- Введение
- Что такое контроллер и для чего он нужен
- Материнская плата устройство и принцип работы. что такое vrm, сокет, чипсет, bios, немного про контроллеры и разъёмы — железо на dtf
- Диагностика неполадок
- Для самых маленьких
- Драйверы для устройства
- Замена контроллера жестких дисков
- Источники
- Как устроена память
- Механизм интерливинга и конвейерная шина памяти
- Синхронизация подсистемы памяти
Введение
Уровень вашего знакомства с контроллером памяти Возможно, вы когда-то искали информацию о контроллере памяти. Однако в Интернете ничего не удалось обнаружить. К сожалению, даже в литературных книгах упоминаний о нем очень мало. Оказывается, о том, как устроен контроллер памяти, знают все (именно этот читатель является целевой аудиторией данной статьи).
Что такое контроллер и для чего он нужен
Какие действия необходимо предпринять, чтобы установить кулер на процессор?
Контроллер жесткого диска материнской платы — это компонент, который подключает накопитель. Он гарантирует бесперебойную передачу информации в обоих направлениях, то есть от компьютера или другого подобного устройства хранения данных к жесткому диску.
Внешний контроллер жесткого диска будет подключен к плате расширения устройства, которая может быть встроена в материнскую плату. Однако все чаще встречаются многопортовые устройства с асинхронным адаптером и дисковым контроллером. Он может функционировать как контроллер для внешних жестких дисков.
Материнская плата устройство и принцип работы. что такое vrm, сокет, чипсет, bios, немного про контроллеры и разъёмы — железо на dtf
Материнская плата (видео)
13 547 просмотров
Будучи основным компонентом устройства, материнская плата является важнейшим компонентом компьютера.
Это многослойный печатный лист с нанесенными дорожками и разъемами, позволяющий взаимодействовать всем подключенным к нему устройствам.
Большая часть проводников находится внутри самой платы, но лишь небольшая часть скрыта внутри платы. Диэлектрический лак наносится на внутреннюю поверхность платы для защиты дорожек от короткого замыкания и внешних воздействий.
Сбоку платы расположен 24-контактный разъем ATX, который используется для передачи основного напряжения 12, 5 и 33 Вт от блока питания.
Чуть выше центра платы находится сокет, это разъём для установки процессора, состоящий из большого массива контактов и прижимной пластины.
(Определенные процессоры могут работать только с определенным типом сокетов.)
Рядом с сокетом расположен 8-контактный разъем (EPS12V) для питания процессора. Несколько таких разъемов устанавливаются на материнских платах для установки мощных процессоров.
Однако через них проходит напряжение 12 вольт, современные процессоры потребляют чуть больше 1 ватта, и напряжение не постоянно.
Модули, также известные как VRM, являются компонентами регулирования напряжения. Они необходимы для преобразования 12 витков напряжения, которое требуется процессору.
Драйвер, дроссель и конденсатор составляют один модуль или фазу. Современные платы имеют единый корпус, в котором размещены и драйвер, и мосфет.
На частоте, определяемой ШИМ, драйвер регулирует процессы открытия и закрытия транзисторов.
Для достижения более стабильного напряжения на процессоре используется несколько фаз питания, импульсы которых смещены друг относительно друга. За управление ими отвечает расположенный рядом ШИМ-контроллер.
Поскольку в них используется одинаковое количество ШИМ-контроллеров, обычно устанавливается от 4 до 8 реальных фаз. Производитель использует делители (сплиттеры) для распределения сигнала с одного канала ШИМ-контроллера на два драйвера, если плата настроена на 16 фаз.
Физически, фаз больше, но они не устраняют турбулентность и не снижают тепло, выделяемое клетками.
Имеются дополнительные отверстия для установки модулей оперативной памяти рядом с процессорным гнездом. Современные модули имеют цепи питания и рабочее напряжение 1,1 В. Для модулей DRAM используйте одну или две фазы; для однофазной работы используйте обе фазы:
В зависимости от того, используется ли северный мост или контроллер памяти процессора. Двухканальный контроллер, или, чаще, Шина памяти этого компьютера имеет два канала.
