процессора?"; Вот мы и подошли к главной причи­не пухлости рекламных буклетов — производителей то несколько. Навер­ное, не один пользователь изумленно ";округляет"; глаза на продавца компь­ютерного магазина, когда тот спрашивает: ";А какой процессор вы хотите?"; Приходим в магазин, чтобы купить компьютер, а тут такое спрашивают... Но такова плата за прогресс. Популярную и, соответственно, хорошо рас­продаваемую продукцию хочется выпускать многим. Единственно, что спа­сает компьютерный рынок (а значит и нас), — это действительно сложное устройство процессора, повторить которое может далеко не каждый. Иначе, производителей было бы ровно столько, сколько существует всяких разных ";кукол Барби";.

Следующий вопрос, на который мы ответим: ";Почему процессоры называ­ются по-разному?"; Ответ простой. У каждого производителя имеется собст­венный товарный знак, в рекламу которого он вкладывает немалые деньги. И все это в надежде, что потребитель выберет именно их продукцию, а не продукцию конкурента. Основными наполнителями процессорной ниши компьютерного рынка являются две крупные корпорации, постоянно зама­хивающиеся на монополизм, — Intel и AMD. Существует еще одна компа­ния, которая сегодня активно производит процессоры для IBM-совмес­тимых компьютеров. Это компания VIA Technologies. Несмотря на свое ре­альное присутствие на рынке настольных процессоров (как самых распространенных), ее продукция занимает очень маленький процент от всего объема продаваемых процессоров. Можно сказать, что компании VIA удалось занять только небольшой ";аппендикс"; процессорной ниши. Если заглянуть в историю, то увидим, что фирм-производителей процессоров для IBM-совместимых компьютеров было еще больше. Куда они делись и поче­му? Давайте разберемся.

Когда создавался первый компьютер IBM PC, как мы все уже знаем, ком­пания IBM выбрала процессор Intel 8086 как самый удачный вариант из всех имеющихся на тот момент. Это определило судьбу тогда еще неболь­шой фирмы по разработке и производству микропроцессоров — она стала гигантской корпорацией. Компания Intel долгое время считалась монополи­стом на рынке процессоров для IBM-совместимых компьютеров. Поначалу руководство компании не смогло оценить всех происходящих изменений и допустило появление конкурентов на рынке процессоров. Дело в том, что заводы Intel в один прекрасный момент перестали справляться с покупа­тельским спросом на IBM PC, и создался дефицит компьютеров. Этот ваку-

ум мгновенно заполнили ";любители легкой наживы"; — фирмы-производи­тели, которые стали копировать ";фирменный"; процессор и выпускать его под своим товарным знаком. Только спустя, некоторое время, за которое успело появиться несколько новых модификаций процессора для IBM PC, руководство Intel наконец-то сообразило, чем все может закончиться. А производители клонов тем временем ";клепали"; процессоры и подумывали об увеличении рынков сбыта. И настал момент, когда компания Intel реши­ла этот произвол и защитила свои разработки законом об авторском праве. Теперь копировать ее процессоры можно было только с письменного раз­решения, называемого лицензией. Все бы хорошо, да вот лицензии Intel никому давать не собиралась (сливки-то вкусней, когда ты один их куша­ешь). Уже в то время IBM PC стал законодателем моды на персональные компьютеры.

Делать нечего, и приступили бывшие производители клонов к собственным разработкам. Деваться им было некуда — производственные линии были уже налажены, специалисты ";прикормлены";. Бросать все это руководство этих фирм просто не могло. Да вот незадача. ";Изобрести велосипед";, чтобы был такой же, да чтобы не был похож на ";собрата"; от Intel, оказалось не­имоверно сложно. Началась эра ";совместимости";. Тот же AMD не имел за­конного права использовать в своих процессорах любые из удачных разра­боток Intel. Поэтому предпринимались попытки создания собственного, пусть не такого хорошего, зато своего процессора. Выпусти тогда AMD процессор, не совместимый с ";фирменным"; процессором от Intel, пришлось бы переделывать все программы. Фактически получился бы совершенно другой компьютер. А рынок то требовал именно IBM PC, что и заставляло производителей изобретать новый вариант IBM-совместимого процессора. Немногие выжили в этой конкурентной борьбе, только несколько из них справились с непосильной задачей. Это были компании AMD, Cyrix и Centaur. Их процессоры могли выполнять те же самые программы, что и ";фирменный"; процессор, и одновременно отличались от него по внутренней структуре. Сегодня последние две компании ";умерли";, оставив после себя огромное количество, по сей день работающих модификаций IBM-со­вместимых процессоров.

Есть еще один виновник большого количества моделей процессоров, пред­ставленных на рынке, — это прогресс. Да, да, и еще раз да. Тот самый про­гресс, благодаря которому компьютеры становятся все более мощными и желанными, виноват в том, что нам приходится выбирать процессор вместо того, чтобы просто взять и купить его. Дело в том, что производители, что­бы выжить в конкурентной борьбе, торопятся с выпуском новой продукции. Ученые только успевают выдумать что-нибудь новое, как производственные линии сразу же начинают перестраиваться на выпуск новинки. А куда де­ваться? Подождать немного? Так конкуренты выпустят что-нибудь такое, что продажи твоей продукции очень быстро упадут к нулю. Вот и трудятся

два гиганта — Intel и AMD — над заполнением рынка новыми технология­ми. Да так быстро, что старые модели не успевают ";разойтись по рукам"; и продолжают занимать место на прилавках магазинов. Единственный плюс — морально устаревают процессоры намного быстрее, чем физически, что бла­гоприятно сказывается на их окончательной цене. Зачастую мощности про­цессора, появившегося в ";прошлом году"; (например, Pentium III), хватает для решения всех необходимых пользователю задач. А цена этих процессо­ров в последнее время значительно упала, потому что ";топовыми"; являются процессоры Pentium 4, которые стоят значительно больше своих реальных возможностей.

Немного о совместимости. Всем известен закон об авторском праве. В мире компьютерных технологий он действует не менее сурово, чем, например, в книгоиздательстве. Согласно этому закону компания-разработчик имеет абсолютные права на собственную разработку. Она может разрешить другим компаниям выпускать ее изделие (за определенную плату), а может и не разрешать, оставаясь монополистом в данной области. Так было, например, когда компания Intel ";прикрыла"; лицензии на клонирование своих новых процессоров. В результате все конкуренты оказались перед сложным выбо­ром: либо перестраивать производственные линии на выпуск кардинально другой продукции, либо самостоятельно разрабатывать такой же процессор, что и у Intel. Вот как раз здесь-то и кроется главный секрет ";совместимо­сти"; — разработать и выпускать идентичный хотя бы частично продукт компании-конкуренты не могут, т. к. все разработки Intel охраняются зако­ном об авторском праве. Охраняется как общая блок-схема, так и детальная схема отдельных узлов. Для того чтобы выпустить конкурирующий продукт, надо разработать такой процессор, чтобы он выдавал идентичный результат (в сравнении с результатом работы процессора Intel) при условии равных изначальных условий/данных. И при этом внутренняя архитектура процес­сора должна быть не похожа на охраняемый законом продукт компании Intel. Уяснив все вышесказанное, можно понять, почему говорят: программа оптимизирована под процессоры Intel или AMD. Это означает, что кон­кретная программа может быть организована таким образом, что, используя специфические узлы, например, процессора Intel, она будет работать не­много быстрее, чем на процессорах, где этот узел отсутствует (например, у процессора AMD).

Последние несколько лет динамика рынка процессоров в основном опреде­ляется противостоянием двух корпораций — Intel и AMD. Для того чтобы выдержать и не уйти с рынка, как это сделали Cyrix и Centaur, компании AMD пришлось распродать часть своего бизнеса, чтобы получить средства на разработку и выпуск новых процессоров Athlon. Ожидания и надежды оправдали себя — сенсация состоялась, и компьютерный мир содрогнулся от небывалых мощностей. Компания Intel в это время тоже не ждала разви­тия событий, а планомерно наращивала тактовую частоту своих процес­соров...

Устройство центрального процессора

Центральный процессор внешне выглядит как квадратная керамическая пластина размером примерно 5x5 см с многочисленными штырьковыми вы­водами на нижней плоскости. На современные процессоры обязательно ус­танавливается радиатор с вентилятором, закрепленным на его верхней час­ти. По этой причине вы не сможете увидеть процессор, даже если внима­тельно будете изучать содержимое системного блока (пусть и с хорошим . освещением), для этого потребуется сначала снять охлаждающий его кулер.

Современные процессоры одни из самых сложных электронных устройств, для выпуска которых требуются сотни производственных этапов. Основой производства любых процессоров является фотолитография: процесс созда­ния схемы кристалла на заранее подготовленной керамической подложке путем фотомеханического переноса изображений с шаблонов под воздейст­вием ультрафиолетового освещения. На кремниевую подложку наносится слой специального материала, который после облучения становится раство­римым. После облучения и растворения ";лишнего"; материала (его называют фоторезистом) на подложке образуется целая сеть канавок, представляющих собой будущие проводники. Эти канавки заполняются веществом, обла­дающим необходимыми электропроводными свойствами. Если требуется создать непроводящую область, то в этом месте ";наращивается"; слой оксида кремния, который помимо хороших изоляционных свойств обладает доста­точной механической прочностью. Так при помощи заранее подготовлен­ных шаблонов слой за слоем создается структура с определенными характе­ристиками.

Количественным показателем сложности технологического процесса при изготовлении процессора служит проектная норма точности. Например, первые процессоры i8086 выпускались по проектной норме 10 мкм, а в но­вейших процессорах Pentium 4 используется уже 0,13 мкм (микронная) тех­нология. В процессоре можно выделить несколько его основных блоков.

Арифметико-логическое устройство. Основной считающий механизм любого процессора, который отвечает не только за вычисления, но и за выполнение всех запущенных программ. Как всем известно, существует два простейших вида вычислений: сложение и вычитание, все остальные виды можно пред­ставить в виде последовательности двух первых. Оттуда и название, ведь именно арифметика (как наука) занимается простейшими навыками счета (помните начальные классы школы?). Также это устройство ";думает"; над организацией работы других компонентов компьютера. Наилучшие резуль­таты оно может выдать только при работе с целочисленными расчетами, для выполнения операций с плавающей запятой требуется программная эмуля­ция, что, естественно, сильно ";тормозит"; всю систему.

Математический сопроцессор. Исходя из названия, можно догадаться, для каких целей он нужен — для математических вычислений. ";Странно, — по-

думаете вы, — ведь сам процессор для того и нужен в компьютере, чтобы делать вычисления. Причем тут сопроцессор?"; А притом, что центральный процессор помимо различных ";примеров"; вынужден еще заниматься и управлением всех протекающих в компьютере процессов: чтением данных из памяти, записью этих данных либо обратно, либо в другую область памя­ти. Все это должен делать центральный процессор (на то он и централь­ный). Чтобы увеличить быстродействие системы в целом, в структуру ком­пьютера ввели ";подмастерья";, т. е. математический сопроцессор, который позволяет освободить своего центрального ";брата"; от рутинной работы в качестве калькулятора. Фактически в системе устанавливается два парал­лельно работающих процессора: один для поддержания работоспособности компьютера, а другой — непосредственно для математических вычислений. Причем второй работает под непосредственным контролем первого: он счи­тает только то, что центральный процессор ему позволяет.

Развитием математического процессора можно считать введение в процес­сор поддержки различных наборов инструкций SIMD (MMX, SSE, SSE2 или 3DNow!). SIMD это аббревиатура от английского наименования Single Instruction Multiple Data, что переводится как ";одна инструкция, множество данных";. Принцип действия любого из этих наборов следующий: если бы центральный процессор занимался всеми вычислениями самостоятельно, то для того, чтобы, например, герою компьютерной игры моргнуть глазом, ему пришлось бы сначала считать из памяти алгоритм моргания, а уже потом приняться за вычисления самого процесса движения. Наличие набора инст­рукций, например, MMX (MultiMedia Extension), позволяет процессору сра­зу же приняться за обработку процесса движения, т. к. алгоритм моргания заложен в процессор на аппаратном уровне. Оттуда и название ";набор инст­рукций";. Разработчики процессоров выяснили, какие повторяющиеся дей­ствия (в основном в играх) приходится выполнять, и включили их поддерж­ку в процессорное ядро. Теперь достаточно указать номер инструкции, которую необходимо выполнить, чтобы процессор воспроизвел строго опре­деленную последовательность вычислений. По сути, наборы SIMD добав­ляют в процессор некоторого рода интеллектуальность.

Кэш-память. Используется для хранения данных, которые либо чаще всего требуются для расчетов, либо те, которые процессор потребует в ближайшее время. Например, в какой-то момент времени часть строго определенной последовательности находится на обработке, а оставшаяся часть в это время размещается поближе к вычислительному центру, т. е. в кэш-память. Необ­ходимость в этом появилась после того, как тактовая частота процессоров перевалила через порог 28 МГц. В результате предел скорости оперативной памяти был безнадежно превышен, и при старой организации памяти про­цессор был вынужден регулярно простаивать в ожидании, пока схема опе­ративной памяти закончит процесс записи данных в ячейки памяти или по­ка будут найдены все данные для последующего чтения.

В современных процессорах кэш-память разделяют по предназначению: не­посредственно для данных и для выполняемых команд. Это позволяет орга­низовать параллельный доступ. Кэш-память второго уровня (часто обозна­чается как L2) необходима для согласования высокой скорости ядра про­цессора со значительно меньшей скоростью работы оперативной памяти. Для этого данные из оперативной памяти постоянно перекачиваются в кэш второго уровня, чтобы при первом же запросе как можно быстрее предоста­вить их вычислительному центру процессора. В противном случае, процес­сор вынужден простаивать, ожидая пока информация дойдет до него по сигнальным линиям.

Кэш-память первого уровня (часто обозначается как L1) в современных процессорах обычно достигает объема 32 Кбайт, она предназначена в ос­новном для быстрого доступа к выполняемым командам. Она всегда разме­шается на кристалле центрального процессора. Кэш-память второго уровня может иметь объем в широких пределах: от 64 до 512 Кбайт на кристалле центрального процессора и до 2 Мбайт на модулях внешне очень похожих на модули основной памяти. Начиная с процессора Pentium II, кэш-память второго уровня также интегрируют внутрь процессорного ядра.

Производители процессоров

В жестокой конкурентной борьбе в основном выжили только два промыш­ленных гиганта — Intel и AMD. ";А куда задевалась VIA Technologies?";, — спросите вы. Никуда она не девалась, спокойно продолжает выпуcкать свои процессоры Cyrix III. Только вот по объемам продаж эти процессоры никак не могут сравниваться с продукцией первых двух производителей.

□ Компания Intel, как всегда, производит ";фирменные"; процессоры. Не­смотря на длительный период существования, продукцию этой фирмы продолжают считать эталоном совместимости с IBM PC.

Официальный сайт компании Intel находится по адресу: http:// /, существует также русский вариант этого сайта по адресу: /, но на русский язык переведена только часть сайта, которую чаще всего посещают потребители, где можно найти краткое описание выпускаемой продукции, рекламные буклеты и т. п. Та же часть сайта, которая будет интересна в основном только специалистам (там где ";лежат";, в основном, подробные описания спецификаций и т. п.), так и осталась англоязычной. При посещении сайта компании Intel не отключайте показ рисунков. Взамен более долгой загрузки вы сможете получить удовольствие от очень приятного и удобного дизайна. Правда, требует эта красота приличного по скорости соединения с провайдером, иначе поиск нужной информации может превратиться в сплошное ожи­дание, когда же, наконец, загрузится эта... страница.

□ Компания AMD сделала сильный рывок навстречу светлому будущему, в котором будет только один процессор Athlon. Настолько хорошим и мощным (а заодно и популярным) он получился. До этого компании доставалась только незначительная часть рынка, которая предпочитала продукцию AMD из-за относительно невысокой цены.

Официальный сайт компании AMD находится по адресу: http:// /, существует также русский вариант. Он расположен по ад­ресу: /. На русский язык переведена только та часть сайта, которая посвящена рекламному описанию выпускаемой продук­ции, а та часть, в которой присутствуют подробные описания специфи­каций и т. п., как и для сайта Intel, осталась англоязычной. Хотя для большинства пользователей это не станет большим затруднением. Спра­вочная информация читается и переводится намного легче, чем художе­ственный текст. И в большинстве случаев можно обойтись без знания английского языка. Сайт оформлен в стиле ";дешево и сердито";: минимум картинок позволяет ускорить загрузку страницы при включенном показе рисунков, что способствует комфортной работе на сайте. Справочной информации на сайте AMD значительно больше, что говорит о более тщательном подходе к обратной связи с потребителем. Здесь можно оз­накомиться с рекомендациями по выбору, например, блока питания, системы охлаждения и т. п.

□ Компания VIA уже давно известна как производитель очень хороших чипсетов для материнских плат, поддерживающих все современные про­цессоры. Компания производит и процессоры, но их доля на рынке крайне мала из-за их невысокой производительности по сравнению с процессорами Intel и AMD. Сайт компании VIA находится по адресу: .tw.

Обзор производителей нельзя было бы назвать полным, если не упомянуть о тех, кто канул в лету. За недолгий период своего существования они успе­ли выпустить немало хороших моделей процессоров, которые до сих пор пока еще полностью не ";вымерли";, подобно динозаврам, и продолжают тру­диться на благо общества. Это такие компании, как:

□ Cyrix — официальный сайт расположен по адресу: /;

□ IDT — официальный сайт находится по адресу: /.

Процессоры Intel

За весь период существования компании Intel на свет появилось немало мо­дификаций процессора Intel 8086, который использовался в самых первых компьютерах IBM PC. В архитектуре современного процессора уже слож­но узнать ";прародителя";, настолько изменились технологии производства и

внутренняя структура процессора. Много хорошего и плохого повидали пользователи прошлого столетия. Давайте и мы ";пройдемся"; по коридорам истории этого замечательного устройства — процессора Intel. Следует сразу отметить, что названия процессоров — 80286, 80386, 80486, Pentium с раз­личными приставками — принадлежат компании Intel и не могут использо­ваться другими компаниями. Например, если в прайс-листе написано ";про­цессор Pentium 4"; без указания производителя, то можно быть уверенным, что этот процессор произведен именно Intel, а не AMD или какой-нибудь другой фирмой.

Компания Intel всегда славилась выпуском продукции, в надежности и ста­бильности работы которой можно практически не сомневаться. Если в тех­нологии не допущено критических ошибок, то процессоры с этой маркой можно считать наилучшим выбором. Высокая производительность неплохо сочетается с низким тепловыделением и хорошей разгоняемостью, что, к сожалению, стоит относительно недешево. И только благодаря тому, что руководство компании всегда думает о тех, ";кто экономит";, и выпускает в свет целые поколения бюджетных процессоров Celeron, стоимость которых вполне доступна большинству покупателей, можно считать Intel народной маркой.

Устаревшие процессоры Intel (краткая история)

Первой распространившейся по России моделью процессора этой компании стал Intel 80286. Даже сегодня можно встретить рабочие компьютеры, соб­ранные на базе этого процессора. На них все еще умудряются не только ра­ботать (печатать тексты, например), но и играть. Данную модификацию процессора, кроме Intel, выпускали еще несколько производителей, напри­мер, тот же AMD. По этой причине в использовании можно встретить про­цессоры с разными товарными знаками. Единственно, что было общее у всех клонов, — это система маркировки. Для процессоров Intel 80286 она была простейшей и состояла из наименования процессора и цифрового значения, означающего рабочую тактовую частоту данной модели. Напри­мер, цифра 8 означает тактовую частоту 8 МГц.

Для выпуска процессора Intel 80286 использовалось два типа корпусов. Первый из них PGA (Pin Grid Array), форма которого представляет собой квадрат со стороной примерно 5 см. На каждой стороне размещены два па­раллельных ряда выводов (68 штук) — один внутри другого. Контакты как будто расположены на шахматной доске — все разнесены на одинаковое расстояние друг от друга. Другой тип корпуса называется LCC (Leadless Chip Carrier). Контакты здесь размещены на торцах корпуса. На системной плате такой процессор сложно заметить, т. к. с четырех сторон его прикры­вают кромки держателей.

Следующую модификацию процессора назвали Intel 80386. Особого изяще­ства в обозначениях тогда не наблюдалось, да этого и не требовалось. Про-

цессоры расходились с ужасающей скоростью, а потребительский спрос по­крывался с большой натяжкой и только за счет наличия на рынке продук­ции конкурентов. После выпуска 386-го процессора, который стал еще бо­лее популярным, чем предыдущая модель, компания Intel решила защитить свою продукцию от производителей клонов. Но добилась она неоднознач­ных результатов: с одной стороны, компания получила монополию в выпус­ке собственных разработок, а с другой — спровоцировала появление конку­рирующих лабораторий по разработке IBM-совместимых процессоров.

Количество контактов у нового процессора увеличилось до 132 штук (как никак шина данных возросла вдвое). Поэтому для производства 386-х про­цессоров использовался другой корпус, не совместимый с предыдущим (хо­тя назывался он по-прежнему, PGA). Маркировка осталась неизменной — максимальная рабочая частота указывается после обозначения Intel 80386.

Вместе с изменениями внутренней архитектуры была увеличена максималь­но возможная рабочая частота. Именно тогда и началась всемирно извест­ная ";гонка вооружений";. Новый процессор работал намного быстрее всех предыдущих моделей, что очень понравилось пользователям. Такова уж особенность бизнеса — спрос порождает предложение. С каждым днем так­товая частота растет все быстрее и быстрее. Совсем недавно говорили о дос­тижении тактовой частоты 1 ГГц, как за небольшой промежуток она превы­сила уровень 2 ГГц. Но об этом немного позже.

Еще один шаг компании Intel вошел в историю. Было выпущено несколько версий процессора Intel 80386 — полная версия, имеющая 32-разрядные шины адреса и данных, и ";облегченная"; версия с 16-разрядной шиной дан­ных и 24-разрядной шиной адреса. Это было сделано для того, чтобы охва­тить как можно большую область рынка. Те, кому не хватало денег на по­купку полной версии, могли приобрести ";облегченную";, которая, несмотря на меньшую производительность, все равно была быстрее 286-го процессо­ра. Внешне обе модели абсолютно идентичны (рис. 8.1), поэтому были вве­дены отличительные признаки в маркировку процессоров. Полная версия процессора теперь обозначалась Intel 386DX, а ";облегченная"; — Intel 386SX. Так появилось две категории процессоров: ";топовая";, обладающая макси­мальной скоростью работы, и ";бюджетная";, позволяющая сэкономить на небольшой потере производительности.

