Системная плата, безусловно, является сердцем и душой каждого компьютера. Системные платы и компоненты, установленные на них (центральные процессоры, оперативная память, чипсеты, BIOS, интегрированные контроллеры) во многом определяют возможности и границы применимости любой системы. Ниже будут рассмотрены основные элементы системной платы и названы наиболее важные моменты, на которые следует обратить внимание.
Форм-фактор
Размеры и местоположение монтажных отверстий системной платы определяются ее форм-фактором. Обычно это первый параметр для оценки системной платы. В настоящее время распространены форм-факторы AT, ATX и NLX (при этом АТХ является наиболее популярным и распространенным форм-фактором). Конечно же, форм-фактор является далеко не самой волнующей из проблем, связанных с системной платой, по сравнению с процессорами и чипсетами. Но следует отметить, что никакая производительность в мире не поможет вам, если системная плата не вмещается в корпус.
Платы расширения
Сами по себе системные платы не являются достаточными для построения компьютера. К счастью, можно легко подключить другие устройства к системной плате при помощи шины расширения. В настоящее время для этой цели применяются архитектуры ISA, PCI,AGP, USB и AMR. Каждая системная плата поддерживает одну или несколько из этих архитектур, а потенциальные возможности системы во многом определяются имеющимися в ней шинами. Например, вы не сможете использовать AGP-видеокарту на системной плате, которая имеет только разъемы PCI. Ниже описываются существующие типы шин.
ISA. Это классическая 16-битная архитектура с тактовой частотой 8,3 МГц практически вышла из употребления. Но несмотря на то, что она обеспечивает ограниченные ресурсы и пропускную способность в сравнении с современными шинами, до сих пор можно встретить ISA-карты, в частности, модемы, специализированные SCSI-адаптеры и звуковые карты. На системной плате обычно присутствует от двух до четырех разъемов ISA, хотя современные системные платы для процессоров Pentium 4 и Athlon больше не поддерживают шину ISA. Если вам в процессе модернизации пришлось иметь дело с ISA-картами, оставшимися от старой системы, убедитесь в том, что ваша новая системная плата поддерживает эту шину. В противном случае это хороший повод отказаться от использования ISA-устройств в пользу современных шин PCI и AG Р.
PCI. Эта системная шина изначально разрабатывалась как 32/64-битная замена шинам ISA и VLB. PCI была разработана для поддержки работы произвольных устройств (VLB изначально поддерживала только видеокарты). Тактовая частота 33 МГц обеспечивает потребности большинства современных устройств, кроме того, она поддерживает прямое управление шиной и спецификацию Plug-and-Play для автоматического управления ресурсами. Современная системная плата может иметь от двух до шести PCI гнезд.
AGP. Стремительное развитие графических ускорителей привело к тому, что пропускной способности шины PCI перестало хватать для удовлетворения их потребностей. В связи с этим была разработан ускоренный графический порт — AGP. AGP является высокопроизводительной шиной для обработки больших объемов видеоданных. Первая версия «спецификации поддерживала передачу данных со скоростью 533 Мбайт/с (в отличие от 133 Мбайт/с у шины PCI), а стандарты AGP 2Х, 4Х и 8Х увеличивают эту скорость в соответствии со своими названиями в два, четыре и восемь раз соответственно. Это открывает совершенно новые возможности для игр и графических приложений. Для нормальной работы AGP необходима поддержка со стороны системного чипсета, BIOS и операционной системы. Microsoft Windows 98 и выше полностью поддерживают стандарт AG Р. В нем также предусмотрена возможность использования части системной памяти для хранения графических текстур, что снижает требования к локальной видеопамяти. Но тем не менее следует выбирать видеокарту AGP с как можно большим объемом встроенной видеопамяти.
USB. Подключение нового устройства к компьютеру всегда было непростым делом. Первые периферийные устройства настраивались при помощи перемычек и DIP-переключателей. Технология Plug-and-play (PnP) облегчила процесс настройки устройств, но не обеспечила их горячее подключение и отключение. Универсальная последовательная шина USB — это современная стандартизированная архитектура, которая позволяет подключать устройства, не заботясь о их настройке и не выключая питания системы. Шина рассчитана только на внешние устройства — мыши, джойстики, клавиатуры и т.д. На современные системные платы устанавливается от двух до шести портов USB.
AMR. Относительно новая спецификация Audio/Modem Riser (AMR) позволяет расширять функциональность системной платы при помощи небольшой дополнительной платы (ризера). Обычно таким образом реализуются модемы и звуковые системы. Несмотря на то, что на многих системных платах присутствуют разъемы AMR (или аналогичные под названием CNR), эти устройства на данный момент не получили широкого распространения. Вследствие этого, несмотря на наличие разъема AMR, может возникнуть необходимость в использовании отдельной звуковой платы или модема.
