Характеристика материнской платы пк. Выбор материнской платы

Правда похоже на район какого-нибудь города?

В очередной раз всех вас приветствую. Сегодняшняя тема – материнская плата для компьютера, а точнее — ««. От того как усвоите материал этой темы будет зависеть возможность дальнейшего апгрейда вашего компьютера. Вы просто обязаны знать все основные характеристики материнской платы . Ведь не зря материнскую плату называют самой главной платой компьютера. Если сравнить компьютер с человеком, то материнская плата – это сердце человека, которое отвечает за интеграцию всех внутренних органов (комплектующих) и головного мозга (центрального процессора). Хотя, конечно, глупо сравнивать компьютер и человека. В человеке все намного сложнее и запутанней. Итак, мы продолжаем по нашему плану:

1. Как выбрать материнскую плату для компьютера (вы здесь)

Как выбрать материнскую плату для компьютера правильно и надолго?

Для того, чтобы сделать правильный выбор, нужно учитывать основные характеристики материнской платы. Их достаточно много, а некоторые даже критически важные. Но степень их важности для вас лично будет обусловлена желаемой конфигурацией вашего будущего компьютера. Или существующего. Это в том случае, если старая материнская плата у вас пришла в негодность. На что стоит обратить внимание при выборе материнской платы:

1. Сокет;
2. Фирма материнской платы;
3. Количество и тип слотов поддерживаемой оперативной памяти;
4. Количество разъемов для жестких дисков;
5. Количество PCI слотов;

Это далеко не все характеристики материнской платы, но для начала и этого будет достаточно. Теперь пробежимся более подробно по этим пунктам.

Сначала выбирайте процессор, а потом материнскую плату под него, а не наоборот

Первым делом нужно определиться с процессором: . Потому что сокеты (Socket — разъем для процессора) для них отличаются. В описании процессора или в его инструкции этот параметр обязательно указан.

У процессоров Intel название сокета начинается с букв LGA , а у процессоров AMD – с букв AM , FM и S .

Например последние процессоры Intel (семейства Skylake-X и Kaby Lake-X) имеют сокет LGA-2066. Это означает, что процессоры с другой маркировкой сокета в такой сокет не встанут. Поэтому будьте внимательны при подборе комплектующих, чтобы потом не пришлось менять.

Лучшие производители материнских плат

Чтобы ответить на вопрос, как выбрать материнскую плату для компьютера, вам определенно нужно знать, кто же создает качественные продукты в этом сегменте.

Лучшими фирмами-производителями материнских плат на сегодняшний день признаны ASUS , Gigabyte и MSI . Рекомендую обратить свое внимание на фирму ASUS . Они славятся своим качеством и надежностью. Естественно качественные материнские платы стоят дороже аналогов, но не забывайте, что если сгорит материнская плата, то нередко она может спалить также и процессор, поэтому задумайтесь, стоит ли экономить на ней.

Количество и тип слотов оперативной памяти

Тут все предельно просто. Чем больше слотов, тем лучше. Материнские платы бывают с 2, 4 и 6 слотами. Типы слотов (точнее типы оперативной памяти) на сегодняшний момент (начало 2017 года) это DDR3 и DDR4. Отличаются скоростью обработки данных.Однако есть свои нюансы, поэтому советую ознакомиться с ними в статье « «.

Почему лучше 4 планки оперативной памяти по 4 Гб, чем 2 по 8 Гб? Потому что каждая планка имеет предел скорости обмена данными через шину. И, соответственно, чем больше планок ОЗУ, тем выше скорость вашего компьютера. Все просто, как 2х2!

В обозримом будущем ожидается появление нового типа . Но не раньше 2020 года это точно. Так что можете уверенно покупать память DDR4 и не задумываться долго о ее замене.

Покупая материнскую плату, нужно сразу думать наперед, потому что требования к производительности компьютеров постоянно растут и, как минимум, вам со временем понадобиться больше оперативной памяти для обработки больших объемов данных. Чтобы не менять потом материнскую плату на другую и не изощряться нетрадиционными способами, предусмотрите чтобы в ней было достаточно слотов для того, чтобы в будущем.

Количество разъемов для жестких дисков

Разъемы SATA

Жесткие диски подключаются через разъемы IDE и SATA. Разъемы SATA имеют значительно большую скорость передачи данных. Чем больше разъемов SATA будет на материнке, тем больше винчестеров вы сможете подключить. Лишь бы только в они все поместились. Минимум на материнских платах бывает 4 разъема для жестких дисков. Учитывая объем современных дисков, этого вполне достаточно. В отдельной статье мы более подробно поговорим о жестких дисках.

Количество PCI слотов в материнской плате компьютера

Слоты PCI (а точнее речь сейчас идет о PCI-Ex16) предназначены для подключения видеокарты. Если планируете собирать игровой компьютер, то, как минимум, вам потребуется 2 таких слота, чтобы задействовать 2 видеокарты одновременно. Если компьютер нужен для простых офисных программ, то вам этот слот вообще не пригодится, так как вам и интегрированной видеокарты хватит за глаза. Хотя очень сомневаюсь, что сейчас можно найти материнскую плату без этого слота.

Этот параметр будет крайне важен тем, кто планирует покупать компьютер, чтобы заниматься майнингом (узнайте, ). Потому что для этого вам придется задействовать столько видеокарт, сколько только возможно воткнуть в материнскую плату.

Основные технические характеристики материнской платы

Думаю, стоит еще раз вкратце пробежаться по теме и закрепить материал. Итак, характеристики материнской платы, на которые следует обратить внимание при покупке (чеклист ):

1. Сокет. Какой процессор вы будете в нее пихать? Некоторые сокеты обратносовместимы, но не все.
2. Тип поддерживаемой оперативной памяти. DDR3, DDR4 или DDR5(!) ?
3. Частота оперативной памяти. Чаще всего от 1600 до 2400 MHz, но бывает и выше. В общем, чем выше, тем лучше. Если ОЗУ поддерживает частоту 2400, а материнская плата только 2133, то вся система будет работать на частоте 2133 МГц. Обидно, да?
4. Количество слотов под оперативную память. 2, 4, 8?
5. Максимальный объем оперативной платы. Есть предел. Например — 32 Гб максимум. Или ниже.
6. Форм-фактор. В какой корпус влезет и для чего подойдет…
7. Версия БИОС. Это для самых привередливых. А вы знаете, ?
8. Звук. Решать вам использовать вшитый звук или приобрести отдельную звуковую карту. Может быть даже внешнюю. Хотя лучше внутреннюю, если вы работаете со звуком и скорость для вас важна. Не забывайте о канальности звука. 2.0, 2.1, 5.1, 7.1…
9. Количество и версия USB портов. 3.0 быстрее, чем 2.0. USB TYPE-C быстрее, чем 3.0. Читайте подробнее про .
10. Остальные нюансы, которые критичны именно вам. Тут уж вам виднее.

С материнской платой мы разобрались

Характеристики материнской платы не слишком сложны для понимания, даже если вы новичок в этом. Главное сравнивайте показатели, почти всегда, чем цифра больше тем лучше. Потом сопоставляйте характеристики с ценами, но не забывайте о тройке самых качественных производителей. Если че, постараюсь помочь вам.

Прочитал недавно анекдот про материнскую плату. Дословно не помню, но попробую пересказать максимально близко к оригиналу.

Едут двое подростков в общественном транспорте. Один другому жалуется:

— У меня мать вчера сдохла, прикинь. Ваще внезапно. Выбесила меня прям. Я короче в ту же ночь отпер ее на мусорку, но в бак не выкинул, оставил возле него, мало ли кому пригодиться что из ее внутренностей…

Старшее поколение (кто не в теме) в шоке! =)))

Такой вот юмор.

Думаю, на этом можно заканчивать разговаривать о том, как выбрать материнскую плату для компьютера. Если есть какие-то вопросы — задавайте. Я и сам понимаю, что мог что-то упустить из внимания, я же пока еще человек)))

Вы дочитали до самого конца?

Была ли эта статься полезной?

Да Нет

Что именно вам не понравилось? Статья была неполной или неправдивой?
Напишите в клмментариях и мы обещаем исправиться!

Форм-фактор , или типоразмер системной платы, определяет ее размеры, тип разъема питания, расположение элементов крепления (отверстий, клипсов), размещение разъемов различных интерфейсов и т. д.