Рис. 8.1. Внешний вид процессора Intel 386DX

Следующий шаг — модель процессора Intel 486, представляющего второе поколение 32-разрядных процессоров. Самое яркое отличие этого процес­сора от предыдущих моделей: наличие встроенной в ядро быстродействую­щей кэш-памяти, а также наличие встроенного математического сопроцес­сора. Все это позволило дополнительно повысить производительность за счет более полного использования возросшей рабочей частоты. Структура процессора еще на один шаг приблизилась к современному виду. Компания Intel сохранила традицию и выпустила ";бюджетную"; версию процессора — Intel 486SX (принцип маркировки использовался тот же, что у 386-х про­цессоров). Ее отличает отсутствие математического сопроцессора, в осталь­ном оба процессора полностью идентичны. Полная версия процессора с сопроцессором имела маркировку Intel 486DX.

Погоня за мегагерцами привела к появлению вариантов 486-го процессора с увеличенной рабочей частотой. Изменения в основном коснулись только тактового генератора и маркировки процессоров — новые модели получили названия Intel 486DX2 и Intel 486DX4 (рис. 8.2). Первый вариант использует удвоение тактовой частоты внутри процессора, а второй вариант — утрое­ние. Очень часто в маркировке указывают как внешнюю частоту, так и внутреннюю, например, Intel 80486DX2-33/66. Как вы, наверное, обратили внимание, маркировка последней модели Intel 486DX4 кардинально отлича­ется ото всех предыдущих моделей. Сделано это для того, чтобы придать процессору отличие от продукции конкурирующих компаний (эта модель была выпущена уже после появления первого Pentium, что и повлияло на способ маркировки).

Рис. 8.2. Внешний вид процессоров Intel 486DX2 и Intel 486DX4

Следует иметь в виду, что процессор DX4 отличается от предыдущих моде­лей 486-й серии не только увеличением внутренней частоты втрое. Измене­ния коснулись и напряжения питания, которое было уменьшено с 5 до 3,3 В, поэтому для апгрейда старых компьютеров эти процессоры не при­годны.

Начиная с процессоров Intel 80486, ситуация с процессорами в корне изме­нилась: математический сопроцессор стал частью центрального процессора, значительно упростилась замена процессора благодаря применению внут­реннего умножения частоты (что используется сегодня во всех процессо­рах), и того, что для процессоров стали применять разъем Socket ZIF, зна­чительно облегчающий процесс установки.

Все вышеописанные процессоры уже утратили свою актуальность для воз­можной модернизации по одной простой причине. Они не выпускаются очень длительное время, и найти модель с большей частотой, чем установ­ленная на вашем компьютере, крайне сложно: 95% парка таких машин ";пустили дым";, а сервисные центры, у которых остались запасы старой тех­ники, давно украсили ими стены. Вряд ли кто-то согласится испортить экс­позицию, ";нарисованную"; процессорами, даже ради того, чтобы помочь вам с апгрейдом. Так что пока компьютер работает, ничего с ним делать не на­до, пусть и дальше себе работает.

По настоящему революционным шагом стал выпуск кардинально нового процессора с очень интересным названием — Pentium (рис. 8.3). Сегодня этим никого не удивишь, мы все уже привыкли ";слепо"; принимать все бо­лее новые версии процессоров Pentium и никто не вспоминает, какой фурор в свое время произвело это непривычное поначалу название. Этим компания Intel пыталась, в первую очередь, защитить свою продукцию от подделок. Да и как теперь можно сравнивать, например, АМ5х86, т. е. улучшенную модификацию 486-го процессора, с процессором нового поколения? То-то же...

Рис. 8.3. Внешний вид процессора Intel Pentium (слева первая модификация, справа — вторая)

Технические параметры процессора Pentium:

□ технологический процесс 0,80 мкм (для процессоров с кодовым име­нем Р5), 0,50 и 0,35 мкм (для процессоров с кодовым именем Р54С);

□ частота системной шины 50 или 66 МГц;

□ объем кэш-памяти первого уровня 16 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня от 256 Кбайт до 1 Мбайт, располо­женной на материнской плате;

□ напряжение питания ядра процессора 5 В (для первой модификации) и 3,3 В (для второй модификации);

□ физический интерфейс Socket 4 (для первой модификации) и Socket 5 (для второй модификации);

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 60, 66 МГц (для первой модификации) и 75—200 МГц (для второй модификации).

Рис. 8.4. Внешний вид процессора Intel Pentium MMX

Следующий шаг — разработка процессора под кодовым названием Р55С. Технология производства 0,35 мкм. Напряжение питания 2,8 В. Тактовая частота 166—233 МГц, частота системной шины 66 МГц. Устанавливается в разъем Socket 7. Этот процессор получил название Pentium MMX. Про­цессор основан на ММХ-технологии (MultiMedia extension), которая была ориентирована на мультимедийное, 2D- и 3D-графическое применение. Технические параметры этого процессора (рис. 8.4):

□ технологический процесс 0,35 мкм (кодовое название Р55С);

□ частота системной шины 60 или 66 МГц;

□ объем кэш-памяти первого уровня 32 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня от 256 Кбайт до 1 Мбайт, располо­женной на материнской плате;

□ напряжение питания ядра процессора 2,8 В;

□ физический интерфейс Socket 7;

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 166—233 МГц.

Вплоть до процессоров Pentium назначение выводов у процессоров (вклю­чая многочисленные клоны) всегда определялось ";фирменными"; процессо­рами Intel, а остальные были вынуждены придерживаться совместимости с ними. Но с выпуском процессора Pentium II ситуация перестала блистать своей стабильностью — началась эра беспорядка и путаницы в процессор­ных разъемах. Сегодня совместимость между процессорами соблюдается только на программном уровне, тогда как разъемы, напряжение питания, используемые чипсеты и версии BIOS, кардинально отличаются друг от друга.

Все последующие модификации процессоров вплоть до самых современных моделей вполне достойны для более подробного рассмотрения.

Современные процессоры Intel

Начиная с процессора Pentium II, компания Intel стала выпускать две неза­висимые линейки процессоров: с торговой маркой Pentium и Celeron. Пер­вые в основном предназначались для дорогих высокопроизводительных сие-

тем, вторые для дешевых домашних компьютеров, для которых на первом месте стоит цена компьютера, а не производительность. Именно поэтому рассматривать современные процессоры мы будем с разделением на эти две большие категории.

Все процессоры Intel обязательно поддерживают набор инструкций ММХ, который содержит в себе 57 инструкций для оптимизации работы компью­тера в Интернет, а также с мультимедийными данными (аудио и видео).

Сразу отметим, что все используемые термины являются общепринятыми, поэтому рассмотрим основные из них.

Перечислим процессорные разъемы.

□ Socket 7. Первый наиболее распространенный разъем для процессоров Pentium, довольно долго продолжал использоваться для более мощных клонов от AMD, Cyrix, IDT, поэтому только недавно начал сходить со ";сцены";. Впервые разъем стал иметь защиту от неправильной ориентации процессора — скошенный угол на разъеме соответствует отсутствующим ножкам на процессоре. Крепление кулера осуществляется при помощи специального коромысла.

□ Socket 370. Прямой потомок предыдущего типа разъема. Добавился еще один ряд ножек, а также еще один скошенный угол. Сегодня считается ";вымирающим"; типом, т. к. для всех современных процессоров использу­ется более новый тип. Как правило, кулеры, подходящие для Socket 7, отлично подходят для Socket 370, но из-за большой разницы в количест­ве выделяемого тепла использовать старые кулеры не рекомендуется.

□ Socket 423. Используется для процессора Pentium 4 на базе ядра Willa­mette. Ориентация процессора облегчается благодаря различному количе­ству ножек на сторонах корпуса, из-за этого установка процессора ос­ложнена (ножки мелкие и считать ряды очень трудно). Кулер крепится к специальным направляющим, расположенным по обе стороны разъема при помощи двух скоб — на привычном коромысле относительно огром­ные радиаторы удержаться не могут.

□ Slot 1. Щелевой разъем, разработанный и запатентованный компанией Intel. Иногда его называют SC242 (по количеству выводов). Просущест­вовал около двух лет, после чего был объявлен неперспективным (хотя это было понятно уже с самого начала). Устанавливается подобно моду­лям памяти — по бокам имеются два пластмассовых держателя-защелки. Выполнял главное условие: удешевление процессора.

От процессоров под Slot 1 процессоры для Socket 370 отличаются только схемой питания, что легко обходится при помощи специального пере­ходника. Так что владельцы материнских плат с разъемами Slot 1 свободно могут устанавливать более новые образцы процессоров под Socket 370.

Процессоры в зависимости от модели выполняются в различных корпусах. Для всех модификаций Socket могут использоваться нижеприведенные кор­пуса.

□ PPGA (Plastic Pin Grid Array). Имеет металлизированную крышку, за­крывающую кристалл процессора. Использовался для всех процессоров Celeron вплоть до 533 МГц.

□ FC-PGA (Flip Clip PGA). Стал использоваться для процессоров, выпол­ненных по технологическому процессу 0,18 мкм (начиная с ядра Copper­mine). Электрически несовместим с предыдущим типом, хотя располо­жение выводов осталось таким же. Кристалл в таком корпусе не имеет защитного кожуха, что должно обеспечить более качественный отвод те­пла. Недостаток: высокая вероятность повреждения кристалла при уста­новке кулера. Для охлаждения таких процессоров лучше всего использо­вать кулеры, имеющие четыре мягких подушечки по четырем углам.

□ FC-PGA2. Кристалл закрыт металлической крышкой серо-зеленоватого цвета. Используется для производства процессоров Celeron на базе ядра Tualatin. Кулеры для FC-PGA и для FC-PGA2 полностью совместимы.

Для процессоров, рассчитанных на работу с разъемом Slot 1, также исполь­зовалось три типа корпусов.

□ SECC (Single Edge Contact Cartridge). Печатная плата с установленными с двух сторон компонентами (ядром процессора и двумя микросхемами кэш-памяти второго уровня). Плата закрыта с одной стороны пластико­вой крышкой, а с другой — металлической пластиной, служащей для от­вода тепла от компонентов, именно к ней крепится радиатор с вентиля­тором. Первые модификации SECC имели металлическую пластину, прижатую только к кристаллу процессора, а микросхемы кэш-памяти оставались без охлаждения. Позднее на ней появилось два выступа, предназначенных для отвода тепла от обеих микросхем кэш-памяти.

□ SECC2. Основное отличие от предыдущего типа — это отсутствие пла­стины, из-за чего радиатор стал прижиматься прямо к кристаллу процес­сора и микросхемам кэш-памяти. Применялся для процессоров с такто­вой частотой выше 400 МГц.

□ SEPP (Single Edge Processor Package). Разновидность упаковки SECC. He имеет ни теплоотводящей пластины, ни пластмассового корпуса. Следует заметить, что кулеры, сделанные для охлаждения процессоров в упаковке SEPP, не подходят для охлаждения SECC, и наоборот, т. к. для них при­меняются совершенно разные способы крепления и различные конст­рукции основания (площадь основания кулера для SEPP меньше, т. к. не требуется охлаждать микросхемы кэш-памяти).

Конструктив применялся для первых процессоров Celeron, но впоследст­вии Intel отказалась от такого подхода и стала устанавливать процессор

прямо в разъем на материнской плате, т. е. Socket. Вскоре на этот путь ";встали"; процессоры Pentium, а технология Slot 1 понемногу ";умерла";.

Intel Pentium II Klamath

Процессоры Intel Pentium (начиная с Pentium II) предназначены для ис­пользования в высокопроизводительных настольных компьютерах, рабочих станциях и серверах (рис. 8.5).

Рис. 8.5. Внешний вид процессора Intel Pentium II Klamath

Начиная с этих процессоров, в рекламных кампаниях стали упоминаться не только название самого процессора, но и торговая марка ядра, на котором он создан.

По сути, ничего нового компания Intel не изобрела, она только лишь со­единила преимущества процессора Pentium Pro с технологией ММХ.

Технические параметры:

□ технологический процесс 0,35 мкм;

□ частота системной шины 66 МГц;

□ объем кэш-памяти первого уровня 32 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня 512 Кбайт, работает на половине так­товой частоты процессора, кэш-память выполнена на отдельных микро­схемах, которые расположены на одной плате с процессором;

□ напряжение питания ядра процессора 2,8 В;

□ физический интерфейс Slot 1 (SC242);

□ конструктивное исполнение SECC (картридж);

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 233, 266 и 300 МГц (используемое ядро не позволяло создавать процессоры с боль­шей тактовой частотой).

Intel Pentium II Deschutes

Практически все изменения коснулись технологии производства, что позво­лило уменьшить тепловыделение и увеличить ";потолок"; тактовых частот (плюс поднять частоту системной шины). Все остальные параметры оста­лись без изменения.

Технические параметры:

□ технологический процесс 0,25 мкм;

□ частота системной шины 100 МГц;

□ объем кэш-памяти первого уровня 32 Кбайт; □ объем кэш-памяти второго уровня 512 Кбайт;

□ напряжение питания ядра процессора 2,0 В;

□ физический интерфейс Slot 1;

□ конструктивное исполнение SECC (картридж) и SECC2;

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 333, 350, 400 и 450 МГц.

Intel Pentium III Katmai

Как всегда, компания Intel поторопилась с выпуском ";нового"; процессора, который фактически представляет собой прежний Pentium II с добавленным блоком SIMD (Single Instruction Multiple Data), получивший название SSE (Streaming SIMD Extensions). Этот блок предназначен для расширения прежнего набора ММХ до 70 команд, направленных на оптимизацию рабо­ты с мультимедийными данными. Как раз в это время стали распростра­няться диски с записанными для них фильмами, клипами и т. п. Выпуск этой модели Pentium III не более чем маркетинговый шаг в ответ на выпуск AMD K6-III (рис. 8.6).

Рис. 8.6. Внешний вид процессора Intel Pentium III Katmai

Начиная с Pentium III, каждый процессор Intel стал иметь уникальный 96-значный серийный номер, ";прошитый"; в него во время изготовления, который можно прочитать при помощи программных средств.

Технические параметры:

СП технологический процесс 0,25 мкм;

□ частота системной шины 100 МГц (133 Мгц для двух процессоров, обо­значенных символом ";В";);

□ объем кэш-памяти первого уровня 32 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня 512 Кбайт, рабочая частота равна по­ловине тактовой частоты процессора, память выполнена на отдельных микросхемах, которые расположены на одной плате с процессором;

□ напряжение питания ядра процессора 2,0 В;

□ физический интерфейс Slot 1;

□ конструктивное исполнение SECC или SECC2 (картридж);

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 450, 500, 533 В, 550, 600, 600В МГц.

Intel Pentium III Coppermine

Это первый процессор, который действительно все ждали, ждали и копили деньги на его приобретение. Более высокие тактовые частоты, интегриро­ванная кэш-память второго уровня, частота системной шины 133 МГц, ис­пользование популярного разъема Socket 370 — все это заставляло дрожать руки, замирать сердца (дополняйте сами) нетерпеливых пользователей (рис. 8.7). Но после его появления некоторые из них оказались сильно раз­очарованы. Дело в том, что, несмотря на использование традиционного разъема Socket 370, назначение некоторых выводов отличается от конструк­тива PPGA, используемого до этого в процессорах Celeron. Из-за этого для апгрейда могут использоваться только материнские платы с наличием спе­циальных переключателей или оснащенных системой автоматического рас­познавания типа установленного процессора. Правда, если материнская плата не способна вырабатывать напряжение 1,65 В, то апгрейд возможен только при замене самой платы. В этом смысле платам с разъемом Slot 1 ";повезло"; больше — используя переходники Slot 1—Socket 370, на них за­просто можно установить процессор в конструктиве FC-PGA (за некоторым исключением).

Рис. 8.7. Внешний вид процессора Intel Pentium III Coppermine

Вторым, не менее серьезным фактором, стала необходимость обновления версии BIOS старых материнских плат. В противном случае новый процес­сор определялся как Intel Pentium III Katmai. С такой ситуацией пользова­тели столкнулись впервые.

Технические параметры:

□ технологический процесс 0,18 мкм;

□ частота системной шины 100 или 133 МГц;

□ объем кэш-памяти первого уровня 32 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня 256 Кбайт;

□ напряжение питания ядра процессора 1,60; 1,65; 1,70; 1,76; 1,80 В; □ физический интерфейс Slot 1 или Socket 370 (FC-PGA);

□ конструктивное исполнение SECC2 или FC-PGA;

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 500Е, 533ЕВ, 550Е, 600Е, 600ЕВ, 650, 667, 700, 733, 750, 800, 800ЕВ, 850, 866, 900, 933 и 1000В МГц (для модификаций Socket 370).

Следует отметить, что появление в продаже процессоров Intel Pentium III с ядром Coppermine внесло некоторую путаницу в маркировку этого семей­ства. Как вы, наверное, уже обратили внимание, в названии моделей при­сутствуют символы ";Е"; и ";В"; (табл. 8.2).

Примечание

Символом ";Е"; обозначают процессоры Coppermine, поддерживающие кэш­память L2 типа Advanced Transfer Cache, работающую на тактовой частоте про­цессора, и технологию Advanced System Buffering, в соответствии с которой оп­тимизирован размер буферов системной шины, а символом ";В"; — процессоры Katmai и Coppermine, поддерживающие системную шину 133 МГц.

Таблица 8.2. Процессоры Pentium III, которые могут встретиться

на компьютерном рынке

Таблица 8.2 (окончание)

Intel Pentium III Tualatin

Основное направление нового ядра — увеличение тактовой частоты выше 1 ГГц, что оказалось недостижимым для ядра Coppermine. Разрабатывался исключительно для серверных и мобильных компьютеров. Для настольных компьютеров выпускалась версия, названная Pentium III-A. По идее компа­нии Intel он должен был сменить все младшие версии процессоров Celeron.

Технические параметры:

□ технологический процесс 0,13 мкм;

□ частота системной шины 133 МГц;

□ объем кэш-памяти первого уровня 32 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня 256 Кбайт;

□ напряжение питания ядра процессора 1,5 В;

□ физический интерфейс Socket 370 (FC-PGA);

□ конструктивное исполнение FC-PGA2;

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 1133, 1200, 1260 и 1300 МГц.

Intel Pentium 4 Willamette

В отличие от всех своих предшественников новое ядро разработано практи­чески с нуля. До момента его появления все разработки представляли собой модификации ядра процессора Pentium Pro. Фактически это первый про­цессор седьмого поколения.

Еще одним отличием нового процессора стало введение 20-ступенчатого конвейера (у Pentium III он был 10-ступенчатым). Благодаря этому было осуществлено увеличение общей производительности на интенсивных мате­матических вычислениях, а также появилась возможность добиться фор­мального роста тактовой частоты (здесь уместно вспомнить о ";дутых"; мега­герцах).

Примечание

Под конвейером в данном случае понимается такой метод внутренней обработ­ки команд, при котором исполнение команды разбивается на несколько ступе­ней (Stages), каждой из которой соответствует свой модуль в структуре процес­сора. По очередному тактовому импульсу каждая команда продвигается на следующую ступень, при этом выполненная команда покидает конвейер, а новая поступает в него. Впервые конвейер был применен в процессоре Intel 80486.

В ядре использован набор потоковых инструкций SSE2, который представ­ляет собой набор из 144 инструкций для повышения эффективности деко­дирования видео, быстрого шифрования и работы со специально спроекти­рованными программами для работы в Интернете. При этом 68 инструкций просто расширяют возможности старых SSE-инструкций, а 76 являются со­вершенно новыми.

Проявить все свои возможности процессору Pentium 4 достаточно сложно, потому что его архитектура при внимательном рассмотрении сильно отлича­ется от других процессоров семейства х86. Единственный вариант — опти­мизация программного кода под специфику этого процессора, а также уве-

личение его тактовой частоты, над чем, в общем-то, и ведутся работы. Из-за длинного 20-ступенчатого конвейера процессор Pentium 4 практически во всех неоптимизированных программах оказывается медленнее, чем анало­гичный по частоте Pentium III. Процессор Pentium 4 выигрывает Athlon XP только в случае оптимизации кода программы под набор команд SSE2. Если программа не поддерживает ни один из наборов команд SIMD, то Athlon значительно выигрывает в скорости работы.

Для большинства материнских плат под Pentium 4 требуется новый более мощный блок питания.

Технические параметры:

О технологический процесс 0,18 или 0,13 мкм (для тактовых частот выше 2 ГГц);

□ частота системной шины 400 МГц (физические 100 МГц, помноженные на четыре пакета данных за такт);

□ объем кэш-памяти первого уровня 8 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня 256 Кбайт, работает на тактовой час­тоте ядра процессора;

□ напряжение питания ядра процессора 1,75 В;

□ физический интерфейс Socket 423 или Socket 478;

□ конструктивное исполнение PGA423 или PGA478;

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000 МГц.

Intel Pentium 4 Northwood

Единственное отличие нового ядра от предыдущего — это наличие вдвое большего объема кэш-памяти второго уровня (рис. 8.8).

Рис. 8.8. Внешний вид процессора Intel Pentium 4 Northwood

Технические параметры:

□ технологический процесс 0,13 мкм;

О частота системной шины 400 или 533 МГц (физические 100 или 133 МГц, помноженные на четыре пакета данных за такт);

□ объем кэш-памяти первого уровня 8 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня 512 Кбайт; □ напряжение питания ядра процессора 1,5 В;

□ физический интерфейс Socket 478;

□ конструктивное исполнение PGA478;

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2200, 2400, 2600, 2800 МГц.

Для отличия процессоров Pentium 4 с тактовой частотой 2 ГГц для нового ядра стали применять индекс ";А"; (например, Intel Pentium 4 2А). Для мар­кировки процессоров Pentium 4 с частотой системной шины 533 МГц ис­пользуется индекс ";В";, например, Intel Pentium 4 2.4В.

Процессоры Intel Celeron

Процессоры семейства Intel Celeron рассчитаны на применение в недорогих системах начального уровня (";low-end";). ";Low-end"; означает нижнюю цено­вую категорию на рынке моделей, в которую входят наиболее дешевые мо­дели, обладающие наихудшими техническими характеристиками. Эта кате­гория ориентирована на тех пользователей, у кого недостаточно денег и ко­торые при покупке в первую очередь смотрят на цену товара. Здесь очень важно уметь правильно выбрать товар, чтобы не переплатить за имя или ";лишние"; мегагерцы. Сегодня к этой категории относятся процессоры с тактовой частотой около 1 ГГц.