Если на материнской плате есть слоты, на каждом канале можно установить до двух модулей DRAM. Некоторые контроллеры памяти разрешают доступ к информации не один, а два раза за тактовый цикл. При работе в двухканальном режиме два канала памяти работают одновременно. Это повышает эффективность).
Контроллер может подключаться к 8 модулям в более мощных системах.
Возможна прямая, Т-образная или Daisy Chain схема шины DRAM.
В платах ITX с двумя портами памяти используется прямая топология. Она позволяет заполнить два слота и при этом достичь высоких частот памяти. Наилучшие характеристики имеют электромеханические.
Она имеет Т-образную форму, предназначена для установки в каждый слот памяти и имеет проводники на два модуля.
Daisy Chain лучше, поскольку имеет более длинные проводники, чем T-Channel, и оптимизирован для установки одного модуля в канал.
Слоты PCI Express расположены на правой стороне, под слотами памяти. В эти слоты можно установить карты расширения.
Они бывают разных видов и имеют различное количество выделенных линий. Остальные слоты предназначены для других карт расширения, а X16 — для установки видеокарт.
Маломощные карты питаются непосредственно от слота. На левой стороне слота находятся линии питания. Они подают на устройство напряжение 12 и 3,3 вольт.
К штырькам в правом углу подключаются штырьки с правой стороны. Линия PCI-E состоит из 8 контактов. Два штырька используются для передачи и приема. (По двум проводам происходит обмен сигналами с помощью дифференциальных сигналов; каждый цикл передается один бит данных. Одновременное использование двух сигнальных штырьков и одного штырька заземления.
Количество задействованных линий и версии PCIe определяют скорость передачи данных через слот. Все они полностью совместимы и выпускаются в 5 версиях. Устройство с PCI Express 5.0 будет работать со скоростью, которая невозможна, если его установить в плату с более старой версией.
Скорость подключения устройств к карте увеличивается с ростом количества выделенных линий.
Кроме того, рядом с разъемом PCI Express может быть установлен еще один слот, который используется для подключения старых плат расширения.
M. 2(NGF) КОННЕКТОРЫ, один или несколько. С помощью этого разъема подключаются специальные твердотельные накопители и карты расширения. Ключи с названиями «B» и «M» бывают двух разновидностей.
Чипсет находится справа. Он определяет, сколько процессоров, какая оперативная память и с какой скоростью они будут работать могут быть установлены.
Северный мост и южный мост — это два набора микросхем, составляющих чипсет, как видно на блок-схеме.
Самые быстрые компоненты компьютера питаются от северного моста. Под его управлением находятся процессорная шина, контроллеры оперативной памяти и PCI Express. Он устанавливает компоненты памяти и режимы работы. Иногда на северном мосту может находиться интегрированный графический процессор.
В некоторых случаях выбор системой шины расширения (PCI, PCE Express) зависит от параметров и производительности северного моста.
Через канал PCI Express или выделенную шину северный мост соединен с южным мостом.
Медленные устройства, такие как диски, порты ввода/вывода и многие другие, могут работать благодаря южному мосту. Он управляет связью медленных компонентов.
В современных системах северный мост служит интерфейсом центрального процессора в рамках традиционной архитектуры северного и южного моста.
Более современные чипсеты по умолчанию включают южный мост.
Микросхема BIOS служит одновременно микропроцессором и важным программным обеспечением. BIOS — это фундаментальная система ввода/вывода, которая представляет собой программу на основе флэш-памяти. Системная шина, контроллер памяти и основные рабочие параметры процессоров настраиваются BIOS.
Для хранения текущей версии иногда используются две микросхемы.
Схема часов и CMOS-память питаются от 3-вольтовой батареи, расположенной рядом с основной батареей. Без нее параметры некоторых устройств и системное время сбросятся.
C MOS-энергозависимая память с настройками BIO
На правой стороне платы расположены порты S ATA. 4 порта реализованы с помощью чипсета, а остальные порты используют внешние контроллеры.
S ATA поставляется в двух различных версиях — 1.0 и 2.0. Все эти версии полностью совместимы и отличаются только скоростью передачи данных. Скорость SAS 2.0 составляет 3 Гб (6 Гб), в то время как скорость SATA 1.0 составляет 0,5 Гб/с.
