ГОУ ВПО "Курський Державний Медичний Університет"
Кафедра Інформатики та обчислювальної техніки
Реферат
з інформатики на тему
"Архітектура ЕОМ"
Виконав: студент 1-го курсу
Ларін С.Л.
Перевірив: Кібець
Ольга Іванівна
Курськ, 2009
План
Введення
Магістрально-модульний принцип побудови комп'ютера
Структура персонального комп'ютера
Внутрішнє пристрій персонального комп'ютера
Висновок
Література
Введення
У всі часи людям потрібно було рахувати. У туманному доісторичному минулому вони рахували на пальцях або робили насічки на кістках. Приблизно близько 4000 років тому, на зорі людської цивілізації, були винайдені вже досить складні системи числення, що дозволяли здійснювати торговельні операції, розраховувати астрономічні цикли, проводити інші обчислення. Кілька тисячоліть тому, з'явилися перші ручні обчислювальні інструменти. А в наші дні найскладніші обчислювальні завдання, як і безліч інших операцій, здавалося б, не пов'язаних з числами, вирішуються за допомогою "електронного мозку", який називається комп'ютером.
Фахівці, напевно, не забудуть помітити, що комп'ютер - це не мозок (принаймні поки що - уточнять деякі). Це просто-напросто ще один інструмент, ще один пристрій, придумане для того, щоб полегшити нашу працю або підсилити нашу владу над природою. Адже при всій його уявній пишноті сучасний комп'ютер володіє, по суті, одним-єдиним талантом реагувати з блискавичною швидкістю на імпульси електричної напруги. Істинна велич укладено в людині, його генії, який знайшов спосіб перетворювати різноманітну інформацію, що надходить з реального світу, в послідовність нулів і одиниць двійкового коду, тобто записувати її на математичній мові, ідеально підходить для електронних схем комп'ютера.
І все ж, мабуть, жодна інша машина в історії не привнесла в наш світ настільки швидких і глибоких змін. Завдяки комп'ютерам стали можливими такі знаменні досягнення, як посадка апаратів на поверхню Місяця і дослідження планет Сонячної системи. Комп'ютери створюють тисячі зручностей і послуг в нашому повсякденному житті. Вони управляють анестезіонной апаратурою в операційних, допомагають дітям вчитися в школах, "винаходять" відеотрюкі для кінематографа. Комп'ютери взяли на себе функції друкарських машинок в редакціях газет і лічильних апаратів в банках. Вони поліпшують якість телевізійного зображення, управляють телефонними станціями і визначають ціну покупок в касі універсального магазину. Іншими словами, вони настільки міцно увійшли в сучасне життя, що обійтися без них практично неможливо.
Саме тому важливо знати основні принципи роботи та пристрої комп'ютера і його основних складових. Саме ці цілі для дослідження я переслідував у своєму рефераті.
Магістрально-модульний принцип побудови комп'ютера
В основу архітектури сучасних персональних комп'ютерів покладено магістрально-модульний принцип. Модульний принцип дозволяє споживачу самому комплектувати потрібну йому конфігурацію комп'ютера і проводити при необхідності її модернізацію. Модульна організація комп'ютера спирається на магістральний (шинний) принцип обміну інформацією між пристроями. Магістраль включає в себе три багаторозрядних шини: шину даних, шину адреси і шину управління.
Шина даних. По цій шині дані передаються між різними пристроями. Розрядність шини даних визначається розрядністю процесора, тобто кількістю двійкових розрядів, які процесор обробляє за один такт. За 25 років, з часу створення першого персонального комп'ютера (1975 р), розрядність шини даних збільшилася з 8 до 64 біт.
Шина адреси. Кожна клітинка оперативної пам'яті має свою адресу. Адреса передається по адресній шині. Розрядність шини адреси визначає адресний простір процесора, тобто кількість комірок оперативної пам'яті, які можуть мати унікальні адреси. Кількість адресованих комірок пам'яті можна розрахувати за формулою:
N = 2 I, де I - розрядність шини адреси.
