Информатика и компьютерные науки (стр. 13 из 14)
Для удовлетворения массового спроса пользователей корпорация Intel разработала ряд интересных процессоров для "недорогих систем" с ограниченными возможностями расширения. В этих недорогих компьютерах можно разместить меньше периферийных устройств, их быстродействие ниже, чем у систем с "полноценными" Pentium II. В 1998 г. в производство компьютеров низкоценового уровня было внедрено целое созвездие процессоров, объединенных общим названием Celeron.
В 1998 г. для применения в мощных серверах и рабочих станциях был разработан процессор Pentium II Хеоn (рис. 2.3). Этот процессор создан в ходе реализации программы Intel Inside, которая опирается на все наиболее важные достижения архитектуры Р6 (обозначение к процессорам шестого поколения Intel). Процессор Pentium II Хеоn располагает всеми средствами температурного контроля и стабилизации напряжения, присущими Pentium II.
Процессоры шестого поколения Pentium III и Pentium III Xeon — это усовершенствованные варианты процессоров Pentium II и Pentium II Xeon. Pentium III имеет следующие основные характеристики:
Изготавливается по 0,25 мкм технологии.
Работает на тактовой частоте 450 и 500 М Гц.
Содержит дополнительные компоненты для обработки 70 новых команд, улучшающих работу с графическими программами.
Располагает разделенной кэш-памятью первого (32 Кбайт) и второго (512 Кбайт) уровней.
Поддерживает работу с двумя процессорами.
Pentium III Xeon имеет дополнительные, по сравнению с Pentium III, возможности:
работает на тактовых частотах 500 и 550 МГц;
поддерживает совместную работу от 2 до 8 процессоров;
выпускается с кэш-памятью второго уровня 512 Кбайт, 1 Мбайт, 2 Мбайт (500 МГц) или 512 Кбайт (550 МГц).
В настоящее время компания Intel ведет разработки полностью 64-разрядного процессора седьмого поколения с кодовым именем Merced, который, предположительно, будет работать с тактовой частотой 1000 МГц.
Шины ПК
Рассмотрим более подробно блок-схему современного ПК (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Блок схема ПК.
Электронные модули компьютера объединяются шинами нескольких типов. Существуют: шина процессора (хост-шина), шина ОЗУ, системные шины, периферийные шины.
Хост-шина - самая быстрая из шин ПК; она соединяет ЦП со всеми остальными компонентами. Шина ОЗУ также очень быстрая, но в отличие от хост-шины имеет меньшую пропускную способность.
В IBM-совместимых компьютерах используются следующие стандарты шин:
ISA - стандартная индустриальная шина (Industrial Standard Architecture);
EISA - усовершенствованная шина ISA (Enhanced ISA);
МСА - шина микроканальной архитектуры (Micro Channel Architecture);
VL-bus, или VESA-bus - стандарт локальной шины, разработанный Video Electronic Standards Association (VESA Local bus);
PCI - локальная шина для подключения периферийных устройств (Peripheral Component Interconnect).
В таблице 1.2 представлены характеристики наиболее распространенных системных шин, используемых в ПК.
Таблица 1.2. Характеристики системных шин
| Системная шина | Частота на материнской плате (МГц) | Разрядность шины (бит) | Скорость передачи данных (Мбайт/с) |
| ISA | 8 | 16 | 8 |
| EISA | 8,33 | 32 | 33,32 |
| МСА | 10 | 32 | 21,6 |
| VESA-bus 1.0 | 33 | 32 | 130 |
| PCI 2.0 | 33 | 32 | 132 |
| PCI2.1 | 66 | 64 | 528 |
В одном ПК могут встречаться комбинации шин, например шины PCI и ISA. Стандартные шины имеют разъемы расширения, к которым подсоединяются платы контроллеров периферийных устройств. Для согласования электрических характеристик между шиной PCI и шинами других типов устанавливаются электронные мосты, благодаря которым на системной шине PCI удается разместить до десяти плат расширения.
Графическая шина AGP (Accelerated Graphics Port) помогает системной шине PCI разгрузиться от потока видеоданных. Для работы этой шины в систему добавлены некоторые аппаратно-программные компоненты. Плата графического акселератора должна поддерживать функции и режимы работы протокола AGP. Плата графического контроллера AGP устанавливается в специальный разъем на материнской плате. Графический контроллер AGP может быть встроен также на материнскую плату. В этом случае в дальнейшем видеоподсистему нельзя будет модернизировать.
Для аппаратной поддержки шины AGP используются системные чипсеты (такие как Triton 82440BX, VIA VP3 (ETEQ6628), SIS5591, Ali Aladdin V), способные за один такт системы выполнить две операции - передачу данных между процессором и шиной PCI, а также чтение команд и видеоданных из оперативной памяти. Причем на шине AGP организовано два разделенных канала - для команд и видеоданных.
