DIPэто микросхема с двумя рядами выводов по обе стороны чипа и впаиваемая этими контактами в небольшие отверстия в печатной плате. Изначально модули DIP устанавливались непосредственно в материнскую плату. Однако в настоящее время они используются в первую очередь в кеше второго уровня в устаревших материнских платах и вставляются в панельки, припаянные к материнской плате. SOJэто «тот же DIP, вид сбоку», потому что их выводы просто загнуты на концах, как буква J. Чипы типа TSOP отличаются небольшой толщиной и имеют контакты, выведенные во все стороны. SOJ и TSOP разработаны для установки на печатных платах. Однако некоторые производители видеокарт монтируют контактные площадки для установки модулей типа SOJ на свои изделия. Производители наносят на каждую микросхему маркировку, включающую название производителя, конфигурацию чипа, скорость доступа и дату производства. Эта маркировка наносится не на поверхность, а внедрена в пластмассовый корпус чипа. Единственный способ удалить эту маркировкуспилить ее шкуркой или напильником. Далее на чип наносится защитное покрытие, придающее ему презентабельный вид. Кроме того, некоторые производители наносят на верхнюю часть микросхемы небольшую рельефную точку для обозначения первого вывода чипа и для идентификации перемаркировок, выполненных кустарно.
Первое число маркировки у некоторых производителей указывает на общее количество ячеек в чипе, а второена число бит в ячейке. Число бит на ячейку также влияет на то, сколько бит передается одновременно при обращении к ней. Ячейки в чипе расположены подобно двумерному массиву, доступ к ним осуществляется указанием номеров колонки и ряда. Каждая колонка содержит дополнительные схемы для усиления сигнала, выбора и перезарядки. Во время операции чтения каждый выбранный бит посылается на соответствующий усилитель, после чего он попадает в линию ввода/вывода. Во время операции записи все происходит с точностью до наоборот. Ячейки DRAM быстро теряют данные, хранимые в них, они должны регулярно обновляться. Это называется refresh, а число рядов, обновляемых за один циклrefresh rate (частота регенерации). При выполнении операции чтения регенерация выполняется автоматически, полученные на усилителе сигнала данные тут же записываются обратно. Этот алгоритм позволяет уменьшить число требуемых регенераций и увеличить быстродействие. Скорость работы чипа асинхронной памяти измеряется в наносекундах (ns). Сейчас основные скорости микросхем, присутствующих на рынке, от 20 до 1 ns. Частота шины ввода/выводаузкое место для большинства компьютеров, ограничивающее функции современных систем.
Современные печатные платы модулей (линеек) памяти состоят из нескольких слоев. Сигналы, питание и масса разведены по разным слоям для защиты и разделения. Стандартные печатные платы имеют четыре слоя, однако отдельные производители плат памяти (к примеру, NEC, Samsung, Century, Unigen и Micron) используют шестислойные печатные платы. Пока идут споры, действительно ли это лучше, теория говорит, что два дополнительных слоя улучшает разделение линий данных, уменьшает возможность возникновения шумов и перетекания сигнала между линиями. Следует обратить внимание на разводку и материал, из которого изготовлена печатная плата. Так, четырехслойная плата сделана с двумя сигнальными слоями с внешних сторон, питанием и массойвнутри. Это обеспечивает легкий доступ к сигнальным линиям, к примеру, при ремонте. К сожалению, такая архитектура плохо защищена от шумов, возникающих снаружи и внутри. Лучшая конфигурациярасположение сигнальных слоев между слоями массы и питания, что позволяет защититься от внешних шумов и предотвратить внутренние шумы от смежных модулей.
Многие пользователи уверены, что модули памяти, которые они приобретают, произведены такими производителями полупроводников как Texas Instruments, Micron, NEC, Samsung, Toshiba, Motorola и т. д., чья маркировка стоит на чипах. Иногда это так, но существует множество производителей модулей памяти, которые сами чипов не производят. Вместо этого они приобретают компоненты для производства модулей памяти либо у производителей, либо у посредников. Случается, такие сборщики приклеивают наклейки на готовые модули для своей идентификации. Хотя нередко можно встретить модули вообще без опознавательных знаков, они сделаны третьими производителями. Крупные производители модулей памяти имеют контракты с производителями чипов для получения высококачественных микросхем класса А. Обычно имя производителя микросхемы остается, однако некоторые производители модулей памяти имеют специальные договоренности, по которым производители микросхем наносят их маркировку вместо своей. Этофабричная перемаркировка, никак не сказывающаяся на качестве чипа.
