Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

2 Аппаратное обеспечение компьютера 2012

.pdf
Скачиваний:
25
Добавлен:
29.02.2016
Размер:
3.74 Mб
Скачать

11

Рисунок 2.19 – Электронные книги Onyx Boox i62M Captain Nemo, Sony Reader PRS-T1

8)учебный компьютер – предназначен для обучения в некоторой области или компьютерный тренажер, в последние годы много разработок «школьных» ПК;

9)медиа-проигрыватели – компьютеры для отображения файлов с аудио и

видеоданными, имеют встроенную операционную систему (mp3- и

mp4-плейеры,

цифровые фоторамки);

 

10) военные компьютеры, предназначены для использования в

вооруженных

силах. Их отличительная черта – высокая надежность и устойчивость к вредным воздействиям агрессивной окружающей среды, а также повышенный уровень безопасности данных.

2.3.9 Основные характеристики компьютера.

Различают следующие характеристики компьютера:

а) быстродействие - это число операций, выполняемых процессором компьютера в единицу времени, измеряется в единицах flops - число операций с плавающей точкой в секунду. Производительность ПК измеряется с помощью специальных тестовых программ (оценивается системой баллов) или компьютерных игр (определяет число отображаемых кадров в секунду). Она зависит от характеристик ЦП:

-разрядности одновременно обрабатываемых данных (настольные ПК - 64);

-число центральных процессоров в составе компьютера;

-число процессорных ядер в корпусе центрального процессора;

-микроархитектуры процессора;

-тактовой частоты процессора, измеряемой в МГц;

- размеров сверхоперативной (кэш) памяти – в которой хранятся наиболее часто используемые данные;

б) объем и тип оперативной памяти (ОП или RAM), существенно влияющие на быстродействие компьютера, измеряются в байтах (в настоящее время единицами измерения являются гигабайты Гб, рекомендуемый объем ОП для ПК – 4 Гб);

в) объем внешней памяти на жестком магнитном (винчестере) или

твердотельном диске (SSD), для современных персональных компьютеров измеряемый в гигабайтах (экономически оправдан объем винчестера около 1500 Гб);

г) тип картоввода (или картридера) для подключения внешней памяти на электронной карте памяти, которая обычно размещается в мобильных ПК;

д) тип внешней памяти на оптическом диске, которые различаются как:

-привод оптического диска стандарта CD (устаревшие модели);

-привод оптического диска стандарта DVD+ или DVD- с однослойной записью (объем одной стороны 4.7 Гбайт);

-цифровые видеодиски многократной записи стандарта DVD-RW или DVD+RW однослойные и двухслойные DVD-RW + DL или DVD+RW+DL;

-оптические диски стандарта Blue Ray (BD);

Все типы памяти обладают следующими общими характеристиками:

-объемом в Гб;

-средним временем доступа к хранимым данным в нс;

-числом циклов перезаписи данных;

-стоимостью единицы хранения.

12

е) параметры монитора, которыми являются:

-метод отображения: с помощью электроннолучевой трубки (CRT-мониторы) или жидкокристаллические дисплеи (LCD И TFTмониторы);

-размер экрана по диагонали в дюймах: 17", 19", 21", 22” и 24”;

-соотношение сторон монитора между собой (ширина : высота), различают исполнение стандартное (4:3) и широкоформатное (16:9 или 16:10);

-максимальное число элементарных точек (пикселов) по горизонтали и вертикали;

-шаг пикселов в мм на экране (для SVGA не менее 0.28 мм);

-время отклика в миллисекундах пикселя на подачу сигнала;

-углы обзора экрана в градусах;

-наличие антибликового и антистатического покрытия экрана;

-соответствие международному санитарному стандарту TCO-99, ТСО-03.

ж) характеристики видеоадаптера:

тип графического процессора (GPU) и их количество;

разрядность шины видеоданных, объем и тип видеопамяти;

интерфейс соединения с системной платой компьютера (PCI-Express или

AGP);

частота вертикальной развертки изображения (для CRT-монитора должна быть не менее 85 Гц);

возможность совместной работы нескольких видеоадаптеров (режим SLI или

CrossFire);

типом выходного видеосигнала (аналоговый или цифровой) и интерфейс подключения к монитору;

наличие аналогового входа для оцифровки внешнего видеосигнала;

максимальное число кадров отображения в секунду;

и) числом и типом портов ввода-вывода для подключения периферийных устройств, которые бывают типов:

-устаревшего параллельного интерфейса LTP или ЕСР (подключают принтер);

-последовательного интерфейса COM стандарта RS-232C;