У перших персональних комп'ютерах розрядність шини адреси становила 16 біт, а кількість адресованих комірок пам'яті - У сучасних персональних комп'ютерах розрядність шини адреси становить 32 біта, а максимально можливу кількість адресованих комірок пам'яті дорівнює N = 2 32 = 4 294 967 296
Шина управління. По шині управління передаються сигнали, що визначають характер обміну інформацією по магістралі. Сигнали управління визначають, яку операцію - зчитування або запис інформації з пам'яті - треба виробляти, синхронізують обмін інформацією між пристроями і т.д.
Структура персонального комп'ютера
Архітектура комп'ютера звичайно визначається сукупністю її властивостей, істотних для користувача. Основна увага при цьому приділяється структурі і функціональним можливостям машини, які можна розділити на основні і додаткові.
Основні функції визначають призначення ЕОМ: обробка та зберігання інформації, обмін інформацією з зовнішніми об'єктами. Додаткові функції підвищують ефективність виконання основних функцій: забезпечують ефективні режими її роботи, діалог з користувачем, високу надійність і ін Названі функції ЕОМ реалізуються за допомогою її компонентів: апаратних і програмних засобів.
Структура комп'ютера - це деяка модель, що встановлює склад, порядок і принципи взаємодії вхідних у неї компонентів.
Персональний комп'ютер-це настільна або переносна ЕОМ, що задовольняє вимогам загальнодоступності і універсальності застосування.
Достоїнствами ПК є:
мала вартість, що знаходиться в межах доступності для індивідуального покупця;
автономність експлуатації без спеціальних вимог до умов навколишнього середовища;
гнучкість архітектури, що забезпечує її адаптивність до різноманітних застосувань у сфері управління, науки, освіти, в побуті;
"Дружність" операційної системи та іншого програмного забезпечення, що зумовлює можливість роботи з нею користувача без спеціальної професійної підготовки;
висока надійність роботи (більше 5 тис. год наробітку на відмову).
Розглянемо склад і призначення основних блоків ПК.
Мікропроцесор (МП). Це центральний блок ПК, призначений для управління роботою всіх блоків машини і для виконання арифметичних і логічних операцій над інформацією.
До складу мікропроцесора входять:
пристрій управління (УУ) - формує і подає в усі блоки машини в потрібні моменти часу певні сигнали управління (керуючі імпульси), обумовлені специфікою виконуваної операції і результатами попередніх операцій; формує адреси комірок пам'яті, використовуваних виконуваної операцією, і передає ці адреси у відповідні блоки ЕОМ; опорну послідовність імпульсів пристрій керування одержує від генератора тактових імпульсів;
арифметико-логічний пристрій (АЛП) - призначено для виконання всіх арифметичних і логічних операцій над числовою і символьної інформацією (у деяких моделях ПК для прискорення виконання операцій до АЛП підключається додатковий математичний співпроцесор);
мікропроцесорна пам'ять (МПП) - служить для короткочасного характеру, запису й видачі інформації, безпосередньо використовується в обчисленнях у найближчі такти роботи машини, бо основна пам'ять (ОП) не завжди забезпечує швидкість запису, пошуку й зчитування інформації, необхідну для ефективної роботи швидкодіючого мікропроцесор. Регістри - швидкодіючі комірки пам'яті різної довжини (на відміну від осередків ОП, що мають стандартну довжину 1 байт і більш низьку швидкодію);
інтерфейсна система мікропроцесора - реалізує сполучення й зв'язок з іншими пристроями ПК; включає в себе внутрішній інтерфейс МП, буферні запам'ятовувальні регістри і схеми управління портами вводу-виводу (ПВВ) і системною шиною. Інтерфейс (interface) - сукупність засобів сполучення і зв'язку пристроїв комп'ютера, що забезпечує їхню ефективну взаємодію. Порт введення-виведення (I / O - Input / Output port) - апаратура сполучення, що дозволяє підключити до мікропроцесора інший пристрій ПК.
Генератор тактових імпульсів. Він генерує послідовність електричних імпульсів, частота генеруючих імпульсів визначає тактову частоту машини.
