Как рассчитать пропускную способность шины. Пропускная способность памяти видеокарты и ее зависимость от «битности

Теперь, узнав что это такое и для чего и как оно служит, многие из Вас наверно подумываете о том, чтобы приобрести для своего компьютера более мощную и производительную оперативку. Ведь увеличение производительности компьютера с помощью дополнительного объёма памяти ОЗУ является самым простым и дешевым (в отличии например от видеокарты) методом модернизации вашего любимца.

И… Вот вы стоите у витрины с упаковками оперативок. Их много и все они разные. Встают вопросы: А какую оперативную память выбрать? Как правильно выбрать ОЗУ и не прогадать? А вдруг я куплю оперативку, а она потом не будет работать? Это вполне резонные вопросы. В этой статье я попробую ответить на все эти вопросы. Как вы уже поняли, эта статья займет свое достойное место в цикле статей, в которых я писал о том, как правильно выбирать отдельные компоненты компьютера т.е. железо. Если вы не забыли, туда входили статьи:
—
—
—
Этот цикл будет и дальше продолжен, и в конце вы сможете уже собрать для себя совершенный во всех смыслах супер компьютер 🙂 (если конечно финансы позволят:))
А пока учимся правильно выбирать для компьютера оперативную память .
Поехали!

Оперативная память и её основные характеристики.

При выборе оперативной памяти для своего компьютера нужно обязательно отталкиваться от вашей материнской платы и процессора потому что модули оперативки устанавливаются на материнку и она же поддерживает определенные типы оперативной памяти. Таким образом получается взаимосвязь между материнской платой, процессором и оперативной памятью.

Узнать о том, какую оперативную память поддерживает ваша материнка и процессор можно на сайте производителя, где необходимо найти модель своей материнской платы, а также узнать какие процессоры и оперативную память для них она поддерживает. Если этого не сделать, то получится, что вы купили супер современную оперативку, а она не совместима с вашей материнской платой и будет пылиться где нибудь у вас в шкафу. Теперь давайте перейдем непосредственно к основным техническим характеристикам ОЗУ, которые будут служить своеобразными критериями при выборе оперативной памяти. К ним относятся:

Вот я перечислил основные характеристики ОЗУ, на которые стоит обращать внимание в первую очередь при её покупке. Теперь раскроем каждый из ни по очереди.

Тип оперативной памяти.

На сегодняшний день в мире наиболее предпочтительным типом памяти являются модули памяти DDR (double data rate). Они различаются по времени выпуска и конечно же техническими параметрами.

DDR или DDR SDRAM (в переводе с англ. Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory — синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных). Модули данного типа имеют на планке 184 контакта, питаются напряжением в 2,5 В и имеют тактовую частоту работы до 400 мегагерц. Данный тип оперативной памяти уже морально устарел и используется только в стареньких материнских платах.
DDR2 — широко распространенный на данное время тип памяти. Имеет на печатной плате 240 контактов (по 120 на каждой стороне). Потребление в отличие от DDR1 снижено до 1,8 В. Тактовая частота колеблется от 400 МГц до 800 МГц.
DDR3 — лидер по производительности на момент написания данной статьи. Распространен не менее чем DDR2 и потребляет напряжение на 30-40% меньше в отличии от своего предшественника (1,5 В). Имеет тактовую частоту до 1800 МГц.
DDR4 — новый, супер современный тип оперативной памяти, опережающий своих собратьев как по производительности (тактовой частоте) так и потреблением напряжения (а значит отличающийся меньшим тепловыделением). Анонсируется поддержка частот от 2133 до 4266 Мгц. На данный момент в массовое производство данные модули ещё не поступили (обещают выпустить в массовое производство в середине 2012 года). Официально, модули четвертого поколения, работающие в режиме DDR4-2133 при напряжении 1,2 В были представлены на выставке CES, компанией Samsung 04 января 2011 года.

Объём оперативной памяти.

Про объём памяти много писать не буду. Скажу лишь, что именно в этом случае размер имеет значение 🙂
Все несколько лет назад оперативная память объёмом в 256-512 МБ удовлетворяла все нужды даже крутых геймерских компьютеров. В настоящее же время для нормального функционирования отдельно лишь операционной системы windows 7 требуется 1 Гб памяти, не говоря уже о приложениях и играх. Лишней оперативка никогда не будет, но скажу Вам по секрету, что 32-х разрядная windows использует лишь 3,25 Гб ОЗУ, если даже вы установите все 8 Гб ОЗУ. Подробнее об этом вы можете прочитать .

Габариты планок или так называемый Форм — фактор.

Form — factor — это стандартные размеры модулей оперативки, тип конструкции самих планок ОЗУ.
DIMM (Dual InLine Memory Module — двухсторонний тип модулей с контактами на обоих сторонах) — в основном предназначены для настольных стационарных компьютеров, а SO-DIMM используются в ноутбуках.

Тактовая частота.

Это довольно таки важный технический параметр оперативной памяти. Но тактовая частота есть и у материнской платы и важно знать рабочую частоту шины этой платы, так как если вы купили например модуль ОЗУ DDR3-1800 , а слот (разъём) материнской платы поддерживает максимальную тактовую частоту DDR3-1600 , то и модуль оперативной памяти в результате будет работать на тактовой частоте в 1600 МГц . При этом возможны всяческие сбои, ошибки в работе системы и .

