Привет! Продолжаем говорить об интересных компонентах системной платы, о которых мало кто знает, но какие очень важны. И сегодня рассмотрим, что такое тактовый генератор на материнской плате, как работает, зачем необходим и как так получилось, что без него ПК в принципе не сможет существовать.
Генератор тактовой частоты — что это такое, определение термина
Генератор частоты — это небольшая микросхема, которая находится на материнской плате. Она создаёт электрические импульсы, которые учитываются процессором, а через него и всеми компонентами как самой платы, так и подключёнными к ней.
Импульсы необходимы, чтобы синхронизировать друг с другом все процессы, которые выполняет материнская плата. Благодаря импульсам, управляющим передачей и приёмом информации, все задачи выполняются быстро и правильно, а вы видите результат этой работы в виде быстрой скорости обработки ваших запросов.
Звучит, возможно, не очень понятно, но я расскажу подробнее далее.
Его функции и для чего нужен
Тактовый генератор создаёт электрические импульсы установленной частоты. Поменять частоту можно только путём замены устройства.
Любой процесс, происходящий в ПК, а точнее выполнение любой задачи, связано с командами. Команды выполняются процессором, а инициируются — пользователем. Каждая команда выполняется за определённое количество тактов, может даже за один, если она простая. И если вам кажется это знакомым, то да, я говорил об этом в материале об архитектурах процессоров. Вы можете его прочесть в качестве небольшого дополнения к этой теме.
Главная функция всех таких устройств — создавать те самые такты, которые требуются процессору для выполнения задачи. Такты помогают процессору не только выполнять команды, но и синхронизировать работу всех остальных компонентов ПК при её выполнении.
Обычно устройство имеет внутри кристалл (кварцевый в корпусе из олова) и сам генератор. Когда на кристалл попадает напряжение, тот начинает колебаться, а уже эти колебания преобразуются в импульсы — такты. Звучит просто, но только из-за того, что я стараюсь не углубляться в технические подробности, чтобы не запутать читателя в и так непростой системе.
Логично предположить, что чем выше частота генерации тактов, тем компьютер более производителен, ведь тогда он выполняет больше задач за промежуток времени. И это предположение будет верно, поэтому нередко оверклокеры, то есть те, кто любит разгонять процессоры, могут менять на системной плате генераторы на более мощные, и тем самым заставлять процессор работать бодрее. Кстати, это влияет на энергопотребление.
В качестве дополнения стоит сказать, что генераторные устройства установлены не только на материнках ПК, но и на многой другой электронике.
Как выглядит генератор тактовых частот на материнской плате
Обсуждаемое нами устройство не так просто найти на материнской плате, так как оно маленькое и чёрное, то есть никак не выделяется.
От него отходит много контактов в разные стороны, а наверху написан серийный номер с указанием бренда или без него.
Проще всего использовать схему системной платы или поискать информацию в интернете о конкретно вашей модели.
Виды тактовых генераторов
У тактовых генераторов есть разновидности. Так, вы можете встретить:
- Общего назначения.
- Программируемые.
Если говорить кратко, программируемые создают разные частоты, и им не нужно изменение аппаратной части под каждый конкретный случай, а устройства общего назначения так не могут, здесь применяется фазовая автоподстройка частоты.
Типы генераторов
Генераторы системных плат, помимо того, что имеют разные подвиды, ещё и делятся на типы. Причём по разным признакам. Например, если рассматривать стабильность устройства, здесь можно выделить два типа:
- Долговременная стабильность.
- Кратковременная стабильность.
Долговременная предполагает, что изменение частоты происходит за длительный промежуток времени, а кратковременная — за короткий. Тип стабильности влияет на то, где именно может быть применено устройство.
Длительная стабильность учитывает промежутки времени, исчисляемые годами, так что эти устройства не используются в обычной электронике. А вот кратковременную стабильность можно встретить буквально везде.
Правда, есть устройства, например, относящиеся к телекоммуникациям, где важны оба типа стабильности. Тогда используются особые генераторы с рубидием, помещённым в специальную нагретую камеру.
Но дальше я расскажу о типах генераторных устройств по их конструкции.
Классический
Самые простые не имеют кристалла в своём составе, зато у них есть RC-цепочка, связывающая инверторы. Номиналы резистора и конденсатора будут влиять на частоту колебаний.
Учитывая простоту, здесь могут быть добавлены дополнительные схемы для управления амплитудой сигнала, его формой и т. д.
И пусть конструкция устроена несложно, а значит стоит дешевле, из-за этого она теряет стабильность.
Кварцевый
Кварцевый — это тот, который был очень популярен у материнских плат до появления следующего подтипа. Выше я уже рассказывал, как он работает.
Есть генератор, преобразующий колебания, и кварцевый кристалл (выращивается искусственно), имеющий с внешней стороны оловянный корпус. На кристалл попадает напряжение, тот начинает механически колебаться, а эти колебания обрабатываются в такты. Те передаются процессору.
Кварц + микросхема генерации
Если говорить о настоящем моменте, то материнским платам постоянно требуется обрабатывать много процессов с разными частотами, и в этом им помогает программируемая микросхема генерации. Как и говорит название, это устройство состоит из кварцевой сердцевины и микросхемы генерации. При подаче сигнала кварцевого резонатора, микросхема на своих выводах будет выдавать частоту, которая поделена или умножена на изначальную.
Чтобы поделить частоты и увеличить тем самым их количество для более точных расчётов используются триггеры. Смесители, делители и умножители частот усложняют схему, но делают её более надёжной и стабильной. А если учитывать скорость обработки команд благодаря такому подходу, популярность их неудивительна.
Всё же, понять, что это такое — генератор тактовой частоты и для чего он нужен, бывает непросто. Но вы точно запомните, что системной плате и многой другой электронике он очень нужен. А если вы захотите заняться разгонами процессора, в эту тему можно будет погрузиться подробнее. Больше о материнских платах вы можете узнать из уже имеющихся в моём блоге материалов, а также будущих, о выходе которых легко узнать из моих социальных сетей, на них я рекомендую подписаться. Увидимся!
С уважением, автор блога Андрей Андреев.