Проміжок часу між сусідніми імпульсами визначає час одного такту роботи машини або просто такт роботи машини.
Частота генератора тактових імпульсів є однією з основних характеристик персонального комп'ютера і багато в чому визначає швидкість його роботи, бо кожна операція в машині виконується за певну кількість тактів.
Системна шина. Це основна інтерфейсна система комп'ютера, що забезпечує сполучення й зв'язок всіх його пристроїв між собою.
Системна шина включає в себе:
кодову шину даних (КШД), що містить проведення й схеми сполучення для паралельної передачі всіх розрядів числового коду (машинного слова) операнда;
кодову шину адреси (КША), що включає проведення й схеми сполучення для паралельної передачі всіх розрядів коду адреси комірки основної пам'яті або порту вводу-виводу зовнішнього пристрою;
кодову шину інструкцій (КШИ), що містить проведення й схеми сполучення для передачі інструкцій (керуючих сигналів, імпульсів) у всі блоки машини;
шину живлення, що має проведення й схеми сполучення для підключення блоків ПК до системи енергоживлення.
Системна шина забезпечує три напрямки передачі інформації:
між мікропроцесором і основною пам'яттю;
між мікропроцесором та портами вводу-виводу зовнішніх пристроїв;
між основною пам'яттю та портами вводу-виводу зовнішніх пристроїв (в режимі прямого доступу до пам'яті).
Не блоки, а точніше їх порти введення-виведення, через відповідні уніфіковані рознімання (стики) підключаються до шини одноманітно: Безпосередньо або через контролери (адаптери). Управління системної шини здійснюється мікропроцесором або безпосередньо, або, що частіше, через додаткову мікросхему - контролер шини, яка формує основні сигнали управління.
Основна пам'ять (ОП). Вона призначена для зберігання та оперативного обміну інформацією з іншими блоками машини. ВП містить два види запам'ятовувальних пристроїв: постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП) і оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП).
ПЗУ служить для зберігання незмінної (постійної) програмної та довідкової інформації, дозволяє оперативно тільки зчитувати зберігається в ньому інформацію (змінити інформацію в ПЗП не можна).
ОЗП призначений для оперативного запису, зберігання й зчитування інформації (програм і даних), безпосередньо бере участь в інформаційно - обчислювальний - процесі, виконуваному ПК у поточний період часу. Головними достоїнствами оперативної пам'яті є її висока швидкодія і можливість звертання до кожної комірки пам'яті окремо (прямий адресний доступ до осередку). Як недолік ОЗУ слід скасувати неможливість збереження інформації в ній після вимикання живлення машини (енергозалежність).
Зовнішня пам'ять. Вона відноситься до зовнішніх пристроїв ПК і використовується для довготривалого зберігання будь-якої інформації, яка може коли-небудь знадобитися для вирішення завдань. Зокрема, в зовнішній пам'яті зберігається все програмне забезпечення комп'ютера. Зовнішня пам'ять містить різноманітні види запам'ятовувальних пристроїв, але найбільш поширеними, наявними практично на будь-якому комп'ютері, є накопичувачі на жорстких (HDD) і гнучких (HD) магнітних дисках.
Призначення цих накопичувачів - зберігання великих обсягів інформації, запис і видача інформації, що зберігається за запитом в оперативне запам'ятовуючий пристрій. У якості пристроїв зовнішньої пам'яті використовуються також запам'ятовувальні пристрої на магнітній дискеті, накопичувачі на оптичних дисках (CD-ROM-Compact Disk Read Only, DVD, Memory-компакт-диск з пам'яттю, тільки читається) і ін
Джерело живлення. Це блок, що містить системи автономного та мережевого енергоживлення ПК.
Таймер. Це внутримашинное електронний годинник, що забезпечують при необхідності автоматичний з'їм поточного моменту часу (рік, місяць, години, хвилини, секунди і долі секунд). Таймер підключається до автономного джерела живлення - від акумуляторної батареї та при відключення машини від мережі продовжує працювати.