Как правило, при выпуске в свет нового ядра производители поступают следующим образом: сначала выпускается процессор с максимально воз­можными для данного ядра или времени параметрами, который позициони­руется в верхнюю ценовую категорию ";high-end";. Это вполне естественно, т. к. на разработку и выпуск затрачено очень много средств, и их нужно восполнить как можно быстрее. После ";снятия сливок"; производители на­чинают думать о массах: они выпускают ";урезанный"; (";облегченный";) вари­ант нового процессора, который имеет значительно меньшую стоимость и поэтому позиционируется в нижнюю ценовую категорию ";low-end";. Выпуск мобильного варианта уже дело техники. Если процессоры для настольных систем были восприняты пользователями хорошо, то и выход процессора для ноутбуков не заставит себя ждать.

Если посчитать, сколько эмоциональных сил тратят пользователи всего ми­ра на ожидание и подготовку встречи нового процессора, можно понять, какие ощущения испытывают они, когда вновь появившееся творение жи­вет очень недолго. Еще печальнее становится, когда вновь пришедшие но­винки ";ломают"; привычки и заставляют снова пускаться на поиски ";исти­ны";. Если из моих рассуждений вы еще ничего не поняли, поясняю: речь

идет о безвозвратном уходе Socket 370. Конечно, процессорный разъем про­должает использоваться, например, для процессоров Cyrix III от VIA, но для мира Intel этот конструктив потерян навсегда. Ибо не было еще случая, ко­гда эта корпорация возвращалась к старым традициям. Причин такому рез­кому переходу может быть несколько:

□ отсутствие ";бюджетной"; версии процессора для материнских плат с разъ­емом Socket 478, распространенных с приходом процессора Pentium 4;

□ нерациональность поддержания работы двух производственных линий для выпуска двух разных процессоров на одном и том же ядре — тем бо­лее, что ядро Willamette разработано как раз под новый конструктив и менять что-либо означало бы фактическое создание нового ядра, всего лишь похожего на своего ";старшего брата";. Это, согласитесь, малоприят­но сказалось бы на цене конечной продукции.

Реально ситуация с отказом от конструктива Socket 370 не столь критична, как может показаться на первый взгляд. Запасы ";старых"; процессоров Celeron по признанию самих производителей еще очень значительны, а что говорить о бездонных складах компьютерных фирм? Так что пользователям рано отчаиваться, смогут они еще выложить свои ";кровные"; за этот новый ";старый"; -процессор. Тем более что модели Celeron 1,3 и 1,4 ГГц про­изводились еще до конца 2002 года.

Intel Celeron Covington

Первый Celeron построен на ядре Deschutes последней модификации про­цессора Pentium II. Можно сказать, что ";первый блин"; оказался очень большим ";комом"; (рис. 8.9).

Рис. 8.9. Внешний вид процессора Intel Celeron Covington

Технические параметры процессора:

□ технологический процесс 0,25 мкм; □ частота системной шины 66 МГц;

□ объем кэш-памяти первого уровня 32 Кбайт;

□ кэш-память второго уровня отсутствует;

□ напряжение питания ядра процессора 2,0 В;

□ физический интерфейс Slot 1;

□ конструктивное исполнение SEPP (Single-Edge Processor Package), без защитного картриджа;

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 266 и 300 МГц. Intel Celeron Mendocino

В этом процессоре был исправлен главный недочет, допущенный в первом Celeron: появилась долгожданная кэш-память второго уровня, да еще какая! Целых 128 Кбайт. К тому же процессор был переведен на перспективный в то время разъем Socket 370, который популярен даже сегодня, несмотря на прогнозы его скорой ";смерти"; (рис. 8.10).

Рис. 8.10. Внешний вид процессора Intel Celeron Mendocino

Технические параметры:

□ технологический процесс 0,22 мкм (для модификации в Socket 370) или 0,25 мкм;

□ частота системной шины 66 МГц;

□ объем кэш-памяти первого уровня 32 Кбайт; □ объем кэш-памяти второго уровня 128 Кбайт; □ напряжение питания ядра процессора 2,0 В;

□ физический интерфейс Slot 1 и Socket 370, другое название PGA370, для установки второго варианта в разъем Slot 1 были разработаны специаль­ные переходники (например, Soltek SL-02A++);

□ конструктивное исполнение SEPP (для первых моделей) и PPGA (для всех последующих);

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 300А, 333, 366, 400, 433 (для первой модификации) и 300А, 333, 366, 400, 433, 466, 500 и 533 МГц (для второй модификации).

Intel Celeron Coppermine 128

В бюджетной версии процессора Pentium III была удалена столь неприятная функция, как серийный номер, который использовался не только для орга-

низации генерации случайных чисел и систем шифрования, но и для отсле­живания активности пользователей в сети Интернет и т. п. (рис. 8.11).

Рис. 8.11. Внешний вид процессора Intel Celeron Coppermine 128

Технические параметры процессора: □ технологический процесс 0,18 мкм;

□ частота системной шины 66 и 100 МГц, впервые частота 100 МГц появи­лась у процессора с тактовой частотой 800 МГц;

□ объем кэш-памяти первого уровня 32 Кбайт; □ объем кэш-памяти второго уровня 128 Кбайт; □ напряжение питания ядра процессора 1,70 В;

□ физический интерфейс Socket 370, точнее его разновидность для FC-PGA, в отличие от PGA370 изменено назначение пяти контактов, из-за чего они электрически не совместимы;

□ конструктивное исполнение FC-PGA (Flip Chip Pin Grid Array), ядро вы­несено ближе к верхней поверхности корпуса и не закрывается сверху защитной металлической крышкой, что позволяет организовать более тесный контакт с радиатором и улучшить отвод тепла, но это требует осторожности при установке кулера, поскольку при неаккуратном обращении кристалл очень легко можно повредить;

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 500А, 533А, 566, 600, 633, 667, 700, 733, 766, 800 МГц.

Intel Celeron Tualatin

Линейка процессоров Celeron также была переведена на это ядро, начиная с тактовой частоты 1,2 ГГц, плюс увеличен объем кэш-памяти до 256 Кбайт. Процессор помещен в конструктив FC-PGA2 (рис. 8.12).

Процессор Celeron на ядре Tualatin является последним из линейки процес­соров, ориентированных на разъем Socket 370. Новый Celeron поддерживает разъем ";старшего брата"; Pentium 4 — Socket 478 (речь идет о процессорах Celeron на ядре Willamette 128). К примеру, у AMD все новые процессоры используют один и тот же процессорный разъем.

Рис. 8.12. Внешний вид процессора Intel Celeron Tualatin

Старые материнские платы часто не способны поддерживать новые Celeron Tualatin из-за измененных условий питания и другого режима работы с ши­ной.

Технические параметры процессора:

□ технологический процесс 0,13 мкм; □ частота системной шины 100 МГц;

□ объем кэш-памяти первого уровня 32 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня 256 Кбайт;

□ напряжение питания ядра процессора 1,475/1,5 В;

□ физический интерфейс Socket 370 (FC-PGA); □ конструктивное исполнение FC-PGA2;

□ тактовая частота 1200 и 1300 МГц.

Intel Celeron Willamette 128

Новый процессор Celeron на базе ядра Willamette 128 конструктивно пол­ностью совместим с Pentium 4, т. к. он использует разъем Socket 478. Веро­ятно, что Intel не собирается отказываться от традиции и будет продолжать дополнять ";топовые"; модели процессоров Pentium 4 ";бюджетными"; вариан­тами в виде новых Celeron. Теоретически новый процессор должен поддер­живаться всеми материнскими платами, ";понимающими"; ядро Willamette и изначально предназначенными для работы с процессором Pentium 4. Но, похоже, что получается как всегда — сначала заявили о многочисленных нововведениях и возможностях, а уже потом стали задумываться над их реальным внедрением и устранением ";случайных"; ошибок, проникнувших в технологию изготовления.

Частота первых моделей Celeron Willamette 128 равна 1,7 и 1,8 ГГц, что на самом деле для Intel является невысоким показателем (";полные"; процессоры Pentium уже давно перешагнули рубеж 2 ГГц). Самое интересное, что сле­дующим шагом стало анонсирование процессора Celeron с тактовой часто­той 2 ГГц, т. е. частоту 1,9 ГГц пропустили (рис. 8.13).

Рис. 8.13. Внешний вид процессора Intel Celeron Willamette 128

Технические параметры процессора:

□ технологический процесс 0,13 мкм или 0,18 мкм;

□ частота системной шины 400 МГц (физические 100 МГц, помноженные на четыре пакета данных за такт);

□ объем кэш-памяти первого уровня 8 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня 128 Кбайт, работает на частоте ядра процессора;

□ напряжение питания ядра процессора 1,7 В;

□ физический интерфейс Socket 478;

□ конструктивное исполнение PGA423;

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 1,7; 1,8 и 2,0 ГГц.

Процессоры AMD

Компания AMD с недавнего времени стала выпускать наиболее производи­тельные процессоры, правда, и самые ";горячие";. Цена этих процессоров на порядок ниже своих собратьев от Intel, зато они требуют основательного подхода к приобретению системы охлаждения. Еще одним минусом про­дукции AMD можно считать высокие требования к блоку питания, так что при апгрейде вам, скорее всего, придется менять также и системный блок. Постоянный гул турбинного вентилятора не подходит для любителей офис­ных программ, зато для настоящих игроманов это просто находка — все равно колонки постоянно издают пулеметные очереди и рыки монстров, шум вентилятора на этом фоне практически не будет заметен.

Старые процессоры AMD (краткая история)

По настоящему история компании AMD началась с печально известного процессора К5, который продавался, наверное, только благодаря своей бо­лее низкой цене, чем Pentium компании Intel. Первоначально он назывался АМ5х86 и имел целый ряд недостатков. Самый главный недостаток пресле-

довал продукты от AMD еще очень долго — это слабый математический сопроцессор, из-за которого не получалось достичь ";фирменной"; произво­дительности в мультимедийных приложениях (например, в играх).

Чтобы компенсировать более низкую производительность, руководство AMD приняло решение немного ";обмануть"; конечного потребителя при помощи так называемого PR-рейтинга. Теперь согласно введенному правилу в мар­кировке процессоров от AMD указывалась не реальная частота, а частота процессора Pentium, производительность которого была равна производи­тельности К5. Но было ли так в действительности? Для определения рей­тинга использовался небольшой набор тестовых программ, определяющих скорость вычислений в офисных приложениях. В этом и была вся хит­рость — руководство AMD знало, что единственным преимуществом их процессора является более высокая скорость именно в данной области. При помощи рейтинга появилась возможность не только приравнять свою про­дукцию к ";фирменной";, но и ";спрятать"; реальную рабочую частоту, которая, как правило, была ниже указанной в рейтинге (рис. 8.14).

Рис. 8.14. Внешний вид процессора AMD-K5 (слева первая модификация, справа — вторая)

И еще один шаг компании AMD позволил ее продукции получить популяр­ность — ценовая политика, согласно которой процессоры от AMD должны были стоить на 25% меньше аналогичных моделей от Intel. Даже сегодня сохранились ее отголоски, процессоры от AMD так и остались более деше­выми, чем их аналоги от Intel. Это всегда определяло выбор среднего поль­зователя, желающего совершить модернизацию, но не имеющего для этого достаточно средств. Ему предоставлялась возможность приобрести анало­гичный по производительности процессор, но по значительно меньшей це­не. Такую политику пользователь оценил.

Процессор К5 предназначался для конкуренции с Intel Pentium, но ничего хорошего у AMD не получилось: самый обычный клон ";фирменного"; про­цессора. Но компания не сдавалась и продолжала производить все более новые процессоры, которые как всегда отличались в первую очередь низкой ценой по сравнению с процессорами Intel.

Так появился процессор К6, в который был включен блок поддержки ММХ, за счет чего он позиционировался как конкурент процессора Intel Pentium ММХ. При более подробном рассмотрении ";полетов"; можно уви-

деть, что эта не самостоятельная разработка специалистов компании, а все­го лишь переделанный процессор NexGen 686. Начиная с процессоров К6 (рис. 8.15), компания AMD отказалась от PR-рейтинга и стала указывать реальные рабочие частоты.

Рис. 8.15. Внешний вид процессора AMD-K6

Технические параметры процессора:

□ технологический процесс 0,35 и 0,25 мкм;

□ частота системной шины 66 МГц;

□ объем кэш-памяти первого уровня 64 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня от 256 Кбайт до 1 Мбайт, располо­женной на материнской плате;

□ напряжение питания ядра процессора 2,9 (для тактовых частот 166 и 200 МГц), 3,2 и 3,3 (для 233 МГц), 2,2 В (для тактовых частот 200, 233, 266 и 300 МГц);

□ физический интерфейс Socket 7;

□ конструктивное исполнение CPGA (Ceramic Pin Grid Array);

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 166, 200, 233, 266 и 300 МГц.

Современные процессоры AMD

Дальнейшие разработки (после К6) представляют собой вполне удачные процессоры, которые, во-первых, выпускались чуточку раньше своих анало­гов от Intel, во-вторых, имели на порядок меньшую стоимость. В результате все сердца пользователей были направлены в основном в сторону этих про­цессоров, а компании Intel только и оставалось, что торопиться с выпуском новых моделей своих процессоров.

Впервые в полный голос о себе заявила компания AMD, когда появился первый процессор Athlon. Для того чтобы все-таки выпустить этот процес­сор на рынок, пришлось пойти на немалые жертвы: была продана значи­тельная часть всего бизнеса компании. К счастью, надежды оправдались, и был создан уникальный по своим свойствам процессор. Никто не ожидал

ничего подобного, ведь некоторые даже делали прогнозы скорого ухода AMD с рынка процессоров. На самом же деле начался ";век AMD";, который продолжается до сих пор. Одним словом, компания AMD из производителя клонов превратилась в самостоятельного разработчика, настоящего конку­рента постоянно претендующей до этого на монополизм компании Intel.

Единственно ошибочный шаг — создание заранее бесперспективного кон­структива Slot А, который в точности копировал ";фирменный"; Slot 1, но отличался от него электрическими параметрами (конструктивно они подхо­дят друг к другу). Зато новая системная шина показала себя с наилучшей стороны. Да и разновидность памяти, реализовавшая эту возможность (DDR SDRAM), до сих пор продолжает развиваться как перспективное на­правление. Но и здесь не обошлось без минусов: иногда частоту такой ши­ны указывают как 200 МГц, что путает пользователей. Получается, что в одних фирмах продаются процессоры Athlon с частотой шины 100 МГц, а в других — 200 МГц. На самом деле считается, что частота системной шины процессора равна 200 МГц (физическая частота составляет 100 МГц, но данные передаются по обоим фронтам тактирующего сигнала) — тут имеет­ся в виду пропускная способность.

Вместо ";фирменных"; расширений блока ММХ был создан собственный на­бор инструкций, получивший название 3DNow!, что прямо говорит о пред­назначении: ускорение работы с 3D-графикой. Сегодня используются не­сколько модификаций: Enhanced 3DNow! и Professional 3DNow! (последний набор совместим на уровне команд с набором SSE). Они состоят из целого ряда новых и оптимизированных старых инструкций и составляют хорошую конкуренцию ";фирменным"; расширениям SSE и SSE2.

AMD K6-2

Этот процессор получил кодовое имя ";Chomper";. Процессоры К6-2 выпус­кались в двух модификациях. Первая базируется на ядре стандартного К6, а вторая основана на усовершенствованном ядре СТХ. Отличить новые про­цессоры можно по серии: на старых процессорах 26050, а на новых 26357. Еще можно добавить следующие закономерности: если дата выпуска про­цессора имеет цифры в пределах 9834—9839, то процессор из бракованной партии и не будет работать на частоте шины 100 МГц. В свою очередь, если маркировка процессора заканчивается на AFR66, то вы обладатель версии процессора с тактовой частотой 66 МГц, и он также не будет работать на частоте шины 100 МГц. Помимо стандартного блока ММХ появилась соб­ственная разработка 3DNow! (рис. 8.16).

Технические параметры:

□ технологический процесс 0,25 мкм;

□ частота системной шины 66, 95 (для тактовой частоты процессора 333, 380 и 475 МГц), 97 (для 533 МГц) и 100 МГц;

Рис. 8.16. Внешний вид процессора AMD K6-2

□ объем кэш-памяти первого уровня 64 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня от 512 Кбайт до 2 Мбайт, располага­ется на материнской плате в виде отдельных модулей, работает на часто­те системной шины;

□ напряжение питания ядра процессора 2,2 (для тактовых частот 233—400 и 533 МГц) или 2,4 В (для тактовых частот 450, 475, 500 и 550 МГц);

□ физический интерфейс Socket 7 или Super 7 (для системной шины 100 МГц);

□ конструктивное исполнение CPGA;

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 233, 266, 300, 333, 350, 366, 380, 400, 450, 475, 500, 533 и 550 МГц.

AMD K6-III

Этот процессор получил кодовое имя ";Sharptooth";. Это последний процес­сор для платформы Socket 7, после чего компания AMD пошла по стопам своего ";старшего брата"; Intel и начала менять конструктивы с каждым но­вым процессором. Правда, это относится только к первым поколениям К7 и Thunderbird, после последнего AMD наоборот придерживается стратегии совместимости новых процессоров со старыми материнскими платами (рис. 8.17).

Рис. 8.17. Внешний вид процессора AMD K6-III

Технические параметры:

□ технологический процесс 0,25 мкм;

□ частота системной шины 66 или 100 МГц;

□ объем кэш-памяти первого уровня 64 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня 256 Кбайт, работает на тактовой час­тоте ядра процессора;

□ напряжение питания ядра процессора 2,4 В;

□ физический интерфейс Socket 7 или Super 7 (для частоты системной ши­ны 100 МГц);

□ конструктивное исполнение CPGA;

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 350—475 МГц.

AMD Athlon K7

Было выпущено две модификации этого процессора, сначала использовался старый технологический процесс, т. к. у специалистов не было ни времени, ни средств вести разработки в новых направлениях. Затем, когда AMD не­много заработала на первых моделях процессоров Athlon, был осуществлен переход на новый технологический процесс, позволивший уменьшить на­пряжение питания и тепловыделение, а также увеличить ";потолок"; тактовых частот (рис. 8.18).

Рис. 8.18. Внешний вид процессора AMD Athlon K7

По терминологии AMD обе модификации соответственно называются ";AMD Athlon Model 1"; и ";AMD Athlon Model 2";. Технические параметры:

□ технологический процесс 0,25 и 0,18 мкм (для процессоров с тактовой частотой 750 МГц и выше);

□ частота системной шины 200 МГц (физические 100 МГц, помноженные на два пакета данных за такт);

□ объем кэш-памяти первого уровня 128 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня 512 Кбайт, для первой модификации рабочая частота равна половине тактовой частоты процессора, для вто­рой модификации вычисляется при помощи коэффициента умножения из тактовой частоты процессора, в результате чего не превышает 350 МГц;

□ напряжение питания ядра процессора 1,60; 1,70; 1,75; 1,80 В;

□ физический интерфейс Slot A;

О конструктивное исполнение Card Module;

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 500, 550, 600, 650, 700 (для первой модификации), а также 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950 и 1000 МГц (для второй модификации).

AMD Athlon Thunderbird

Для процессора преимущественно используется разъем Socket А, тогда как варианты для Slot А были выпущены в ограниченном количестве и предна­значались в основном для удовлетворения спроса со стороны крупных сборщиков с запасами устаревших платформ.

По терминологии AMD получил имя ";Athlon Model 4";. Позиционируется как конкурент процессора Intel Pentium III. Технические параметры:

□ технологический процесс 0,18 мкм;

□ частота системной шины 200 и 266 МГц (физические 100 МГц, помно­женные на два пакета данных за такт, в последних модификациях появи­лась поддержка частоты 133 МГц);

□ объем кэш-памяти первого уровня 128 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня, работает на тактовой частоте ядра процессора;

□ напряжение питания ядра процессора 1,70 и 1,75 В;

□ физический интерфейс Socket A (Socket 462);

□ конструктивное исполнение PGA;

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1100, 1133, 1200, 1300 и 1400 МГц.

AMD Athlon XP Palomino

Новый процессор, новые технологии, новые надежды — так можно отобра­зить ситуацию на рынке процессоров с приходом Athlon XP, по традиции этот процессор уже ждали, описывали его возможные достоинства, спорили о производительности. Иногда его называют Athlon 4, что должно было оз­начать конкуренцию с Pentium 4. Но во всех прайс-листах обозначено пер­вое название.

Сегодня компания AMD собирается переводить процессоры линейки Athlon XP в нижнюю ценовую категорию ";low-end";. Это относится в основ­ном к процессорам с относительно низкой рабочей частотой. Стоит упомя­нуть, что с таким переходом процессоров Duron просто не будет существо­вать в природе. Видимо AMD пытается, во-первых, снизить свои расходы, оставив только одну производственную линию, во-вторых, наверное, пла­нирует снизить стоимость ";полных"; процессоров Athlon до приемлемого уровня, неуклонно приближающегося к уровню ";low-end";. Таким образом,

можно было бы составить мощнейшую конкуренцию дорогим процессорам Pentium 4, в то время как относительно дешевые процессоры Celeron не способны соперничать с Athlon XP по производительности.

Отличительной особенностью новых процессоров стало возвращение PR-рейтинга, который в свое время ";обманул"; немало доверчивых пользовате­лей. Компания AMD решилась вернуться к старой традиции по двум при­чинам. Во-первых, процессоры Athlon XP на самом деле работают немного лучше аналогичных процессоров Intel, во-вторых, пользователей очень сильно привлекали ";дутые"; мегагерцы последних. Мало кто всерьез верит в утверждение, что главное не тактовая частота, а различные оптимизации и т. п. Из-за этого большинство пользователей склонялось к ";быстрым"; про­цессорам Pentium. Благодаря введению рейтинга AMD приблизила показа­тели своих процессоров к конкурентам. Для того чтобы избавить пользова­телей от сомнений по поводу корректности данного рейтинга, руководство AMD пришло к решению открыто объявить о его введении и опубликовало приложения, которые использовались для тестирования. Вот они:

□ Производительность в офисных программах:

• Business Winstone 2001;

• SysMark 2001 Office Productivity.

□ Производительность в мультимедийных программах:

• Content Creation Winstone 2001;

• SysMark 2001 Internet Content Creation.

□ Производительность в игровых программах:

• 3D WinBench 2000; • DroneZ;

• 3Dmark2001; • Unreal Tournament;

• Aquamark; • Evolva

• Half-Life; • MDK2;

• Expendable; • Serious Sam.

• Quake III;

В принципе, такой набор программ может дать вполне объективный резуль­тат. Для оценки производительности процессоров AMD K5 с печально из­вестным Pentium-рейтингом, например, использовалась только одна про­грамма — ZD Business Winstone.

