Одинаковые модели микропроцессоров могут иметь разную тактовую частоту, чем выше тактовая частота, тем выше производительность. Тактовая частота измеряется в Мегагерцах (MHz) и Гигагерцах (GHz).
Например: микропроцессоры IntelPentium выпускаются с тактовой частотой от 75 MHzдо 2,5 GHz.
Развитие компьютеров IBMPC связана с микропроцессорами фирмы Intel, которая выпускает эти микропроцессоры с 1970 года, начиная с четырехразрядного 4004. Компьютеров с микропроцессорами 8088 называют обычно IBMPCXT (extendedTechnology – расширенная технология). Компьютеры с микропроцессорами 80286 и 80386 называются IBMPCAT (аdvantedTechnology – перспективная технология). Эти микропроцессоры являются 16-разрядными. До недавнего времени эти компьютеры были самые распространенные в мире, и в данное время они не соответствуют современным требованиям Software и выпуск их прекращен.
Чтобы работать с современным программным обеспечением, необходимо иметь компьютер с 32 разрядным микропроцессором (IA-32-процессор)80386 (модификации SX и DX) или 80486 (модификации SX, SX2, DX, DX2, DX4). Для краткости микропроцессоры 80286, 80386, 80486 называют i286, i386, i486.
В тех случаях, когда на компьютере приходится выполнять много вычислений, требуется, чтобы математические операции над вещественными числами поддерживались аппаратно, то есть самим микропроцессором. Но микропроцессоры Intel – 8088, 80286, 80386, 80486SX не обеспечивают такую поддержку, поэтому к ним для этого требуется добавить математический сопроцессор (Intel – 8087, 80287, 80387 и 80487SX соответственно). Новые микропроцессоры корпорации Intel (80486DX, Pentium) и почти все их аналоги других корпорации сами умеют выполнять операции над вещественными числами, поэтому для них сопроцессоры не требуются.
В 1993 году корпорация Intel объявила о начале промышленных поставок 32-разрядных микропроцессоров нового поколения, названных Pentium.
PentiumPro. Промышленный выпуск начался в ноябре 1995 года. Это RISC-процессор, разработанный для 32-разрядных операционных систем. Впервые в микропроцессоре вместе с кэш-памятью стали применять кэш-память второго уровня (leveltwo, L2-cache).
PentiumMMX. Здесь расширены команды ММХ, в основе которого лежит технология SSE (StreamingSIMDExtentions), где обработка вещественных чисел расширена на числа с плавающей запятой. Усовершенствована технология поточного доступа к памяти, улучшающая взаимодействие между кэш-памятью второго уровня L2 и оперативной памятью.
PentiumII. Первая модель микропроцессора PentiumII впервые появилась в 1997 году. Под этим общим именем выпускались микропроцессоры, предназначенные для обычных персональных компьютеров, высоко-производительных серверов и рабочих станций:
· Celeron впервые появился в 1998 году. Он предназначался для рынка недорогих компьютеров. Celeron выпускался с кэш-памятью второго уровня L2.
· Covington - первый микропроцессор линии Celeron. Для уменьшения себестоимости выпускался без кэш-памяти второго уровня.
· Mendocino - является развитием линии Celeron. В отличие от своего предшественника, имеет кэш-память второго уровня L2 объемом 128 Kb, интегрированную на одном кристалле с ядром и работающую на частоте процессора. Тактовая частота - 300-533 MHz.
· Xeon - разработан для замены PentiumPro. Предназначен для мощных серверов и рабочих станций. Способен работать в мультипроцессорных конфигурациях.
PentiumIII. Модели под этим общим именем появились в 2000 году.
· Katmai - микропроцессор PentiumIII, с новым поколением инструкции технологии ММХ2 и функциями трехмерной графики команды ММХ. Добавлены новые 128-разрядные регистры. Каждый регистр может обрабатывать четыре числа с плавающей запятой. Внедрены дополнительные инструкции называемые инструкциями KNI (KatmaiNewInstruction), предназначенные для ускорения работы графических приложений и 3D-игр. Тактовая частота 450-600 MHz.
· Coppermine - микропроцессор PentiumIII с ядром Katmai, сделанный с интегрированной кэш-памятью второго уровня L2 -256 Kb. Тактовая частота - от 533 MHz и выше.
· Tanner - PentiumIIIXeon. Предназначен для высокопроизводительных серверов и рабочих станций. Переходный вариант от 32-х к 64 разрядным микропроцессорам. Тактовая частота - от 500 MHz и выше.
· Willamette- последний 32-х разрядный микропроцессор для обычных персональных компьютеров. Кэш-память первого уровня L1 - 256 Kb, кэш-память второго уровня L2 - 1 Mb. Тактовая частота - более 1 GHz.
· Foster - серверный вариант Willamette. Значительно увеличенная кэш-памяти L1 и L2. Тактовая частота - выше 1 GHz.
PentiumIV. Микропроцессоры под этим общим именем выпускаются с 2002 года, с появлением 64-х разрядной архитектуры (IA-64-процессор).
· Merced - первый микропроцессор архитектуры IA-64, аппаратно совместим с архитектурой IA-32, включает трехуровневую кэш-память 2 - 4 Mb. Тактовая частота - 800 MHz и выше.
· McKinley - дальнейшее развитие поколении микропроцессоров архи-тектуры IA-64, тактовая частота, которой начинается с 1000 MHz.