Форм-фактор АТХ был предложен фирмой Intel в 1995 г и в настоящее время большинство материнских плат имеют этот формат. К его возможностям относятся: размещение портов ввода-вывода на системной плате; встроенный разъем мыши типа PS/2; расположение IDE, ATA-разъемов и разъемов контроллера дисководов ближе к самим устройствам; перемещение гнезда процессора на заднюю часть платы, рядом с блоком питания; использование единственного 20-контактного разъема питания. Предусмотрена возможность управления режимами работы блока питания со стороны контроллера системной платы. Вентилятор блока питания является нагнетающим, поэтому на материнскую плату попадает меньше пыли, а воздух, поступающий из блока питания, сначала охлаждает процессор.

LPX . В них платы расширения устанавливаются параллельно системной плате, посредством переходника с повернутыми на 90 градусов разъемами. За счет этого получается очень плоская конструкция, но число таких разъемов невелико (обычно не более трех), а термические условия работы компонентов весьма напряженные.

NLX . Системная плата разделена на две части. В специальный разъем (получивший название NLX Riser Connector ), непосредственно примыкающий к блоку питания, вставляется процессорная плата (содержит процессор, BIOS, слоты для модулей оперативной памяти). Кроме контактов питания разъем имеет информационную (системную) шину. Другая плата (названная riser caret ), установлена в корпусе компьютера стационарно (то есть является неотъемлемой частью компьютерной системы) и может иметь слоты интерфейсов PCI, USB, IEEE 1394 и любых других имеющихся и перспективных стандартов. Таким образом, после установки процессорная плата автоматически оказывается подключенной к питанию и к шинам интерфейсов.

Форм-фактор NLX обеспечивает легкую установку процессорной платы. Теперь к ней не подведены никакие кабели и шлейфы, разъемы плат расширения расположены отдельно. Благодаря наличию стационарной отдельной платы с разъемами расширения и встроенными контроллерами ликвидируется обычный сегодня хаос с кабелями.

Процессорный интерфейс. Обычно системный набор создается конструкторами с ориентацией на конкретную линейку процессоров. То есть, обеспечивается поддержка опре­деленного процессорного интерфейса. В это понятие включают тип разъема (механические параметры), его электрические параметры (разводка контактов, напряжение питания ядра и блоков ввода-вывода процессора), возможности BIOS по поддержке конкретных моделей процессоров.

BIOS . Важным элементом системной платы является BIOS (BasicInput/Output System – базовая система ввода-вывода). Так называют аппаратно встроенное в компьютер программное обеспечение, которое доступно без обращения к диску. В микросхеме BIOS содержится программный код, необходимый для управления клавиатурой, видеокартой, дисками, портами и другими компонентами, а также для загрузки операционной системы с диска.

Обычно BIOS размещается в микросхеме ПЗУ (ROM, Read-Only Memory), расположенной на материнской плате компьютера. Такая технология позволяет обеспечить постоянную доступность BIOS независимо от работоспособности внешних по отношению к материнской плате компонентов (например, загрузочных дисков). Поскольку доступ к RAM (оперативной памяти) осуществляется значительно быстрее, чем к ROM, многие изготовители предусматривают при включении питания автоматическое копирование BIOS из ROM в оперативную память. Задействованная при этом область оперативной памяти называется теневым ПЗУ (Shadow ROM).

В настоящее время большинство современных материнских плат комплектуется микросхемами Flash BIOS, код в которых может перезаписываться при помощи специальной программы. Такой подход облегчает модернизацию BIOS при появлении новых компонентов, которым нужно обеспечить поддержку (например, новейших типов микросхем оперативной памяти). Так как львиная доля программного кода BIOS стандартизирована, то есть является одинаковой и обязательной для всех компьютеров PC, в принципе менять его нет особой необходимости. Перезапись BIOS – крайне ответственная и весьма непростая задача. Браться за нее следует только в самом крайнем случае, когда проблема не решается никакими другими способами. При этом надо ясно отдавать себе отчет в необходимости и последствиях каждого шага этой операции.

Работа таких стандартных устройств, как клавиатура, может обслуживаться программами, входящими в BIOS, но такими средствами нельзя обеспечить работу со всеми возможными устройствами. Так, например, изготовители BIOS абсолютно ничего не знают о параметрах наших жестких и гибких дисков, им не известны ни состав, ни свойства произвольной вычислительной системы. Для того чтобы начать работу с другим оборудованием, программы, входящие в состав BIOS , должны знать, где можно найти нужные параметры. По очевидным причинам их нельзя хранить ни в оперативной памяти, ни в постоянном запоминающем устройстве.

Специально для этого на материнской плате есть микросхема “энергонезависимой памяти”, по технологии изготовления называемая CMOS . От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стирается во время выключения компьютера, а от ПЗУ она отличается тем, что данные в нее можно заносить и изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы. Эта микросхема постоянно подпитывается от небольшой батарейки, расположенной на материнской плате. Заряда этой батарейки хватает на то, чтобы микросхема не теряла данные, даже если компьютер не будут включать несколько лет.

В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких и жестких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах материнской платы. Тот факт, что компьютер четко отслеживает время и календарь (даже и в выключенном состоянии), тоже связан с тем, что показания системных часов постоянно хранятся (и изменяются) в CMOS.

Таким образом, программы, записанные в BIOS, считывают данные о составе оборудования компьютера из микросхемы CMOS, после чего они могут выполнить обращение к жесткому диску, а в случае необходимости и к гибкому, и передать управление тем программам, которые там записаны.

Шинные интерфейсы материнской платы. Связь между всеми собственными и подключаемыми устройствами материнской платы выполняют ее шины и логические устройства, размещенные в микросхемах микропроцессорного комплекта (чипсета). От архитектуры этих элементов во многом зависит производительность компьютера.

PCI. Интерфейс PCI (Peripheral Component Interconnect – стандарт подключения внешних компонентов) был введен в персональных компьютерах, выполненных на базе процессоров Intel Pentium. По своей сути это тоже интерфейс локальной шины, связывающей процессор с оперативной памятью. До недавнего времени она обладала достаточной скоростью для своих периферийных устройств, начиная от звуковых карт, контроллеров USB, компонентов ввода/вывода и заканчивая контроллерами жёстких дисков. Поскольку видеокарты начали требовать большую пропускную способность, появился интерфейс AGP.

Для современных материнских плат PCI стала "узким местом", так как она предоставляет (в стандартном варианте) пропускную способность до 264 Мбайт/с, поделённую между всеми слотами в системе (для 32-разрядных данных). Быстродействие периферийных устройств постоянно увеличивалось, и всё чаще компоненты типа графических карт, жёстких дисков, контроллеров USB и гигабитных сетевых карт Ethernet вступали в битву за пропускную способность – потому, что данные по шине PCI желали одновременно передать несколько устройств.

Важным особенностью стандарта является поддержка режима plug-and-play . Его суть состоит в том, что после физического подключения внешнего устройства к разъему шины PCI происходит обмен данными между устройством и материнской платой, в результате которого устройство автоматически получает номер используемого прерывания, адрес порта подключения и номер канала прямого доступа к памяти.

FSB. Шина используется для связи процессора и памяти. Она имеет название Front Side Bus (FSB). Эта шина работает на очень высокой частоте 1333/1066/800 МГц. Частота шины FSB является одним из основных потребительских параметров – именно он и указывается в спецификации материнской платы. Пропускная способность шины FSB при частоте 100 МГц составляет порядка 800 Мбайт/с.

AGP . Это шина ускоренного графического порта. Интерфейс AGP, специально разработанный для графических карт в середине 90-х, обеспечивает 2 Гбайт/с в своей последней версии (AGP 8x)

PCI - Express . Новая шина предназначается для замены как PCI, так и AGP. Однако, несмотря на схожесть названия с PCI, она не имеет с ней ничего общего. PCI Express использует принцип последовательной передачи , который позволяет достичь более высоких тактовых частот. Шина обеспечивает одновременную передачу данных в двух направлениях с одинаковой скоростью.

На данный момент можно говорить о том, что слотом расширения для будущих материнских плат станет PCI Express x1. В данном случае "x1" означает, что слот будет использовать одну линию PCI Express, обеспечивающую пропускную способность 250 Мбайт/с (500 Мбайт/с, если учитывать пропускную способность в двух направлениях). Кроме того, периферийным устройствам больше не придётся конкурировать за пропускную способность, поскольку каждый слот обеспечивает индивидуальные 250 Мбайт/с в одном направлении.