Зовнішні пристрої (ВУ). Це найважливіша складова частина будь-якого обчислювального комплексу. Досить сказати, що за вартістю ВУ іноді становлять 50-80% всього ПК. ВІД складу та характеристик ВУ багато в чому залежать можливість і ефективність застосування ПК у системах управління і в народному господарстві в цілому.
ЗП ПК забезпечують взаємодію машини з навколишнім середовищем користувачами, об'єктами управління та іншими ЕОМ. ВУ вельми різноманітні і можуть бути класифіковані по ряду ознак. Так, за призначенням можна виділити наступні види ВУ:
зовнішні запам'ятовуючі пристрої (ЗЗП) або зовнішня пам'ять ПК;
діалогові засоби користувача;
пристрої виведення інформації;
засоби зв'язку та телекомунікації.
Діалогові засоби користувача включають в свій склад відеомонітори (дисплеї), рідше пультові друкарські машинки (принтери з клавіатурою) і пристрої мовного введення-виведення інформації.
Відеомонітор (дисплей) - пристрій для відображення вводиться і виводиться з ПК інформації.
Пристрої мовного введення-виведення відносяться до засобів мультимедіа. Пристрої мовного введення - це різні мікрофонні акустичні системи, "звукові миші", наприклад, зі складним програмним забезпеченням, що дозволяє розпізнавати вимовні людиною букви і слова, ідентифікувати їх і закодувати.
Пристрої мовного виведення - це різні синтезатори звуку, що виконують перетворення цифрових кодів у букви і слова, що відтворюються через динаміки або звукові колонки, підключені до комп'ютера.
До пристроїв введення інформації належать:
клавіатура - пристрій для ручного введення числової, текстової та керуючої інформації в ПК;
графічні планшети (диджитайзером) - для ручного введення графічної інформації, зображень шляхом переміщення по планшету спеціального покажчика (пера); при переміщенні пера автоматично виконуються зчитування координат його місця розташування і введення цих координат в ПК;
сканери - для автоматичного зчитування з паперових носіїв і введення в ПК машинописних текстів, графіків, малюнків, креслень; у пристрої кодування сканера в текстовому режимі лічені символи після порівняння з еталонними контурами спеціальними програмами перетворюються в коди ASCII, а в графічному режимі лічені графіки і креслення перетворюються в послідовності двовимірних координат;
маніпулятори (пристрої вказівки): джойстик - важіль, миша, трекбол-шар в оправі, світлове перо та ін - для введення графічної інформації на екран дисплея шляхом управління рухом курсору по екрану з подальшим кодуванням координат курсору і введенням їх у ПК;
сенсорні екрани - для введення окремих елементів зображення, програм або команд з поліекрана дисплея в ПК.
До пристроїв виведення інформації відносяться:
Принтери - друкуючі пристрої для реєстрації інформації на паперовий носій;
графобудівники (плоттери) - для виведення графічної інформації (графіків, креслень, малюнків) з ПК на паперовий носій; плоттери бувають векторні з викреслюванням зображення за допомогою пера і растрові: термографічні, електростатичні, струминні та лазерні. По конструкції плоттери поділяються на планшетні і барабанні. Основні характеристики всіх плотерів приблизно однакові: швидкість креслення-100-1000 мм / с, у кращих моделей можливі кольорове зображення і передача півтонів; найбільша роздільна здатність і чіткість зображення у лазерних плотерів, але вони найдорожчі.
Пристрої зв'язку та телекомунікації для зв'язку з приладами та іншими засобами автоматизації (согласователі інтерфейсів, адаптери, цифроаналогові і аналого-цифрові перетворювачі і т.п.) і для підключення ПК до каналів зв'язку, до інших ЕОМ і обчислювальних мереж (мережні інтерфейсні плати, " стики ", мультиплексори передачі даних, модеми).
Внутрішнє пристрій персонального комп'ютера
Процесор.
Центральний процесор (ЦП, англ. Central processing unit, CPU, дослівно - центральне обчислювальне пристрій) - виконавець машинних інструкцій, частина апаратного забезпечення комп'ютера або програмованого логічного контролера, який відповідає за виконання операцій, заданих програмами.
