Pobierz Obudowy i gniazda procesorów. i więcej Publikacje w PDF z Transport tylko na Docsity!
Obudowy i gniazda procesorów.
PGA (ang. Pin Grid Array) – typ obudowy układów scalonych stosowany powszechnie w produkcji procesorów.
W obudowach tego typu wyprowadzenia w postaci szpilek, czyli tzw. pinów, znajdują się na całej bądź znacznej części powierzchni spodniej strony układu scalonego. Wyprowadzenia te łączy się z obwodem drukowanym przy pomocy specjalnego gniazda – w przypadku procesorów nazywanego gniazdem procesora. Główną zaletą tej technologii jest ograniczenie miejsca zajmowanego przez układ scalony, dzięki lepszemu stosunkowi ilości wyprowadzeń do rozmiarów obudowy.
ZIF socket (ang. zero insertion force socket), gniazdo z zerowym naciskiem wstawiania – podstawka (gniazdo) układu scalonego (np. procesora na płycie głównej komputera) umożliwiająca wymianę układu bez używania siły i bez ryzyka uszkodzenia.
Układ scalony (np. procesor) do działania wymaga styku z innymi elementami (np. w przypadku procesora − z płytą główną). Aby po umieszczeniu w gnieździe funkcjonował on poprawnie, konieczne jest zamknięcie obwodu elektrycznego. Umieszczenie go w gnieździe nie wyposażonym w układ ZIF wiąże się z koniecznością wywarcia na niego odpowiedniego nacisku i z tarciem. Dla układu o setkach styków (nóżek), wypadkowy nacisk przy wstawianiu lub wyjmowaniu może być bardzo wysoki (równy sile kilku kilogramów), co zagraża urządzeniu, do którego się wstawia układ, jak i samemu układowi scalonemu. Aby tego uniknąć, opracowano gniazda typu ZIF.
Działanie. Zanim umieści się odpowiedni układ w gnieździe ZIF, należy przesunąć dźwignię lub suwak z boku podstawki, co uwalnia jej zaciski. W tym momencie układ może być bez problemu wstawiony, a ponieważ zaciski nie blokują pinów układu, umieszczenie go wymaga marginalnej siły nacisku (stąd nazwa ZIF). Jeśli układ zostanie prawidłowo wstawiony, przesuwa się dźwignię gniazda na swoje pierwotne miejsce, co powoduje zaciśnięcie się zacisków na jego stykach.
Zastosowanie. Gniazda typu ZIF wykorzystywane są przy kosztownych układach scalonych, jak procesory (od połowy lat 90. w gniazdach procesorów właściwie nie stosuje się innych podstawek), dla których przewiduje się wielokrotne wyjmowanie i wkładanie do gniazda. ZIF spotyka się też w sprzęcie służącym do testowania sprawności chipów lub ich programowania, gdzie takie gniazdo jest przewidziane do działania kolejno z setkami układów. Podstawki ZIF są znacznie droższe od standardowych, dlatego stosuje się je wyłącznie tam, gdzie wykluczone jest użycie zwykłej podstawki.
Socket LGA 2066
LGA (ang. Land Grid Array) – typ obudowy układów scalonych stosowany powszechnie w procesorach, w której zrezygnowano z pinów przenosząc je, w nieco zmienionej formie, do gniazda.
Obudowa LGA jest używana w procesorach z serii Intel Pentium 4, Intel Xeon, Intel Core 2, Intel Core i7 oraz AMD Opteron. W przeciwieństwie do PGA, używanego w większości procesorów AMD oraz starszych produktach firmy Intel, nie posiada ona pinów na procesorze – w ich miejsce zastosowane zostały styki, które dociskane są do pinów w gnieździe płyty głównej.