Видеокарты подключаются к слоту PCI Express x16. Это означает использование 16 линий, что обеспечивает максимальную пропускную способность 4 Гбайт/с или 8 Гбайт/с, если сложить 4 Гбайт/с в обоих направлениях. Но суммарную пропускную способность всё же следует рассматривать как маркетинговое значение – оно не слишком актуально для конечных пользователей, поскольку для графики важна пропускная способность в одном направлении. Таким образом, шина PCI Express x16 имеет в 2 раза больше пропускную способность, чем AGP 8x для графических карт.

USB (Universal Serial Вus – универсальная последовательная магистраль). Это одно из последних нововведений в архитектурах материнских плат. Этот стандарт определяет способ взаимодействия компьютера с периферийным оборудованием. Он позволяет подключать до 256 различных устройств, имеющих последовательный интерфейс. Устройства могут включаться цепочками (каждое следующее устройство подключается к предыдущему). Производительность шины USB относительно невелика и составляет до 1,5 Мбит/с, но для таких устройств, как клавиатура, мышь, модем, джойстик и т. п., этого достаточно. Удобство шины состоит в том, что она практически исключает конфликты между различным оборудованием, позволяет подключать и отключать устройства в “горячем режиме” (не выключая компьютер) и позволяет объединять несколько компьютеров в простейшую локальную сеть без применения специального оборудования и программного обеспечения.

Технические характеристики USB 1.1:

– две скорости:

высокая скорость обмена – 12 Мбит/с

низкая скорость обмена - 1,5 Мбит/с

– максимальная длина кабеля для низкой скорости обмена - 5 м

– максимальная длина кабеля для высокой скорости обмена - 3 м

– максимальное количество подключённых устройств (включая размножители) – 127

– возможно подключение устройств с различными скоростями обмена

– напряжение питания для периферийных устройств – 5 В

– максимальный ток потребления на одно устройство – 500 мA

USB 2.0 отличается от USB 1.1 только большей скоростью и небольшими изменениями в протоколе передачи данных для режима Hi-speed (480 Мбит/сек). Существуют три скорости работы устройств USB 2.0:

Low-speed, 10÷1500 Кбит/c (используется для интерактивных устройств: клавиатуры, мыши, джойстики)

Full-speed, 0,5÷12 Мбит/с (аудио-, видеоустройства)

Hi-speed, 25÷480 Мбит/с (видеоустройства, устройства хранения информации)

Хотя в теории скорость USB 2.0 может достигать 480 Мбит/с (60 МБайт/с), устройства типа жёстких дисков и вообще любых носителей информации в реальности никогда не достигают такой скорости обмена по шине, хотя и могут развивать её. Это можно объяснить достаточно большими задержками шины USB между запросом на передачу данных и собственно началом передачи. Например, другая шина FireWire хотя и обеспечивает максимальную скорость в 400 Мбит/с, что на 80 Мбит/с меньше, чем у USB, в реальности позволяет достичь больших скоростей обмена данными с жёсткими дисками и другими устройствами хранения информации.

USB 3.0 должен прийти на смену современному стандарту версии 2.0 и принесет с собой десятикратное увеличение пропускной способности – до 4,8 Гбит/с, или 600 Мб/с, тогда как современный вариант USB 3.0 скорее всего появится в 2010 году.

IEEE 1394 (FireWire, i-Link ) – последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами. Бурное развитие IEEE 1394 придало появление любительских DV камер. И сегодня IEEE 1394 практически монополизировал этот быстро развивающийся рынок. Сегодня любая, произведённая сегодня DV камера в обязательном порядке оснащается IEEE 1394 интерфейсом.

Главные особенности IEEE 1394:

– Цифровой интерфейс – позволяет передавать данные между цифровыми устройствами без потерь информации

– Небольшой размер – тонкий кабель заменяет груду громоздких проводов

– Простота в использовании – отсутствие терминаторов, идентификаторов устройств или предварительной установки

– Горячее подключение – возможность переконфигурировать шину без выключения компьютера

– Небольшая стоимость для конечных пользователей

– Различная скорость передачи данных – 100, 200 и 400 Мбит/с (800, 1600Мбит/с IEEE 1394b). Высокая скорость дает возможность обработки мультимедиа-сигнала в реальном времени

– Гибкая топология – равноправие устройств, допускающее различные конфигурации (возможность "общения" устройств без компьютера)

– Открытая архитектура – отсутствие необходимости использования специального программного обеспечения

– Наличие питания прямо на шине (маломощные устройства могут обходиться без собственных блоков питания). До полутора ампер и напряжение от 8 до 40 вольт

– Подключение до 63 устройств

– Последовательная шина вместо параллельного интерфейса позволила использовать кабеля малого диаметра и разъёмы малого размера.

– Питание внешних устройств через IEEE 1394 кабель

– Простота конфигурации и широта возможностей. Через IEEE 1394 может работать самое различное оборудование, причём пользователю не придётся мучиться вопросом, как это всё правильно подключить

– Поддержка асинхронной и синхронной передачи данных

Асинхронная передача означает, что данные обязательно будут доставлены в целости и сохранности, пусть и не всегда в срок. Получение каждого пакета проверяется и подтверждается, если пакет не дошёл, передача будет повторена заново.

Синхронная передача означает, что скорость и непрерывность потока важнее, чем сохранность данных. Если пакет пришёл с ошибкой, или не пришёл вообще, это даже не проверяется, не говоря уже о том, чтобы переслать пакет заново. Этот тип передачи отлично подходит для мультимедийных приложений, где потеря какой-либо части информации менее критична, чем большая задержка.

В 2004 году увидел свет стандарт IEEE 1394.1. Этот стандарт был принят для возможности построения крупномасштабных сетей и резко увеличивает количество подключаемых устройств до гигантского числа – 64449.

1) Прежде всего - поколением процессора, под который она предназначена. Специальная материнская плата существует для каждого поколения процессора. Установить процессор одного поколения в материнскую плату другого чаще всего просто невозможно.

2) Диапазоном поддерживаемых процессоров в рамках одного поколения. Чем дороже и качественнее плата, тем больше процессоров она сможет поддержать.

3) Частотой системной шины. Это - величина, прямо связанная с частотой и скоростью процессора. Процессор фактически умножает рабочую частоту материнской платы - в 2, 3 и более раз (на выборе сочетания одного из коэффициентов с частотой системной шины и основан способ так называемого разгона процессоров.

4) Базовым набором микросхем - чипсетом. Для каждого типа материнской платы существует несколько основных чипсетов, различающихся по предоставляемым ими возможностям и, соответственно, ценам.

5) Фирмой-производителем.

6) Форматом материнской платы (форм-фактором), то есть способом расположения на плате основных микросхем, слотов и т.д.

7) Базовым набором слотов и разъемов. При выборе платы следите, чтобы на ней имелось достаточно всех необходимых слотов.

8) Наличием интегрированных устройств. На многих современных материнских платах вы можете встретить целый ряд "встроенных" устройств - таких, например, как видеокарта и звуковая плата.

9) Поддержкой режима SATA(последовательный интерфейс), обеспечивающего возможность работы с "быстрыми" жесткими дисками.

10) Поддержкой "зеленого" (Green) режима экономии электроэнергии.

Микропроцессоры. Структура Intel x86: УУ, АЛУ, память, интерфейс. Классификация по архитектуре системы команд: CISC и RISC. Параллельная архитектура.

Центральный процессор (ЦПУ, CPU, от англ. Central Processing Unit) - это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.

Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров (МП).

Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему - тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора.

Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера.

Большинство современных процессоров для персональных компьютеров в общем основаны на той или иной версии циклического процесса последовательной обработки информации, изобретённогоДжоном фон Нейманом .

Д. фон Нейман придумал схему постройки компьютера в 1946 году.

Этапы цикла выполнения:

Данный цикл выполняется неизменно, и именно он называется процессом (откуда и произошло название устройства).

Команды центрального процессора являются самым нижним уровнем управления компьютером, поэтому выполнение каждой команды неизбежно и безусловно. Не производится никакой проверки на допустимость выполняемых действий, в частности, не проверяется возможная потеря ценных данных. Чтобы компьютер выполнял только допустимые действия, команды должны быть соответствующим образом организованы в виде необходимой программы.

