Функциональная схема работы компьютера

Прежде чем говорить о тех или иных опциях BIOS Setup стоит рассмотреть, как работает персональный компьютер, из каких аппаратных компонентов он состоит, как происходит их взаимодействие.

Наглядное представление об устройстве компьютера и взаимодействии отдельных компонентов проще всего получить, глядя на блок-схему. На протяжении многих лет использовался классический вариант взаимодействия, показанный на рис. 1. Так, в частности, функционируют имеющиеся до сих пор у многих пользователей компьютеры на основе процессоров Pentium 4 Socket 478, Athlon XP и им подобных. Единственное, шина ISA — атрибут достаточно старых моделей.

На этой блок-схеме показаны только устройства, находящиеся в системном блоке, серым цветом отмечены компоненты, являющиеся частью материнской (основной) платы компьютера.

Рис. 1. Классическая функциональная схема работы компьютера

Чтобы синхронизировать работу всех частей компьютера, обмен данными между ними осуществляется с фиксированными частотами — по тактам. Так, системная шина компьютера может функционирует на частоте 66, 100, 133, 166, 200, 266, 333, 400 МГц (имеется в виду именно физическое значение частоты, а не скорость передачи данных), одна из этих же частот используется и при обмене с памятью. Шина PCI в штатном режиме работает на частоте 33 МГц, а AGP — на частоте 66 МГц.

Все эти частоты жестко связаны друг с другом. Проиллюстрируем это на примере. Пусть частота системной шины равна 133 МГц. При использовании оптимальной с точки зрения производительности оперативной памяти, частота шины памяти будет равна частоте системной шины. При этом частота шины PCI будет равна 1/4 от частоты системной шины, а частота шины AGP — 1/2 от частоты системной шины.

На других частотах системной шины делители будут, естественно, другими.

Во многих старых чипсетах эти частоты задавались одним-единственным тактовым генератором, а нужное значение получалось с помощью программируемых делителей. Таким образом, если повысить (или понизить) частоту системной шины, соответствующим образом изменялись и все остальные частоты. В современных разработках вместо одного тактового генератора используется несколько. Первый, к примеру, задает частоту системный шины и шины памяти, а второй — частоты шин PCI и AGP. Такое решение существенно облегчает разгон компьютера, позволяя при любых значениях частот системной шины и шины памяти сохранять штатные частоты шин PCI, AGP или PCI Express.

Многие компоненты способны передавать по шине за такт не одно значение, а два (процессоры AMD Athlon XP и Duron, память DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM), или даже четыре (процессоры Intel Pentium 4 и последующие, а также бюджетные модификации на их основе). Таким образом, скажем, для процессора Pentium 4 при физической частоте системной шины 133 МГц скорость обмена данными будет составлять 533 МГц. Кстати говоря, скорость обмена данными по той или иной шине часто называют эффективной частотой этой шины.

На рис. 2 приведена функциональная блок-схема компьютера на основе процессоров Intel для Socket 775 (последние модификации Pentium 4 и Celeron, Pentium D, семейство Core 2 и им подобные). Как видите, изменилось не многое: окончательно ушла в прошлое шина ISA, появилась новая высокоскоростная шина PCI Express. Видеокарта (или видеокарты, если их несколько) тоже использует эту шину. Жесткие диски приводы оптических дисков нынче рекомендуется подключать к шине SATA (Serial ATA), хотя в некоторых чипсетах сохранился и интерфейс IDE.

Рис. 2. Функциональная схема работы современного компьютера с контроллером памяти в чипсете

Гораздо интереснее посмотреть на функциональную блок-схему при использовании процессоров AMD, начиная с Athlon 64 и Sempron на их основе, а также Intel Core i7 (рис. 3). Основное отличие — контроллер памяти интегрирован непосредственно в процессор. Как следствие, оперативная память подключается к нему напрямую, минуя чипсет.

Рис. 3. Функциональная схема работы компьютера с интегрированным в процессор контроллером памяти

Опубликовано 24.11.2008.