Диаметр стандартной подложки, используемой в полупроводниковой промышленности в течение уже многих лет, равен 200 мм или приблизительно 8 дюймов(рис). Таким образом, площадь подложки достигает 31 416 мм2. Первая версия процессора Pentium 4, изготовленного на 200-миллиметровой подложке, содержала в себе ядро Willamette, созданное на основе 0,18-микронной технологии с алюминиевыми контактными соединениями, расположенными на кристалле площадью около 217 мм2. Процессор содержал в себе 42 млн. транзисторов. На 200-миллиметровой (8-дюймовой) подложке могло разместиться до 145 подобных микросхем. Процессоры Pentium 4 с ядром Northwood, созданные по 0,13-микронной технологии, содержат в себе медную монтажную схему, расположенную на кристалле площадью 131 мм2. Этот процессор содержит уже 55 млн. транзисторов. По сравнению с версией Willamette ядро Northwood имеет удвоенный объем встроенной кэш-памяти второго уровня (512 Кбайт), что объясняет более высокое количество содержащихся транзисторов. Использование 0,13-микронной технологии позволяет уменьшить размеры кристалла примерно на 60%, что дает возможность разместить на той же 200-миллиметровой (8-дюймовой) подложке до 240 микросхем. Как вы помните, на этой подложке могло разместиться только 145 кристаллов Willamette. В начале 2002 года Intel приступила к производству кристаллов Northwood на большей, 300-миллиметровой подложке площадью 70 686 мм2. Площадь этой подложки в 2,25 раза превышает площадь 200-миллиметровой подложки, что позволяет практически удвоить количество микросхем, размещаемых на ней. Если говорить о процессоре Pentium 4 Northwood, то на 300-миллиметровой подложке можно разместить до 540 микросхем. Использование современной 0,13-микронной технологии в сочетании с подложкой большего диаметра позволило более чем в 3,7 раза увеличить выпуск процессоров Pentium 4. Во многом благодаря этому современные микросхемы зачастую имеют более низкую стоимость, чем микросхемы предыдущих версий. В 2003 году полупроводниковая промышленность перешла на 0,09-микронную технологию. При вводе новой поточной линии не все микросхемы на подложке будут годными. Но по мере совершенствования технологии производства данной микросхемы возрастет и процент годных (работающих) микросхем, который называется выходом годных. В начале выпуска новой продукции выход годных может быть ниже 50%, однако ко времени, когда выпуск продукта данного типа прекращается, он составляет уже 90%. Большинство изготовителей микросхем скрывают реальные цифры выхода годных, поскольку знание фактического отношения годных к бракованным может быть на руку их конкурентам. Если какая-либо компания будет иметь конкретные данные о том, как быстро увеличивается выход годных у конкурентов, она может скорректировать цены на микросхемы или спланировать производство так, чтобы увеличить свою долю рынка в критический момент. Например, в течение 1997 и 1998 годов у AMD был низкий выход годных, и компания утратила значительную долю рынка. Несмотря на то что AMD предпринимала усилия для решения этой проблемы, ей все же пришлось подписать соглашение, в соответствии с которым IBM Microelectronics должна была произвести и поставить AMD некоторые ею же разработанные микропроцессоры. По завершении обработки подложки специальное устройство проверяет каждую микросхему на ней и отмечает некачественные, которые позже будут отбракованы. Затем микросхемы вырезаются из подложки с помощью высокопроизводительного лазера или алмазной пилы. Когда кристаллы будут вырезаны из подложек, каждая микросхема испытывается отдельно, упаковывается и снова проходит тест. Процесс упаковки называется соединением: после того как кристалл помещается в корпус, специальная машина соединяет тонюсенькими золотыми проводами выводы кристалла со штырьками (или контактами) на корпусе микросхемы. Затем микросхема упаковывается в специальный пакет — контейнер, который, по существу, предохраняет ее от неблагоприятных воздействий внешней среды. После того как выводы кристалла соединены со штырьками на корпусе микросхемы, а микросхема упакована, выполняется заключительное тестирование, чтобы определить правильность функционирования и номинальное быстродействие. Разные микросхемы одной и той же серии зачастую обладают различным быстродействием. Специальные тестирующие приборы заставляют каждую микросхему работать в различных условиях (при разных давлениях, температурах и тактовых частотах), определяя значения параметров, при которых прекращается корректное функционирование микросхемы. Параллельно определяется максимальное быстродействие; после этого микросхемы сортируются по быстродействию и распределяются по приемникам: микросхемы с близкими параметрами попадают в один и тот же приемник. Например, микросхемы Pentium 4 2,0А, 2,2, 2,26, 2,24 и 2,53 ГГц представляют собой одну и ту же микросхему, т. е. все они были напечатаны с одного и того же фотошаблона, кроме того, сделаны они из одной и той же заготовки, но в конце производственного цикла были отсортированы по быстродействию.

