Энциклопедия PC

4.2. Компоненты: установкаиконфигурирование 137

Таблица4.7. Идентификацияпитаниявсокете423

Процессоры Athlon и Duron сообщают чипсету коэффициент умножения частоты по линиям FID[3:0]. С помощью этих выходов (типа «открытый сток»), «подтягиваемых» к высокому уровню резисторами, расположенными на системной плате, процессор сообщает чипсету коэффициент умножения. В зависимости от коэффициента чипсет формирует пакет инициализации SIP, который передается процессору по специальному последовательному интерфейсу. Процессор сообщает и напряжение питания по линиям VID[3:0]. Коэффициент умножения, напряжение питания и быстродействие кэша задаются перемычками на корпусе процессора, которыеможнонарисоватьобычнымкарандашом.

Вслоте А для VID[3:0] используются контакты А115, А114, А113 и А112 (табл. 4.8), для FID[3:0] - А116, А117, А118 и А119 (табл. 4.9). Напряжение питания ядра можно проверить на контактах А24, А26, А28..., вторичного кэша — наА2, А4, Аб...

Всокете 462 для VID[4:0] используются контакты J7, L7, L5, L3 и L1, здесь кодировка напряжения иная (табл. 4.10); для FID[3:0] используются контакты УЗ. Yl, W3 иW1 (табл. 4.9). Напряжение питания ядра можно проверить на контактах В4, В8, В12.

Таблица4.8. ИдентификацияпитаниявслотеА

4.2.2. Оперативнаяпамять(DRAM)

Наиболее частые изменения конфигурации PC связаны именно с оперативной памятью — обычно стремятся к увеличению ее объема и повышению производительности. Вся оперативная память современных PC располагается на системной плате. Первые модели (XT, AT-286) позволяли наращивать оперативную память путем установки в слот ISA специальных карт расширения. Однако быстродействие памяти, подключенной через шину расширения, оставляет желать лучшего. Кроме того, появились компактные модули SIMM, SIPP, а позднее и DIMM, корпуса микросхем памяти стали более емкими, и острота проблемы занимаемой площади спала. По этим причинам многие модели АТ-286 и большинство моделей АТ-386 и выше в качестве оперативной памяти уже не воспринимали память, обнаруженную на модулях расширения, устанавливаемых вслоты

4.2. Компоненты: установкаиконфигурирование 139

шин расширения. Отметим, что были модели АТ-286, у которых модуль памяти устанавливался в специальный слот системной шины, а у некоторых серверных платформ ОЗУ — на отдельных платах или платах процессоров, но это уже не унифицированныерядовыекомпьютеры.

В качестве оперативной памяти используют микросхемы динамической памяти (DRAM) различных типов, подробно рассмотренных в главе 6. На системную плату устанавливают модули SIMM («короткие» 30-контактные или

«длинные» 72-контактные) с памятью DRAM, DIMM-168 (DRAM или SDRAM), DIMM-184 (DDR SDRAM) илиRIMM (RDRAM). Платысгнездамидлямикросхем в корпусах DIP и ZIP, а также модулей SIPP уже вышли из обращения. Бывает, что базовый объем (например, 4 Мбайт или 16) запаивается на системную плату непосредственно, а в зависимости от потребностей пользователя дополнительные модули устанавливаются в гнезда. Допустимый объем, возможные типы, организация и быстродействие памяти определяются чипсетом, количеством и типом разъемов (SIMM, DIMM, RIMM) для установки памяти и версией BIOS.

Модули памяти устанавливаются банками (теперь их называют и рядами). Банк работоспособен, только если он заполнен, причем однотипными микросхемами (модулями). В соответствии с этим выбирается необходимое количество модулейпамяти:

*банк для процессоров Pentium и выше — 8 байт — один DIMM, RIMM или парамодулейSIMM-72;

вбанк для процессоров 386DX и 486 — 4 байта — один SIMM-72 или чет- веркамодулейSIMM-30;

я банкдляпроцессоровАТ-286 и386SX — 2 байта— парамодулейSIMM-30.

Если системная плата поддерживает чередование банков DRAM (Bank Interleaving), то заполнение всех банков позволяет повысить производительность памяти. Но при этом осложняется наращивание объема памяти в будущем — вместо приобретения дополнительных модулей придется делать их замену, что чуть дороже.

Память SDRAM, DDR SDRAM и RDRAM поддерживает чередование банков внутри микросхем, так что лучше брать один модуль требуемого объема, а при необходимости добавлять дополнительные. На высоких частотах (133 МГц) число устанавливаемых модулей может быть ограничено по сравнению с более низ-кон частотой.