Obecne modele i pasujące gniazda płyt głównych:
Procesory AMD
FM1: procesory AMD APU (A6, A8) FM2: procesory AMD APU (A4, A6, A8, A10) FM2+: procesory AMD APU (A6, A8, A10) AM2: procesory AMD Athlon 64 X AM2+: procesory Phenom AM3: procesory Athlon II X2, X3, X4, Phenom II X2, X3, X4, X AM3+: procesory AMD FX AM4: procesory Ryzen 3, Ryzen 5, Ryzen 7, AMD APU (A6, A8, A10, A12)
Procesory Intel
Clarkdale, Lynnfield – LGA1156, Bloomfield – LGA Sandy Bridge – LGA Ivy Bridge – LGA Haswell – LGA Broadwell – LGA Skylake – LGA
https://pl.wikipedia.org/wiki/Kategoria:Gniazda_procesor%C3%B3w
https://pl.wikipedia.org/wiki/Lista_gniazd_procesorowych
https://pl.wikipedia.org/wiki/Gniazdo_procesora#Tabela_por%C3%B3wnawcza_gniazd_procesor%C %B3w_rodziny_80x
https://pl.wikipedia.org/wiki/Gniazdo_procesora
Jaki procesor wybrać – najważniejsze parametry techniczne
Liczba rdzeni i wątków. Teoretycznie, im większa liczba rdzeni, tym szybciej i efektywniej powinien pracować procesor. Jednak w praktyce nie zawsze można zauważyć taką zależność. Dlaczego? Duża część aplikacji (szczególnie tych do użytku domowego), które są dostępne na rynku, nie wykorzystuje potencjału wielowątkowości/wielordzeniowości, przez co instrukcje są wykonywane przez jeden lub dwa rdzenie. Zauważalny wzrost wydajności będzie zauważalny przy pracy z wieloma programami jednocześnie, w grach lub w zaawansowanym oprogramowaniu. Dlatego też do zwykłych zastosowań domowych lub biurowych nie jest konieczne kupowanie procesora wyposażonego w więcej niż dwa rdzenie, choć na rynku można otrzymać jednostki cztero-, sześcio-, ośmio-, a nawet dziesięcio- i dwunastordzeniowe. Jednocześnie powinniśmy zwracać uwagę na tak zwaną wielowątkowość. Związana jest ona z obsługą dwukrotnie większej liczby wątków niż rdzeni. W przypadku układów dwurdzeniowych będą to cztery wątki, w czterordzeniowych osiem etc. Oczywiście nie każdy procesor taką wielowątkowość obsługuje. Okaże się ona niezwykle pomocna w sytuacji zwiększonego zapotrzebowania na moc obliczeniową.
Częstotliwość taktowania. W uproszczeniu, częstotliwość taktowania ma bezpośredni wpływ na samą wydajność procesora, a więc szybkość wykonywania operacji w czasie sekundy np. 2 GHz oznacza 2 miliardy przełączeń na sekundę. Należy jednak zdawać sobie sprawę, że wydajność wyliczoną ze wzoru (zegarilość rdzeniilość operacji w jednym takcie zegara) należy porównywać tylko pomiędzy modelami danego producenta, gdyż w innym przypadku wyniki mogą być zafałszowane). Jakie taktowanie okaże się odpowiednie? To oczywiście zależy od zastosowanie komputera. Jeśli zależy nam na obsłudze standardowych aplikacji, nie musimy celować w układy o taktowaniu powyżej 3 GHz. Inaczej wygląda jednak sprawa podczas obsługi gier oraz zaawansowanych programów. W takim przypadku taktowanie powinno być jak najwyższe – wartości ponad 3.5 GHz można już uznać za bardzo przyzwoite. Jednocześnie trzeba pamiętać, że producenci podają zawsze częstotliwość taktowania bazowego oraz w trybie turbo (nie wszystkie procesory go obsługują), który uruchamiany jest wtedy, gdy potrzebna okazuje się dodatkowa moc obliczeniowe, na przykład podczas obsługi nowych gier.
