Реферат: Техническое и информационное обеспечение ПК
Внешняя память (ВЗУ) предназначена для размещения больших объемов информации и обмена ею с оперативной памятью. Для построения внешней памяти используют энергонезависимые носители информации (диски и ленты), которые к тому же являются переносимыми. Емкость этой памяти практически не имеет ограничений, а для обращения к ней требуется больше времени, чем ко внутренней.
Внешние запоминающие устройства конструктивно отделены от центральных устройств ПК (процессора и внутренней памяти), имеют собственное управление и выполняют запросы процессора без его непосредственного вмешательства. В качестве ВЗУ используют накопители на магнитных и оптических дисках, а также накопители на магнитных лентах.
ВЗУ по принципам функционирования разделяются на устройства прямого доступа (накопители на магнитных и оптических дисках) и устройства последовательного доступа (накопители на магнитных лентах). Устройства прямого доступа обладают большим быстродействием, поэтому они являются основными внешними запоминающими устройствами, постоянно используемыми в процессе функционирования ПК. Устройства последовательного доступа используются в основном для резервирования информации.
Устройства ввода-вывода служат соответственно для ввода информации в ПК и вывода из нее, а также для обеспечения общения пользователя с машиной. Процессы ввода-вывода протекают с использованием внутренней памяти ПК. Иногда устройства ввода-вывода называют периферийными или внешними устройствам ПК. К ним относятся, в частности, дисплеи (мониторы), клавиатура, манипуляторы типа «мышь», алфавитно-цифровые печатающие устройства (принтеры), графопостроители, сканеры и др. для управления внешними устройствами (в том числе и ВЗУ) и согласования их с системным интерфейсом служат групповые устройства управления внешними устройствами, адаптеры или контроллеры.
Пульт управления служит для выполнения оператором или системным программистом системных операций в ходе управления вычислительным процессом.
4.2. Микропроцессоры
Микропроцессор, как известно, является «сердцем» любого компьютера, в том числе и ПК. И значительную часть современных «сердец» производит компания Intel. Фирма Intel, до конца 1997г. выпускала процессоры Pentium с частотами 75, 90, 120, 133,150, 166, 200МГц. Их особенности: встроенный в процессор кэш 1-го уровня 16Кб; технология изготовления-0,35микрон (для процессоров 120МГц и ниже-0,6микрон); содержат ~3,3млн. транзисторов.
Доминирующее положение Интел на рынке 586х процессоров способствовало тому, что тактовая частота, используемая Pentium, фактически легла в основу классификации производительности всех процессоров того времени. Поэтому фирмы IBM, Cyrix, AMD совместно разработали стандарт для измерения реальной производительности всех процессоров того времени. Эта концепция, получившая название «Р-рейтинг» базируется на тесте Winstone. Этот системный эталонный тест размером в 60Мб состоит из 13 прикладных программ представляющих наиболее важные сектора рынка.
Таким образом, каждому кристаллу AMD-K5 или 6х86 присуждается Р-рейтинг, который не случайно совпадает с величиной тактовой частоты соответствующего процессора Pentium. Если показатель производительности находится в промежутке между двумя величинами тактовой частоты Intel, избирается более низкая величина, т.е. производительность скорее преуменьшается, чем преувеличивается. Например, «кристалл AMD-K5-PR133» обладает по меньшей мере таким же быстродействием, что и Intel Pentium 133МГц. При этом о тактовой частоте AMD-K5 ничего не говорится ввиду того, что ядро К5 обладает очень высокой эффективностью и достижение производительности, например, на уровне Pentium-166, не требует даже удвоения тактовой частоты (отметим, что Pentium-166 умножает внешние 66МГц в 2,5раза, а К5-РR166 только в 1,75раза).
Некоторые особенности К5: кэш 1-го уровня 24Кб; технология-0,35микрон; количество транзисторов~4,3млн.
Процессоры Cyrix (и идентичные им IBM) имеют официальное название 6х86Р120+, 6х86Р133+, 6х86Р150+, 6х86Р166+, 6х86Р200+. Изготовлены по технологии – 0,5микрон (0,65 для Р120+), кэш 1-го уровня 16Кб, дополнительный кэш команд – 256б, количество транзисторов~3млн.
В конце 1995г. фирма Intel выпустила в продажу процессор Pentium Pro (Р6) и до начала 1997г. он оставался самым мощным и дорогим процессором. Pentium Pro выпускался со следующими тактовыми частотами: 133, 150, 166, 180, 200МГц. Технология изготовления – 0,35микрон, кэш 1-го уровня 16Кб, кэш 2-го уровня 256 или 512Кб, внутренняя шина 300бит, количество транзисторов – 5,5млн. Одним из значительных отличий от предыдущих процессоров является наличие кэш-памяти 2-го уровня в самом кристалле процессора. Этот процессор был ориентирован в основном для применения в серверах и рабочих станциях.
