Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Необходимо отметить, что все указанные компоненты обладают всеми недостатками многокомпонентных решений, например, большая площадь, которую занимают указанные элементы на печатной плате по сравнению с однокомпонентными вариантами.

Микросхема Power Stage (официальное название IR3550) — это однокомпонентное решение в составе MOSFET-драйвера, одного P-канального и двух (иногда одного) N-канального МОП-транзисторов.

Для изготовления Power Stage разработаны и внедрены высокотехнологичные производственные процессы, обеспечивающие высокие параметры характеристик указанных микросхем.

Микросхемы PowIRstage выпускаются вместе с полностью оптимизированным драйвером МС. В отличие от других производителей компонентов, практикующих применение для полевых транзисторов драйверов сторонних производителей, компания International Rectifier гарантирует полную совместимость оптимизированного драйвера и транзисторов, размещенных на одной подложке (схема Driver+ MOSFET).

Созданные на основе данной микросхемы новые решения энергопитания обеспечивают максимальную энергоэффективность, устойчивую работа под нагрузкой до 60 А, всесторонний мониторинг и комфортный микроклимат в системном блоке. Как уже отмечалось, мощное и качественное энергопитание необходимо и в штатных режимах производительных процессоров, и в режимах их разгона, отличающихся повышенным энергопотреблением (зависит от частоты и напряжения питания).

Необходимо добавить, что данная микросхема стала очередным нововведением и основой конструкторской разработки Ultra Durable пятой версии, получившей наименование “технология Ultra Durable 5″.

В следующей части  данной статьи приведены отличительные признаки всех версий Ultra Durable. 
    

>>    Часть 6 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Ultra Durable 5

Учитывая дальнейшее повышение тактовых частот, что требует адекватного энергопитания, конструкторы решили усовершенствовать и элементы преобразователей, интегрированных в архитектуру материнских плат.

Соответствующие решения они воплотили с помощью очередной разработки Ultra Durable, получившей наименование “технология Ultra Durable 5“. Среди ее преимуществ качественная элементная база, способность стабильно работать в условиях повышенных нагрузок (в том числе в режимах разгона), оптимальный температурный режим, высокая энергоэффективность и продолжительный срок службы изделий, то есть все лучшее предшествующих вариантов Ultra Durable.

В материнских платах Gigabyte семейства Ultra Durable 5 применяются цифровые PWM-контроллеры и специализированные регуляторы напряжения PowIRstage производства компании International Rectifier. Они обеспечивают непрерывное качественное питание ключевых компонентов системы во всех режимах. Это касается не только стандартных режимов, но и разгона (в случае процессоров Intel Core второго и третьего поколений целесообразно использовать модели, в наименовании которых значится суффикс «K»), включая даже экстремальные режимы.  

Чтобы оценить по достоинству данное решение, необходимо напомнить, что зону питания процессора образуют различные компоненты, основная задача которых – обеспечение энергоснабжения процессора (PWM-контроллер, MOSFET-драйвер, P- и N-каналые МОП-транзисторы, дроссели, конденсаторы и другие элементы схемы).

MOSFET или МОП-транзистор — один из ключевых и самых дорогих компонентов зоны выполняет функции переключателя, который управляет процессом, разрешая или запрещая прохождение по цепи электрического тока в направлении процессора (ЦП). Процедура переключения контролируется MOSFET-драйвером и PWM-контроллером.

О других особенностях Ultra Durable 5 —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 5 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Ultra Durable 2

Итак, в 2006 году компания Gigabyte внедрила новый отраслевой стандарт качества, сделав ставку на твердотельные конденсаторы (Solid Capacitor), которые стали применятся во многих продуктах, вместо типовых электролитических.

В следующем варианте Ultra Durable конструкторы Gigabyte дополнили качественные конденсаторы двумя конструкторскими нововведениями в материнских платах. Этими нововведениями стали следующие дополнительные компоненты:

• дроссели с ферритовыми сердечниками,
• специальные мощные транзисторы.

Кстати, теперь дроссели с ферритовыми сердечниками стали неотъемлемой частью преобразователей и фильтров в схемах преобразователей источников питания.

Однако ранее в составе таких схем использовались дроссели со стальными сердечниками. Они были технологичны и дешевы, но с повышением рабочих частот, что связано с использованием высокопроизводительных компонентов, стальные дроссели стали плохо справляться со своими функциями. Именно поэтому их заменили дросселями с ферритовыми сердечниками, способными работать на существенно больших значениях тактовых частот.

