«Установка, настройка, замена и модернизация процессора»

 

Работа содержит сведения по установке, удалению, настройке и модернизации процессора.

 

Целью является облегчение учащимся освоения основных принципов установки, замены, настройки и модернизации процессора компьютера.

В результате изучения учащиеся должны знать:

·        основные модификации процессоров их отличие друг от друга;

·        основные характеристики (параметры) процессора;

·        как определить тип и быстродействие процессора, установленного на ПК.

·        правила установки и удаления процессора с системной платы

В результате учащиеся должны уметь:

·         правильно устанавливать, удалять, настраивать и модернизировать  процессор.

4.1 Общие сведения

Процессор (рисунок 4.1)– основной компонент компьютера. Это самая важная микросхема в системе, выполняющая команды программного обеспечения и в большинстве случаев определят скорость обработки информации. Современные процессоры содержат миллионы транзисторов, выгравированных на крошечном квадратике кристалла кремния, размер которого составляет примерно 2см² .Это наиболее дорогой компонент компьютера.

 

Рисунок 4.1 Процессор ПК

 

Процессор или чип имеет аббревиатуру CPU (Central Processor Unit – центральный процессор) обычно вставляется в гнездо или слот на системной плате и считается мозгом компьютера. Большинство процессоров в 1999 году изготавливалась по 0.25 микронной технологии, а в 2000 году ей на смену пришла 0.18 и 0.13 микронная технология.

При появлении новой модели ПК, в большинстве случаев это обусловлено выпуском нового процессора.

4.1.1 Основные модификации процессоров персональных компьютеров

Прародителем процессоров можно считать созданный в 1971 году Тедом Хоффом первого микропроцессора 4004. Изначально этот процессор предназначался для микрокалькуляторов и был изготовлен по заказу одной из японских фирм. Однако, начиная с 1980 года, фирмой IBM на базе данного процессора изготовленного фирмой Intel был выпущен первый персональный компьютер IBM PC.

С тех пор было разработано и выпущено большое количество процессоров различных модификаций для персональных компьютеров:

286 – процессор, разработанный фирмой Intel и имеющий 16-разрядные регистры, 16-разрядную шину данных и 24-разрядную шину адреса;

287 – математический сопроцессор, разработанный специально для выполнения операций над числами с плавающей запятой с более высокой скоростью и точностью, чем у основного процессора

386, 386(DX) – процессор, разработанный фирмой Intel и имеющий 32-разрядные регистры, 32-разрядную шину данных и 32-разрядную шину адреса;

386SX – процессор, разработанный фирмой Intel и имеющий 32-разрядные регистры, 16-разрядную шину данных и 24-разрядную шину адреса. Разработан как более дешевый вариант процессора 386DX;

387 – математический сопроцессор, разработанный специально для выполнения операций над числами с плавающей запятой с более высокой скоростью и точностью, чем у основного процессора. Устанавливается в большинстве устройств, использующих процессор 386DX.

486, 486DX – процессор разработанный фирмой Intel и имеющий 32-разрядные регистры, 32-разрядную шину данных и 32-разрядную шину адреса. содержит встроенный Кэш-контроллер на 8 Кбайт кэш-памяти и математический сопроцессор, эквивалентный 387 процессору;

486DX2 – вариант процессора 486DX, который работает на частоте. вдвое превышающий тактовую частоту системной платы. Обозначение DX2 относится к процессорам, распространяемыми отдельными производителями;

486DX4 – вариант процессора 486DX, который работает на частоте. втрое превышающий тактовую частоту системной платы;

486SX – процессор разработанный фирмой Intel и имеющий 32-разрядные регистры, 32-разрядную шину данных и 32-разрядную шину адреса. Разработан как более дешевый вариант процессора 486DX. Отсутствует математический сопроцессор;

Pentium – процессор разработанный фирмой Intel и имеющий 32-разрядные регистры, 64-разрядную шину данных и 32-разрядную шину адреса. Имеет встроенную кэш-память первого уровня, сегментированную на 8 Кбайт для кода и 8 Кбайт для данных. Оснащен математическим сопроцессором, обладает обратной совместимостью с процессором 486.

Pentium Pro процессор разработанный фирмой Intel и имеющий 32-разрядные регистры, 64-разрядную шину данных и 36-разрядную шину адреса. Имеет встроенную кэш-память первого уровня, сегментированную на 8 Кбайт для кода и 8 Кбайт для данных. Включает 256 или 512 Кбайт кэш-памяти второго уровня, выполненный в том же модуле. Оснащен математическим сопроцессором.