Следующим шагом стало появление в 1998г. процессоров с поддержкой технологии ММХ (Multimedia Extentions). Технология ММХ - большой шаг вперед. Система команд Pentium пополнилась, стараниями инженеров Intel, 57 новыми инструкциями, которые ускоряют вычисления, обычные для аудио, двух- и трехмерной графики, синтеза речи и ее распознавания, а также в коммуникационных алгоритмах. Процессоры с архитектурой ММХ обладают вычислительными мощностями, позволяющими выполнять мультимедийные и коммуникационные задачи, сохраняя при этом запас производительности для выполнения других задач и приложений. Эти инструкции ускоряют выполнение мультимедийных операций, например, работу графических и коммуникационных программ, написанных с учетом технологии ММХ. Кроме того, быстродействие нового процессора Pentium MMX повышено по сравнению с Pentium за счет большего кэш 1-уровня – 32Кб (16Кб для кода и 16Кб для данных) и оптимизированной внутренней архитектуры. Задачи по обработке изображений на ММХ-машинах просчитываются на 50% быстрее, чем на ПК с обычными Pentium. Даже если приложение не имеет специальной поддержки технологии ММХ, на ММХ-процессорах оно все равно будет работать быстрее на 7-11%.
Некоторые особенности процессора Pentium ММХ: встроенный кэш 32Кб; технология – 0,35микрон; количество транзисторов~4,5млн.; выпускались с тактовыми частотами 133, 150, 166, 200, 233МГц.
Технологию ММХ поддерживают также процессоры фирмы Cyrix. Улучшенная архитектура процессора Cyrix 6х86Мх способствует повышению производительности 16- и 32-разрядных приложений. Кроме того, в этом кристалле применена собственная реализация фирмы Cyrix технологии ММХ. 6х86Мх имеет дополнительные команды, дающие в итоге больший выигрыш в скорости работы (по сравнению с ММХ), если программное обеспечение определит, что работает с 6х86Мх и сможет использовать эти команды. Например, операции множественного накопления, часто использующиеся в приложениях с 3D-графикой, выполняются за 2 такта вместо 3 тактов у Intel. Процессор 6х86Мх на 150-200% быстрее, чем аналогичный по тактовой частоте 6х86.
Некоторые особенности Cyrix 6х86Мх: встроенный кэш 1-го уровня 64Кб; технология – 0,25микрон; количество транзисторов~6,5млн.; тактовые частоты – 180, 200, 225, 233МГц.
Линейный ряд микропроцессоров Pentium получил дальнейшее развитие с представлением фирмой Intel в 1997г. процессора Pentium II. Если считать Pentium MMX обычным Pentium, только с ММХ – расширениями в наборе команд, то есть основания утверждать, что Pentium II – это усовершенствованный Pentium Pro с ММХ – расширениями. Действительно, в ядре процессора Pentium II гораздо меньше микро архитектурных отличий от Pentium Pro, чем между Pentium и Pentium Pro. Помимо введения блока, ответственного за выполнение операций ММХ, в новом процессоре удвоен объем кэш-памяти 1-го уровня (16Кб для команд и 16Кб для данных) и увеличено число внутренних буферов. Как и Pentium Pro, Pentium II выпускается с установленной кэш-памятью 2-го уровня, однако, в целях снижения стоимости процессора, она вынесена за пределы кристалла. Кэш 2-го уровня расположен рядом с процессором на плате картриджа SEC (Single Edge Contract) устанавливаемого в Slot 1 и функционирует на более низкой частоте, чем сам процессор, но быстрее, чем если бы он находился на системной плате.
Некоторые особенности процессора Pentium II: встроенный кэш 1-го уровня 32Кб; второго – 512Кб; технология 0,35микрон; внутренняя шина 300бит; количество транзисторов~7,5млн.; тактовые частоты 233, 266, 300, 333МГц; частота внешней шины – 66Мгц. Дальнейшее развитие этот модельный ряд получил в процессорах Pentium II работающих на тактовых частотах 350, 400, 450, 500МГц и использующих внешнюю шину на 100МГц.
Фирма Cyrix ответила на появление процессоров Pentium II выпуском процессора MII (5х86МII), сопоставимого с Pentium II 300МГц и использующего внешнюю шину 100МГц. Этот процессор устанавливается на материнскую плату с разъемом Socket 7. В 1998г. появился микропроцессор Cyrix Cayenne (Mxi), который является конкурентом Pentium II 400МГц. Он содержит специальные инструкции фирмы Cyrix для работы с 3D-графикой и задачами с плавающей запятой. Используется набор команд, совместимый с 3D-Now (фирмы AMD). Но польза от этих инструкций видна лишь в программах, написанных в расчете на них.
В офисных приложениях (большинство технических программ) эти процессоры имеют хорошую скорость, но вот для обработки графики современных игр они мало пригодны из-за медленного встроенного сопроцессора (для обработки чисел с плавающей запятой).
Фирма AMD также выпустила свой аналог процессора Pentium II. Это процессор К6, хотя и не имеющий более высокой производительности, но стоящий значительно дешевле. Процессор Pentium II потребовал серьезной перепланировки системной платы (Slot 1), тогда как К6 (как и MII) устанавливается в разъем Socket 7, предназначенный для обычного Pentium. Нужно отметить, что для полного использования возможностей процессора на плате должно быть предусмотрено «двойное питание» и соответствующий BIOS. Размер кэш 1-го уровня – 64Кб (32Кб для команд и 32Кб для данных). Такой размер позволяет преодолеть присущие стандарту Socket 7 ограничения в эффективности обмена с памятью, не позволявшие до последнего времени совместимым с Pentium процессорам достигать в реальных приложениях производительности Pentium Pro даже при сравнимом процессорном быстродействии.
