Каждый год в индустрии персональных компьютеров и периферийных устройств случается большое множество изменений, связанных с совершенствованием технологий, улучшением технических параметров и потребительских качеств выпускаемых продуктов. Повышается степень интеграции электронных компонентов, уменьшаются размеры и вес устройств. Возникают новые интерфейсы, уходят в небытие старые. Яркими примерами таких процессов являются недавний переход от морально устаревшего интерфейса ATA к более удобному и скоростному Serial ATA, и появление в видеокартах и мониторах прогрессивного разъема DISPLAYPORT. За последние 3 г. кардинально переменилась стратегия развития процессоров для настольных PC. Длившаяся в течение массы лет "гонка гигагерц" ушла в прошлое, а основной тон стали задавать многоядерные процессоры с 64-разрядной архитектурой. В последнее время прослеживается тенденция перераспределения функциональных блоков м/у процессорами, системной логикой и видеоадаптерами. Все более явно выраженным становится процесс сближения персональных компьютеров и бытовых электронных устройств. С одной стороны, сейчас во массы бытовых приборах применяются компьютерные комплектующие: жесткие диски, оптические приводы, флэш-память и пр. В то же время, современные PC все чаще выступают в качестве домашних медиацентров, что в особенности неплохо заметно на примере мультимедийных barebone-систем, и игровых консолей. В современных условиях следить за беспрерывно происходящими изменениями становится все труднее. Эта книга Железо 2011. КомпьютерПресс рекомендует. Асмаков призвана помочь широкому кругу читателей - как начинающим, так и опытным пользователям PC - сориентироваться в многообразии предлагаемых производителями продуктов и решений, разобраться в особенностях современных PC, используемых в них компонентов, и периферийных устройств.
Предисловие............................................................................................................... 11
Часть I. Компоненты современного ПК
Глава 1. Процессоры.......................................................................................... 16
1.1. Особенности производства процессоров .............................................................. 16
История развития.......................................................................................... 16
Зачем уменьшать размеры транзисторов....................................................... 17
1.2. Микроархитектура процессоров ........................................................................... 18
Общие особенности архитектуры современных процессоров......................... 20
Архитектура процессоров Intel Core Nehalem ................................................ 26
Архитектура процессоров Intel Core Westmere............................................... 43
Архитектура процессоров AMD...................................................................... 45
Особенности архитектуры AMD K10............................................................... 51
1.3. Характеристики процессоров ............................................................................... 60
Тактовая частота .......................................................................................... 60
Микроархитектура процессора ...................................................................... 61
Технологический процесс производства........................................................ 61
Частота системной шины............................................................................... 61
Размер кэша.................................................................................................. 62
1.4. Технологии, поддерживаемые процессорами ....................................................... 62
Технология Intel Hyper-Threading................................................................... 62
Технологии тепловой защиты........................................................................ 64
Технологии энергосбережения ...................................................................... 67
Технология виртуализации............................................................................ 71
1.5. Классификация процессоров................................................................................ 73
Процессоры компании Intel ........................................................................... 73
Процессоры компании AMD ........................................................................... 79
Глава 2. Чипсеты ................................................................................................ 88
2.1. Чипсеты компании Intel........................................................................................ 90
Чипсеты H55, H57 и Q57 Express ................................................................... 90
Чипсет X58 Express........................................................................................ 92
Чипсет P55 .................................................................................................... 95
2.2. Чипсеты AMD (ATI)............................................................................................... 99
Чипсеты серии 7xх (Dragon) ........................................................................ 100
Чипсеты серии 8xх (Leo) ............................................................................. 104
2.3. Чипсеты NVIDIA ................................................................................................. 105
Чипсеты NVIDIA для AMD............................................................................ 105
Чипсеты NVIDIA для Intel (nForce 6x0i)........................................................ 107
2.4. Чипсеты компании SiS........................................................................................ 109
Чипсеты SiS для процессоров Intel .............................................................. 110
Чипсет SiS для процессоров AMD ................................................................ 111
2.5. Чипсеты компании VIA ....................................................................................... 112
Глава 3. Оперативная память ....................................................................... 114
3.1. Принципы функционирования памяти................................................................ 114
3.2. История развития памяти................................................................................... 117
Асинхронная память FPM DRAM................................................................... 117
Асинхронная память EDO DRAM .................................................................. 118
Асинхронная память BEDO DRAM ................................................................ 118
3.3. Синхронная память SDRAM ................................................................................ 119
3.4. Память DDR SDRAM............................................................................................ 123
3.5. Память DDR2 SDRAM.......................................................................................... 127
3.6. Память DDR3 SDRAM.......................................................................................... 128
GDDR .......................................................................................................... 132
OCD-калибровка сигнала............................................................................. 132
Проблема терминирования сигналов........................................................... 134
Отложенная операция CAS.......................................................................... 135
Глава 4. Видеокарты........................................................................................ 137
4.1. Устройство современной видеокарты................................................................. 137
Графический процессор .............................................................................. 138
Видеопамять ............................................................................................... 140
RAMDAC ...................................................................................................... 140
Контроллер интерфейса.............................................................................. 141
4.2. Технологии построения трехмерного изображения ............................................ 141