Pentium II – процессор разработанный фирмой Intel, представляющий объединение Pentium PRO с технологией ММХ

Pentium III – процессор разработанный фирмой Intel. Обладает дополнительной системой команд SSE, оптимизирован для работы с мультимедиа.

Pentium IV – новейший процессор разработанный фирмой Intel и имеющий 64-разрядные регистры, 64-разрядную шину данных и 64-разрядную шину адреса. Содержит новаторские, расширяющие эффективность архитектурные средства, такие как предсказание и упреждающее выполнение. Дополнен новой системой команд для работы с мультимедиа SSE2.

Celeron – процессор, разработанный фирмой Intel как более дешевая версия процессора Pentium II. Отсутствует кэш-память второго уровня.

Celeron А – процессор, разработанный фирмой Intel как более дешевая версия процессора Pentium II. В отличие от процессора Pentium II Celeron имеет кэш-память второго уровня объемом 128Кбайт.

 

 

 

4.1.2 Гнезда для установки процессоров

·               Socket 7 (Super 7) – Pentium, Pentium MMX, AMD K5, K6, K6-2, K6-3, Cyrix 6x86, 6x86MX, MII;

·               Socket 370 – Celeron, Pentium II, Pentium III;

·               Slot1 – Celeron, Pentium II, Pentium III

·               Slot2 – Pentium II Xeon.

·               Socket A – AMD Athlon, Duron

4.2 Основные параметры процессоров

На сегодняшний день процессор представляет собой совокупность множества устройств, расположенных в одной микросхеме. На любом процессором кристалле располагаются:

1.      Собственно процессор, главное вычислительное устройство. Состоящее из миллионов логических элементов – транзисторов.

2.      Сопроцессор – специальный блок для операций с «плавающей запятой». Применяется для особо точных и сложных расчетов, а так же для работы с рядом графических программ.

3.      Кэш-память первого уровня (Кэш – это быстродействующая память, предназначенная для временного хранения программного кода и данных.) – небольшая (несколько десятков килобайт) сверхбыстрая память, предназначенная для хранения промежуточных результатов вычислений. Во всех процессорах начиная с 486 имеется встроенный (первого уровня) кэш-контроллер с кэш-памятью объемом 8 или 16 Кбайт.

4.      Кэш-память второго уровня – эта память чуть помедленнее, но больше – от 128 до 512 кбайт. В системах Pentium (P5) кэш-память второго уровня устанавливается на системной плате и работает на частоте системной платы. В процессорах семейства Р6 кэш-память второго уровня устанавливается в корпусе процессора. Кэш второго уровня представляет собой быстродействующую статическую память, которая также позволят сократить время простоя процессора при обращениях к системной памяти. Он работает так же, как встроенный: он хранит информацию, передаваемую в процессор, сокращая потери на ожидание.

 

Основными характеристиками процессора является разрядность шины данных и шины адреса, а также быстродействие.

Процессоры классифицируются по двум параметрам: разрядности и быстродействию.

Быстродействие процессора

Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц). Она определяется параметрами кварцевого резонатора, представляющего собой кристалл кварца, заключенный в небольшой оловянный контейнер. Под воздействием электрического напряжения в кристалле кварца возникают колебания электрического тока и называется тактовой частотой. На каждую операцию затрачивается как минимум один такт. Например: обмен данными с памятью процессор Pentium II выполняет за три такта плюс несколько циклов ожидания.

Цикл ожидания – это такт, в котором ничего не происходит, он необходим только для того чтобы процессор не «убегал» вперед от менее быстродействующих узлов компьютера.

Время, затрачиваемое на выполнение команд, также непостоянно. В процессорах 8088 на выполнение одной команды уходит около 12 тактов. В процессорах 286 и 386 этот показатель уменьшился в среднем до 4,5 тактов на операцию, а в 486 – до 2 тактов. В процессоре Pentium время выполнения среднестатистической команды сокращено до одного такта. В процессорах Pentium Pro, Pentium II/III, Celeron, Xeon за один такт выполняется как минимум три команды.

Тактовая частота обозначается цифрой в названии процессора (например Pentium 4 – 1700, т.е процессор поколения Pentium 4 с тактовой частотой 2400 МГц или 2,4 ГГц).

Считается, что быстродействие процессора согласно так называемому «закону Мура», названного в честь нынешнего руководителя фирмы Intel. Каждые полтора года частота микропроцессоров увеличивается не менее, чем в два раза.