На левом краю материнской платы размещают Мультиконтроллер (Super i/o).
Он следит за состоянием платы, мониторит напряжения, следит за показаниями температурных датчиков и задает скорость вращения подключенных вентиляторов. В некоторых платах отвечает за устаревшие порты ввода-вывода, такие как COM порт и PS/2.
Обычно под мультикодеком размещаются аудиокодек, резисторы и твердотельные конденсаторы. В корпусе кодека размещаются и АЦП, и ЦАП, что позволяет воспроизводить звук на одном чипе.
Формула аудиокодека: задачи и назначение
(1) отправка и получение цифровых данных; 0) хранение цифровых данных в буфере; 2) хранение цифровых данных в буфере
Преобразование аналоговых данных из цифровых в цифровые и обратно
Комбинирование информации из различных источников (как аналоговых, так и цифровых)
3. регулировать уровень сигнала, поступающего из различных источников (например, регулировать громкость);
6. усиление звука на входе микрофона;
5. Расширение стереобазы дешевых компьютерных колонок для улучшения звучания.
Вы можете увидеть, как функционирует интегрированный звук, взглянув на схему. Сигнал полностью кодируется процессором, а обмен данными происходит через южный мост.
Чтобы уменьшить помехи и наводки, современные платы имеют несколько слоев текстолита, выстилающих аудиотракт.
Разъем для подключения внешних устройств расположен с левой стороны платы.
Микросхемы, питающие порты, расположены на панели.
Плата функционирует благодаря множеству других компонентов. Ре-драйверы — это усилители сигналов шины. Центральный процессор и южный мост могут управлять линиями с помощью переключателя PCI Express.
Базовые частоты задаются рядом кварцевых резонаторов. Частоты шины устанавливаются с помощью специализированных контроллеров и внешних генераторов частоты.
Разъемы для подключения датчиков температуры и насоса охлаждающей жидкости расположены в нижней части платы.
Дизайн материнской платы демонстрируется на примере форм-фактора EATX; однако существуют лишь незначительные различия в плотности компонентов и количестве разъемов.
Материнская плата
Диагностика неполадок
Сбои в работе корпуса контроллера жесткого диска происходят часто, но не всегда очевидны. Виновниками отказов часто являются следующие факторы:
- Неисправность блока питания компьютера, который не обеспечивает стабильное питание контроллера.
- Плохая или отсутствующая система охлаждения приводит к перегреву деталей или устройства в целом.
- Неправильная эксплуатация приводит к попаданию и прилипанию к устройству посторонних частиц, что приводит к обгоранию контактов.
- Неосторожная эксплуатация может привести к механическим повреждениям: достаточно легкого толчка, чтобы контроллер и жесткий диск вышли из строя.
Мы можем сделать вывод о поломке устройства, если не слышно, как вращаются головки жесткого диска. Однако существуют и другие ошибки, например, заклинивание магнитных головок или заклинивание двигателя. Обычно сломанный контроллер жесткого диска не является виной жесткого диска.
Для продления срока службы диска необходимо сделать следующее:
- Чтобы избежать поломок, необходимо правильно выбрать источник питания. В зависимости от энергопотребления всей системы вы можете определить, какая мощность вам необходима. Всегда обращайте внимание на сертификат качества на упаковке.
- Никогда не помешает иметь дополнительные вентиляторы в корпусе ПК, а охлаждение всей системы обеспечит жизнь вашему компьютеру.
- Не держите процессор постоянно открытым — это приведет к попаданию инородных частиц внутрь корпуса.
Для самых маленьких
Для выполнения инструкций и получения данных процессор должен обращаться к памяти. Оперативная память — это один из видов памяти. На этом этапе появляется контроллер памяти, который отвечает на запросы процессора. Подробнее о его общем назначении вы узнаете из статьи.
Драйверы для устройства
Диск доступен и распознается BIOS для использования. Не стоит беспокоиться, если BIOS обнаруживает жесткий диск без драйверов.
Замена контроллера жестких дисков
Если возникла проблема с контроллером диска, следует подумать о замене всей платы, а не пытаться ее отремонтировать. Но это не совсем так просто. Программное обеспечение для запуска жесткого диска находится в самом ПЗУ, которое расположено на плате. Оно отвечает за включение всего набора систем диска, включая двигатель, идентификацию головок и доступ к служебной прошивке.