Примечание: Частота шины памяти и частота процессора — совершенно разные понятия.

Из приведенных таблиц можно понять, что частота шины, умноженная на 2, дает эффективную частоту памяти (указанную в графе «чип»), т.е. выдает нам скорость передачи данных. Об этом же нам говорит и название DDR (Double Data Rate) — что означает удвоенная скорость передачи данных.
Приведу для наглядности пример расшифровки в названии модуля оперативной памяти — Kingston/PC2-9600/DDR3(DIMM)/2Gb/1200MHz , где:
— Kingston — производитель;
— PC2-9600 — название модуля и его пропускная способность;
— DDR3(DIMM) — тип памяти (форм фактор в котором выполнен модуль);
— 2Gb — объем модуля;
— 1200MHz — эффективная частота, 1200 МГц.

Пропускная способность.

Пропускная способность — характеристика памяти, от которой зависит производительность системы. Выражается она как произведение частоты системной шины на объём данных передаваемых за один такт. Пропускная способность (пиковый показатель скорости передачи данных) – это комплексный показатель возможности RAM , в нем учитывается частота передачи данных , разрядность шины и количество каналов памяти. Частота указывает потенциал шины памяти за такт – при большей частоте можно передать больше данных.
Пиковый показатель вычисляется по формуле: B = f * c , где:
В — пропускная способность, f — частота передачи, с — разрядность шины. Если Вы используете два канала для передачи данных, все полученное умножаем на 2. Чтобы получить цифру в байтах/c, Вам необходимо полученный результат поделить на 8 (т.к. в 1 байте 8 бит).
Для лучшей производительности пропускная способность шины оперативной памяти и пропускная способность шины процессора должны совпадать. К примеру, для процессора Intel core 2 duo E6850 с системной шиной 1333 MHz и пропускной способностью 10600 Mb/s , можно установить два модуля с пропускной способностью 5300 Mb/s каждый (PC2-5300 ), в сумме они будут иметь пропускную способность системной шины (FSB ) равную 10600 Mb/s .
Частоту шины и пропускную способность обозначают следующим образом: «DDR2-XXXX » и «PC2-YYYY «. Здесь «XXXX » обозначает эффективную частоту памяти, а «YYYY » пиковую пропускную способность.

Тайминги (латентность).

Тайминги (или латентность) — это временные задержки сигнала, которые, в технической характеристике ОЗУ записываются в виде «2-2-2 » или «3-3-3 » и т.д. Каждая цифра здесь выражает параметр. По порядку это всегда «CAS Latency » (время рабочего цикла), «RAS to CAS Delay » (время полного доступа) и «RAS Precharge Time » (время предварительного заряда).

Примечание

Чтобы вы могли лучше усвоить понятие тайминги, представьте себе книгу, она будет у нас оперативной памятью, к которой мы обращаемся. Информация (данные) в книге (оперативной памяти) распределены по главам, а главы состоят из страниц, которые в свою очередь содержат таблицы с ячейками (как например в таблицах Excel). Каждая ячейка с данными на странице имеет свои координаты по вертикали (столбцы) и горизонтали (строки). Для выбора строки используется сигнал RAS (Raw Address Strobe) , а для считывания слова (данных) из выбранной строки (т.е. для выбора столбца) — сигнал CAS (Column Address Strobe) . Полный цикл считывания начинается с открытия «страницы» и заканчивается её закрытием и перезарядкой, т.к. иначе ячейки разрядятся и данные пропадут.Вот так выглядит алгоритм считывания данных из памяти:

выбранная «страница» активируется подачей сигнала RAS ;
данные из выбранной строки на странице передаются в усилитель, причем на передачу данных необходима задержка (она называется RAS-to-CAS );
подается сигнал CAS для выбора (столбца) слова из этой строки;
данные передаются на шину (откуда идут в контроллер памяти), при этом также происходит задержка (CAS Latency );
следующее слово идет уже без задержки, так как оно содержится в подготовленной строке;
после завершения обращения к строке происходит закрытие страницы, данные возвращаются в ячейки и страница перезаряжается (задержка называется RAS Precharge ).

Каждая цифра в обозначении указывает, на какое количество тактов шины будет задержан сигнал. Тайминги измеряются в нано-секундах. Цифры могут иметь значения от 2 до 9 . Но иногда к трем этим параметрам добавляется и четвертый (например: 2-3-3-8 ), называющийся «DRAM Cycle Time Tras/Trc ” (характеризует быстродействие всей микросхемы памяти в целом).
Случается, что иногда хитрый производитель указывает в характеристике оперативки лишь одно значение, например «CL2 » (CAS Latency ), первый тайминг равный двум тактам. Но первый параметр не обязательно должен быть равен всем таймингам, а может быть и меньше других, так что имейте это в виду и не попадайтесь на маркетинговый ход производителя.
Пример для наглядности влияния таймингов на производительность: система с памятью на частоте 100 МГц с таймингами 2-2-2 обладает примерно такой же производительностью, как та же система на частоте 112 МГц , но с задержками 3-3-3 . Другими словами, в зависимости от задержек, разница в производительности может достигать 10 % .
Итак, при выборе лучше покупать память с наименьшими таймингами, а если Вы хотите добавить модуль к уже установленному, то тайминги у покупаемой памяти должны совпадать с таймингами установленной памяти.

