Материнская плата
Сами по себе материнские платы бывают двух типоразмеров — AT (для корпусов desktop и tower) и LPX (для корпусов slimcase). Платы LPX содержат дополнительные компоненты типа видео– и звуковой карты (о них речь пойдет ниже), имеют меньше возможностей для подключения дополнительных устройств (все это из–за дефицита места внутри корпуса) и стоят дешевле, однако при этом нередко более надежны.
Платы AT более популярны. Они бывают, в свою очередь, half, baby, mini (для любых стандартных корпусов) и full (для больших корпусов типа big tower). Объединив преимущества плат AT (лучшая расширяемость и модернизация) и LPX (большее число компонент на плате и относительная дешевизна), Intel недавно разработала новый стандарт плат — ATX. В них рациональнее размещены элементы и улучшен тепловой режим работы процессора (главный вентилятор компьютера дует прямо на процессор), но они требуют специальные корпуса, о чем уже говорилось выше.
Однако достоинства и недостатки материнской платы определяются не столько ее геометрией, сколько характеристиками ее основных компонент. Пойдем по порядку.
Чипсет. Это набор микросхем, управляющих потоками информации между компонентами материнской платы и устройствами ввода–вывода. Лидирующие позиции здесь опять же у Intel. Стандартный современный набор микросхем — это Intel Triton, со спецификациями 82430 FX, VX и HX. Серии VX и HX являются дальнейшим развитием серии FX, причем VX оптимизирована под мультимедиа, а HX — под офисные приложения и базы данных. В марте 1997 г. вышла новая серия TX, оптимизированная для специальных MMX–процессоров с улучшенными характеристиками работы мультимедиа–приложений.
При этом сама материнская плата может быть произведена и не Intel! Рынок в этой области очень многообразен и, что самое главное, постоянно меняется. Поэтому нет смысла давать постоянные рекомендации. На сегодняшний день на “отлично” себя зарекомендовали (из числа известных автору) платы ASUSTeK, Micron, Elite Computer Systems, на “хорошо” — First International Computer (FIC), GigaByte, некоторые другие. Помните также, что для каждого типа процессора нужен свой тип материнской платы (или наоборот?) — Pentium нельзя поставить на плату для 486-го процессора.
Совсем недавно на рынке появились материнские платы нового поколения (например, плата VA502 фирмы FIC с чипсетом Apollo VP–1 фирмы VIA). Они имеют импульсный стабилизатор (что позволяет устанавливать процессор AMD K6, использующий пониженное напряжение питания) и контроллер ввода–вывода с интерфейсом E–IDE (подробнее об этом мы расскажем дальше) и прямым доступом к памяти (Ultra–DMA), что теоретически позволяет осуществлять операции чтения–записи с жестким диском с невиданной скоростью до 33,3 Мб/сек.
Постоянная память (ROM). При начальном включении компьютера (кнопка Power на корпусе) он пробуждается к жизни медленно и неохотно, как человек после глубокого наркоза. Я надеюсь, вы никогда в жизни не испытывали этих ощущений, но если все же приходилось, вы должны помнить, как мучительно осознавали свое присутствие на этом свете, буквально собирая себя по частям: вот руки… вот ноги… где это я… и шум в ушах, и неясные пятна постепенно становятся резче и превращаются в людей в белых халатах. Чтобы процесс завершился успешно, в компьютере хранится информация, минимально необходимая для “самоосознания”, — сведения о наличии и конфигурации чипсета, памяти, жесткого диска, некоторых других устройств, а также основные правила “общения” с этими устройствами (так называемая базовая система ввода–вывода, BIOS). Эта информация не стирается, даже когда вы “убиваете” ваш компьютер, т.е. выключаете его из сети, а поддерживается за счет обыкновенной литиевой батарейки, как в электронных часах, только размером побольше. Как и любая батарейка, она со временем садится, и года через три, а то и раньше, компьютер может приветствовать вас фразой “battery is dead” (“батарея умерла”). Похороните ее в мусорном ящике, всплакните над могилкой и поставьте новую.