Корпуса процессоров

Корпус PGA

Корпус типа PGA до недавнего времени был самым распространенным. Он использовался начиная с 1980-х годов для процессоров 286 и сегодня применяется для процессоров Pentium и Pentium Pro. На нижней части корпуса микросхемы имеется массив штырьков, расположенных в виде решетки. Корпус PGA вставляется в гнездо типа ZIF (Zero Insertion Force — нулевая сила вставки). Гнездо ZIF имеет рычаг для упрощения процедуры установки и удаления чипа. Для большинства процессоров Pentium используется разновидность PGA — SPGA (Staggered Pin Grid Array — шахматная решетка массива штырьков), где штырьки на нижней стороне чипа расположены в шахматном порядке, а не в стандартном — по строкам и столбцам. Это было сделано для того, чтобы разместить штырьки ближе друг к другу и уменьшить занимаемую микросхемой площадь. Справа на рисунке показан корпус Pentium Pro, на котором штырьки расположены по двойному шаблону SPGA; рядом с ним — обычный корпус процессора Pentium 66. Обратите внимание, что на верхней половине корпуса Pentium Pro имеются дополнительные штырьки, которые расположены среди других строк и столбцов в шахматном порядке. В ранних версиях корпуса PGA кристалл процессора устанавливался лицевой стороной вниз в специальную полость, находящуюся ниже поверхности подложки. После этого кристалл прикреплялся к корпусу микросхемы сотнями тончайших золотых проводков, соединяющих контакты микросхемы с внутренними контактами корпуса. После выполнения проводного соединения полость корпуса закрывалась специальной металлической крышкой. Подобный способ изготовления микросхем оказался слишком дорогим и трудоемким, поэтому были разработаны более дешевые и эффективные методы упаковки. Большинство современных процессоров собираются в корпусе с матричным расположением штырьковых выводов на обратной стороне кристалла (Flip-Chip Pin Grid Array — FC-PGA). Процессоры этого типа все еще устанавливаются в разъем PGA, но сам корпусстал значительно проще. При использовании корпуса FC-PGA необработанный кристалл кремния устанавливается лицевой стороной вниз на верхнюю часть подложки микросхемы. При этом проволочное соединение заменяется аккуратной пайкой контактов по периметру кристалла. Края кристалла заливаются эпоксидной смолой. В оригинальных версиях корпуса FC-PGA пользователь может увидеть тыльную часть необработанного кристалла, установленного в этой микросхеме. К сожалению, существует целый ряд проблем, связанных с закреплением радиатора на корпусе микросхемы FC-PGA. Радиатор "сидит" на верхней части кристалла, который служит его основанием. Если к одной из сторон радиатора во время его установки (например, при подсоединении зажима) приложить чрезмерное усилие, можно расколоть кристалл кремния и повредить микросхему. Поскольку радиаторы становятся больше и тяжелее, увеличивается усилие, необходимое для их установки. Компания AMD попыталась уменьшить вероятность повреждения, установив в корпуcсе процессора специальные резиновые прокладки, предотвращающие чрезмерный наклон радиатора во время его установки. К сожалению, эластичность используемых прокладок не позволяет полностью избежать опасности повреждения микросхемы при установке радиатора. В настоящее время в процессорах Athlon XP используется корпус FC-PGA с прокладками, установленными в каждом углу подложки. В компании Intel была создана новая версия корпуса FC-PGA2, используемая в более современных процессорах Pentium III и всех процессорах Pentium 4. Этот корпус включает в себя специальный теплораспределитель — металлическую защитную крышку, расположенную на верхней части кристалла. Эта крышка позволяет устанавливать большие и довольно тяжелые радиаторы, не опасаясь потенциального повреждения ядра процессора. В будущем появится корпус, получивший название безударной послойной сборки (Bumpless Build-Up Layer — BBUL), при которой кристалл полностью заключается в корпус; фактически стенки корпуса формируются вокруг кристалла и поверх него, образуя полностью герметичную конструкцию. Корпус подобного типа охватывает кристалл микросхемы, создавая при этом плоскую поверхность, необходимую для установки радиатора, а также упрощая схему внутренних соединений в корпусе.

Корпуса SEC и SEPВ период с 1997 по 2000 год в Intel и AMD использовались модули процессоров, выполненные на основе картриджей или плат. Подобная компоновка, называемая корпусом с односторонним контактом (Single Edge Contact Cartridge — SECC) или корпусом с одним процессором (Single Edge Processor Package — SEPP), включает в себя центральный процессор и несколько отдельных микросхем кэш-памяти второго уровня, собранных на монтажной плате, похожей на модули памяти большого размера и установленной в соответствующий разъем. В некоторых случаях монтажные платы закрывались специальными пластмассовыми крышками. Корпус SEC представляет собой новаторскую, правда, несколько громоздкую конструкцию, включающую в себя рабочую шину процессора и внешнюю кэш-память второго уровня. Этот корпус использовался в качестве оптимального метода интегрирования кэш-памяти второго уровня в процессор до появления возможности включения кэш-памяти непосредственно в кристалл процессора. Корпус SEP (Single Edge Processor — корпус с одним процессором) является более дешевой разновидностью корпуса SEC. В корпусе SEP нет верхней пластмассовой крышки, а также может не устанавливаться кэш-память второго уровня (или же устанавливается меньший объем). Корпус SEP вставляется в разъем Slot 1. Чаще всего в корпус SEP помещают недорогие процессоры, например Celeron. Slot 1 — это разъем системной платы, имеющий 242 контакта. Переходник с S370 к Slot 1 показан на рисунке. Корпус SEC или SEP, внутри которого находится процессор, вставляется в Slot 1 и фиксируется специальной скобой. Иногда имеется крепление для системы охлаждения процессора. На рис показаны части крышки, из которых состоит картридж SEC. Обратите внимание на большую пластину, рассеивающую тепло, выделяемое процессором. Процессор Pentium III упаковывается в корпус, который называется SECC2 (Single Edge Contact Cartridge, версия 2). Этот корпус является разновидностью корпуса SEC. Крышка расположена с одной стороны, а с другой стороны непосредственно к микросхеме прикрепляется охлаждающий элемент. Такое конструктивное решение позволяет более эффективно отводить от процессора тепло. Процессоры в этом корпусе вставляются в разъемы Slot 1. Корпус SECC2 показан на рис. Появление корпусов подобного типа было связано с невозможностью включения кэш-памяти в кристалл ядра центрального процессора. После появления конструкций, позволяющих ввести кэш-память второго уровня непосредственно в кристалл процессора, необходимость в использовании корпусов SEC и SEP исчезла. Практически все современные процессоры включают в себя интегрированную кэш-память второго уровня, поэтому при компоновке процессора разработчики снова вернулись к корпусу PGA.

