Architektura systemów komputerowych Ćwiczenie 2

Transkrypt

1 Architektura systemów komputerowych Ćwiczenie 2 Komputer widziany oczami użytkownika Płyta główna parametry złącza i magistrale podstawki montaż Procesor ewolucja procesorów wielordzeniowość technologia i TPD procesory mobilne 1

2 Wybór płyty głównej Jeżeli stoisz przed koniecznością wyboru płyty głównej, a nie wiesz, co wybrać, proponuję, abyś zapoznał się z testami dostępnymi w Internecie lub prasie komputerowej. Oto kilka serwisów: Na co jednak zwracać uwagę? 2

3 Płyta główna standard ATX Nowsza wersja standardu Początki ATX 3

4 Zadanie: wybór płyty głównej a) Zobacz jakie informacje podawane są w opisach handlowych płyt głównych. b) Wypisz najważniejsze cechy, na które należy zwracać uwagę przy wyborze płyty głównej. c) Do danych podawanych przez producentów i handlowców przypisz wagi: 10 punktów podstawa, nigdy nie kupuj płyty która nie spełnia tego kryterium; 5 punktów dobrze by to mieć 0 punktów całkiem nieistotne 4

5 Wybór płyty głównej obsługę nowych procesorów (warto wybrać rozwiązanie na tyle przyszłościowe, że będzie można w przyszłości pomyśleć o możliwości instalacji szybszych układów), architekturę PCI Express 16 x, możliwość podłączenia minimum czterech urządzeń SATA, kontroler IDE 133 dla starszych urządzeń (przynajmniej jeden, jeśli posiadasz urządzenie ATA, jeśli nie, to możesz całkowicie zrezygnować z tego standardu), kontroler RAID przydaje się przy rozbudowanych konfiguracjach (wystarczy ten zintegrowany z kontrolerem SATA), obsługę pamięci DDR2, oczywiście, w trybie dwukanałowym, ewentualnie DDR3, USB2 co najmniej 6 lub 8 portów, zintegrowaną kartę sieciową lub dwie karty (co już staje się standardem), zintegrowaną kartę muzyczną z obsługą dźwięku 5:1 lub wg 7:1, interfejs Bluetooth (wiele płyt posiada wbudowany, bez dodatkowych kosztów; w ostateczności, jeśli będzie potrzebny, zawsze można takowy zakupić i podłączyć do portu USB), FireWire, (przydaje się, gdy posiadasz kamerę cyfrową DV), bezprzewodowe karty sieciowe WiFi. 5

6 Płyta główna gniazda procesora 6

12 Czy można zamontować procesor do płyty z inną podstawką? Oczywiście, nie można używać w tym samym czasie procesora w gnieździe socket A i pod socket 754. Gdy używasz podstawki 754, musisz osadzić pamięć w gniazdach na karcie rozszerzającej, a nie na płycie głównej. 12

13 Montaż płyty głównej we wnętrzu obudowy 13

16 Montaż płyty głównej we wnętrzu obudowy Pamiętaj, że prawie każdy materiał pod wpływem temperatury zmienia swoją objętość i jeżeli płyta jest bardzo mocno przykręcona, powstają naprężenia mogą pojawić się mikropęknięcia. Jeżeli w obudowie miałeś do wyboru użycie metalowych lub plastikowych dystansów, warto zastosować te drugie, gdyż Są bardziej elastyczne niż ich metalowe odpowiedniki i pozwalają pracować całej płycie, w zależności od temperatury. 16

17 Zachowaj ostrożność! Przy dokręcaniu płyty głównej musisz zachować szczególną ostrożność, by śrubokręt nie zeskoczył i nie porysował jej. Na rysunku widać przykład uszkodzenia płyty głównej powstałego przy jej przykręcaniu. Śrubokręt zeskoczył ze śruby, porysował płytę i zerwał ścieżkę. Taki rodzaj awarii nie podlega reklamacji, a w większości przypadków płyta z takim uszkodzeniem nie działa. 17