Несмотря на название “постоянная”, часть ROM–памяти (так называемая CMOS) может обновляться. Мало ли, может быть, вы замените жесткий диск или дисководы, или еще чего учините со своим компьютером. Существуют, правда, Plug-and-Play модели (т.е. самонастраивающиеся), но пока что в большинстве компьютеров приходится вводить дополнительную информацию “руками”. Делается это с помощью специальной программы BIOS Setup. Если во время начальной самопроверки, называемой POST (сразу после включения компьютера, когда на экране бегут циферки, показывающие объем оперативной памяти) нажать специальную клавишу (обычно Delete, хотя бывают и другие), вы попадете прямо в эту программу. Что вы увидите на экране — зависит от модели BIOS, установленной на вашей материнской плате, и все инструкции подробно описаны (правда, частенько по–английски 
) в документации на оную. Наиболее распространены модели трех фирм: AMI, Award и Phoenix. Я бы расставил их по степени удобства использования именно в этом порядке, хотя на параметры работы компьютера это не оказывает никакого влияния.
Оперативная память (RAM). Собственно оперативная память рассмотрена в следующем разделе, а здесь важно рассказать, что разные типы (по компоновке) модулей оперативной памяти (маленькие такие платки) устанавливаются в разные отсеки (разъемы, слоты). Наиболее распространены 32–разрядные SIMM 72pin–модули (по количеству контактов в разъеме). Уже отходят в прошлое 8–разрядные 30–контактные модули, и сравнительно недавно появились 64–разрядные DIMM 168–контактные, пока в основном на “навороченных” материнских платах. Количество отсеков должно удовлетворить вашу потребность в оперативной памяти, и хорошо бы остался запас для будущего ее наращивания. На солидной материнской плате обычно четыре 72pin–разъема и два в 168pin.
Кэш–память (Cache memory). Почему-то на этот параметр обращают мало внимания, а зря. Кэш–память — это та же оперативная память, только построенная по другому принципу и гораздо более быстрая. Грубо говоря, ячейка обычной (так называемой динамической, DRAM) оперативной памяти — это конденсатор. Заряжен — единичка, разряжен — ноль. Недостатки: а) процесс зарядки–разрядки не мгновенен, нужно некоторое время; б) всегда есть токи утечки, из-за чего требуется специальная регенерация ячеек. В противовес этому ячейка статической (SRAM) оперативной памяти устроена как триггер (т.е. переключатель). В одну сторону — единичка, в другую — ноль. Никакой регенерации не нужно, и переключение происходит гораздо быстрее. Однако реализовать такую ячейку можно только на четырех транзисторах, тогда как ячейку динамической памяти — на одном. Четыре больше, чем один, ровно в четыре раза. Следовательно, — а) в четыре раза дороже; б) в четыре раза больше по размеру; в) в четыре раза больше потребляется энергии (и, значит, в четыре раза сильнее нагревается). Поэтому максимум того, на что идут фирмы–производители — поставить небольшое количество быстрой статической памяти в качестве “буфера” между основной оперативной памятью и процессором. Это и есть кэш.
Что значит “буфер”? Представьте: процессору потребовалась информация из оперативной памяти. Система выполняет запрос и заодно копирует блок информации в более быструю кэш–память. Велика вероятность того, что процессор снова затребует данные из того же блока, тогда они будут предоставлены ему не из оперативной памяти, а из кэша, что гораздо быстрее. Подобный процесс копирования данных с целью ускорения доступа к ним называется кэшированием (cache по–английски — запас, промежуточный склад для повседневных нужд). Кэш работает в 3–8 раз быстрее, чем обычная оперативная память, отсюда и выигрыш в общей производительности компьютера.
Специальная подпрограмма “администратор кэша” следит, чтобы в нем всегда содержалась самая свежая информация, и обновляет ее по необходимости. На администрирование кэша тоже уходит время, поэтому раздувать его сверх меры невыгодно: расходы на администрирование начинают превышать выигрыш за счет скорости работы. Для современных компьютеров 128 Кб кэша — это маловато, 256 — неплохо, 512 — отлично, а больше уже перебор.