Гнезда для процессоров.S370

Гнезда для процессоров Socket 370 (PGA-370)

В январе 1999 года компания Intel представила новое гнездо для процессоров класса P6. Это гнездо получило название Socket 370 (PGA-370), так как содержит 370 выводов (штырьков) и первоначально разрабатывалось для более дешевых процессоров Celeron и Pentium III версий PGA. Платформа Socket 370 предназначалась для вытеснения с рынка систем среднего и нижнего уровней архитектуры Super 7 (что ей вполне удалось), поддерживаемой компаниями AMD и Cyrix. Новое гнездо позволяет использовать менее дорогие процессоры, монтажные системы, радиаторы и т. п., тем самым уменьшая стоимость всей конструкции. Первоначально все процессоры Celeron и Pentium III выпускались в исполнении SECC или SEPP. В целом эта конструкция представляла собой монтажную плату, содержащую процессор и кэш-память второго уровня, установленную на отдельной плате, которая, в свою очередь, была подключена к системной плате через разъем Slot 1. Микросхема кэша второго уровня являлась частью процессора, но не была непосредственно в него интегрирована. Модуль многокристальной микросхемы был разработан Intel для процессора Pentium Pro, стоимость которого, однако, оказалась слишком высокой. Плата с отдельно расположенными микросхемами была гораздо дешевле, поэтому процессор Pentium II и отличался от своего предшественника.Компания Intel, начиная с процессора Celeron 300А (представленного в августе 1998 года) начинает объединять кэш-память второго уровня непосредственно с кристаллом процессора; разделенные микросхемы больше не применяются. При использовании полностью интегрированной кэш-памяти необходимость в установке процессора на отдельной плате исчезает. Следует заметить, что для снижения себестоимости Intel вернулась к гнездовой конструкции, которая была использована, в частности, в процессоре Celeron. Расположение выводов гнезда Socket 370 (PGA-370) показано на рисунке выше.Все процессоры Celeron с рабочей частотой 333 МГц и ниже доступны только в корпусе Slot 1, 366—433 МГц — как в корпусе Slot 1, так и в Socket 370, а начиная с модели 466 МГц — только в корпусе Socket 370. Процессоры в исполнении Socket 370 (PGA-370) можно устанавливать в разъем Slot 1. Для этого необходимо приобрести специальный переходник PGA-Slot 1.Обратите внимание, что некоторые системные платы Socket 370 не поддерживают процессоров Pentium III и Celeron в корпусе FC-PGA. Это связано с тем, что новые процессоры имеют два вывода RESET и им нужна поддержка спецификации питания VRM 8.4. Предшествующие системные платы, разработанные только для процессоров Celeron, относятся к традиционным системным платам, а более новые, поддерживающие второй вывод RESET и спецификацию VRM 8.4, называются улучшенными системными платами. Чтобы выяснить, относится ли гнездо к компонентам расширенных версий, обратитесь к производителям системной платы или системы. Некоторые системные платы, к числу которых принадлежит Intel CA810, поддерживают спецификацию VRM 8.4 и обеспечивают соответствующее напряжение. Однако без поддержки вывода Vtt, процессор Pentium III в корпусе FC-PGA будут удерживаться в положении RESET#.Установка нового процессора в корпусе FC-PGA в старую системную плату не приведет к выходу из строя последней. Скорее всего, можно повредить сам процессор: Pentium III, изготовленный по 0,18-микронной технологии, использует напряжение питания 1,60-1,65 В, в то время как в устаревших платах рабочее напряжение 2,00 В. Существует также вероятность того, что системная плата выйдет из строя. Это может произойти в том случае, если BIOS системной платы не сможет правильно идентифицировать напряжение процессора. Чтобы гарантировать совместимость системной платы и BIOS, обратитесь перед установкой к производителю компьютера или системной платы. Конструкция системной платы с разъемом Slot 1 позволяет поддерживать практически все процессоры Celeron, Pentium II или Pentium III, в том числе и "гнездовые" версии процессоров Celeron и Pentium III. Для этого следует воспользоваться адаптером типа Slot-socket, который иногда называется также slot-ket. Этот адаптер, по существу, представляет собой плату Slot 1, содержащую только гнездо Socket 370, что позволяет использовать процессор PGA в любой плате Slot 1.