Ферритовые сердечники дросселей, сменившие своих стальных предшественников, выполнены из сплава оксида железа и других металлов. Изделия из этого сплава обладают свойством дольше удерживать электромагнитную энергию при высоких частотах по сравнению со стальными. Это приводит к меньшим потерям энергии и к уменьшению электромагнитного излучения, что упрощает разработку компактных вариантов дизайна и увеличивает надежность компьютерных систем.

Вторая инновация — это применение в источниках питания специальных мощных транзисторов (MOSFET — МОП), обладающих низким сопротивлением в открытом состоянии (Low RDS(on)).

Здесь следует напомнить, что транзисторы MOSFET (Metal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistor) — это комплементарные полевые МОП-транзисторы, которые способны выполнять функции коммутаторов в электрических цепях (КМОП-ключ).

Остается добавить, что указанные мощные транзисторы играют важную роль в подаче питания на высокопроизводительные процессоры и другие компоненты материнской платы, необходимые для работы современных ресурсоемких приложений и игр.

Использование новых транзисторов в цепях питания позволяет повысить уровень энергосбережения. Более комфортный температурный режим, в котором функционируют полевые транзисторы с пониженным сопротивлением при переключении состояний, способствует:

• уменьшению требований к системам охлаждения транзисторов,
• уменьшению локальных нагревов материнской платы,
• снижению энергозатрат.

Об очередном варианте Ultra Durable — Ultra Durable 3 —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Итак, приведенный выше вариант обладает всеми недостатками многокомпонентных решений. Некоторые из них перечислены ниже.

В качестве примера можно привести большую площадь на печатной плате, занимаемую перечисленными элементами по сравнению с однокомпонентными вариантами.

А еще реализация многокомпонентных решений обходится обычно дороже однокомпонентных решений из-за большей совокупной стоимости элементов, большей трудоемкости, и, как было отмечено ранее, большей площади печатной платы.

К этому можно добавить, что  многокомпонентные решения, как правило, по показателям надежности уступают однокомпонентным решениям. 

Микросхема Power Stage (официальное название IR3550), предлагаемая в Ultra Durable 5, — это однокомпонентное решение в составе MOSFET-драйвера, одного P-канального и двух (иногда одного) N-канального МОП-транзисторов.

Для изготовления Power Stage разработаны и внедрены высокотехнологичные производственные процессы, обеспечивающие высокие параметры характеристик указанных микросхем.

Микросхемы PowIRstage выпускаются вместе с полностью оптимизированным драйвером МС. В отличие от других производителей компонентов, практикующих применение для полевых транзисторов драйверов сторонних производителей, компания International Rectifier гарантирует полную совместимость оптимизированного драйвера и транзисторов, размещенных на одной подложке (схема Driver + MOSFET).

Созданные на основе данной микросхемы новые решения энергопитания обеспечивают максимальную энергоэффективность, устойчивую работа под нагрузкой до 60 А, всесторонний мониторинг и комфортный микроклимат в системном блоке.

Необходимо добавить, что данная микросхема стала очередным нововведением технологии Ultra Durable пятой версии.

Остается только привести основные компоненты Ultra Durable 5:

• Твердотельные конденсаторы,
• Дроссели с ферритовыми сердечниками, 
• МОП-транзисторы с Lower RDS,
• 70-мкм медные слои печатной платы,
• Защита печатной платы от влажности,
• Микросхемы PowIRstage.

В качестве примеров материнских плат с Ultra Durable 5 можно привести несколько современных моделей материнских плат Gigabyte, ориентированных на использование процессоров Intel Core второго и третьего поколений и созданных на основе соответствующих чипсетов.

Примеры и важнейшие параметры ряда материнских плат с Ultra Durable 5 —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 5 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Среди преимуществ Ultra Durable 5 следует выделить следующие основные достоинства:

• качественная элементная база,
• способность стабильно работать в условиях повышенных нагрузок, включая режимы разгона,
• оптимальный температурный режим работы элементов,
• высокая энергоэффективность,
• продолжительный срок службы изделий.

В материнских платах Gigabyte семейства Ultra Durable 5 применяются цифровые PWM-контроллеры и специализированные регуляторы напряжения PowIRstage производства компании International Rectifier. Эти контроллеры и регуляторы обеспечивают непрерывное, качественное питание ключевых компонентов системы энергопитания.  

Чтобы оценить по достоинству данное решение, необходимо напомнить, что зону питания ЦП образуют различные компоненты, основной задачей которых является обеспечение энергоснабжения процессора. При этом важнейшими из них являются:

• PWM-контроллер,
• MOSFET-драйверы,
• P- и N-канальные МОП-транзисторы,
• дроссели,
• конденсаторы,
• другие элементы схемы энергопитания ЦП.