Модули памяти могут быть выполнены в виде SIPP (Single In-line Pin Package), SIMM (Single In-line Memory Module), DIMM (Dual In-line Memory Module) или SO DIMM (Small Outline DIMM). Наиболее употребительны сегодня модули DIMM. SO DIMM используется в ноутбуках. Выводы (контакты) модулей памяти могут быть позолочены или с оловянным покрытием в зависимости от материала, из которого выполнен слот для памяти. Для лучшей совместимости следует стремиться использовать модули памяти и слоты с покрытием из одинакового материала. Модули DIMM подразделяются по напряжению питания и алгоритму работы. Стандартными для PC является небуферизированные модули с напряжением питания 3,3 В и менее, поэтому другие на рынке практически отсутствуют.
Внимание, важно!
Установка большого количества чипов на один модуль может привести к его перегреву и выходу из строя всего модуля.
Время SDRAM и RDRAM структур в модулях памяти уже ушло. Synchronous DRAM II, или DDR (Double Data Rateудвоенная скорость передачи данных) II и IIIсоответственно вчерашнее и сегодняшнее поколение существующей SDRAM. Уже давно, еще со времен 486 процессоров, отставание скорости системной шины PC от скорости убыстряющихся CPU все более увеличивалось. Именно тогда Intel впервые отказался от частоты процессоров, синхронной с частотой системной шины, и применил технологию умножения частоты FSB. Этот факт отразился даже в названии486DX2. Хотя частота системной шины осталась той же, несмотря на название, производительность процессора выросла почти вдвое.
В дальнейшем разброд в тактовой частоте различных системных компонентов только увеличивался: в то время как частота системной шины выросла сначала до 66 МГц, а затем и до 100, шина PCI осталась все на тех же давних 33 МГц, для AGP стандартной является 66 МГц и т. д. Шина памяти же до самого последнего времени оставалась синхронной с системной шиной (название обязываетSynchronous DRAM, SDRAM). Так появились спецификации PC66, затем PC100, потом, с несколько большими организационными усилиями, PC133 SDRAM. Однако за то время, за которое частота шины памяти увеличилась на треть и, соответственно, на столько же возросла ее пропускная способность (с 800 Мбайт/с до 1,064 Мбайт/с), частота процессоров увеличилась в два с половиной разас 400 МГц до 1 ГГц. Наблюдается некоторый дисбаланс, не так ли? Пропускная способность PC133 SDRAM составляет лишь 1,064 Мбайт/с, тогда как сегодняшним PC требуется по крайней мере: 1 Гбайт/с для процессора с частотой системной шины 133 МГц, столько жедля графической шины AGP 4X, 132 Мбайт/с для 33 МГц шины PCI. То есть около 2.1 Гбайт/с, как и говорилось только что, дисбаланс более чем в два раза.
Дальнейшее увеличение частоты SDRAM при современном техническом уровне оснащения ее производителей невозможно: уже 1 ГГц SDRAM получалась слишком дорогой, особенно с учетом сегодняшних объемов оперативной памяти в ПК. В то же время отказываться от синхронизации шины памяти с системной шиной по ряду причин не хотелось бы. Технологии, пытающиеся залатать SDRAM путем добавления кэша SRAM, вроде ESDRAM, или же путем оптимизации ее работы, вроде VCM SDRAM, не помогли. На выручку пришла популярная в последнее время в компонентах PC технология передачи данных одновременно по двум фронтам сигнала, когда за один такт передаются сразу два пакета данных. В случае с используемой сегодня 64-бит шинойэто два 8-байтных пакета, 16 байт за такт. Или в случае с той же 133 МГц шиной, уже не 1,064, а 2,128 Мбайт/с. Те самые 2.1 Гбайт/с, что и требуются для сегодняшних PC.
Модули памяти DIMM DDR SDRAM долгое время востребовать было некомувесь вопрос встал за чипсетами, обладающими поддержкой этого типа памяти и, соответственно, за материнскими платами на базе этих чипсетов. Так в 2004 г. на рынок вышел стандарт DDR-II.