Socket 423Гнездо ZIF-типа Socket 423 (рисунок) анонсировано в ноябре 2000 года для процессора Pentium 4 (кодовое имя Willamette).Архитектура Socket 423 поддерживает шину процессора 400 МГц, соединяющую процессор с ядром контроллера памяти (Memory Controller Hub — MCH), который является основной частью микропроцессорного набора системной платы. Процессоры Pentium 4 с рабочей частотой 2 ГГц обычно используются с разъемом Socket 423; для более быстрых версий необходим разъем Socket 478.В конструкции Socket 423 используется уникальный метод установки радиатора, состоящий в применении крепежных элементов, присоединенных к корпусу системного блока или к специальной пластине, расположенной ниже системной платы. Подобная конструкция была разработана для того, чтобы выдерживать вес большого радиатора, необходимого для работы Pentium 4. По этой причине для установки системных плат с гнездом Socket 423 часто требуется специальный блок, содержащий дополнительные элементы жесткости. К счастью, с появлением нового гнезда Socket 478, предназначенного для Pentium 4, потребность в использовании дополнительных конструктивных элементов исчезла.В процессоре используется пять выводов идентификатора напряжения (VID), которые дают возможность с помощью модуля VRM, встроенного в системную плату, задать точное значение необходимого напряжения для определенного процессора. Это позволяет автоматически устанавливать величину напряжения. Первые версии Pentium 4 используют напряжение питания 1,7 В, которое может измениться в следующих моделях. Маленькая треугольная метка в одном из углов указывает расположение вывода 1, тем самым помогая правильно установить микросхему. Существуют адаптеры для процессора Socket 478 на Socket 423

Гнезда для процессоров.S478

Socket 478Гнездо ZIF-типа Socket 478 анонсировано в октябре 2001 года для процессора Pentium 4. Это гнездо было разработано специально для поддержки дополнительных контактов будущих процессоров Pentium 4 с тактовой частотой более 2 ГГц. Монтаж радиатора выполняется по-другому, чем в ранее использовавшемся гнезде Socket 423, позволяя тем самым устанавливать на центральный процессор радиаторы больших размеров(рис 2). Гнездо Socket 478 показано на рисунке.Архитектура Socket 478 поддерживает шину процессора 400 или 533 МГц, соединяющую процессор с ядром контроллера памяти (Memory Controller Hub — MCH), который является основной частью набора микросхем системной платы.

Гнезда для процессоров.S775

Socket 775

Выход Socket 775 ознаменовался: 1.Socket 775 становится ведущей платформой для процессоров Intel. 2.LGA775 стал первой в мире десктопной x86-платформой с поддержкой памяти стандарта DDR2;3.Вместе с анонсом новых процессоров, компания анонсирует два чипсета: Intel 915P Express и Intel 925X Express. Первый позиционируется для систем нижнего и среднего уровня и поддерживает, как DDR2, так и обычную DDR-память. Intel 925X Express предназначен для высокопроизводительных десктопов и рабочих станций и поддерживает только память стандарта DDR2.4.Оба чипсета лишились поддержки шины AGP, приобретя вместо нее новую высокоскоростную шину PCI Express x16. Для прочих устройств сохранена совместимость с обычной PCI, но также поддерживается до 4 портов PCI Express 1x.

Так выглядит Socket 775 в закрытом состоянии без установленного процессора. Очень похоже на фотографию Socket 478 CPU, только перевёрнутого вверх ногами и положенного на плату. Почти так оно, в общем-то, и есть: теперь ножки являются частью сокета, а не CPU. С одной стороны, тихий ропот некоторых производителей системных плат можно понять: сам сокет, как деталь платы, по всей видимости, стал дороже, да и «нежнее» — случайно зацепив ножки, можно их погнуть. С другой стороны, в конечном итоге мы имеем всего лишь «перераспределение общей ответственности»: раньше о целостности ножек голова должна была болеть у изготовителя CPU, теперь — у изготовителя системной платы. Пользователи же по сути ничего не проиграли и не выиграли: раньше вследствие неаккуратного обращения они могли повредить ножку процессора, теперь — ножку на сокете. Кто ломал — тот будет ломать и дальше, кто соблюдает правила установки — тому, в общем-то, все равно. Кстати, к слову о возможном ущербе: процессоры Pentium 4 в среднем стоят дороже, чем платы для них...

А вот так выглядит кулер, который шел в комплекте поставки референсной системы для платформы Socket 775. Легко заметить основные особенности:

-Радиатор довольно велик по размеру;

-Имеет медный сердечник, не полностью покрывающий верхнюю крышку процессора;

-Размеры крыльчатки также вызывают уважение;

-Крепление в очередной раз кардинально изменилось — теперь кулер крепится непосредственно к системной плате;

И на последней фотографии. Старый, уже практически ушедшый с продажи S478 и его замена S778.