-универсальной последовательной шины USB (версий 2.0 и 3.0);

-интерфейса высокоскоростного подключения бытовой электроники FireWire;

-инфракрасного порта для беспроводной связи IrDA;

-беспроводного радио интерфейса Bluetooth;

-беспроводного радио интерфейса Wi-Fi;

к) параметры аудиосистемы:

адаптера (звуковой карты) и аидио-интерфейс ПК;

л) интерфейс подключения

к

локальной вычислительной сети (LAN-адаптера);

м)

интерфейс подключения

к

глобальной сети Интернет;

н)

массогабаритные

показатели – особенно

важны для мобильных устройств,

при этом ширина и длина

соответствуют размерам

экрана, а минимизируется толщина

и вес устройства; п) дизайн, в частности дизайн системного блока называется модингом;

р) мощность блока питания в вольт-амперах [ВА], которая должна быть достаточной для эффективного обеспечения энергией всех компонентов в длительном режиме;

с) способность к модернизации – простота наращивания объемов памяти и замены ЦП или видеоадаптера на более производительный вариант;

т) стоимость, все компоненты компьютера должны относиться к одному из трех указанных выше ценовых классов.

13

2.4 Структурная схема персонального компьютера

Т

CPU

Блок питания

ИБП

Питание

 

Системный блок компьютера

 

 

 

 

 

Внутренняя память

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К ЛВС

 

КП

 

 

КПДП

 

 

ОЗУ

 

Cache

 

 

 

ПП

 

 

 

 

 

ЭПП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Системная шина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

каналВидео

 

 

каналАудио

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Внешняя память

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КВП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RAID

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НГМД

 

 

 

НЖМД

 

 

 

НОД

 

 

 

 

НМЛ

 

Flash

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВА

 

 

 

АА

 

 

 

 

 

КВВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Порты ввода-вывода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PS/2

 

 

LTP

 

 

 

COM

 

 

 

 

USB

 

 

 

IR

 

 

Wi-Fi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Монитор

 

АМ

 

 

Микрофон

 

Клавиатура

 

Мышка

 

 

Принтер

 

Сканер

 

 

 

Плоттер

 

 

 

Проектор

 

 

Модем

 

 

TV-тюнер

 

 

 

Web-камера

 

 

Игровые устройства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Периферийные устройства

 

Видео-устройства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.20 – Упрощенная структурная схема персонального компьютера

В общем случае персональный компьютер (ПК) состоит из следующих элементов: - системный блок, внутри которого реализованы вычислительная система и

подсистема памяти;

 

 

 

 

 

- видеомонитор

(дисплей),

предназначенный

для

вывода

визуальной

информации;

 

 

 

 

 

-акустические мониторы (колонки) для вывода аудиоданных;

-клавиатура, используемая для ввода символьных данных;

-ручной манипулятор тип «компьютерная мышь»;

-периферийные устройства, расширяющие функции ввода или вывода данных.

На структурной схеме (Рисунок 2.20) обозначены следующие компоненты системного блока персонального компьютера (ПК):

-ЦП – модуль центрального процессора (CPU) с системой охлаждения, анализирует и выполняет команды, является объединением АЛУ, УУ;

-Т – таймер обеспечивает отсчет и программирование интервалов времени;

-ОП - оперативная память (RAM) энергозависимая память, в которой размещаются непосредственно выполняемые процессором данные и программы;

-КЭШ – кэш-память (Cashe) – быстродействующая часть оперативной памяти, в которой расположены наиболее важные и часто используемые данные;

-ПП - постоянная память (ROM) –память в виде микросхемы хранящая данные, обеспечивающей запуск компьютера и загрузку операционной системы;

-ЭППП - энергонезависимая перепрограммируемая постоянная память (CMOS);

-КПДП - контроллер прямого доступа к памяти (DMA) для организации обмена данными между памятью и периферийными устройствами без участия CPU;

-КП - контроллер прерываний организует систему аппаратных прерываний компьютера; прерывание – приостановка выполнения основной программы, вызванное событием, требующей немедленной обработки;

- ВА – видеоадаптер (видеокарта), электронная плата, вырабатывающая

14

аналоговый сигнал для подключения монитора;

-АА – аудиоадаптер для ввода-вывода звуковых данных;

-СА – сетевой адаптер, предназначенный для подключения компьютера к локальной вычислительной сети;

-АМ - акустический монитор – встроенный динамик или внешняя аудиосистема;

-КВВ - контроллер внешних устройств ввода-вывода, который позволяет обмениваться данными с периферийными устройствами через порты;

-КВП - контроллер внешней памяти;

-НЖМД - накопитель на жестком магнитном диске (HDD) или твердотельном диске (SSD);

-НГМД - накопитель на гибком магнитном диске (FDD);

-НОД - накопитель на оптическом диске (стандарта CD или DVD);

-flash – твердотельный накопитель на электронных микросхемах;

-БП - блок питания.