Скорость DDR-II чипов начиналась с 200 МГц, но за счет того, что была организована передача 4 пакетов данных за такт, их пропускная способность уже тогда составила 6.4 Гбайт/с. Модули на этих чипах, как и модули на чипах DDR, также имели и имеют свой собственный форм-фактор (230 контактов), и при появлении DDR-III стандарта потребовались и новые чипсеты. Вот почему при всем желании на относительно старых материнских платах, вроде Asus PL5xxx для чипсета CPU «775», нельзя установить DDR3 вместо старой DDR2, в связи с чем и приходится под старую материнскую плату искать старую DDR-память. А новая уже не выпускается (не выгодно производителю, устремленному на новые горизонты прогресса). При замене старой линейки ОЗУ (формата DDR2) на такой же формат не исключены проблемы из-за неисправности ОЗУ, бывшей в употреблении ранее. В этом и состоит проблема замены старого оборудования на не менее старое, но снятое с другого ПК.
1.7.1. Практическая замена линеек оперативной памяти
На рис. 1.41 представлен вид на линейки ОЗУ формата DDR2.
Обратите внимание, что при одинаковом объеме ОЗУ эти линейки отличаются друг от друга по частоте. Таким образом, не гарантируется работа старой материнской платы (даже с подходящими разъемами под ОЗУ) с линейками ОЗУ от других материнских плат. Причем и те, и другие линейки при тесте покажут исправность. Дело именно в частоте обращения (доступа к памяти), которая в разных линейках отличается. В приведенном на рис. 1.41 примере одна линейка памяти имеет частоту обращения 800 МГц, а две другие 533 МГц. И этой разницы достаточно, чтобы линейки не «запускали» материнскую плату.
Рис. 1.41. Вид на линейки ОЗУ формата DDR2
Поэтому при замене линеек памяти надо особенно внимательно учитывать эти нюансы.
То есть, если ПК не запускается (материнская плата не включается на загрузку BIOS и драйверов), попробуйте отключить (вынуть из слотов) линейки оперативной памятиодна за другой (разумеется, при выключенном питании системного блока) и вставлять их по одной. По сути, объем ОЗУ не сильно влияет на работу ПК в простом режиме (обычных программах), поэтому проверить стабильность ПК и его уверенную работоспособность таким образом вполне уместно.
На рис. 1.42для примерапоказан внешний вид линеек ОЗУ для ноутбука.
Рис. 1.42. Внешний вид линеек ОЗУ, установленных в ноутбуке
Другой форм-фактор предполагает и иной размер.
Таким образом, даже при сопоставимом объеме ОЗУ память между системным блоком и ноутбуком также не взаимозаменяема. Все эти нюансы при апгрейде необходимо внимательно учитывать.
1.8. Особенности разных материнских плат
Главным узлом, определяющим возможности компьютера, является системная, или материнская (от англ. motherboard), плата. На ней обычно размещаются: базовый (центральный) микропроцессор, оперативная память, сверхоперативное ЗУ, называемое также кэш-памятью, ПЗУ с системной BIOS (базовой системой ввода/вывода), набор управляющих микросхем, или чипсетов (chipset), вспомогательных микросхем и контроллеров ввода/вывода, КМОП-память с данными об аппаратных настройках и аккумулятором для ее питания, разъемы расширения или слоты (slot), разъемы для подключения интерфейсных кабелей жестких дисков, приводов (дисководов), а также универсальной последовательной шины USB, разъемы питания.
Чипсет материнской платыэто набор микросхем, управляющий процессором, оперативной памятью и ПЗУ, кэш-памятью, системными шинами и интерфейсами передачи данных, а также рядом периферийных устройств. Чипсеты конструктивно привязаны к типу используемого процессора, причем за время жизненного цикла процессора успевает смениться несколько поколений чипсетов для него, и первые чипсеты позволяют использовать преимущества нового процессора лишь отчасти, а последние позволяют выжать из процессора максимальную производительность и использовать широкий спектр процессоров.