Остается добавить, что транзистор MOSFET (он же МОП-транзистор) является одним из ключевых и самых дорогих компонентов зоны питания ЦП. Он выполняет функции специального переключателя, который управляет всем процессом преобразования, разрешая или запрещая прохождение по цепи питания электрического тока в направлении ЦП. Процедура же переключения контролируется специальным MOSFET-драйвером и PWM-контроллером.

Все указанные компоненты составляют многокомпонентное решение. Оно обеспечивает сравнительно эффективное энергопитание ЦП. Однако такое решение обладает и рядом недостатков, присущих сложным, многокомпонентным вариантам.

Об однокомпонентном решении и его преимуществах —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Увеличение толщины печатных проводников в материнских платах обеспечило улучшение ряда их свойств, например, следующих важных характеристик:

• существенное снижение температуры,
• повышение энергоэффективности,
• улучшение стабильности работы.

Как следствие, это положительно повлияло на работу всей системы компьютера. Особенно благотворно это сказалось при работе комплектующих в жестких условиях оверклокинга (от англ. overclocking — работа компьютерных компонентов на повышенных тактовых частотах).

Действительно, увеличение толщины токопроводящих слоев уменьшило потери на передачу токов высоких уровней, достигающих иногда десятков ампер.

Как известно, передачи по печатным проводникам импульсных сигналов, которые характеризуются большими значениями передаваемого электрического тока, сопровождаются значительными перепадами напряжений из-за конечной проводимости проводников.

Остается добавить, что значительные перепады напряжений негативно сказываются на стабильности работы элементов материнской платы и компьютерных комплектующих.

Кроме того, при таких передачах выделяется немало тепла, которого тем больше, чем выше сопротивление проводников. И чем больше сопротивление проводников, тем больше энергии тратится впустую.

В результате приходится увеличивать число и мощность преобразователей, а также источника питания таких цепей. А это все повышает цену компьютера и стоимость его эксплуатации.

Дополнительное улучшение в материнских платах обеспечивает увеличение и толщины слоя заземления. Это не только улучшает энергопитание, но и позволяет улучшить экранировку высокочастотных цепей, что улучшает электромагнитную совместимость элементов.

В дополнение к перечисленному, удвоенная толщина слоев меди обеспечивает более эффективное охлаждение критических участков материнской платы, в том числе от процессора и расположенных рядом с ним компонентов.

Все это позволяет без нарушения надежности значительно повысить частоту работы элементов, что характерно для режимов разгона.

Еще одним улучшением является совершенствование изоляционного материала, используемого в производстве печатных плат. В результате конструкторы повысили  защиту от влажности, что еще больше увеличило устойчивость, надежность и ресурс материнских плат.  

Учитывая дальнейшее повышение тактовых частот, что требует адекватного повышения энергопитания, конструкторы усовершенствовали и элементы преобразователей, интегрированных в архитектуру материнских плат.

Все указанные наработки конструкторы Gigabyte воплотили в своих изделиях, присвоив своей разработке очередной порядковый номер Ultra Durable: технология Ultra Durable 5.

О преимуществах и достоинствах Ultra Durable 5 —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Значительная часть технологий, внедряемых производителями материнских плат, направлена на повышение основных параметров выпускаемых ими изделий. К таким изделиям относятся:

• устойчивость,
• надежность,
• ресурс работы. 

Одной из таких перспективных разработок является технология Ultra Durable компании Gigabyte.

Со времени первого варианта Ultra Durable в архитектуре и производстве материнских плат произошли большие изменения.

Например, конструкторы отказались от традиционных для тех изделий обычных оксидных конденсаторов. Они заменили их эквивалентными моделями с твердым электролитом, надежность которых достигает 50 000 часов.

А еще конденсаторы с твердым электролитом обладают крайне низкими электрическими потерями. Это улучшает их работу в качестве фильтров.

Кроме того, низкие потери при работе конденсаторов уменьшают их теплообразование, что не только продлевает их ресурс, но и улучшает температурный режим электронных схем и снижает расход энергии.

Остается добавить, что качественные конденсаторы повышают устойчивость и надежность работы электронных схем, в составе которых используются такие элементы.

В дальнейшем конструкторы Gigabyte дополнили качественные конденсаторы с твердым диэлектриком дросселями с ферритовыми сердечниками и специальными мощными транзисторами, которые теперь стали частью локальных источников питания, интегрированных в архитектуру материнских плат.  