Технические параметры процессора:

□ технологический процесс 0,18 мкм;

□ частота системной шины 200 и 266 МГц (физические 100 МГц, помно­женные на два пакета данных за такт, в последних модификациях появи­лась поддержка частоты 133 МГц);

□ объем кэш-памяти первого уровня 128 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня 256 Кбайт, работает на частоте ядра;

□ напряжение питания ядра процессора 1,75 В;

□ физический интерфейс Socket A (Socket 462);

□ конструктивное исполнение OPGA;

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 1500+, 1600+, 1700+, 1800+, 1900+, 2000+, 2100+ (реальные частоты которых составля­ют 1333, 1400, 1467, 1533, 1600, 1667, 1733).

AMD Athlon XP Thoroughbred

Последний писк моды — ядро под кодовым названием Thoroughbred (не название, а ";бред"; какой-то). Что же такого нового внесла в свой процессор компания AMD, что его так долго и упорно рекламировали, и еще дольше ждали? В первую очередь, это переход на новый технологический процесс 0,13 мкм. Но это ведь не повод давать ядру новое название, да еще такое оригинальное. Да и зачем вообще выпускать что-то новое, когда все уже нацелили свое внимание на выпуск нового поколения процессоров Hammer?

Новый процессор Athlon XP на ядре Thoroughbred, по сути, все тот же са­мый Athlon XP на ядре Palomino со всеми техническими характеристиками и архитектурными особенностями, только выполненный по новой 0,13 мкм технологии. Процессор также использует корпус Organic Pin Grid Array (OPGA), у которого подложка из органики и форм-фактор Socket A (462 кон­такта). Это облегчает переход на новый процессор. Для нормального функ­ционирования не обязательно менять материнскую плату, вполне достаточ­но обновить версию BIOS (хотя на практике все оказалось намного слож­нее).

Переход на новый процесс позволяет уменьшить площадь ядра, напряжение питания и тепловыделение, к тому же появляется возможность добавления новых функциональных блоков при сохранении прежней площади ядра. Уменьшение площади ядра, в свою очередь, приводит к увеличению плот­ности теплового потока, что выдвигает новые требования к системе охлаж­дения. Например, для моделей Thoroughbred с рейтингом выше 2200+ AMD рекомендует кулеры с медным основанием. С одной стороны это требуется для ускорения теплоотвода от ядра, с другой — согласно спецификации до­пустимая температура ядра уменьшена с 90 до 85 °С.

При создании процессоров Athlon XP 2200+ использовалось ядро Thorough­bred со степпингом 0. Эта версия ядра имела некоторое количество недоче­тов, которые не позволяли увеличить рабочую частоту выше 1,8 ГГц, поэто­му все остальные процессоры (2400+ и 2600+) уже создавались на ";усовер­шенствованном"; ядре с тем же названием и степпингом 1. Все изменения

касаются в основном исправления этих ошибок в архитектуре процессора, что нельзя назвать положительным моментом. Опять торопятся ";курам на смех, пользователю на горе";. По сути, все изменения вносились только ради того, чтобы достичь тех характеристик, которые были заявлены компанией при выпуске первого варианта ядра. Изменения даже на первый взгляд зна­чительные: увеличились площадь ядра, количество используемых транзисто­ров (где-то на 400 тысяч), потребляемая мощность. Та же история произош­ла с чипсетом VIA Apollo KT266A. Отличие этого чипсета от КТ266 только в том, что был доработан контроллер памяти, позволивший, наконец, реа­лизовать потенциал, теоретически заложенный еще в первую версию чипсе­та (рис. 8.19).

Рис. 8.19. Внешний вид процессора AMD Athlon XP Thoroughbred

Технические параметры:

□ технологический процесс 0,13 мкм;

□ частота системной шины 266, 333 МГц, говорят о 400 МГц, хотя нор­мально работать такая система, скорее всего, будет где-нибудь к середине 2003 года, а до этого срока все будут мучиться с ";глюками"; (как обычно);

□ объем кэш-памяти первого уровня 128 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня 256 Кбайт;

□ напряжение питания ядра процессора 1,60—1,65 В;

□ физический интерфейс Socket A (Socket 462);

□ конструктивное исполнение OPGA (Organic Pin Grid Array);

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 2000+, 2100+, 2200+, 2300+, 2400+, 2600+ (реальные частоты составляют 1667, 1733, 1800, 1870, 2000 и 2133 МГц).

Современные процессоры AMD Duron

Процессоры AMD Duron ориентированы для применения в так называемой категории ";low-end";. В отличие от аналогичных процессоров Celeron в них только уменьшали объем кэш-памяти второго уровня, а частота системной

шины оставалась на прежнем уровне 100 МГц, что положительно сказыва­лось на производительности. Обстановка сложилась такая, что процессоры Duron оказались более ";приспособленными"; для игровых компьютеров, то­гда как Celeron всегда больше подходил на роль офисного процессора.

AMD Duron Spitfire

Ядро полностью идентично ядру процессора Athlon Thunderbird за исключе­нием ";урезанного"; объема кэш-памяти второго уровня. По терминологии AMD называется ";AMD Duron Model 3";.

Технические параметры процессора: О технологический процесс 0,18 мкм;

□ частота системной шины 200 МГц (физические 100 МГц, помноженные на два пакета данных за такт);

□ объем кэш-памяти первого уровня 128 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня 64 Кбайт, работает на тактовой часто­те ядра процессора;

□ напряжение питания ядра процессора 1,6 В;

□ физический интерфейс Socket A;

□ конструктивное исполнение PGA462;

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900 и 950 МГц.

AMD Duron Morgan

Применение нового ядра позволило в первую очередь увеличить ";потолок"; тактовых частот. По терминологии AMD называется ";AMD Duron Model 7";.

Технические параметры процессора:

□ технологический процесс 0,18 мкм;

□ частота системной шины 200 МГц (физические 100 МГц, помноженные на два пакета данных за такт);

□ объем кэш-памяти первого уровня 128 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня 64 Кбайт; □ напряжение питания ядра процессора 1,75 В;

□ физический интерфейс Socket A;

□ конструктивное исполнение OPGA (Organic Pin Grid Array);

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 900, 950, 1000, 1100, 1200 и 1300 МГц.

Процессоры VIA

Компания VIA представляет на рынке самые дешевые процессоры. По про­изводительности они, правда, значительно отстают от своих конкурентов, но для офисного компьютера такой процессор будет просто находкой. Не­высокая требовательность к системе охлаждения позволяет ограничиться установкой низкоскоростного вентилятора. Возможность установки мало­мощного безвентиляторного блока питания дает дополнительные возможно­сти по сборке практически бесшумного компьютера. Тот факт, что процес­соры от VIA выпускаются в ";устаревшем"; конструктиве Socket 370, позволя­ет модернизировать системы с установленным процессорами Celeron уровня 366-433 МГц.

Компания VIA сначала переманила группу специалистов из обанкротив­шейся фирмы Cyrix и пыталась при помощи них создать собственный про­цессор, но получившийся в стенах лабораторий первый процессор под на­званием Joshua, к сожалению, унаследовал все негативные черты своих предшественников — 6x86 и МП. После этой неудачной попытки выйти на процессорный рынок руководство компании VIA приняло решение купить у компании IDT подразделение по разработке процессоров Centaur. Несмотря на то, что процессоры WinChip и WinChip-2 не получили особой популяр­ности, VIA сделала ставку на новую разработку WinChip-3, переименован­ную в Samuel.

В отличие от Intel компании VIA не было необходимости искусственно уменьшать частоту до 66 МГц, поэтому она не делит процессоры на кате­гории.

Механически и электрически процессор совместим с процессорами Intel семейства Р6. Он может устанавливаться практически на все платы, поддер­живающие разъем Socket 370, главное, чтобы процессор поддерживался со стороны BIOS и программного обеспечения. Несмотря на низкое тепловы­деление, производители все же не рекомендуют использовать его без кулера.

Рис. 8.20. Внешний вид процессора VIA Cyrix III

Процессоры VIA до сих пор поддерживают разъем Socket 370, поэтому не выбрасывайте старую материнскую плату, вдруг VIA выпустит очень мощ­ный процессор? В настоящее время на рынке доступны процессоры макси-

мум с частотой 1 ГГц. Главный недостаток этих процессоров — отсутствие поддержки даже первых наборов SIMD-инструкций, из-за чего они сильно проигрывают по производительности своим ";ровесникам"; (рис. 8.20).

VIA Cyrix III Samuel

Технические параметры процессора:

□ технологический процесс 0,18 мкм;

□ частота системной шины 100 или 133 МГц;

□ объем кэш-памяти первого уровня 128 Кбайт;

□ кэш-память второго уровня отсутствует;

□ напряжение питания ядра 1,9 или 2,0 В;

□ физический интерфейс Socket 370;

□ конструктивное исполнение CPGA;

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 500, 533, 550, 600, 650, 667 и 700 МГц.

Серьезный недостаток: процессор не может параллельно обрабатывать не­сколько инструкций, поэтому его пропускная способность ограничена толь­ко одной инструкцией за каждый такт. Встроенный математический со­процессор работает лишь на половине рабочей частоты ядра. Процессор аппаратно выполняет только ограниченное количество инструкций, для вы­полнения остальных (хоть и редко используемых) приходится воспользо­ваться микропрограммами, записанными в ПЗУ, размещенном прямо на ядре процессора.

Достоинства: упрощенная архитектура процессора позволила создать ядро с очень малой площадью и низким выделением тепла. В процессоре реализо­вана функция динамического управления питанием — многие блоки про­цессора при простое способны отключаться. Из-за этого процессор Cyrix III хорошо подходит для создания мобильных компьютеров на его основе.

VIA Cyrix III Samuel 2

Технические параметры процессора: □ технологический процесс 0,15 мкм;

□ частота системной шины 100 или 133 МГц;

□ объем кэш-памяти первого уровня 128 Кбайт;

□ объем кэш-памяти второго уровня 64 Кбайт, работает на тактовой час­тоте ядра процессора;

□ напряжение питания ядра процессора 1,5—1,6 В;

□ физический интерфейс Socket 370;

□ конструктивное исполнение CPGA или PPGA;

□ линейка тактовых частот включает такие значения, как 700, 750, 800 (для системной шины 100 МГц) или 733А и 800А (для системной шины 133 МГц).

Процессоры с более высокой частотой собраны на еще более новом ядре — Ezra, произведенном по 0,13 мкм технологии, линейка этих процессоров начинается с тактовой частоты 800 МГц, напряжение питания 1,35 В.

Маркировка процессоров

AMD 5x86

Образец: AMD_Am5x86_P75_S

□ AMD — торговая марка производителя;

□ 5x86 — семейство процессора (иногда маркировка выглядит как Am5x86);

□ Р75 — индекс быстродействия относительно ";фирменного"; Intel Pentium;

□ S — SL-расширение микрокода. Если оно отсутствует, то в маркировке соответствующая буква будет отсутствовать, либо будет указана буква N.

Еще один вариант маркировки: AMD_X5/133_A_D_W

□ AMD — торговая марка производителя;

□ Х5 — кодовое имя процессора, принятое AMD;

□ 133 — тактовая частота процессора, измеряется в мегагерцах;

□ А — тип корпуса (А = PGA168, S = SQFP208);

□ D — напряжение питания ядра процессора, измеряется в вольтах (D = 3,45; F = 3,3);

□ W- максимально допустимая температура ядра процессора, измеряет­ся в градусах Цельсия (W = 55 °С, Q = 60 °С, X = 65 °С, R = 70 °С, К = 80 °С, Z = 85 °С, Т = 90 °С).

AMD K5

Образец: AMD_K5/166_A_B_W

□ AMD — торговая марка производителя;

□ К5 — семейство процессора;

□ 166 — PR-рейтинг, равен реальной частоте процессора (за исключением процессоров К5/120 и К5/133);

□ А — тип корпуса (А = SPGA296);

□ В — напряжение питания ядра процессора, измеряется в вольтах (В = 3,525; F = 3,3);

□ R — максимально допустимая температура ядра процессора, измеряется в градусах Цельсия и может принимать значения: W = 55 °С, Q = 60 °С, X = 65 °С, R = 70 °С, К = 80 °С, Z = 85 °С, Т = 90 °С.

Еще один вариант: AMD_K5_PR133ABQ

□ AMD — торговая марка производителя;

□ К5 — семейство процессора;

О PR133 — PR-рейтинг процессора, равный тактовой частоте процессора Pentium, аналогичного по производительности;

□ А — тип корпуса (А = SPGA296);

□ В — напряжение питания ядра процессора, измеряется в вольтах и может принимать значения В = 3,5; С = 3,3; ...; F = 3,3; G = х/у; Н = 2,9/3,3; J = 2,7/3,3; К = 2,5/3,3;

□ Q — максимально допустимая температура ядра процессора, измеряется в градусах Цельсия и может принимать значения: W = 55 °С, Q = 60 °С, X = 65 °С, R = 70 °С, Y = 75 °С, К = 80 °С, Z = 85 °С.

AMD К6

Образец: AMD_K6/266_A_G_R

□ AMD — торговая марка производителя;

□ К6 — семейство процессора;

□ 266 — PR-рейтинг, равен реальной частоте процессора;

□ А — тип корпуса (А = CPGA321, В = CBGA360);

□ G — рабочее напряжение питания ядра процессора, измеряется в вольтах (N = 3,2; L = 2,9; Н = 2,4; G = 2,3; F = 2,2; D = 2,1; С = 2,0);

□ R — максимально допустимая температура ядра процессора, измеряется в градусах Цельсия (W = 55 °С, Q = 60 °С, X = 65 °С, R = 70 °С, К = 80 °С, Z = 85 °С, Т = 90 °С).

AMD K6-2

Образец: AMD_K6-2/500_A_G_R

□ AMD — компания-производитель; □ К6-2 — семейство процессора;

□ 500 — PR-рейтинг, равен реальной частоте процессора;

□ А — тип корпуса (А = 321-pin CPGA, В = 360-pin CBGA);

□ G — рабочее напряжение питания ядра процессора (N = 3,2; L = 2,9; Н = 2,4; G = 2,3; F = 2,2; D = 2,1; С = 2,0);

□ R — максимально допустимая температура ядра процессора (W = 55 °С, Q = 60 °С, X = 65 °С, R = 70 °С, К = 80 °С, Z = 85 °С, Т = 90 °С).

AMDK6-2+

Образец: AMD_K6-2+/550_A_C_Z

□ AMD K6-2+ — торговая марка производителя/семейство процессора;

□ 550 — тактовая частота, измеряется в мегагерцах, может принимать зна­чения 450, 475, 500, 533 или 550 МГц;

□ А — тип корпуса (А = CPGA321, В = CBGA360);

□ С — рабочее напряжение питания ядра процессора, измеряется в вольтах (N = 3,2; L = 2,9; Н = 2,4; G = 2,3; F = 2,2; D = 2,1; С = 2,0);

□ Z — максимально допустимая температура ядра процессора, измеряется в градусах Цельсия (W = 55 °С, Q = 60 °С, X = 65 °С, R = 70 °С, К = 80 °С, Z = 85 °С, Т = 90 °С).

AMD K6-III

Образец: AMD_K6-III/450_A_H_X

□ AMD — торговая марка производителя;

□ K6-III — семейство процессора;

□ 450 — тактовая частота процессора, измеряется в мегагерцах;

□ В - тип корпуса (А = CPGA321, В = CBGA360);

□ G — рабочее напряжение питания ядра процессора, измеряется в вольтах (N = 3,2; L = 2,9; Н = 2,4; G = 2,3; F = 2,2; D = 2,1; С = 2,0);

□ Z — максимально допустимая температура ядра процессора, измеряет­ся в градусах Цельсия (W = 55 °С, Q = 60 °С, X = 65 °С, R = 70 °С, К = 80 °С, Z = 85 °С, Т = 90 °С).

AMD K6-III+

Образец: AMD_K6-III+/500_A_C_Z

□ AMD — торговая марка производителя;

□ К6-Ш+ — семейство процессора;

□ 500 — тактовая частота, измеряется в мегагерцах, может принимать зна­чения 450, 475 или 500 МГц;

□ А - тип корпуса (А = CPGA321, В = CBGA360);

□ С — рабочее напряжение питания ядра процессора, измеряется в вольтах (N = 3,2; L = 2,9; Н = 2,4; G = 2,3; F = 2,2; D = 2,1; С = 2,0);

□ Z — максимально допустимая температура ядра процессора, измеряется в градусах Цельсия (W = 55 °С, Q = 60 °С, X = 65 °С, R = 70 °С, К = 80 °С, Z = 85 °С, Т = 90 °С).

AMD Athlon K7

Образец: AMD-K7_750_M_T_R_5_2_B___A

□ AMD-K7 — торговая марка производителя и семейство процессора;

□ 750 — тактовая частота процессора, измеряется в мегагерцах и может принимать значения от 500 до 950 (если частота равна 1000 МГц, то ука­зывается цифра 100);

□ M- тип корпуса, может принимать значения: М — корпус Card Module, и Р — корпус PGA;

□ Т — рабочее напряжение ядра процессора, измеряется в вольтах и может принимать значения: Т = 1,6 В;

□ R — максимально допустимая температура ядра процессора, измеряется в градусах Цельсия и может принимать значения: R = 70 °С;

□ 5 — объем кэш-памяти второго уровня, измеряется в килобайтах и может принимать значения: 5 = 512 Кбайт;

□ 2 — соотношение рабочих частот кэш-памяти второго уровня и ядра процессора, может принимать значения: 1 = 1:2; 2 = 1:2.5; 3 = 1:3;

□ В — рабочая частота системной шины, измеряется в мегагерцах и может принимать значения: В = 100 МГц;

□ А — произвольный символ плюс три пустых позиции (см. пример мар­кировки), оставлено для дальнейшего развития.

AMD Athlon Thunderbird Slot A

Образец: AMD-A_0850_M_P_R_2_4_B___A

□ AMD-A — торговая марка и семейство процессора (Athlon);

□ 0850 — тактовая частота процессора, измеряется в мегагерцах и может принимать значения: 0850 = 850 МГц, 0900 = 900 МГц, 1000 = 1000 МГц, 1100= 1100 МГц и т. д.;

□ М — тип корпуса, может принимать значения: М = Card Module и Р = PGA;

□ Р — рабочее напряжение ядра процессора, измеряется в вольтах и может принимать значения: М = 1,75 В; N = 1,8 В;

□ R — максимально допустимая температура ядра процессора, измеряется в градусах Цельсия и может принимать значения: R = 70 °С;

□ 2 — объем кэш-памяти второго уровня, измеряется в килобайтах и может принимать значения: 2 = 256 Кбайт;

□ 4 — соотношение рабочих частот кэш-памяти второго уровня и ядра процессора, может принимать значения: 4 = 1:1;

□ В — рабочая частота системной шины, измеряется в мегагерцах и может принимать значения: В = 200 МГц;

□ А — произвольный символ плюс три пустых позиции (см. пример мар­кировки), оставлено для дальнейшего развития.

AMD Athlon Thunderbird Socket A

Образец: A_1200_A_M_S_3_B

□ А — семейство/архитектура AMD Athlon;

□ 1200 — тактовая частота процессора, измеряется в мегагерцах и может принимать значения: 0850 = 850 МГц, 0900 = 950 МГц, 1000 = 1000 МГц и т. д.;

□ А — тип корпуса, может принимать значения М = Card Module, A = PGA;

□ М — рабочее напряжение ядра процессора, измеряется в вольтах и может принимать значения: S = 1,50 В; U = 1,60 В; Р = 1,70 В; М = 1,75 В, N= 1,80 В;

□ S — максимально допустимая температура ядра процессора, измеряется в градусах Цельсия и может принимать значения: Q = 60 °С, X = 65 °С, R = 70 °С, Y = 75 °С, Т = 90 °С, S = 95 °С;

□ 3 — объем кэш-памяти второго уровня, измеряется в килобайтах и может принимать значения: 2 = 128 Кбайт, 3 = 256 Кбайт;

□ В — рабочая частота системной шины, измеряется в мегагерцах и может принимать значения: А = 133 МГц, В = 200 МГц, С = 266 МГц.

AMD Athlon XP

Образец: A_X_1800_D_M_T_3_C

□ А — указывает на отношение к семейству AMD Athlon XP;

□ X — высокопроизводительный процессор для настольных систем;

□ 1800 — PR-рейтинг процессора (1500 = 1333 МГц, 1600 = 1400 МГц, 1700 = 1467 МГц, 1800 = 1533 МГц и т. д.);

□ D — тип корпуса, может принимать значения D = OPGA;

□ М — рабочее напряжение ядра процессора, измеряется в вольтах и может принимать значения: М = 1,75 В;

□ Т — максимально допустимая температура ядра процессора, измеряется в градусах Цельсия и может принимать значения: N = 90 °С;

□ 3 — объем кэш-памяти второго уровня, измеряется в килобайтах и может принимать значения: 3 = 256 Кбайт;

□ С — рабочая частота системной шины, измеряется в мегагерцах и может принимать значения: С = 266 МГц.

AMD Duron (Spitfire)

Образец: D_0700_A_S_T_l_B

СЗ D — указывает на отношение к семейству AMD Duron;

□ 0700 — тактовая частота процессора, измеряется в мегагерцах и может принимать значения: 0550 = 550 МГц, 0600 = 600 МГц, 0650 = 650 МГц, 0700 = 700 МГц и т. д.;

□ А — тип корпуса, может принимать значения (М = Card Module, А = PGA);

□ S- рабочее напряжение ядра процессора, измеряется в вольтах и может принимать значения: (S = 1,5 В; U = 1,6 В; Р = 1,7 В);

□ Т — максимально допустимая температура ядра процессора, измеряется в градусах Цельсия и может принимать значения: (Q = 60 °С, X = 65 °С, R = 70 °С, Y = 75 °С, Т = 90 °С);

□ 1 — объем кэш-памяти второго уровня, измеряется в килобайтах и может принимать значения: 1 = 64 Кбайт, 2 = 128 Кбайт;

□ В — рабочая частота системной шины, измеряется в мегагерцах и может принимать значения: В = 200 МГц.

AMD Duron (Morgan)

Образец: D_HD_1100_A_M_T_l_B

□ D — указывает на отношение к семейству AMD Duron;

□ HD — высокопроизводительный процессор для настольных систем;

□ 1100 — тактовая частота процессора, измеряется в мегагерцах и может принимать значения: 900 = 900 МГц, 950 = 950 МГц, 1000 = 1000 МГц, 1100= 1100 МГц;

□ А — тип корпуса, может принимать значения А = CPGA;

□ М — рабочее напряжение ядра процессора, измеряется в вольтах и может принимать значения: М = 1,75 В;

□ Т — максимально допустимая температура ядра процессора, измеряется в градусах Цельсия и может принимать значения: Т = 90 °С;

□ 1 — объем кэш-памяти второго уровня, измеряется в килобайтах и может принимать значения: 1 = 64 Кбайт;

□ В — рабочая частота системной шины, измеряется в мегагерцах и может принимать значения: В = 200 МГц.