Шина AGP имеет несколько версий. Первая версия AGP 1х обеспечивает скорость передачи до 264 Мбайт/с при тактовой частоте 66 МГц. Версия AGP 2х поддерживает скорость передачи 528 Мбайт/с на частоте 66 МГц, а AGP 4х - 1 Гбайт на частоте 133 МГц. Последняя версия шины несовместима с ранними версиями.
Система памяти
Система памяти ПК включает следующие компоненты: оперативную память, сверхоперативную память, кэш-память, память базовой системы ввода-вывода и память системного конфигуратора и часов реального времени.
Оперативная память (ОЗУ) - это основная память компьютера, предназначенная для хранения текущих данных и выполняемых программ, а также копий отдельных модулей операционной системы. Большинство программ в процессе выполнения резервируют часть ОЗУ для хранения своих данных. К данным, хранящимся в ОЗУ, ЦП может обращаться непосредственно, используя хост-шину. После отключения питания компьютера все содержимое ОЗУ стирается.
Каждая ячейка ОЗУ может хранить данные объемом в один байт и имеет свой уникальный адрес. Для удобства управления оперативная память разбивается на банки (memory banks). Ёмкость и разрядность используемых в банках микросхем зависит от конструкции материнской платы.
На первых ЭВМ объем оперативной памяти составлял всего 1 Мбайт. Причем под программы пользователя отводилось только 640 Кбайт, так называемая основная память. Остальная часть памяти резервировалась для служебных целей: для передачи изображения на экран; для обеспечения взаимодействия с дополнительными устройствами компьютера и др. Эта часть памяти носит название верхней памяти.
Отдельной строкой стоит BIOS - базовая система ввода-вывода (Base Input-Output System). Ее основные функции:
Инициализация и начальное тестирование аппаратных средств.
Настройка и конфигурирование аппаратных средств и системных ресурсов.
Выполнение основных низкоуровневых операций ввода-вывода.
Загрузка операционной системы.
Что это означает? В настоящий момент разработано очень много различных типов дополнительных устройств (например, много различных видов жестких дисков). Если машине каждый раз придется определять, какие устройства, с какими параметрами присутствуют в схеме, то подготовка ЭВМ к работе заняла бы столько времени, что работать было бы уже некогда. Поэтому некоторые характерные особенности устройств (в частности дисководов и жестких дисков) хранятся в BIOS.
Вся оперативная память кроме BIOS является энергозависимой, т.е. при выключении компьютера ее содержимое очищается. Только BIOS питается от специальных батареек или аккумуляторов, что гарантирует сохранение настроек.
640 Кбайт памяти очень быстро перестали устраивать пользователей. Поэтому вскоре были разработаны расширенная (extended) и дополнительная (expanded) памяти.
Дополнительная память представляет собой специальную плату расширения памяти. Доступ к этой памяти осуществляется через специальную программу. Другая возможность увеличения размера доступной памяти появилась с созданием процессора Intel-80286. Он и последующие процессоры позволяли работать с памятью свыше 1 Мбайта. Такая возможность достигается использованием наряду с реальным режимом (real mode - когда доступны только 640 Кбайт) защищенного режима (protected mode). Этот режим и позволял использовать память, расположенную после 1 Мбайта, которая получила название расширенной памяти.
Микросхемы памяти имеют четыре основные характеристики:
Тип - обозначает статическую или динамическую память;
Объем - показывает емкость микросхемы;
Структура - это количество ячеек памяти и разрядность каждой из них;
Время доступа - характеризует скорость работы микросхемы памяти.
Сверхоперативное запоминающее устройство (СОЗУ) расположено внутри самого ЦП. Эта память очень маленького объема - всего несколько десятков байт, без которой ПК работать не будет. Дело в том, что после включения компьютера операционная система загружает в СОЗУ всю информацию, необходимую для работы процессора. Можно сказать, что операционная система программирует процессор. В процессе работы ЦП сохраняет в СОЗУ результаты своей вычислительной деятельности.
Кэш-память (кэш) выполняет промежуточное хранение данных при обмене между ЦП и ОЗУ и служит как бы "карманом" между ними. Она позволяет повысить скорость информационного обмена в целом.
В ПК имеется кэш нескольких уровней. Самая быстрая кэш, кэш первого уровня, располагается на кристалле процессора (как правило 32 Кбайт). Кэш второго уровня чаще всего выносится за пределы ЦП, однако, имеются процессоры и со встроенной кэш второго уровня (128 Кбайт-1 Мбайт).
Флэш-память - предназначена для хранения программного обеспечения BIOS - базовой системы ввода-вывода операционной системы. BIOS - это набор программ, хранящийся во флэш-памяти. Эти программы выполняют операции запуска и управляют стандартными периферийными устройствами ПК.
Современная флэш-память - это разновидность ППЗУ с электронным стиранием, гарантирующая свыше 100000 перезаписей данных.
Микросхемы этой памяти имеют емкость 4-512 Мбит, что вполне достаточно для хранения следующих программ:
обслуживания устройств ввода-вывода;