На смену модулям памяти РС100 должна была прийти высокочастотная память Rambus, которая могла работать на частоте 800 МГц, но данная технология, увы, оказалась слишком дорогой и сложной. Ныне различные модификации памяти типа Rambus используются только в высокопроизводительных серверах и рабочих станциях.
Тактовая частота даже у самых современных микросхем динамической памяти 9Ут^ не такая уж и высокая по сравнению с тактовой частотой ядра процессора. В настоящее время наибольшая тактовая частота у этих микросхем составляет 200-333 МГц. Повышение частоты до 1066 МГц и выше производится за счет чтения за такт 4 слов и использования двухканальной схемы памяти
Первые DIMM-модули работали на тактовой частоте 66 МГц. Дальнейшее увеличение производительности компьютеров натолкнулось на барьер, когда при попытке разогнать оперативную память до частоты 100 МГц микросхемы SDRAM начинали работать неустойчиво; к тому же сказывались недостатки работы чипсетов и неудачная разводка системных плат и модулей памяти. Для решения этих проблем корпорация Intel разработала спецификацию для микросхем памяти - РС100 (число 100 говорит о частоте работы запоминающей матрицы). На ее основе стали производиться сначала микросхемы РС100 SDRAM, а потом и РС133 SDRAM. Оба типа модулей памяти предназначены для работы с процессорами типа Pentium III.
64-разрядные модули DIMM (Dual In-line Memory Module) появились в 1997 г. На текстолитовой плате у этих модулей насчитывается 168 контактов, расположенных с двух сторон, по 84 контакта с каждой (рис. 8.12). Количество DIMM-модулей, которые могут устанавливаться на системную плату обычно колеблется от 1 до 4, но были варианты системных плат и с большим количеством слотов. В настоящее время DIMM-модули можно встретить только в персональных компьютерах с процессором Pentium III.
Для процессоров типа 286, 386 и 486 выпускались модули SIMM (Single Inline Memory Module) с микросхемами типа FPM (см. рис. 8.10а), которые нельзя было использовать с процессорами типа Pentium. В дальнейшем в персональных компьютерах использовались модули SIMM с микросхемами типа EDO (см. рис. 8.106), которые уже могли работать вместе с Pentium. У модулей SIMM насчитывается 72 контакта (с двух сторон). Отличить по внешнему виду один тип модуля от другого невозможно, узнать о типе модуля можно у продавца или по маркировке самих микросхем. С процессорами типа Pentium модули SIMM могут использоваться только парами. Устанавливались модули SIMM в слот системной платы так, как показано на рис. 8.11: модуль вставляли под углом, а потом поворачивали до щелчка защелок.
Конструктивно модули памяти - это текстолитовые прямоугольные платы (рис. 8.10), на которые припаяны микросхемы памяти, и соответствующие им слоты на системной плате. Количество микросхем, монтируемых на модуле памяти, может быть самым различным, например 4, 8 или 9. В тех случаях, когда микросхемы устанавливаются с двух сторон модуля, их может быть 8, 16 или 18. Кроме того, на модулях памяти могут находиться и специальные микросхемы, служащие для опознавания типа модуля или для контроля достоверности данных.
Так как модули памяти появились в эпоху IBM PC AT, то они, как и процессоры, всегда были излюбленным объектом для модернизации, поэтому сегодня можно встретить самые разнообразные экземпляры, отличающиеся по размерам, типам микросхем, назначению и пр.
Начиная с компьютеров IBM PC AT, которые собирались на процессорах 80286, в персональных компьютерах применяются сменные модули оперативной памяти. Их использование вполне оправдано, так как цена оперативной памяти в компьютерах всегда в заметной степени определяла, да и до сих определяет стоимость компьютера. Тем более что пользователям постоянно не хватает существующего объема ОЗУ, и они регулярно модернизируют компьютер, устанавливая дополнительные и более скоростные модули памяти.