Pamięć podręczna. Jest to szybka pamięć znajdująca się w samym procesorze i to w niej przechowywane są najczęściej wykorzystywane dane. AMD oraz Intel bardzo często chwalą się coraz wyższymi wartościami pamięci podręcznej, jednak nie zawsze więcej znaczy dużo szybciej (czasem różnice są ledwo zauważalne, a koszt produkcji niestety wyższy). Wyróżnia się trzy poziomy pamięci cache:
L1 – jest mało pojemna, to jednak tutaj znajdują się dane, które są potrzebne w danej chwili. Charakteryzuje się również najkrótszym czasem dostępu. L2 – kolejny poziom, w którym gromadzone są dane, które mogą być za chwilę potrzebne. Pobierane są z L3 bądź pamięci RAM. L3 – pojawia się w najnowszych i bardziej wydajnych procesorach. Jest również buforem i bardzo często służy do synchronizowania pracy wielu rdzeni. Obecnie uwagę zwraca się przede wszystkim na pamięć L3, ponieważ to one jest najbardziej
pojemna, dlatego ma największy wpływ na zwiększenie szybkości działania procesora. Modele najlepsze dysponują pamięcią podręczną trzeciego poziomu od 8 do nawet 32 MB (układy typu High-End).
Gniazdo procesora. Procesor nie jest samodzielną jednostką. Do działania potrzebuje płyty głównej wyposażonej w specjalne gniazdo, w którym umieszcza się procesor. Aby jednak montaż był możliwy, płyta musi być kompatybilna z wybranym procesorem. Jeśli więc zestaw jest kompletowany od samego początku, należy wybrać model procesora, a dopiero później dobierać do niego płytę, która obsługuje jego gniazdo. W przypadku wymiany starszych podzespołów, należy upewnić się, w jaki typ gniazda jest wyposażona płyta i do niej dopasować wydajniejszy od poprzednika procesor. Procesory AMD korzystają z gniazd: FM2, FM2+, AM3, AM3+, AM4 i TR4. Z kolei procesory Intela powinny być zamontowane na płytach z gniazdami: LGA 478, LGA 775, LGA 1150, LGA 1151 (osobne dla Coffee Lake), LGA 2011, LGA 2011-3, LGA 2066
Magistrala (szyna) systemowa. To ona odpowiada za komunikację procesora z innymi podzespołami. Obecnie jest to mniej istotny element, choć oczywiście nadal wpływa na szybkość przesyłu danych. Im więc wydajniejszy procesor, tym szyna powinna mieć większą przepustowość.
Podkręcanie procesora. Zarówno AMD, jak i Intel mają w swojej ofercie specjalne serie procesorów z odblokowanym mnożnikiem, które pozwalają na przeprowadzenie procesu overclockingu (podkręcania), za sprawą którego możemy zwiększyć taktowanie. Co ważne, takie układy mają swoje oznaczeni.. Intel dodaje do nazwy literę K lub X, a AMD litery BE (Black Edition) lub K (APU z odblokowanym mnożnikiem). Nie dotyczy to serii FX-, gdyż wszystkie modele z tej serii mają odblokowany mnożnik.
Procesor a karta graficzna. Jeśli komputer składa entuzjasta gier, musi on nie tylko zwrócić uwagę na wybór dobrego układu graficznego, ale także procesora. Co prawda, nie musi to być jednostka z najwyższej półki, jednak warto zdecydować się na procesor oferujący co najmniej średnią wydajność. Jeśli procesor jest zbyt wolny, nie nadąża z dostarczaniem danych do karty graficznej. Słaba jednostka może stanowić wąskie gardło, które może znacząco obniżyć komfort gry.
Chłodzenie. Procesor, szczególnie podczas intensywnej pracy, wydziela ciepło. Jeśli temperatura jednostki będzie zbyt wysoka, może to powodować niestabilność systemu operacyjnego. Dlatego też warto zaopatrzyć się w dodatkowe radiatory (chłodzenie pasywne) lub wentylatory (chłodzenie aktywne). Więcej na temat chłodzenia znajduje się w oddzielnym poradniku.
