Дискусія про коливальні кристали годинника, транзистори Мосфета, затвори, модуль регулятора напруги та інші визначальні компоненти материнської плати

материнські плати Вони є одним з найцікавіших компонентів у світі апаратного забезпечення для ПК, оскільки всі або більшість із них схожі один на одного, і, виходячи зі специфікації, здається, що не так багато, що відрізняє одне від іншого.

Частково це тому, що компанії Intel Y AMD Вони екстраполювали різні контролери на мікропроцесор, частково тому, що найглибші відмінності в еталонах між якістю та продуктивністю, як правило, не описувались у специфікації плати.

Ця стаття спрямована на вивчення різних розділів компоненти материнської плати, або що кожна частина складається окремо від сукупності Друкованої плати .

Тут ми дослідимо, як a Модуль регулятора напруги (VRM), яку функцію виконує a чіпсет а також функціональність шини PCI Express.

Частина цього аналізу відповідає на питання про Що таке транзистор Мосфета?, також включала додаткову інформацію про затвори, конденсатори та склад модуля регулятора напруги.

аналіз

Компоненти материнської плати: Визначення плати для розгону та ігор

Що таке VRM? Затвор, транзистор MOSFET і конденсатор

На більш високому рівні, a Модуль регулятора напруги (та його компоненти як резервна копія) відповідають за прибирання потужність/напруга доставляються до різних електричних компонентів. Давайте розглянемо конкретно, як a VRM з мікропроцесором та материнською платою.

Середній мікропроцесор має питому робочу напругу в діапазоні 1.1v - 1.3v + /-, квартал, що дозволяє робити розгін Y недоопрацювання. Процесор, що перевищує 1,3 в середньому, починає загрожувати міцності кремнію, але покращує короткочасну стабільність при екстремальних розгонах.

Блок живлення подає на материнську плату 12 В живлення для використання з центральним процесором, але для того, щоб використовувати це джерело живлення, материнській платі потрібно зменшити напругу, що подається на вихід, більш корисний для процесора. (наприклад 1.2v - 1.3v) . Це робиться шляхом поетапного підключення потужності.

У процесі зниження напруги фази, через які проходить потужність, допоможуть очистити подачу, зменшуючи шанси на vDroop (падіння напруги)

Падіння напруги відбувається, коли напруга падає нижче конфігурація vCore вказаний користувачем; Якщо vDroop виникає при розгоні на частотах, що загрожують стабільності, система може демонструвати BSOD або інші збої та відключення помилок.

Тому очищаючи енергію більше разів (відправлення її через більше етапів), може зменшити ризик vDroop і поліпшити загальну стабільність на екстремальних частотах.

модулі регулятора напруги вони не є специфічними для комп’ютера, оскільки їх можна знайти в будь-якому електронному пристрої, обладнаному мікропроцесором, який займається зняттям напруги та зняттям напруги (радіо, телевізори, машини)

Склад VRM залишається незмінним у всіх цих додатках, як пояснено нижче.

З чого складається модуль регулятора напруги?

Існує помилкова думка, що VRM - це самостійний та автономний компонент на материнській платі або пристрої адаптера хосту.

Насправді VRM - це термін, що використовується для спільного опису складу Транзистори Мосфета (і ІС драйверів), конденсатори та затвори, які використовуються в унісон для досягнення цілей відключення живлення. VRM складається з:

  • Мосфети (і ІС драйвера), зазвичай знаходиться під радіатором
  • Конденсатори
  • Жалюзі (дроселі)

МОП-транзистор або Напівпровідникові польові транзистори з оксиду металу, відповідають за посилення та перемикання сигналів та допомогу в ідентифікації напруги під час спілкування з центральним процесором.