Микросхемы динамической оперативной памяти оптимизированы для работы в пакетном режиме, что дает возможность считать или записать сразу большой пакет данных. Опытный пользователь может подобрать модули памяти и настроить параметры ОЗУ в BIOS таким образом, что производительность компьютера может оказаться чуть ли не в два раза выше, чем в стандартном режиме.
Кроме перечисленных, существуют и другие типы памяти и модулей, которые используются в специализированных устройствах, например, в качестве видеопамяти. Следует отметить, что постоянно появляются сообщения о разработке принципиально новых микросхем памяти, поэтому, возможно, уже через год-два микросхемы DDR SDRAM будут считаться морально устаревшими. Для тех, кто любит цифры, в табл. 8.11 приведена информация по развитию технологии DRAM.
На общую производительность компьютера влияет и контроль достоверности данных, например, в режиме с коррекцией ошибок (ЕСС) скорость работы замедляется, но итоговая производительность может оказаться в ряде случаев выше. Модули с технологией ЕСС содержат на одну микросхему больше, чем обычные, то есть каждый байт данных (8 бит) снабжается еще одним битом для контроля четности в байте. Конечно, цена таких модулей памяти выше, поэтому их чаще всего используют в компьютерах, где требуется высокая надежность, а вот в персональных компьютерах применяют обычные модули памяти, так как единичные ошибки памяти мало сказываются на работе современного программного обеспечения..
Кроме увеличения частоты чтения/записи, в модулях памяти используются и другие способы повышения производительности. Например, популярный способ - это буферизация данных, когда на модуле памяти устанавливается микросхема для временного хранения данных, чтобы исключить промежутки времени, в течение которых происходит процесс чтения очередной порции данных из запоминающей матрицы. Также ныне стало популярно применение такой организации двухканальной памяти, когда два модуля памяти работают параллельно, что дает двукратное увеличение производительности.
Правда, потребителей все же больше интересует не общая производительность памяти, а возможность установки того или иного модуля памяти на конкретную системную плату. Учтите, так как системная шина теперь может работать на частоте от 100 до 1066 МГц, то производителями ныне используется двойная маркировка модулей памяти: по производительности и по частоте; например, маркировка DDR 400MHz и DDR РС3200 обозначает один и тот же модуль.
Для маркировки модулей DDR SDRAM (и Для маркировки модулей DDR SDRAM (и чтобы отличать их от старых PC 100/ 133) на модули памяти стали наносить информацию о пропускной способности канала модуль-процессор.
Но следует отметить, что увеличение производительности при использовании технологии DDR SDRAM происходит за счет оптимизации процесса адресации и чтения/записи ячеек памяти, а вот тактовая частота работы запоминающей матрицы не изменяется. То есть общая производительность памяти (и, конечно, компьютера) не увеличивается в два и четыре раза, а всего на десятки процентов. Принцип работы различных вариантов памяти SDRAM показан на рис. 8.9.
Изюминка технологии DDR SDRAM в том, что с ее помощью можно передавать данные по обоим фронтам каждого тактового импульса, что дает возможность удвоить пропускную способность памяти. При дальнейшем развитии этой технологии в микросхемах DDR2 SDRAM удалось за один тактовый импульс передавать уже 4 порции данных.
Для работы с процессорами шестого поколения были разработаны микросхемы памяти типа SDRAM (синхронная динамическая память, Synchronous DRAM). На их базе производились модули DIMM. Для использования с процессорами Athlon, а потом и с Pentium 4 было разработано второе поколение микросхем SDRAM - DDR SDRAM (Double Data Rate). В дальнейшем для увеличения производительности была выпущена модернизированная память DDR2 SDRAM.
Сокращение количества элементов в триггере до минимума кроме плюсов име-ет и неприятный эффект - запоминающие конденсаторы очень быстро разряжаются, и уже через десяток миллисекунд отличить «1» от «О» невозможно. Но величина в миллисекунду - это для компьютера весьма длительное время, в течение которого можно сделать очень многое. Поэтому инженеры придумали способ восстанавливать заряд конденсатора. Надо примерно каждые 15 миллисекунд подключать конденсатор к шине питания. Если он хранит единицу, т0 конденсатор восстанавливает потерянное во время саморазряда напряжение логической единицы. Если конденсатор хранил «О», то подзарядки не будет. Такой способ восстановления информации называется регенерацией памяти.