Intel Pentium II

Образец: 350/512/100/2.2V

□ 350 — тактовая частота процессора, измеряется в мегагерцах и может принимать значения: 233, 266, 300, 333, 350, 400 и 450 МГц;

□ 512 — объем кэш-памяти второго уровня, измеряется в килобайтах;

□ 100 — рабочая частота системной шины, измеряется в мегагерцах и мо­жет принимать значения: 66 или 100 МГц;

□ 2.2V — рабочее напряжение ядра процессора, измеряется в вольтах и может принимать значения: 2,2 или 2,8 В.

Впервые на каждом процессоре стал указываться так называемый код S-Spec. Эта информация в основном предназначена для профессиональных сборщиков компьютеров. Мало кто знает, что, например, для сборки двух­процессорной системы требуется использовать абсолютно идентичные про­цессоры. Код S-Spec показывает, какое исключение из официально опубли­кованной спецификации применимо к конкретной модели процессора. Список таких исключений считается официальным документом и размеша­ется на одной из страниц сайта компании Intel.

Intel Pentium III

Буква ";В"; в конце названия Pentium III означает, что данный процессор ра­ботает с системной шиной 133 МГц. Буква ";Е"; означает, что процессор соз­дан на ядре Coppermine (";ЕВ"; — процессор на ядре Coppermine с частотой системной шины 133 МГц). В названии последних процессоров Pentium III может встретиться аббревиатура FPGA.

Если для какой-либо тактовой частоты процессоров Pentium III выпускают­ся только с одной частотой системной шины и кэш-памятью одного типа, то индексы ";Е"; и ";В"; не используются (например, процессоры Intel Pentium III 677 и 733 имеют частоту системной шины в 133 МГц, но упомя­нутые индексы в маркировке отсутствуют).

Образец: 600E/256/100/1.65V_Sl (используется для процессоров в конст­руктиве SECC)

Для процессоров Pentium III (FC-PGA) используется следующая маркировка:

Образец: 1000/256/133/1.7V

L034/A628-0053 SL4C8

□ 1000 — тактовая частота процессора, измеряется в мегагерцах;

□ 256 — объем кэш-памяти второго уровня, измеряется в килобайтах;

□ 133 — рабочая частота системной шины, измеряется в мегагерцах; □ 1.7V — рабочее напряжение ядра процессора, измеряется в вольтах;

□ L034/A628-0053 — номер процессора, где после L: 0 — год выпуска 2000, 34 — неделя выпуска;

□ SL4C8 — идентификатор процессора S-Spec.

Celeron

Для процессоров в конструктиве SEPP применяется следующая форма мар­кировки:

□ первая строка — S-Spec и серийный номер (табл. 8.3);

□ вторая строка — 266/66 СОА:

• 266 — тактовая частота процессора, измеряется в мегагерцах;

• 66 — рабочая частота системной шины, измеряется в мегагерцах;

• СОА — информация о стране, где был произведен данный процессор.

Таблица 8.3. Идентификационная информация процессоров Intel Celeron

Таблица 8.3 (окончание)

VIA Cyrix III

Процессоры с частотами 500—667 МГц по виду отличаются от модели с 700 МГц маркировкой, нанесенной на внешней стороне микросхемы. Глав­ное различие заключается в том, что у VIA Cyrix III 700 надпись ";VIA"; про­рисована большими буквами и расположена вверху, a ";Cyrix III"; — малень­кими символами и размещена ниже. Тогда как у моделей VIA Cyrix III 500— 667 — все наоборот и знак ";Cyrix III"; доминирует над логотипом ";VIA";.

Рекомендации по выбору процессора

Какой процессор все-таки лучше? Можно ли найти правильный ответ на этот вопрос? Не в первый раз одолевают сомнения по поводу его формули­ровки. Но выбирать то надо, поэтому приведу несколько правил, соблюдая которые вы самостоятельно сможете встать на ";путь истинный"; и выберете именно то, что нужно вам.

Выбор процессора можно поставить во главе всей цепочки задуманной мо­дернизации. От него зависит множество факторов, таких как ограничение в выборе материнской платы, типа оперативной памяти и некоторых других (возможность последующей модернизации и т. п.). Рассмотрим каждый из этих факторов более подробно.

□ Модель материнской платы — как только вы остановили свой выбор, на­пример, на процессоре Pentium 4, то выбор материнской платы сразу ог­раничивается моделями, поддерживающими выбранный процессор (плюс процессорный разъем, например, Socket 478). Все остальные системные платы (для процессоров AMD или более младших моделей Pentium) ав­томатически становятся для вас недоступными, несмотря на возможные их преимущества.

□ Тип оперативной памяти — если вам так нравится память RDRAM, то вам наверняка придется ограничиться одной из старших моделей про­цессора Pentium компании Intel. Все остальные не поддерживают этого

вида памяти. Если же ваш выбор пал на DDR, то выбор также будет не­сколько ограниченным, т. к. далеко не все материнские платы даже под Athlon поддерживают эту память.

□ Наличие дополнительных возможностей — если, например, вы хотите ма­теринскую плату с интегрированным видео, сетевой платой и т. п., то при выборе вам придется, скорее всего, отталкиваться от поддержки пла­той того или иного процессора.

Теперь, надеюсь, вам понятно, насколько важен процесс выбора централь­ного процессора для будущего компьютера.

Идеальный процессор должен обладать рядом свойств, приведенных ниже.

□ Низкой ценой — для среднего пользователя это неоспоримое преимущест­во, т. к. для компьютера обычно приобретается большое количество раз­личных ";примочек";, так что результирующая стоимость всего комплекта может достигать уровня цены профессионального компьютера. Дорогой процессор могут позволить себе только те, у кого денег либо слишком много, либо те, для кого ";панты дороже денег";.

□ Высокой производительностью — чтобы ни говорили мамы и папы про необходимость компьютера как учебного центра, а этот ";агрегат"; приоб­ретается в первую очередь в качестве игровой приставки. Так что требо­вания к производительности приближаются по уровню к профессио­нальной технике. Не зря всегда говорили, что лучший тест для проверки мощности компьютера, это полчаса какой-нибудь мощной игрушки вро­де Quake III, которая, кстати, уже далеко не самая крутая по аппаратным требованиям (взять тот же Maxpayn).

□ Возможностью последующего апгрейда — этот фактор очень важен, т. к., чтобы следовать в ногу с прогрессом и успевать за регулярно повышаю­щимися требованиями компьютерных игр, приходится регулярно увели­чивать мощности домашнего ";железа";. В случае с процессором должна сохраняться возможность установки взамен старого более мощного хотя бы на 40-50%.

Вывод из всего вышесказанного вполне определенный: наиболее близко к образу идеального процессора ";подобрался"; процессор Duron компании AMD. Учитывая различия в архитектуре разных поколений, лучше всего приобрести процессор, созданный на новейшем ядре. Единственный недос­таток этих процессоров — их излишняя ";горячность";, которая вынуждает приобретать мощные и шумные вентиляторы охлаждения. Хотя последний недостаток успешно маскируется одним интересным свойством современ­ных игр: огромным количеством самых разнообразных звуков. Если раньше в компьютерных играх необычным считалось даже наличие музыки, то се­годня можно услышать, как падают капли дождя, летают комары и т. п.

Это мое субъективное мнение, потому что для каждого пользователя могут быть важными совершенно другие характеристики. Например, низкий уро­вень шума при работе компьютера. Этого можно достичь только с процес­сорами Intel, которые используют более ";тихие"; кулеры. Для офиса это не­оценимое преимущество, т. к. в одном помещении зачастую установлено несколько компьютеров. С другой стороны, интенсивные вычисления при­сущие, например, бухгалтерской программе 1С-Предприятие, предъявляют серьезные требования к вычислительной мощности процессора, которая, как известно, немало зависит от объема кэш-памяти. Для таких задач лучше всего взять ";полный"; вариант процессора с наилучшими характеристиками в области вычислений с плавающей запятой. Для такого варианта использо­вания наилучшим образом подходят процессоры семейства Athlon, но окон­чательный выбор остается все-таки за вами. Например, можно предпочесть процессоры Pentium III — они, конечно, не такие ";крутые"; как Pentium 4 и Athlon XP, зато обладают достаточно высокими показателями производи­тельности при значительно более низкой цене.

Стоит отметить, что с уменьшением объема кэш-памяти в 2 раза скорость работы уменьшается не более чем на 10—15% и то только для таких про­грамм, как архиватор, бухгалтерские программы и другие, использующие интенсивные вычисления. Игры, в отличие от иных программ, в основном используют вычисления, связанные с просто огромными массивами дан­ных, которые при всем желании невозможно поместить в небольшом объе­ме кэш-памяти. Для размещения графики или, например, звука в играх ис­пользуется оперативная память, поэтому уменьшение объема кэш-памяти не очень сильно сказывается на общей производительности игрового ком­пьютера (до 5%).

Система охлаждения процессора

Основным элементом охлаждения процессора является радиатор. Его при­меняли для охлаждения первых процессоров Intel, выделяющих относитель­но немного тепла и вполне способных работать без принудительного охлаж­дения. Этого нельзя сказать о современных процессорах. Качественное ох­лаждение является не только залогом стабильной работы, но и его элементарной работоспособности. Например, процессоры Athlon без радиа­тора сразу же сгорают.

По сути, радиатор является устройством, существенно облегчающим тепло­обмен процессора с окружающей средой. Конструктивно он представляет металлическую пластину, отводящую от процессора излишки тепла. Для увеличения рассеивающей поверхности большинство радиаторов представ­ляют собой не сплошной кусок металла, а пластину с большим количеством выступающих ребер. Для производства радиаторов в основном используют

алюминиевые сплавы. Они не очень хорошо проводят тепло (по сравнению, например, с серебром или медью), но зато очень дешевы.

Две важнейшие характеристики радиатора — материал, из которого изго­товлен радиатор, и контакт радиатора с поверхностью процессора. Наиболее важной проблемой является качество контакта процессора с радиатором. Улучшить качество охлаждения можно нижеприведенными способами.

□ Охлаждать радиатор достаточно мощным вентилятором (в целях эконо­мии можно применить несколько менее мощных вентиляторов).

□ Использовать радиатор с высококачественной поверхностью контактиро­вания с процессором. При установке радиатора обратите внимание на его нижнюю поверхность — для улучшения теплообмена удалите любые покрытия (чернение, анодирование). Поверхность должна быть абсолют­но плоской и чисто металлической. Даже мелкие царапины недопустимы.

Как уже говорилось, современные процессоры нуждаются в охлаждении, к тому же весьма интенсивном. Даже самый качественный радиатор не спо­собен справиться с этой задачей. Единственный выход из этой ";горячей"; ситуации — принудительное охлаждение радиатора при помощи мощного вентилятора.

Совокупность вентилятора с радиатором называют кулером. Сам по себе вентилятор не способен хорошо отводить тепло от процессора, а при их со­вместной работе получается довольно неплохой результат. Производитель­ность кулера в одинаковой степени зависит как от радиатора, так и от вен­тилятора.

Перечислим ряд основных характеристик вентиляторов.

□ Число оборотов в минуту (RPM — Rotations Per Minute). Чем больше зна­чение этого параметра, тем выше его охлаждающая способность, но тем более высокий уровень шума от него исходит.

□ Уровень шума в децибелах (dB). Мощные вентиляторы шумят сильнее. Значение этого параметра не должно превышать уровня 25—30 dB, что итак означает довольно большой уровень шума.

□ Тип подшипника. Существует два типа — подшипник качения (Ball Bearing) и подшипник скольжения (Sleeve Bearing). Вентиляторы на подшипнике качения имеют целый ряд преимуществ: меньшие потери на трение, большая скорость вращения, большая долговечность. Вторые имеют бо­лее низкую стоимость за счет простого устройства, малую восприимчи­вость к механическим воздействиям.

□ Разъем подключения. Может встретиться два варианта:

• MOLEX. Это разъем, при помощи которого вентиляторы подключа­ются к материнской плате. Такие кулеры обычно имеют в своем на­звании термин ";Smart";. Такое подключение имеет неоспоримые пре­имущества: например, появляется возможность управления скоростью

вращения вентилятора (при достаточном охлаждении материнская плата, обладающая такими функциями, может замедлить вентилятор, снизив тем самым шум и потребляемую мощность), измерять ско­рость вращения вентилятора (если он содержит так называемый дат­чик Холла). Недостатком такого способа подключения является не­большое количество разъемов MOLEX на материнской плате (2—3, изредка 4), либо их отсутствие на старых материнских платах.

• PC-Plug — стандартный разъем, через который, кроме кулера, можно подключить винчестер, CD-ROM и другие накопители. Его недоста­ток — невозможность реализации современных технологий измерения и регулировки скорости вращения вентилятора.

□ Конструкция. Значимыми параметрами являются площадь поверхности ребер и материал радиатора. С площадью все понятно — чем больше, тем лучше. А вот в качестве материала радиатора чаще всего используются алюминиевые сплавы, однако, более дорогие модели радиаторов имеют медное основание, что улучшает теплоотвод от поверхности процессора.

При выборе кулера обязательно надо учитывать конструкцию материнской платы, поскольку многие современные кулеры имеют значительные габари­ты радиатора и могут просто не поместиться на плату из-за того, что будут упираться в элементы платы, окружающие процессор (например, конденса­торы). Обычно такие проблемы свойственны платам на базе процессоров AMD под Socket А в сочетании с круглыми кулерами Thermaltake и Titan. Также немаловажным критерием выбора является конструкция креплений радиатора к процессору (разъему процессора).

Стоит отметить, что у процессоров Athlon в PGA-исполнении кристалл сверху ничем не защищен, как, например, аналогичные процессоры Intel Pentium или Celeron. Поэтому устанавливать на него радиатор нужно акку­ратно — особенно в том случае, если вам попался кулер с тугим прижи­мающим фиксатором. Правда, в этом смысле конструкция Athlon все же лучше, чем у Intel Celeron и Intel Pentium III, поскольку по углам микро­схемы процессора у них наклеены четыре демпфирующие накладки из резины, однако осторожность при выполнении этой операции лишней не будет.

Изредка встречается достаточно дорогой, но при этом очень эффективный способ охлаждения — модуль Пельтье.

Эффект Пельтье был открыт еще в 1834 году французским часовщиком и физиком Жаном Шарлем Атаназом Пельтье. Эффект возникает, когда элек­трический ток проходит по двум пластинкам из двух различных проводящих материалов, соединенным в двух точках. При этом одна точка разогревает­ся, а температура другой падает, благодаря переносу тепла под действием электрического тока. Эффект может быть настолько сильным, что холодный конец термопары может покрыться изморозью!

На практике этот эффект применяют следующим образом: набор из термо­пар своими холодными концами соединяется с процессором, а горячими с рассеивающим тепло радиатором. Если подключить ток, то тепло будет откачиваться от процессора и рассеиваться на радиаторе.

Самым большим недостатком модулей Пельтье является их высокое потреб­ление энергии. Для его питания необходимо иметь блок питания мощ­ностью не менее 300 Вт, при этом один из жгутов кабелей должен быть полностью отдан ";во владения"; модуля. Еще один неприятный момент: мо­дуль Пельтье способен так охладить ваш процессор, что на нем появятся капельки конденсата. Такое может случиться, например, когда вы переводи­те компьютер в режим Standby, в котором процессор не работает, а модуль продолжает получать необходимую для его работы энергию. Эта проблема решена в некоторых моделях модулей Пельтье при помощи специального механизма автоматического управления модулем, который включает его только при превышении температуры процессора установленного уровня.

Проблемы, характерные для процессоров

Высокие технологии характеризуются в первую очередь высокой надеж­ностью. Это в полной мере относится к процессорам. Ведь им приходится работать на очень высоких тактовых частотах, что позволяет предположить, что проблем с их стороны быть не должно. Действительно, процессоры вы­ходят из строя реже других компонентов и то из-за того, что возникают на­рушения в системе охлаждения. Вот мы и добрались до главного виновника всех бед процессора.

Вентилятор, установленный на процессоре, как будто специально стремится собрать на своих лопастях всю пыль, попадающую в системный блок. В ре­зультате процессов, происходящих после налипания достаточно большого количества пыли, скорость его вращения заметно падает... К чему это может привести? Да к тому, что вам придется копить на новый процессор.

ГЛАВА 9

Оперативная память

Термин ";оперативная память"; произошел от похожего термина ";оперативное запоминающее устройство"; (ОЗУ), применяемого для обозначения части ос­новной памяти персонального компьютера, которая используется для хра­нения промежуточных данных. По-английски эта память называется Random Access Memory (RAM), что переводится как память с произвольным доступом. Существует множество подвидов памяти: статическая и динами­ческая, энергонезависимая и энергозависимая. В персональном компьютере используются практически все типы памяти, каждый выполняет ту работу, с которой он лучше всего справляется.

Появление новых типов памяти связано со следующими причинами: все возрастающая скорость работы процессоров рано или поздно приводит к тому, что ему приходится большую часть времени простаивать, ожидая, когда остальные компоненты системы, скорость работы которых осталась на прежнем уровне, закончат свою работу и приступят к следующей опера­ции. Результат — разработка и внедрение нового типа памяти, позволяюще­го уменьшить влияние ";узкого места"; процессор-память на общую произво­дительность компьютера. По этой простой причине в области разработки новых типов памяти ";горят"; ожесточенные споры.

Совсем недавно пользователю было очень сложно определиться с видом используемой памяти. Вроде еще не совсем устарела память SDRAM, но уже появились более быстрые разновидности — DDR SDRAM и RDRAM. Сегодня компьютерный мир почти определился — будущее за DDR-па-мятью (RDRAM слишком дорога для среднего пользователя, поэтому этот вид памяти используется только в наиболее дорогих и производительных компьютерных системах вроде интернет-серверов). Центральные процессо­ры достигли такой скорости работы, что даже последние модификации SDRAM (PC100 и РС133) с трудом справляются с потоком данных. С этого момента эта разновидность памяти обречена на провал и уход с рынка, хотя

использоваться она будет еще очень долго: на складах компьютерных фирм запасы ";железа"; ничуть не меньше, чем запасы селедки на военных складах (на случай войны).

Принципы работы памяти

Микросхема памяти образуется из некоторого количества элементарных ячеек, которые образуют собой двухмерный массив (его еще называют мат­рицей), который позволяет организовать обращение к конкретному адресу по двум составляющим: номер строки (сигнал RAS) и номер столбца (сиг­нал CAS). Строку массива иногда называют ";страницей памяти";.

Элементарную ячейку статической памяти образует так называемая триггер­ная схема, характерным свойством которой является сохранение текущего состояния, заданного входящим импульсом до прихода следующего импуль­са либо до выключения питания. При считывании записанного в ячейку значения ее состояние не изменяется.

Элементарную ячейку динамической памяти образует очень маленький кон­денсатор, который может быть либо заряжен (логическая единица), либо разряжен (логический ноль). Чтобы сохранять данные в такой памяти, эти конденсаторы требуется периодически подзаряжать, поэтому динамическая память при прочих равных условиях значительно медленнее статической памяти — в моменты подзарядки (ее называют регенерацией) ячейки дина­мической памяти недоступны ни для чтения, ни для записи. Обычно счита­ется, что на регенерацию требуется около 5% общего времени.

Основными показателями, определяющими область применения того или иного типа памяти, являются быстродействие, плотность данных, надеж­ность хранения информации, стоимость хранения одной единицы инфор­мации (например, 1 Мбайт), а также наличие каких-либо дополнительных функций.

Быстродействие. Здесь имеет преимущество статическая память, способная работать на частоте до 250 МГц и выше со временем доступа равным вре­мени одного тактового импульса центрального процессора. Тогда как для организации одного цикла чтения данных из динамической памяти требует­ся несколько тактовых импульсов. По этой причине статическая память ис­пользуется в качестве кэш-памяти центрального процессора. При хорошо проработанной организации работы кэш-памяти можно добиться такой си­туации, когда процессор практически не будет ждать основную память. Очень важным показателем быстродействия памяти является время доступа к ячейке памяти. Чем оно меньше, тем лучше.

Так как на чтение первого блока данных, как правило, требуется большее время, чем для чтения последующих, то для отображения быстродействия памяти используют обозначение: х-у-у-у, где х — количество тактов шины,

необходимое для чтения первого блока данных, у — количество тактов ши­ны для чтения всех последующих блоков. В IBM-совместимых компьютерах очень часто происходит чтение четырех смежных ячеек памяти, поэтому многие типы памяти оптимизированы для такого режима работы. В сравни­тельных характеристиках быстродействия приводится количество циклов, необходимых для чтения первых четырех ячеек (например, 3-1-1-1).

Плотность данных. Из-за некоторых конструктивных особенностей ячеек динамическая память имеет несколько большую плотность размещения яче­ек на кристалле, чем статическая память. Это отражается на стоимости хранения единицы информации — для статической памяти она намного выше.

Очень часто встречается такой термин как ";банк памяти";. Сложность состо­ит в том, что этим термином могут обозначаться совершенно разные по­нятия.

□ Группа модулей памяти одинаковой емкости, которые должны быть ус­тановлены одновременно, чтобы система могла работать. Количество мо­дулей при этом должно равняться отношению ширины системной шины к ширине шины каждого модуля. Например, модули SIMM, которые ис­пользовались в компьютерах на базе Pentium, следовало устанавливать попарно, тогда как модули DIMM, которые стали использоваться впо­следствии, можно устанавливать поодиночке.

□ Логическая единица внутри модуля памяти. Еще во времена модулей SIMM увеличение емкости модуля вдвое достигалось установкой двух банков памяти (вдвое большим количеством микросхем памяти).

□ Часть микросхемы памяти типа SDRAM, доступ к которой возможен не­зависимо от другой части. Например, когда идет считывание из первого банка, содержимое второго может быть занято регенерацией.

Разновидности памяти

В первую очередь вся память компьютера (чаще всего для нее применяют термин основная память, чтобы отличать ее от памяти на накопителях) под­разделяется на энергонезависимую и энергозависимую память.