18 Zachowaj ostrożność! 18

19 Zaślepki Większość płyt głównych ma własną zaślepkę, która odpowiada układowi ich portów. 19

20 Korekta ewentualnych ustawień płyty głównej Większość współczesnych płyt głównych konfigurujemy z poziomu BIOS-u. Konfiguracja sprzętowa może się jednak pojawić (zwłaszcza w bardziej zaawansowanych opcjach) 20

21 Pamięć operacyjna Systemy 32-bitowe (XP, Vista, Linux i wszystkie inne) adresują maksymalnie 4GB pamięci RAM (w rzeczywistości nieco mniej. Rozwiązaniem są tu systemy 64-bitowe. Pamiętaj jednak, że programy 64-bitowe nie są dostępne (zwykłe, 32-bitowe działają w Windows 64, ale pod emulacją więc wolniej). Niektóre Chipsety mały problem z 4GB RAM-u (przepełnienie magistrali FSB powodowało duży spadek wydajności). 21

22 Ewolucja procesorów 22

23 Ewolucja procesorów 23

24 Core i7 4 rdzenie i więcej Czterordzeniowy procesor Intela Core 2 Quad Q6600, Q6400 i Q6300 to właściwie dwa procesory Core 2 Duo w jednej obudowie. Prawdziwym czterordzeniowym procesorem jest Phenom firmy AMD 24

25 Core i7 4 rdzenie i więcej Core i7 jest pierwszym procesorem wykorzystującym mikroarchitekturę Nehalem,będącą następczynią Core. Nowe procesory, które trafiły na rynek w listopadzie, są układami 4-rdzeniowymi, ale dzięki odreanimowanej i usprawnionej technologii HyperThreading system operacyjny i aplikacje widzą je jako 8- rdzeniowe. 25

26 Core i7 Dotychczas stosowaną szynę FSB zastąpiła magistrala QPI (Intel QuickPath Interconnect). Zasada jej działania jest bardzo zbliżona do zasady działania szyny HyperTransport w procesorach AMD. Kolejna zmiana to umieszczenie kontrolera pamięci w procesorze, a nie - jak było do tej pory - w chipsecie.to rozwiązanie od lat z powodzeniem stosuje AMD. Ciekawostką jest to, że zintegrowany z procesorem kontroler obsługuje nie dwa, a trzy kanały pamięci. A zatem w systemie może być sześć kości pamięci zamiast czterech. Kontroler obsługuje tylko najwolniejsze pamięci DDR3 o częstotliwości do 1066 MHz. Nehalem został dodatkowo wyposażony w pamięć podręczną trzeciego poziomu. Core i7 ma jej aż 8 MB. Ograniczona została natomiast pamięć L2. Obecnie każdy z rdzeni będzie miał do dyspozycji zaledwie 256 KB pamięci L2. Wszystkie elementy procesora znajdują się w jednym kawałku krzemu, co dotąd nie było stosowane przez Intela. 26

27 Ile rdzeni? Procesor dla graczy Procesor czterordzeniowy jest najwydajniejszy. Jest to prawdą, jeżeli mamy do czynienia z aplikacjami profesjonalnymi, np. do tworzenia animacji i grafiki, takimi jak 3ds Max i Cinema 4D. Jednak programiści piszący gry wciąż jeszcze przymierzają się do wykorzystania wielu rdzeni. W wypadku starszych, ciągle popularnych gier nadal największy wpływ na liczbę uzyskiwanych klatek ma częstotliwość rdzeni, a nie ich liczba. Jeśli chce się przyspieszyć, obecnie dostępne gry, wystarczy tańszy procesor z dwoma rdzeniami. Za oszczędzone pieniądze lepiej przeznaczyć na szybszą kartę graficzną. Ta sytuacja będzie się jednak z czasem zmieniała. 27