Сучасні ЦП, що виконуються у вигляді окремих мікросхем (чіпів), що реалізують всі особливості, притаманні даного роду пристроїв, називають мікропроцесорами. З середини 1980-х останні практично витіснили інші види ЦП, внаслідок чого термін став все частіше і частіше сприйматися як звичайний синонім слова "мікропроцесор". Тим не менш, це не так: центральні процесорні пристрої деяких суперкомп'ютерів навіть сьогодні представляють собою складні комплекси великих (ВІС) і надвеликих інтегральних схем (НВІС).
Спочатку термін Центральне процесорний пристрій описував спеціалізований клас логічних машин, призначених для виконання складних комп'ютерних програм. Внаслідок досить точної відповідності цього призначення функцій існували в той час комп'ютерних процесорів, він природним чином був перенесений на самі комп'ютери. Початок застосування терміна і його абревіатури по відношенню до комп'ютерних систем було покладено в 1960-і роки. Пристрій, архітектура і реалізація процесорів з тих пір неодноразово змінювалися, однак їх основні виконувані функції залишилися тими ж, що й колись.
Ранні ЦП створювалися у вигляді унікальних складових частин для унікальних, і навіть єдиних у своєму роді, комп'ютерних систем. Пізніше від дорогого способу розробки процесорів, призначених для виконання однієї єдиної або кількох вузькоспеціалізованих програм, виробники комп'ютерів перейшли до серійного виготовлення типових класів багатоцільових процесорних пристроїв. Тенденція до стандартизації комп'ютерних комплектуючих зародилася в епоху бурхливого розвитку напівпровідникових елементів, мейнфреймів і мінікомп'ютерів, а з появою інтегральних схем вона стала ще більш популярною. Створення мікросхем дозволило ще більше збільшити складність ЦП з одночасним зменшенням їх фізичних розмірів. Стандартизація і мініатюризація процесорів привели до глибокого проникнення заснованих на них цифрових пристроїв в повсякденне життя людини. Сучасні процесори можна знайти не тільки в таких високотехнологічних пристроях, як комп'ютери, але і в автомобілях, калькуляторах, мобільних телефонах і навіть у дитячих іграшках. Найчастіше вони представлені мікроконтролера, де крім обчислювального пристрою на кристалі розташовані додаткові компоненти (пам'ять програм і даних, інтерфейси, порти вводу / виводу, таймери, та ін.) Сучасні обчислювальні можливості мікроконтролера порівнянні з процесорами персональних ЕОМ десятирічної давності, а частіше навіть значно перевершують їх показники. Більшість сучасних процесорів для персональних комп'ютерів загалом засновані на тій чи іншій версії циклічного процесу послідовної обробки інформації, винайденого Джоном фон Нейманом. Д. фон Нейман придумав схему побудови комп'ютера в 1946 році. Найважливіші етапи цього процесу наведені нижче. У різних архітектурах і для різних команд можуть знадобитися додаткові етапи. Наприклад, для арифметичних команд можуть знадобитися додаткові звернення до пам'яті, під час яких проводиться зчитування операндів і запис результатів. Відмінною особливістю архітектури фон Неймана є те, що інструкції і дані зберігаються в одній і тій же пам'яті.
Етапи циклу виконання:
Процесор виставляє число, яке зберігається в регістрі лічильника команд, на шину адреси, і віддає пам'яті команду читання;
Виставлене число є для пам'яті адресою; пам'ять, одержавши адресу і команду читання, виставляє вміст, що зберігається за цією адресою, на шину даних, і повідомляє про готовність;
Процесор отримує число з шини даних, інтерпретує його як команду (машинну інструкцію) зі своєї системи команд і виконує її;
Якщо остання команда не є командою переходу, процесор збільшує на одиницю (у припущенні, що довжина кожної команди дорівнює одиниці) число, що зберігається в лічильнику команд; в результаті там утворюється адреса наступної команди;
Знову виконується п.1.
Даний цикл виконується незмінно, і саме він називається процесом (звідки і пішла назва пристрою).