Энергонезависимая память позволяет хранить данные продолжительное время при отключении питания от микросхемы памяти. Поэтому ее приме­няют для сохранения жизненно важных программ и данных: алгоритмов работы микросхем и устройств, данных об аппаратной конфигурации ком­пьютера и т. п. Архитектура процессоров семейства х86, еще начиная с пер­вых моделей Intel 8086, имеет одну интересную особенность: как только на электронную схему процессора поступает напряжение питания, он пытается

прочитать информацию из строго определенного места, адрес которого на­веки запечатлен разработчиками в ядре процессора. Остается только размес­тить по этому адресу определенную программу, и после каждого включения в первую очередь будет выполняться именно эта программа. Данная осо­бенность архитектуры процессоров х86 используется для организации базо­вой системы ввода/вывода (BIOS).

Энергозависимая память имеет главный недостаток — даже при кратковре­менном пропадании питания все данные в ней безнадежно утрачиваются. Зато единственное преимущество (высокое быстродействие) позволило ис­пользовать именно этот тип памяти в качестве оперативной памяти компь­ютера, потому что только при быстром доступе к данным, находящимся в памяти, процессор может развить полную мощность, на которую он рас­считан.

Энергозависимая память в свою очередь подразделяется на два вида: дина­мическую и статическую память. Второй вид самый быстрый из всех видов памяти, поэтому его применяют в качестве кэш-памяти процессоров. Пер­вый значительно медленнее, зато его относительно низкая стоимость позво­ляет создавать очень емкие (например, 512 Мбайт) модули памяти, в то время как статическая память при таком объеме стоила бы не меньше всего компьютера в целом. Поэтому особенно пристально мы будем рассматри­вать энергозависимую динамическую память. Именно к этой памяти при­меним термин ";память";, который часто используется для описания модулей памяти, устанавливаемых в компьютер. Динамическая память предназначе­на для хранения программ, выполняемых в этот момент, и данных, непо­средственно участвующих в вычислениях.

Существует целый ряд различных типов динамической памяти: начиная от тех видов, которые использовались на первых компьютерах IBM PC, закан­чивая самыми современными видами, которые еще только начинают вхо­дить в нашу жизнь. Естественно, что производители не просто так приду­мывают новые виды памяти только потому, что им так захотелось. Новый вид появляется тогда, когда максимальная скорость работы центрального процессора намного превышает пропускную способность системной шины, на частоте которой работает оперативная память. Возникает так называемое ";узкое место";, которое препятствует дальнейшему увеличению производи­тельности.

Первый тип памяти, который применялся в компьютерах IBM PC, назы­вался Page Mode DRAM. Чтение каждой ячейки памяти осуществляется за 5 синхронизирующих импульсов, равных тактовой частоте центрального процессора, при этом адрес каждой ячейки передается отдельно от всех дру­гих: контроллер выдал адрес, получил данные, выдал следующий адрес, по­лучил данные и т. д.

Следующий тип отличается от первого как раз тем, что можно было по­вторно не передавать адрес строки, из которой происходило предыдущее чтение в том случае, если следующая ячейка находится в той же строке. Из-за этого она и получила свое название — Fast Page Mode (FPM) DRAM. При этом для чтения первой ячейки требуется по-прежнему 5 циклов, а для чтения всех последующих ячеек достаточно всего 3 цикла (схема 5-3-3-3). Этот тип памяти использовался вплоть до появления процессоров Pentium, для которых время доступа 60—70 не стало слишком большим.

Следующий шаг развития — EDO DRAM (Extended Data Out). Этот тип ма­ло чем отличается от предыдущего: изменилась только схема чтения после­довательных ячеек 5-2-2-2, что дает преимущество только на мультимедий­ных приложениях (проигрывание музыки, просмотр видеофильмов). Но, несмотря на столь схожие принципы работы, для памяти EDO требуется аппаратная поддержка со стороны чипсета материнской платы. Впервые такая появилась в чипсете i430FX. С более ранними чипсетами этот вид па­мяти ведет себя так же, как и FPM-память, т. е. работает по схеме 5-3-3-3. На практике замена FPM на EDO позволяет увеличить быстродействие компь­ютера на 5—10%.

Очень много разговоров велось вокруг памяти BEDO DRAM (Burst EDO). Практически все известные производители материнских плат широко рек­ламировали поддержку этой памяти, но никто ее в продаже так и не видел. Наверное, разработчики решили, что этот вид является бесперспективным.

Все вышеперечисленные типы памяти асинхронные, т. е. управляются толь­ко сигналами RAS (Row Address Strobe) и CAS (Column Address Strobe), и никакого отношения к системной шине не имеют. То есть при несовпаде­нии циклов чтения/записи с тактирующими импульсами происходит ожи­дание следующего импульса, только после чего контроллер памяти сможет произвести необходимое действие. При использовании синхронной памяти имеется гарантия того, что циклы чтения/записи данных она будет осуще­ствлять в строго определенные моменты времени согласно с поступающим тактирующим импульсам. Поэтому все последующие типы памяти являются синхронными.

Память SDRAM (Sychronous DRAM) — это синхронная оперативная па­мять. Она создана на основе стандартной DRAM, но обладает рядом отли­чительных характеристик. Например, благодаря конструктивным особенно­стям и организации работы контроллер памяти, который имеет прямую связь с центральным процессором, всегда точно знает, в какие моменты данные могут быть обработаны. Таким образом процессор теперь всегда ";знает";, в какой момент времени можно получить ответ от памяти, а в ка­кой нет. Это позволяет более продуктивно организовать цепь запросов к памяти, избегая простоев из-за отсутствия синхронности работы памяти и процессора.

Основные технические характеристики памяти SDRAM:

□ синхронная работа памяти по тактам с центральным процессором;

□ повышенное быстродействие памяти (увеличено до 4 раз без особых из­менений в DRAM);

□ работа на частоте системной шины, превышающей 66 МГц.

Невозможность работы старых типов памяти на частотах свыше 66 МГц приводило к тому, что память работала не на тактовой частоте системной шины процессора, а на фиксированной частоте (кстати, значительно мень­шей). Память SDRAM может работать по схеме 5-1-1-1. Производители чипсетов аппаратно поддерживают этот вид памяти, начиная с i430VX/TX, VIA 580VP/590VP.

Память SDRAM работает абсолютно так же, как и стандартная DRAM: пре­доставляет свободный доступ к строкам и колонкам ячеек данных. Отличи­тельными свойствами этого типа памяти являются: синхронное функциони­рование ячеек памяти и пакетный режим передачи данных.

Ячейки памяти внутри чипа SDRAM разделяются на два или более незави­симых банка ячеек. Это позволяет обращаться к ячейкам памяти одного банка, пока идет регенерация ячеек второго банка. И дополнительно повы­шает быстродействие памяти: возможность держать открытыми одно­временно две строки памяти (из разных банков) влияет на результирующее быстродействие. При организации поочередного обращения к любому из банков можно вдвое уменьшить частоту обращения к каждому из них в от­дельности. А это значит, что можно вдвое увеличить реальную частоту рабо­ты микросхемы памяти по сравнению с EDO RAM — с 66 до 133 МГц. Эту возможность производители реализовали в модулях PC 133.

Пакетный режим характеризуется одновременной подачей запроса не к от­дельной ячейке памяти, а к целой последовательности сразу, что позволяет сэкономить на переключении контроллера памяти с передачи адресов на передачу данных.

Ускорение работы оперативной памяти достижимо несколькими путями: увеличением частоты работы, оптимизацией извлечения и передачи данных.

Память DDR SDRAM — это один из новейших и, скорее всего, самый пер­спективный вид памяти. До начала 2001 года он применялся исключительно в качестве видеопамяти, но впоследствии (с появлением процессоров AMD Athlon) стал использоваться в качестве оперативной памяти. Передача данных по каналу память—чипсет ведется по обоим фронтам тактирующего сигнала аналогично шине AGP в режиме 2х и системной шине процессоров Athlon/Duron. Пиковая пропускная способность вдвое превышает соот­ветствующий показатель для SDRAM (PC 100 = 800 Мбит/с, РС133 = = 1064 Мбит/с). При маркировке DDR-памяти стали применять не частоту системной шины, как прежде, а величину пропускной способности шины.

Например, РС1600, РС2100, РС2700 или РС3200. Поначалу это вводило в заблуждение, но таковы правила рекламы: главное удивить пользователя невиданными цифрами, а уж потом объяснить, что к чему. Иногда при опи­сании DDR-памяти используют более привычное наименование: DDR200, DDR266, DDR333 или DDR400. С последним типом памяти сегодня связа­но очень много споров и разногласий. Например, компания SiS официаль­но объявила о прекращении поддержки памяти DDR400, такое же решение приняла VIA Technologies. Соответственно корректная работа всех чипсетов этих двух компаний с памятью DDR400 не гарантируется. Скорее всего, речь идет о плохом качестве работы уже выпущенных модулей или же о не­вероятной сложности схемы их работы. Тем более что предыдущие типы еще не полностью исчерпали своих потенциальных возможностей.

Появление памяти DDR SDRAM на рынке не было однозначным. Скорее оно выглядело как ответ на выпуск Intel новейшей высокоскоростной памя­ти RDRAM (Rambus DRAM). Но с введением в системы на базе процессо­ров Pentium 4 поддержки DDR-памяти, она стала понемногу теснить став­шую привычной память SDRAM. RDRAM так и осталась ";за гранью воз­можного"; для среднего пользователя из-за высокой стоимости.

Сегодня существует один тип памяти, который, несмотря на весьма обшир­ную рекламу и действительно высокое быстродействие, так и не получил широкого распространения. Это память RDRAM, разработанная компанией Rambus. За счет внедрения уникальной технологии удалось добиться ста­бильной работы памяти на тактовых частотах вплоть до 400 МГц.

Контроллер памяти RDRAM состоит из специализированной микросхемы, которая генерирует управляющие сигналы для памяти и обменивается дан­ными с компьютером. К одной такой микросхеме можно подключить до четырех каналов, функционирующих независимо друг от друга. У каждого канала имеется отдельный управляющий блок, который отвечает за микро­схемы памяти, подключенные к каналу, их состояние, ответы и т. д.

Канал создает электрическую связь между контроллером и микросхемами RDRAM и представляет собой 30 высокоскоростных линий, передающих данные на обоих фронтах тактирующих сигналов частотой 400 МГц. Ис­пользование такой большой частоты стало возможным благодаря примене­нию резистивного терминатора на конце канала, подавляющего паразитные отражения сигналов низкого напряжения, а также хорошо рассчитанной топологии самих каналов для соблюдения одинаковой дистанции пробега сигналов по разным проводникам и т. п. Канал может располагаться на стандартной материнской плате и соответствует типоразмерам современного дизайна SDRAM-памяти. Интересным фактом является разделение адрес­ных линий строки и столбца, что дополнительно позволяет увеличить быст­родействие системы. Синхронизация всего канала построена таким образом, что передающиеся сигналы распространяются всегда в одном направлении с тактирующими импульсами, что позволяет избежать запаздывания им-

пульсов за счет преодолеваемого расстояния. Тактовый генератор вырабаты­вает импульсы, которые распространяются от крайней точки канала к кон­троллеру, где разворачиваются и по другой линии идут в обратном направ­лении, после чего попадают в терминатор.

Все сигналы, распространяющиеся по направлению к контроллеру памяти, синхронизируются входящими тактовыми импульсами, а сигналы, исходя­щие из контроллера, — импульсами, идущими по направлению к термина­тору.

Один канал может использовать максимум до 32 микросхем RDRAM, что дает возможность нарастить память до 1 Гбайт при емкости микросхем 256 Мбит. Интересно то, что логику выпускает исключительно компания Rambus, в то время как ядро может производить поставщик микросхем са­мостоятельно.

В отличие от SDRAM с независимыми банками, RDRAM содержит зависи­мые банки. Это означает, что на два банка используются общие усилители, формирователи сигналов и другая логика. Такой подход позволяет размес­тить больше банков памяти на заданной площади кристалла и снизить себе­стоимость памяти, однако исключает возможность доступа к двум банкам в смежных операциях. Обходится данный недостаток довольно просто: при работе памяти запрос формируется одновременно только к восьми банкам, а остальные в это время могут быть заняты регенерацией содержимого.

Для RDRAM-памяти применяют уже ставший традиционным метод марки­ровки при помощи указания пропускной способности. Существует несколь­ко типов памяти: РС600, РС700, РС800 и РС1066. Данные в памяти RDRAM, как известно, передаются по обоим фронтам тактового сигнала, поэтому реальная пропускная способность каждого канала в два раза боль­ше указанной в маркировке: 1,2 Гбит/с (примерно так же, как РС133) для памяти РС600 и соответственно для остальных типов 1,4; 1,6 (прямо как у DDR PC1600) и 4,2 Гбит/с. Как видите, последний тип памяти резко от­личается от предыдущих вчетверо увеличенной пропускной способностью шины данных. Дело в том, что для производства модулей последней моди­фикации применяют 32-битную организацию вместо 16-битной. Это позво­лило разместить на одном модуле уже 4 параллельно работающих канала вместо двух. Применяется такая память совместно с процессорами Pen­tium 4 с частотой системной шины 533 МГц. Следует отметить, что двухка­нальная память RDRAM на практике показывает результаты еще в два раза лучшие, чем было указано раньше. Так, например, память РС800 позволяет достигнуть уровня 3,2 Гбит/с.

Особенностью памяти RDRAM является высокое потребление электроэнер­гии, что повышает требования к системе охлаждения системного блока в целом.

Несмотря на многообразие видов DRAM, все они базируются на том же ядре, что применялось еще лет 15—20 назад. Все кардинальные изменения

коснулись области интерфейсной логики — ведется поиск оптимального решения считывания данных из ячеек памяти.

С приходом синхронной памяти изменения коснулись также и контроллера памяти. При работе памяти с асинхронным доступом (FPM и EDO) процес­сор должен был ожидать, пока закончатся внутренние операции вроде реге­нерации. Это занимает примерно 60 нс времени. При работе памяти с син­хронным доступом регенерация содержимого памяти осуществляется неза­висимо от процессора, т. е. процессор во время прохождения внутренних операций может выполнять другие задачи. Применение синхронной памяти позволило отказаться от отдельного генератора стробирующих сигналов — все операции ввода/вывода на системной шине стали управляться одними и теми же синхроимпульсами. Это позволило, во-первых, уменьшить трафик на шине, во-вторых, упростить операции ввода/вывода, т. к. процессору теперь нет необходимости выделять полезную информацию среди служеб­ных стробирующих импульсов.

Немало разговоров ведется вокруг контроля и исправления ошибок, воз­никающих при работе памяти. Основные термины ";контроль четности"; и ";ЕСС";.

Контроль четности это довольно старый метод проверки сохраняемых в па­мяти данных на отсутствие ошибок. Заключается он в том, что при записи данных в память для каждого байта (8 бит) вычисляется контрольная сумма, которая сохраняется вместе с записываемыми данными в виде бита четно­сти. При считывании данных контрольная сумма вычисляется еще раз, и второй результат сравнивается с первым, записанным в памяти. Если они совпадают, то данные считаются верными, если же нет, то компьютер гене­рирует сообщение об ошибке четности. Этот метод имеет целый ряд недос­татков:

□ любой незначительный сбой приведет к останову работы всей системы, что в свою очередь послужит причиной потери информации. Особенно остро эта проблема стоит в многозадачных системах, когда сбой, напри­мер, в работе проигрывателя музыки может привести к невозможности сохранения результатов работы в пакете Microsoft Office, который рабо­тал абсолютно стабильно;

□ вывод об ошибке может быть вызван также сбоем в ячейке бита четно­сти, т. е. данные вроде как не испорчены, а компьютер все равно остано­вит свою работу;

□ постоянное вычисление бита четности приводит к некоторому уменьше­нию производительности процессора;

□ качественные модули памяти способны нормально работать в течение срока, превышающего средний срок службы всего компьютера, что гово­рит о принципиальной нерациональности приобретения модулей с кон-

тролем четности. Тем более что применение таких модулей вовсе не га­рантирует 100%-ной гарантии сохранности данных — сбои могут воз­никнуть в любой момент.

Сегодня используется более прогрессивная технология ЕСС (Error Checking and Correcting), позволяющая не только обнаруживать, но и исправлять ошибки в памяти. В основе этой системы лежит принцип введения каждого бита данных в более чем одну контрольную сумму. Это позволяет при воз­никновении ошибки путем анализа нескольких контрольных сумм вычис­лить действительное значение конкретной ячейки и восстановить ее содер­жимое. Правда, система с ЕСС имеет ограничение в один восстанавливае­мый бит. При возникновении двойной ошибки система может только констатировать этот факт с выводом соответствующего сообщения, не более того. Архитектура модулей DIMM более всего подходит для организации ЕСС-метода коррекции данных, чем для коррекции путем введения бита четности.

Модули памяти

Конструктивно современная оперативная память представляет собой не­большую печатную плату прямоугольной формы с размещенными на ней микросхемами. Из-за того, что все микросхемы расположены в один ли­нейный ряд, модули памяти иногда называют ";линейками";. Но так было не всегда. На первых компьютерах IBM PC использовали обычные микро­схемы в корпусах DIP — это маленький черный прямоугольный корпус из пластмассы, по обеим сторонам которого располагаются металлические контакты. Ими комплектовались компьютеры на базе процессоров i8086/88, i80286 и, частично, i80386SX/DX. Для установки этих микросхем в специ­альные панельки, расположенные на материнской плате, требуется прикла­дывать значительное усилие, что может привести к трещинам на материн­ской плате. Следует также очень внимательно следить за правильностью их установки. Если установить микросхему, развернув ее на 180°, напряжение питания попадет на совершенно другие выводы и микросхема сгорит. При транспортировке необходимо следить, чтобы случайно не повредить выводы микросхемы (как правило, они очень ломкие). При установке следует учи­тывать, что микросхемы должны быть одинаковой разрядности и емкости. Микросхемы обязательно устанавливаются целыми банками (бывают 64, 256 Кбайт, 1 и 4 Мбайт). Каждый банк состоит из восьми (девяти) одинако­вых микросхем.

Начиная с компьютеров i80386DX, стали использовать модули SIMM.

SIMM (Single In-line Memory Module) — каждый модуль представляет собой небольшую печатную плату с односторонним (или двусторонним с дублиро­ванием контактов с каждой стороны) краевым разъемом и смонтированны­ми на плате микросхемами памяти в корпусах SOJ или TSOP с общей ем-

костью 256 Кбайт, 1, 2, 4, 8, 16, 32 и 64 Мбайт. Модуль SIMM устанавлива­ется на материнскую плату в специальный разъем. Для этого следует под углом 70° по отношению к плате приложить модуль к месту установки и закрепить его предназначенными для этого держателями, расположенными по торцам разъема. Специальные вырезы на модуле (и соответствующие выступы на разъеме) не позволяют установить модуль неправильно. Соеди­няются модули SIMM с платой не штырьками, а плоскими контактами (по­золоченными полосками, нанесенными на плату модуля — это так назы­ваемые ";пины";, pin). Такой краевой разъем иногда называют ";ножевым";.

Первыми представителями SIMM-модулей считаются 30-пиновые SIMM FPM DRAM. Максимальная частота их работы 29 МГц. Стандартное время доступа 70 нс. Эти модули применялись вплоть до компьютеров на базе процессора i80486DX2, а затем были вытеснены сначала 72-пиновыми FPM DRAM, а в дальнейшем EDO DRAM.

SIMM EDO DRAM имеют 72 контакта и способны работать на частоте до 50 МГц. Этими модулями оснащались компьютеры на базе процессоров Intel 80486DX2/DX4, Intel Pentium, Pentium Pro и Pentium MMX, а также AMD 80586 и К5. Данные модули поддерживают материнские платы, соб­ранные на чипсетах: i440TX, i440EX, i440LX, i450NX, VIA Apollo MVP 3/4, Pro/Pro+, ALI Aladdin 4/4+/V/PRO II, ALI Aladdin TNT2. Появление чипсе­та Intel 440BX с шиной 100 МГц заставило производителей отказаться от модулей SIMM, т. к. виды памяти, использовавшиеся для их сборки, не способны работать на частотах выше 66 МГц. В настоящее время они вы­теснены модулями DIMM.

Модули DIMM (Dual In-line Memory Module, модуль памяти с двойным расположением контактов) пришли в мир компьютеров с приходом син­хронной памяти SDRAM. Длительное время одновременно выпускались материнские платы с поддержкой модулей DIMM и SIMM, также были мо­дели, имеющие слоты под оба типа модулей. Но, в конце концов, ";победа"; досталась модулям DIMM. Причиной тому стал выпуск компанией Intel но­вых чипсетов с поддержкой SDRAM и плат с установленными на них сло­тами DIMM. Эта крупная корпорация в те времена была основным законо­дателем моды, а также крупнейшим поставщиком как чипсетов, так и мате­ринских плат. Так что остальным только и осталось, как следовать моде и выпускать платы под новые модули. Если быть более точным, Intel закла­дывала базу для развития своего нового чипсета i440BX, поддерживающего частоту системной шины до 100 МГц.

Модуль DIMM содержит 168 контактов, которые расположены с двух сто­рон платы (по 84 контакта с каждой стороны) и разделены изолятором. Разъем под модули DIMM отличается от разъема SIMM. На модулях со стороны контактов ";ножевого"; разъема имеется 2 выреза (ключа), которые делят всю линейку контактов на три группы по 20, 60 и 88 контактов

(рис. 9.1). На приемных разъемах обязательно присутствуют соответствую­щие вырезам выступы. Единственное отличие модулей SIMM и DIMM, это то, что у первого типа модулей контакты, расположенные по обеим сторо­нам модуля, которые дублируют друг друга, тогда как у второго типа они электрически независимы, что, соответствующим образом, отражено в на­званиях модулей (Single и Dual).

Рис. 9.1. Внешний вид модулей DIMM

72-контактные модули SIMM имеют 32-битную шину данных, в результате чего на компьютерах старше 486-го их приходится устанавливать попарно. Модули DIMM лишены этого недостатка благодаря 64-битной организации шины.

Стоит отметить, что модули DIMM — это новый форм-фактор, а не прин­ципиально новый вид памяти. Единственное заведомое преимущество но­вых модулей — это возможность установки их по одному на платы с про­цессором Pentium, в отличие от SIMM, которые требуется устанавливать попарно. Если модуль собран на основе чипов памяти EDO DRAM, то это единственное преимущество. Чтобы полностью использовать потенциал но­вых модулей, следует приобретать только новую память SDRAM, которая имеет лучшие временные характеристики, чем предшествующие типы. Па­мять SDRAM давала значительный прирост производительности только при последовательных обращениях, в обычном же режиме работы таких обра­щений не так уж и много. Еще один плюс SDRAM — возможность работы на внешней частоте выше 66 МГц, чего никогда не достичь памяти EDO.

