Дискусия за трептящите кристали на часовника, транзисторите Mosfet, капаците, модула на регулатора на напрежението и други определящи компоненти на дънната платка

The дънни платки Те са един от най-любопитните компоненти в света на компютърния хардуер, тъй като всички или повечето от тях си приличат, а от спецификационния лист изглежда, че няма много неща, които да различават един от друг.

Част от това е, защото компаниите Intel Y. AMD Те са екстраполирали различни контролери към микропроцесора, отчасти защото най-дълбоките разлики в сравненията между качество и производителност обикновено не са подробно описани в спецификацията на платката.

Тази статия се стреми да изследва различните раздели на компоненти на дънната платка, или какво включва всяка част поотделно от съвкупността от ПХБ .

Тук ще изследваме как a Модул за регулиране на напрежението (VRM), каква функция изпълнява a чипсет както и функционалността на шината PCI Express.

Част от този анализ отговаря на въпроса за Какво е транзистор Mosfet?, също така включва допълнителна информация за капаците, кондензаторите и състава на модула на регулатора на напрежението.

платка

Компоненти на дънната платка: Определяне на дъска за овърклок и игри

Какво е VRM? Затворът, транзисторът MOSFET и кондензаторът

На по-високо ниво, a Модул на регулатора на напрежението (и неговите компоненти като резервно копие) са отговорни за почистването на мощност/напрежение доставени към различните електрически компоненти. Нека разгледаме конкретно как a VRM с микропроцесор и дънна платка.

Средният микропроцесор има специфично работно напрежение в диапазона от 1.1v - 1.3v + /-, една четвърт, която позволява да се направи овърклок Y. подбиване. По-висок от 1.3v средно, процесорът започва да застрашава силициевата издръжливост, но подобрява краткосрочната стабилност при екстремни овърклоци.

Захранването доставя 12v мощност на дънната платка за използване с процесора, но за да може този източник на енергия да се използва, дънната платка ще трябва да намали подаваното напрежение към изход, по-полезен за процесора. (например 1.2v - 1.3v) . Това става чрез поетапно захранване.

В процеса на намаляване на напрежението фазите, през които преминава захранването, ще помогнат за почистване на захранването, намалявайки шансовете за vDroop (спадане на напрежението)

Спад на напрежението се получава, когато напрежението падне под vCore конфигурация посочено от потребителя; Ако vDroop възникне при овърклок на честоти, които застрашават стабилността, системата може да покаже BSOD или други сривове и деактивиране на грешки.

Следователно чрез почистване на енергията повече пъти (изпращайки я през повече фази), може да намали риска от vDroop и да подобри цялостната стабилност при екстремни честоти.

The модули на регулатора на напрежението Те не са специфични за компютъра, тъй като могат да бъдат намерени във всяко електронно устройство, оборудвано с микропроцесор, което се занимава с премахване на напрежението и отстраняване на напрежението (радиостанции, телевизори, автомобили)

Съставът на VRM остава същият във всички тези приложения, както е обяснено по-долу.

Какво представлява модулът на регулатора на напрежението?

Има погрешно схващане, че VRM е самостоятелен и самостоятелен компонент на дънната платка или устройството за хост адаптер.

В действителност VRM е термин, използван за колективно описание на състава на Транзистори Mosfet (и интегралните схеми на драйверите), кондензатори и капаци, използвани в унисон за постигане на целите за отстраняване на захранването. VRM се състои от:

  • Мосфети (и IC на драйвера), обикновено се намира под радиатора
  • Кондензатори
  • Щори (дросели)

The MOSFET или Транзистори с полеви ефект от полупроводникови метални оксиди, отговарят за усилването и превключването на сигналите и подпомагат идентификацията на напрежението при комуникация с процесора.

Процесорът съобщава на MOSFET заявеното напрежение и този транзистор използва серия логически порти, за да помогне да достави това напрежение. (от 12v захранване)

Има много вариации с MOSFET транзистори от висок клас за овърклок, но повечето от тях работят по подобен начин. Ето снимка, показваща модерната версия на транзисторите MOSFET:

Както е показано по-горе, повечето производители на дънни платки (поне с плочи от висок клас) сега се вози на драйвер IC и две MOSFET на един чип. Това намалява общата повърхност, използвана на дъската, и има топлинни и енергийни предимства.

Това изображение показва UPR от ASUS в действие, което е друга версия на MOSFET транзисторите на контролера. Както можете да видите, EPU комуникира с CPU, за да постигне a ЛОЗА (ID на напрежението), което след това се използва за постигане на правилното напрежение по време на фазовия процес.

Как работи и как работи VRM?

VRM физически намалява захранването с високо напрежение до използваемо напрежение за процесора. Захранването чрез 8/4 пинов конектор за захранване на дънната платка захранва процесора. Тази мощност се подава през фазите на платката, докато най-накрая достигне процесора, който го получава при стабилно и ниско напрежение.