Необходимо отметить, что ранее в составе схем преобразователей использовались дроссели со стальными сердечниками. Однако с повышением рабочих частот, что связано с использованием современных высокопроизводительных компонентов, традиционные стальные дроссели стали плохо справляться со своими функциями.

Замена их на ферритовые дроссели обеспечила уменьшение потерь энергии и уменьшение электромагнитного излучения. Это упростило разработку компактных вариантов дизайна и увеличило надежность компьютерных систем.

Использование же специальных мощных полевых транзисторов (англ. metal-oxide-semiconductor field effect transistor, MOSFET — МОП, металл-оксид-полупроводник ), обладающих низким сопротивлением в открытом состоянии (Low RDS(on)), дополнительно уменьшила потери. Использование таких транзисторов в цепях питания позволяет повысить уровень энергосбережения, уменьшить требования к системам охлаждения транзисторов, уменьшить локальные нагревы материнской платы.

В дальнейшем модификации подверглась и сама топология печатной платы. В частности, конструкторы удвоили толщину слоя меди в слоях питания и заземления.

О улучшении характеристик материнских плат благодаря удвоению толщины слоя меди в проводниках питания и заземления —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Увеличению производительности ПК способствует и поддержка шинного интерфейса PCI Express 3.0. Очередная, на этот раз уже третья версия технологии PCI Express предоставляет максимальную пропускную способность новым дискретным видеоадаптерам и PCIe SSD. При этом обеспечена примерно, удвоенная пропускная способность (рис. 5).

Рис. 5.  Пропускная способность интерфейсов PCI Express 2.0 и PCI Express 3.0

А еще материнские платы Gigabyte 7-й серии комплектуются эксклюзивной утилитой EZ Setup, предоставляющей пользователям очень простой доступ к новейшим технологиям Intel, которые позволят повысить быстродействие ПК .

С утилитой EZ Setup пользователь сможет воспользоваться тремя ‘EZ’ инсталляторами которые быстро установят и настроят следующие ключевые технологии Intel:

• Intel Smart Response,
• Intel Rapid Start,
• Intel Smart Connect.

Внесены инновации и в конструкции материнских плат. Так, например, в добавление к преимуществам Ultra Durable 3 компания анонсировала комплекс мер, получивших наименование Ultra Durable 4 Classic и направленных на дальнейшее улучшение характеристик:

• Только твердотельные конденсаторы,
• Новое стекловолокно в печатных платах,
• Транзисторы в преобразователях энергопитания (транзисторы MOSFET) с низким сопротивлением канала в открытом состоянием (RDS (on)),
• Микросхемы с усиленной защитой от повреждения статическим электричеством,
• Технология DualBIOS,
• Защита от перепадов напряжения.

А еще для ряда моделей расширена комплектация за счет добавления модулей Gigabyte Bluetooth 4.0 + WiFi, представленных PCIe-платой расширения. Эта плата обеспечивает взаимодействие ПК с внешними устройствами средствами беспроводных интерфейсов Bluetooth 4.0 и IEEE 802.11 a/b/g/n.

Рис. 6.  Модуль Gigabyte Bluetooth 4.0 + WiFi

Данной платой комплектуются расширенные варианты следующих моделей:

• G1.Sniper 3,
• GA-Z77X-UD5H WIFI,
• GA-Z77X-UD3H WIFI

Некоторые подробности об архитектуре нескольких моделей материнских плат 7-серии —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Оценивая достоинства перспективных инноваций, реализованных в материнских платах Gigabyte 7-серии (серии Z77), необходимо подчеркнуть, что конструкторы уделили большое внимание вопросам настройки и контроля.

Технология тонкой настройки M.I.T. дает доступ ко всем параметрам платы, а также настройке нового модуля питания 3D Power engine.

3D Power — это интерактивная утилита дающая доступ к настройкам и мониторингу напряжения, фазы и частоты.

Пользователь может воспользоваться настройками этих параметров в реальном времени, что обеспечивает контроль и тонкую настройку ключевых параметров для достижения высокой стабильности, производительности и устойчивой работы системы в режиме Overclocking.

В материнских платах Gigabyte серии Z77 используются преимущества эксклюзивного модуля питания All Digital Engine для обеспечения максимального питания мощных процессоров. Применение цифровых контроллеров позволяет обеспечить более точную и своевременную подачу энергии на наиболее энергоемкие и чувствительные к качеству питания компоненты системы. Индивидуальные цифровые контроллеры питания используются для ядер процессора, интегрированной графики, контроллера памяти и самой оперативной памяти.