Процесор повідомляє MOSFET про необхідну напругу, і цей транзистор використовує ряд логічних затворів, щоб допомогти подати цю напругу. (від джерела живлення 12 В)

Існує безліч варіантів високоякісних транзисторів MOSFET для розгону, але більшість з них працюють аналогічно. Ось малюнок, що демонструє сучасну версію транзисторів MOSFET:

Як показано вище, більшість виробників материнських плат (принаймні з висококласними плитами) тепер катайся на драйвер IC і два МОП-транзистор на одному чіпі. Це зменшує загальну площу поверхні, що використовується на платі, і має теплові та енергетичні переваги.

На цьому зображенні показано УНР від ASUS в дії, що є іншою версією транзисторів MOSFET контролера. Як бачите, EPU взаємодіє з центральним процесором для досягнення ЛОЗА (Ідентифікатор напруги), який потім використовується для досягнення правильної напруги в процесі фазування.

Як працює і як працює VRM?

VRM фізично зменшує джерело високої напруги до корисної для процесора напруги. Живлення, що подається через 8/4-контактний роз'єм живлення на материнській платі, забезпечує живлення процесора. Ця потужність подається через фази плати, поки вона остаточно не досягне процесора, який отримує його при стабільній і низькій напрузі.

Якщо у вас на материнській платі 8 фаз процесора, потужність перевірятиметься напругою вісім разів перед подачею на процесор (потужність надходить на правильну напругу на кожній фазі, потім перевіряється); Подібним чином, 12-фазна материнська плата зменшить потужність до тієї ж напруги, але оскільки ми пропускаємо живлення через більше фаз, падіння напруги можна контролювати більш поступово, тим самим створюючи більш чисте джерело живлення центрального процесора.

Купуючи материнські плати, ви, мабуть, знайдете термінологію проектування фазового живлення в технічних текстах. Це специфікація, яка описує кількість виділених фаз загалом та для всіх компонентів. Проект фазної потужності, як правило, вказаний як 4 + 1, 6 + 2, 8 + 3, тощо.

Число, що передує знаку плюс (4, 6 та 8 у цих прикладах) це показово для кількості фаз, присвячених процесору, тому 6 + 2-фазна схема живлення виділить 6 фаз для очищення потужності центрального процесора. Цифра після плюса - для інших компонентів, як правило, з ОЗП або HT (HyperTransport) для AMD.

Як і у випадку з центральним процесором, більше фаз оперативної пам'яті допоможе контролювати подачу напруги і забезпечить більший розгін, але фази оперативної пам'яті значно менше шокують, ніж фази центрального процесора.

Як загальне правило, ви можете підрахувати кількість стулок, що фланкують гніздо, щоб визначити фази живлення центрального процесора. Вісім затворів у випадку з платою MSI відповідають конструкції фазового живлення 8 + X .

Яке найкраще рішення модуля регулятора напруги? Що шукати?

Коли ми суворо розглядаємо модуль регулятора напруги, усі інші компоненти материнської плати ігноруються, де в основному шукаються високоякісні ковпачки, котушки та радіатори для МОП-транзисторів.

Якщо вас не цікавить розгін, вам не потрібно турбуватися про кількість фаз або однаковий рівень якісних компонентів, які використовують справжні оверклокери. Вам буде добре з більш простими конструкціями фазного живлення та низькоякісними компонентами, оскільки ви не будете вимагати їх на стільки попит.

Що стосується заглушок, то важливо зупинити свій вибір на конденсаторах, стійких до витоків. Вони зазвичай називаються «Японські конденсатори або конденсатори», "Темні конденсатори", «Тверді конденсатори», «Тапас Hi-C» або „Компоненти військового класу“ .

Електролітичні конденсатори відповідають за утримання енергії (ємність), і в міру старіння конденсатора він стає схильним до старіння та розпаду.

Внаслідок поломки конденсатора він втрачає здатність утримувати енергію і в кінцевому підсумку призводить до нестабільності системи або робить пристрій хост-адаптера непридатним для використання. Конденсатори можна легко замінити на платі у випадку поломок.