Скорость перехода от одного этапа цикла к другому определяетсятактовым генератором . Тактовый генератор вырабатывает импульсы, служащие ритмом для центрального процессора. Частота тактовых импульсов называетсятактовой частотой .

Основные компоненты микропроцессора

Устройство управления (УУ) – вырабатывает управляющие сигналы, поступающие по кодовым шинам инструкций во все блоки Э
ВМ

Регистр команд – запоминающий регистр, хранит код команды: код выполняемой операции и адреса операндов

Дешифратор операции – логический блок, выбирающий в соответствии с поступающим из регистра команд кодом операции (КОП) один из множества имеющихся у него выходов

ПЗУ микропрограмм – хранит управляющие сигналы, необходимые для выполнения в блоках ПК операций обработки информации

Узел формирования адреса - устройство, вычисляющее полный адрес ячейки памяти (регистра) по реквизитам, поступающим из регистра команд и регистров МПП

КШД, КША и КШИ – часть внутренней интерфейсной шины микропроцессора

А
рифметико-логическое устройство (АЛУ) – предназначено для выполнения арифметических и логических операций преобразования информации.

Микропроцессорная память (кэш) – предназначена для кратковременного хранения информации, участвующей в вычислениях в ближайшие такты работы процессора. Имеет небольшой объём (до нескольких Мб), но очень высокое быстродействие (время доступа измеряется нс).

Интерфейсная часть микропроцессора – предназначена для связи и согласования МП с системной шиной ПК, а также для формирования полных адресов операндов и команд.

Конвейерная архитектура

Конвейерная архитектура (pipelining ) была введена в центральный процессор с целью повышения быстродействия. Обычно для выполнения каждой команды требуется осуществить некоторое количество однотипных операций, например: выборка команды изОЗУ , дешифрация команды, адресация операнда в ОЗУ, выборка операнда из ОЗУ, выполнение команды, запись результата в ОЗУ. Каждую из этих операций сопоставляют одной ступени конвейера.

После освобождения k -й ступени конвейера она сразу приступает к работе над следующей командой. Если предположить, что каждая ступень конвейера тратит единицу времени на свою работу, то выполнение команды на конвейере длиной вn ступеней займётn единиц времени, однако в самом оптимистичном случае результат выполнения каждой следующей команды будет получаться через каждую единицу времени.

Действительно, при отсутствии конвейера выполнение команды займёт n единиц времени (так как для выполнения команды по прежнему необходимо выполнять выборку, дешифрацию и т. д.), и для исполненияm команд понадобится единиц времени; при использовании конвейера (в самом оптимистичном случае) для выполненияm команд понадобится всего лишьn +m единиц времени.

Факторы, снижающие эффективность конвейера:

простой конвейера, когда некоторые ступени не используются (напр., адресация и выборка операнда из ОЗУ не нужны, если команда работает с регистрами);

ожидание: если следующая команда использует результат предыдущей, то последняя не может начать выполняться до выполнения первой (это преодолевается при использовании внеочередного выполнения команд, out-of-order execution);

очистка конвейера при попадании в него команды перехода (эту проблему удаётся сгладить, используя предсказание переходов).

Некоторые современные процессоры имеют более 30 ступеней в конвейере, что увеличивает производительность процессора, однако приводит к большому времени простоя (например, в случае ошибки в предсказании условного перехода.)

К материнской плате подключаются все остальные комплектующие, от нее зависит срок службы и стабильность работы всего компьютера. Кроме того, она должна позволять подключить все необходимые устройства и давать возможность улучшить компьютер в будущем.

Одни из лучших материнских плат производит компания ASUS, но они и самые дорогие. На сегодня оптимальными по соотношению цена/качество являются материнские платы MSI, их я и буду рекомендовать в первую очередь. В качестве более бюджетного варианта можно рассматривать материнки от ASRock и Gigabyte, у них также есть удачные модели. Игровые материнские платы имеют лучше звук и сетевую карту.

Для процессоров Intel на сокете 1151 v2

Оптимальный вариант:
Материнская плата MSI B360M MORTAR

Или игровая материнка: MSI B360 GAMING PRO CARBON
Материнская плата MSI B360 GAMING PRO CARBON

Или аналог: MSI Z370 KRAIT GAMING
Материнская плата MSI Z370 KRAIT GAMING

Для процессоров AMD на сокете AM4

Оптимальный вариант: Gigabyte B450 AORUS M
Материнская плата Gigabyte B450 AORUS M

Или полноразмерную: Gigabyte B450 AORUS PRO
Материнская плата Gigabyte B450 AORUS PRO

2. Основы правильного выбора материнской платы

Не стоит устанавливать мощный процессор на самую дешевую материнскую плату, так как материнская плата не выдержит большой нагрузки в течение продолжительного времени. И наоборот, самому слабому процессору ни к чему дорогая материнская плата, так как это выброшенные на ветер деньги.

Материнскую плату нужно выбирать после того как выбраны все остальные , так как от них зависит какого класса должна быть материнская плата и какие на ней должны быть разъемы для подключения выбранных комплектующих.

У каждой материнской платы есть свой собственный процессор, который управляет всеми подключаемыми к ней устройствами и называется чипсетом. От чипсета зависит функциональность материнской платы и он выбирается в зависимости от назначения компьютера.

3.1. Разработчики чипсетов

Чипсеты для современных материнских плат разрабатывают две компании: Intel и AMD.

Если вы выбрали процессор Intel, то материнская плата должна быть на чипсете Intel, если AMD – на чипсете AMD.

3.2. Чипсеты Intel

К основным современным чипсетам Intel относятся следующие:

• B250/H270 – для офисных, мультимедийных и игровых ПК
• Q270 – для корпоративного сектора
• Z270 – для мощных игровых и профессиональных ПК
• X99/X299 – для очень мощных профессиональных ПК

Им на смену идут перспективные чипсеты с поддержкой процессоров 8-го поколения:

• H310 – для офисных ПК
• B360/H370 – для мультимедийных и игровых ПК
• Q370 – для корпоративного сектора
• Z370 – для мощных игровых и профессиональных ПК

Для большинства компьютеров подойдут материнки на чипсетах B250/H270 и B360/H370. В чипсетах H больше линий PCI-E, чем в чипсетах B, что важно только при установке более двух видеокарт или нескольких сверхбыстрых SSD PCI-E. Так что для обычного пользователя между ними нет никакой разницы. Чипсеты Q отличаются от B лишь поддержкой специальных функций безопасности и удаленного управления, что используется только в корпоративном секторе.

Чипсеты Z имеют еще больше линий PCI-E, чем чипсеты H, позволяют разгонять процессоры с индексом «K», поддерживают память с частотой выше 2400 МГц и объединение от 2 до 5 дисков в RAID массив, что недоступно на других чипсетах. Они больше подходят для мощных игровых и профессиональных ПК.

Материнки на чипсетах X99/X299 нужны только для сверхмощных и дорогих профессиональных ПК с процессорами на сокетах 2011-3/2066 соответственно (об этом мы поговорим ниже).

3.3. Чипсеты AMD

К основным современным чипсетам AMD относятся следующие.

• A320 – для офисных и мультимедийных ПК
• B350 – для игровых и профессиональных ПК
• X370 – для энтузиастов
• X399 – для очень мощных профессиональных ПК

Чипсет A320 не имеет возможности разгона процессора, в то время как у B350 такая функциональность есть. X370 в довесок оснащен большим количеством линий PCI-E для установки нескольких видеокарт. Ну а X399 предназначен для профессиональных процессоров на сокете TR4.

3.4. Чем отличаются чипсеты

Чипсеты имеют массу отличий, но нас интересует только их условное разделение по назначению, чтобы подобрать материнскую плату соответствующую назначению компьютера.

Остальные параметры чипсетов нас не интересуют, так как мы будем ориентироваться на параметры конкретной материнской платы. После выбора чипсета под ваши нужды, можно начинать выбирать материнскую плату, исходя из ее характеристик и разъемов.

4. Производители материнских плат

Лучшие материнские платы в ценовом диапазоне выше среднего производит компания ASUS, но они являются и самыми дорогими. Материнским платам начального уровня эта компания уделяет меньше внимания и в данном случае не стоит переплачивать за бренд.