Під час процесу процесор зчитує послідовність команд, що містяться в пам'яті, і виконує їх. Така послідовність команд називається програмою і представляє алгоритм роботи процесора. Черговість зчитування команд змінюється у разі, якщо процесор зчитує команду переходу - тоді адреса наступної команди може виявитися іншим. Іншим прикладом зміни процесу може служити випадок отримання команди зупинки чи перемикання в режим обробки переривання.
Команди центрального процесора є самим нижнім рівнем управління комп'ютером, тому виконання кожної команди неминуче і безумовно. Не проводиться ніякої перевірки на допустимість виконуваних дій, зокрема, не перевіряється можлива втрата цінних даних. Щоб комп'ютер виконував тільки допустимі дії, команди повинні бути відповідним чином організовані у вигляді необхідної програми.
Швидкість переходу від одного етапу циклу до іншого визначається тактовим генератором. Тактовий генератор виробляє імпульси, службовці ритмом для центрального процесора. Частота тактових імпульсів називається тактовою частотою. На даний час існує декілька типів архітектури процесорів
CISC-процесори.
Complex Instruction Set Computer - обчислення зі складним набором команд. Процесорна архітектура, заснована на ускладненому наборі команд. Типовими представниками CISC є сімейство мікропроцесорів Intel x86 (хоча вже багато років ці процесори є CISC тільки по зовнішній системі команд).
RISC-процесори.
Reduced Instruction Set Computer - обчислення зі скороченим набором команд. Архітектура процесорів, побудована на основі скороченого набору команд. Характеризується наявністю команд фіксованої довжини, великої кількості регістрів, операцій типу регістр-регістр, а також відсутністю непрямої адресації. Концепція RISC розроблена Джоном Коком (John Cocke) з IBMResearch, назва придумана Девідом Паттерсоном (David Patterson).
Серед перших реалізацій цієї архітектури були процесори MIPS, PowerPC, SPARC, Alpha, PA-RISC. У мобільних пристроях широко використовуються ARM-процесори.
MISC-процесори.
Minimum Instruction Set Computer - обчислення з мінімальним набором команд. Подальший розвиток ідей команди Чака Мура, який вважає, що принцип простоти, початковий для RISC-процесорів, занадто швидко відійшов на задній план. У запалі боротьби за максимальну швидкодію, RISC наздогнав і перегнав багато CISC процесори по складності. Архітектура MISC будується настековой обчислювальної моделі з обмеженим числом команд (приблизно 20-30 команд).
Багатоядерні процесори.
Містять кілька процесорних ядер в одному корпусі (на одному або декількох кристалах).
Процесори, призначені для роботи однієї копії операційної системи на декількох ядрах, представляють собою високоінтегрованих реалізацію мультипроцессорности.
Двоядерних процесорів включає такі поняття, як наявність логічних та фізичних ядер: наприклад двоядерний процесор Intel Core Duo складається з одного фізичного ядра, яке у свою чергу поділено на два логічних. Процесор Intel Core 2 Quad складається з чотирьох фізичних ядер, що істотно впливає на швидкість його роботи.
10 вересня 2007 були випущені в продаж нативні (у вигляді одного кристала) чотирьохядерні процесори для серверовAMD Opteron, що мали в процесі розробки кодову назву AMD Opteron Barcelona. 19 листопада 2007 вийшов у продаж чотирьохядерний процесор для домашніх комп'ютерів AMD Phenom. Ці процесори реалізують нову мікроархітектуру K8L (K10).
27 вересня 2006 Intel продемонструвала прототип 80-ядерного процесора. Передбачається, що масове виробництво подібних процесорів стане можливо не раніше переходу на 32-нанометровий техпроцес, а це в свою чергу очікується до 2010 року.
26 жовтня 2009 Tilera анонсувала 100-ядерний процесор широкого призначення серії TILE-Gx. Кожне процесорний ядро являє собою окремий процесор з кешем 1, 2 та 3 рівнів. Ядра, пам'ять і системна шина пов'язані допомогою технології Mesh Network. Процесори виробляються по 40-нм нормам техпроцесу і працюють на тактовій частоті 1,5 Ггц. Випуск 100-ядерних процесорів призначений на початок 2011 року.