Для повышения производительности ПК в материнских платах реализованы ряд специальных разработок.

Увеличить скорость работы системы можно за счет использования, например, специального миниатюрного модуля mSSD, устанавливаемого в специальный разъем (рис. 3)

Рис. 3.  Разъем и модуль mSSD

Накопители mSATA просты в установке, занимают мало места, мало потребляют и не требуют лишних кабелей, что актуально для компактных ПК.

Часть из разработок направлена на увеличение возможностей видеоподсистемы. Благодаря реализованной технологии Lucid Virtu обеспечиваются: быстрый отклик, улучшенная обработка видео и плавное воспроизведение при минимальных энергозатратах. Указанная функция позволяет пользователям динамически переключаться между интегрированным видеоадаптером и мощной дискретной видеокартой в зависимости от нагрузки (рис. 4).

Рис. 4.  Динамическое переключение интегрированных и дискретных видеосредств

Тема повышения производительности компьютерных систем с помощью аппаратно-программных средств, реализованных в материнских платах 7-серии, продолжена  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Благодаря низким уровням теплообразования процессора и чипсета в конструкции GA-GC330UD для процессора и микросхем чипсета применяются компактные средсва охлаждения. При этом для процессора Intel Atom 330 и компоненты ввода/вывода ICH7 чипсета Intel 945GS используются только одиночные радиаторы, а для компоненты GMCH данного чипсета — сравнительно небольшой радиатор с миниатюрным вентилятором.

Важной особенностью материнской платы GA-GC330UD является  использование в ее печатной плате медных слоев удвоенной толщины для шин питания и заземления.

А еще в составе электронных компонентов применены высококачественные элементы с низкими потерями. К таким элементам относятся, в частности, твердотельные конденсаторы, мощные транзисторы MOSFET, высокочастотные дроссели с ферритовыми сердечниками.

Все это обеспечило высокие уровни надежности и энергоэффективности компьютерных систем, созданных на основе GA-GC330UD.

Остается добавить, что производительности настольного компьютера, созданного на основе  материнской платы GA-GC330UD, достаточно не только для выполнения традиционных офисных задач, но для воспроизведения аудио и широкой гаммы разнообразных видеофайлов. Последнее касается и видеофайлов стандартов HD.

В качестве иллюстрации мультимедийных возможностей следует отметить, что при тестовом воспроизведении видеофайлов стандарта HD 720p загрузка центрального процессора составила менее 35%.

Успешным в процессе тестирования оказался и просмотр ряда фильмов стандарта HD 1080p умеренных значений битрейтов. Загрузка центрального процессора составила 70-100%.

Указанные мультимедийные возможности связаны с наличием в архитектуре процессора Intel Atom 330 двух физических ядер, а также с дополнительной реализацией технологии Hyper-Threading.

Здесь следует напомнить, что данная технология, впервые появившаяся в микроархитектуре NetBurst процессоров Intel Pentium 4, обеспечивает аппаратную поддержку многопоточности в обработке информации.

Остается добавить, что в результате указанных микроархитектурных особенностей центральный процессор Intel Atom 330, интегрированный в состав материнской платы GA-GC330UD, воспринимается операционной системой как четырехъядерный.

И эта модель, действительно, работает во многих задачах именно как четырехъядерный процессор (рис. 2), у которого два физических ядра, но четыре логических.

Рис. 2.  Работа процессора Intel Atom 330 

Особенности тестовой системы, созданной на основе материнской платы GA-GC330UD, и оценка результатов разгона рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
    

Евгений Рудометов
 

 >>    Часть 2 
  

В материнских платах 900-й серии с AM3+ реализована и достаточно эффективная схема питания.

Основой этой системы уже традиционно для плат Gigabyte является оригинальная конструкторско-технологическая разработка, названная ее созателями технологией Ultra Durable 3 (рис. 5).

Рис. 5.  Основные характеристики Ultra Durable 3

Итак, технология Ultra Durable 3 — это специальная конструкторская разработка системных плат для домашних настольных компьютеров. Согласно ее спецификации изделия Gigabyte выполнены на базе печатных плат с удвоенной толщиной слоя меди в цепях питания и заземления.

Кроме того, в составе плат с Ultra Durable 3 устанавливаются энергоэффективные дроссели с ферритовым сердечником, полевые транзисторы с низким сопротивлением канала и японские твердотельные конденсаторы (срок службы 50 тыс. час).

И конечно, стабильность работы процессора в значительной степени зависят от модуля регулятора напряжения питания процессора VRM (Voltage Regulator Module). В состав конструкцию данного модуля входят дроссели, конденсаторы, полевые транзисторы, управляющая микросхема.