На современных системных платах объем корректно установленной памяти определяется автоматически (в отличие от первых машин, где его необходимо было задавать переключателями или джамперами). Однако память более 16 Мбайт может не восприниматься, если в CMOS Setup разрешено помещение образа ROM BIOS под границу 16 Мбайт. Некоторые версии BIOS при обнаружении изменения объема памяти просят подтвердить новое значение — войти в меню стандарт-son) конфигурирования CMOS Setup ивыйти ссохранением значений вCMOS.

Для конфигурирования системной платы важно знать спецификацию быстродействия применяемой памяти. Для обычной (не синхронной) памяти FPM, EDO. BEDO в качестве спецификации используется время доступа (-80, -70,

. -50, -40 не), иногдапоследнийнольнепишут, испецификациятехжемик-

140 Глава4. Системнаяплата

росхем представляется как -8, -7, -6, -5, -4. Для модулей синхронной памяти указывают максимальную частоту синхронизации и латентность (СAS Latency), более быстрая память при той же частоте имеет меньшее значение латентности. От спецификации быстродействия зависит эффективность (и даже возможность) применения памяти в конкретной системной плате на заданной частоте системной шины. Применение более медленной памяти (даже соседней спецификации, отличающейся, казалось бы, незначительно) может привести к появлению дополнительных тактов ожидания при операциях с ОЗУ, что заметно снизит производительность компьютера. Если же попытаться задать временную диаграмму памяти неоправданно быстрой, работа компьютера, скорее всего, будет неустойчивой. Для каждого типа памяти и каждой тактовой частоты имеется оптимальная спецификация памяти: менее быстродействующая память приведет к лишним (для данного типа памяти) тактам ожидания, более быстродействующая не даст преимуществ, но будет дороже. На временные диаграммы памяти влияет много факторов — задержки сигналов зависят от чипсета, наличия промежуточных буферов, длины проводников платы, количества устанавливаемых модулей и микросхем на них и т. п. Поэтому для каждой модели системной платы оптимальные спецификации для используемых тактовых частот будут свои. Требуемая спецификация быстродействия обычно указывается в документации на системную плату.

ВНИМАНИЕ ———————————————————————————————————————————

Нестабильно работающая память является самой распространенной причиной «зависаний» и внезапныхперезагрузок компьютера.

Чипсет (его контроллер памяти) может настраиваться на установленную память вручную (настройками CMOS Setup) или автоматически, считывая идентификаторы установленных модулей или собственными методами «исследования» свойств памяти. Современные чипсеты позволяют во время теста POST выполнять автоматическую идентификацию типов (а иногда и быстродействия) установленных модулей памяти и задавать оптимальные временные диаграммы в зависимости от установленной частоты системной шины, хотя реализация этой возможности зависит и от применяемой версии BIOS. Конечно, самый точный метод — считыванием идентификаторов из EEPROM модуля (см. п. 6.2.9), но микросхемы EEPROM отсутствуют на дешевых модулях, не все чипсеты умеют считывать из них данные и не все версии BIOS это делают.

При ручном конфигурировании настройками CMOS Setup задают требуемые параметры (спецификации быстродействия, а иногда и подробный список ряда временных параметров), которые должны соответствовать установленным модулям. Если используются модули с разным быстродействием, указывают спецификацию самого медленного из них. Если от компьютера требуется стабильная работа, не следует «разгонять» память относительно рекомендованных (обычно автоматически определяемых) диаграмм — «разогнанная» память «имеет право» сбоить. Успешное прохождение тестов (POST, Checkit и пр.) — еще не гарантия стабильнойработы.

В чипсете может быть предусмотрен контроль достоверности хранения данных, для работы которого должны быть установлены соответствующие модули

4.2. Компоненты: установкаиконфигурирование 141

памяти (и контроль должен быть включен настройками CMOS Setup). По способу контроляошибокразличаютследующиемодули:

» None Parity — безпаритета, ксожалению, наиболеераспространенные;

я Parity — с битами паритета каждого байта, при поддержке чипсетом контролячетностипозволяютобнаруживатьошибки;

шЕСС — контроль всего слова с избыточным CRC-кодом, позволяющим выявлятьиисправлятьошибки;

шEOS — модули, у которых механизм ЕСС «спрятан» в структуру модуля с контролемпаритета;

тPG — модулисгенераторомпаритета — фикциядля«ублажения» системных плат, требующихприсутствиябитпаритета.