Режимы работы памяти.

Оперативная память может работать в нескольких режимах, если конечно такие режимы поддерживаются материнской платой. Это одноканальный , двухканальный , трехканальный и даже четырехканальный режимы. Поэтому при выборе оперативной памяти стоит обратить внимание и на этот параметр модулей.
Теоретически скорость работы подсистемы памяти при двухканальном режиме увеличивается в 2 раза, трехканальном – в 3 раза соответственно и т.д., но на практике при двухканальном режиме прирост производительности в отличии от одноканального составляет 10-70%.
Рассмотрим подробнее типы режимов:

Single chanell mode (одноканальный или асимметричный) – этот режим включается, когда в системе установлен только один модуль памяти или все модули отличаются друг от друга по объему памяти, частоте работы или производителю. Здесь неважно, в какие разъемы и какую память устанавливать. Вся память будет работать со скоростью самой медленной из установленной памяти.
Dual Mode (двухканальный или симметричный) – в каждом канале устанавливается одинаковый объем оперативной памяти (и теоретически происходит удвоение максимальной скорости передачи данных). В двухканальном режиме модули памяти работают попарно 1-ый с 3-им и 2-ой с 4-ым.
Triple Mode (трехканальный) – в каждом из трех каналов устанавливается одинаковый объем оперативной памяти. Модули подбираются по скорости и объему. Для включения этого режима модули должны быть установлены в 1, 3 и 5/или 2, 4 и 6 слоты. На практике, кстати говоря, такой режим не всегда оказывается производительнее двухканального, а иногда даже и проигрывает ему в скорости передачи данных.
Flex Mode (гибкий) – позволяет увеличить производительность оперативной памяти при установке двух модулей различного объема, но одинаковых по частоте работы. Как и в двухканальном режиме платы памяти устанавливаются в одноименные разъемы разных каналов.

Обычно наиболее распространенным вариантом является двухканальный режим памяти.
Для работы в многоканальных режимах существуют специальные наборы модулей памяти — так называемая Kit-память (Kit-набор) — в этот набор входит два (три) модуля, одного производителя, с одинаковой частотой, таймингами и типом памяти.
Внешний вид KIT-наборов:
для двухканального режима

для трехканального режима

Но самое главное, что такие модули тщательно подобраны и протестированы, самим производителем, для работы парами (тройками) в двух-(трёх-) канальных режимах и не предполагают никаких сюрпризов в работе и настройке.

Производитель модулей.

Сейчас на рынке ОЗУ хорошо себя зарекомендовали такие производители, как: Hynix , amsung , Corsair , Kingmax , Transcend , Kingston , OCZ …
У каждой фирмы к каждому продукту имеется свой маркировочный номер , по которому, если его правильно расшифровать, можно узнать для себя много полезной информации о продукте. Давайте для примера попробуем расшифровать маркировку модуля Kingston семейства ValueRAM (смотрите изображение):

Расшифровка:

KVR – Kingston ValueRAM т.е. производитель
1066/1333 – рабочая/эффективная частота (Mhz)
D3 — тип памяти (DDR3 )
D (Dual) – rank/ранг . Двухранговый модуль – это два логических модуля, распаянных на одном физическом и пользующихся поочерёдно одним и тем же физическим каналом (нужен для достижения максимального объёма оперативной памяти при ограниченном количестве слотов)
4 – 4 чипа памяти DRAM
R – Registered , указывает на стабильное функционирование без сбоев и ошибок в течение как можно большего непрерывного промежутка времени
7 – задержка сигнала (CAS=7 )
S – термодатчик на модуле
K2 – набор (кит) из двух модулей
4G – суммарный объем кита (обеих планок) равен 4 GB.

Приведу еще один пример маркировки CM2X1024-6400C5 :
Из маркировки видно, что это модуль DDR2 объемом 1024 Мбайт стандарта PC2-6400 и задержками CL=5 .
Марки OCZ , Kingston и Corsair рекомендуют для оверклокинга, т.е. имеют потенциал для разгона. Они будут с небольшими таймингами и запасом тактовой частоты, плюс ко всему они снабжены радиаторами, а некоторые даже кулерами для отвода тепла, т.к. при разгоне количество тепла значительно увеличивается. Цена на них естественно будет гораздо выше.
Советую не забывать про подделки (их на прилавках очень много) и покупать модули оперативной памяти только в серьезных магазинах, которые дадут Вам гарантию.

Напоследок:
На этом все. С помощью данной статьи, думаю, вы уже не ошибетесь при выборе оперативной памяти для своего компьютера. Теперь вы сможете правильно выбрать оперативку для системы и повысить её производительность без каких либо проблем. Ну, а тем кто купит оперативную память (или уже купил), я посвящу следующую статью, в которой я подробно опишу как правильно устанавливать оперативную память в систему. Не пропустите…

Лучшая оперативная память 2019

Corsair Dominator Platinum

Лучшая память среди одноклассников с высокой производительностью и инновациями в технологии RGB. Стандарт DDR4, скорость 3200MHz, дефолтные тайминги 16.18.18.36, два модуля по 16 гигабайт. У планок яркие светодиоды подсветки Capellix RGB, продвинутая программа iCUE теплоотводы Dominator DHX. Единственная проблема – может не подойти высота модуля.