Наиболее популярная оперативная память персонального компьютера сегодня выполняется на микросхемах динамической памяти. В таких микросхемах для каждой ячейки памяти используется один транзистор. Правда, транзистор применяется для управления, а запоминающим элементом служит конденсатор, который можно либо зарядить до величины логической «1», либо разрядить до логического «О». Микросхемы такого типа не только позволяют на ограниченной площади кристалла кремния создавать запоминающие матрицы огромной емкости, но и наиболее дешевы в производстве.. На рис. 8.8 показана упрощенная схема запоминающей матрицы микросхемы динамического ОЗУ, на пересечении строк и колонок матрицы расположено по одному управляющему транзистору и одному запоминающему конденсатору..
За полвека разработано великое множество разнообразных типов электронной памяти - быстрой и медленной, дешевой и дорогой. Первые блоки памяти создавались на электронных лампах и представляли собой металлические шкафы, в которых рядами стояли тысячи радиоламп. Потом на смену им пришли ажурные сеточки ферритовой памяти, которые дожили до начала эры персональных компьютеров. Сегодня для построения узлов электронной памяти применяется очень много видов разнообразных микросхем, в которых для запоминания информации используются самые разнообразные физические свойства веществ - от пережигания микропроволочек электрическим током (для построения постоянных запоминающих узлов) до квантовых переходов в полупроводниках.
Электронная память, или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM), -это те самые «мозги», как выражаются некоторые компьютерщики, которые позволяют компьютеру помнить команды пользователя, код программ и всевозможные данные, над которыми проводятся вычисления.
Так как микросхема CMOS RTC не относится к флэш-памяти, то для хранения информации при выключенном питании компьютера используется батарейка с напряжением 3 В, чаще всего такая, как показана на рис. 8.7. Если батарейку вытащить, а потом вставить, то придется вручную снова настраивать конфигурацию компьютера. Заметим, что срок службы батарейки составляет около 3 лет, и когда она садится, пользователю приходится регулярно вызывать программу BIOS Setup для восстановления конфигурации компьютера. Для восстановления работоспособности BIOS следует заменить батарейку или подключить к специальным контактам на системной плате внешнюю батарейку на 3 В (если это предусмотрено разработчиком системной платы).
Для сохранения информации об основной конфигурации компьютера и обеспечения работы часов реального времени используется микросхема CMOS или CMOS RTC (Memory and Real Time Clock). В ней имеются специальные регистры, в которые с помощью программы BIOS CMOS Setup записывается, например, конфигурация винчестеров, тип дисковода гибких дисков, а также ряд других параметров. Специальный блок в микросхеме CMOS RTC постоянно отсчитывает текущее время, записывая дату и время в специально отведенные для этого регистры. Для синхронизации часов используется отдельный кварцевый резонатор на 32 КГц.
На старых системных платах было популярно использование микросхем с ультрафиолетовым стиранием информации, которые можно узнать по стеклянному окошку в корпусе микросхемы. После стирания информации новая программа BIOS записывалась с помощью программатора.
На рис. 8.6 приведены две фотографии микросхем BIOS, смонтированных на системной плате. Это микросхемы флэш-памяти, в которых информацию можно переписывать точно так же, как в обычных флэш-картах для цифровых фотоаппаратов. Как правило, микросхема BIOS припаивается к системной плате (рис.. 8.6а), но иногда их устанавливают в «кроватки» (рис. 8.66), чтобы их можно было извлечь для перепрограммирования, а потом вставить обратно. Заметим, что микросхемы для BIOS могут использоваться самые разные (разный тип корпуса и количество ножек), но на них почти всегда можно обнаружить наклейку с логотипом компании разработчика программы BIOS, например AMIBIOS, где AMI - название фирмы.