Завдяки конденсаторам, стійким до витоків, дуже ймовірно, що термін служби системи закінчується до того, як потребуватиме заміни системи. Це покращує довговічність системи та її здатність витримувати велике навантаження.

Отже, маємо жалюзі або дроселі . Існують різні стилі жалюзі, але коли ви шукаєте материнську плату, готову витримати високий розгін, гарною ідеєю буде шукати SFC (суперферритові жалюзі), Жалюзі преміум-класу або інші якісні жалюзі.

A SFC покращує енергоефективність і є стабільнішим при більших навантаженнях, покращуючи здатність материнської плати зменшувати потужність, коли йдеться про перенапругу та розгін.

Транзистори MOSFET і радіатори йдуть рука об руку. МОП-транзистори, як правило, знаходяться під радіаторами, що фланкують гніздо ЦП, враховуючи їхню схильність до швидкого збільшення теплової потужності, оскільки МОП-транзистор продовжує поступово знижувати напругу.

Що стосується будь-якого типу перетворення потужності, то важливим тепловим продуктом є побічний продукт перетворення (енергія повинна кудись йти) . Щоб продовжувати працювати під навантаженням, нам потрібно швидко відводити це тепло, це робиться за допомогою мідних радіаторів.

Сам транзистор MOSFET також важливий. Існують різні типи MOSFET-транзисторів, і ви, напевно, помічали, що багато материнських плат високого класу, таких як ASRock, MSI, ASUS та Gigabyte, використовують різні термінології для їх використання.

DrMOS (драйвер MOSFET) використовується MSI та ASRock, ASUS використовує a EPU (блок переробки енергії) та Гігабайт PowerMOS/DES MOS та інші рішення.

Зрештою, все зводиться до того, наскільки добре розчин MOSFET може розсіювати тепло і працювати при великих навантаженнях. Всі ці рішення добре підходять для різних аспектів економії енергії або розгону, тому перед тим, як прийняти рішення, проведіть самостійне дослідження.

Якщо ви купуєте лише для пристроїв середнього класу, і вас не надто турбує розгін (але ви можете скористатися відеоіграми), вибір не буде вартим витрачати велику кількість часу на дослідження. OC екстремали більш мінливі, тому слід дотримуватися обережності при покупці.

PCH/чіпсет/мости (мости) Яку роль виконує чіпсет?

Чіпсет це фактично спинний мозок комп'ютера. Служить центром майже всіх транзакцій та взаємодій між компонентами, включаючи введення/виведення, деякі функції управління графікою, комунікації та розширене програмне забезпечення через BIOS. Ми цитуємо цитату Джима Вінсента:

"Набір мікросхем схожий на спинний мозок, який керує більшістю пристроїв, відповідальних за зв'язок із зовнішнім світом: центральний процесор можна розглядати як безтілесний мозок, оскільки йому потрібен чіпсет для повноцінної роботи.

Всі Є Процесор проходить по каналах до чіпсету, який потім передає або отримує інформацію від інших життєво важливих органів, таких як відеокарти, периферія, накопичувачі, аудіо, USB тощо.

На оригінальних ПК все звисало в автобусі (включаючи оперативну пам'ять) . У наші дні комп’ютер складається з окремих систем. Шина пам'яті (Канали DDR3, яких у сучасних системах зазвичай більше, ніж один), автобус до мостового чіпсету (чіпсет - північний міст/південний міст, гіпертранспорт або QPI) Шини SATA, PCI Express (відеокарти), USB-шини, застарілі шини (PS2, RS-232, паралельні порти) всі вони є окремими об'єктами, що здійснюють зв'язок через доріжки та канали, і всі вони повертаються до процесора, щоб допомогти ефективно організувати та керувати інструкціями та переривати запити.