Гнезда для процессоров.S462(Socket A)

Socket A (Socket 462)

В июне 2000 года компания AMD представила гнездо Socket A (называемое также Socket 462), предназначенное для поддержки процессоров Athlon и Duron версии PGA. Это гнездо разрабатывалось для замены Slot A, используемого изначальным процессором Athlon. В настоящее время в процессорах Athlon и Duron используется встроенная кэш-память второго уровня, поэтому дорогой корпус, предназначенный для первых версий процессора Athlon, больше не нужен. Socket A (Socket 462) содержит 462 контакта и имеет те же размеры, что и Socket 370. Однако поместить процессор для гнезда Socket 370 в Socket A невозможно. Это гнездо поддерживает 32 значения напряжения питания в диапазоне 1,100-1,850 В с шагом 0,025 В (контакты процессора VID0-VID4). Блок регулирования напряжения питания встроен в системную плату. Внешний вид гнезда Socket A (Socket 462) показан на рисунке. Существует в общей сложности 11 заглушенных отверстий, в число которых вошли и два внешних микроотверстия. Эти отверстия используются для правильной ориентации процессора в гнезде во время его установки. Схема расположения выводов Socket A показана на рисунке.

Внимание !Возможность установки микросхемы в тот или иной разъем вовсе не означает, что она будет работать. Для корректной работы более современных версий процессоров Athlon XP требуется другое напряжение питания, а также поддержка BIOS и соответствующий набор микросхем. Как обычно, не забудьте убедиться в том, что существующая системная плата поддерживает устанавливаемый процессор.

Socket 754

AMD Athlon 64, Semrpon . Было 754 ноги. Именно эта платформа дала миру 64-битность. Теперь на процессорах находилась защитная крышка для защиты ядра от скола. Эта платформа сменила Socket A. время Socket

Через некоторое A был снят с производства.

Socket 939

Практически одновременно с 754 сокетом был разработан 939-й. Самые типовые процессоры AMD создавались преимущественно на это гнездо. Athlon 64 FX -55, 57 - были легендарными с прекрасной производительностью.

Socket 940

Серверная платформа, в корне поддерживающая многопроцессорность, что и требуется серверу. Вполне очевидно, что AMD желала сделать Socket 939 новым стандартом. Socket 940, в той или иной мере, вытеснялся, за исключением решений на Opteron. Socket 754 с одноканальным контроллером памяти оставался на рынке, однако он плавно уходил в стадию дешёвых решений. Конечно, техническое различие между Socket 940 и 939 невелико - какие-то контакты. AMD необходимо разделить рынок серверов и потребительских систем - это важно с точки зрения бизнеса. Вспомните путаницу между Athlon XP и MP: потребители знали, что оба этих процессора идентичны и приобретали два Athlon XP для двухпроцессорных систем. К тому же они были (и остаются) существенно дешевле. Платформа на Socket 939 также поддерживает работу шины HyperTransport на частоте 1 ГГц, используя при этом передачу DDR, в отличие от принятой раньше частоты 800 МГц. В результате суммарная (двунаправленная) пропускная способность составляет 8 Гбайт/с, а не прежние 6,4 Гбайт/с. Конечно, здесь необходима поддержка со стороны чипсета, но с этим уже справились nVidia, SiS и VIA. Чипсеты nForce3 250 Ultra, SiS755FX/756 и K8T800 Pro уже готовы для Socket 939. Собственно, поэтому у AMD нет никакой необходимости в разработке своего собственного чипсета.

Socket AM2 с DDR2

Теперь процессоры AMD тоже перешли на память DDR2, почти через два года после Intel. Время AMD выбрала очень удачно, поскольку рынок сегодня наводнён недорогой памятью DDR2. Но AMD пошла по другому пути: в отличие от платформы Intel интерфейс памяти интегрирован в процессор, поэтому для перехода на новую платформу уже недостаточно просто сменить чипсет. Перенос интерфейса памяти с северного моста на процессор приводит к следующим проблемам:

-нужно менять процессорное ядро;

-Требуется новый сокет.

Возникает вопрос: почему же AMD ждала именно нынешнего момента, чтобы внедрить технологию DDR2? Мы видим три возможных причины. Память DDR2 в момент своего появления стоила очень дорого, поэтому платформа AMD оказалась бы менее привлекательной по сравнению с Intel. Производители памяти теперь уже стали выпускать модули DDR2 с достаточно высокими скоростями, так что платформа уже не получит снижения производительности из-за высоких задержек памяти DDR2. Интеграция интерфейса DDR2 в процессор ранее не была возможна из-за слишком высокой стоимости или ограничений по числу транзисторов.Socket AM2 имеет точно такое же число контактов, как и оригинальный Athlon 64 на ядре Hammer (Socket 940), но сокеты несовместимы. Новые процессоры AM2 нельзя установить в Socket 940.