Вне системного блока располагаются следующие элементы:

-ИБП – источник бесперебойного питания компьютера электроэнергией;

-монитор (дисплей) – устройство визуального отображения данных;

-клавиатура – устройство для ввода символьных данных;

-мышь – ручной манипулятор задания перемещений;

-принтер – устройство вывода на бумагу данных («твердой» копии);

– модем (может быть внутренний и внешний) – устройство для подключения компьютера к вычислительным сетям через телефонные линии связи.

Всостав внутренней памяти компьютера входят следующие компоненты:

регистры микропроцессора, куда непосредственно помещаются данные при выполнении операций по их обработке;

оперативная память;

постоянная память;

кэш–память.

Квнешней памяти относят следующие компоненты:

накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД) или Hard Disk Drive (HDD);

накопитель на твердотельном диске (НТТД) или SSD;

накопитель на электронной карте памяти;

накопитель на гибких магнитных дисках НГМД (Floppy Disk Drive FDD);

накопитель на оптических и магнитооптических дисках (НОД);

накопитель на магнитной ленте (стример);

твердотельную внешнюю память на электронных микросхемах, представляющие отдельные модули, подключаемые к ПК (флэш-драйв).

Порты ввода-вывода используются для организации подключения внешних (периферийных) устройств ввода вывода. Подробнее см. подраздел 2.7.

Основу системного блока составляет системная (материнская) плата, на которой и выполнены модуль процессора, оперативная память, системная шина, контроллеры ввода–вывода и внешней памяти, аудиоадаптер. В состав современных системных плат могут входить видеоконтроллер и сетевой адаптер.

2.5Назначение и характеристики устройств ПК

2.5.1Модуль центрального процессора

Модуль центрального процессора (ЦП или CPU - англ.) включает в себя микропроцессор со встроенной кэш памятью первого уровня (на кристалле) и второго уровня (в корпусе процессора), оснащенный системой охлаждения. В составе многоядерных процессоров появилась кэш память третьего уровня L3, в которой хранятся общие для всех ядер данные. В составе ЦП компании AMD имеется также встроенный контроллер шины оперативной памяти и графический процессор для обработки видео данных, аналогичное решение имеют Core i3, Core i5 и Core i7 от

Intel.

Различают два основных класса массовых ЦП для компьютеров:

1) CISC-процессоры (Complex Instruction Set Computing) с архитектурой,

основанная на усложнѐнном наборе команд. Представителями CISC является семейство

15

Intel x86 (сейчас эти ЦП являются CISC только по внешней системе команд);

2) RISC-процессоры (Reduced Instruction Set Computing) с архитектурой,

построенной на основе сокращѐнного набора команд (серии PowerPC, включая G3, G4 и G5). В мобильных устройствах (КПК, мобильные телефоны, цифровые носители, плееры, портативные игровые консоли, калькуляторы) широко представлена 32-битная архитектура ARM (ранее Advanced RISC Machine — усовершенствованная RISC-машина, предшественник — Acorn RISC Machine), разрабатываемая британской компанией ARM Limited, отличающихся низким энергопотреблением. По лицензии их производят

Atmel, Cirrus Logic, Marvell, NXP, STMicroelectronics, Samsung, Qualcomm, Sony Ericsson, Texas Instruments, nVidia, Freescale.

Рисунок 2.21 – Структура кристалла 4-хядерного ЦП AMD Trinity

Современные ЦП имеют конвейерную архитектуру (pipelining. Каждую из операций ЦП сопоставляют одной ступени конвейера. Такая организация ЦП разбивает сложные действия на отдельные этапы с небольшим временем выполнения, выполняемые в отдельном блоке. Максимальная длина этапа определяет время такта процессора. Снижения времени такта достигается увеличением числа этапов при выполнении сложных действий. При отсутствии конвейера выполнение команды займѐт минимум n тактов и для исполнения m команд понадобится n*m тактов; при использовании конвейера для выполнения m команд в наилучшем случае понадобится всего лишь n + m тактов. Суперскалярная архитектура ЦП позволяет выполнять несколько инструкций за один такт процессора. Выделяют два варианта конвейерной организации процессора:

1)конвейер процессора (конвейером непредсказанного перехода) для прохождения операции от момента считывания из кэша инструкций до полного завершения, в случае неправильного предсказания перехода в программе происходит отмена работы, выполненной во всех этапах (сброс конвейера);

2)конвейер прохождения операции через функциональное устройство, его

определяет время ожидания результатов операции другой операцией, использующей эти результаты в качестве операндов. Такое время выполнения операции в функциональном устройстве называют латентностью. Простые операции целочисленной арифметики и логики выполняются в функциональных устройствах синхронно, без конвейеризации - имеют латентность равную единице.