Кроме того, модули могут быть симметричными и асимметричными, иметь разные номиналы питающего напряжения, различаться параметрами регенерации и т. п. Здесь свойства элементов динамической памяти только перечислены, подробнееовеликоммножествеихнюансовсм. главу6.

ВНИМАНИЕ———————————————————————————————————————————

Установку и заменумодулейпамятиможновыполнятьтолькоприобесточенной системной плате. Для плат (и блоков питания) АТХ для этого требуется выключить питание механическим выключателем (или отсоединив шнур питания). У плат АТХ в дежурном режиме (Standby) на модулипамятиможетподаватьсяпитание+3,3 В(наегоприсутствиемогутуказыватьсветодио-ды, расположенныеокологнездпамяти).

Для извлечения модулей DIMM следует развести в стороны рычаги экстракторов, расположенных по краям слота, — они вытолкнут модуль из слота (пытаться выдергивать модуль самому — опасно). При установке модуля DIMM экстракторы должны защелкнуть модуль с обеих сторон — если этого не происходит, следует проверить соответствие модуляслоту (поключам) и правильность ориентации.

Для извлечения модуля SIMM следует развести в стороны краевые фиксаторы — освобожденный модуль вывалится из гнезда набок. Для установки модуль необходимо вложить в гнездо под углом около 45° и повернуть до вертикального положения — фиксаторы должны защелкнуть модуль в этом положении без перекосов.

Иногда при неполадках впамяти достаточно вынуть, продуть и поставить -Кратно модули памяти — неисправность может быть вызвана загрязнением контактов слота или модуляпамяти.

4.2.3. Вторичныйкэш(SRAM)

С -этическая кэш-память на системной плате стала широко применяться с про-

..^ссорами386, 486 иPentium, производительностькоторыхсильнооторвалась *? быстродействия динамической памяти. Кэш на системной плате 486 и fVr.tium является вторичным (Level 2), поскольку первый уровень кэширова- тжл реализуется внутри процессора. Для процессоров AMD K6-3 кэш на сис- "г»гнойплатестановитсяуженатретийуровень. УпроцессоровР6, Pentium 4

142Глава 4. Системнаяплата

иAMD K7 вторичный кэш с системной платы перекочевал на микросхему (картридж) процессора.

Вкачестве кэш-памятиприменяются следующие типыстатическойпамяти:

*Async SRAM, она же A-SRAM или просто SRAM, — Традиционная асинхронная память;

» Sync Burst SRAM, или SB SRAM, — пакетная синхронная память; ш РВ SRAM — пакетно-конвейерная синхронная память.

Конструктивно вторичный кэш может быть запаян на системную плату или (и) иметь возможность дополнительной установки микросхем в DIP-корпусах в сокеты (только асинхронная память) либо модулей COAST в специальный слот (на них может быть установлена память любого типа). Кроме собственно памяти данных кэша может потребоваться и установка дополнительной микросхемы Tag SRAM (асинхронной для любых типов памяти данных кэша). Подробности по установке и конфигурированию кэша изложены в п. 6.4.2, здесь же только напомнимследующиемоменты:

»тип устанавливаемых модулей либо однозначно задается системной платой, либоустанавливаетсяперемычками(автоматическираспознаетсяредко);

»размер кэша часто приходится задавать перемычками;

«требуемое быстродействие микросхем определяется тактовой частотой;

«вторичный кэш может быть запрещен в CMOS Setup, кроме того, часто может задаваться его политика записи, заметно влияющая на производительностьподсистемы памяти.

Хотя вторичный кэш и не является строго обязательным элементом PC, его установка (и применение разновидностей синхронного кэша) позволяет существенно повысить производительность компьютера вцелом.

4.2.4. Слотырасширения

Слоты расширения предназначены для установки карт различного назначения, расширяющих функциональные возможности компьютера. На слоты выводятся стандартные шины расширения ввода-вывода, а также промежуточные интерфейсы, наподобие AMR и CNR. Стандартизованные шины расширения вводавывода обеспечивают основу функциональной расширяемости PC-совместимого персонального компьютера, который с самого рождения не замыкался на выполнении сугубо вычислительных задач. Хотя многие компоненты, ранее размещаемые на платах расширения, постепенно «переселяются» на системную плату, для настольных компьютеров набор шин расширения ввода-вывода имеет важное значение.

Ниже перечислены ныне используемые шины расширения ввода-вывода, реализованным ввидеслотовнасистемной плате.