Напряжение питания процессоров

В последнее время явно прослеживается тенденция к снижению напряжения питания процессоров. Наиболее очевидным следствием этого является снижение потребляемой мощности. Конечно, если потребляемая мощность меньше, то функционирование системы обходится дешевле; еще более важно снижение потребляемой мощности для переносных систем, так как благодаря этому компьютер может работать намного дольше на одной и той же батарее. Именно значительное удлинение срока службы батареи, вызванное снижением потребляемой мощности, повлекло за собой множество усовершенствований, направленных на понижение напряжения питания процессора. Еще одним преимуществом является то, что при пониженном напряжении, а следовательно, и при более низкой потребляемой мощности, выделяется меньше тепла. Процессор и вентилятор можно размещать ближе к другим компонентам, т. е. упаковка системы может быть более плотной; кроме того, срок службы процессора возрастает. К преимуществам можно отнести и то, что процессор вместе с вентилятором потребляет меньшую мощность, а потому может работать быстрее. Именно благодаря снижению напряжения удалось повысить тактовую частоту процессоров. До выпуска портативных компьютеров на базе в большинстве процессоров использовалось одно и то же напряжение и для процессора, и для схем ввода-вывода. Вначале большинство процессоров, а также схемы ввода-вывода работали при напряжении, равном 5 В, которое позже было снижено до 3,5 или 3,3 В (в целях уменьшения потребляемой мощности). Когда один и тот же уровень напряжения используется для процессора, его внешней шины и сигналов схем ввода-вывода, говорят, что такой процессор использует единственный, или унифицированный, уровень напряжения. При создании процессора Pentium для переносных компьютеров компанией Intel был разработан способ, применяя который можно значительно уменьшить потребляемую мощность при сохранении совместимости с существующими наборами микросхем системной логики, микросхемами логики шины, микросхемами памяти и другими компонентами, рассчитанными на 3,3 В. Благодаря этому был создан компьютер с двумя уровнями напряжения, или с расщеплением уровня напряжения, в котором процессор использовал более низкое напряжение, а схемы ввода-вывода работали при напряжении 3,3 В. Это новшество стали называть технологией уменьшения напряжения (Voltage Reduction Technology — VRT); оно появилось в портативных вариантах процессора Pentium в 1996 году. Позже два уровня напряжения использовались также в процессорах для настольных систем; например, в Pentium MMX использовалось напряжение 2,8 В, а схемы ввода-вывода работали при напряжении 3,3 В. Теперь в большинстве современных процессоров как для переносных, так и для настольных компьютеров используются два уровня напряжения. В некоторых современных процессорах используется напряжение 1,6 В.Гнезда и разъемы процессоров Pentium имеют специальные контакты — Voltage ID (VID), которые используются процессором для сообщения системной плате точных значений необходимого напряжения. Это позволяет преобразователям напряжения, встроенным в системную плату, автоматически устанавливать правильный уровень напряжения сразу при установке процессора. Все системные платы последних версий позволяют в целях повышения производительности отменить установленное значение напряжения. Причем эту величину можно изменить вручную, ведь для разгона процессора достаточно увеличить напряжение на десятую часть вольта. Следует заметить, что в этом случае, конечно, увеличивается нагрев процессора, поэтому необходимо принять соответствующие меры по отводу избыточного тепла.

Перегрев и охлаждение

В компьютерах с быстродействующими процессорами могут возникать серьезные проблемы, связанные с перегревом микросхем. Более быстродействующие процессоры потребляют большую мощность и соответственно выделяют больше тепла. Для отвода тепла необходимо принимать дополнительные меры, поскольку встроенного вентилятора может оказаться недостаточно.

Теплоотводы

Для охлаждения процессора нужно приобрести дополнительный теплоотвод (радиатор). В некоторых случаях может потребоваться нестандартный теплоотвод с большей площадью поверхности (с удлиненными ребрами).Теплоотводы бывают пассивными и активными. Пассивные теплоотводы являются простыми радиаторами, а активные содержат небольшой вентилятор, требующий дополнительного питания. Теплоотводы могут быть прижатыми к микросхеме или приклеенными к ее корпусу. В первом случае для улучшения теплового контакта между радиатором и корпусом микросхемы их поверхности следует смазать теплопроводящей пастой. Она заполнит воздушный зазор, обеспечив лучшую передачу тепла. Эффективность теплоотводов определяется отношением температуры радиатора к рассеиваемой мощности. Чем меньше это отношение, тем эффективность рассеивания тепла выше.

Активные и пассивные теплоотводы

Для увеличения эффективности радиатора в него встраивают вентиляторы. Такие теплоотводы называются активными (рис). Разъем питания вентилятора похож на обычный разъем питания накопителя, но в последнее время выпускаются радиаторы с вентилятором, который подключается к системной плате. В активных теплоотводах используются вентилятор или какое-либо другое устройство охлаждения, для работы которого необходима электрическая энергия. Активные теплоотводы обычно подключаются к специальному разъему питания, расположенному на системной плате (а в системах более ранних версий — к разъему питания дисковода).При использовании теплооотводов с вентилятором не забывайте о том, что зачастую эти вентиляторы являются дешевыми устройствами весьма низкого качества. Например, в вентиляторах часто используется электрический двигатель с подшипниками, срок службы которых крайне непродолжителен. Я рекомендую приобретать только вентиляторы с электродвигателями на шарикоподшипниках, которые служат примерно в 10 раз дольше, чем подшипники скольжения (или подшипники втулочного типа). Конечно, подобные вентиляторы почти в два раза дороже, но их применение в конечном итоге приводит к ощутимой экономии. Покупка процессора "коробочного" типа, включающего в себя высококачественный активный теплоотвод заводского изготовления, установленный в одном корпусе с процессором, избавит от необходимости приобретения хорошего активного теплоотвода с вентилятором за 15-25 долларов.