Быстродействие процессора определяется не только его тактовой частотой, но и поколением процессора. Поколения процессоров отличаются друг от друга скоростью работы, архитектурой, исполнением, внешним видом и т.п. Так при переходе от процессора Pentium II к Pentium III и от Pentium III к Pentium IV значительно расширена система команд процессора.

Еще одним показателем быстродействия процессора является его модификация. В каждом поколении имеются свои модификации, отличающиеся друг от друга назначением и ценой. Так семейство Pentium III имеет три модификации: Xeon – процессор, предназначенный для работы на серверах корпоративных сетей, собственно Pentium III, и «облегченная» модель Celeron – предназначенный для недорогих настольных систем. Таким образом если сравнивать быстродействие CPU в пределах одной модификации, то чем больше показатель тактовой частоты, тем быстрее будет работать система. Однако если сравнивать процессоры разных модификаций с одинаковой тактовой частотой, например Celeron 1100 и Pentium III 1100 то второй процессор будет работать на 10-15% быстрее первого в зависимости от поставленной задачи. Это объясняется наличием в более мощных процессорах встроенных команд-инструкций, ускоряющих обработку некоторых видов информации – технологии ММХ (для процессоров Pentium), SSE (для процессоров Pentium III) и SSE2 (для процессоров Pentium IV).

Технология ММХ.(multi-media extensions – мультимедийные расширения). Технология ММХ использовалась в старших моделях процессоров Pentium пятого поколения в качестве расширения, которое ускоряет видеосжатие, манипулирование изображением, цифрование и выполнение операций ввода-вывода, осуществляемое с помощью 57 новых команд, а так же введением новой возможности выполнения команд для более эффективной обработки видео-, звуковых и графических данных. Процессор Pentium III, выпущенный в феврале 1999 года, содержит обновления технологии ММХ, которые называются SSE. Это позволяет более эффективно работать с трехмерной графикой, потоками аудио-, видео данных, приложениями распознавания речи. В процессорах Pentium IV используется более современные инструкции SSE2. Основными преимуществами SSE являются: ·        более высокое разрешение и лучшее качество при просмотре и редактировании изображений; ·        лучшее качество воспроизведения аудио-, видеофайлов  в форматах MPEG2, 3, 4. ·        меньшая загрузка процессора при работе приложения распознавания речи. В процессорах фирмы AMD используется аналогичная система инструкций для работы с мультимедиа и трехмерной графикой 3DNow, которая поддерживается большинством производителей игр.

Нередко в документации к процессорам можно встретить такую его характеристику как тип ядра. Данная характеристика определяет способ производства процессора. Так при переходе на новую 0.13 микронную технологию,  произошла и смена «ядер» у процессоров Intel и AMD. Торговые марки при этом остались прежними (Pentium III и Celeron), однако на смену ядрам под кодовым названием Katmai (Pentium III) и Mondocino (Celeron) пришло новое, под названием Coppermine. Базовым ядром для процессоров AMD в 2001 году стали Palomino (Athlon) и Morgan(Duron).

Шина – это набор соединений, по которым передаются различные сигналы. В каждом процессоре – две основные шины для передачи данных и адресов памяти: шина данных и шина адреса. Когда говорят о шине процессора, чаще всего имеют в виду шину данных, представленную как набор соединений для передачи или приема данных, чем больше сигналов одновременно поступает на шину, тем больше данных передается по ней за определенный интервал времени и тем быстрее она работает. Для передачи единичного бита данных в определенный временной интервал посылается сигнал напряжения высокого уровня (около 5 В), а для передачи нулевого бита данный – сигнал напряжения низкого уровня (около 0 В). Чем больше линий, тем больше битов можно передать за одно и тоже время. В процессорах 286 и 386 для передачи и приема данных используется 16 –разрядная шина данных. У 486 – 32 разрядная, а у процессоров семейства Pentium – 64 разрядная шина данных.

Количество битов данных, которое может обработать процессор за один прием, характеризуется разрядностью внутренних регистров. Регистр – это ячейка памяти внутри процессора.

Большинство современных компьютерных систем работают на частоте 100 – 133 МГц. Более новые процессоры Pentium IV разработаны для работы на частоте системной шины 400 МГц. У процессоров фирмы AMD частота системной шины в настоящий момент составляет 266 МГц.

Шина адреса представляет собой набор проводников; по ним передается адрес ячейки памяти, в которую или из которой пересылаются данные.