Хорошим соотношением цена/качество отличаются материнские платы производства компании MSI во всем ценовом диапазоне.

В качестве более экономного варианта можно рассматривать материнки от Gigabyte и ASRock (дочерняя компания ASUS), они отличаются более лояльной ценовой политикой и у них также есть удачные модели.

Отдельно стоит отметить, что сама корпорация Intel производит материнские платы на основе своих чипсетов. Эти материнские платы отличаются стабильным качеством, но низкой функциональностью и более высокой ценой. Они пользуются спросом в основном в корпоративном секторе.

Материнские платы остальных производителей не пользуются такой популярностью, имеют более ограниченный модельный ряд и их приобретение я считаю не целесообразным.

5. Форм-фактор материнской платы

Форм-фактором называется физический размер материнской платы. Основными форм-факторами материнских плат являются: ATX, MicroATX (mATX) и Mini-ITX.

ATX (305×244 мм) – полноразмерный формат материнской платы, является оптимальным для стационарного компьютера, имеет наибольшее количество слотов, устанавливается в корпуса ATX.

MicroATX (244×244 мм) – уменьшенный формат материнской платы, имеет меньшее количество слотов, устанавливается как в полноразмерные (ATX) корпуса, так и в более компактные корпуса (mATX).

Mini-ITX (170×170 мм) – сверх компактные материнские платы для сборки очень маленьких ПК в соответствующих корпусах. Следует учитывать, что такие системы имеют ряд ограничений по размеру компонентов и охлаждению.

Существуют и другие менее распространенные форм-факторы материнских плат.

Процессорный сокет (Socket) – это разъем для соединения процессора с материнской платой. Материнская плата должна иметь такой же сокет как и у процессора.

Процессорные сокеты постоянно претерпевают изменения и из года в год появляются все новые модификации. Рекомендую приобретать процессор и материнскую плату с наиболее современным сокетом. Это обеспечит возможность замены как процессора, так и материнской платы в ближайшие несколько лет.

6.1. Сокеты процессоров Intel

• Устаревшие: 478, 775, 1155, 1156, 2011
• Устаревающие: 1150, 2011-3
• Самые современные: 1151, 1151-v2, 2066

6.2. Сокеты процессоров AMD

• Устаревшие: AM1, АМ2, AM3, FM1, FM2
• Устаревающие: AM3+, FM2+
• Самые современные: AM4, TR4

Материнские платы компактных форматов часто имеют 2 слота для установки модулей памяти. Большие ATX платы обычно оснащаются 4 слотами памяти. Свободные слоты могут понадобиться, если вы планируете в будущем добавлять память.

8. Тип и частота поддерживаемой памяти

Современные материнские платы поддерживают память DDR4. Недорогие материнки рассчитаны на более низкую максимальную частоту памяти (2400, 2666 МГц). Материнские платы среднего и высокого класса могут поддерживать память с более высокой частотой (3400-3600 МГц).

Однако, память с частотой 3000 МГц и выше стоит значительно дороже, при этом не давая ощутимого прироста производительности (особенно в играх). Кроме того, с такой памятью бывает больше проблем, процессор может работать с ней менее стабильно. Поэтому переплачивать за материнку и высокочастотную память целесообразно только при сборке очень мощного профессионального ПК.

На сегодня самой оптимальной по соотношению цена/производительность является память DDR4 с частотой 2400 МГц, которую поддерживают современные материнки.

9. Разъемы для установки видеокарт

Современные материнские платы имеют разъем PCI Express (PCI-E x16) последней версии 3.0 для установки видеокарт.

Если на материнской плате несколько таких разъемов, то можно установить несколько видеокарт для повышения производительности в играх. Но в большинстве случаев установка одной более мощной видеокарты является более предпочтительным решением.

Также свободные разъемы PCI-E x16 можно использовать для установки других плат расширения с разъемом PCI-E x4 или x1 (например, быстрого SSD или звуковой карты).

10. Слоты для плат расширения

Слоты для плат расширения – это специальные разъемы для подключения различных дополнительных устройств, таких как: ТВ-тюнер, Wi-Fi адаптер и др.

Старые материнские платы использовали разъемы PCI для установки плат расширения. Такой разъем может понадобиться, если у вас есть такие платы, например, профессиональная звуковая карта или ТВ-тюнер.

На современных материнских платах для установки плат расширения используются разъемы PCI-E x1 или лишние разъемы PCI-E x16. Желательно, чтобы на материнской плате было хотя бы 1-2 таких разъема, не перекрывающихся видеокартой.

В современном компьютере разъемы PCI старого типа не обязательны, так как уже можно приобрести любое устройство с новым PCI-E разъемом.

Материнская плата имеет множество внутренних разъемов для подключения различных устройств внутри корпуса.

11.1. Разъемы SATA

Современные материнские платы имеют универсальные разъемы SATA 3, которые прекрасно подходят для подключения жестких дисков, твердотельных накопителей (SSD) и оптических приводов.

Несколько таких разъемов могут быть вынесены в отдельный блок, образуя комбинированный разъем SATA Express.

Такой разъем раньше использовался для подключения быстрых SSD, но в него можно также подключать любые SATA диски.

11.2. Разъем M.2

Также многие современные материнки оснащаются разъемом M.2, который используется преимущественно для сверх быстрых SSD.

Этот разъем имеет крепления для установки плат различных размеров, что нужно учитывать при выборе SSD. Но сейчас обычно используется только самый распространенный размер 2280.

Хорошо также если разъем M.2 будет поддерживать работу как в режиме SATA, так и PCI-E, а также спецификацию NVMe для быстрых SSD.

11.3. Разъем питания материнской платы

Современные материнские платы имеют 24-х контактный разъем питания.

Все блоки питания оснащаются аналогичным разъемом.

11.4. Разъем питания процессора

Материнская плата может иметь 4-х или 8-ми контактный разъем питания процессора.

Если разъем 8-ми контактный, то желательно, что бы блок питания имел два 4-х контактных разъема, которые в него и вставляются. Если процессор не сильно мощный, то его можно запитать одним 4-х контактным разъемом и все будет работать, но просадки напряжения на нем будут выше, особенно в разгоне.

11.5. Расположение внутренних разъемов

На картинке ниже изображены основные внутренние разъемы материнской платы, о которых мы говорили.

12. Интегрированные устройства

Материнская плата кроме чипсета и различных разъемов для подключения комплектующих имеет различные интегрированные устройства.

12.1. Интегрированная видеокарта

Если вы решили, что компьютер не будет использоваться для игр и не приобретаете отдельную видеокарту, то материнская плата должна поддерживать процессоры с видеоядром и иметь соответствующие разъемы. На материнских платах, рассчитанных на процессоры с видеоядром могут быть разъемы VGA, DVI, DisplayPort и HDMI.

Желательно наличие на материнской плате разъема DVI для подключения современных мониторов. Для подключения к компьютеру телевизора необходим разъем HDMI. Учтите так же, что у некоторых бюджетных мониторов есть только разъем VGA, который в таком случае должен быть и на материнской плате.

12.2. Интегрированная звуковая карта

Все современные материнские платы имеют аудиокодек класса HDA (High Definition Audio). На бюджетные модели устанавливаются соответствующие звуковые кодеки (ALC8xx, ALC9xx), которых в принципе достаточно большинству пользователей. На более дорогие игровые материнки устанавливаются кодеки получше (ALC1150, ALC1220) и усилитель для наушников, дающие более высокое качество звука.

Материнские платы обычно имеют 3, 5 или 6 гнезд 3.5 мм для подключения аудиоустройств. Также может присутствовать оптический и иногда коаксиальный цифровой аудио выход.

Для подключения колонок системы 2.0 или 2.1. вполне достаточно 3-х аудио выходов.
Если вы планируете подключать многоканальную акустику, то желательно, чтобы на материнской плате было 5-6 аудио разъемов. Для подключения высококачественной аудиосистемы может потребоваться оптический аудио выход.

12.3. Интегрированная сетевая карта

Все современные материнские платы имеют встроенную сетевую карту со скоростью передачи данных 1000 Мбит/с (1 Гб/с) и разъем RJ-45 для подключения к интернету.