Передача данных из кэш-памяти и оперативной памяти реализуется также с помощью конвейеров.

Внеочередное исполнение операций ЦП делает возможным выполнение операций в ином порядке, чем это определено в программе: поздние по коду операции могут исполняться перед предшествующими, если не зависят от результатов предыдущих операций. Это компенсирует ожидание считывания данных из кэшей верхних уровней и из оперативной памяти и оптимизирует выполнение смежных операций.

Основные характеристики процессора:

1) условное обозначение процессора и наименование его микроархитектуры, для ПК используются следующие модели:

16

- производства Intel Inc.: Atom, Celeron, Core 2 Duo, Core 2 Quart, Core i7, Core i5, Core i3;

-производства AMD: Sempron, Athlon 64, Athlon 64 FX (имеет 128 битный интерфейс), Athlon 64 X2, Phenom, Phenom II, а также серия с встроенным

GPU – E-350, E-450, A4, A6, A8 и A10;

-производства VIA (Тайвань): C3 Samuel-2 (Socket 370), Nano;

2) число процессорных ядер в одном корпусе: для настольных систем в настоящее время используют два типа CPU:

-одноядерные - с одним ядром (Sempron, Seleron, Athlon 64, Core Solo);

-двуядерные – с двумя ядрами (Athlon 64 X2, Intel Core 2 Duo);

-трехядерные – с тремя ядрами: Phenom X3;

-четырехядерные – с четырьмя ядрами: Intel Core 2 Extreme и Core 2 Quadra, Intel Core i7, AMD Phenom X4 и Phenom II X4;

-шестиядерные ЦПУ: Intel Core i7 980X и AMD Phenom II X6 1090T;

-восьми- и двенадцати-ядерные CPU для высокопроизводительных систем

(серия AMD Opteron 6000);

 

 

3) разрядность шин

адресов и

данных, которая определяет число

одновременно

передаваемых

бит по

шине

адресов, (все ЦП для ПК являются 64

разрядными);

 

 

 

 

4)частота системной шины (FSB), измеряемая в мегагерцах – число тактов обращений за 1 с, измеряется в МГц (1 000 000 Гц) или ГГц (1 000 000 000 Гц);

5)тактовая частота ядра процессора, измеряемая в гигагагерцах (Гц), которая определяется по формуле: частота ядра = частота FSB ∙ множитель,

(AMD Phenom II X4 940 разогнан до 6,5 ГГц при помощи жидкого гелия);

6)тип разъема ЦП для подключения к системной плате:

-для Athlon XP – Socket A (PGA 462),

-для Pentium III и Celeron 750-1300 – Socket 370;

-Intel Core Solo, Core 2 Duo и Coe 2 Quart – Socket T (LGA 775);

-Sempron и Athlon 64, Athlon 64 X2 – Socket AM2;

- Phenom

с Socket AM2+ – 940 выводами, не совместим с серверным

Socket

940;

-Phenom II с Socket AM3 – 938 ножек на ЦП и 941 выводами на плате;

-Core i7, Core i5, Core i3 – Socket B (LGA 1366) и Socket H (LGA 1156);

7)тип встроенной системы инструкций (дополнительных команд): x86, x8664, 3DNow, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2, SSE5;

8)технология изготовления, определяющая размеры затвора транзистора на кристалле, измеряется в нм: 90, 65, 45, 32 (наиболее современные 22 нм);

9)объем кэш памяти первого (L1-кэш, располагаемый непосредственно на кристалле процессора), второго уровня (L2-кэш, располагаемого в одном корпусе) и третьего уровня (L3-кэш только для многоядерных систем), где располагаются наиболее частот используемые данные и инструкции;

10)уровень суперскалярности, который показывает во сколько параллельных потоков на каждом этапе обрабатываются инструкции (операции), в современных ЦП измеряется от 3 (P-4 и K8) до 4-5 (P8);

11)максимальная рассеиваемая мощность (TDP - англ. Thermal Design Point) процессором в ватах (Вт), определяет максимальный нагрев ЦП для системы охлаждения, некоторые современные Core i7 рассеивают до 130 Вт;

12)возможность разгона процессора за счет разблокировки множителя для увеличения частоты FSB и величины напряжения. AMD выпускает серию Black Edition настольных CPU для любителей разгона (overclocking);

13)наличие встроенного контроллера интерфейса с оперативной памятью. Athlon XP имели встроенный контроллер стандарта DDR, Athlon и Phenom под AM2 и

AM2+ - стандарта DDR2, Phenom II под AM3 и Core iX –

DDR3;

14) наличие встроенного графического ядра

(GPU) в корпусе ЦП, что

позволяет не использовать отдельный видеоадаптер для

ПК.