На даний момент масово доступні двох-, чотирьох - і шестиядерні процесори, зокрема Intel Core 2 Duo на 65-нм ядрі Conroe (пізніше на 45-нм ядрі Wolfdale) і Athlon 64 X2 на базі мікроархітектури K8. У листопаді 2006 року вийшов перший чотирьохядерний процесор Intel Core 2 Quad на ядрі Kentsfield, що представляє собою збірку з двох кристалів Conroe в одному корпусі. Нащадком цього процесора став Intel Core 2 Quad на ядрі Yorkfield (45 нм), архітектурно схожому з Kentsfield але що має більший обсяг кешу і робочі частоти.
Компанія AMD пішла за власним шляху, виготовляючи чотирьохядерні процесори єдиним кристалом (на відміну від Intel, перші чотирьохядерні процесори якої представляють собою фактично склейку двох двоядерних кристалів). Незважаючи на всю прогресивність такого підходу перший "чотирьохядерник" фірми, який отримав назву AMD Phenom X4, вийшов не надто вдалим. Його відставання від сучасних йому процесорів конкурента становило від 5 до 30 і більше відсотків в залежності від моделі та конкретних завдань. [Джерело? 67 днів]
До 1-2 кварталу 2009 року обидві компанії відновили свої лінійки чотириядерних процесорів. Intel представила сімейство Core i7, що складається з трьох моделей, що працюють на різних частотах. Основними родзинками даного процесора є використання трьохканального контролера пам'яті (типу DDR-3) і технології емулювання восьми ядер (корисно для деяких специфічних завдань). Крім того, завдяки загальної оптимізації архітектури вдалося значно підвищити продуктивність процесора в багатьох типах завдань. Слабкою стороною платформи, що використовує Core i7, є її надмірна вартість, так як для установки даного процесора необхідна дорога материнська плата на чіпсеті Intel X58 і трьохканальний набір пам'яті типу DDR3, що також має на даний момент високу вартість.
Компанія AMD у свою чергу представила лінійку процесорів Phenom II X4. При її розробці компанія врахувала свої помилки: був збільшений об'єм кеша (явно недостатній у першого "Феномен"), а виробництво процесора було переведено на 45 нм техпроцес, що дозволив знизити тепловиділення і значно підвищити робочі частоти. У цілому, AMD Phenom II X4 по продуктивності стоїть врівень з процесорами Intel попереднього покоління (ядро Yorkfield) і дуже значно відстає від Intel Core i7. Однак, беручи до уваги помірну вартість платформи на базі цього процесора, його ринкові перспективи виглядають куди більш райдужно, ніж у попередника.
Материнська плата.
Материнська плата (англ. motherboard, MB, також використовується назва англ. Mainboard - головна плата; сленг. Мама, мати, материнка) - це складна багатошарова друкарська плата, на якій встановлюються основні компоненти персонального комп'ютера (центральний процесор, контроллер ОЗУ і власне ОЗУ , завантажувальний ПЗП, контролери базових інтерфейсів вводу-виводу). Як правило, материнська плата містить роз'єми (слоти) для підключення додаткових контролерів, для підключення яких зазвичай використовуються шини USB, PCI іPCI-Express.
Основні компоненти, встановлені на материнській платі:
ЦПУ.
набір системної логіки (англ. chipset) - набір мікросхем, що забезпечують підключення ЦПУ до ОЗУ і контроллерів периферійних пристроїв. Як правило, сучасні набори системної логіки будуються на базі двох НВІС: "північного" і "південного мостів".
Північний міст (англ. Northbridge), MCH (Memory controller hub), системний контролер - забезпечує підключення ЦПУ до вузлів, що використовують високопродуктивні шини: ОЗУ, графічний контролер.
Для підключення ЦПУ до системного контроллера можуть використовуватися такі FSB-шини, як Hyper-Transport іSCI.