Компания Corsair, как всегда, с каждой новой моделью превосходит саму себя, Dominator Platinum не стала исключением. Сегодня это излюбленный набор памяти DDR4 для геймеров и владельцев мощных рабочих станций. Внешний вид модулей гладкий и стильный импонирует любителям гейминга, DHX охлаждение работает эффективно, а производительность планок уже готова стать легендой. В любом случае, на долгие годы она обеспечит пользователя флагманскими параметрами. Сейчас у памяти новый дизайн, новая, более яркая подсветка Corsair Capellix на 12 светодиодов. Программное обеспечение (фирменное) iCUE обеспечивает гибкую настройку памяти на максимальную производительность. Если вы поменяли материнку или процессор, а может быть и графический ускоритель, под любой новый компонент память можно настроить как родную.

Ценник у памяти несколько выше, чем у других производителей, но это компенсируется высочайшим качеством и потрясающей производительностью.

В данной статье мы рассмотрим 3 вида современной оперативной памяти для настольных компьютеров:

DDR - является самым старым видом оперативной памяти, которую можно еще сегодня купить, но ее рассвет уже прошел, и это самый старый вид оперативной памяти, который мы рассмотрим. Вам придется найти далеко не новые материнские платы и процессоры которые используют этот вид оперативной памяти, хотя множество существующих систем используют DDR оперативную память. Рабочее напряжение DDR - 2.5 вольт (обычно увеличивается при разгоне процессора), и является наибольшим потребителем электроэнергии из рассматриваемых нами 3 видов памяти.
DDR2 - это наиболее распространенный вид памяти, который используется в современных компьютерах. Это не самый старый, но и не новейший вид оперативной памяти. DDR2 в общем работает быстрее чем DDR, и поэтому DDR2 имеет скорость передачи данных больше чем в предыдущей модели (самая медленная модель DDR2 по своей скорости равна самой быстрой модели DDR). DDR2 потребляет 1.8 вольт и, как в DDR, обычно увеличивается напряжение при разгоне процессора
DDR3 - быстрый и новый тип памяти. Опять же, DDR3 развивает скорость больше чем DDR2, и таким образом самая низкая скорость такая же как и самая быстрая скорость DDR2. DDR3 потребляет электроэнергию меньше других видов оперативной памяти. DDR3 потребляет 1.5 вольт, и немного больше при разгоне процессора

Таблица 1: Технические характеристики оперативной памяти по стандартам JEDEC

JEDEC - Joint Electron Device Engineering Council (Объединенный инженерный совет по электронным устройствам)

Важнейшей характеристикой, от которой зависит производительность памяти, является ее пропускная способность, выражающаяся как произведение частоты системной шины на объем данных, передаваемых за один такт. Современная память имеет шину шириной 64 бита (или 8 байт), поэтому пропускная способность памяти типа DDR400, составляет 400 МГц х 8 Байт = 3200 Мбайт в секунду (или 3.2 Гбайт/с). Отсюда, следует и другое обозначение памяти такого типа - PC3200. В последнее время часто используется двухканальное подключение памяти, при котором ее пропускная способность (теоретическая) удваивается. Таким образом, в случае с двумя модулями DDR400 мы получим максимально возможную скорость обмена данных 6.4 Гбайт/с.

Но на максимальную производительность памяти также влияет такие важный параметры как "тайминги памяти".

Известно, что логическая структура банка памяти представляет собой двумерный массив - простейшую матрицу, каждая ячейка которой имеет свой адрес, номер строки и номер столбца. Чтобы считать содержимое произвольной ячейки массива, контроллер памяти должен задать номер строки RAS (Row Adress Strobe) и номер столбца CAS (Column Adress Strobe), из которых и считываются данные. Понятно, что между подачей команды и ее выполнением всегда будет какая-то задержка (латентность памяти), вот ее-то и характеризуют эти самые тайминги. Существует множество различных параметров, которые определяют тайминги, но чаще всего используются четыре из них:

CAS Latency (CAS) - задержка в тактах между подачей сигнала CAS и непосредственно выдачей данных из соответствующей ячейки. Одна из важнейших характеристик любого модуля памяти;
RAS to CAS Delay (tRCD) - количество тактов шины памяти, которые должны пройти после подачи сигнала RAS до того, как можно будет подать сигнал CAS;
Row Precharge (tRP) - время закрытия страницы памяти в пределах одного банка, тратящееся на его перезарядку;
Activate to Precharge (tRAS) - время активности строба. Минимальное количество циклов между командой активации (RAS) и командой подзарядки (Precharge), которой заканчивается работа с этой строкой, или закрытия одного и того же банка.

Если вы увидите на модулях обозначения "2-2-2-5" или "3-4-4-7", можете не сомневаться, это упомянутые выше параметры: CAS-tRCD-tRP-tRAS.

Стандартные значения CAS Latency для памяти DDR - 2 и 2.5 такта, где CAS Latency 2 означает, что данные будут получены только через два такта после получения команды Read. В некоторых системах возможны значения 3 или 1.5, а для DDR2-800, к примеру, последняя версия стандарта JEDEC определяет этот параметр в диапазоне от 4 до 6 тактов, при том, что 4 - экстремальный вариант для отборных "оверклокерских" микросхем. Задержка RAS-CAS и RAS Precharge обычно бывает 2, 3, 4 или 5 тактов, а tRAS - чуть больше, от 5 до 15 тактов. Естественно, чем ниже эти тайминги (при одной и той же тактовой частоте), тем выше производительность памяти. Например, модуль с латентностью CAS 2,5 обычно работает лучше, чем с латентностью 3,0. Более того, в целом ряде случаев быстрее оказывается память с меньшими таймингами, работающая даже на более низкой тактовой частоте.