17

Рисунок 2.22 – ЦП: Cell, Core 2 Duo, Phenom II X4 и Core i7

Сейчас используются семейства CPU производства Intel для ПК:

1)Celeron M – низкобюджетный ЦП для мобильных систем;

2)Intel Core — устаревшее семейство 64-разрядных микропроцессоров, предназначенных для клиентских систем и основанных на микроархитектуре Core, имеет модификации:

- Core Solo (Yonah) – одноядерные ЦП для мобильных ПК, 2006 года, 65 нм техпроцесс, сняты с производства;

- Core Duo (Yonah) – двуядерные ЦП для мобильных ПК, 2006 года, 65 нм техпроцесс, сняты с производства;

- Core 2 Solo – модификация Core 2 для одноядерных мобильных ЦП: Merom-L

(65 нм, 2007 г.) и Penryn-3M (45 нм, 2008 г.);

- Core 2 Duo – дальнейшее развитие семейства двухядерных ЦП, включали следующие кодовые модели для настольных ПК: Conroe (65 нм, 2006 г.), Allendale (65 нм, 2007 г.), Wolfdale (45 нм, 2008 г.). Для мобильных ПК использовались:

Merom (65 нм, 2006 г.) и Penryn (45 нм, 2008 г.);

- Core 2 Extreme – модели семейства Core 2 максимальной производительности. Для настольных ПК выпускались: Conroe XE (2 ядра, 65 нм,

2006 г.), Kentsfield XE (4 ядра, 65 нм, 2006 г.), Yorkfield XE (4 ядра, 65 нм, 2007 г.);

-Core 2 Quad – четырех-ядерные ЦП семейства Core 2. Для настольных ПК предназначались Yorkfield (45 нм, 2008 г.). Для мобильных ПК подсемейство Penryn

(45 нм, 2008 г.);

3) Intel Atom выполняются с применением 32 нм с рабочей частотой до 1,8 ГГц, они потребляют всего 0,6-13 Вт энергии;

4) Intel Xeon – серверный вариант различных семейств процессоров Intel, отличается от настольных ЦП увеличенным кэшем и поддержкой больших многопроцессорных систем;

5) Intel Core i7, Core i5 и Core i3 – современное семейство, использующее микроархитектуры Ivy Bridge (2012 года – модели Intel Core iX 3XXX с графикой

Intel HD4000), Sandy Bridge (2011 года - модели Intel Core iX 2XXX с Intel HD3000), Nehalem (2010 года - модели Intel Core iX XXX с Intel HD Graphics),

является преемником Intel Core 2:

-Core i7 – самый высокопроизводительный ЦП для high-end систем с интегрированным трехканальным контроллером памяти DDR3. CPU для разъема LGA 1366, FSB заменена на QPI (QuickPath Interconnect. Контроллер памяти в Core i7

поддерживает до 3-х каналов памяти, и в каждом может быть один или два блока памяти DDR3 DIMMs. Поэтому материнские платы на s1366 поддерживают до 6 планок памяти, а не 4 - для Core i7, i5 и i3 на сокете 1156 по-прежнему двухканальный. Поддержка только памяти стандарта DDR3-800/1066 MHz (для Intel Core i7 980 поддержка памяти DDR3-1066 MHz). Современный Core i7 - однокристальное устройство: все ядра, контроллер памяти и кэш находятся на одном кристалле. Поддержка Hyper-threading дает до 12 (в зависимости от модели CPU) виртуальных ядер. Технология Turbo Boost автоматически увеличивает производительность CPU при необходимости. Начиная с микроархитектуры Sandy Bridge поддержка DRM технологии «Intel Insider» для стриминга видео высокой четкости;