28 Ile rdzeni? Propozycja AMD - a może 3 rdzenie? 28

29 Energooszczędność: ile zapłacimy za prąd TDP, czyli Thermal Design Power, to wartość, która mówi nam, ile prądu pobiera procesor. Im jest wyższa, tym więcej zapłacimy za prąd. Procesory o wysokim TDP wymagają lepszego układu chłodzenia, który dość głośno pracuje. Procesory o niskim TDP to podstawa w wypadku sprzętu mobilnego, ale w komputerach stacjonarnych też się przydają, chociażby w modelach typu media center stojących w salonie, gdzie poziom hałasu jest istotny. 29

30 Energooszczędność: ile zapłacimy za prąd Z testu Chipa (styczeń 2009) Najmniej energooszczędnym układem jest się leciwy już Core 2 Ouad (17. miejsce w teście CHIP-a) z TDP 133 W. Powyżej 100 W zużywa 11 procesorów przetestowanych. Najmniej prądu potrzebują układy Celeron 420 (85. miejsce), 430 (82. miejsce) oraz 440 (77. miejsce) - tylko 35 W. Z parametrem TDP pośrednio powiązane jest też napięcie zasilające. Im jest ono niższe, tym mniej prądu powinien pobierać procesor. Napięciem na poziomie 1,1 V charakteryzowały się układy Core 2 Duo E7300 (21. miejsce), Phenom X4 935oe (50. miejsce) oraz X4 gisoe (59. miejsce). Najwięcej, bo aż 1,45 V potrzebował Core 2 Quad (15. miejsce) oraz 0945O (9. miejsce). 30

31 Co daje 45 nm? Nowe układy Intela wytwarzane są w procesie technologicznym 45 nm, natomiast Phenomy firmy AMD powstają przy wykorzystaniu starszego procesu 65 nm. Im mniejszy jest proces technologiczny, tym; procesor pobiera mniej prądu, a co za tym I idzie - mniej się grzeje. Wynika z tego także możliwość zastosowania wyższego taktowania układów, co skwapliwie robi Intel. To też atut z punktu widzenia overclockerów, którzy mają większe pole do popisu. 31

32 Co daje 45 nm? Dla przykładu: wykonany w technologii 65 nm AMD Phenom X4 o częstotliwości 2400 MHz ma wskaźnik TDP (maksymalnej ilości wydzielanego ciepła) na poziomie 125 W, zaś Intel Core 2 Quad 9300 o taktowaniu 2500 MHz - jedynie 75 W. Różnica wynosi więc aż 50 W. Widać też poprawę w zakresie wydzielanego ciepła, gdy porównujemy kolejne generacje procesorów Intela. TDP procesora Core 2 Extreme QX wynosi 133 W. Natomiast wykonanego w nowym procesie produkcyjnym modelu Quad Q9450 jedynie na 95 W. Dodajmy, że oba układy mają niemal identyczne taktowanie rdzeni, a nowszy procesor ma przy tym szybszą magistralę i większą pojemność pamięci L2. 32

33 PAMIEC CACHE Ponieważ pamięć operacyjna jest stosunkowo wolna, przetwarzane akurat dane procesor przechowuje w pamięci cache. Odwołania do RAM są tylko wówczas, gdy w cache'u nie ma potrzebnych danych. Generalnie, im większy bufor, tym lepiej. Problem w tym, że superszybkie układy (pracujące z pełną częstotliwością procesora i o maksymalnie niskich opóźnieniach) są bardzo drogie. Cache stanowi często więcej niż połowę tranzystorów użytych do budowy danego CPU. By zracjonalizować koszty, stosuje się hierarchię pamięci cache - od poziomu pierwszego (L1), znajdującego się najbliżej" procesora, do poziomu trzeciego (L3). 33