Пассивные теплоотводы представляют собой реберные алюминиевые радиаторы, принимающие поток воздуха, поступающего из внешнего источника (рисунок). Условием хорошей работы пассивного теплоотвода является воздушный поток, огибающий ребра или пластины радиатора. Источником воздуха чаще всего служит вентилятор, встроенный в системный блок. Для повышения его эффективности обычно применяется специальная трубка, используемая для направления воздушного потока прямо через ребра радиатора. Интегрирование пассивного теплоотвода является довольно сложным занятием, поскольку необходимо обеспечить постоянный приток воздуха, поступающего из какого-либо внешнего источника. Следует заметить, что при соответствующем исполнении пассивный теплоотвод может оказаться довольно эффективным и рентабельным. Это является основной причиной, по которой во многих фирменных системах, к числу которых относятся компьютеры Dell и Gateway, часто используются пассивные теплоотводы с туннельным вентилятором. Системам, собираемым отдельными пользователями или специалистами небольших компаний, не имеющими возможности разработать нестандартную схему пассивного охлаждения, приходится полагаться на активные теплоотводы со встроенными вентиляторами. Активные теплоотводы обеспечивают надежное принудительное охлаждение процессора независимо от схемы движения воздушных потоков, используемой в данной системе. Так называемые коробочные версии процессоров Intel и AMD или процессоры, поступающие в розничную продажу, включают в себя высококачественные активные теплоотводы, предназначаемые для работы в максимально неблагоприятных условиях. Одна из основных причин, по которой я склоняюсь к приобретению процессоров коробочных версий, состоит в гарантированном получении надежного теплоотвода, предназначенного для охлаждения процессора при самых неблагоприятных внешних условиях, что является условием долгой "жизни" компьютера.

Установка теплоотвода

Для эффективной работы радиатора необходимо обеспечить надежный контакт с корпусом процессора. Даже небольшая воздушная прослойка между процессором и радиатором приведет к перегреву процессора и выходу его из строя. Для надежности соединения теплоотводных элементов иногда используются специальные крепежные материалы, например теплопроводный клей. В большинстве новых систем используется улучшенный формфактор системной платы, называемый ATX. В системах с системной платой и корпусом этого типа улучшено охлаждение процессора: он установлен близко от источника питания, а вентилятор источника питания в большинстве систем ATX установлен так, что обдувает процессор. И потому в таких системах можно использовать пассивный теплоотвод (т. е. обойтись без вентилятора процессора). В корпусе FC-PGA, используемом в современных процессорах, необработанный кристалл процессора устанавливается в перевернутом виде на верхней части микросхемы, благодаря чему этот корпус и получил свое название (flip-chip — перевернутый кристалл). Сборка процессора методом перевернутого кристалла дает возможность устанавливать теплоотвод непосредственно на кристалл, что позволяет максимально отводить тепло от работающего процессора.

Термопаста

Как известно, воздух является плохим проводником тепла. Поэтому любой зазор между процессором и кулером приводит к ухудшению теплоотвода и как следствие - перегреву процессора. Добиться от алюминиевого или медного радиатора абсолютной гладкости непросто - потребуется долгая и упорная шлифовка. Есть другой путь: заполнить любые микроскопические неровности вязким теплопроводящим веществом, называемым термопастой. Лучшие ее образцы содержат оксид серебра и других металлов и при этом не стоят слишком дорого.

Например, Titan TTG-S101 можно приобрести примерно за $1 "с копейками", и такого тюбика хватит не на один кулер. Термопаста Сooler Master HTK-001 стоит дороже -- $2,5, но она поставляется со всем необходимым для равномерного нанесения вещества на поверхность радиатора. То же относится и к более эффективной пасте Cooler Master PTK-001 стоимостью $5,5.Итак, о термопасте не забыли, остается уточнить нюансы установки радиатора. Превышение или неравномерное распределение усилия, прилагаемого при установке радиатора, является одной из основных проблем. В соответствии со спецификациями Intel средняя допустимая нагрузка, возникающая при установке радиатора на кристалл процессора, не должна превышать 20 фунтов (около 8 кг). В то же время пружинные зажимы, используемые в системах AMD для фиксации теплоотвода, имеют более высокое усилие прижима, равное 30 фунтам (примерно 12 кг). Очень часто это приводит к повреждению процессора непосредственно при установке теплоотвода. Причиной более высокой статической нагрузки на микросхемы AMD является стремление обеспечить более высокую теплопередачу, поскольку процессоры AMD нагреваются во время работы до более высокой температуры, чем микросхемы Intel. Кристалл процессора выступает над поверхностью микросхемы, поэтому установленный радиатор контактирует непосредственно только с кристаллом; при этом его края выходят далеко за границы кристалла. Слишком высокая или неравномерно распределенная нагрузка при установке радиатора может привести к физическому повреждению кристалла. В результате процессор выходит из строя, причем изготовитель микросхемы не несет никаких гарантийных обязательств, так как причиной повреждения является не заводской брак, а неправильная эксплуатация процессора. Проблема физического повреждения кристалла актуальна для процессоров компаний AMD и Intel, но более всего она касается микросхем AMD, что связано с необходимостью применять большое усилие для фиксации теплоотвода. Многие поставщики предоставляют гарантию только в том случае, если процессор продается вместе с системной платой и предварительно установленным теплоотводом. В компаниях AMD и Intel были разработаны определенные методы решения подобных проблем. Например, в процессорах AMD по углам микросхемы начали устанавливаться специальные резиновые прокладки, предназначенные для поддержки корпуса радиатора и компенсации неравномерно распределяемых усилий фиксации, приводящих к повреждению кристалла. К сожалению, использование демпфирующих прокладок не позволяет полностью избежать раскалывания кристалла при установке теплоотвода в наклонном или перекошенном положении. В компании Intel пришли к другому решению, и в более современных процессорах над кристаллом устанавливается металлическая крышка, называемая интегрированным теплораспределителем (Integrated Heat Spreader — IHS).