Но не обошлось и без ";слез";. Первые системные платы, имеющие поддерж­ку этой памяти, требовали от модулей памяти обязательной поддержки спе­цификации Intel SPD (наличия специальной микросхемы ПЗУ с записан­ными в ней параметрами).

Модуль SPD (Serial Presence Detect) представляет собой специальную мик­росхему, которая содержит все данные, необходимые для обеспечения нор­мальной работы модуля. Эти данные считываются на этапе самотестирова­ния компьютера и позволяют настроить параметры обращения к памяти даже при одновременном наличии в системе различных модулей памяти. Отсутствие модуля SPD ";грозит"; несовместимостью с некоторыми материн­скими платами, например, i440LX.

Любой модуль памяти должен иметь следующие контакты:

□ линии ввода/вывода — служат для передачи данных, в совокупности об­разуют шину данных. Модули с поддержкой контроля четности имеют дополнительную линию, по которой передаются биты четности;

□ адресные линии — служат для передачи адреса, по которому располага­ются считываемые данные или по которому должны быть записаны но­вые данные;

□ RAS — сигнал служит для сообщения электронике модуля, что по адрес­ным линиям передаются координаты строки, в которой находятся необ­ходимые данные;

□ CAS — сигнал служит для сообщения электронике модуля, что по адрес­ным линиям передаются координаты столбца, в котором содержатся не­обходимые данные;

□ контакты питания и заземления.

Первой попыткой ввести довольно жесткие стандарты в производство моду­лей памяти стало принятие спецификации РС100. По мнению Intel откло­нения от параметров, описываемых данной спецификацией, не позволяют добиться корректной работы модулей памяти. Вот основные моменты опи­сания стандарта PC 100:

□ определение минимальной и максимальной длины пути для каждого сигнала в модуле — это позволяет точно определить временную задержку для каждого типа сигнала (данные, адрес, служебные сигналы);.

□ определение ширины дорожек и расстояния между ними — это позволя­ет контролировать сопротивление каждой дорожки и степень интерфе­ренции между ними;

□ применение 6-слойных плат со сплошными слоями ";питание"; и ";зем­ля"; — это позволяет улучшить распределение питания и уменьшить шумы;

□ определение расстояний между слоями — это позволяет контролировать сопротивление цепей на плате с целью минимизации отражений сигнала;

□ строгое определение длины пути тактового сигнала, его маршрутизации, момента начала и окончания — это уменьшает отражение тактового им­пульса и Позволяет точно синхронизировать моменты получения тактово­го импульса каждым модулем памяти и чипсетом;

□ подавляющие резисторы в цепях передачи данных — позволяют умень­шить отражение в цепи;

□ применение микросхем SDRAM — модули памяти, соответствующие спецификации РС100, должны строиться на основе чипов, совместимых с требованиями. Например, длительность рабочего цикла должна быть не менее 8 нс;

О детальная спецификация программирования SPD-модуля — формат запи­си параметров памяти, содержащихся в микросхеме ПЗУ, должен соот­ветствовать принятым Intel правилам;

□ особые требования к маркировке — метка должна иметь вид РС 100-аbс-def. где подчеркнутые буквы представляют собой четыре временных па­раметра и номер версии последней ревизии модуля SPD;

□ местами позолоченные печатные платы — согласно спецификации PC 100 позолоченными должны быть только контакты модуля, т. к. наличие по­золоты на всей поверхности платы может повлиять на качество пайки.

Решение о принятии стандарта было вынужденным — многие производите­ли в целях экономии выпускали упрощенные по устройству модули памяти, например, использовали только 4-слойные платы без сплошного слоя пита­ния и ";земли";. Теперь пользователю достаточно убедиться в том, что модуль соответствует требуемому стандарту, чтобы быть уверенным в высоком ка­честве продукции. Сначала несоответствующие спецификации модули па­мяти вообще не работали на новых материнских платах от Intel, но в ком­пании не учли масштабов распространенности таких модулей, и впоследст­вии пришлось снизить требования, дав возможность использования подобных модулей.

Для новой памяти DDR SDRAM используется прежний тип модулей DIMM. Основным их отличием является увеличенное количество контактов (до 184). Дело в том, что другой принцип работы привел к изменениям в интерфейсной логике схемы контроллера памяти. Это потребовало введения дополнительных сигналов.

На некоторых материнских платах, например ASUS A7A266, присутствуют обе разновидности разъемов, но работать одновременно они не могут. Для платформы Intel Pentium III доступны следующие чипсеты, поддерживаю­щие этот вид памяти: VIA Apollo Pro266, АН AladdinPro5, SiS635. Для плат­формы AMD Athlon/Duron- VIA KT266, ALi Magik 1, AMD760, SiS735. Максимальная емкость модулей 1 Гбайт.

Для памяти RDRAM применяются модули, напоминающие модуль DIMM, которые называются RIMM. Внешне они отличаются от модуля DIMM тем, что с обеих сторон закрыты металлическим экраном, защищающим их от наводок и взаимного влияния модулей, работающих на высоких частотах. Модули в своем составе содержат два канала данных (шириной в байт), каждый из которых полностью соответствует спецификации SDRAM. Мо­дули RIMM образуют непрерывный канал на пути от одного разъема к дру­гому, поэтому оставлять свободные разъемы недопустимо. Существуют спе­циальные модули, содержащие в себе только один канал передачи данных (CRIMM). Они не имеют микросхем памяти и предназначены для заполне­ния свободных разъемов. Как правило, материнские платы могут поддер-

живать до трех модулей RIMM. Технология RDRAM обычно использует 16-битную мультиплексируемую шину для каждого канала. Чипсеты: для Pentium III — i820(E), i840; для Pentium 4 — i850. Модули RIMM выпуска­ются объемом до 1 Гбайт (рис. 9.2).

Рис. 9.2. Модули RIMM и CRIMM, установленные на материнскую плату

32-битные модули RIMM выполняются в версиях 800 МГц (RIMM 3200) и 1066 МГц (RIMM 4200), которые обладают временем выборки, соответст­венно 40 и 32 нс, доступны модули емкостью по 128 и 256 Мбайт, в вариан­тах с поддержкой ЕСС и без. Модули выполнены в виде 232-контактных модулей RIMM с памятью RDRAM.

Первой компанией, которая начала выпускать системные платы с поддерж­кой модулей RIMM, была компания ASUSTek, затем ЕРоХ, третьей стала компания MSI, недавно анонсировавшая выпуск материнской платы с под­держкой 32-битной RIMM-памяти. Модули этой памяти выпускает только компания Samsung (даже Kingston продает именно эту память под своей торговой маркой). 32-битные модули имеют немало преимуществ перед бо­лее распространенными 16-битными модулями. Во-первых, экономится ме­сто, т. к. один 32-битный модуль занимает один слот, в то время как для получения того же результата с 16-битными модулями потребуется два сло­та. Во-вторых, из-за особенностей конструкции 32-битная память меньше греется, что является неоспоримым преимуществом при разгоне. И нако­нец, один 32-битный модуль стоит значительно меньше, чем два 16-битных.

Чем больше на модуле памяти чипов, тем большую нагрузку он дает на блок питания. У старых компьютеров со слабыми блоками питания есть та­кая проблема, когда при установке нескольких модулей с большим количе­ством чипов система начинает работать очень нестабильно или вообще не запускается.

Контакты всех современных модулей памяти обязательно покрыты тончай­шим слоем золота, позволяющим снизить вероятность сбоев из-за появле­ния оксидной пленки. Для ";старых"; модулей SIMM иногда использовалось покрытие из олова.

Маркировка модулей памяти

На модулях PC 100 обычно имеется специальная наклейка следующего вида:

РС 100-abc-def

где:

□ а — обозначает минимальное значение параметра CAS Latency (число циклов, проходящих с момента запроса данных сигналом CAS до их по­явления на выводах модуля). Может принимать значения 3 или 2 такта (последнее значение для модуля с большим быстродействием);

□ b — обозначает минимальное значение параметра RAS-to-CAS Delay (число циклов, проходящих между сигналами RAS и CAS). Обычно при­нимает значение 2 такта;

□ с — обозначает минимальное значение параметра RAS Precharge (пауза между командами). Как правило, принимает значение 2 такта;

□ d — максимальное значение параметра Access from Clock. Может прини­мать значения 6 или 7 нc;

□ е — ревизия SPD; □ f — всегда 0 (ноль).

Для модулей памяти, относящихся к спецификации РС133, все эти пара­метры будут с соответствующими значениями.

Разработчики DDR SDRAM отступили от привычной всем маркировки па­мяти по рабочей частоте шины, и перешли к цифрам, означающим пиковую пропускную способность памяти, измеренную в мегабитах за секунду.

Для модулей памяти RDRAM применяется тот же принцип: указывается пропускная способность. Здесь стоит отметить, что на модулях RIMM уста­навливается либо два, либо четыре параллельно работающих каналов, что приводит к некоторой путанице в определении действительной пропускной способности. Для точного определения следует число, указанное в марки­ровке помножить на цифру 4, после этого можно уже сравнивать память RDRAM с другими видами памяти.

Производителя модуля можно определить по первым буквам в его обозна­чении (табл. 9.1).

Таблица 9.1. Буквенные обозначения производителей памяти

Немного о кэш-памяти

Кэш-память это часть основной памяти, которая размещается внутри про­цессора, она не дополняет оперативную память, а всего лишь дублирует не­которую ее часть. В качестве кэш-памяти используют статическую память, что дает немало преимуществ. Например, данные, однажды записанные в кэш-память, могут быть считаны сколько угодно раз без необходимости восстановления ячеек путем регенерации, что каждый раз экономит не­сколько тактов центрального процессора.

С самого начала кэш-память выполнялась на отдельных микросхемах, кото­рые устанавливались в панельки на материнской плате. Затем стали выпус­каться модули, похожие на модули SIMM оперативной памяти, но впослед­ствии кэш-память ";перекочевала"; на кристалл процессора. Это было сдела­но по двум причинам:

1. Уменьшена до минимума длина проводников, соединяющих кэш-память с внутренней схемой процессора, что позволяет свести к минимуму ко­личество помех, оказываемых на нее другими компонентами компьютера.

2. Появилась возможность увеличения рабочей частоты кэш-памяти до ра­бочей частоты процессора.

Центральный процессор в основном работает только с данными, находя­щимися в кэш-памяти, оперативная память при этом служит интерфейсом ввода/вывода. Кэш-память обычно разделяют на два уровня: первый уро­вень используется для хранения команд и данных, непосредственно участ­вующих в процессе вычислений, а второй уровень применяется для тех дан­ных, которые, скорее всего, понадобятся для последующих вычислений. При хорошей организации 90—95% всех обращений процессора к памяти приходится на быстродействующую кэш-память, а на участь основной опе­ративной памяти остается только 5—10%.

Статическая память используется в качестве буферной памяти, например, в жестких дисках.

Рекомендации

по выбору оперативной памяти

Во времена появления и распространения первых моделей компьютера IBM PC все знали одно — чем памяти больше, тем лучше. Сегодня же при­ходится думать также о выборе типа памяти. С одной стороны, производи­тельность можно увеличить путем многоуровневой организации кэш-памяти и увеличением ее объема, с другой стороны, того же результата можно дос­тигнуть путем увеличения пропускной способности основной памяти. Клю­чевыми методами увеличения пропускной способности памяти являются: увеличение разрядности шины данных, использование независимых банков памяти, использование специальных режимов работы динамических микро­схем памяти. Удвоение шины соответственно удваивает полосу пропуска­ния.

Считается, что с ростом скорости процессоров должна расти линейно и ем­кость основной памяти.

Первое, что следует четко уяснить, это то, что производители чипов памяти и модулей зачастую являются совершенно разными компаниями. Законо­мерно, что производителей чипов можно пересчитать по пальцам, чего не скажешь о производителях модулей.

Чипы известных производителей в принципе ничем не отличаются от так называемых ";noname-чипов";. Вся разница состоит в том, что уважающие себя и свою торговую марку производители (Samsung, Micron, LG, Hynix, Toshiba, NEC и др.) тщательно тестируют выпускаемую ими продукцию, что, конечно, сказывается на окончательной стоимости чипов, но позволяет гарантировать их надежную работу. Продукция же ";noname"; на качество не тестируется, эта функция по умолчанию ложится на производителей моду­лей. А уж насколько полноценно те организуют тестирование всех выпус­каемых ими модулей неизвестно. Может так получиться, что ";noname"; про­изводитель модулей приобретет такие же модули и выпустит их на рынок без особых затрат на проверку их качества. Вот где ";корень зла";. Те, кто тщательно проверяет работоспособность изготовленных модулей, никогда не будет покупать непроверенные партии чипов.

Надежность готового модуля памяти помимо качества чипов определяется целой совокупностью факторов. В частности, количеством слоев печатной платы, грамотной разводкой цепей, качеством используемых электронных компонентов (конденсаторов, резисторов и т. п.), технологией производст­венного процесса и т. д. Для облегчения разработки и создания производст­венных линий по производству качественных модулей для каждой разно-

видности памяти разрабатывают соответствующую спецификацию, иногда состоящую из нескольких десятков листов машинописного текста.

Стоит обратить внимание и на то, что некоторые производители довольно качественных модулей все-таки пытаются сэкономить на таких незначи­тельных, на первый взгляд, моментах, как отсутствие некоторых конденса­торов, например, предназначенных для сглаживания случайных импульсов питания. Такие модули будут показывать отличные результаты работы, но в условиях поступления нестабильного питания система, собранная на них, будет работать неустойчиво.

При выборе модуля памяти обратите внимание на ряд следующих поло­жений.

□ Абсолютно все известные производители наклеивают на свои модули специальную наклейку с нанесенными на ней данными: серийным номе­ром модуля, названием производителя и модели. Иногда также указыва­ется дата выпуска. Некоторые производители используют в качестве на­клейки голограмму с надписью, указывающей на торговую марку произ­водителя.

□ Каждый уважающий себя производитель наносит на печатную плату свои опознавательные знаки — как минимум, это собственное название, ино­гда различная дополнительная информация. Например, тип памяти, се­рийный номер модуля и ревизия.

□ Известное название производителя чипов (например, Micron) не гаран­тирует надежной работы модуля памяти малоизвестного производителя.

□ Такие названия, как Crucial, Viking, Corsair, Simple Technology, безогово­рочно говорят о высоком качестве продукции — такие модули покупайте без всякого сомнения. Правда, подобные модули стоят недешево, зато позволяют гарантировать надежную работу компьютера. Наиболее рас­пространены модули производителей ";средней руки"; — это Kingston и Transcend.

□ Если вы хотите все-таки сэкономить, все равно ни в коем случае не по­купайте модули с названием, не похожим ни на одного из известных вам производителей. Название вроде ";WIN"; вполне может означать, что ва­шей системе после установки такого модуля может прийти конец.

Емкость чипов памяти измеряется в битах, а емкость модулей памяти — в байтах. Почему? Объясняю. Традиционно объем программ и файлов изме­ряется в байтах, поэтому более естественным считается измерять объем па­мяти именно в байтах.

Увеличение объема оперативной памяти не поможет повысить производи­тельность компьютера, если процессор безнадежно не подходит по требова­ниям даже к средним по сложности играм. Устаревшие типы памяти сего­дня стоят зачастую значительно дороже современных типов (например, 72-контактные модули SIMM запросто могут стоить 1 у. е. за каждый мега-

байт). Покупать самую современную и мощную память может оказаться не­рациональным. Так, например, произошло с памятью RDRAM: компания Intel все-таки перешла к широкой поддержке DDR-памяти как более перспективной.

Устанавливать более быструю память стоит только в том случае, когда ста­рая стала ";узким"; местом, из-за которого процессор не может показать весь свой потенциал. Например, отдавать выбор памяти DDR SDRAM стоит только при установке процессора с тактовой частотой не ниже 1,3—1,5 ГГц. Более медленные процессоры не смогут реализовать весь потенциал, но те­перь уже потенциал самой памяти. Если же вы хотите ускорить работу ";тя­желых"; приложений вроде 3ds max, то лучше всего увеличить объем SDRAM до 512 Мбайт, чем приобретать 128 Мбайт, но DDR-памяти. В этом случае вы сможете уменьшить количество обращений к файлу подкачки, располо­женному на жестком диске, и этим, соответственно, ускорить выполнение программы. Во втором же случае (при выборе DDR меньшего объема) пре­имущества более скоростной памяти ";съест"; тот самый файл подкачки — скорость чтения с жесткого диска намного ниже, чем скорость доступа даже к самой медленной оперативной памяти.

Производители модулей и чипов памяти

Сегодня лидируют корейские компании Samsung Electronics и Hynix Semiconductor, которые по некоторым данным обеспечивают до 49% поста­вок DRAM на мировой рынок. Та же немало известная компания Micron Technologies удерживает только 14% объема мировых продаж.

Наиболее зарекомендовавшие себя производители модулей: Kingston, Viking, Crucial, Apacer, Samsung, Transcend, Visiontek. Чипы памяти выпускают: Samsung (SEC), Infineon, NEC (Elpida), Toshiba, Micron, Hyundai (Hynix), LG Electronics, Mosel Vitelic, Nanya (рис. 9.3).

Рис. 9.3. Внешний вид нескольких модулей памяти

В нижеприведенном списке можно найти адреса большинства производите­лей, занимавшихся производством памяти.

□ Alliance — /product/dram.html

□ Altera Corp. — /

□ Centon — /

□ Century Microelectronics — /

□ Fujitsu — /products/memory/memory.html

□ Hitachi — /techprod/tree/index.htm

□ IBM — /products/memory/

□ Kingston Technology — /

□ Micron — /mti/msp/html/product.html

□ Mitsubishi — /products/dram/drams.htm

□ NEC — /cgi-bin/list.exe?product=memory

□ OKI — /public/nf/Products.html

□ PNY — /

□ Panasonic — http://www.mec.panasonic.co.jp/sc/product/e-product2.html#mem

□ Samsung — /Products/dram/pro_index.html

□ Siemens — http://www.siemens.de/Semiconductor/products/ICs/31/31.htm

□ Simple Technology — /

□ Smart Modular Technologies — /

□ Southland Micro Systems — /

□ Texas Instruments — /sc/docs/psheets/pidsl.htm

□ Toshiba — /taec/cgi-bin /display.cgi?table=FamiIy&FamilyID=7

□ Unigen — /

□ Viking — /

□ Visiontek — /

□ Vitelic — /frame_products.html

Характерные проблемы с оперативной памятью

Неисправности в оперативной памяти являются наиболее опасными, по­тому что через нее проходит практически вся информация, имеющаяся в компьютере. Через оперативную память производится запись данных на жесткий диск, вывод на экран монитора, принтер и т. д. Любой сбой в па­мяти сразу мгновенно сказывается на работе всей системы. Обычно такие сбои выглядят как регулярные зависания, вывод на экран монитора ошибок при выполнении программ, потеря данных и т. п.

ГЛАВА 10

Жесткий диск

На днях мне приснился кошмарный сон: ";...Включаю компьютер, а он мне выводит на экран монитора сообщение: ";Вставьте дискету для начала за­грузки операционной системы";. Ну, думаю, отвалился соединительный ка­бель от винчестера или ";глюк"; какой-нибудь. Открыл системный блок, а там... Нет ни жесткого диска, ни места, куда его установить, и разъема для его подключения на материнской плате тоже нет. А вместо привода CD-ROM установлен древний дисковод 5,25";, который до этого висел на стене. Ну, все думаю, хана — Windows этого не выдержит...";. Хорошо хоть проснулся быстро, а то мучился бы полночи.

Такая история лет 10 назад вовсе не показалась бы смешной. Практически все ПК были оснащены дисководами для гибких дисков, которые использо­вались для загрузки как программ, так и операционной системы. И никого это нисколько не смущало. Первые компьютеры IBM PC также были осна­щены только дисководами, и операционная система MS-DOS загружалась в память с гибких дисков. В принципе, неудобным было лишь то, что при каждой перезагрузке компьютера приходилось устанавливать специальную загрузочную дискету. Все программы также хранились на гибких дисках, их небольшой размер даже позволял сохранять на одном диске до десятка раз­личных программ. Но постепенно, как того и требует прогресс, размер про­грамм стал увеличиваться.

Как всегда, главной причиной повышения требований к устройству компью­тера стали игровые программы. Гибкие диски, несмотря на все ухищрения разработчиков, уже не могли вместить достаточное количество файлов, со­держащих графические образы компьютерных игр и звуки. А пользователи требовали все более красочных игр. И, наконец, было принято решение, в результате которого разработали новое устройство — жесткий диск.

Жесткий диск, он же Hard Disk Drive, HDD, винчестер, или с использова­нием жаргона ";винт";, является прямым потомком дисковода для гибких дисков. Как уже упоминалось, первые компьютеры IBM PC имели в нали-

чии только одно устройство хранения информации — дисковод для 5,25"; гибких дисков (напомню, что символ "; означает единицу измерения — дюйм, который примерно равен 2,54 см). Операционная система MS-DOS загружалась с такого диска, и только потом можно было установить другой диск, на котором записана игра или рабочая программа. Представляете та­кой ";сервис";? Сегодня многие не умеют даже создать загрузочную дискету на случай краха системы, а о работе в операционной системе MS-DOS и говорить не приходится. Даже опытный пользователь уже не способен обхо­диться без тех удобств, которые предоставляют современные системы Windows: красивые и удобные окна программ, курсор, управляемый легким движением мыши, и т. п. Все это оценено и принято абсолютно всеми пользователями, но ";красота требует жертв";... Вы когда-нибудь обращали внимание на то, сколько места занимает операционная система, которой вы пользуетесь? Бьюсь об заклад, что этот объем составляет не менее 200 Мбайт дискового пространства. Представляете, сколько дискет понадо­бится, чтобы сохранить этот объем? Вот почему я начал эту главу с описа­ния кошмарного сна.

Из всего вышесказанного следует основное предназначение жесткого дис­ка — он должен предоставить пользователю дисковое пространство, столь нужное для хранения файлов операционной системы и всех необходимых программ.

Особенностью жесткого диска в отличие от дисковода для гибких дисков является высокая надежность хранения данных. Если дискеты, как многие уже испытали на практике, в любой момент могут дать сбой, то винчестеры могут хранить данные бесконечно долго. Добиться такого качества было нелегко, но ";светлые"; головы ученых справились с поставленной задачей. Единственный недостаток нового изобретения — отсутствие мобильности носителя, из-за чего остро встала проблема переноса данных. Ведь дискеты так и остались маленькими по объему, а жесткий диск изначально создавал­ся как несъемное устройство. Но это не особенно взволновало ни разработ­чиков, ни пользователей, т. к. наконец-то появилось устройство, на кото­ром можно было хранить важные документы без боязни их случайной утра­ты. А если говорить об играх? Сегодня сложно представить себе игру без возможности сохранения текущего состояния. Работа с дискетами в таком случае превратилась бы в подобие ";русской рулетки"; — ";загрузит или не за­грузит?";.