Все микропроцессоры можно разделить на три группы:
- микропроцессоры типа CISC (ComplexInstructionSetComputing) с пол-ным набором команд;
- микропроцессоры типа RISC (ReducedInstructionSetComputing) с сок-ращенным набором команд;
- микропроцессоры типа MISC (MinimumInstructionSetComputing) с минимальным набором команд и весьма высоким быстродействием*.
Очень важным элементом компьютера является оперативная память.
Оперативная память (RAM – randomaccessmemory – память с произвольным доступом) – это совокупность специальных электронных ячеек, каждая из которых может хранить один байт информации. Эти ячейки нумеруются порядковыми номерами‚ начиная с нуля: 0, 1, 2… Номер ячейки называется адресом.
Память динамического типа DRAM - память с произвольной выборкой (DynamicRAM). Каждый бит такой памяти представляется в виде наличия (или отсутствия) заряда на конденсаторе, образованном в структуре полупроводникового кристалла. Другой, более дорогой тип памяти - статический SRAM (StaticRAM) в качестве элементарной ячейки использует так называемый статический триггер (схема которого состоит из нескольких транзисторов). Статический тип памяти обладает более высоким быстродействием.
Из оперативной памяти микропроцессор берет программы и исходные данные для обработки, в нее он записывает полученные результаты. От количества установленной в компьютере оперативной памяти зависит работоспособность программ. При недостаточной количестве оперативной памяти многие программы либо вовсе не будут работать, либо станут работать крайне медленно. Компьютеры обычно имеют 640 Кb, 1 Мb, 4 Мb, 8 Мb, 16 Мb, 32 Мb, 64 Mb, 128 Мб, 256 Mbили 512 Mb объем оперативной памяти.
В настоящее время оперативная память устанавливается на компьютере модулями SIMM(SingleInlineMemoryModule) и DIMM (DualInlineMemoryModule)объемом от 1 до 256 Мб. SIMM-модули бывают 32-разрядными, а DIMM-модули 64-разрядными. SIMM-модули используются в компьютерах на базе микропроцессора 80486 и Pentium, а DIMM-модули используются в компьютерах на основе Pentium. Каждый модуль устанавливается в специальный разъем (слот) на материнской плате. Таких разъемов может быть несколько в зависимости от модели материнской платы и разрядности системной шины.
В видеопамяти используется динамическая оперативная память, работа которой имеет ряд особенностей: доступ осуществляется достаточно крупными блоками, перезаписывание данных без прерывания процедуры считывания. Для этого используются VRAM (VideoRAM) иWRAM (WindowRAM).
Для ускорения доступа к оперативной памяти на быстродействующих компьютерах используется кэш-память.
Кэш-память (cache–memory) - сверхбыстрый буфер для хранения данных, располагающийся между микропроцессором и оперативной памяти. Наличие кэш-памяти увеличить производительность компьютера на 10–15%. При обращении микропроцессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти, чтобы уменьшить время доступа к памяти. Для компьютеров на основе Intel – 80386DXили 80486SX размер кэш-памяти 128 Кb является достаточным. Компьютеры на основе Intel- 80486DX, DX2, DX4 и Pentium обычно оснащается кэш-памятью емкостью до 256 Кb. Начиная на микропроцессорахPentiumIIи выше, кэш-память второго уровня содержится в едином корпусе с самим микропроцессором.
§1.7Устройства системного блока компьютера IBMPC
Персональные компьютеры IBMPCсостоят из трех частей:
- системного блока;
- клавиатуры;
- дисплея.
В системном блоке располагаются
все основные узлы компьютера:
- электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропро-цессор, оперативная память, сис-темная плата, видеоадаптер, контролеры, системная шина);
- блок питания, который преобразует электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера;
- накопитель для гибкого магнитного диска (FDD –Floppy Disk Drivers);
- накопитель на жесткоммагнитном диске (HDD –HardDiskDrivers);
- другие устройства{накопитель для компакт-диска (CD-ROM или CD-RW), звуковая карта (Soundcard), сетевая карта (NetCard)} и т. д.
Системный блок состоит из корпуса с блоком питания и системной платы.
Системная плата (материнская, motherboard) является основной частью компьютера, при помощи которой части компьютера объединяются в одно целое. Системная плата представляет собой большую плоскую плату, на которой укреплены электронные компоненты и различные разъемы. В материнской плате обычно располагаются микропроцессор, оперативная память, шина, BIOS и контроллеры. Системные платы унифицированы по типоразмерам (форм-факторам). На данный момент преобладают типоразмеры AT, ATX, LPX и NLX.
В компьютере имеется постоянная память ROM (readonlymemory – память только для чтения), в которую данные занесены при ее изготовлении. Как правило, эти данные не могут быть изменены, выполняемые на компьютере программы могут только их считывать. Поскольку большая часть этих программ связана с обслуживанием ввода-вывода, часто содержимое постоянной памяти называется BIOS (BasicInput-OutputSystem, базовая система ввода-вывода). В набор программ BIOS входят программа тестирования компьютера и его устройств, которая запускается при включении компьютера, и программа setup, которая позволяет изменять параметры, определяющие конфигурацию компьютерной системы и необходимые для работы программ BIOS. Конфигурационные параметры хранятся в специальной микросхеме, которая в настоящее время исполняется на основе технологии флэш-памяти. Кроме этого в компьютере имеется небольшой участок памяти для хранения параметров конфигурации компьютера CMOS (complementarymetal-oxidesemiconductor).