Бюджетные материнские платы оснащаются соответствующими сетевыми картами производства Realtek. Более дорогие игровые материнки могут иметь более качественные сетевые карты Intel, Killer, что положительно отражается на пинге в онлайн играх. Но часто работа онлайн игр больше зависит от качества интернета, чем от сетевой карты.

Крайне желательно подключаться к интернету через , который будет отражать сетевые атаки и повысит защиту материнки от электропробоев со стороны провайдера.

12.4. Интегрированный Wi-Fi и Bluetooth

Некоторые материнские платы могут иметь встроенный Wi-Fi и Bluetooth адаптер. Такие материнские платы стоят дороже и используются в основном для сборки компактных медиацентров. Если сейчас вам такая функциональность не нужна, то нужный адаптер можно будет докупить позже если возникнет такая необходимость.

13. Внешние разъемы материнской платы

В зависимости от количества интегрированных устройств и класса материнской платы она может иметь различные разъемы на задней панели для подключения внешних устройств.

Описание разъемов сверху вниз

• USB 3.0 – разъем для подключения быстрых флешек и внешних дисков, желательно наличие не менее 4-х таких разъемов.
• PS/2 – старый разъем для подключения мышки и клавиатуры, есть уже не на всех материнских платах, является не обязательным, так как современные мышки и клавиатуры подключаются по USB.
• DVI – разъем для подключения монитора в материнских платах со встроенным видео.
• Антенные разъемы Wi-Fi – есть только на некоторых дорогих платах с Wi-Fi адаптером.
• HDMI – разъем для подключения телевизора в материнских платах со встроенным видео.
• DisplayPort – разъем для подключения некоторых мониторов.
• Кнопка сброса BIOS – не обязательна, используется при зависании компьютера в процессе разгона.
• eSATA – используется для внешних дисков с аналогичным разъемом, не обязателен.
• USB 2.0 – разъем для подключения клавиатуры, мышки, принтера и многих других устройств, достаточно 2-х таких разъемов (или разъемов USB 3.0). Также на современных материнках могут быть разъемы USB 3.1 (Type-A, Type-C), которые быстрее, но еще редко используются.
• RJ-45 – разъем для подключения к локальной сети или интернету, обязателен.
• Оптический аудиовыход – для подключения качественной акустики (колонок).
• Звуковые выходы – для подключения аудио колонок (система 2.0-5.1).
• Микрофон ­– подключение микрофона или головной гарнитуры, есть всегда.

14. Электронные компоненты

В дешевых материнских платах используется самые низкокачественные электронные компоненты: транзисторы, конденсаторы, дроссели и т.п. Соответственно надежность и срок службы таких материнских плат самые низкие. Например, электролитные конденсаторы могут вспухнуть уже через 2-3 года эксплуатации компьютера, что приводит к сбоям в его работе и необходимости ремонта.

В материнских платах среднего и высокого класса могут использоваться электронные компоненты более высокого качества (например, японские твердотельные конденсаторы). Производители часто подчеркивают это каким либо лозунгом: Solid Caps (твердотельные конденсаторы), Military Standard (военный стандарт), Super Alloy Power (надежная система питания). Такие материнские платы являются более надежными и могут прослужить дольше.

15. Схема питания процессора

От схемы питания процессора зависит на сколько мощный процессор можно устанавливать на конкретную материнскую плату без риска ее перегрева и преждевременного выхода из строя, а также просадки питания при разгоне процессора.

Материнская плата среднего класса с 10-фазной схемой питания вполне справится с не экстремальным разгоном процессора с TDP до 120 Вт. Для более прожорливых камней лучше брать материнку с 12-16 фазной системой питания.

16. Система охлаждения

Дешевые материнские платы либо вообще не имеют радиаторов, либо имеют маленький радиатор на чипсете и иногда на мосфетах (транзисторах) возле процессорного разъема. В принципе, если использовать такие платы по назначению и устанавливать на них такие же слабые процессоры, то перегреваться они не должны.

На материнских платах среднего и высокого класса, на которые устанавливаются более мощные процессоры, желательно чтобы радиаторы были побольше.

17. Прошивка материнской платы

Прошивка – это встроенная микропрограмма, управляющая всеми функциями материнской платы. Уже многие материнские платы перешли от прошивки BIOS с классическим текстовым меню на более современную UEFI с удобным графическим интерфейсом.

Геймерские материнские палаты в дополнение имеют ряд продвинутых функций, что выгодно отличает их от более бюджетных решений.

18. Комплектация

Обычно в комплекте с материнской платой идут: руководство пользователя, диск с драйверами, заглушка для задней панели корпуса и несколько SATA шлейфов. Комплектацию материнской платы можно узнать на сайте продавца или производителя. Если вы собираете новый компьютер, то заранее посчитайте сколько и каких шлейфов вам нужно, что бы при необходимости сразу их заказать.

Некоторые модели материнских плат имеют расширенную комплектацию, в которой может быть много различных шлейфов и планок с разъемами. Например, у фирмы ASUS такие материнские платы раньше имели слово Deluxe в названии, а сейчас это могут быть какие-то Pro версии. Стоят они дороже, но обычно все эти довески остаются не востребованными, поэтому целесообразнее за те же деньги купить лучшую материнскую плату.

19. Как узнать характеристики материнской платы

Все характеристики материнской платы, такие как поддерживаемые процессоры и память, типы и количество внутренних и внешних разъемов и т.п. уточняйте на сайте производителя по точному номеру модели. Там же можно посмотреть изображения материнской платы, по которым легко определить расположение разъемов, качество системы питания и охлаждения. Также неплохо было бы перед покупкой поискать обзоры конкретной материнки в интернете.

20. Оптимальная материнская плата

Теперь вы знаете все необходимое о материнских платах и сможете самостоятельно выбрать подходящую модель. Но я все-таки дам вам несколько рекомендаций.

Для офисного, мультимедийного или игрового компьютера среднего класса (Core i5 + GTX 1060) подойдет недорогая материнская плата на сокете 1151 с чипсетом Intel B250/H270 или B360/H370 (для процессоров 8-го поколения).

Для мощного игрового компьютера (Core i7 + GTX 1070/1080) лучше взять материнку на сокете 1151 с мощной системой питания процессора на чипсете Intel B250/H270 или Z270 (под разгон). Для процессоров 8-го поколения соответственно нужна материнка на чипсете Intel B360/H370 или Z370 (под разгон). Если хотите получше звук, сетевую карту и позволяют средства, то берите материнку из игровой серии (Gaming и т.п.).

Для профессиональных задач, таких как рендеринг видео и других тяжелых приложений, лучше брать материнку на сокете AM4 под многопоточные процессоры AMD Ryzen на чипсете B350/X370.

Формат (ATX, mATX), типы и количество разъемов выбирайте по необходимости. Производителя – любого популярного (ASUS, MSI, Gigabyte, ASRock) или исходя из наших рекомендаций (это больше дело вкуса или бюджета).

21. Настройка фильтров в интернет-магазине

Таким образом, вы получите оптимальную по соотношению цена/качество/функциональность материнскую плату, удовлетворяющую вашим требованиям за минимально возможную стоимость.

22. Ссылки

Материнская плата MSI H370 GAMING PRO CARBON
Материнская плата Asus ROG Strix B360-F GAMING
Материнская плата Gigabyte H370 AORUS GAMING 3 WIFI

Материнская плата обеспечивает взаимодействие всех компонентов, как единой системы, управляя их совместной работой.

Выделяют три основных компонента:

Северный мост

Южный мост

Северный мост

Специальная микросхема, монтируемая на материнскую плату. Основная задача северного моста - управлять работой оперативной памяти, центрального процессора и видеокарты. На многих моделях мат. плат, северный мост обеспечивают дополнительным охлаждением. Это связано с большим потреблением энергии.

Южный мост

Аналог северного моста. Эта микросхема отвечает за управление работой жесткого диска, Чипсет

Общий набор управляющих микросхем, установленных на материнской плате, называют чипсетом. От модели чипсета зависит то, какую модификацию центрального процессора можно установить на данную мат. плату.

интерфейсов (USB, PCI и пр.), управление BIOS.