О подсистеме BIOS, как правило, упоминают в части программной реализации начального запуска компьютера и первоначальной настройки системной платы. Но BIOS - это не только программа, но и микросхема энергонезависимой памяти EEPROM, в которой как раз и записан код BIOS. На программы, которые записаны в BIOS, возложены функции проверки конфигурации компьютера, проверки работоспособности основных узлов на системной плате и информирование пользователя обо всех неполадках, которые могут случиться в реальной жизни. После успешного окончания всех процедур по «оживлению» компьютера последняя программа BIOS передает управление операционной системе, с которой пользователь в дальнейшем и общается..
В настоящее время в компьютерной документации используется аббревиатура НТ, которая для процессоров Intel обозначает технологию Hyper-Threading (способ создания логического процессора), а для процессоров AMD технологию HyperTransport (шина обмена информации).
В функции чипсета кроме связи между собой узлов компьютера также входит управление подсистемой BIOS (базовая подсистема ввода-вывода), микросхемами хранения конфигурации компьютера CMOSw часами реального времени. Именно эти подсистемы чипсета отвечают за начальный запуск компьютера в соответствии с теми параметрами, которые записаны в микросхеме CMOS (а также BESCD системы РпР). Как правило, эти подсистемы теперь не показываются на блок-схемах чипсетов, но на блок-схеме чипсета Intel 865РЕ (см. рис. 8.3) было сделано исключение, чтобы показать, что BIOS поддерживает технологию HT (Hyper-Threading).
Одна из особенностей чипсетов NVIDIA - внедрение технологии SLI для построения изображения одновременно двумя видеокартами1. Кроме этого, в чипсетах используется ряд фирменных технологий, которые будут интересны многим пользователям:
- технология NVIDIA SLI - технология SLI (Scalable Link Interface) использует повышенную пропускную способность шины PCI Express и обладает специальными программно-аппаратными решениями, обеспечивая потрясающую производительность ПК в продуктах на базе нескольких NVIDIA GPU. NVIDIA SLI поддерживается только для некоторых графических процессоров GeForce PCI Express и МСР процессоров nForce4 SLI/SLI х16/ SLI ХЕ;
- технология NVIDIA LinkBoost (NVIDIA nForce 590 SLI МСР) автоматически увеличивает полосу пропускания при работе вместе с определенными видеокартами NVIDIA GeForce;
- система DiskAlert - в случае сбоя диска пользователи MediaShield увидят на мониторе, какой диск неисправен, чтобы можно было легко его заменить или восстановить;
- утилита NVIDIA пТипе 4.0 - теперь доступно больше настроек через эту утилиту на базе Windows. Менеджер производительности NVIDIA nTune поддерживает автоматическую настройку оптимальной производительности компьютера и возможность его настройки пользователем под свои нужды. Один раз сконфигурированная утилита nTune всегда будет автоматически выбирать правильные настройки системы для запущенного приложения в соответствии с вашими профилями и правилами.
Кроме серии чипсетов nForce 500 корпорация NVIDIA выпускает чипсеты серии nForce 400 и планирует запустить новую серию nForce 600.
Наиболее интересные для продвинутых пользователей чипсеты для системных плат с процессорами Intel и AMD в последнее время выпускает корпорация NVIDIA, знаменитая своими чипсетами для видеокарт. Характеристики чипсетов NVIDIA приведены в табл. 8.9 и 8.10.
Одна из интересных особенностей чипсетов корпорации VIA состоит в том, что эти же чипсеты предназначены и для процессоров разработки VIA, например СЗ, которые также относятся к линейке процессоров х86 (обратите внимание, что северные мосты разрабатываются под конкретный тип процессора). Заметим, что корпорация VIA имеет полный набор технологий для производства настольных и мобильных компьютеров, единственное, что мешает ей полноценно конкурировать с корпорациями Intel и AMD, - это недопустимо «низкая» по нынешним временам тактовая частота ядер процессоров, а также отсутствие ряда мультимедийных технологий. Но для малобюджетных и малогабаритных компьютеров ее продукция имеет значительно более привлекательные характеристики, чем у конкурентов. В частности, появившиеся в продаже ноутбуки с процессорами VIA были вполне конкурентоспособны с ноутбуками на процессорах Intel Celeron М с малым потреблением энергии.
