Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Питание компонентов материнских плат.
Питание всех компонентов материнских плат (процессора, чипсета, модулей памяти и т.д.) осуществляется от системного блока питания, который подключается к специальному разъему на материнской плате (на любой современной материнской плате имеется 24-контактный ATX-разъем питания, а также дополнительный 4-контактный в ATX12V или 8-контактный в EPS12V разъем питания). Все блоки питания выдают постоянное напряжение ±12, ±5 и +3,3 В, но различные микросхемы системных плат используют напряжения и иных номиналов (разные микросхемы требуют различного напряжения питания). Потому возникает необходимость преобразования и стабилизации постоянного напряжения, получаемого от системного блока питания, в постоянное напряжение, требуемое для питания конкретной микросхемы. Для этого на системных платах используются соответствующие конверторы (преобразователи) напряжения, которые понижают номинальное напряжение источника питания до необходимого значения.
Во всех современных материнских платах используются импульсные преобразователи постоянного напряжения. Понижающий импульсный преобразователь постоянного напряжения для питания процессора часто называют модулем VRM (Voltage Regulation Module - модуль регулирования напряжения) или VRD (Voltage Regulator Down - модуль понижения напряжения). Разница терминов VRM и VRD заключается в том, что модуль VRD расположен непосредственно на материнской плате, а VRM представляет собой внешний модуль, устанавливаемый в специальный слот на материнской плате. В настоящее время внешние VRM-модули практически не встречаются и все производители применяют VRD-модули, но само название VRM так прижилось, что стало общеупотребительным и теперь его используют даже для обозначения VRD-модулей (импульсные регуляторы напряжения питания, применяемые для чипсета, памяти и других микросхем материнских плат, обычно не имеют своего специфического названия, однако по принципу действия они ничем не отличаются от VRD. Разница заключается лишь в количестве фаз питания и выходном напряжении). Преобразователь напряжения характеризуется входным и выходным напряжением питания. Выходное напряжение питания определяется конкретной микросхемой, для которой используется регулятор напряжения, но входное напряжение может быть или 5, или 12 В (сейчас производители материнских плат стали все чаще использовать входное напряжение 12 В).
В многофазных импульсных регуляторах напряжения каждая фаза образована драйвером управления переключениями MOSFET-транзисторов, парой самих MOSFET-транзисторов и сглаживающим LC-фильтром. При этом обычно используется один многоканальный PWM-контроллер, к которому параллельно подключается несколько фаз питания (рис.1).
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Управление аккумуляторными батареями
(ACPI в ноутбуках).
ACPI предоставляет общий механизм обработки событий, который может быть использован для обслуживания таких системных событий, как изменение температуры, управление питанием, подключение, установка и удаление устройств и т.п. Этот механизм обработки событий, предоставляемый ACPI , является очень гибким, т.к. не дает точного описания, каким образом данное событие направляется для обработки в логику чипсета, т.е. это может быть реализовано разными способами, в зависимости от особенностей оборудования и операционной системы. Когда операционная система находится в неактивном состоянии, но при этом не в режиме Sleep, она может использовать команды ACPI для перевода процессора в режим малого потребления энергии. ACPI описывает механизмы перехода компьютера в режим/из режима Sleep, а также описывает общие принципы того, как различные устройства могут активизировать ("пробуждать" - Wake) компьютер. Это позволяет операционной системе переводить устройства компьютера в режимы малого потребления энергии, используя возможности и особенности программных приложений. Таблицы ACPI описывают различные устройства системной платы, их энергетические состояния, режимы сохранения энергии периферийных устройств, подключенных к системной плате, а также методы перевода устройств в различные режимы сбережения энергии. Когда операционная система находится в неактивном состоянии, но при этом не в режиме Sleep, она может использовать команды ACPI для перевода процессора в режим малого потребления энергии.
Политика управления аккумуляторными батареями теперь перемещена из АРМ BIOS в ACPI OS (операционная система с поддержкой ACPI).
