Kompyuter qanday ishlaydi
9-bob

Ona plata, shinalar va quvvat

Protsessor, xotira, disk va videokarta bir-birini qanday topadi, ular qaysi yo'llar bilan gaplashadi va rozetkadagi 220 V qanday qilib 1 voltga aylanadi.

Barcha qismlar ona plata (motherboard) orqali bir-biriga ulanadi. Bu ko'p qatlamli (odatda 6-12 qavat) bosma plata bo'lib, uning ichida minglab mis yo'lakchalar signallarni bir qismdan boshqasiga olib boradi. Ona platada protsessor soketi, RAM slotlari, kengaytirish slotlari, disk ulagichlari, BIOS chipi, chipset va tashqi portlar joylashgan.

Ona plata · ATX · 6 qatlamli PCB 12 V (ATX/EPS) → DMI x4 → chipset orqa portlar VRM 12 V → 1.2 V CPU 8 yadro · 4.8 GHz soket LGA1700 1700 kontakt DDR5 DIMM ×4 · 2 kanal · 64 bit M.2 NVMe SSD · PCIe x4 PCIe x16 · GPU PCIe x1 ×2 · Wi-Fi, ovoz kartasi Chipset PCH · I/O boshqaruvi SPI BIOS/UEFI flesh 32 MB CR2032 3 V batareya · soat, CMOS 24-pin ATX 12 · 5 · 3.3 V SATA 6 Gb/s ×2 USB 2.0 / 3.2 headerlar audio manzil ma'lumot / PCIe boshqaruv quvvat
Quvvat kelgach, komponentlar navbat bilan yonadi va har biri qaysi shina orqali kim bilan gaplashishi ko'rsatiladi.
QuvvatCPURAMPCIeChipsetBIOSXulosa
Pastga suring yoki "Boshla" tugmasini bosing — plata jonlanadi.
19-rasm. Ona plataning soddalashtirilgan sxemasi

9.1. Shinalar

Shina (bus) — qurilmalar o'rtasida ma'lumot uzatiladigan umumiy yo'l. Klassik tizimda protsessor va xotira o'rtasida uch turdagi shina bor: manzil shinasi — qaysi xotira yacheykasiga murojaat qilinayotganini bildiradi; ma'lumot shinasi — ma'lumotning o'zini tashiydi; boshqaruv shinasi — o'qish yoki yozish kerakligini, takt va boshqa xizmat signallarini uzatadi. Manzil shinasi kengligi adreslash mumkin bo'lgan xotira hajmini belgilaydi: 32 bitli manzil 232 = 4 GB xotirani adreslay oladi. Shuning uchun eski 32 bitli Windows 4 GB'dan ortiq RAM'ni ko'ra olmas edi.

CPU takt: 0 MAR — manzil registri — MDR — ma'lumot registri — CU — boshqaruv signallari RD (o'qi) WR (yoz) CLK kutmoqda Manzil shinasi · 32 bit qayerga? 2³² = 4 GB adres Ma'lumot shinasi · 64 bit nima? ikki tomonlama ↔ Boshqaruv shinasi RD / WR / CLK — o'qi yoki yoz? DRAM CE dekoder:— RD WR javob ≈ 50–100 ns
Bitta xotira murojaati: manzil → boshqaruv signali → ma'lumot.
ManzilBoshqaruvMa'lumotXulosa
CPU xotiradan 0x1F40 manzilini o'qimoqchi. Sahna o'zi boshlanadi.
20-rasm. Protsessor va xotira o'rtasidagi uch turdagi shina

Zamonaviy kompyuterlarda eski umumiy shina o'rniga tezkor nuqtadan-nuqtaga ulanishlar ishlatiladi. Ularning eng muhimi — PCI Express (PCIe). U ketma-ket "yo'laklar"dan (lane) iborat: x1, x4, x16. Videokarta odatda x16 slotga, NVMe SSD esa x4 ga ulanadi. PCIe 4.0 ning bitta yo'lagi sekundiga ~2 GB uzatadi, demak x16 — ~32 GB/s. Har bir yangi avlod tezlikni ikki barobar oshiradi.