34 Zadanie: Pamięć CACHE L2 czy L3? Sprawdź w Internecie - w jakie pamięci CACHE wyposażone są główne linie procesorów Intela i AMD? 34

35 PAMIEC CACHE - L2 czy L3 Pojemność cache L1 jest mała i zazwyczaj identyczna w całej linii układów. Większe różnice są w wypadku pamięci buforu L2 i L3. Najmniejszy bufor L2 - po 256 KB - mają znajdujące się pod koniec stawki Semprony firmy AMD, m.in. zajmujący ostatnie miejsce układ Natomiast na szczycie rankingu są najnowsze, czterordzeniowe procesory Intela, które mają sumarycznie aż po 12 MB cache'u L2. Ciekawostką są procesory AMD Phenom, które dysponują niewielką pamięcią drugiego poziomu (4 x 512 KB), za to mają 2 MB buforu L3. Intel zamierza wprowadzić trzeci poziom cache w następnej generacji procesorów. 35

36 CHIP radzi Przykład testu procesorów 36

37 CHIP radzi Trochę nowszy test 37

38 Procesory dla mini PC i nettopów Najpopularniejsze rozwiązania: VIA Nano Atom (Intel) Porównanie: VIA NANO L 2100 (1,8 CHz) Intel Cinebench punkty Pobór energii - 34 watów Atom 230 (1,6 CHz) Cinebench punktów Pobór energii - 29 watów 38

39 Procesory dla mini PC i nettopów VIA Nano to procesor typu out-of-order execution (OoOE). Nie przetwarza on instrukcji w seriach, ale układa je pod względem powiązań. Jest to popularne rozwiązanie w układach, w których stawia się na jak największą moc obliczeniową. Atom to procesor, który wykorzystuje technologię przetwarzania instrukcji w seriach (in-order exe-cution), co pozwala na osiągnięcie wysokiej energooszczędności. 39

40 Procesory dla mini PC i nettopów Pod względem wydajności jednordzeniowy Atom może się równać zaledwie z układem Pentium M taktowanym zegarem 900 MHz. Poprawę wydajności ma zapewniać za to procesorowi Intela efektywne wykorzystanie technologii HyperThreading. Atom może uzyskać dzięki temu aż o 60% większą wydajność. Zapowiadany przez Intela dwurdzeniowy procesor Atom 330 bazuje na bardzo prostym pomyśle: producent umieścił dwa rdzenie obok siebie w jednym układzie. Dzięki zastosowaniu technologii Hyper Threading każdy z obu rdzeni zgłasza po dwie jednostki logiczne w efekcie systemy operacyjne rozpoznają Atoma 330 jako czterordzeniowca 40

41 Ciekawostka: Atom w stacjonarnych komputerach Galaxy postanowiło wydać pełnowymiarową płytę ATX dla procesorów Intel Atom. Niestety płyta nie obsłuży dwurdzeniowej wersji Intel Atom N330. Do tej pory Atom był wykorzystywany tylko w laptopach (Eee PC, MSI Wind, Acer Aspire One) lub mini desktopach (Eee Box). Procesory z serii Atom cechuje między innymi mały pobór energii. Płyta główna będzie wyposażona w 5 slotów PCI, 2 sloty na pamięć RAM, 4 porty SATA, 1 port PCI-Express 16x oraz VGA i PS/2 41

42 Zadanie: Znajomy (fan gier komputerowych) poprosił Cię o radę. Jaki procesor i jaką płytę główną ma wybrać. Pamiętaj, że chodzi o komputer dobry, jednak nie można zbyt przepłacić. Uzasadnij swój wybór. 42

43 Literatura: Danowski B.; Chabiński A.; Montaż komputera PC. Helion; Gliwice Danowski B.; Pyrcha A.; Sam składam komputer. Wydanie III. Helion; Gliwice Chip; Nr. 06/2008 Chip; Nr. 07/2008 Chip; Nr. 12/2008 Chip; Nr. 01/