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Коммутаторы высоковольтных напряжений Triac
В копировальных аппаратах, лазерных принтерах, современных многофункциональных устройствах необходимо для управления двигателями, лампами сканирующих устройств, мощными лампами и термоэлементами узлов фиксации изображения на бумаге необходимо по сигналам микроконтроллера переключать достаточно мощные электрический ток. Раньше для этих целей использовали электромеханические реле, которые имеют ряд существенных недостатков и недостаточную надежность. Полупроводниковые компоненты продолжают вытеснять из современных устройств традиционные электромеханические компоненты.
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Оптические межкомпонентные соединения.
Высокоскоростные межкомпонентные соединения являются одним из важнейших условий для построения быстродействующих перспективных вычислительных систем. Архитектуры Intel CMP позволяют ликвидировать узкие места и источники неэффективности, общие для других архитектур, но они могут столкнуться с новыми проблемами повышения производительности. Серьезной проблемой являются коммуникационные задержки при передаче данных между многочисленными ядрами, кэш-памятью и другими функциональными компонентами. Новым системам потребуются высокоскоростные межкомпонентные соединения, которые позволят значительно ускорить передачи данных и обеспечат эффективную полезную загрузку процессора. Intel не исключает использование усовершенствованных медных проводников, но в конечном счете видимо неизбежен переход на оптические межкомпонентные соединения, которые могут передавать данные со скоростью света.
По мере увеличения степени интеграции полупроводниковых элементов и тактовой частоты микропроцессоров резко возрастают и требования к суммарной пропускной способности каналов обмена данными между микропроцессором и набором микросхем или между несколькими микропроцессорами на системной плате компьютера. Благодаря быстрому развитию микроэлектронных технологий через несколько лет, например, электронные устройства сопряжения, используемые, в частности, для подключения компьютеров к сети (трансиверы) на КМОП-транзисторах смогут работать на тактовых частотах порядка 14 ГГц, что вполне достаточно для поддержания скорости передачи данных на уровне 20 Гбит/с. Однако для применяемой в настоящее время технологии межкомпонентных соединений на базе медных проводников скорости в 15-20 Гбит/с - это предел, по причине неизбежного на сверхвысоких тактовых частотах ухудшения характеристик сигнала, рассеивания мощности и усиления негативного влияния электромагнитных помех.
Технология оптоволоконных соединений в последние годы стала все активнее применяться при развертывании коммуникационных сетей на коротких расстояниях, в частности, для соединения серверов в центрах обработки данных. В настоящее время оптические проводники уже готовы покорять сверхкороткие расстояния микроэлектронного мира. Благодаря гораздо более высокой пропускной способности по сравнению с металлическими проводниками, оптоволоконные соединения более эффективны для передачи данных от платы к плате, от микросхемы к микросхеме и от элемента к элементу внутри самой микросхемы. Однако стоимость технологии оптических соединений на сверхкоротких расстояниях существенно возрастает из-за использования компонентов на основе арсенида галлия и германия - более дорогостоящих, чем кремний. Кроме того, технология оптических проводников по сравнению с традиционной методикой требует более тонкой юстировки (т. е. взаимного выравнивания интегральных компонентов оптической подсистемы), что значительно усложняет разработку и производство оптического оборудования. Текущие исследования в данной области главным образом сосредоточены на повышении экономической эффективности технологии, особенно с точки зрения производства. Таким образом, можно утверждать, что оптические межкомпонентные соединения вполне смогут заменить электрические проводники (когда будет достигнут приемлемый показатель цена/производительность, а также более высокий уровень производственных возможностей).
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Архитектура кэш-памяти.
В зависимости от способа определения взаимного соответствия строки кэша и области основной памяти различают три архитектуры кэш-памяти: кэш с прямым отображением, полностью ассоциативный кэш-память, частично- или наборно-ассоциативная кэш-память.
Кэш-память с прямым отображением.
