Тот факт, что чип невидим для животного, также является несомненным преимуществом. Человек, гладящий собаку, может почувствовать легкий толчок — особенно если это порода с гладкой или короткой шерстью. Может случиться, что микропроцессор немного сместится, но это не опасно и не влияет на работу.
Что такое чипсет в материнской плате простыми словами, и какой лучше выбрать?
Добрый вечер всем! И мы подходим к еще одной интересной теме, которая увлекает многих, а именно: что такое чипсет на материнской плате, для чего он нужен и как правильно выбрать «материнку» для своего компьютера в первую очередь. Начнем с простого определения слова «чипсет» — это специальные блоки микросхем, которые отвечают за работу всей материнской платы. Вы еще не поняли — я объясню более подробно!
Если перевести слово «chipset» дословно, то получится два слова: «chip», что означает «чип», и «set», что означает «набор». Это означает, что на материнской плате есть определенное количество микросхем, которые управляют работой нашей материнской платы.
Кто не знает, но материнская плата является концентратором для всех важных частей компьютера: процессора, видео- и звуковой карт, жесткого диска, дисковода, памяти и другого подключенного оборудования. Это «материнская плата», которая обеспечивает бесперебойную работу всех внутренних компонентов.
Простыми словами
Давайте еще раз объясним простыми словами, что такое чипсет и зачем он нужен на материнской плате. Чипсеты необходимы для правильного обмена информацией между внутренними устройствами, подключенными к материнской плате. Например, у нас есть видеокарта и процессор, которые должны взаимодействовать друг с другом для нормального функционирования.
Процессор и видеокарта подключены к материнской плате. Итак, материнская плата имеет целую систему плат, микропроцессоров и чипсетов, которые используются для правильного обмена информацией — это и есть чипсет. Мы объясним концепцию чипсета немного подробнее, а затем я покажу вам, где он находится.
Рассмотрим на примере
Теперь давайте посмотрим на чипсет: на рисунке ниже вы можете видеть два моста на этой материнской плате: южный мост и северный мост. Первый находится немного ближе к процессору, а второй — немного ниже.
Теперь давайте посмотрим, за что отвечают северный и южный чипсеты.
- North отвечает за процессор, память и видеокарту.
- Южная — отвечает за все остальные устройства и контроллеры, такие как USB, SATA, аудио и т.д.
Не стоит полагаться на архитектуру, представленную на рисунке ниже, поскольку она немного устарела, но все же это хорошая иллюстрация того, как работают чипсеты.
Современные и более старые чипсеты напрямую влияют на производительность материнской платы и компьютера в целом. Производительность также зависит от пропускной способности шины, на которой они установлены — в руководствах это число часто обозначается как FSB или Front Side Bus. Другие термины, с которыми вы можете быть знакомы, — это частота шины, скорость шины и т. д.
В целом, производительность шины зависит от двух концепций:
- Частота — измеряется в мегагерцах (ГГц) или гигагерцах (МГц). Индикация — сколько раз в секунду происходит обмен информацией.
- Ширина — это количество байтов, которые могут быть переданы за одно время или один герц.
Таким образом, у нас есть два индикатора: Частота и амплитуда. Приведу пример: представьте, что у нас есть докеры в порту, которым приходится постоянно перевозить ящики из одного места в другое. Здесь количество грузоотправителей — это частота. И количество коробок, которые они могут перевозить одновременно, велико.
Но чтобы не работать с двумя величинами одновременно, была придумана третья, которая получается при умножении частоты на амплитуду. Это пропускная способность шины, которая измеряется в гигабайтах в секунду (ГБ/с или GB/s). Как видно на рисунке ниже, пропускная способность может быть разной для разных шин с разными устройствами.
Северный мост, в свою очередь, также подключен к оперативной памяти, поскольку без него система не сможет нормально функционировать. Для этого используется специальная шина RAM, имеющая 128 выводов и интересную особенность: она работает в двухканальном режиме.
Это означает, что когда вы подключаете карту памяти к одному каналу, она активирует только половину этих контактов, что приводит к тому, что она работает в два раза медленнее. По этой причине большинство людей покупают две карты памяти и подключают их к двум разным каналам. На материнской плате они обычно обозначаются разными цветами слотов оперативной памяти.
Для изготовления процессоров было использовано большое количество цифровых микросхем. Intel 4004, который выступал в качестве процессора. Эти чипы были названы микропроцессорами. Микропроцессоры Intel доведены до совершенства: Intel 8008, Intel 8080, Intel 8086, Intel 8088 (персональные компьютеры на базе двух последних микропроцессоров).
Содержание
Изобретение микропроцессоров началось с изучения свойств тонких оксидных пленок, которые демонстрировали плохую электропроводность при низких электрических напряжениях. Проблема заключалась в том, что в местах соприкосновения двух металлов не было электрического контакта или они обладали полярными свойствами. Глубокое изучение этого явления привело к изобретению диодов, а затем транзисторов и интегральных схем.