TDP. Wartość współczynnika zależna jest od rodzaju procesora, a także jego parametrów. Najmniej obciążającej komputer układy wyróżniają się TDP na poziomie 25 - 35 W. Te znajdujące się po drugiej stronie generują wartości na poziomie ponad 200 W.
Układy chipset
IBM_PC_Motherboard_(1981)
Procesor Intel 8086 jest procesorem uniwersalnym i do zbudowania pełnego systemu mikroprocesorowego potrzebne są dodatkowe układy takie jak: generator sygnałów zegarowych 8284, sterownik (bufory) magistrali 8288, pamięć operacyjna RAM, pamięć ROM (BIOS), sterownik przerwań 8259, układ DMA 8257, układ licznika/czasomierza 8253 , układ portu równoległego 8255, układ transmisji szeregowej UART 8251, sterownik klawiatury – mikroprocesor 8042, zegar czasu rzeczywistego MC146818 i inne.
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Intel_chipsets https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Intel_microprocessors https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_AMD_chipsets
W 1986 roku firma Chips and Technologies opracowała układ 82C206, w którym zintegrowano tego typu układy TTL w układzie o dużej skali integracji.
Współczesne chipsety integrują wiele elementów komputera klasy PC takie jak karty graficzne, karty dźwiękowe czy karty sieciowe.
CHIPSET
Znaczenie Chipsetu Jest to grupa specjalistycznych układów scalonych, które są przeznaczone do wspólnej pracy. Mają zazwyczaj zintegrowane oznaczenia i zwykle sprzedawane są jako jeden produkt. W komputerach termin chipset jest powszechnie używany w odniesieniu do specjalistycznego układu scalonego lub zestawu układów płyty głównej komputera lub karty rozszerzeń. Wydajność i niezawodność komputera w znaczącej mierze zależy od tych układów. Układ ten organizuje przepływ informacji pomiędzy poszczególnymi podzespołami komputera. Podział chipsetu na układy scalone oraz umieszczenie w nich układów wejścia-wyjścia zależy od koncepcji producenta jak i rozwoju możliwości produkcji układów o coraz większym stopniu integracji. Sprawia to, że możemy stwierdzić, że chipset to serce płyty głównej, dba on o właściwe współdziałanie wszystkich elementów - nie tylko tych zainstalowanych na płycie, ale także zewnętrznych. Jego konstrukcja ma wpływ na prędkość obsługi poszczególnych podzespołów, co przekłada się bezpośrednio na ogólną wydajność komputera. Chipset decyduje także o zestawie dostępnych portów i o możliwościach rozbudowy płyty głównej o dodatkowe karty rozszerzeń, dyski twarde, moduły pamięci itd. Inaczej mówiąc, to właśnie chipset decyduje o jakości i wartości płyty głównej.
Chipset określa też grupę procesorów, którą jest w stanie obsłużyć płyta. Do poprawnej pracy z najnowszymi układami nie wystarczy dowolna płyta z gniazdem, np. LGA775, lecz taka, która jest wyposażona w odpowiednie układy sterowania. Jest to przyczyną wielu rozczarowań, gdyż przy nieuważnym doborze płyty wymiana procesora, nawet w niedługim czasie od kupienia zestawu, może wiązać się też z przymusem wymiany płyty na nowszą.
Jest najważniejszym komponentem płyty głównej, jest odpowiedzialny za komunikację między mikroprocesorem a pozostałymi elementami płyty.
Chipset integruje: interfejs magistrali mikroprocesora, kontroler pamięci, kontrolery urządzeń wejścia i wyjścia (I/O), kontrolery magistral. Generuje częstotliwości mikroprocesora i magistral i steruje nimi. Zawiera kontrolery pamięci masowej, zegar czasu rzeczywistego i CMOS, kontrolery DMA (ang. Direct Memory Access – bezpośredni dostęp do pamięci), może także zawierać zintegrowany układ graficzny, muzyczny i sieciowy.