В кэш-памяти прямого отображения адрес памяти, по которому происходит обращение, однозначно определяет строку кэша, в которой может находиться требуемый блок. Принцип работы такого кэша поясним на примере несекторированного кэша объемом 256 Кбайт с размером строки 32 байта и объемом кэшируемой основной памяти 64 Мбайт - типичный кэш системной платы для Pentium. Структуру кэш-памяти в такой системе иллюстрирует рис. 1. Кэшируемая основная память условно разбивается на страницы (в данном случае по 256 Кбайт), размер которых совпадает с размером кэш-памяти (256 Кбайт). Кэш-память (и, условно - страницы основной памяти) делится на строки (256 Кбайт/ 32 байт - 8 К строк). Архитектура прямого отображения подразумевает, что каждая строка кэша может отображать из любой страницы кэшируемой памяти только соответствующую ей строку. Поскольку объем основной памяти много больше объема кэша, на каждую строку кэша может претендовать множество блоков памяти с одинаковой младшей частью адреса, которую называют смещением внутри страницы (0 – множество, 1-множество, 2-множество … N-множество 32-х байтных блоков). Одна строка в определенный момент может содержать копию только одного из этих блоков. Номер строки является адресом строки в кэш-памяти, а тег несет информацию о том, какой именно блок занимает данную строку (тег это старшая часть адреса, выставленного процессором при обращении в память или, иначе говоря, номер страницы). Память тегов должна иметь количество ячеек, равное количеству строк кэша, а ее разрядность должна быть достаточной, чтобы вместить старшие биты адреса кэшируемой памяти, не попавшие на шину адреса кэш-памяти. Кроме адресной части тега, с каждой строкой кэша связаны биты признаков действительности и модифицированности данных. В начале каждого обращения к оперативной памяти контроллер кэш-памяти, первым делом, считывает ячейку памяти тэгов с адресом строки, определяемым разрядами А17-А5, сравнивает содержимое этой строки памяти тэгов с разрядами А25-А18 адреса памяти, выставленного процессором, и анализирует признак действительности.
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Драйверы на основе повышающих (Boost, Step-Up) DC/DC-преобразователей для сверхъярких светодиодов.
Яркость модулей светодиодной подсветки Luxeon не уступает яркости люминесцентных ламп с холодным катодом, долговечность светодиодов значительно выше, обеспечивается более широкая цветовая гамма и насыщенность цвета LCD-монитора за счет более эффективного согласования спектральных характеристик цветных фильтров и спектров излучения цветных светодиодов, а также благодаря уникальной конструкции модуля подсветки.
Микросхема МР3204 (см. рис. 1) является типичным представителем классического повышающего DC/DC-преобразователя, который при входном напряжении 2,5...6В позволяет получить на последовательно соединенных светодиодах постоянное напряжение до 21В .
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Коммутация в цепях переменного тока. Симистор.
Симистор — это симметричный тиристор, который предназначен для коммутации в цепях переменного тока. Он может использоваться для создания реверсивных выпрямителей или регуляторов переменного тока. Структура симметричного тиристора приведена на рис. 1, а, а его схематическое обозначение на рис. 1,б. Полупроводниковая структура симистора содержит пять слоев полупроводников с различным типом проводимостей и имеет более сложную конфигурацию по сравнению с тиристором. Вольт-амперная характеристика симистора приведена на рис. 2.
Как следует из вольт-амперной характеристики симистора, прибор включается в любом направлении при подаче на управляющий электрод УЭ положительного импульса управления. Требования к импульсу управления такие же, как и для тиристора. Основные характеристики симистора и система его обозначений такие же, как и для тиристора.
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Команды контроллеров жестких дисков для поддержки защиты от несанкционированного доступа.
Информационные технологии активно используются и в областях, где необходимо ограничение доступа к информации. Начиная со стандарта АТА-3, в набор команд контроллеров жестких дисков введена группа команд защиты. Поддержка команд этой группы определяется содержимым слова (с порядковым номером 128), полученным по команде идентификации. Это слово содержит статус секретности:
бит 0 - поддержка секретности (0 - отсутствует, 1 - имеется);
бит 1 - использование секретности (0 - запрещено, 1 - разрешено);
бит 2 - блокировка режима секретности (0 - отсутствует, 1 - имеется);
бит 3 - приостановка режима секретности (0 - отсутствует, 1 - имеется);
бит 4 - счетчик секретности (0 - отсутствует, 1 - имеется);
бит 5 - поддержка улучшенного режима стирания (0 - отсутствует, 1 - имеется);
биты 6-7 зарезервированы;
бит 8 - уровень секретности (0 - высокий, 1 - максимальный);
биты 9-15 зарезервированы.