В 1958 году двое ученых, живших в совершенно разных местах, изобрели практически идентичную модель интегральной схемы. Один из них, Джек Килби, работал в компании Texas Instruments, а другой, Роберт Нойс, был одним из основателей небольшой полупроводниковой компании Fairchild Semiconductor. Обоих объединял вопрос: «Как вместить наибольшее количество компонентов в наименьшее пространство?». В то время транзисторы, резисторы, конденсаторы и другие компоненты находились на отдельных печатных платах, и ученые решили попробовать объединить их в единый монолитный чип из полупроводникового материала. Только Килби использовал германий, в то время как Нойс предпочитал кремний. В 1959 году они получили отдельные патенты на свои изобретения — между двумя компаниями началось противостояние, которое закончилось мирным договором и созданием совместной лицензии на производство чипов. После того как в 1961 году корпорация Fairchild Semiconductor представила общественности интегральные схемы, они сразу же стали использоваться в производстве калькуляторов и компьютеров вместо отдельных транзисторов, что привело к значительному уменьшению размеров и увеличению производительности.
Первая советская полупроводниковая микросхема была разработана в 1961 году в Таганрогском институте радиомеханики в лаборатории Л.Н. Колесова.
Первая в СССР полупроводниковая интегральная схема была разработана (создана) на основе технологии плоских структур, разработанной в начале 1960-х годов в НИИ-35 (позднее переименованном в НИИ «Пульсар») коллективом, который затем перешел в НИИМЭ (Микрон). Развитие первых российских кремниевых ИС было сосредоточено на разработке и производстве кремниевых ИС серии ТС-100 (37 элементов — эквивалент сложности схемы триггера, аналог американских ИС серии SN-51 от Texas Instruments) с военной приемкой. Прототипы и производственные образцы кремниевых ИС для воспроизведения были поставлены из США. Работы проводились НИИ-35 (руководитель Трутко) и Фрязинским заводом (руководитель Колмогоров) в рамках оборонного заказа для использования в автономной системе высотомера баллистических ракет. В разработку были включены шесть стандартных кремниевых схем серии TC-100, а организация опытного производства в НИИ-35 заняла три года (с 1962 по 1965). Еще два года ушло на освоение заводского производства с военной приемкой во Фрязино (1967 г.)1.
Уровни проектирования
- Физические — методы реализации одиночного транзистора (или небольшой группы транзисторов) в виде легированных лент на кристалле.
- Электрические — схема электрической цепи (транзисторы, конденсаторы, резисторы и т.д.).
- Логика — логическая схема (логические инверторы, элементы ИЛИ-НЕ, И-НЕ и т.д.).
- Схемотехнический и технический системный уровень — схемы и технические системные цепи (триггеры, компараторы, кодеры, декодеры, АЛУ и т.д.).
- Топологические — топологические фотошаблоны для производства.
- Программный уровень (для микроконтроллеров и микропроцессоров) — ассемблерные инструкции для программиста.
В настоящее время большинство интегральных схем проектируется с использованием САПР, что позволяет автоматизировать и значительно ускорить процесс создания топологических фотошаблонов.
Классификация
Степень интеграции
В НССД были предложены следующие обозначения для микросхем в зависимости от уровня интеграции (для цифровых схем указывается количество элементов):
- Малая интегральная схема (SIC) — до 100 элементов на одном кристалле.
- Средняя интегральная схема (MIC) — до 1000 элементов на чип.
- Большая интегральная схема (LIC) — до 10000 элементов на одном кристалле.
- Сверхбольшие интегральные схемы (UIC) — до 1 миллиона элементов на чип.
- Сверхбольшие интегральные схемы (ULIC) — до 1 миллиарда элементов на чип.
- Гигабитная интегральная схема (GBIC) — более 1 миллиарда элементов на одном чипе.
В настоящее время термин GBI практически перестал использоваться (последние версии процессоров Pentium 4, например, содержат несколько сотен миллионов транзисторов), а все схемы, содержащие более 10000 элементов, относятся к классу VLSI, поэтому мы рассматриваем класс VLSI как подкласс класса VLSI.
Технология изготовления
- Полупроводниковая ИС — все компоненты и межсоединения изготавливаются на одном полупроводниковом чипе (например, кремний, германий, арсенид галлия).
- Плёночная микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены в виде плёнок:
- Толстопленочная интегральная схема,
- Тонкопленочная интегральная схема.
Вид обрабатываемого сигнала
- Аналог
- Цифровой
- Аналоговое преобразование в цифровое
Аналоговые интегральные схемы — входные и выходные сигналы изменяются от положительного к отрицательному напряжению питания по непрерывному функциональному закону.
Цифровые ИС — Входные и выходные сигналы могут иметь два значения: логический ноль или логическая единица, каждое из которых соответствует определенному диапазону напряжения. Например, диапазон напряжения 0…0.4 В для источника питания +5 В на микросхеме TTL соответствует логическому нулю, а диапазон 2.4…5 В — логической единице. Для логических ИС LSL при напряжени и-5,2 В диапазон составляе т-0,8…-1,03 В, а диапазо н-1,6…-1,75 В.
Аналого-цифровые интегральные схемы объединяют формы цифровой и аналоговой обработки сигналов. С развитием технологий они становятся все более распространенными.