Magistrala komunikacyjna, magistrala (ang. bus) – zespół linii przenoszących sygnały oraz układów wejścia-wyjścia służących do przesyłania sygnałów między połączonymi urządzeniami w systemach mikroprocesorowych. Ze względu na typ prowadzonej transmisji magistrale można podzielić na: Równoległe – sygnały przesyłane są równolegle, jednocześnie wieloma kanałami (np. przewodami, ścieżkami); do magistral tego typu należą m.in. PCI, AGP, FSB. Szeregowe – sygnały są przesyłane szeregowo, jednym lub wieloma pojedynczymi kanałami; do nich należą magistrale: USB, RS-232, PCI Express.)
Klasyczna Architektura North and South Bridge
Front Side Bus (FSB) – występująca w wielu architekturach komputerów PC magistrala łącząca mikroprocesor z kontrolerem pamięci (najczęściej zlokalizowanym w mostku północnym). Składa się ona z 32–40 linii adresowych, 64 linii danych oraz 4 linii sterowania. Parametry FSB (liczba linii poszczególnych typów, częstotliwość) zależne są od zastosowanego mikroprocesora. W ogólności magistrala FSB jest określana jako 64-bitowa, jej częstotliwość kształtowała się od 25 do 400 MHz w zależności od modelu mikroprocesora, co przy możliwości wykonywania od 1 do 4 transferów na cykl zegarowy pozwalało uzyskiwać maksymalną przepustowość od 200 MB/s (Pentium Overdrive) do 12800 MB/s (Xeon).
Jej następcami są DMI oraz QPI wprowadzone poczynając od platform zawierających procesor Nehalem oraz HyperTransport dla platform opartych o procesory AMD.
Architektura chipsetów firmy Intel
Od momentu wypuszczenia na rynek procesorów 286 i 386 firma Intel musiała czekać aż dwa lata na pojawienie się chipsetów i płyt głównych obsługujących jej nowe produkty. Jednak już dla kolejnego mikroprocesora, oznaczonego jako 486, Intel samodzielnie opracował chipset i płytę główną, dzięki czemu nowy produkt mógł od razu zaistnieć na rynku. Intel jako pierwszy postanowił odejść od tradycyjnej architektury North and South Bridge i skonstruował serię chipsetów oznaczonych jako 8xx. Nową koncepcję nazwano IHA (ang. Intel Hub Architecture - architekturą koncentratora). Zmieniono nazewnictwo układów chipsetu: North Bridge przemianowano na MCH (ang. Memory Controller Hub - kontroler pamięci), a South Bridge na ICH (ang. I/O Controller Hub - kontroler wejścia-wyjścia) Intel zrezygnował z łączenia układów chipsetu za pomocą magistrali PCI i zastąpił ją 8-bitowym dedykowanym interfejsem HI8 (ang. Hub Link I/O) działającym z prędkością 266 MB/s (PCI to 133 MB/s).
Architektura chipsetu Intel 845
kierunków, czyli ponad 4 razy więcej niż przepustowość wcześniej stosowanej Hub link I/O, która osiągała transfery do 266 MB/s. Gdy komputery osobiste używały jeszcze Hub link I/O, chipsety serwerowe korzystały już z wariantu bazującego na dedykowanym PCIe x4 zwanym Enterprise Southbridge Interface (ESI). Jednak wszystkie chipsety produkowane w latach 2004 –2008, począwszy od ICH6, korzystały już ze zmodyfikowanych wersji tego interfejsu występującego pod wspólną nazwą DMI (termin chipset odnosi się tu do pary układów scalonych – mostek północny + mostek południowy). Magistrala DMI jest zmodyfikowaną wersją PCIe x4 v1.1, jednak w niektórych mobilnych wersjach mostków północnych (915GMS oraz 945GMS/GSE/GU) użyto zmodyfikowanego PCIe x2, co skutkowało obniżeniem przepustowości o połowę. Intel opublikował wiele specyficznych podwariantów urządzeń współpracujących, tak więc samo określenie DMI nie gwarantuje pełnej kompatybilności pomiędzy ich różnymi kombinacjami.