В таблицах 2-4 предоставлены общие скорости памяти DDR, DDR2, DDR3 и спецификации:

Таблица 2: Общие скорости памяти DDR и спецификации

Таблица 3: Общие скорости памяти DDR2 и спецификации

Тип	Частота шины	Скорость передачи данных	Тайминги	Заметки
PC3-8500	533	1066	7-7-7-20	чаще называемые DDR3-1066
PC3-10666	667	1333	7-7-7-20	чаще называемые DDR3-1333
PC3-12800	800	1600	9-9-9-24	чаще называемые DDR3-1600
PC3-14400	900	1800	9-9-9-24	чаще называемые DDR3-1800
PC3-16000	1000	2000	TBD	чаще называемые DDR3-2000

Таблица 4: Общие скорости памяти DDR3 и спецификации

DDR3 можно назвать новичком среди моделей памяти. Модули памяти этого вида, доступны только около года. Эффективность этой памяти продолжает расти, только недавно достигла границ JEDEC, и вышла за эти границы. Сегодня DDR3-1600 (высшая скорость JEDEC) широко доступна, и все больше производителей уже предлагают DDR3-1800). Прототипы DDR3-2000 показаны на современном рынке, и в продажу должны поступить в конце этого года - начале следующего года.

Процент поступления на рынок модулей памяти DDR3, согласно с данными производителей, все еще небольшая, в пределах 1%-2%, и это значит, что DDR3 должен пройти длинный путь прежде чем будет соответствовать продажам DDR (все еще находиться в пределах 12%-16%) и это позволит DDR3 приблизиться к продажам DDR2. (25%-35% по показателям производителей).

Тема: Устройства ПК.

Учебныевопросы :

1. Устройства, составляющие архитектуру ПК.

2. Внутренние устройства ПК.

3. Внешние устройства ПК.

Современные ЭВМ весьма разнообразны как по своему устройству, так и по исполняемым функциям.

Если рассматривать ЭВМ по их функциональности, можно условно классифицировать их:

1. «Бытовые» ЭВМ (ПК);

2. «Учебные» ЭВМ (упрощенной архитектуры);

3. «Профессиональные» ЭВМ (рабочие станции на производстве, в офисе и др.);

4. ЭВМ-серверы (управление рабочими станциями, объединенными в сети, хранение больших массивов информации и т.д.) и др.

В зависимости от выполняемых функций и, благодаря открытой архитектуре устройство ЭВМ весьма разнообразно. В результате научно-технического развития архитектура ЭВМ постоянно усовершенствуется (эволюционирует).

Открытая архитектура современных ПК:

Интерфейсная система

Архитектура ЭВМ – это наиболее общие принципы построения, реализующие программное управление взаимодействием её основных узлов. Архитектура ЭВМ – это, прежде всего блоки и устройства, а также структура связей между ними.

Блоки и устройства, составляющие архитектуру ПК, кроме того разделяют на две группы:

· внутренние устройства;

· внешние (периферийные) устройства.

Внутренние устройства, вероятно, получили такое обобщающее название, так как объединены в одном корпусе , называемом системным блокомПК .

Внешний вид и размеры корпусов системных блоков разнообразны. Однако обязательным для всех корпусов элементом являются разъёмы для подключения внешних устройств и интерфейс управления .

При огромном разнообразии вариантов, составляемых из устройств, систем, помещенных в корпус системного блока, обязательно наличие минимальной их комплектации .

К «обязательным» относятся:

· Блок питания . В среднем мощность их составляет 100 – 400 Вт. Чем больше устройств в системе, тем большую мощность должен иметь блок питания. (Средняя мощность 200 – 300 Вт).

· Системная (материнская) плата . Это многофункциональное устройство является центральным для ЭВМ с открытой архитектурой. По физическому строению она представляет собой очень сложно организованную многослойную печатную плату.

С точки зрения функциональности системная плата выполняет комплекс функций по интеграции устройств и обеспечению их взаимодействия.

По мере того, как элементы конфигурации архитектуры ЭВМ стандартизируется, реализуется тенденция включения их в состав материнской платы.

Первая материнская плата была разработана фирмой IBM в августе 1981 года (PC-1). С самого начала материнская плата задумывалась как компонент, обеспечивающий механическое соединение и электрическую связь между всеми прочими аппаратными средствами. Кроме этих функций, она также осуществляет подачу электроэнергии (питание) на компоненты компьютера.

Архитектура современной системной платы (обобщенная) .

Современная МП содержит большое количество контроллеров (специализированных микропроцессоров) обеспечивающих взаимодействие всех устройств. Они реализованы в двух наборах микросхем, исторически получивших название «северный мост» и «южный мост» или чипсетов .

· Контроллер-концентратор памяти, или «северный мост» (англ. North Bridge) обеспечивает работу процессора, оперативной памяти и видеоподсистемы;

· Контроллер-концентратор ввода-вывода, или «Южный мост» (англ. South Bridge) обеспечивает работу с внешними устройствами.