Еще один недостаток заключается в том, что энергозависимая память каждого жесткого диска уникальна. То есть, прежде чем перенести ПЗУ на неисправную плату, необходимо прошить «родную» память. В PC3000Express есть программно-аппаратный комплекс. Вы можете начать считывать данные, если контроллер не сломан.
Если программа не совместима с ПЗУ, иногда ее можно установить на другую плату. Важно обратиться в компьютерный сервис, если возникли проблемы с жестким диском.
Источник
Источники
Архитектура компьютера, 6-е издание (я узнал о триггерах с помощью Т. Остина)
Петров создал контроллер оперативной памяти, который можно использовать с современными микропроцессорами семейства Эльбрус.
Домены асинхронных вычислительных устройств (А. С. Кожин)
Александр Сергеевич, «Эльбрус-S2», по. Кожина, совместим с метками на кристалле «Эльбрус», но источник пуст
Нерудо выбрал картинку с интервалами Ts и Th (метастабильность триггеров и межзадачная синхронизация).
С. Кожин создал 4-канальный контроллер памяти DDR3 SDRAM с интерфейсом AXI.
«dsmv2022», как работает FIFO? Я узнал о флагах и сделал картинку с указателями, чтобы было понятно.
Память с одним портом или двумя. FIFO-буфер. «Электроника и наноэлектроника» на канале youtube (вроде как лекция, но очень полезная)
Как функционирует кэш процессора? Что это такое?
» Флэш-память на любой вкус, Сергей Пахов», — сказал Сергей Пахомов.
Как устроена память
Во-вторых, давайте рассмотрим фундаментальную организацию памяти. Вы знаете, что чип памяти содержит микросхемы. Характеристика «плотность чипов» показывает объем памяти. Это все, что с ней связано. Если имеется 8 гигабитных (одного класса) чипов,
Мы бы отнесли эту карту к категории 16 ГБ, если бы из 8 таких карт был построен 1 ГБ (64 ГБ). Чип состоит из нескольких ячеек, а ячейки — из их совокупности. Каждая из ячеек чипа памяти имеет уникальный объем.
Современная организация памяти в виде матрицы. Для доступа к памяти необходимо задать адрес (или записать). В качестве управляющего сигнала должна быть выбрана страница с определенным словом, также управляющий сигнал необходим для выбора микросхемы или банка.
Мы выбираем все вышеперечисленное с помощью управляющих сигналов, а перемещаем внутри банка с помощью адресных линий. Сигналы RAS и CAM необходимы для выбора строки, если в ячейках отсутствуют столбцы.
Перевод адреса строки должен происходить при активизации сигнала RAS. Перенос адреса столбца должен происходить, когда установлен сигнал CAS. Поскольку адреса в данной реализации длиннее, адресные линии будут короче. Однако для изменения строк матрицы и столбца строки клавиатуры требуется два цикла.
Линия группы A необходима для установки адреса (в данном случае передается 12-битный адрес), а линия группы D — для вывода данных. Два банка в столбце и четыре банка через линию передают по два бита информации.
Если мы вводим 00, выбирается первый банк, если 01 или 11 — второй или четвертый. Когда речь идет о микросхеме, имеющей сигнал CS, например, при записи «Write Enable» (0 для чтения, 1 для записи),
Единственное, что имеет значение, это то, что адреса на самом деле не адресованы друг другу. Линии данных (D) и адреса (A) разделены на одной шине. Кроме того, если используется мультиплексная шина, они могут быть не разделены. В данной реализации данные и адреса передаются последовательно по одному и тому же пути.
Мультиплекс будет медленнее, но формула может помочь в решении проблемы расфазировки шины (когда данные приходят быстрее, чем адрес). Кроме всего прочего, в статье А. Петрова упоминается, что микросхемы могут быть уложены друг на друга и взаимодействовать друг с другом через кремниевую связь. Один из таких чипов известен как логический ранг. Внутри банка логический ранг называется матрицей.