Корпус типа PGA до недавнего времени был самым распространенным. Он использовался начиная с 80-х годов для процессора 286 и сегодня применяется для процессоров Pentium и Pentium Pro. На нижней части корпуса имеется массив штырьков, расположенных в виде решетки (рисунок 4.2).

 

 

Рисунок 4.2    Процессор Intel в корпусе PGA

 

Корпус PGA вставляется в гнездо типа ZIF (Zerro Insertion Force – нулевая сила вставки). Гнездо ZIF имеет рычаг для упрощения процедуры установки и удаления чипа. Для большинства процессоров Pentium используется разновидность PGA-SPGA (рисунок 4,3), где штырьки на нижней стороне чипа расположены в шахматном порядке.

 

 

 

Рисунок 4.3    Процессор AMD в корпусе SPGA

Корпуса SEC и SEP используется для процессоров Pentium II/III. Корпус этой микросхемы вставляется в разъем системной платы, называемой Slot1.

В компьютерах с быстродействующими процессорами могут возникать серьезные проблемы, связанные с перегревом микросхем. Для охлаждения процессора применяется дополнительный теплоотвод (радиатор). Теплоотводы бывают пассивными и активными. Пассивные теплооотводы являются простыми радиаторами, а активные содержат небольшой вентилятор, требующий дополнительного питания.

 

4.3 Порядок установки и удаления процессора

 

Большинство существующих на сегодняшний день процессоров устанавливаются на системную плату в гнезда типа ZIF (Socket)  и  Slot 1.

 

4.3.1 Установка процессора в гнездо ZIF

 

Для установки нового процессора в гнездо ZIF (рисунок 4.4) системной платы, необходимо выполнить следующие действия:

1.                           Для процессоров типа Socket найдите на процессоре контакт 1. Обычно один из углов микросхемы слегка скошен или помечен точкой, возле него и находится этот контакт.

 

Рисунок 4.4
 Гнездо процессора ZIF

 

2.                           Найдите контакт 1 в ZIF-гнезде процессора, находящемся на системной плате.

3.                          
Поднимите зажимающий рычаг гнезда ZIF (рисунок 4.5).

 

 

Рисунок 4.5 Зажимающий рычаг гнезда ZIF

 

4.                          
Поместите микросхему в разъем, совместив контактные выводы с соответствующими отверстиями (рисунок 4.6 а). Если процессор в разъем не входит, проверьте, правильно ли он ориентирован и совпадают ли контакты.

5.                           Опустите зажимающий рычаг, чтобы зафиксировать микросхему в гнезде (рисунок 4.6 б).

 

а)                                                                            б)

 

Рисунок 4.6    Установка процессора в гнездо ZIF

 

6.                           Убедитесь, что ни один из выводов процессора не согнулся. Если все же у вас согнулся какой-либо вывод, извлеките процессор из гнезда, выровняйте согнутые выводы с помощью плоскогубцев с длинными и узкими губками и снова установите процессор.

 

Если вы неправильно вставите микропроцессор в гнездо, то компьютер не будет работать. Кроме того, возможно повреждение процессора и системной платы.

 

7.                           Установите теплоотвод процессора (рисунок 4.7). Большинство теплоотводных устройств закрепляются либо на самом процессоре, либо крепятся к гнезду одним или несколькими зажимами. Будьте особенно осторожны, прикрепляя теплоотвод к гнезду, постарайтесь не царапать плату, чтобы не повредить припаянные к ней элементы или электрические соединения.

 

 

 

Рисунок 4.7 Установка теплоотвода

 

 

4.3.2 Удаление процессора из гнезда ZIF

 

Для удаления процессора из гнезда ZIF выполните следующие действия:

1.                             Разблокируйте и поднимите рычаг гнезда ZIF для освобождения контактов микропроцессора.

2.                             Аккуратно вытащите микропроцессор из гнезда.

 

 

4.3.3 Установка процессора в гнездо Slot -1(Intel) и Slot-A(AMD)

 

Для процессоров типа Slot  необходимо:

1.                            
Установить универсальный крепежный механизм, который состоит из стоек крепления процессора и механизма поддержки теплоотводного элемента (рисунок 4.8). Большинство процессоров для разъема Slot поставляются с установленным теплоотводным элементом – активным или пассивным.

 

Рисунок 4.8 Крепежный механизм процессора с корпусом SEC

 

2.                            
Установите теплоотвод на корпус процессора (рисунок 4.9).