Ако имате 8 фази на процесора на дънната платка, мощността ще бъде проверена с напрежение осем пъти, преди да бъде подадена към процесора (мощността отива към правилното напрежение във всяка фаза, след което се проверява); По същия начин 12-фазовата дънна платка ще намали мощността до същото напрежение, но тъй като предаваме захранването през повече фази, спада на напрежението може да се контролира по-постепенно, като по този начин се създава по-чисто захранване на процесора.

Когато пазарувате дънни платки, вероятно ще намерите терминология за проектиране на фазово захранване в технически текстове. Това е спецификацията, която описва броя на отделените фази като цяло и за всички компоненти. Проектирането на фазовата мощност обикновено е посочено като 4 + 1, 6 + 2, 8 + 3, и т.н.

Числото, предхождащо знака плюс (4, 6 и 8 в тези примери) това е показателно за броя на фазите, посветени на процесора, следователно 6 + 2-фазният дизайн на захранването ще отдели 6 фази за почистване на мощността на процесора. Числото след плюс е за други компоненти, обикновено с RAM или HT (HyperTransport) за AMD.

Както при процесора, повече RAM фази ще помогнат за контролиране на захранването с напрежение и ще позволят по-голям овърклок, но RAM фазите са значително по-малко шокиращи от CPU фазите.

Като общо правило, можете да преброите броя на капаците, фланкиращи гнездото, за да определите фазите на захранване на процесора. Осем капака, в случая на платката MSI, съответстват на дизайна на фазовото захранване 8 + X .

Кое е най-доброто решение за модула на регулатора на напрежението? Какво да търсите?

Когато разглеждаме стриктно модула на регулатора на напрежението, всички други компоненти на дънната платка се игнорират, където се търсят главно висококачествени капачки, намотки и радиатори за MOSFET.

Ако не се интересувате от овърклок, не е нужно да се притеснявате за броя на фазите или за същото ниво на качествени компоненти, които използват истинските овърклокъри. Ще се оправите с по-опростени фазови проекти на захранване и компоненти с по-ниско качество, тъй като няма да ги поставите под толкова голямо търсене.

Що се отнася до капачките, важно е да се изберат кондензатори, устойчиви на течове. Те обикновено се наричат „Японски кондензатори или кондензатори“, "Тъмни кондензатори", „Твърди кондензатори“, „Hi-C капачки“ или „Компоненти от военен клас“ .

Електролитните кондензатори са отговорни за съдържанието на енергия (капацитет), и когато кондензаторът остарее, той става склонен към стареене и разпадане.

Тъй като кондензаторът се разпада, той губи способността си да задържа енергия и в крайна сметка въвежда нестабилност на системата или прави хост адаптерното устройство неизползваемо. Кондензаторите могат лесно да бъдат заменени на платка в случай на повреди.

При кондензаторите, устойчиви на течове, е много правдоподобно, че животът на системата ще изтече, преди системата да се нуждае от подмяна. Това подобрява дълголетието на системата и способността й да издържа на голямо натоварване.

И така, имаме капаци или дросели . Има различни стилове на щори, но когато търсите дънна платка, готова да се справи с високи овърклоци, е добра идея да изглеждате SFC (супер феритни щори), Премиум алуминиеви щори или други висококачествени щори.

A SFC подобрява енергийната ефективност и е по-стабилен при по-големи натоварвания, подобрявайки способността на дънната платка да намалява мощността, когато става въпрос за пренапрежение и овърклок.

MOSFET транзисторите и радиаторите вървят ръка за ръка. MOSFET обикновено се намират под радиаторите, фланкиращи гнездото на процесора, предвид тяхната склонност към бързо увеличаване на топлинната мощност, тъй като MOSFET продължава постепенно да намалява напрежението.

Когато става въпрос за някакъв вид преобразуване на мощност, значимият термичен продукт е страничният продукт от преобразуването (енергията трябва да отиде някъде) . За да продължим да работим под товар, трябва да разсеем тази топлина бързо, това се прави с медни радиатори.

Самият транзистор MOSFET също е важен. Има различни видове MOSFET и вероятно сте забелязали, че много дънни платки от висок клас като ASRock, MSI, ASUS и Gigabyte използват различни терминологии за тяхното използване.

DrMOS (драйвер MOSFET) се използва от MSI и ASRock, ASUS използва a EPU (Енергиен процесор) и Gigabyte използва PowerMOS/DES MOS и други решения.

В крайна сметка всичко се свежда до това колко добре MOSFET разтворът може да разсейва топлината и да работи при големи натоварвания. Всички тези решения са добри в различни аспекти на запазване на мощността или овърклок, така че направете някои изследвания сами, преди да вземете решение.

Ако купувате само за устройство от среден клас и не сте много загрижени за овърклок (но можете да използвате видео игри), изборът няма да си струва да отделите голямо количество време за изследвания. The OC крайностите са по-непостоянни, така че трябва да се внимава при покупка.

PCH/чипсет/мостове (мостове) Каква роля играе чипсетът?