Все компоненты материнской платы связаны друг с другом системой проводников (линий), по которым происходит обмен информацией. Эту совокупность линий называют шиной (Bus). В отличие от других систем соединения, линии шины делятся на три группы в зависимости от типа передаваемой информации: шины данных, шины адреса и шины управления. Шины различаются и по своему функциональному назначению. Системную шину можно упрощенно представить как совокупность сигнальных линий, объединенных по их назначению (данные, адреса, управление), которые также имеют вполне определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации. Основной обязанностью системной шины является передача информации между процессором (или процессорами) и остальными электронными компонентами компьютера. По этой шине осуществляется не только передача информации, но и адресация устройств, а также происходит обмен специальными служебными сигналами. Используемые в настоящее время шины отличаются по разрядности, способу передачи сигнала (последовательные или параллельные), пропускной способности, количеству и типу поддерживаемых устройств, а также протоколу работы. Шины могут быть синхронными (осуществляющими передачу данных только по тактовым импульсам) и асинхронными (осуществляющими передачу данных в произвольные моменты времени), а также использовать различные схемы арбитража (то есть способа совместного использования шины несколькими устройствами). Если обмен информацией ведется между периферийным устройством и контроллером, то соединяющая их линия передачи данных называется интерфейсом передачи данных, или просто интерфейсом. Среди применяемых в современных и перспективных ПК интерфейсов можно отметить EIDE, SCSI, SSA и Fibre Channel, USB, FireWire (IEEE 1394) и DeviceBay. Важной характеристикой материнской платы является ее форм-фактор, определяющий ее геометрические размеры, расположение разъемов расширения и процессора, точек крепления платы, а также тип разъема питания платы и питающие напряжения.
Шина USB (Universal Serial Busуниверсальная последовательная шина) появилась по компьютерным меркам довольно давноверсия первого утвержденного варианта стандарта появилась 15 января 1996 года. Разработка стандарта была инициирована весьма авторитетными фирмамиIntel, DEC, IBM, NEC, Northen Telecom и Compaq. Основная цель стандарта, поставленная перед его разработчиками, создать реальную возможность пользователям работать в режиме Plug&Play с периферийными устройствами. Возможности USB следуют из ее технических характеристик:
скорость обменаот 1.5 до 12 Mb/s;
максимальная длина кабеля5 m;
максимальное количество подключенных устройств (включая размножители)127;
напряжение питания для периферийных устройств5 V;
максимальный ток потребления на одно устройство500 mA.
Разъёмы USB предназначены для подключения к компьютеру различных внешних периферийных устройств (мышь, клавиатура, портативный жёсткий диск, цифровая камера, принтер и т д.). Разъёмы стандартов USB 1.1 и Hi-Speed 2.0 одинаковы. Различия кроются в скорости передачи и наборе функций host-контроллера USB компьютера, да и самих USB-устройств. USB обеспечивает устройства питанием, поэтому они могут работать от интерфейса без дополнительного питания.
D-Sub (аналоговый интерфейс для подключения монитора).
Digital Visual Interface (DVI).
DVIэто стандартный интерфейс, чаще всего использующийся для вывода цифрового видеосигнала на ЖК-мониторы, начиная с 19-дюймовых моделей, и видеопроекторы. Данный стандарт был разработан консорциумом Digital Display Working Group. Существует три типа DVI разъемов: DVI-D (цифровой), DVI-A (аналоговый) и DVII (integratedкомбинированный или универсальный).
Шина PCI (Peripheral Component Interconnect, шина для соединения периферийных компонентов) создавалась как основная шина для различных карт расширения. Разработка оказалась настолько удачной, что за несколько лет вытеснила устаревшие шины. Шина PCI имеет несколько спецификаций, которые различаются скоростью передачи данных. На материнских платах PCI-слоты обычно имеют белый, желтый или серый цвет. Шина PCI поддерживает технологию PlugnPlay, что упростило установку новых устройств собственными силами. Достаточно запустить соответствующую программу конфигурации, чтобы устройство было обнаружено системой и заработало.
PCI-Expressэто интерфейс PCI Express(PCI-E), который пришел на смену PCI. Главное отличие PCI Express и PCI состоит в том, что шина PCIэто параллельнная шина, а PCI-Eпоследовательная, что позволило уменьшить число контактов и увеличить пропускную способность и уменьшить энергопотребление. Существует несколько вариантов PCI-E, которые отличаются друг от друга длиной разъема. Чем длиннее разъемтем быстрее он работает.