Пропускная способность шины.

Быстродействие процессора, оперативной памяти и периферийных устройств существенно различаются.

Быстродействие устройства зависит от:

· тактовой частоты обработки данных (обычно измеряется в мегагерцах – МГц);

· и разрядности, т.е. количества битов данных, обрабатываемых за один такт (промежуток времени между подачей электрических импульсов, синхронизирующих работу устройств ПК).

Соответственно скорость передачи данных – пропускная способность соединяющих эти устройства шин также должна различаться. Пропускная способность шины равна разрядности шины (биты) умноженной на частоту шины (Гц – герцы. 1Гц = 1 такт в секунду ).

Системная шина (FSB от англ. Front Side Bus) осуществляет передачу данных между «Северным мостом» и микропроцессором. В современных ПК системная шина имеет разрядность 64 бита и частоту 400 МГц – 1600 МГц.

Пропускная способность может достигать 12,5 Гбайт/с.

Шина памяти осуществляет передачу данных между «Северным мостом» и оперативной памятью ПК. Имеет те же показатели, что и системная шина.

Шина PCI Express (Peripherial Component Interconnect Bus Express – ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств) осуществляет передачу данных между «Северным мостом» и видеоплатой (видеокартой). Пропускная способность этой шины может достигать 32 Гбайт/с.

Шина SATA (англ. Serial Advanced Technology Attachment – последовательная шина подключения накопителей) осуществляет передачу данных между «Южным мостом» и устройством внешней памяти (жесткие диски, CD и DVD дисководы, дискеты). Пропускная способность может достигать 300 Мбайт/с.

Шина USB (англ. Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина) осуществляет передачу данных между «Южным мостом» и разнообразными внешними устройствами (сканерами, цифровыми камерами и др.). Пропускная способность до 60 Мбайт/с. Обеспечивает подключение к ПК одновременно до 127 периферийных устройств.

Другие важные функции системной платы – обеспечение механического соединения и электрической связи между всеми прочими аппаратными средствами, а также подачи на них питания.

Существует большое разнообразие конструктивных решений системных плат.

Одной из характеристик системной платы является форм-фактор (AT/ATX). Она определяет размеры системной платы и расположений на ней компонентов аппаратных средств.

Упрощенная схема размещения компонентов СП.

Центральным блоком ПК считается расположенный в специальном разъёме системной платы электронный блок получивший название процессор или микропроцессор .

Первоначально микропроцессор объединил на одном кристалле кремния СБИС арифметико-логического устройства (АЛУ ) и устройства управления (УУ ).

Выполняемые микропроцессором команды предусматривают обычно арифметические действия, логические операции, передачу управления и перемещение данных между регистрами, оперативной памятью и портами ввода-вывода. С внешними устройствами микропроцессор сообщается благодаря своим шинам адреса, данных и управления, выведенным на специальные контакты корпуса микросхемы.

Устройство управления вырабатывает управляющие сигналы, поступающие по шинам инструкций во все блоки ЭВМ.

Упрощенная схема УУ

Регистр команд – запоминающий регистр, в котором хранится код команды: код выполняемой операции и адреса операндов, участвующих в операции.

Постоянное запоминающее устройство микропрограмм – хранит в своих ячейках управляющие сигналы (импульсы), необходимые для выполнения в блоках ПК операций обработки информации. Дешифратор операций, считывая код операции из регистратора команд, выбирает в ПЗУ микропрограмм необходимую последовательность управляющих сигналов – код команды.

Узел формирования адреса – устройство, вычисляющее полный адрес ячейки памяти (регистра) по реквизитам, поступающим из регистра команд.

Кодовые шины данных, адреса и инструкций – части внутренней шины микропроцессора, осуществляющие передачу сигналов между процессором и другими устройствами ПК.

В общем случае УУ формирует управляющие сигналы для выполнения следующих основных процедур:

· выборки из регистра - счетчика адреса ячейки ОЗУ, где хранится очередная команда программы;

· выборки из ячеек ОЗУ, когда очередной команды и приёма считанной команды в регистр команд;

· расшифровки кода операции и признаков выбранной команды;

· считывания из соответствующих расшифрованному коду операций ячеек ПЗУ микропрограмм управляющих сигналов (импульсов), определяющих во всех блоках ЭВМ процедуры выполнения заданной операции, и пересылки управляющих сигналов в эти блоки;

· считывания из регистра команд и регистром МПП (микропроцессорной памяти) отдельных составляющих адресов операндов;

· выборки операндов и выполнения заданной операции их обработки;

· записи результатов в памяти;

· формирование адреса следующей команды программы.

Арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения арифметических и логических операций преобразования информации.

1. Предисловие

В последнее время на "железных" сайтах в обзорах, статьях и форумах много говорится о зависимости скорости P4 от пропускной способности оперативной памяти. Да и политика Intel, как видно из новостей, сейчас направлена не столько на процессорную составляющую, сколько на развитие двухканальных чипсетов для своих процессоров (Granite Bay, будущие Springdale и Canterwood). В проскочивших в сети первых синтетических тестах они действительно показывают довольно неплохие результаты. А как же обстоят дела в реальных приложениях, в частности - в играх? Насколько важна пропускная способности памяти в системах на Pentium 4, и какой прирост скорости дает двухканальная память?