The Чипсет това е ефективно гръбначният мозък на компютъра. Служи като център за почти всички транзакции и взаимодействия между компоненти, включително I/O, някои функции за управление на графики, комуникации и усъвършенстван фърмуер чрез BIOS. Цитираме цитат от Джим Винсент:

„Чипсетът е като гръбначен мозък, който контролира повечето устройства, отговорни за комуникацията с външния свят: процесорът може да се разглежда като безплътен мозък, тъй като се нуждае от чипсет, за да бъде напълно функционален.

всичко Е Процесорът преминава през каналите към чипсета, който след това предава или получава информация от други жизненоважни органи, като видео карти, периферни устройства, устройства за съхранение, аудио, USB и т.н.

На оригиналните компютри всичко е висяло в автобус (включително RAM) . В наши дни компютърът се състои от отделни системи. Шината на паметта (DDR3 канали, от които в съвременните системи обикновено има повече от един), шината към мостовия чипсет (чипсет - северен мост/южен мост, хипертранспорт или QPI) SATA шини, PCI Express (видео карти), USB шини, стари шини (PS2, RS-232, паралелни портове) всички те са отделни обекти, комуникиращи чрез песни и канали, всички се връщат обратно към процесора, за да помогнат за организирането и управлението на инструкциите ефективно и за прекъсване на заявките.

В историята на чипсета имаше много промени в терминологията. В момента Intel се позовава на конфигурацията на моста като PCH (Хъб за контролер на платформа), докато AMD все още използва по-традиционната терминология Northbridge и Southbridge. Както AMD, така и Intel са унифицирали своя чипсет.

Изборът на чип ще повлияе пряко на способността на системата да използва различни функции, като овърклок, конфигурации с няколко GPU (чрез специална PCIe лента) Y. RAID.

Както Intel, така и AMD публикуват блокови диаграми, показващи разликите в чипсета. Ако чипсетът е между чипсетите, проверете диаграмите и проверете дали функциите, които всъщност ще използвате, присъстват в единия, а не в другия.

PCI Express ленти, слотове, PLX/PEX чипове и обща информация

Със смъртта на AGP интерфейса и нарастването на PCI Express преди приблизително повече от десетилетие, бяха наблюдавани нови максимални теоретични ограничения на честотната лента, които значително надвишаваха производителността на устройството по това време. Дори днес нито една потребителска видеокарта не може напълно да насити честотната лента PCI-e 3.0 x16.

Тестът е извършен x8/x8 срещу x16/x16 няколко пъти и тестването е открило делта на a два% (максимум) между двете настройки. Кратката версия на това не е да се притеснявате за настройките на двойна видеокарта x16 срещу дуал x8 .

Тъй като теоретичната максимална честотна лента е толкова висока и защото пропускателната способност рядко (ако го направи) насищайки тази честотна лента, пречките никога не се безпокоят. Особено в реални сценарии, където игрите не са оптимизирани за поставяне на графичен процесор с 100% Зареждане.

Когато свързвате устройствата си с видеокарта или се опитвате да разберете легитимността на маркетинговите твърдения, можете да оцените разликите между тях x8/x16 физическо наблюдение на щифтовете в слота PCIe.

Слот x16 ще има два пъти повече щифтове, отколкото x8 слот (което ще има запълнено половината от слота) . Слот x4 ще има една четвърт от щифтовете на x16 слот, но очевидно ще има същия размер на интерфейса.

Броят на лентите, посветени на PCIe устройства, зависи както от процесора, така и от чипсета. На процесорите на Haswell редица ленти са посветени на PCI-e 3.0 директно от процесора; чипсетът (както се вижда на блок-схемата по-горе) също така картографира песните към интерфейсите PCI-e 2.x.

Устройството PCI-e x16 ще консумира 16 PCIe ленти (от процесор или чипсет), така че ако сте избрали комбинация от CPU/чипсет Какво (например и лекота) има само 16 песни, тогава бихте насители напълно всички налични песни с видеокарта.

The Процесор Intel Haswell имат 16 родни PCIe ленти на своя чип, Z87 предлага 8 допълнителни PCIe 2.x ленти. AMD има по-усъвършенствана PCIe лентова конфигурация с 990FX предлага 38 платки PCIe 2.x и 990Х Y. 970 предлагат 22 PCIe 2.x ленти.

Цялата тази дискусия за ленти или писти, особено с настройката на Haswell PCIe с нисък брой, може би се чудите как някои платки могат да изпълняват тройни или четворни GPU масиви.

Обикновено това се прави с мултиплексор, който може ефективно да обработва лентите два пъти, за да увеличи изкуствено броя на лентите с цената на добавената латентност.

Дънните платки от висок клас правят това с чип PEX (направено от PLX), специално вградено решение, което обикновено е близо до шината PCI-e x16.

Ако се опитвате "да се разтегна" лентите, достъпни от процесора или от чипсета, струва си да се търсят платки, които имат някакъв мултиплексор, като например PLX чип.

Свързани статии от интерес