» PCI — самая распространенная высокопроизводительная шина, применяемая в компьютерах на процессорах 486 и выше. На системной плате 3-4 слота PCI могут сосуществовать со слотами шины (E)ISA, MCA. На современных системных платахнастольных компьютеров этоединственная

4.2. Компоненты: установкаиконфигурирование 143

шина расширения, к которой могут быть подключены системные устройства1, и число слотов увеличивают до 5-8. Шина (и карты расширения) существуют для напряжения питания интерфейсных схем 3,3 В, 5 В и универсальные; с частотой 33 (PCI 2.0) и 33/66 МГц (PCI 2.1); разрядностью 32 и 64-бит (32-битную карту можно установить и в 64-битный слот, но не наоборот!). Подробнеесм. вп. 12.5.

тAGP — выделенныйпорт(единственныйслот) дляподключенияграфического акселератора, логически являющийся и слотом PCI. Слот (и графические карты) AGP 1.0 поддерживаетнапряжениепитанияинтерфейсныхсхем

3.3 Вирежимпередачи2х; AGP 2.0 поддерживаетнапряжение1,5 Вирежим 4х. Универсальные слоты и карты AGP поддерживают оба номинала питания, но режим 4х возможен только при питании 1,5 В. Набор поддерживаемых возможностей (режимы 2х/4х, SB A, Fast Write, см. п. 12.6) зависит от реализации порта и настроек CMOS Setup. Порт AGP Pro позволяет карте потреблятьгораздобольшуюмощность(доНОВт). Вперспективе(AGP8X) порт может стать шиной для подключения более чем одного устройства. В отличие от шины PCI для порта AGP возникают проблемы совместимости карт акселераторов с типом системной платы (чипсета) и процессора даже при формальном соответствии их параметров. Сообщения о таких «неприятностях» часто появляются в телеконференциях (форумах), посвященныхконкретныммоделямграфическихкарт.

яISA-8 и ISA-16 — традиционные универсальные слоты подключения периферийных адаптеров, не требующих высоких скоростей обмена (см. п. 12.1). РаньшеISA былаединственной шинойрасширения, идлянеевыпускалось (ивыпускается) великое множестворазнообразных картрасширения. Сейчас шинаISA изживаетсяизсистемныхплат.

• PC Card, он же PCMCIA — слот расширения блокнотных компьютеров, который в принципе, может присутствовать и в компьютерах настольного исполнения (но не на системной плате). Универсальный слот может работать и в режиме Card Bus — шины, являющейся упрощенным вариантом PCI.

Настарыхсистемныхплатахвстречаютсяследующиешины.

•EISA — дорогая (по стоимости и системной платы, и плат расширения) 32битная шина средней производительности (см. п. 12.3), применяемая в основном для подключения контроллеров дисков и адаптеров локальных сетей в серверах. В настоящее время вытеснена шиной PCI. Раньше применялась в серверных платформах, где необходимо устанавливать множество дополнительных плат расширения. В слоты EISA можно устанавливать карты ISA (ноне наоборот).

•МСА — шина компьютеров PS/2, применявшаяся и в некоторых серверных платформах. Производительность средняя. Адаптеры для шины МСА распространены не широко, слоты МСА несовместимы ни с одним другим типомкартрасширения.

УгтроАств». занимающиеобластивпространствахпамятииввода-вывода.

144Глава 4. Системнаяплата

шVLB — быстродействующее 32- (64-) битное расширение (локальная шина процессора), используемое в паре со слотом ISA/EISA, применявшееся в среднем поколении системных плат компьютеров на процессоре 486. Используется для подключения контроллеров дисков, графических адаптеров и контроллеров локальных сетей. С процессорами пятого поколения и старшенеприменяется.

Конфигурирование шин расширения предполагает в основном настройку их временныхпараметров.

жДля шины PCI задается частота синхронизации, кроме того, в CMOS Setup для этой шины могут определяться некоторые ее возможные режимы — конкурентныеобращения, слежениезапалитрамиидр.

ш ДляпортаAGP задаетсячастота, поддерживаемыережимы, атакжеапертура

AGP.

sДля шин ISA и PCI иногда настройками CMOS Setup приходится распределять системные ресурсы (главным образом, линии запросов прерыва-

ний, см. п. 3.4).

т Для шины ISA кроме частоты (которая должна быть порядка 8 МГц) задают время восстановления для8- и 16-битных обращений кпамяти и вводувыводу. Неустойчивая работа адаптеров может потребовать замедления шины ISA, но в настоящее время понижение ее производительности не сильноотражаетсянапроизводительностикомпьютеравцелом.

»Для шины VLB применяется перемычка, управляющая делителем частоты сигнала синхронизации в зависимости от того, превышает ли системная частотазначение33,3 МГц.

