5 заметок с тегом

архитектура компьютера

Позднее Ctrl + ↑

Архитектура. Материнская плата

Материнская плата выполняет две функции: к ней прикрепляются остальные части компьютера и она ими же управляет.

Размеры плат

Размеры зависят от задачи и требованиям по мощности. Расскажем про три ходовых типа плат, функции у всех карт одинаковые.

Типы размеров обозначают так: ATX, micro-ATX и mini-ITX.
ATX — Advanced Technology Extended. Это значит, что компьютер можно улучшать, меняя составляющие.

ATX — 30х24 сантиметра, чуть больше листа А4.
Много ячеек для оперативки, несколько разъёмов для видеокарт и жёстких дисков. Ставят в домашние мощные компьютеры для игр, стриминга, монтажа видео и других тяжёлых вещей. Средняя цена ≈6-7 тыс. рублей.

Micro-ATX — 24х24 сантиметра.
Меньше разъёмов, меньше слотов и меньше возможностей, но более плотная расстановка и низкая цена. На таких картах можно делать всё тоже самое, что и на ATX, но скорость износа будет быстрее. Средняя цена ≈3.5-5 тыс. рублей.

Mini-ITX — 17x17 сантиметров, чуть меньше школьной тетрадки.
Очень плотная расстановка и ещё меньше возможностей. Обычно по одному слоту под оперативку, видеокарту и диск. На них собирают банковские терминалы и моноблоки. Средняя цена ≈5 тыс. рублей.

ATX → Micro-ATX → Mini-ITX

Устройства управления

На материнке есть два чипа: северный мост и южный мост. Вместе их называют чипсетом.

Северный мост управляет взаимодействием процессора, памяти и видеокарты. Чтобы эта связь работала быстрее, он расположен рядом с процессором или внутри процессора. Внутренний северный мост используют Intel в процессорах на архитектуре skylake и новее.

Чтобы разогнать процессор, поставить новые планки памяти или заменить видеокарту, придётся смотреть на параметры северного моста. Если на слабую плату поставить что-то мощное, можно спалить мосты и все внутренности. Северный мост связан с материнской платой и внешними устройствами через южный мост.

Южный мост обрабатывает периферию: клавиатуру, мышку, флешки, принтеры, сканеры, вебки.
Он слабее северного, потому что процессор, оперативка и видеокарта приоритетнее внешних портов и внешней памяти.

Но северный мост без южного не получит указаний к действиям, потому что мышка и клавиатура проходят сначала через южный мост. В любом случае, смерть одного из мостов делает компьютер бесполезным до замены платы.
Еще на материнке есть генератор импульсов, мы расскажем о нём когда дойдём до блока питания.

Оранжевый — северный мост, красный — южный мост. Над ними стоят радиаторы для охлаждения

BIOS

BIOS (Basic Input/Output System) — чип с батарейкой для проверки железа, запуска ОС и сохранения системных настроек: время, дата, скорость кулеров, активность usb-шных портов и куча всего опасного. Без батарейки они бы сбрасывались с каждым выключением компьютера.
Пикча

Проверка компьютера называется POST — Power-On Self-Test, компьютер проверяет себя же на работоспособность.

POST-проверка происходит вот так:

  1. Процессор получил ток, загружает код BIOS в оперативку и отдаёт ему управление.
  2. Пока BIOS главный, он задаёт стартовые параметры процессора, контроллера оперативной памяти, частоту шины и остальные настройки железа.
    У видеокарты свой BIOS, он запускается с основным одновременно.
    О видеокарте будет статья попозже.
  3. Проверка успешно закончилась и BIOS загружает операционку из загрузочного сектора в ОЗУ. Она выставляет свои настройки, колдует и появляется рабочий стол.
 40   28 дн   архитектура компьютера

Архитектура. Процессор

В прошлой статье были уровни железа, а с этой начнём разбирать само железо, первым будет процессор.

Что делает

Управляет потоком нулей и единиц для дальнейших вычислений.
Движение курсором, свайп, запуск видео и любые действия на устройствах с процессорами это вычисления. Разложим по пунктам движение курсора:

  1. Двинули мышкой — лазер отправил сигнал в видеокарту через северный мост на материнской плате, что меня подвинули туда-то. О материнке будет следующая статья.
  2. С моста сигнал пошёл к оперативной памяти, там его ждёт ОСка. Она видит, что координаты курсора (x;y) должны поменяться. Формирует запрос, транслирует в ISA и он пошёл к процессору.
  3. Координаты и нужное смещение раскладываются в двоичный код и прогоняются через логические блоки И и ИЛИ, которые состоят из групп транзисторов. Результат попадает в кэш процессора.
  4. Процессор переводит ответ и отправляет в оперативку. ОСка принимает его и отправляет монитору команду «Подвинь курсор на столько-то».

То есть процессор это такой бинарный калькулятор на котором работает всё, потому что данные можно представить в наборе 00110110.

Что внутри

Транслятор для команд микроархитектуры, блок управления, арифметико-логическое устройство для вычислений и память для промежуточных данных.

Блок управляет многопоточными вычислениями и нагрузками на ядра. В некоторых дешёвых процессорах есть запасные ядра, блок включает их после поломки основного.
АЛУ это группа групп транзисторов. То есть определённая комбинация транзисторов работает как логическое И и ИЛИ. Если курсор двигается в положительном направлении, то применяется ИЛИ, если в отрицательном И.
Память устроена также, как в оперативке, только она ближе к процессору, значит быстрее.

Это общая схема для наглядности, не для правдивости.

Зелёная шина для ввода данных в ядро, фиолетовая для вывода

Процессоры создаются при помощи наслаивания тонких пластин друг на друга. Это решает сразу две проблемы: кучности-плотности элементов и соединения составляющих друг с другом.

Количество транзисторов на ядро исчисляется в миллиардах и посчитать сколько их точно не получится. Можно устроится в Интел или АМД, ну и поспрашивать там, потом нам рассказать.

Пути для передачи данных между блоками называют шинами. Они находятся в тех тонких пластинах и делаются из проводникового материала.

 50   1 мес   архитектура компьютера