 

Рисунок 4.9  Установка теплоотвода

 

3.                            
 Установите процессор в гнездо направляя краями по направляющим крепежных стоек (рисунок 4.10). При монтаже процессора соблюдайте осторожность, не нужно прилагать значительных усилий: можно повредить как сам процессор, так и системную плату или расположенные в непосредственной близости с разъемом Slot элементы.

 

Рисунок 4.10. Установка процессора на крепежных стойках

 

4.3.4 Удаление процессора из гнезда Slot-1(Intel) и Slot-A(AMD)

 

Для того, чтобы удалить процессор установленный в Slot 1 необходимо выполнить следующие действия:

1.                               Установленный процессор удерживается на месте двумя зажимами с двух сторон. Отожмите эти зажимы и освободите процессор.

2.                              Аккуратно извлеките процессор из гнезда.

 

Запрещается устанавливать процессор фирмы AMD Athlon в гнездо Slot-1, рассчитанный только для процессоров фирмы Intel. Хотя процессор Athlon и совпадает с Slot-1, такие процессоры полностью не совместимы с подобной системной платой. Для процессора Athlon требуется системная плата со слотом Slot-A

 

На большинстве персональных компьютеров новый процессор распознается и автоматически конфигурируется самой материнской платой. Если компьютер сообщает об ошибке, запустите программу конфигурирования аппаратных средств BIOS, чтобы сконфигурировать установки его CMOS.

Ознакомьтесь с руководством ПК, чтобы убедиться, что не требуется переставлять перемычки на системной плате. Если это все же необходимо, прочитайте в документации производителя платы, как правильно установить на плате перемычки для работы с конкретным процессором. В документации находится схема, показывающая расположение перемычек, и таблица с вариантами их установки для разных типов процессоров.

 

4.4 Модернизация процессора

При создании процессора 486 и более поздних, учитывали тот факт, что может возникнуть необходимость в наращивании вычислительных возможностей, и разработали стандартные гнезда типа Socket, которые подходят для ряда процессоров. Таким образом, имея системную плату с гнездом типа Socket 3, можно устанавливать в него фактически любой процессор 486, а имея плату с гнездом Socket 7 – любой процессор Pentium. Чтобы максимально использовать возможности системной платы, можно установить самый быстрый процессор из числа поддерживаемых платой.

Для того чтобы правильно выбрать процессор на замену, необходимо точно знать, какой процессор в настоящее время установлен на ПК. Это поможет приобрести более быстрый процессор, совместимый с вашей системой.

При выборе нового процессора взамен старого, рекомендуется выбирать процессор приблизительно вдвое быстрее заменяемого. Например, если в настоящее время вы используете процессор с тактовой частотой 300 МГц, то его следует менять на что-либо не ниже 600 МГц.

 

Чаще всего проблемы в работе компьютера возникают  «по вине» других устройств. Процессор является одним из важнейших устройств, поэтому его работоспособность сразу же повлияет на функционирование всей системы в целом. Выявить неисправность процессора можно только с помощью второго заведомо исправного процессора. Однако при этом можно «сжечь» исправный процессор, если, например, неверно выставлены перемычки питания на системной плате. Все действия с процессором необходимо выполнять с особой аккуратностью, а питание компьютера включать только после повторной проверки правильности установки процессора в гнезде и  соответствующих перемычек на системной плате.

В последнее время широко стал использоваться еще один способ увеличить скорость работы процессора – разгон процессора.

Разогнать процессор – означает заставить его работать с большей частотой, чем указана производителем. При сертификации процессора, указывается частота, несколько меньше максимальной, с которой процессор может работать. Это создается для запаса надежности, гарантирующей стабильную и надежную работу процессора на заданной частоте. Разгон осуществляется путем изменения коэффициента N = частота CPU/частота системной платы. Данный коэффициент определяется установкой на системной плате – для того чтобы ускорить работу процессора, достаточно изменить эту установку на ближайшую, более высокую. Коэффициент N выражается кратностью тактовых частот (процессора и платы), например 2х, 2.5х, 3х, 3.5х и т.д.

Разгон процессора является одной из самых распространенных причин возникновения проблем при работе процессоров. Разгон приводит к нагреванию процессора и, как следствие, выходу его из строя. Если вы пытаетесь «разогнать» процессор, то необходимо обращать внимание на температурный режим его работы. Проконтролировать температурный режим можно, или непосредственно прикоснувшись к радиатору процессора, или с помощью программных средств.