Механизм интерливинга и конвейерная шина памяти
Теперь поговорим о системе чередования. I. В логическом банке, размер которого может составлять от 256 МБ до 2 ГБ, по словам А. Петрова, одновременно может использоваться только одна страница памяти (8 Кбайт). «В пределах одного логического банка переход к другой странице возможен за 45-50 нс».
Interleaving, согласно отрывку, подразумевает перемещение страниц памяти в разные банки. Что это может быть на первый взгляд непонятно. Но это выясняется. Банки были созданы с учетом этого.
Линия CK в данном случае представляет собой путь, пройденный тактовым импульсом определенной частоты. Шина тактируется или работает на частоте CK, в зависимости от ситуации. Как мы видим, цикл шины — это интервал времени между логическими 0 и 1, нарастающими через импульс до фронтов следующего тактового сигнала. Адресные линии обозначаются ADDATA, линии данных — DAT, а группа линий управления — CMD.
Запрос памяти состоит из трех этапов.
В нашем примере фаза ACT началась за два цикла до фаз READ или WRITE. Данные подготавливаются, по крайней мере, за два цикла до фазы ReAD (WRITE), в соответствии с цифрами.
Мы называем эти требования протоколом. При подаче данных известно время их получения. Для предотвращения простоев необходим режим конвейера. Цикл — это пустой номер один. Простоя нет; вместо него появляются строки из другого банка. Преимущества очевидны.
Синхронизация подсистемы памяти
Подсистема памяти обычно имеет три частотных домена: системный домен, адрес контроллера и сам процессор. Ниже приведены некоторые примеры.
Необходимо определить, какие тактовые частоты будут использовать домены и как они будут взаимодействовать, чтобы решить проблему синхронизации. Это будет определяться максимально допустимой частотой памяти, а также латентностью доступа к памяти. Как синхронизация подсистемы памяти влияет на эффективность?
Давайте рассмотрим проблему метастабильности с помощью триггеров. Что означают триггеры? Триггеры, возникающие по фронтам или при спаде тактового импульса. Избыток загадочных слов? Вам не нужно понимать, как работают защелки. В защелке может храниться одна порция данных.
Однако синхронная защелка может зафиксировать фрагмент данных только тогда, когда на один из входов поступает тактовый импульс. Сигналом для записи данных со входа данных является тактовый импульс. В отличие от других, триггеру не требуется весь тактовый импульс, включая его фронт или спад.
То же самое будет справедливо и для падения, если фронтальные триггеры скоординированы.
Входные данные одного из трех импульсов должны оставаться постоянными до появления фронта сигнала, чтобы триггер работал правильно. Время установки (Ts) — это название, данное этой длительности. Требование, чтобы данные оставались неизменными по истечении определенного времени, известно как Time Hold (Th).
Данные появляются на выходе триггера, если выполняются условия для входных данных. В этом случае выходное значение триггера устанавливается позже. Метастабильность — так называется это состояние. Когда сигнал находится в метастабильном состоянии, он не может быть назван логическим нулем или любой другой логической единицей. Следовательно, система в целом может выйти из строя в результате распространения метастабильного сигнала.
Проблема здесь заключается в передаче данных между доменами с различными частотными диапазонами. Вы поймете почему после того, как я просто продемонстрирую частотный диапазон доменов подсистемы памяти в различных проектах.
Эльбрус-С:домен ядра контроллера памяти, с частотой 1/2 системной частоты и частотой 500 МГц (Системная частота).
800, 666, 533 и 400 Мб были использованы в качестве имен для номеров МГц в адресной строке системы (домен системы).
Эффективная частота оперативной памяти вдвое меньше, чем у операционных систем.
В каждом из двух примеров мы наблюдаем подсистему памяти, но ее частотные области имеют различный размер.
Поговорим подробнее о метастабильности. На рисунке (b) показано, как нестабильный сигнал DA захватывается фронтом CLKB. Промежуток между фронтами был недостаточно длинным. В результате мы имеем метастабильный сигнал DB.
Во втором сценарии у CLKB недостаточно времени для захвата сигнала данных DA, поэтому вместо этого он захватывает отдельные посылки в трех экземплярах. В первом случае происходит переход из высокочастотной области в низкочастотную, а во втором — наоборот. Рассмотрим альтернативный подход.