Назначение и основные характеристики процессора ПК

Центральный процессор (ЦП) представляет собой сложную микросхему с миллионами транзисторов и множеством контактов занимающуюся обработкой машинного кода компьютерных программ. Центральное процессорное устройство (ЦПУ или CPU) является мозгом всей компьютерной системы, производя арифметические и логические операции с данными. Среди основных характеристик центрального процессора стоит отметить следующие: Тактовая частота - если по простому, то количество операций в единицу времени, которое может выполнить процессор. Непосредственно влияет на производительность CPU следовательно, чем выше частота быстрее работает центральный процессор. Напрямую сравнивать частоту можно только внутри одного ядра, так как на производительность влияет множество других факторов.

Сокет - разъем на материнской плате компьютера предназначенный для установки центрального процессора. Подходит только для строго определенного типа процессоров и характеризуется количеством контактов и производителем CPU. Так же физически не позволяет установить процессор неподходящего типа. Сокет является ограничивающим фактором при апгрейде процессора.

Количество ядер - центральный процессор может содержать в себе несколько ядер в одном корпусе, тогда его называют многоядерным. Ядром ЦПУ является главная часть, определяющая основные характеристики процессора и занимающаяся непосредственно вычислениями. Наличие нескольких ядер облегчает выполнение нескольких параллельных задач одновременно, так же при должной оптимизации компьютерной программы значительно увеличивает скорость работы в ней. Например, современные игры, обработка видео, архивирование, 3D-моделирование и многие другие положительно отзываются на наличие нескольких ядер. Так же существуют технологии создания нескольких виртуальных ядер из одного физического. Однако надо понимать, что увеличение количества ядер не приводит к пропорциональному росту производительности процессора, а на некоторых задачах возможно даже ухудшение по сравнению с одноядерным вариантом. Все зависит от возможности выполнять данную задачу несколькими параллельными потоками и насколько грамотно это реализовано в конкретном программном обеспечении. Многоядерность является наиболее перспективным путем повышения производительности на сегодняшний день.

Кэш - высокоскоростная память, интегрированная прямо в центральный процессор. Служит буфером между оперативной памятью компьютера и собственно вычислительным блоком процессора. Обеспечивает увеличение производительности за счет гораздо более высокой скорости работы. Кэш бывает трех уровней: L1, L2, L3. Чем больше объем кэша, тем быстрее работает ЦП при прочих равных условиях.

Тепловыделение - количество теплоты, выделяемое при работе центральным процессором. Это тепло необходимо отводить с помощью системы охлаждения центрального процессора для поддержания его температуры в оптимальном диапазоне. Важный параметр, так как если система охлаждения будет не справляться, то процессор будет перегреваться вплоть до принудительного выключения компьютера. Особенно актуально при разгоне и в маленьких корпусах.

Основными производителями центральных процессоров для персональных компьютеров являются компании Intel и AMD. Процессоры этих компаний не взаимозаменяемые. В случае апгрейда компьютера, выбирать новый процессор нужно исходя из поддерживаемых данной материнской платой компьютера.

Поколения процессоров ПК

В настоящее время семейство х86 насчитывает 6 поколений процессоров у Intel и 7 - у AMD.

Первое поколение (процессоры 8086 и 8088 и математический сопроцессор 8087) задало архитектурную основу - набор неравноправных 16-разрядных регистров, сегментную систему адресации памяти в пределах 1 Мбайт с большим разнообразием режимов, систему команд, систему прерываний и некоторые другие черты. В процессорах применялась "малая" конвейеризация - пока одни узлы выполняли текущую инструкцию, блок предварительной выборки выбирал из памяти следующую. На выполнение каждой инструкции уходило в среднем по 12 тактов процессорного ядра.

Второе поколение (80286 с сопроцессором 80287) привнесло в семейство защищенный режим, позволяющий использовать виртуальную память размером до 1 Гбайт для каждой задачи, пользуясь адресуемой физической памятью в пределах 16 Мбайт. Защищенный режим является основой для построения многозадачных операционных систем (ОС), в которых система привилегий жестко регламентирует взаимоотношения задач с памятью, ОС и друг с другом. Защищенный режим 80286 не нашел массового применения - эти процессоры, в основном, использовались как "очень" быстрые 8086. Их производительность повысилась не только за счет роста тактовой частоты, но и за счет значительного усовершенствования конвейера. Здесь на выполнение инструкции уходило в среднем по 4,5 такта. Во втором поколении появились новые инструкции: системные (для обслуживания механизмов защищенного режима) и несколько прикладных (в том числе для блочного ввода/вывода). Наличие защищенного режима не отменяет возможности работы в реальном режиме 8086, и эта возможность сохраняется во всех последующих поколениях (дань совместимости с программным обеспечением, включая и MS DOS).

Третье поколение (386/387 с суффиксами DX и SX, определяющими разрядность внешней шины) ознаменовалось переходом к 32-разрядной архитектуре IA-32. Кроме расширения диапазона непосредственно представляемых величин (16 бит отображают целые числа в диапазоне 0-65535 или от -32767 до +32767, 32 бита - более чем 4 миллиарда) увеличился и объем адресуемой памяти (до 4 Гбайт реальной, 64 Тбайт виртуальной). Для этого почти все программно-доступные регистры были расширены и получили в названии приставку "Е" (ЕАХ, ЕВХ...). В систему команд ввели возможность переключения разрядности адресации и данных. Защищенный режим был несколько усовершенствован, но оставлена и обратная совместимость с 286. На таком процессоре стала "расцветать" система MS Windows - сначала оболочка, а потом и операционная система. В плане организации исполнения инструкций существенных изменений, повлекших за собой сокращение числа тактов на инструкцию, не произошло - те же средние 4,5 такта, но частота уже достигла 40 МГц.

Четвертое поколение (486, опять-таки DX и SX) в видимую архитектурную модель больших изменений не внесло, но зато принят ряд мер для повышения производительности. В этих процессорах значительно усложнен исполнительный конвейер - основные операции выполняет RISC-ядро, "задания" для которого готовят из входных CISC-инструкций х86. Этот конвейер стал способным выполнять инструкцию в среднем за два такта. Конечно, каждая инструкция проходит через весь конвейер процессора за гораздо большее количество тактов, но темп выполнения в потоке именно таков. Производительность конвейера процессора оторвалась от возможностей доставки инструкций и данных из оперативной памяти, и прямо в процессор ввели быстродействующий первичный кэш объемом 8-16 Кбайт. В этом же поколении отказались от внешнего сопроцессора: теперь он размещается либо на одном кристалле с центральным (называется FPU), либо его нет вообще. По сравнению с предыдущим поколением и сопроцессор стал работать значительно эффективнее. А тактовая частота в этом поколении достигла 133 МГц (у AMD, а у Intel - только 100).

Пятое поколение - процессор Pentium у Intel и К5 у AMD - привнесли суперскалярную архитектуру. Суперскалярность означает наличие более одного конвейера. У процессоров пятого поколения после блоков предварительной выборки и первой стадии декодирования инструкций имеется два конвейера, U-конвейер и V-конвейер. Каждый из этих конвейеров имеет ступени окончательного декодирования, исполнения инструкций и буфер записи результатов. U-конвейер "умеет" все, у V-конвейера возможности немного скромнее. Конвейеризирован и блок FPU. Процессор с такой архитектурой может одновременно "выпускать" до двух выполненных инструкций, но в среднем получается 1 такт на инструкцию. Не все инструкции могут выполняться парно, эффективность использования конвейеров (коэффициент их загрузки или простоя) зависит от программного кода - есть широкие возможности оптимизации. В процессорах применяется блок предсказания ветвлений (инструкций программы, выполняемых после очередного условного перехода или вызова), в обязанности которого входит не оставлять конвейеры без работы "на поворотах" алгоритмов. Для быстрого снабжения конвейеров инструкциями и данными из памяти шина данных процессоров имеет разрядность 64 бит, из-за чего поначалу их даже ошибочно называли 64-разрядными процессорами. На закате этого поколения появилось расширение ММХ, новизна которого заключается в принципе SIMD: одна инструкция выполняет действия сразу над несколькими (2, 4 или 8) комплектами операндов. В ММХ появился и новый тип арифметики - с насыщением (saturated): если результат операции не умещается в разрядной сетке, то вместо переполнения (антипереполнения) устанавливается максимально (минимально) возможное значение числа.