В історії чіпсету відбулося багато змін у термінології. В даний час Intel називає свою конфігурацію мосту як PCH (концентратор контролера платформи), тоді як AMD все ще використовує більш традиційну термінологію північного та південного мостів. І AMD, і Intel об'єднали свій чіпсет.

Вибір чіпа безпосередньо вплине на здатність системи використовувати різні функції, такі як розгін, конфігурації декількох графічних процесорів (через виділену смугу PCIe) Y RAID.

І Intel, і AMD публікують блок-схеми, що показують відмінності чіпсету. Якщо набір мікросхем знаходиться між наборами мікросхем, зверніться до діаграм і перевірте, чи є функції, якими ви насправді будете користуватися, в одному, а в іншому - не.

Доріжки PCI Express, слоти, мікросхеми PLX/PEX та загальна інформація

Зі смертю інтерфейсу AGP та зростанням PCI Express приблизно більше десяти років тому були виявлені нові максимальні теоретичні обмеження пропускної здатності, які значно перевищили продуктивність пристрою того часу. Навіть сьогодні жодна споживча відеокарта не може повністю наситити пропускну здатність PCI-e 3.0 x16.

Випробування проведено x8/x8 проти x16/x16 кілька разів, а в чеках дельта a два% (максимум) між двома налаштуваннями. Коротка версія цього не турбується про налаштування подвійної відеокарти x16 проти подвійного x8 .

Тому що теоретична максимальна пропускна здатність настільки висока, і тому, що пропускна здатність рідко (якщо так) насичуючи цю пропускну здатність, вузьке місце ніколи не стає проблемою. Особливо в реальних сценаріях, коли ігри не оптимізовані для використання графічного процесора з 100% завантаження.

Коли ви підключаєте пристрої відеокарти або намагаєтесь визначити правомірність маркетингових вимог, ви можете оцінити різницю між ними x8/x16 фізичне спостереження за штифтами в гнізді PCIe.

Слот x16 матиме вдвічі більше контактів, ніж слот x8 (в якому буде заповнено половину слота) . Слот x4 матиме чверть контактів слота x16, але, очевидно, матиме однаковий розмір інтерфейсу.

Кількість смуг, призначених для пристроїв PCIe, залежить як від центрального процесора, так і від набору мікросхем. На центральних процесорах Haswell ряд смуг присвячений PCI-e 3.0 безпосередньо від центрального процесора; чіпсет (як видно на блок-схемі вище) також відображає доріжки на інтерфейси PCI-e 2.x.

Пристрій PCI-e x16 буде споживати 16 смуг PCIe (з центрального процесора або чіпсета), так що якщо ви вибрали комбінацію Процесор/чіпсет що (наприклад, простота) у ньому всього 16 доріжок, тоді ви б повністю наситили всі доступні доріжки відеокартою.

Процесор Intel Haswell мають на своєму чіпі 16 рідних смуг PCIe, Z87 пропонує 8 додаткових смуг PCIe 2.x. AMD має більш вдосконалену конфігурацію PCIe-смуги з 990FX пропонує 38 смуг PCIe 2.x та 990Х Y 970 пропонуємо 22 смуги PCIe 2.x.

Під час усіх цих суперечок щодо смуг або доріжок, особливо з низьким рівнем налаштування Haswell PCIe, можливо, вам цікаво, як деякі плати можуть запускати потрійні або чотириматричні графічні масиви.

Як правило, це робиться за допомогою мультиплексора, який може ефективно обробити смуги двічі, щоб штучно збільшити кількість смуг за рахунок додаткової затримки.

Високоякісні материнські плати роблять це за допомогою чіпа PEX (зроблено PLX), спеціальне бортове рішення, яке зазвичай знаходиться близько до шини PCI-e x16.

Якщо ви намагаєтесь "розтягнути" на смугах, доступних від центрального процесора чи чіпсету, варто шукати плати, які мають якийсь мультиплексор, наприклад Чіп PLX.

Статті, що цікавлять