Наиболее популярный в последнее время производитель чипсетов для процессоров Intel и AMD - это корпорация VIA. Системные платы с чипсетами VIA удачно сочетают не слишком высокую цену и хорошую производительность и функциональность. В отличие от Intel, количество чипсетов от VIA не так много, и, конечно, они не такие «продвинутые», но зато обеспечивают стабильную работу большинства выпускаемых процессоров.
Технология Intel Flex Memory - упрощает обновления, позволяя устанавливать модули памяти разной емкости, сохраняя возможность работы в двухканальном режиме.
Технология Intel Matrix Storage - обеспечивает улучшенный доступ к цифровым фотографиям, видеозаписям и документам с помощью массивов RAID 0, 5 и 10, а также защиту данных от неисправности жестких дисков с помощью массивов RAID 1, 5 и 10.
Технология Intel Viiv - новые развлекательные ПК изменят стиль ваших домашних развлечений. Вы сможете прямо у себя дома смотреть фильмы и фотографии, слушать музыку и играть в игры из вашей личной коллекции или из ассортимента одного из сертифицированных поставщиков контента для технологии Intel Viiv.
Технология Intel Quiet System - интеллектуальные алгоритмы управления системным вентилятором более эффективно используют заданные диапазоны рабочих температур, чтобы снизить воспринимаемый шум системы благодаря минимизации изменений скорости вращения вентилятора.
Технология Intel Clear Video- аппаратное и программное обеспечение для обработки видео обеспечивает улучшенные возможности воспроизведения видео высокой четкости, четкие изображения с улучшенным преобразованием чересстрочной развертки и расширенные возможности управления цветом ProcAmp.
Технология Intel High Definition Audio - поддержка интегрированной звуковой подсистемой новых звуковых форматов для бытовой электроники.
Графический адаптер Intel Graphics Media Accelerator X3000 - улучшенная поддержка трехмерной графики обеспечивает совместимость с новейшими играми и высокую реалистичность картинки благодаря поддержке T&L на аппаратном уровне, модели шейдеров Microsoft DirectX 9.0с, Shader Model 3.0, OpenGL 1.5 и операций с плавающей запятой. Кроме того, графические технологии Intel поддерживают самый высокий уровень качества Microsoft Vista Aero.
В продукции корпорации Intel в настоящее время используется много новейших технологий, которые обеспечивают увеличение производительности, улучшение параметров мультимедийное™ и повышение защищенности персональных компьютеров. Ниже приводится качественное описание ряда интересных технологий согласно материалам сайта корпорации Intel. Конечно, данная информация в значительной мере носит рекламный характер, но пользователям нужно знать, о чем идет речь, когда на системном блоке или ноутбуке встретится то или иное название.
Технология Hyper-Threading, видимо, временно не будет поддерживаться, но на 2008 г. планируется ее новое пришествие в новых процессорах с условным названием Репгуп, выполненных по техпроцессу 45 нм. В любом случае, пользователей ожидает множество новинок, но пока трудно сказать, что понравится, а что останется не востребованным. Надо сказать, что заниматься предсказаниями на рынке высоких технологий в период ужесточения конкуренции - занятие неблагодарное.
Из последних новостей следует упомянуть, что в 2007 г. будут сняты с производства не только процессоры с архитектурой NetBurst, но и все ранее разработанные чипсеты. Их заменят процессоры линейки Intel Core и новое поколение чипсетов под условным названием Intel Bearlake. В частности, на смену чипсетов серии 965 придет Р35, серии 945 - G33, серии 975 - Х38.