Шестое поколение процессоров Intel началось с Pentium Pro и продолжается по сей день в процессорах Pentium II, Pentium III, Celeron и Хеоn. Его лейтмотивом является динамическое исполнение, под которым понимается исполнение инструкций не в том порядке (out of order), как это предполагается программным кодом, а в том, как "удобно" процессору. Инструкции, поступающие на конвейер, разбиваются на простейшие микрооперации, которые далее выполняются суперскалярным процессорным ядром в порядке, удобном процессору. Ядро процессора содержит несколько конвейеров, к которым подключаются исполнительные устройства целочисленных вычислений, обращений к памяти, предсказания переходов и вычислений с плавающей точкой. Несколько различных исполнительных устройств могут объединяться на одном конвейере.

Результаты "беспорядочно" выполняемых микроопераций собираются в переупорядочивающем буфере и в корректном порядке записываются в память (и порты ввода/вывода). Чтобы можно было одновременно выполнять разные инструкции с одними и теми же программно-адресуемыми регистрами, внутри процессора выполняется аппаратное переименование регистров (их у процессора больше, чем доступных по программной модели). Конечно, при этом учитывается и связь по данным, которая сковывает "беспорядочные" параллельные исполнения, даже пользуясь дополнительными регистрами. В процессорах 6-го поколения реализовано исполнение по предположению: процессор пытается исполнить инструкцию, последующую (по его мнению) за переходом еще до самого перехода. В итоге всех этих ухищрений среднее число тактов на инструкцию у Pentium Pro сократилось до 0,5 такта. В систему команд были введены новые инструкции, позволяющие писать более эффективные коды (с точки зрения минимизации ветвлений).

Проблему доставки "сырья" для работы процессоров 6-го поколения фирма Intel стала решать, используя так называемую двойную независимую шину (DIB). Одна из шин процессора, "фасадная" (FSB - Front Side Bus), связывает его с системной платой, на которой находится и оперативная память. Другая шина связывает процессор со вторичным кэшем, который находится в одной упаковке с процессором (для пользователя вторичный кэш неотделим от процессора). Частота FSB долгое время оставалась в пределах 66 МГц, что обеспечивало пиковую пропускную способность 528 Мбайт/с. Лишь совсем недавно эта частота поднялась до 100 и даже 133 МГц. А вот тактовая частота второй шины пропорциональна частоте ядра - либо полная частота, либо ее половина. Пиковую пропускную способность этой шины можно оценить, умножив ее тактовую частоту на 8 - число байт данных на шине (у новых процессоров Pentium III разрядность этой шины уже 32 байта). Наличие двойной независимой шины у Intel является одним из атрибутов шестого поколения. Системная шина при этом имеет протокол, принципиально отличающийся от протокола шины процессоров Pentium.

Фирма AMD в своих процессорах шестого поколения (К6) реализовала "беспорядочное исполнение", но двойную независимую шину применять не стала. Вместо этого была увеличена тактовая частота той же шины, которой пользовался Pentium - весьма эффективной в однопроцессорных конфигурациях. Двойная шина появилась лишь в процессорах K6-III. Благодаря такому решению сокет-7 (Super7) пережил целых два поколения процессоров. По микроархитектуре (способу реализации "беспорядочного исполнения") процессоры К6 заметно отличаются от своих Intеl"овских собратьев.

Как пятое поколение по ходу развития было "сдобрено" расширением ММХ (целочисленное), так шестое поколение получило расширение 3DNow! (AMD) и SSE (Intel). Однако в отличие от единого ММХ, эти два расширения не эквивалентны. У них общая идея "потоковой" направленности и реализации SIMD для чисел с плавающей точкой. Поток в данном контексте подразумевает, что с его данными должны выполняться однотипные операции. Кроме того, данные, уже прошедшие обработку, в дальнейшем этим вычислительным процессом использоваться не будут и ими не следует засорять кэш. Теперь появились инструкции загрузки данных в кэш, а также записи в память, минуя кэш. Прежде такого явного управления кэшированием не было.

Седьмое поколение (по AMD) началось с процессора Athlon. Причисление его к новому поколению мотивировано развитием суперскалярности и суперконвейерности, которая теперь охватила и блок FPU (в прежних поколениях FPU если и конвейеризировали, то не распараллеливали).

Завершает линию процессоров IA-32 от фирмы Intel процессор Willamette (в начале 2000 года демонстрировался опытный образец с частотой ядра 1,5 ГГц). Его микроархитектура существенно отличается от привычной архитектуры Р6. Конвейер этого процессора имеет 20 ступеней, в то время как у Pentium III 12-ступенчатый целочисленный конвейер и 17-ступенчатый FPU. Длинный конвейер упрощает микрооперации каждой стадии, что позволяет повышать тактовую частоту. Однако при этом растет задержка прохождения инструкции, и, что особенно критично, растут потери времени при ошибках в предсказании ветвлений. Чтобы минимизировать вероятность этих ошибок, в процессоре существенно улучшены узлы, отвечающие за загрузку конвейеров, - блок предсказания переходов, буферы микроинструкций. Первичный кэш имеет объем 256 Кбайт, и в кэше применяется упорядочивание инструкций (чтобы инструкция, следующая за ветвлением, всегда оказывалась в кэше). Существенно повышена производительность исполнительных блоков целочисленных инструкций, но у стандартного FPU (не SIMD) производительность практически та же, что и у Pentium III (в пересчете на эквивалентную тактовую частоту). Для чисел с плавающей точкой основной упор сделан на инструкции SIMD. В процессоре появился набор инструкций SSE2: 76 новых инструкций обработки данных и управления кэшированием. Новые инструкции обработки работают с числами разных форматов, включая учетверенные слова (64 бит) и числа двойной точности с плавающей точкой (64 бит). Процессор имеет совершенно новую шину с тактовой частотой 100 МГц, но передающую до четырех 64-битных пакетов за такт (Quad Pumped) - производительность до 3,2 Гбайт/с. Эта шина является переходной к шине процессоров IA-64. Процессор устанавливается в Socket-462, естественно, не совместимый ни с каким из существующих сегодня сокетов или слотов. В 2001 году ожидается мобильный вариант Willamette - Northwood, а также серверный вариант - Foster.

Фирма Intel сейчас занимается 64-разрядной архитектурой - такая разрядность позволит считать целые числа с числом разрядов почти до 2ґ1019. Первый представитель 64-разрядных процессоров - Itanium, разрабатываемый под кодовым названием Merced. Его архитектура - IA-64 - обеспечивает совместимость с существующим программным обеспечением для используемой ныне архитектуры IA-32.

Микропроцессор Itanium использует 10-уровневый конвейер и может выполнить до шести инструкций за один такт. В новой архитектуре предусмотрено 128 регистров для вычислений с плавающей запятой и столько же для целых чисел, 64 регистра для предсказания переходов и 8 регистров ветвления. На кристалле расположены два блока вычислений с плавающей запятой, обеспечивающие производительность до 6 Гфлоп при операциях с одинарной точностью и до 3 Гфлоп - с повышенной точностью на частоте 1ГГц. Они существенно ускоряют и обработку графической ЗD-информации. Вся сверхоперативная память разделена на три уровня, два из которых интегрированы на самом кристалле. Кэш-память третьего уровня, выполненная на дискретных микросхемах SRAM общим объемом до 4 Мб, располагается в картридже микропроцессора.

В начале 2000 года фирма Transmeta заявила процессор Crusoe, который является аппаратно-программным комплексом. Этот комплекс работает нетрадиционным способом: инструкции х86 транслируются в длинные слова VLIW (Very Long Instruction Word) регулярной структуры длиной 64 или 128 бит, которые исполняются процессорным ядром. При этом оттранслированные инструкции хранятся в кэш-памяти и при многократном исполнении транслируются лишь единожды. Ядро процессора исполняет элементы кода в строгом порядке. С этим процессором уже могут работать ОС Windows 9x/NT/2000, Linux. Плавающее энергопотребление составляет от 10-20 мВт до 1-3 Вт, в зависимости от выполняемой работы. Процессор имеет наилучшее отношение производительности к потреблению энергии и предназначается для мобильных систем.

Семейство х86 фирмы Intel началось с 16-разрядного процессора 8086. Все следующие модели процессоров, в том числе 32-разрядные (386, 486, Pentium, Pentium Pro, Pentium II, Celeron) и с 64-разрядным расширением ММХ, включают в себя систему команд и программную модель предыдущих, обеспечивая совместимость с ранее написанным программным обеспечением.