Особой скоростью работы отличается так называемый пакетно–конвейерный кэш (pipeline burst cache, PBC). Такая память всегда устанавливается, например, в компьютеры CLR.
Сама по себе идея кэширования информации весьма плодотворна и используется отнюдь не только при организации кэш–памяти. Например, при загрузке компьютера ROM BIOS кэшируется в оперативную память (это регулируется в BIOS Setup), и впоследствии за функциями ввода–вывода компьютер обращается к кэшированной копии, что ускоряет обращение к внешним устройствам (впрочем, сами эти устройства настолько медленны по сравнению как с RAM, так и с ROM, что вы можете и не заметить разницы). Аналогично работает кэширование жесткого диска (копия данных ждет вызова в оперативной памяти), видеопамяти и т.д.
Слоты для подключения внешних устройств. Различают три базовых типа: ISA (и также EISA), VESA и PCI. Они отличаются прямо по внешнему виду: PCI компактнее (короче), а VESA — это добавочный “хвост” к шине ISA. ISA — это базовый стандарт, наиболее универсальный и наиболее медленный (по скорости передачи данных), он 16–разрядный и работает на частоте всего 8,33 МГц. VESA и PCI — два конкурирующих более быстрых стандарта, причем мы сегодня наблюдаем агонию первого и торжество второго. Платы с разъемами VESA встречаются все реже (даже в 486–х машинах), и de facto PCI стал единственным стандартом современного уровня. Обычно хорошая плата имеет 3-4 свободных разъема PCI и столько же ISA.
Так называемая локальная шина, по которой передаются данные внутри самой материнской платы — от слотов к процессору, также устроена по одному из этих стандартов. Даже в самых современных платах максимальная частота работы локальной шины PCI составляет 66,7 МГц, что и заставляет вводить коэффициент умножения (делитель частоты), обсуждавшийся в нашей беседе о процессорах. Наибольший коэффициент на сегодня — 3,5, что позволяет процессору работать на частоте 233 МГц (это притом, что он сам может быть отмаркирован и на меньшую частоту!)
Кроме локальной, различают также системную шину, по которой происходит обмен данными между процессором и оперативной памятью. Она организована по стандарту ISA и потому значительно медленнее. Теоретически скорость обмена по шине ISA может достигать 16 Мб/сек, EISA — 33 Мб/сек.
Внешние устройства. Под этим общим термином понимают все, что находится не на материнской плате (еще резче — все, что не процессор и не память) и может обмениваться информацией с процессором. Жесткий диск, клавиатура, мышь, монитор, принтер, даже мы с вами (поскольку нажимаем на кнопочки) — все это внешние устройства. Их многообразие так же неисчерпаемо, как и атом (В.И., спасибо за метафору!), и для облегчения процесса общения внешние устройства подсоединяются к материнской плате не напрямую, а через специальные промежуточные платы — контроллеры (они же адаптеры), для которых и предназначены слоты. Из–за этого компьютер внутри похож на букву Ш, палочки которой — это контроллеры, а основание — материнская плата (если у вас корпус типа Tower, то буква Ш стоит боком и больше похожа на букву Е, но сути это не меняет).
Материнская плата должна уметь работать с разными типами контроллеров (для чего и служат все эти слоты ISA и VESA, через них происходит передача данных), а уже они обязаны понимать сами внешние устройства. Ясно, что все должно хорошо согласовываться, иначе получится, как в детской игре в “испорченный телефон”. Впрочем, некоторые самые необходимые и универсальные контроллеры помещают (как говорят, интегрируют) прямо на материнскую плату. Это контроллеры клавиатуры, жесткого диска и некоторые другие. Все возможные контроллеры интегрировать на материнскую плату нереально, да и не нужно. Именно возможность подключать через слоты дополнительные контроллеры, тем самым как бы наращивая свой компьютер (так называемый принцип открытой, или шинной, архитектуры), и послужила причиной быстрого и триумфального распространения IBM PC по всему миру.