Процессоры
Центральный процессор (называемый просто «процессором» или CPU) является главным обрабатывающим компонентом на системной плате (рис. 1.8). Все программные команды и данные, в конечном счете, обрабатываются процессором. Чем мощнее и быстрее процессор, тем большей производительностью будет обладать компьютер. При этом он должен полностью поддерживаться системной платы. Таким образом, новый процессор, установленный на устаревшую системную плату, может и не показать той же производительности, что такой же процессор, установленный на современную системную плату. При выборе процессора для замены или модернизации следует удостовериться в том, что системная плата поддерживает его. Практически во всех случаях документация на системную плату или компьютер содержит список процессоров, совместимых с ней. Замена процессора является одним из самых популярных видом модернизации системной платы. Поэтому следует выбирать такую системную плату, на которую в будущем возможно установить новый процессор. В противном случае для установки нового процессора придется менять всю систему.
Радиаторы и вентиляторы
Современные процессоры нагреваются, и очень сильно. Если вы не хотите сжечь процессор сразу после его включения, следует подумать о его охлаждении. Как правило, для этого следует использовать радиатор и вентилятор. Металлический радиатор отводит тепло непосредственно от процессора, а вентилятор охлаждает радиатор при помощи интенсивного воздушного потока. Обычно подходящий радиатор и вентилятор выбирается при покупке процессора.
Оперативная память
Каждому компьютеру необходима память для хранения программных команд и данных, которые обрабатываются процессором. Таким образом, на системной плате просто необходима оперативная память. В старых системных платах оперативная память была встроенной. Потом пришло время модулей формата SIMM с однорядным расположением выводов. В настоящее время системные платы используют исключительно модули памяти с двухрядным расположением выводов (DIMM) или модули памяти Rambus. Модульность в значительной степени облегчает замену неисправной памяти. Существует большое количество видов оперативной памяти, три самые распространенные типа перечислены ниже.
SDRAM (синхронная динамическая память) позволяет обмениваться данными в произвольный момент цикла шины, что повышает общую производительность системы. Кроме того, поддерживается пакетная передача данных, при которой адрес блока данных формируется однократно. Память SDRAM выпускается в виде 168-контактных модулей DIMM и функционирует на тактовых частотах 66, 100 и 133 МГц.
DDR SDRAM (синхронная динамическая память с удвоенной скоростью передачи данных) — вид оперативной памяти, которая может обмениваться данными как на фронте, так и на срезе тактового импульса системной шины, что и приводит к удвоению номинальной пропускной способности. Конечно, это не приводит к удвоению производительности всей системы, но все равно производит заметный положительный эффект. Память DDR SDRAM выпускается в виде 184-контактных модулей DIMM и функционирует на тактовых частотах от 266 до 500 МГц.
RDRAM (оперативная память Rambus) — разработка фирмы Rambus (www.ram-bus.com), которая использует технологию организации каналов между процессором и модулями памяти. Несмотря на ожидания, первоначальное использование этого типа памяти не принесло обещанного роста производительности, а с учетом высокой цены модулей памяти революция на рынке не состоялась. Тем не менее, эта технология продолжает развиваться, и модули RDRAM находят применение в тех системах, где вопрос производительности является приоритетным, а стоимость системы не является определяющей — например, в сетевых серверах. В настольных системах данный тип практически полностью вытеснен DDR SDRAM (несмотря на то, что Intel ввела в свои чипсеты поддержку DDR значительно позднее, планируя полностью перейти на RDRAM). Память RDRAM работает на тактовых частотах 800 и 1066 МГц.
BIOS
BIOS — это набор небольших программ, записанных в установленном на системной плате ПЗУ, которые позволяют операционной системе (например, MS-DOS или Windows) взаимодействовать с различными периферийными устройствами компьютера. Особенности BIOS сказываются на возможностях системы, хотя это влияние и не всегда очевидно. Чтобы преодолеть ограничения, накладываемые BIOS, чаще всего приходится перепрограммировать ПЗУ или заменять его — эта операция называется модернизацией BIOS. Чаще всего такая модернизация необходима для исправления какой-либо ошибки BIOS или обеспечении поддержки современных устройств (в первую очередь это касается процессоров).
Чипсет. В первые годы существования компьютеров системные платы состояли из сотен дискретных логических микросхем (просто посмотрите на одну из первых плат IBM PC/AT). Со временем разработчики поняли, что основные функции компьютера могут быть реализованы при помощи нескольких специализированных микросхем. Такой подход не только привел к снижению общего количества микросхем на системной плате, но также позволил повысить ее производительность, снизить уровень энергопотребления и уменьшить ее стоимость. В конце концов, разработки достигли такого уровня, когда все необходимые для системной платы функции могли быть обеспечены всего лишь двумя сверхбольшими интегральными схемами. Эти микросхемы объединяются в набор или чипсет (chipset). Возможности современной системной платы во многом определяются ее чипсетом. Большинство чипсетов предназначены для строго определенных семейств центральных процессоров. При замене системной платы убедитесь, что новая системная плата имеет именно тот чипсет, который соответствует требованиям к системе.