Устройство и принцип работы жесткого диска

Внешне жесткий диск похож на небольшую металлическую коробку (рис. 10.1). Сверху на корпусе, как правило, имеется наклейка, на которой нанесены основные технические параметры данной модели, такие как на-

именование производителя, название модели, номинальное напряжение пи­тания, информация о положении перемычек, предназначенных для конфи­гурирования винчестера, и т. п. Снизу на корпусе прикреплена печатная плата, представляющая собой встроенный контроллер жесткого диска, ко­торый необходим для обеспечения его нормальной работы.

Рис. 10.1. Внешний вид жесткого диска

Корпус винчестера

Несмотря на весьма распространенные заявления, корпус винчестера не является на самом деле герметичным. Практически все модели жестких дисков имеют фильтр, уравнивающий внутреннее давление с внешним ат­мосферным давлением. Обычно этот фильтр представляет собой небольшое окошко, закрытое прочным материалом, пропускающим незначительное количество воздуха. Воздух, которым заполнен корпус, обязательно должен быть очищен от пыли, иначе даже самая маленькая частица при попадании внутрь может привести в негодность все устройство.

Внутри корпуса размещаются практически все элементы, необходимые для работы винчестера: носитель информации, который представляет собой все те же, но жесткие диски, а также устройство считывания/записи информа­ции (магнитные головки и устройство позиционирования) (рис. 10.2).

Габаритные размеры современных жестких дисков характеризуются так на­зываемым форм-фактором, который указывает горизонтальный и верти­кальный размеры корпуса. Возможны следующие горизонтальные размеры: 1,8; 2,5; 3,5 или 5,25";, из них наиболее распространены два последних (хотя самый последний встречается все реже и реже). Вертикальный размер обычно характеризуется такими параметрами, как Full Height (FH), Half-

Height (HH), Third-Height (или Low-Profile, LP), что соответствует размеру более 3,25"; (82,5 мм), 1,63"; и около 1";.

Рис. 10.2. ";Внутренности"; жесткого диска

Носитель информации

Один или несколько дисков, собранных в единый пакет, насажены на шпиндель плоского двигателя, который придает им определенную скорость вращения.

Диски изготовлены из твердого алюминиевого сплава или из очень прочно­го стекла (керамики). С обеих сторон диски покрыты тончайшим слоем ферромагнитного материала (окисью какого-нибудь металла), подобного тому, что применяется для производства, например, дискет. От прочности покрытия зависят некоторые эксплуатационные характеристики, к примеру, ударопрочность винчестеров. В качестве рабочей поверхности обычно ис­пользуют обе стороны каждого диска, кроме дисков, расположенных по краям пакета — у этих дисков внешние поверхности, повернутые в сторону корпуса, для хранения информации не используются. Они являются защит­ными.

Диаметр дисков строго стандартизирован и ограничивается размером корпу­са. Для IBM PC размер корпуса жесткого диска должен соответствовать размеру одного из посадочных мест в системном блоке: 3,5"; или 5,25";. Пер­вый вариант более распространен и считается ";нормальным";, жесткие диски в корпусе 5,25"; имеют название ";Big Foot"; и сегодня встречаются очень редко.

Как уже говорилось, диски вращаются с постоянной скоростью, которая является стандартной для определенной модели винчестера. Этот параметр в первую очередь влияет на скорость операций чтения/записи данных. Из­меряется скорость вращения в оборотах в минуту (RPM). Современные винчестеры могут иметь скорость вращения дисков 5400, 7200 или даже 10 000 об/мин. Достигнуты скорости вплоть до 15 000 об/мин., но такие винчестеры пока что слишком дороги для среднего пользователя. Верхний потолок скорости вращения дисков ограничен механической прочностью самих дисков и всего механизма в целом. Следует иметь в виду, что чем выше скорость вращения, тем выше уровень шума, издаваемый винчесте­ром. Это является довольно неприятной платой за высокую скорость работы.

Информация заносится на концентрические дорожки, равномерно распре­деленные по всему диску. Запись, как правило, начинается с внешней до­рожки, получившей название ";нулевой";. В случае наличия более чем одного диска все дорожки, которые располагаются одна над другой, составляют цилиндр (разумеется, логический). Операции чтения/записи производятся одновременно над всеми дорожками цилиндра, после чего головки переме­щаются на новую позицию.

За счет большой скорости вращения дисков создается воздушный поток, который приподнимает магнитные головки на расстояние от нескольких десятков до нескольких микрон. В таком положении головки находятся до момента выключения винчестера, после чего они снова прижимаются к по­верхности дисков. В одном из углов корпуса расположен специальный фильтр, который постоянно очищает движущийся поток воздуха от частиц пыли.

Магнитные головки

Головки представляют собой магнитные управляемые контуры с сердечни­ками, на обмотки которых подается переменное напряжение. Принцип дей­ствия очень похож на принцип работы головок обычного магнитофона, только требования к ним предъявляются значительно более жесткие.

Количество магнитных головок всегда равно количеству физических по­верхностей, используемых для хранения данных. Каждая пара головок одета на своеобразную ";вилку";, обхватывающую диск с обеих сторон. Данная ";вилка"; имеет очень длинный ";хвост";, который заканчивает массивным хво­стовиком, составляющим противовес головкам и их несущим. Когда винче­стер не работает, головки благодаря упругости ";вилки"; прижимаются к по­верхности диска, что позволяет исключить их ";дребезг"; во время транспор­тировки. Все магнитные головки объединены в единый блок, что позволяет организовать их синхронное перемещение.

Практически все современные жесткие диски имеют функцию автоматиче­ской ";парковки"; головок. Парковкой называется процесс перемещения маг-

нитных головок в специальную зону диска, которая называется ";парковочной зоной"; (от англ. Landing Zone). Эта зона не содержит абсолютно никакой по­лезной информации, кроме специальной сервисной метки, указывающей на местоположение места ";парковки";. В ";запаркованном"; состоянии жесткий диск можно транспортировать при достаточно плохих физических услови­ях — вибрация, легкие удары, сотрясения.

Функция ";парковки"; реализована достаточно просто. В нерабочем состоя­нии хвостовик блока головок ";приклеивается"; к небольшому магниту, рас­положенному в устройстве позиционирования. При поступлении напряже­ния питания на жесткий диск генерируется достаточно мощный электро­магнитный импульс, который ";отрывает"; хвостовик от посадочного места. Пока жесткий диск работает, постоянно удерживаемое электромагнитное поле не дает хвостовику ";прилипнуть"; к магниту. Когда же напряжение пи­тания исчезает, то головки за счет притяжения постоянного магнита прак­тически мгновенно перемещаются в зону парковки, где они благополучно приземляются на поверхность дисков.

Устройство позиционирования

Устройство позиционирования, которое перемещает магнитные головки, внешне очень похоже на башенный кран. С одной стороны находятся длинные тонкие несущие магнитных головок, а с другой — короткий и зна­чительно более массивный хвостовик с обмоткой электромагнитного приво­да. Обмотку позиционера окружает статор, представляющий собой постоян­ный магнит. При подаче в обмотку электромагнита тока определенной величины и полярности хвостовик начинает поворачиваться в соответст­вующую сторону с ускорением, пропорциональным силе тока. При измене­нии полярности тока хвостовик начинает движение в обратную сторону. Динамически изменяя уровень и полярность тока, можно устанавливать магнитные головки в любое возможное положение (от центра до края дис­ков). Такую систему иногда называют Voice Coil (звуковая катушка) — по аналогии с диффузором громкоговорителя. Данное устройство позициони­рования еще называют линейным двигателем. Применение в качестве дви­жущей силы электромагнитного поля придает головкам равномерное ли­нейное перемещение, чего так не хватает шаговым двигателям, которые ис­пользуются в дисководах для гибких дисков.

Для определения необходимого положения головок служат специальные сервисные метки, записанные на носитель при изготовлении винчестера и считываемые при позиционировании. В некоторых моделях винчестеров под сервисную информацию отводят отдельную поверхность и специализи­рованную магнитную головку, позволяющую с высокой скоростью опреде­лить точное местоположение остальных головок, двигающихся синхронно с ней. Если сервисные метки записаны на тех же дорожках, что и данные,

то для них выделяется специальный сектор, а чтение производится теми же головками, что и чтение данных. Благодаря использованию линейного дви­гателя появилась возможность ";тонкой настройки"; головок путем их незна­чительного перемещения относительно дорожки, что помогает более точно отследить центр окружности сервисной метки. В результате повышается достоверность считываемых данных и исключается необходимость времен­ных затрат на процедуры коррекции положения головок, как это происхо­дит в дисководах.

Плата электроники

Печатная плата, на которой расположены электронные компоненты систе­мы управления жестким диском, обычно прикрепляется к нижней плоско­сти корпуса при помощи обычных винтов. В зависимости от модели элек­троника может быть либо закрыта металлической пластиной, либо открыта для любых механических воздействий — производители по-разному пред­ставляют реальные условия эксплуатации жесткого диска. С внутренней частью винчестера плата соединяется при помощи специального разъема.

Плата электроники предназначена для управления работой механических подвижных частей устройства и формирования электрических импульсов при чтении/записи. Она содержит:

□ микропроцессор, управляющий всей остальной электроникой жесткого диска;

□ буферную память, предназначенную для временного хранения данных, которые записываются на диск или считываются с него;

□ микросхему ПЗУ, используемую для хранения алгоритмов работы, как основного микропроцессора, так и всех остальных электронных компо­нентов;

□ генератор, питающий переменным током двигатель дисков;

□ сложную сервисную систему, которая управляет устройством позициони­рования блока головок на требуемую дорожку (цилиндр) в соответствии с поступающими сигналами;

□ усилители записи, формирующие электрические импульсы, которые по­даются на магнитные головки при записи данных;

□ усилители считывания и формирователи выходных сигналов при считы­вании информации.

Микропроцессор представляет собой специализированную микросхему, внутренняя структура которой направлена на обработку массивов данных, поступающих в схему электроники, как со стороны магнитных головок, так и со стороны компьютера. Основной задачей этой микросхемы является преобразование цифровых потоков данных, поступающих из компьютера в

электромагнитные импульсы, записываемые на диск, а также обратная опе­рация: преобразования считываемых импульсов в поток цифровых данных. Помимо этого микропроцессор занимается постоянным наблюдением за состоянием всех функций винчестера, чтобы можно было прогнозировать возможный выход его из строя.

Буферная память необходима жесткому диску, чтобы немного согласовать разницу в скорости работы интерфейса с реальной скоростью чте­ния/записи с дисков. При записи информации она сначала сохраняется в буфере, а уже затем записывается на поверхность дисков. При чтении ин­формации используется немного другой режим: данные передаются сразу же на интерфейс и параллельно записываются в буферную память. При по­вторном обращении к этим же данным чтение производится уже из буфера. На современных жестких дисках объем буферной памяти (иногда встречает­ся название кэш-память винчестера) может достигать 2 Мбайт и более, что является оптимальным для большинства выполняемых компьютером задач.

Микросхема ПЗУ предназначена для хранения алгоритмов работы микро­процессора, а также технической информации, которую можно прочитать при помощи различных тестовых утилит (модель винчестера, серийный но­мер и т. д.). Некоторые дешевые модели жестких дисков хранят всю слу­жебную информацию на дисках и при каждом включении загружают ее в обыкновенный модуль оперативной памяти.

Интерфейсная логика представляет целый набор электронных компонентов, задача которых сводится к организации соединения с компьютером, т. е. создании физического соединения интерфейса жесткого диска с контролле­ром компьютера.

Важным компонентом электронной платы являются разъемы для подклю­чения соединительного кабеля и напряжения питания (рис. 10.3). Между этими разъемами, как правило, располагается набор перемычек, при помо­щи которых изменяется конфигурация жесткого диска (Master, Slave). Опи­сание всех возможных вариантов вы, скорее всего, найдете на наклейке, которая имеется на верхней плоскости корпуса.

Плата интерфейсной электроники современного винчестера, как вы уже поняли, представляет собой самостоятельное устройство с собственным процессором, памятью, устройствами ввода/вывода и прочими атрибутами, присущими любому компьютеру. По сути, жесткий диск это компьютер в компьютере.

Многие винчестеры имеют на плате электроники специальный технологи­ческий интерфейс с разъемом, через который при помощи стендового обо­рудования можно выполнять различные сервисные операции с накопи­телем — тестирование, форматирование, поиск и ";фиксацию"; дефектных участков.

Рис. 10.3. Корпус жесткого диска со стороны разъемов

Принцип работы

При включении питания микропроцессор жесткого диска выполняет тести­рование электроники, после чего выдает команду включения шпиндельного двигателя. При достижении определенной скорости вращения плотность воздуха, увлекаемого поверхностями дисков, становится достаточной для преодоления силы прижима головок к поверхности. После чего головки поднимаются на определенную высоту над поверхностью дисков — они как бы ";всплывают";. С этого момента и до снижения скорости ниже критиче­ской головки ";висят"; на воздушной подушке и совершенно не касаются по­верхности дисков. При отключении питания диски останавливаются далеко не сразу, так что плотность воздушной подушки уменьшается постепенно. Этого вполне достаточно для нормального срабатывания системы парковки и предотвращения ";падения"; головок на поверхность с записанными дан­ными.

Магнитные головки выводятся из зоны парковки только после достижения дисками скорости вращения, принятой в качестве стандартной для данной модели (например, 7200 об/мин). Сразу же после этого начинается поиск сервисных меток для точной стабилизации скорости вращения. В заверше­ние инициализации выполняется тестирование устройства позиционирова­нием головок путем перебора заданной последовательности дорожек. Если оно проходит успешно, на выход интерфейса жесткого диска выставляется сигнал готовности к работе, и жесткий диск переходит в режим обмена данными по интерфейсу. Момент тестирования позиционера можно опре­делить на слух: через 2—3 с после включения жесткий диск начинает ";хру­стеть"; своим содержимым.

В это время накопитель потребляет максимум питающего напряжения и создает предельную нагрузку на блок питания компьютера по напряжению + 12 В, которое используется для питания шпиндельного двигателя. Для пи­тания электроники по традиции используется напряжение +5 В.

Поток воздуха, увлекаемый вращающимися дисками, постоянно очищается фильтром, который установлен в одном из углов металлического корпуса

(как правило, с противоположной стороны от позиционера). Если внутрь жесткого диска попадет даже самая мельчайшая частица пыли, это, скорее всего, будет началом конца рабочей жизни винчестера — расстояние между поверхностью и магнитной головки составляет от нескольких единиц до долей единицы микрон, поэтому попадание под головку частицы пыли рав­нозначно удару молотком по пальцу пользователя.

Во время работы винчестера постоянно функционирует система слежения за положением головок на диске: из непрерывно считываемого сигнала вы­деляется специальный сигнал, который подается в схему обратной связи, управляющую током обмотки позиционера. В результате, если головка от­клоняется от центра дорожки, в обмотке линейного двигателя возникает сигнал, стремящийся вернуть ее на место.

При отключении питания микропроцессор винчестера, используя остаточ­ную энергию конденсаторов, имеющихся на плате, выдает команду на уста­новку головок в зону парковки. Иногда для извлечения дополнительной энергии используются обмотки двигателя, работающего некоторое время как генератор.

Методы хранения информации

Жесткий диск относится к магнитным запоминающим устройствам, потому что способ хранения информации выбран донельзя традиционный — с ис­пользованием магнитных свойств материалов. То есть общая технология записи состоит в намагничивании переменным магнитным полем участков носителя, а технология считывания определяется как считывание информа­ции, закодированной в виде областей переменной намагниченности. Запись производится в цифровом виде, а намагничивание достигается за счет соз­дания переменного магнитного поля при помощи головок чтения/записи.

Форматирование жесткого диска

Первоначальное форматирование (низкоуровневое) осуществляется только на заводе изготовителе. При этом на поверхность дисков наносятся специ­альные сервисные метки, которые потом используются для стабилизации скорости вращения дисков, слежения за положением головок на дорожке и поиска требуемых секторов. Сервисные метки могут располагаться в не­скольких местах: либо на отдельной поверхности, либо между секторами данных. Некоторые модели жестких дисков применяют комбинированный вариант. При этом по выделенной поверхности производится грубая на­стройка головок после включения питания, а метки между секторами пред­назначены для точной подстройки во время работы.

При первом форматировании (еще на заводе) и последующем тестировании обычно обнаруживается небольшое количество дефектных участков, на ко-

торые невозможно записать данные. Такие участки (обычно не больше сек­тора) сразу же помечаются как ";плохие"; (Bad Blocks), для чего заносится соответствующая запись в специальную таблицу переназначения. При обычной работе контроллер винчестера подменяет эти сектора резервными, которые специально оставляются для этих целей. Благодаря такой системе новый жесткий диск создает видимость полного отсутствия дефектов по­верхности, хотя на самом деле они есть практически всегда.

При программном форматировании (с помощью команды FORMAT) только проверяется состояние сервисных меток, т. к. контроллер физически не способен исправить или перезаписать их. Перезапись осуществляется лишь в области заголовков секторов, предназначенных для хранения данных, а при выборе ";быстрого"; режима только проверяется контрольная сумма каж­дого сектора и ";обнуляется"; содержимое таблицы размещения файлов — FAT (File Allocation Table).

Многие слышали, что существуют специальные программы, которые спо­собны выполнять низкоуровневое форматирование винчестера, к тому же они не требуют абсолютно никакого специального оборудования. Такие программы имеются практически во всех BIOS старых компьютеров — са­мое известное название Low Level Format. Следует иметь в виду, что все они предназначены для форматирования старых типов жестких дисков. Ранние модели винчестеров выпускались с ";чистыми"; магнитными поверх­ностями (прямо как дискеты) и первоначальное форматирование осуществ­лялось самим пользователем. Для них требовалось первоначальное низко­уровневое форматирование, потому что только после этого появлялась воз­можность создания разделов. Если вы вздумаете применить такую утилиту для форматирования современного жесткого диска, то можете ликвидиро­вать сервисные метки и тогда вам уже ничего не поможет. В лучшем случае программа просто ";обнулит"; содержимое секторов с проверкой записи. Так что сами думайте — стоит или не стоит применять утилиты для низкоуров­невого форматирования. Тем более что вполне достаточно ввести команду format С: и выполнить высокоуровневое форматирование диска С:.

Метод кодировки данных

Запись данных на диск производится только после специального кодиро­вания, от которого зависит эффективность хранения и скорость чте­ния/записи данных. В настоящее время используется метод подобный тому, что применяется для записи цифрового сигнала на магнитную ленту. При этом запись осуществляется путем изменения направления тока подмагни­чивания в обмотках магнитных головок, что вызывает периодическое изме­нение полярности намагниченности сердечников. При этом неважно, про­исходит изменение направления магнитного потока от положительного направления к отрицательному или обратно, важен сам факт смены поляр­ности. То есть предполагается использование в качестве информационного

источника не само магнитное поле, а изменение направления индукции в процессе продвижения головки вдоль концентрической дорожки.

В старых винчестерах (и в современных флоппи-дисководах) применяется метод модифицированной частотной модуляции MFM (Modified Frequency Modulation), в более новых моделях — метод RLL (Run Length Limited), ко­торый кодирует записываемую информацию так, чтобы длина серий нулей лежала в определенном диапазоне, обычно от 2 до 7. В этом случае метод обозначается как RLL (2,7). На дорожку записывается до 27 секторов, при­чем плотность записи примерно на 50% выше, чем у MFM. Существует также усовершенствованный метод ARLL (Advanced RLL), обычно имею­щий параметры (1,7) и (3,9), который позволяет записать до 43 секторов на одну дорожку.

В современных винчестерах применяется более эффективный, хотя и более сложный в реализации метод PRML (Partial Response Maximum Likelihood), что можно перевести как метод максимального правдоподобия при частич­но перекрывающемся отклике от соседних дорожек. Дорожки расположены так близко, что головка считывает сигналы от нескольких соседних дорожек сразу, а затем на основе методов теории вероятностей выделяется сигнал от нужной дорожки по критерию максимума функции правдоподобия. При этом все вычисления осуществляются буквально ";на лету"; специализиро­ванной микросхемой, установленной на плате электроники. При использо­вании этого метода кодирования плотность записи повышается еще на 40-50%.

Для дальнейшего повышения плотности записи применяется также зонный метод записи ZBR (Zoned Bit Recording). При использовании данного мето­да появляется возможность размещения на внешних дорожках значительно большего объема информации за счет более плотного размещения секторов. Поэтому при форматировании диска каждая последующая дорожка (от цен­тра) разбивается на все большее количество секторов. Это, кстати, является причиной того, что скорость доступа к данным у 3,5- и 5,25-дюймовых на­копителей зависит от положения данных на диске. Для 1,8- и 2,5-дюймовых накопителей эта техника, как правило, не применяется. На современных дисках давно уже используется логическая, а не физическая адресация дан­ных, поэтому различное число секторов на разных дорожках никому не ме­шает.

Метод адресации данных

Все современные винчестеры независимо от интерфейса используют метод адресации LBA. Режим LBA (Logical Block Addressing) позволяет ";обойти"; одну маленькую и очень неприятную проблему — это ограничения, которые в совокупности накладывают BIOS (точнее параметры вызова прерывания INT 13h) и контроллер жесткого диска с интерфейсом IDE (ATA) на коли-

чество цилиндров (1024), головок (16) и секторов (63). При известном стан­дартном размере сектора в 512 байт нетрудно подсчитать, что максимально возможный объем винчестера составит всего 504 Мбайт:

1024 (цилиндра) х 16 (головок) х 63 (сектора) х 512 байт = 504 Мбайт.

При работе в режиме LBA адрес каждого сектора передается в виде абсо­лютного линейного номера, как будто все сектора расположены в одной большой прямой линии. Когда необходимо записать данные, контроллер жесткого диска самостоятельно преобразует линейный номер в физический адрес (номер цилиндра, головки, сектора) и только после этого записывает данные на диск. На самом же деле секторов и дорожек может быть намного больше, чем могут в совокупности поддерживать интерфейсы IDE и BIOS.

Существует также режим трансляции Large, который используется с жест­кими дисками объемом до 1 Гбайт и не поддерживающими режим LBA. С более емкими дисками этот режим работы крайне не рекомендуется. В AMI BIOS, в отличие от AWARD, не существует поддержки режима адре­сации Large и ему подобных режимов. Все режимы, отличные от LBA, объ­единены в один тип, который получил название CHS.

Интерфейсы

современных жестки