2. Тестовая конфигурация

В проведенном мною тестировании принимала участие материнская плата на двухканальном чипсете SiS-655 (ревизии A0) - GigaByte GA-8SQ800. Как показало тестирование плат на данном чипсете, проведенное на Anandtech.com и краткий обзор именно данной платы уже на нашем сайт, SiS-655 нисколько не уступает единственно доступному на сегодняшний день двухканальному чипсету от Intel - Granite Bay (i7205).

Итак, тестовая конфигурация:

и следующие модули памяти:

DDR 266MHz aka PC-2100 512Mb Samsung;
DDR 333MHz aka PC-2700 512Mb Samsung;
DDR 400MHz aka PC-3200 512Mb Samsung;
2хDDR 400MHz aka PC-3200 256Mb Samsung, описание найдете здесь.

Для всех вышеперечисленных модулей памяти в BIOS материнской платы были выставлены тайминги 2,5-4-4-7 - что позволяет говорить о корректности проведения тестирования, кстати - для модулей DDR 400 эти тайминги являлись разгоном, так как стандартные тайминги для этой памяти 3-4-4-7, но она стабильно работала на заниженных таймингах и система ни в одном из 6-ти тестов не "вылетела" и не сбойнула. В двухканальном режиме память определялась материнской платой как "Single 128 bit".

Тестирование проводилось при двух разных частотах шины процессора Pentium-4: при номинальной частоте 2.0GHz (100MHz х 4) и при разогнанной до 3.0GHz (150MHz х 4). И, так сказать - "вне конкурса", приведу результаты тестов на еще более разогнанной системе (до 3.1GHz) и с памятью, разогнанной до 412MHz. Зачем - поймете ниже.

3. Методика тестирования

Для проведения тестирования я использовал следующие тесты и игры:

3DMark2001SE (Build 330)
3DMark2003
Unreal Tournament 2003 (build 2107)
Serious Sam: The Second Encounter v1.05
Star Wars JK II: Jedi Outcast v1.02a
Quake 3 Arena v1.27g

Тестирование проводилось в одном разрешении (1024х768х32bit) и в следующих настройках драйвера Catalyst 3.2: всё на режим "Quality", AF=16 Quality, FSAA=Off, VSync=Off, Truform=Off (скриншот ).Думаю, что при более слабых настройках графики в драйверах Catalyst на Radeon-9700Pro вряд ли кто играет, а включение полноэкранного сглаживания (FSAA) или увеличение разрешения уровняло бы результаты, нагрузив "по-полной" видеокарту.

В начале тестирования приведу результаты, показанные Cachemem, MemTach, SiSoft Sandra 2003.3.9.44 и AIDA 3.33.6 в memory-тестах.

4. Результаты тестов

4.1. Синтетические тесты пропускной способности памяти

Для получения более корректных результатов тесты в каждой из программ выполнялись по 5 раз. После каждого раза программа выгружалась и вновь загружалась. В таблицах и на диаграммах приведены средние результаты. К слову, разницы в полученных результатах практически не было (3-15 единиц).

а) Cachemem

Нижние (голубые) результаты - скорость чтения оперативной памяти, верхние (красные) - записи. Как видно основным тормозом для Pentium 4 в обоих случаях (100MHz и 150MHz) является память DDR266 (PC-2100). Интересно заметить, что 2-х гигагерцевый пентиум с двухканальной памятью почти вплотную подобрался к трехгигагерцевому с памятью PC-2700, а по скорости даже обошел. P4-3GHz + двухканальная память вне конкуренции.

б) MemTach

Повторяются результаты показанные Cachemem-ом.

в) Sandra и AIDA

Как видно, пропускная способность памяти растет, ну а двухканальная вообще чемпион. Во всех синтетических тестах P4-2GHz + DDR400 double идет вровень с P4-3GHz+333. Для начала очень неплохие и обнадеживающие результаты.

Тестирование в обоих "марках" проводилось на дефолтных установках. Графики я решил совместить в один для бо льшей наглядности. В нижней строке каждой таблицы приведен процент роста производительности при переходе к более быстрой памяти. На разницу результатов между 2.0GHz и 3.0GHz не обращайте внимания, она и должна быть;)

Если 3D Mark 2001 SE еще хоть как-то реагирует на оперативную память, то 2003-й вообще никак себя не проявляет. Единственный тест, в котором заметен прирост - "Wings Of Fury". Хотя это вполне объяснимо - слишком слабая видеокарта для такого теста.

Теперь о памяти. Чуть ощутимый прирост в скорости дает лишь переход от DDR266 к DDR333, а далее результаты слишком близки друг к другу, чтобы говорить о целесообразности приобретения второй планки памяти. Никакого "бутылочного горлышка" для Pentium-4 при использовании DDR333 и выше в играх нет. Причем как на шине в 100, так и в 150MHz! А 100MHz преимущества Pentium-4 3.1GHz с обычной памятью легко нивелируют результаты с P4-3.0GHz с двухканальной памятью.

Ну, это все синтетика, скажете Вы ("эй уважаемый, что за омлет а где же яйца?!!") ;) Хорошо, едем дальше...