-Core i5 6xx (Clarkdale микроархитектуры Nehalem) — 2010 год, 2 ядра, s1156, двухканальный контроллер памяти, 32 нм техпроцесс, TDP 73Вт, встроенный контроллер PCI-E 2.0 на 16 линий, встроенное графическое ядро Intel HD Graphics. Intel Core i5 — семейство процессоров x86-64 от Intel. Позиционируется как семейство CPU среднего уровня цены и производительности. Имеют встроенный контроллер памяти и поддерживают технологию Turbo Boost (автоматический разгон

18

процессора под нагрузкой). Как и другие процессоры для разъемов LGA 1156/LGA 1155, Core i5 соединяются с чипсетом через шину DMI;

- Core i3 - CPU начального и среднего уровня цены и производительности. Имеют встроенный графический процессор и встроенный контроллер памяти, соединяются с чипсетом через шину DMI или DMI 2.0. Поддерживают инструкции -

MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2. Поддерживают технологии - Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST), Intel 64, XD bit (an NX bit implementation), Intel VT-x, Smart-Cache, а также технологию Hyper-threading, обеспечивающую 4

потока вычислений на 2 ядрах. Не поддерживают технологию Turbo;

- Pentium G6950 (Семейство Clarkdale) — 2010 год, 2 ядра, s1156,

двухканальный контроллер памяти, 32 нм техпроцесс, TDP 73Вт, встроенный контроллер PCI-E 2.0 на 16 линий, встроенное графическое ядро Intel HD Graphics.

Рисунок 2.23 – Intel Core i7 и Core 2 Extreme QX9770 бес крышек корпуса Таблица 2.2 - Характеристики ЦП производства Intel для настольных ПК

Модель процессор

Core i7-

Core i7-

Core i7-

Core i7-

Core i7-

Core i7-

 

875K

875K

2600K

2600K

3770K

3770K

 

 

 

 

 

 

 

Наименование ядра

Nehalem

Nehalem

Sandy

Sandy

Ivy

Ivy

 

 

HT

Bridge

Bridge HT

Bridge

Bridge HT

 

 

 

 

 

 

 

Техпроцесс

45 нм

45 нм

32 нм

32 нм

22 нм

22 нм

Частота ядра, ГГц

2,4

2,4

2,4

2,4

2,4

2,4

Число ядер/потоков

4/4

4/8

4/4

4/8

4/4

4/8

вычисления

 

 

 

 

 

 

Кэш L1, I/D, КБ

32/32

32/32

32/32

32/32

32/32

32/32

Кэш L2, КБ

4×256

4×256

4×256

4×256

4×256

4×256

 

 

 

 

 

 

 

Кэш L3, МиБ

8

8

8

8

8

8

Частота ядра, ГГц

2,4

2,4

2,4

2,4

2,4

2,4

Семейства CPU производства AMD предназначенные для ПК:

 

 

1) AMD Athlon

64 / Opteron (архитектура K8)

— первый

64-разрядный ЦП для

настольных ПК с поддержкой AMD64 (x86-64) и наличием встроенного контроллера памяти DDR (Socket 745 и 939) или DDR2 (Socket AM2), представлен моделями:

-Athlon 64 (Clawhammer/K8) основаны на архитектуре AMD K8. Используется технология Cool'n'Quiet для уменьшения энергопотребление ЦП в моменты простоя. Первые модели вышли в сентябре 2003 г. С техпроцессом 130 нм техпроцессу. Размер кеша L2 равен 512 Кб (Athlon 64 2800+, 3000+, 3500+, 3400+) или 1024 Кб (Athlon

64 3200+, 3400+, 3700+, 4000+). ЦП выпускались для Socket 754 (Athlon 64 2800+,

3000+, 3200+, 3300+, 3400+, 3700+) с одноканальным контроллером памяти и для

Socket 939 (Athlon 64 3400+, 3500+, 4000+) с двухканальным DDR400. TDP - 89 Вт;

-Athlon 64 (Newcastle/K8), выпуск с апреля 2004 г., модернизированный

Clawhammer. Кеш память - 512 Кб, для Socket 754 (Athlon 64 2600+, 2800+, 3000+,

3200+, 3400+) имели одноканальный контроллер памяти DDR400, остальные (Athlon 64 3500+, 3800+) для Socket 939 - двухканальный контроллер DDR400. TDP - 89 Вт;

-Athlon 64 (Winchester/K8) выпускались с сентября 2004 г по 90 нм техпроцессу. объѐмом кеш-памяти L2 – 512 Кб (за исключением Athlon 64 3700+, с 1024 Кб). Все модели предназначены для Socket 939 и оснащены 2-хканальным контроллером памяти DDR400. TDP - 67 Вт. Были выпущены Athlon 64 с рейтингами:

3000+, 3200+, 3500+, 3700+;

-Athlon 64 (San Diego/K8) вышли в апреле 2005 г. В ядро добавлены новые инструкции совместимости с Intel SSE3 и обновлѐн двухканальный контроллер памяти

19

до DDR500. Предназначены для Socket 939. Кеш L2 - 1024 Кб (кроме Athlon 64 3500+

с512 Кб). TDP - 89 Вт. Выпущены Athlon 64: 3500+, 3700+, 4000+.