Основные понятия ...................................................................................... 141
Технологии повышения реалистичности трехмерного изображения ............ 143
4.3. Видеокарты на графических процессорах NVIDIA............................................... 145
Семейство NVIDIA GeForce 8 ....................................................................... 146
Семейство NVIDIA GeForce 9 ....................................................................... 158
Семейство NVIDIA GeForce 200.................................................................... 162
Семейство NVIDIA GeForce 100M/200M/300M............................................... 167
4.4. Видеокарты на графических процессорах AMD/ATI ............................................ 168
Семейство RV700......................................................................................... 168
Видеокарта Radeon HD 5870........................................................................ 170
Архитектура топового чипсета RV770.......................................................... 172
Сравнение производительности видеоплат NVIDIA и AMD/ATI .................... 175
4.5. Технологии объединения видеокарт .................................................................. 176
Технология NVIDIA SLI................................................................................ 176
Технология ATI CrossFire ............................................................................. 177
Глава 5. Звуковая подсистема....................................................................... 182
5.1. Интегрированная звуковая подсистема .............................................................. 182
Intel HD Audio.............................................................................................. 183
Microsoft Universal Audio Architecture............................................................ 188
5.2. Звуковые платы ................................................................................................. 189
Звуковые платы Creative.............................................................................. 191
Звуковые платы Auzentech .......................................................................... 195
Звуковые платы ASUS.................................................................................. 196
5.3. Отдельные звуковые адаптеры .......................................................................... 198
Глава 6. Системы хранения данных............................................................. 202
6.1. Жесткие диски ................................................................................................... 202
Интерфейс Serial ATA (SATA)........................................................................ 203
Интерфейс Serial ATA II ............................................................................... 204
Интерфейс Serial ATA 3................................................................................ 205
Интерфейс eSATA ........................................................................................ 205
Производители жестких дисков................................................................... 205
6.2. RAID-массивы и их классификация..................................................................... 213
RAID 0......................................................................................................... 215
RAID 1 (Mirrored disk) .................................................................................. 215
RAID 2......................................................................................................... 216
RAID 3......................................................................................................... 218
RAID 4......................................................................................................... 219
RAID 5......................................................................................................... 219
RAID 6......................................................................................................... 221
6.3. Оптические приводы.......................................................................................... 226
Оптические носители .................................................................................. 226
Оптические носители высокой плотности записи ........................................ 231
6.4. Флеш-накопители .............................................................................................. 232
SSD-накопители .......................................................................................... 234
Принципы работы флеш-памяти.................................................................. 236
Архитектура NOR ........................................................................................ 239
Архитектура NAND ...................................................................................... 241
SLC и MLC.................................................................................................... 242
Глава 7. Корпус для ПК................................................................................... 243
7.1. Формфактор корпуса.......................................................................................... 243
7.2. Классификация корпусов.................................................................................... 244
Корпуса для домашних игровых ПК ............................................................. 246
Корпуса для домашних универсальных ПК .................................................. 247
Корпуса для домашних мини-ПК.................................................................. 248
Корпуса для мультимедийных центров ........................................................ 248
Корпуса для офисных ПК ............................................................................ 249
Корпуса для рабочих станций ..................................................................... 249
7.3. Моддинг ............................................................................................................. 250
Глава 8. Системы охлаждения ...................................................................... 251
8.1. Пассивные системы охлаждения на основе радиаторов ..................................... 252
8.2. Системы охлаждения на основе тепловых трубок............................................... 254
8.3. Воздушные системы охлаждения........................................................................ 257
Расчет воздушного потока, необходимого для теплоотвода
заданной мощности ............................................................................... 259
Характеристическая кривая вентилятора .................................................... 260
Законы вентилятора.................................................................................... 261
Импеданс системного блока ........................................................................ 262
Использование нескольких вентиляторов в корпусе.................................... 263
Технологии управления скоростью вращения вентиляторов ....................... 266
8.4. Жидкостные системы охлаждения...................................................................... 271
8.5. Системы охлаждения на основе модулей Пельтье .............................................. 273
Эффект Пельтье.......................................................................................... 273
Модуль Пельтье .......................................................................................... 274
Часть II. Классификация ПК
Глава 9. Компьютеры, их классификация и назначение........................ 278
9.1. Понятие сбалансированной конфигурации ПК.................................................... 278
9.2. Понятие оптимальности конфигурации .............................................................. 279
9.3. Классификация домашних компьютеров............................................................. 280
Домашние игровые ПК ................................................................................ 280
Универсальные домашние компьютеры....................................................... 286
9.4. Ноутбуки............................................................................................................ 289
Классификация ноутбуков........................................................................... 290