Дальнейшее развитие чипсетов идет по пути увеличения частоты системной шины, установки двух слотов PCI Express х16 для видеокарт, а также планируется переход на новые модули памяти DDR3. Кроме того, внедряются различные мультимедийные технологии, причем, как говорят разработчики, большинство новинок в ближайшем будущем будет предназначено для домашних пользователей, а не для корпоративного сектора. В частности, будет активно продолжено внедрение технологий для поддержки телевидения высокой точности (HDTV).
Все чипсеты поддерживают интегрированный звук двух стандартов - HDA и АС’97/20, которые обеспечивают качество звуковой картины на весьма высоком уровне, соответственно, отдельную звуковую карту в современном компьютере можно увидеть редко (только у самых требовательных пользователей). Для недорогих компьютеров чипсеты поддерживают интегрированное видео, которого хватает для большинства применений, но для «тяжелых» ЗО-игр и больших дисплеев необходимо использование внешней видеокарты.
В серии чипсетов 9хх разработчики последовательно увеличивали частоту системной шины и перешли на высокопроизводительную память DDR2, причем в двухканальном режиме. От видеослотов AGP отказались в пользу PCI Express, отныне слот AGP используется только в дешевых моделях компьютеров, в частности, на чипсете Intel 910GL Express. Для дисковой подсистемы используется интерфейс SATA, а в наиболее продвинутых моделях - вариант eSATA, обеспечивающий возможность подключения внешних винчестеров. В общем, старый интерфейс IDE тихонечко уходит в небытие
В 2006 г. корпорация Intel, как говорится в ее пресс-релизе, выпустила рекордное количество новых типов процессоров - более 40 менее чем за 200 дней. Конечно, новых чипсетов за это время было выпущено куда меньше, но и их количество значительно. Характеристики чипсетов для современных процессоров Intel приведены в табл. 8.4 и 8.5: в первой представлены чипсеты для высокопроизводительных ПК, а во второй - для массовых недорогих ПК.
Для небольших компаний избыток данных, хотя и важен, но в новинку. Увы, не у всех есть централизованное хранилище данных или пожаро- и водостойкая серверная, но ioSafe это учли. Серия ioSafe 3.5 заявлена как "первый HDD с защитой от аварийных ситуаций". Идея проста - 2.5 дюймовый HDD на 3.5 дюймовое шасси, что обеспечило защиту, плюс огнестойкое (до 1400 F) и водостойкое (допускает полное погружение в морскую или пресную воду) покрытие. Серия включает линию Pilot ($329-$449) - 80/160/250/320 Гб с буфером 8MB, SATA I, 5400 об/мин, и линию Squadron ($359-$459) - 80/160/ 200 Гб, 7200 об/мин и SATA II. Обе партии уже пущены в производство.
Ваша компания воткнула вам этот серый ящик Scientific Atlanta DVR? Не падайте духом. Новый DVR Expander от Iomega предлагает 500 Гб дополнительного места на eSATA для Scientific Atlanta - совместимой аппаратуры. Это почти 300 часов SD TV или 60 часов HD. Используя интуитивно понятное меню SA , невозможно запутаться в установке; в комплект включен eSATA кабель для быстрого запуска, ведь едва ли вы будете использовать с этим устройством что-то кроме eSATA. Сейчас накопитель совместим с 8300 DVR и 8300HD DVR, но будущие модели от Scientific Atlanta также будут поддерживаться. DVR Expander будет доступен в этом месяце за $200.
M6 500GB Stateside 
Мы знаем, что вы с января сидели в ожидании пришествия Samsung SpinPoint M6 500GB, удивительного 9.5-мм привода для настольных компьютеров. Эта вещь "Выпущено во Франции" буквально заставляла вас плакать, и мы извиняемся, но ваше ожидания оправдались: магазин OWC’s Woot! теперь выставляет это на продажу. Вы не можете купить одну без вложения, но версия USB 2.0 + eSATA за $310 или версия FireWire 800 / 400 + версия USB 2.0 за $350 (есть также модель за $320 ), должны доказать полезность старого 2.5 - дюймовый привода.