-Athlon 64 (Venice/K8) выпускались с апреля 2005 г. Ядро – это аналог San Diego с 512 Кб кеш-памяти L2. TDP - 89 Вт. Были выпущены Athlon 64 для Socket 939: 3000+, 3200+, 3400+, 3500+, 3800+ и для Socket 754 - 3000+;

-Athlon 64 FX (ClawHammer — SledgeHammer/K8) вышел в сентябре 2003 г. по

130 нм техпроцессу. Это «экстремальная» версия Athlon 64 с гибридным ядром

ClawHammer и SledgeHammer предназначалась для Socket 939 (Athlon 64 FX-53 и FX-

55). Объѐм кеша L2 равен 1024 Кб. TDP - 104 Вт;

-Athlon 64 FX (San Diego/K8) - выпускался с апреля 2005 г. Это

«экстремальная» версия Athlon 64 на ядре San Diego. TDP - 110 Вт. Были выпущены

Athlon 64: FX-55 (2600), FX-57 (2800), 4000+ (2400), 3700+ (2200).

-

Athlon

64 X2 (Manchester/Toledo/K8) - двуядерный ЦП выпустили в июне

2005 г.

Каждое

ядро обладает кеш-памятью L1 и L2, а контроллер памяти DDR400 и

контроллер шины HyperTransport общие. Предназначен для Socket 939. Manchester

имеет 512 Кб L2 для

каждого ядра, Toledo - 1024 или 512 Кб L2. TDP - 110 Вт.

Были выпущены Athlon

64 X2: 3800+, 4200+, 4400+, 4600+, 4800+.

-Athlon 64 FX-60 (Toledo) вышел в январе 2006 г. Объѐм кеш-памяти равен 1024 Кб для каждого ядра, идентичен процессорам Athlon 64 X2 на ядре Toledo. Тактовая частота — 2600 МГц.

-Mobile Athlon 64 (ClawHammer) мобильный ЦП с энергосберегающей технологией PowerNow! представлен в сентябре 2003 г для Socket 754. Объѐм кеша L2 - 1024 Кб. На этом ядре было выпущено несколько видов ЦП: Mobile Athlon 64 DTR (Desktop replacement) с TDP=81,5 Вт со следующими рейтингами: 2800+ (1600МГц), 3000+ (1800МГц), 3200+ (2000МГц), 3400+ (2200МГц), 3700+ (2400МГц);

-Mobile Athlon 64 с TDP=62 Вт мобильный ЦП со следующими рейтингами:

2800+ (1600 МГц), 3000+ (1800 МГц), 3200+ (2000 МГц), 3400+ (2200 МГц);

-Mobile Athlon 64 (Odessa) мобильный ЦП представлен в апреле 2004 г. По сути это ядро Newcastle с энергосберегающей технологией PowerNow!. Предназначен для Socket 754, кеш L2 равен 512 Кб. Выпущены ЦП Mobile Athlon 64 DTR (Desktop replacement) 2800+ на 1600 МГц c TDP=81,5Вт и Mobile Athlon 64 LP (Low Power) с TDP=35 Вт тепла с рейтингами: 2700+, 2800+, 3000+;

-Mobile Athlon 64 LP (Oakville) мобильный ЦП с энергосберегающей технологией PowerNow! для Socket 754 представлен в августе 2004 г. Кеш L2 - 512 Кб, TDP=35Вт. Были выпущены ЦП с рейтингами: 2700+, 2800+, 3000+.

-Mobile Athlon 64 (Newark) – мобильный ЦП с ядром San Diego с

энергосберегающей технологией PowerNow! представлен в апреле 2005 г. для Socket

754.Кеш L2 - 1 Мб, TDP=62 Вт. Выпущены ЦП с рейтингами: 3000+, 3200+, 3400+,

3700+, 4000+, 4400+.

-Athlon 64 (Orleans/K8) выпустили во втором квартале 2006 г. для Socket AM2 с двухканальным контроллером памяти DDR2. Частота шины HyperTransport увеличилась до 333 МГц. Размер кеша L2 - 1 Мб. Выпущены Athlon 64 3500+, 3700+, 4000+, 4300+, 4500+;

- Athlon 64 X2/FX (Windsor) двуядерные выпустили во II квартале

2006

г.