Эта крышка защищает кристалл от чрезмерного давления и увеличивает поверхность термического контакта между процессором и теплоотводом. Допустимое усилие прижима для многих микросхем Intel, снабженных модулем IHS, достигает 100 фунтов (около 40 кг), что практически избавляет пользователей от опасности повреждения кристалла при установке теплоотвода. Интегрированный распределитель тепла включен во все процессоры Pentium 4 и Pentium III/Celeron Tualatin, созданные по 0,13-миикронной технологии.При использовании процессоров AMD или Intel, не содержащих металлической пластины интегрированного распределителя тепла, особое внимание обращайте на ровное расположение контактных поверхностей кристалла и радиатора во время закрепления или снятия фиксатора теплоотвода.

Разгон процессора. Подготовка к бою

Оверклокинг – изменение режимов работы компонентов компьютера для увеличения итоговой производительности системы. Разгон-занятие энтузиастов, стремящихся выжать максимум со своей системы. В виду того, что сам процесс разгона стал упрощаться, и производители материнских плат сами создают оверклокерские модели, то разгоном начинает заниматься все большее и большее число пользователей. Пользователей компьютеров условно можно разделить на несколько категорий. Некоторые, знакомые с основами разгона, ограничиваются символическим поднятием тактовых частот, либо стараются оптимально поднять производительность. Цель тех, кто называет себя оверклокерами, – заплатив определенную сумму за комплектующие, получить производительность, сравнимую с показателями намного более дорогого ПК. На хороший результат разгона влияет целый комплекс факторов – от квалификации самого пользователя, тщательного подбора компонентов системы до банального везения. Но на компоненты системы следует обратить внимание особо. А потому пройдемся по основным компонентам.

Материнская плата – основа любой системы. От функциональных возможностей, богатства настроек BIOS, сбалансированности данного компонента в целом и фактических результатов представителей определенного модельного ряда будет зависеть как минимум половина успеха при разгоне. Я всегда был сторонником ASUS. Именно они славятся наиболее производительными платами с хорошим запасом для разгона. Возможно потому я сторонник, что первая моя материнская плата была ASUS на 875 чипсете, которая позволяла выжать с процессора на ядре Northwood 3.4 ГГц, что в принципе являлось пределом для этого ядра(процессор разгонялся со штатной системой охлаждения.)

Процессор. При желании добиться максимальных результатов нужно избегать покупки CPU с самыми низкими множителями (например, Core 2 Duo Е6300). Если представляется возможность – отобрать наиболее удачный в плане оверклокерского потенциала экземпляр. Неплохим потенциалом обладает Core 2 Duo Е6400.

Оперативная память с низкой частотой работы может стать ограничивающим фактором при попытке полного раскрытия возможностей процессора. Идеально подходят для разгона дорогие оверклокерские модули от именитых брендов, однако даже среди самых дешевых предложений попадаются экземпляры на хороших чипах, обладающие схожим потенциалом. Основной критерий правильного выбора, если нет возможности проверить ОЗУ на практике, – поиск нужной информации по той или иной линейке продуктов в Сети.

Система охлаждения процессора зачастую определяет максимальный предел повышения частоты в заданных условиях. Правда, при умеренном форсировании режима работы CPU (например, разгоне Core 2 Duo до 3–3,3 GHz) и незначительном поднятии питающего напряжения вполне достаточно и боксового кулера, ну а при попытке выжать побольше штатной СО не обойтись.

Температура чипсета материнской платы и силовых транзисторов. Стоит проверить и ее, в случае необходимости смените штатную СО. Простой вариант проверить температуру – во время работы ПК дотронуться до радиаторов рукой. Они могут быть горячими, но не обжигать.

Блок питания обеспечивает стабильное функционирование всей системы. При его недостаточной мощности/некачественной компонентной базе/высоком уровне энергопотребления всех компонентов о серьезном оверклокинге приходится забыть или же искать достойную замену. Большинству энтузиастов даже с учетом растущих требований по питанию графических адаптеров в ближайшие годы вполне хватит БП мощностью 500–600 Вт от именитого производителя. Однако примерный уровень энергопотребления и, соответственно, модель устройства, подбираются индивидуально. Не раз БП становились проблемой в системе, когда компьютер то перезагружался, то вообще не включался. Проблемы с БП, могут носить симптомы неправильной работы любых компонентов системы. Поэтому на БП экономить не стоит, тем более что при разгоне, он может понести большую нагрузку.

Страницы: 1, 2, 3, 4