Количествоисоставслотовшинрасширениянаразличныхплатахварьируется. Типы слотов легко определить визуально, в этом поможет рис. 4.9. На этом рисунке, конечно, присутствие всех типов шин показано условно — реально на системных платах может находиться не более двух-трех типов слотов. Распрост-

раненные сочетания: AGP+PCI, AGP+PCI+ISA, PCI+ISA, ISA+VLB, EISA+PCI, EISA+VLB. При этом, естественно, слот AGP только один (пока), а слоты PCI все соднимноминаломнапряжения(ночастьизнихможетбыть64-битными). Шина МСА обычно держится особняком. Слот Media BUS, дополняющий слот PCI сигналамишиныISA, применялся, пожалуй, толькофирмойASUSTek.

УкартPCI иAGP, вотличиеотISA/EISA иVLB, компонентырасположенына левой стороне печатной платы. Для экономии площади печатной платы часто используют так называемый разделяемый слот (Shared Slot). На самом деле это разделяемое окно на задней стенке корпуса, которое может использоваться либо картой ISA, либо картой PCI. Такимобразом, максимальное суммарноеколичество установленных адаптеров ISA и PCI оказывается на единицу меньшим, чем видимоеколичествослотовнасистемнойплате.

Для низкопрофильных корпусов системные платы имеют всего один слот расширения, в который устанавливается специальная плата-переходник Riser Card. Этот переходник по присоединению обычно специфичен для каждой модели системнойплаты(аиногдаикорпуса), посколькунаегокраевойразъемзаводятся

146 Глава 4. Системнаяплата

разместить до двух независимых устройств. Для реализации программного модема (Soft Modem) на карте, устанавливаемой в AMR, остается разместить лишь телефонную часть (реле, трансформатор) и микросхему модемного кодека, содержащую ЦАП, АЦП, формирователи и приемники дискретных сигналов, связанные с телефонной частью. Карта в слоте AMR «видна» системе через контроллер АС'97, который кроме доставки данных позволяет обращаться к управляющим регистрам кодеков. В паре регистров кодеков находится идентификатор производителя (3 байта в соответствии с форматом Microsoft PnP) и устройства (1 байт). Карта может содержать в себеифункцииUS В, приэтомонавыглядиткакобычноеустройство USB.

»CNR (Communication Modem Riser) — представляетсобойразвитиеAMR, но не совместимое с предшественником даже чисто механически. Разъем CNR имеет большее число контактов (60), чем AMR, и расположен так, что разделяет с соседним слотом окно в задней стенке системного блока. БлагодаряэтомучислодоступныхслотовPCI несокращается(есливCNR не установлена карта). Компоненты карты CNR располагаются на той же стороне, что и на картах ISA (но противоположно PCI). В слоте CNR кроме интерфейса AC-Link и USB имеется и интерфейс для подключения приемопередатчиков адаптера локальной сети, причем, возможно, одного из двух стандартов — Ethernet 10/100 и локальной сети на базе телефонных линий. Кроме того, карта CNR обязательно должна иметь микросхему памяти EEPROM с конфигурационной информацией для РпР, и для связи с этой памятью в слоте присутствует интерфейс последовательной шины SMBus. В EEPROM объемом до 256 байт содержится развернутая информация обо всех функциях карты CNR: аудио, модем, ЛВС, USB и SMBus. Для интерфейса ЛВС в спецификации определены два типа слотов AMR (поостальнымсигналамонисовпадают):

аТуре А — с 8-выводным интерфейсом, принятым фирмой Intel для своих сетевыхадаптеров;

пТуре В — со стандартным 17-выводным интерфейсом МП (Media Independent Interface — интерфейс, независимый отсредыпередачи) Ethernet 10/100 Мбит/с.

«ACR (Advanced Communications Riser) — аналогичный слот «не-интелов-

ского» происхождения, так же как и AMR, занимающий позицию слота PCI. От CNR отличается отсутствием фирменного (Intel) интерфейса для локальнойсети.

Слоты AMR и CNR обеспечивают подачу питания ±12 В, +5 В, +3,3 В, а для возможности управления энергопотреблением имеются дополнительные линии «дежурного» питания +5 и +3,3 В. Слоты AMR и CNR не рассматриваются как стандартные шины расширения ввода-вывода, с помощью которых конечный пользователь может модернизировать компьютер. Эти слоты адресованы производителям компьютеров (OEM) для предоставления дополнительных возможностей по комплектации. На этих слотах могут присутствовать не все интерфейсы, о чем, естественно, знают производители, но для пользователей это может