4.3. Unreal Tournament 2003

Для тестирования я использовал утилиту [H]ardOCP UT2k3 Benchmark которая позволяет выбирать метод рендеринга, разрешения, а также настройки качества графики в игре. После окончания тестов программа выдает html-файл с тремя таблицами с минимальным, средним и пиковым значением FPS в каждой демке. Тестирование проводилось во всех 7-ми доступных демках в режиме High Quality, метод рендеринга - Direct3D. На графике приведен средний результат.

Да, и здесь прирост есть. Но опять же - он заметен лишь при памяти ниже 333MHz. А выше опять слишком слабо для аргументации двухканального чипсета и памяти. Не пойму лишь в тесте "Asbestos" от чего произошёл такой скачок производительности после разгона процессора и памяти до 3.1GHz и 412MHz соответственно (более 45fps)? Это не ошибка и не опечатка, я перемерял три раза и все три раза значение fps в этой демке переваливает за 200.

4.4. Serious Sam: The Second Encounter

Серьезный Сэм - второе пришествие тестировался в следующих настройках: OpenGL, мультитекстурирование, Quality, S3TC OFF, Truform=Off. Более глубокие настройки графики не менялись (по умолчанию).

Этот тест один из немногих в данном обзоре, которые более-менее заметно реагируют на скорость подсистемы памяти. Небольшой рост есть везде, но особо он заметен опять же при переходе от DDR266 к DDR333. Разница между 3.0GHz+Double DDR и 3.1GHz+DDR 412MHz лежит в пределах погрешности.

4.5. Quake 3 Arena

Тестирование в Quake 3 Arena проводилось при максимальных настройках графики в игре, без включения сжатия текстур. Версия Quake Arena - 1.27g.

Здесь уже видно, что 2-м гигагерцам вполне достаточно любой памяти кроме DDR266 (ну это мы уже слышали). А вот при 3GHz рост скорости практически линейный. Разогнанный P4-3,1GHz+DDR412 не сильно отстает.

4.6. Star Wars JK II: Jedi Outcast

Здесь также использовал максимальные настройки графики. Версия игры - 1.02а.

Повторяется ситуация как и с Quake 3.

В начале статьи я не хотел проводить такое сравнение, но после проведенных тестов решил "пролить бальзам" на больную душу. Может здесь проявят себя двухканальные чипсет/память?Для архивирования выбрал каталог файлов размером 560Mb (117 папок, 726 файлов). Сжимал архиватором WinAce v2.5, с максимальной степенью сжатия, словарем в 4096Kb и добавлением информации для восстановления (Recovery record).Кодирование в MP3 выполнял с программой Easy Audio File Converter из пакета Easy CD Extractor 5.07b2. Альбом:Madonna "Ray Of Light", 1998 год, 13 треков, 674Mb, продолжительность - 1:06:42. Сжимал в формат Stereo, Highest Quality, VBR=0(highest), Filtering=Off. Треки были предварительно сграблены на винчестер.Оба архиватора запускались в наивысшем приоритете; во время сжатия никаких программ не запускалось, почти все резиденты были выгружены из памяти и даже мышку никто не тревожил.

Результаты:

Думаю и здесь комментарии не нужны.

5. Итоги и выводы

Честно сказать, результаты тестирования меня просто "убили". Я ждал бо льшего от двухканального чипсета и памяти.Прирост скорости от использования двух планок памяти есть только в старых и уже не очень требовательных играх, а когда дело касается "серьезной" графики, то на первый план выходит мощность видеокарты (ну это вполне закономерно).Можно конечно говорить о том, что при настройках Catalyst влияние производительности видеокарты превалирует над пропускной способностью памяти и что настройки самих игр можно было бы сделать и попроще, но разве Radeon-9700Pro покупается для того чтобы играть в Low Quality?!Надеюсь, что при переходе Intel к шине в 200(800)MHz, толку от двухканальных чипсетов в играх будет больше.Единственное, что вполне определенно можно утверждать - память DDR266 строго противопоказана Pentium 4! Но, осмелюсь предположить, что из тех, кто приобрел Pentium-4, вряд ли найдутся те, кто купил память PC-2100.А вообще, сколько таких бесполезных компьютерных "примочек" у нас уже есть?

AGP8x - чрезвычайно "полезная" и необходимая вещь;)
Serial ATA - "будущее жестких дисков!", только почему-то при упоминании о нём больше говорят о тонких шлейфах, чем о росте скорости винчестеров;
Hyper-Threading - 3-5% прирост скорости в оптимизированных под эту технологию приложениях;
вот теперь еще и двухканальные чипсеты подоспели...

Можно конечно говорить о том, что все это сделано на будущее и через некоторое время будет востребовано, но никто не говорит о том, когда же именно и где?

6. После завершения тестов

После того, как все тесты были завершены мне на глаза попалась статья на IXBT про тестирование плат на чипсетах SiS-655 и 658, в итогах которой говорилось о небольшом преимуществе в скорости режима работы памяти "Dual 64bit" над "Single 128bit". Для проверки этого я включил в BIOS материнской платы режим "Dual 64 bit" и прогнал еще раз 3D Mark 2001 SE и архивирование WinAce-ом. И действительно: 3D Mark Score вырос на 100 попугаев а время сжатия сократилось на 1:28 минуты! Хоть немного полегчало:)

Эта статья была прислана на наш второй конкурс.