Если защита поддерживается, то устройство должно отрабатывать все команды группы Security. С точки зрения защиты, устройство может находиться в одном из трех состояний:
1. Устройство открыто (unlocked) - контроллер устройства выполняет все свойственные ему команды. Устройство с установленной защитой можно открыть только командой Security Unlock, в которой передается блок данных, содержащий установленный при защите пароль. Длина пароля составляет 32 байта, а для исключения возможности подбора пароля путем полного перебора имеется внутренний счетчик неудачных попыток открывания, по срабатывании которого команды открывания будут отвергаться до выключения питания или аппаратного сброса.
2. Устройство закрыто (locked) - контроллер устройства отвергает все команды, связанные с передачей данных и сменой носителя. Допустимы лишь команды общего управления, мониторинга состояния и управления энергопотреблением. Из команд защиты допустимы лишь команды стирания (Security Erase) и открывания (Security Unlock). В это состояние устройство с установленной защитой входит каждый раз по включению питания.
3. Устройство заморожено (frozen) - устройство отвергает все команды управления защитой, но выполняет все остальные. В это состояние устройство переводится командой Security Freeze Lock или автоматически по срабатыванию счетчика попыток открывания устройства с неправильным паролем. Из этого состояния устройство может выйти только по аппаратному сбросу или при следующем включении питания. Срабатывание счетчика попыток отражается установкой бита 4 (EXPIRE) слова 128 блока параметров, бит сбросится по следующему включению питания или по аппаратному сбросу.
Производитель выпускает устройства с неустановленной защитой (по включению оно будет открыто). Система защиты поддерживает два пароля:
- главный (master password),
- пользовательский (user password).
В системе защиты имеются два уровня:
- высокий (high),
- максимальный (maximum).
При высоком уровне защиты устройство можно открывать любым из двух паролей. При максимальном уровне устройство открывается только пользовательским паролем, а по главному паролю доступна только команда стирания (при этом вся информация с носителя будет стерта).
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Регулируемый источник напряжения питания процессора материнской платы Intel DX58S0.
Практически все производители материнских плат (для процессоров Intel) в настоящее время используют технологию динамического переключения числа фаз питания процессора. Данная технология была разработана компанией Intel, производители материнских плат придумывают ей различные названия (у компании Gigabyte она называется Advanced Energy Saver - AES, у ASRock - Intelligent Energy Saver - IES, у ASUS - EPU, у MSI - Active Phase Switching - APS). Но, несмотря на разнообразие названий, все эти технологии реализованы абсолютно одинаково (возможность переключения фаз питания процессора заложена в спецификацию Intel VR 11.1 и все PWM-контроллеры, совместимые со спецификацией VR 11.1, поддерживают ее).
Многофазные схемы сложнее и дороже в реализации, они и сами потребляют больше энергии во время работы, но многофазные импульсные регуляторы напряжения питания позволяют преодолеть ограничение по току, и значительно снизить пульсации выходного напряжения при той же емкости и индуктивности сглаживающего фильтра.
В материнской плате Intel DX58S0 на базе (рис. 1) процессоров Intel Core i7 использован 6-фазный, дискретный регулятор напряжения питания процессора. На рис. 2 показан шестифазный регулятор напряжения питания процессора на базе PWM-контроллера ADP4000 (показаны две его фазы питания) и MOSFET-драйверы ADP3121.
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Особенности построения блока «лазер-сканер»
светодиодных принтеров.