Характеристики ноутбуков .......................................................................... 294
Мобильные платформы Intel ....................................................................... 295
Мобильная платформа AMD Tigris ............................................................... 304
Мобильная платформа AMD Congo .............................................................. 306
Интегрированные устройства ...................................................................... 306
Интерфейсы ввода-вывода.......................................................................... 308
Коммуникативные модули ........................................................................... 311
Глава 10. Мониторы......................................................................................... 313
10.1. Мониторы на базе ЭЛТ ..................................................................................... 313
10.2. ЖК-мониторы................................................................................................... 313
Принцип работы и типы ЖК-матриц ............................................................ 313
Характеристики ЖК-мониторов ................................................................... 319
10.3. Подведение итогов........................................................................................... 330
Часть III. Периферийные устройства
Глава 11. Печатающие устройства .............................................................. 332
11.1. Классификация принтеров и технологий печати............................................... 332
11.2. Лазерные принтеры ......................................................................................... 334
Основные характеристики........................................................................... 337
Расходные материалы ................................................................................. 339
11.3. Струйные принтеры.......................................................................................... 340
Основные технологии.................................................................................. 341
Вариации на тему цвета .............................................................................. 342
Разновидности струйных картриджей.......................................................... 345
Бесполезные характеристики ...................................................................... 348
11.4. Термические и сублимационные принтеры....................................................... 349
Термические принтеры ............................................................................... 349
Термосублимационные принтеры................................................................ 350
11.5. Твердочернильные принтеры........................................................................... 353
Глава 12. Сканеры............................................................................................ 355
12.1. Принцип работы сканера.................................................................................. 355
Получение цветного изображения............................................................... 355
Типы светочувствительных элементов ........................................................ 357
Источники света.......................................................................................... 357
12.2. Технические характеристики сканеров ............................................................. 358
Разрешающая способность.......................................................................... 358
Разрядность ................................................................................................ 359
Динамический диапазон и максимальная оптическая плотность.................. 360
Шум ............................................................................................................ 360
Производительность ................................................................................... 361
Тип и размер оригиналов ............................................................................ 362
Интерфейс .................................................................................................. 362
12.3. Классификация сканеров ................................................................................. 362
Планшетные сканеры.................................................................................. 363
Слайд-сканеры............................................................................................ 370
Барабанные сканеры................................................................................... 371
Протяжные сканеры.................................................................................... 372
12.4. Технологии автоматической ретуши................................................................. 373
Digital ICE.................................................................................................... 373
Digital ROC .................................................................................................. 374
Digital GEM .................................................................................................. 375
Digital DEE и Digital SHO .............................................................................. 376
Другие решения .......................................................................................... 376
Глава 13. Многофункциональные устройства и фотопринтеры .......... 377
13.1. Классификация МФУ ........................................................................................ 377
13.2. Работа устройств без ПК .................................................................................. 380
13.3. Стандарты прямой печати ................................................................................ 383
Частные стандарты ..................................................................................... 383
PictBridge..................................................................................................... 383
MIPC ........................................................................................................... 384
DPOF ........................................................................................................... 385
EXIF ............................................................................................................ 386
P.I.M. ........................................................................................................... 386
Глава 14. HID-устройства............................................................................... 388
14.1. Клавиатуры...................................................................................................... 388
14.2. Мыши и трекболы ............................................................................................ 392
Мыши.......................................................................................................... 392
Трекболы .................................................................................................... 393
Типы датчиков регистрации перемещения .................................................. 393
14.3. Графические планшеты.................................................................................... 395
14.4. Медиаконтроллеры .......................................................................................... 397
14.5. MIDI-клавиатуры.............................................................................................. 398
14.6. Игровые манипуляторы .................................................................................... 400
Геймпады.................................................................................................... 400
Классические и «авиационные» джойстики................................................. 402
Рули и педали ............................................................................................. 403
14.7. Технологии обратной тактильной связи............................................................ 404
14.8. Беспроводное подключение к ПК ..................................................................... 406
Алфавитный указатель ............................................................................................. 409