W 2009 roku Intel zaimplementował interfejs DMI bezpośrednio w procesorach (rodzina Core i5). Pierwszą platformą reprezentującą nowe rozwiązanie był procesor i5-750 w połączeniu z chipsetem P55 (jedna z odmian mikroarchitektury Nehalem). Zrezygnowano wtedy całkowicie z mostka północnego likwidując wąskie gardło w postaci FSB i przenosząc kontrolery PCI Express i pamięci RAM DDR3 oraz interfejs DMI do procesora (podobnie jak w QPI). Przepustowość magistrali DMI procesora i5-750 oraz wyższych modeli i7-860 i i7- wynosi 10 Gb/s, czyli 1,16 GB/s.
W 2011 roku Intel wprowadził zmodyfikowaną wersję interfejsu – DMI 2.0 – który zwiększył dwukrotnie przepustowość magistrali osiągając 5 GT/s, czyli około 2 GB/s przy wykorzystaniu wszystkich 4 linii danych PCIe v2 i uwzględnieniu kodowania 8b/10b. Magistrala ta została użyta do połączenia procesora z wprowadzoną w 2008 roku Platform Controller Hub (PCH), która zastąpiła Intel Hub Architecture (IHA) opartą na chipsecie składającym się z mostka północnego i mostka południowego[5].
Magistralę DMI 3.0 wprowadzono w sierpniu 2015 r.i posiada ona przepustowość 8 GT/s na każdej z czterech linii danych, co pozwala w każdym z dwóch kierunków pomiędzy procesorem a PCH przesyłać dane z szybkością do około 3,93 GB/s. Wzrost wydajności uzyskano głównie dzięki zastosowaniu łącza PCIe v3 w miejsce PCIe v2. Łącze DMI 3.0 zostało wprowadzone po raz pierwszy w procesorach Intel Skylake, by powiązać je z chipsetami serii 100, jednak pojawiły się również procesory Skylake modele U i Y, które miały PCH zintegrowane w jednej strukturze krzemowej i korzystały z On Package DMI interconnect Interface (OPI). Pojawiły się dwie wersje tego interfejsu – GT2 i GT4, pozwalające na zaawansowane zarządzanie energią, z których każda używa 8 linii danych umożliwiających uzyskać przepustowość odpowiednio 2 GB/s i 4 GB/s.
Architektura chipsetu X
Intel QuickPath Interconnect (QPI) – szybkie łącze typu Point-to-Point wprowadzone w listopadzie 2008 roku, będące odpowiednikiem i odpowiedzią Intela na HyperTransport stosowany w procesorach AMD od 2003 r.; następca FSB dla platform Core i3, Core i5, Core i7, Itanium i Xeon. „Magistrala” QuickPath zawiera zintegrowany kontroler pamięci oraz ulepszone łącza komunikacyjne pomiędzy elementami systemu, co znacznie zwiększa jej ogólną wydajność. Wszystkie linie sygnałowe stosowane wcześniej w FSB zostały usunięte i zastąpione wewnętrznie przesyłanymi komunikatami upraszczając konstrukcje QPI. Po raz pierwszy to łącze zostało wprowadzone w mikroprocesorach Intel Core i7-9xx i chipsetach X58 w listopadzie 2008 r., cztery miesiące później w Xeonach o mikroarchitekturze Nehalem, a po kolejnych 11 miesiącach w procesorach Itanium o nazwie kodowej Tukwila[2].
QuickPath to połączenie typu Point-to-Point, składające się jednej linii taktującej zegara i 20 linii danych dla każdego kierunku transmisji, co daje w sumie 42 linie sygnałowe, a ponieważ