для Socket AM2 c двухканальным контроллером памяти типа DDR2 по

90

нм

техпроцессу. Кеш L2

- по 1Мб на ядро. Выпущены модели: Athlon 64 X2

4200+,

4600+, 4800+, 5000+,

6000+, 6400+, а также Athlon 64 FX-60 и FX-62.

 

 

2)AMD Sempron – бюджетный вариант ЦП на упрощенной архитектуре K8. Выпускаются одноядерные и двуядерные варианты, Sempron 2100+ имеет 65-нм техпроцесс и рабочую частоту ядра 1,8 ГГц;

3)AMD Turion 64 одноядерный вариант 64-битного ЦП Sempron для мобильных ПК под Socket S1, не выпускаются, но Turion MK достаточно распространен в бюджетных ноутбуках. Объѐм кэш-памяти L2 в 512 кбайт.

4)AMD Turion X2 - двуядерные мобильные ЦП, менее производительны и

экономичны, чем Core 2 Duo, но дешевле. Популярны в среднем ценовом

сегменте –

от $800 до 1200. Частота FSB – от 1.6 до 2.3 ГГц, объем

кэш L2 2x512 кбайт;

5) AMD Phenom (архитектура K9) – многоядерные ЦП

выпускаются с

марта 2008

г. Серия включает ядра:

- Toliman (трехядерные Phenom X3), 2400 МГц , кэш L2 - 3 x 512 Кб, кэш L3

-2 Мб, TDP=95 Вт, под AM2+. Выпускаются: Phenom X3 8750 Black Edition, 8850;

-Agena (четырехядерные Phenom X4), 1800 - 2500 МГц, кэш L2 - 4 x 512 Кб,

20

кэш L3 2 МБ (общий) TDP=65-140 Вт, под AM2+. Phenom X4: 9100e, 9150e, 9350e, 9450e, 9500, 9550, 9650, 9600, 9600B, 9600 Black Edition, 9700, 9750, 9750B, 9850, 9850 Black Edition, 9950 Black Edition,

6)AMD Phenom II (архитектура K10) – многоядерные ЦП с марта 2009 г выпускались для разъемов AM2+ и AM3, выпускаются следующие варианты ядер:

- Heka (трехядерные Phenom II X3) с частотой 2600 МГц, кэш L2 - 3x512 Кб, L3 - 6 МБ (общий), TDP=95 Вт для AM3: Phenom II X3 710, 720, 740;

- Deneb (четырехядерные Phenom II X4) с 2600 МГц, кэш - 4 x 512 Кб, L3 - 4 Мб (общий), TDP=95 Вт, под AM3: Phenom II X4 810, 920, 940, 945, 955 Black Edition, 965 Black Edition, 970 Black;

- Thuban (шестиядерные Phenom II X6) 2800 МГц, кэш L2 - 6 x 512 Кб, L3 - 6 Мб (общий), TDP=95-125 Вт, под AM3: Phenom II X6 1055T, 1075T, 1090T Black Edition;

7)AMD Swift (ранее Fusion) с архитектурой K10, выпуск планируется на конец 2001 года. Содержит встроенное видео-ядро, поддерживает работу с памятью DDR3 и имеет низкое энергопотребление, выполняется по 45-нм техпроцессу и рассчитан на установку в новый разъем Socket FS1.

2.5.2Системы охлаждения

Система охлаждения процессорных модулей предназначена для эффективного отвода тепла рассеиваемой мощности с кристалла:

1)пассивное охлаждение, обеспечиваемое с помощью только одних радиаторов, устанавливаемых сверху на процессор, используется для мобильных ПК;

2)активное охлаждение обеспечивается за счет установки вентилятора для обдува радиатора, закрепленного на микросхеме. Данный вид системы является наиболее дешевым вариантом, но слишком шумным.

а) б)

Рисунок 2.24 – а) пассивное и (б) активное охлаждение ASUS K8A4-8SB3 для ЦПУ AMD 3) система жидкостного охлаждения, когда через радиатор ЦП прокачивается

охлаждающая жидкость, отводящая тепло. В состав системы входят элементы:

-водоблок с медной подложкой, размещаемый на охлаждаемой поверхности ЦП, через который прокачивается жидкость;

-водяной насос для перекачки охлаждающей жидкости с системой трубок;

-теплообменник, который устанавливается снаружи системного блока для передачи тепла во внешнюю среду и может оснащаться вентилятором;

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]