Для повышение эффективности и надежности работы VRM, а также компактности, конструкторы объединили пару полевых транзисторов с управляющей микросхемой в единый модуль — драйвер MOSFET.

Кроме того, конструкторы повысили частоту работы VRM. Это увеличило  эффективность преобразования и снизило пульсации, то есть повысило качество электропитания.

Для улучшения энергопитания используется улучшенная 8+2-фазная (в ряде младших моделей — 4+1-фазная) система питания. При этом число активных фаз энергопитания зависит от вычислительной нагрузки.

С помощью технологии Easy Energy Saver можно управлять энергосбережением. Для активации необходимо с помощью мышки нажать на кнопку Easy Energy Saver.

В результате пользователю предлагается выбрать один из трех готовых профилей режимов питания процессора. Данная утилита самостоятельно определит и установит оптимальный уровень напряжения питания процессора в зависимости от загрузки.

Указанная аппаратно-программная организация энергопитания в материнских платах обеспечивает следующие преимущества:

• повышает эффективность,
• снижает нагрузку на средства охлаждения,
• уменьшает уровень акустического шума,
• улучшает надежность.

Необходимо отметить, что перечисленным моделям материнских плат уделяется особое внимание обеспечению надежности.

Аппаратно-программные средства повышения надежности материнских плат 900-й серии рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов
 

  >>    Часть 3 
  

Энергоснабжение элементов материнской платы GA-EG45M-DS2H осуществляется через систему импульсных преобразователей.

В их составе используются:

• дроссели с ферритовыми сердечниками,
• высоконадежные твердотельные конденсаторы,
• качественные транзисторы MOSFET, которые в открытом состоянии имеют низкое сопротивление канала. 

Это позволило уменьшить потери и увеличить кпд преобразователей, что в конечном счете обеспечивает:

• экономию энергии,
• уменьшение теплообразования,
• снижение нагрузки на охлаждающие средства.

Остается добавить, что встроенные в архитектуру GA-EG45M-DS2H средства мониторинга предоставляют возможность контроля основных параметров, к которым относятся:

• уровни напряжения питания,
• значения температуры,
• частоты вращения охлаждающих вентиляторов.

Основные элементы и топология GA-EG45M-DS2H — на Рис. 5.

Рис. 5.  Элементы и топология GA-EG45M-DS2H

Из реализованных фирменных средств следует отметить традиционные Virtual Dual BIOS, Q-Flash, Xpress Recovery2, Xpress Install и, конечно, утилита управления Easy Tune 5 Pro.

Реализованные в GA-EG45M-DS2H аппаратно-программные средства оверклокинга (от англ. overclocking — разгон — форсированные режимы функционирования компонентов, работа которых осуществляется на повышенных частота) позволяют гибко управлять производительностью системы, например, установить частоту процессорной шины 1600 МГц, а памяти — 1066 МГц. При этом для обеспечения устойчивости работы компонентов предусмотрена возможность изменения не только их частотных режимов и таймингов, но и значений напряжения питания. 

В дополнение к упомянутым функциональным возможностям в данной плате инженеры Gigabyte реализовали свою фирменную технологию Dynamic Energy Saver Advanced. Эта технология призвана обеспечить экономное использование электроэнергии за счет динамического изменения числа используемых фаз питания.

В результате удается снизить энергопотребление, и, следовательно, уменьшить еще и уровень теплообразования. А это в свою очередь снижает нагрузку на системы охлаждения элементов и способствует уменьшению уровня акустического шума.

В дополнение к перечисленным функциональным возможностям данная плата поддерживает ставшими уже традиционными операционные системы Microsoft Windows VISTA/XP.

Результаты тестирования GA-EG45M-DS2H приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 5 
      

Евгений Рудометов
 

  >>    Часть 3 
  

Итак, в дизайне материнских плат Gigabyte используется технология Ultra Durable 3. Согласно ее спецификациям в дизайне плат используются:

• Проводники удвоенной толщины для слоев питания и заземления,
• Твердотельные конденсаторы высокой надежности,
• Специальные транзисторы MOSFET, обладающие низким сопротивлением канала в открытом состоянии (Рис. 3),
• Ферритовые дроссели с низкими потерями на высоких частотах.

Все это повышает ресурс, надежность и стабильность работы материнских плат, как в штатных режимах, так и в режимах оверклокинга.