9.2. Chipset va BIOS

Chipset — ona platadagi yordamchi mikrosxema. U protsessor bevosita boshqarmaydigan qurilmalarni — USB portlar, SATA disklar, audio, tarmoq kartasi — boshqaradi. BIOS/UEFI — ona platadagi flesh chipda saqlanadigan kichik dastur. U kompyuter yoqilganda birinchi bo'lib ishga tushadi, qurilmalarni tekshiradi va operatsion tizimni yuklaydi. Ona platadagi kichik tabletka batareya (CR2032) BIOS sozlamalari va soatni kompyuter o'chiq paytda ham saqlab turadi.

9.3. Quvvat bloki (PSU)

Kompyuter qismlari o'zgarmas past kuchlanish bilan ishlaydi, rozetkada esa 220 V o'zgaruvchan tok. Quvvat bloki uni kerakli kuchlanishlarga aylantiradi: 12 V (protsessor va videokarta uchun), 5 V (USB, ba'zi disklar), 3.3 V (xotira va mikrosxemalar). Zamonaviy PSU'lar impulsli (switching) tipda: ular tokni avval to'g'rilaydi, keyin yuqori chastotada (~100 kHz) kalitlab, kichik transformator orqali pasaytiradi va filtrlaydi. Yuqori chastota tufayli transformator kichik va yengil bo'ladi. Protsessor yonidagi VRM (kuchlanish regulyatori) esa 12 V ni yanada aniq ~1.0-1.4 V ga tushiradi.

Quvvat bloki (PSU) · impulsli · 650 W — V — V — V — V Rozetka220 V AC · 50 Hz Diodli ko'prikto'g'rilash · AC → DC Kalit + transformatorMOSFET ~100 kHz Filtrkondensator + induktor 12 V→ CPU (VRM orqali 1.2 V), GPU 0.0 Vruxsat ±5 % 5 V→ USB, SATA disklar 0.0 Vruxsat ±5 % 3.3 V→ RAM, chipset, M.2 0.0 VPower Good: yo'q 50 Hz sinusoida manfiy yarmi ag'dariladi 100 kHz impulslar, kichik amplituda pulsatsiya silliqlanadi
220 V ACTo'g'rilashKalitlashFiltrChiqish
Rozetkadan 220 V o'zgaruvchan tok keladi. Uni bosqichma-bosqich kuzatamiz.
21-rasm. Quvvat blokining ishlash sxemasi

PSU samaradorligi "80 Plus" sertifikati bilan belgilanadi (Bronze, Gold, Platinum). Gold sertifikatli blok rozetkadan olingan energiyaning kamida 87-90% ini qismlarga yetkazadi, qolgani issiqlikka aylanadi.

9.4. Sovutish

Protsessor sarflagan deyarli barcha energiya issiqlikka aylanadi. Kuchli protsessor 100-250 vatt, videokarta esa 300-450 vatt issiqlik chiqarishi mumkin — bu kichik elektr isitgich bilan barobar. Issiqlik protsessordan termopasta orqali mis yoki alyuminiy radiatorga o'tadi, issiqlik quvurlari uni qovurg'alarga tarqatadi, ventilyator esa havoga chiqaradi. Suyuqlik bilan sovutishda esa issiqlik suv yordamida uzoqroqdagi radiatorga olib boriladi. Harorat 95-100 °C dan oshsa, protsessor o'zini himoya qilish uchun chastotasini pasaytiradi (throttling).

CPU ona plata · yuk: 30 % · 45 W qovurg'alar radiator asosi ← termopasta issiqlik quvurlari (mis) ventilyator · 1200 rpm issiq havo → Sensorlar CPU harorati 45 °C 35100 °C · Tjmax chastota4.8 GHz quvvat45 W ventilyator1200 rpm throttling: yo'q yo'l: CPU → pasta → radiator → havo
YukIssiqlik yo'liVentilyatorThrottlingXulosa
CPU 30 % yukda, 45 °C. Hozir og'ir vazifa (render) boshlanadi.
Havo bilan sovutish. Issiqlik yo'li: CPU → termopasta → radiator → issiqlik quvurlari → qovurg'alar → ventilyator havoga chiqaradi.
Tekshirish: yuqoridagi test va 14-savol