В светодиодных принтерах, как и в лазерных, для получения изображения на бумаге используется электрографический процесс. В обоих случаях луч света (источник которого лазер или светодиоды), интенсивность которого определяется видеосигналами от платы форматера принтера в соответствии с точками изображения распечатываемой страницы, формирует на отрицательно заряженной поверхности светочувствительного барабана «рисунок» из точек построчно, изменяя потенциал точек поверхностности (заряд) формируя «скрытое» изображение, соответствующее требуемому изображению страницы. Луч лазера (света), соответствующий «темным участкам» изображения, нейтрализует отрицательный заряд участка поверхности светочувствительного барабана.
Процесс электрографического формирования изображения показан на рис. 1. Основные различия между светодиодными и лазерными принтерами связаны с конструкцией источника света, засвечивающего барабан. Именно в типе используемого источника света (рис. 2) и кроется разница между лазерным и светодиодным принтером.
Статья добавлена: 16.04.2019
Категория: Статьи
Особенности построения электронных схем управления лазерных принтеров, копиров, МФУ.
Современный лазерный принтер, цифровой копир, многофункциональное устройство имеют, как правило двухуровневую систему управления состоящую из платы форматера и одной или нескольких плат второго уровня. Для проведения ремонтных работ плат управления принтеров, МФУ, цифровых копировальных аппаратов необходимо знание основ построения этих сложных компонентов в объеме, примерно таком же, как и для ремонта системных плат персональных компьютеров.
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи
Стандарты ACPI.
ACPI предоставляет глобальный механизм наблюдения за системными событиями, такими изменение температурной политики, изменение статуса энергопотребления, подсоединение или отсоединение различных устройств, и т.д. (System Events). Кроме этого, ACPI позволяет гибко настраивать, как система должна реагировать на эти события. При простаивании системы, ACPI позволяет переводить процессор в энергосберегающий режим, и выводить его из этого режима в случае необходимости (Processor Power Management). ACPI имеет в виду четыре основных состояния ПК: G0 - обычное рабочее состояние; G1 - suspend, спящий режим; G2-soft-off - режим, когда питание отключено, но блок питания находится под напряжением, и ПК готов включиться в любой момент; G3 - mechanical off - питание отключено полностью.
Состояния процессора Cx определяют энергопотребление процессора и термическое регулирование в пределах глобального состояния системы G0. Состояния Cx обладают специфическим входом и кратко определены ниже.
Состояние C0. В этом состоянии процессор выбирает и выполняет инструкции, реагирует на события, вызывающие прерывания.
Состояние C1. Это состояние процессора (Auto-Halt) имеет самое низкое время ожидания. Аппаратное время ожидания в этом состоянии таково, что операционная система не рассматривает время ожидания как реальный аспект. Помимо установки процессора в состоянии пониженного потребления электропитания, это состояние не имеет других видимых для программы эффектов.
Состояние C2. Состояние процессора C2 (Stop Grant/Sleep) обеспечивает большую экономию энергопотребления, чем в состоянии C1. Большее аппаратное время ожидания для этого состояния реализуется через системные микропрограммы ACPI и операционное программное обеспечение, которое может использовать эту информацию, чтобы определить, когда состояние C1 должно быть использовано вместо состояния C2. Помимо установки части процессора в неактивное состояние, это состояние не имеет других программно-видимых эффектов.
Состояние C3. Состояние C3 предлагает еще более экономное потребление электропитания, чем в состояниях C1 и C2. Неблагоприятное аппаратное время ожидания для этого состояния предусмотрено через системные микропрограммы ACPI и операционное программное обеспечение, которое может использовать эту информацию, чтобы определиться, когда состояние C2 должно быть использовано вместо состояния C3. В состоянии C3 кэш-память процессора поддерживает режим хранения данных, но игнорируют любое к ней обращение. Операционное программное обеспечение обеспечивает поддержку связности кэш-памяти. Более глубокий Sleep (С4) включает состояние Deeper Sleep и состояние Intel Ehanced Deeper Sleep.
Состояния энергопотребления устройств Dx зависят от специфики устройства, и они обычно невидимы пользователю.
Версия сайта для слабовидящих