Рис. 3.  Тепловая эффективность новых транзисторов

Указанные нововведения позводили конструкторам и технологам полностью переработать дизайн материнских плат. В результате внедрения перспективных технологий и на основе новейших элементов компания Gigabyte выпустила ряд линеек своей продукции, отличающихся функциональными возможностями и ценой.

Один из примеров реализации Ultra Durable 3 в материнских платах Gigabyte приведен на Рис. 4.

Рис. 4.  Пример материнской платы с реализацией Ultra Durable 3

В дополнение к описанным усилиям по экономии энергии и улучшению условий работы электронных элементов в современных материнских платах Gigabyte реализован ряд интересных аппаратно-программных средств.      

Здесь следует напомнить, что современные высокопроизводительные компоненты, работающие на высоких частотах, характеризуются высокими уровнями энергопотребления. Как уже отмечалось выше, ток потребления центрального процессора достигает нескольких десятков ампер. Это очень много. Но что много важнее — это накладывает очень высокие требования на средства энергопитания. Как результат, требуются очень мощные транзисторы, высокоемкие конденсаторы, большие катушки, дроссели и т.п. Такие решения сложны и дороги.

В качестве альтернативы, конструкторы уже давно используют многоканальные (многофазные) источники. Это упрощает схемотехнику и увеличивает надежность энергопитания. А теперь конструкторы Gigabyte решили оптимизировать работу системы энергопитания.

Идеологической и аппаратно-программной основой оптимизации работы узлов и подсистем стали ряд инноваций, в качестве примера которых можно назвать технологию Dynamic Energy Saver, а также утилиты Power Saving и Easy Tue 5 Pro.

Dynamic Energy Saver, Power Saving и Easy Tue 5 Pro рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 5 
      

Евгений Рудометов
 

  >>    Часть 2 
  

Оценивая достоинства Ultra Durable 3, необходимо отметить, что удвоенная толщина слоев меди в материнских платах, созданных согласно спецификациям данной технологии, обеспечивает более эффективное охлаждение элементов. Это обеспечивается благодаря лучшему отводу тепла от критических участков системной платы, в том числе от центрального процессора и расположенных рядом с ним электронных компонентов.

В результате указанного технологического решения материнские платы с Ultra Durable 3 позволяют снизить рабочие температуры на величину до 50 °C по сравнению с традиционными вариантами, использованными ранее (Рис. 2).

Рис. 2.  Тепловая эффективность дизайна Ultra Durable 3

Все это позволяет без ухудшения показателей устойчивости и надежности значительно повысить частоту работы элементов материнских плат, что характерно для форсированных режимов оверклокинга (от англ. overclocking — разгон — работа компонентов на повышенных частотах).

Еще одной инновацией, реализованной в Ultra Durable 3, является применение  в материнских платах специальных конденсаторов с твердым электролитом, поставляемые ведущими японскими производителями. Средний срок службы этих элементов достигает 50000 часов (более пяти лет непрерывной работы). Это способствует увеличению ресурса бесперебойной эксплуатации материнских плат.

А еще конденсаторы с твердым электролитом обладают крайне низкими электрическими потерями, что улучшает их работу и уменьшает их теплообразование.

Остается добавить, что  использование в материнских платах конденсаторов с твердым электролитом благодаря их свойствам повышает устойчивость и надежность работы электронных схем, а следовательно, и компьютерных систем.

Кстати, оценивая уменьшение теплообразования, нельзя не отметить еще две инновации, реализованные в Ultra Durable 3.

Первая из них — это использование в архитектуре материнских плат дросселей с ферритовыми сердечниками. Здесь следует напомнить, что дроссели — это катушки индуктивности, которые запасают энергию и тем самым регулируют токи. Они являются неотъемлемой частью преобразователей и фильтров в схемах преобразователей источников питания.

Ранее в составе преобразователей использовались дроссели со стальными сердечниками. Они были технологичны и дешевы, однако с повышением рабочих частот стали плохо справляться со своими функциями.

С целью повышения энергоэффективности их заменили на новые аналоги. В новых катушках  индуктивности (дросселях) использует более дорогие ферритовые сердечники. Ферритовые сердечники дросселей выполнены из сплава оксида железа и других металлов, который обладает свойством дольше удерживать электромагнитную энергию при высоких частотах по сравнению со стальными. Это приводит к меньшим потерям энергии и к уменьшению электромагнитного излучения, что увеличивает надежность системы.

Вторая инновация — это применение в источниках питания специальных транзисторов MOSFET (MOSFET, MOS-FET, MOS FET — Metal–Oxide–Semiconductor Field Effect Transistor — полевой транзистор структуры Метал-Оксид-Полупроводник — МОП), обладающих низким сопротивлением в открытом состоянии (Low RDS(on)). Эти мощные транзисторы играют важную роль в подаче питания на высокопроизводительные процессоры и другие компоненты системной платы, необходимые для работы современных ресурсоемких приложений и игр. Использование новых транзисторов в цепях питания позволяет повысить уровень энергосбережения, уменьшить требования к системам охлаждения транзисторов, уменьшить локальные нагревы материнской платы (Рис. 3).

В следующей части  данной статьи рассмотрены другие инновации,  реализованные в материнских платах Gigabyte.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов
 

  >>    Часть 1 
  

Еще одной инновацией, реализованной в Ultra Durable 3, является применение  в материнских платах высоконадежность конденсаторов.

Не секрет, что надежность конденсаторов в традиционных решениях оставляет желать лучшего. Действительно, довольно часто причиной нестабильной работы компьютерных систем были именно данные элементы, число которых исчисляется многими десятками даже в платах начального уровня.   

В материнских платах с Ultra Durable 3 применяются специальные конденсаторы с твердым электролитом. Средний срок службы таких элементов, выпускаемых известными японскими производителями, достигает 50 000 часов, что превышает пять лет непрерывной работы. Таким образом, использование данных высоконадежных элементов способствует увеличению ресурса бесперебойной эксплуатации материнских плат.

А еще конденсаторы с твердым электролитом обладают крайне низкими электрическими потерями. Это улучшает их работу в качестве фильтров. Кроме того, низкие потери уменьшают их теплообразование, что не только продлевает их ресурс, но и улучшает температурный режим электронных схем и снижает расход энергии. Остается добавить, что качественные конденсаторы повышают устойчивость и надежность работы электронных схем, в составе которых используются такие конденсаторы.

Кстати, оценивая уменьшение теплообразования, нельзя не отметить еще две инновации, реализованные в Ultra Durable 3.

Первая из них — это использование в архитектуре материнских плат дросселей с ферритовыми сердечниками. Они являются неотъемлемой частью преобразователей и фильтров в схемах преобразователей источников питания.

Ранее в составе таких схем использовались дроссели со стальными сердечниками. Они были технологичны и дешевы, однако с повышением рабочих частот, что связано с использованием высокопроизводительных компонентов, стальные дроссели стали плохо справляться со своими функциями.

В новых моделях материнских плат, созданных согласно инноваций Ultra Durable 3, использует более дорогие ферритовые сердечники. Ферритовые сердечники дросселей выполнены из сплава оксида железа и других металлов, который обладает свойством дольше удерживать электромагнитную энергию при высоких частотах по сравнению со стальными. Это приводит к меньшим потерям энергии и к уменьшению электромагнитного излучения, что упрощает разработку компактных вариантов дизайна и увеличивает надежность компьютерных систем.

Вторая инновация — это применение в источниках питания специальных транзисторов (MOSFET — МОП), обладающих низким сопротивлением в открытом состоянии (Low RDS(on)). Эти мощные транзисторы играют важную роль в подаче питания на высокопроизводительные процессоры и другие компоненты материнской платы, необходимые для работы современных ресурсоемких приложений и игр. Использование новых транзисторов в цепях питания позволяет повысить уровень энергосбережения, уменьшить требования к системам охлаждения транзисторов, уменьшить локальные нагревы материнской платы.

Остается добавить, что снижение температуры элементов, достигаемое за счет использования новых элементов и применения нового дизайна материнских плат, позволяет упростить систему охлаждения микросхем чипсета и элементов преобразователя процессора. В результате системы охлаждения можно создавать без традиционного вентилятора на главной микросхеме чипсета, применяя только радиаторы, соединенные тепловыми трубками.

Указанные нововведения позводили полностью переработать дизайн материнских плат и на основе новейших элементов выпустить ряд линеек, отличающихся между собой функциональными возможностями и ценой. Один из примеров приведен на Рис. 2.

Рис. 2. Пример материнской платы с реализацией Ultra Durable 3

В дополнение к описанным нововведениям в современных материнских платах Gigabyte реализованы и другие интересные аппаратно-программные средства, способствующие увеличению надежности, производительности и энергоэффективности компьютерных систем.

Среди них необходимо отметить, например, технологию Dynamic Energy Saver Advanced, призванную обеспечить экономное использование электроэнергии за счет динамического изменения числа используемых фаз питания, в результате чего повышается эффективность использования энергопитания.

А еще есть много дополнительных аппаратных опций и множество фирменных утилит. Но это темы уже других статей.
    

>>    Часть 1