Зазвичай до системного контроллера підключається ОЗУ. У такому випадку він містить в собі контроллер пам'яті. Таким чином, від типу застосованого системного контролера зазвичай залежить максимальний об'єм ОЗУ, а також пропускна здатність шини пам'яті персонального комп'ютера. Але в даний час є тенденція вбудовування контролера ОЗУ безпосередньо у ЦПУ (наприклад, контролер пам'яті вбудований у процесор у AMD K8 та Intel Core i7), що спрощує функції системного контролера.
В якості шини для підключення графічного контролера на сучасних материнських платах використовується PCI Express. Раніше використовувалися загальні шини (ISA, VLB, PCI) і шина AGP.
Південний міст (англ. Southbridge), ICH (I / O controller hub), п еріферійний контролер - містить контролери периферійних пристроїв (жорсткого диска, Ethernet, аудіо), контролери шин для підключення периферійних пристроїв (шини PCI, PCI-Express і USB) , а також контролери шин, до яких підключаються пристрої, які не потребують високої пропускної здатності (LPC - використовується для підключення завантажувального ПЗУ; також шина LPC використовується для підключення мультіконтроллера (англ. Super I / O) - мікросхеми, що забезпечує підтримку "застарілих" нізкопроїзводітельних інтерфейсів передачі даних: послідовного та паралельного інтерфейсів, контролера клавіатури і миші).
Як правило, північний і південний мости реалізуються у вигляді окремих НВІС, однак існують і одночіпове рішення. Саме набір системної логіки визначає всі ключові особливості материнської плати і те, які пристрої можуть підключатися до неї.
ОЗУ
завантажувальний ПЗП - зберігає ПЗ, яке виповнюється відразу після включення живлення. Як правило, завантажувальний ПЗП містить BIOS, однак може містити, ПЗ, що працюють в рамках EFI.
Оперативна пам'ять.
Оперативна пам'ять (також оперативний запам'ятовуючий пристрій, ОЗП) - в інформатики - пам'ять, частина системи пам'яті ЕОМ, в яку процесор може звернутися за одну операцію (jump, move і т.п.). Призначена для тимчасового зберігання даних і команд, необхідних процесору для виконання ним операцій. Оперативна пам'ять передає процесору дані безпосередньо, або через кеш-пам'ять. Кожна клітинка оперативної пам'яті має свій індивідуальний адресу.
ОЗУ може виготовлятися як окремий блок або входити в конструкцію однокристальної ЕОМ або мікроконтролера.
На сьогодні найбільше поширення мають два види ОЗУ:
SRAM (Static RAM).
ОЗУ, зібране на тригерах, називається статичної пам'яттю з довільним доступом або просто статичної пам'яттю. Перевага цього виду пам'яті - швидкість. Оскільки тригери зібрані на вентилях, а час затримки вентиля дуже мало, то і перемикання стану тригера відбувається дуже швидко. Даний вид пам'яті не позбавлений недоліків. По-перше, група транзисторів, що входять до складу тригера, обходиться дорожче, навіть якщо вони витравлюється мільйонами на одній кремнієвій підкладці. Крім того, група транзисторів займає набагато більше місця, оскільки між транзисторами, які утворюють тригер, повинні бути витравлені лінії зв'язку.
DRAM (Dynamic RAM).
Більш економічний вид пам'яті. Для зберігання розряду (біта або тритію) використовується схема, що складається з одного конденсатора і одного транзистора (у деяких варіаціях конденсаторів два). Такий вид пам'яті вирішує, по-перше, проблему дорожнечі (один конденсатор і один транзистор дешевше декількох транзисторів) і по-друге, компактності (там, де в SRAM розміщується один тригер, то є один біт, можна вмістити вісім конденсаторів і транзисторів). Є і свої мінуси. По-перше, пам'ять на основі конденсаторів працює повільніше, оскільки якщо в SRAM зміна напруги на вході тригера відразу ж призводить до зміни його стану, то для того щоб встановити в одиницю один розряд (один біт) пам'яті на основі конденсатора, цей конденсатор потрібно зарядити , а для того щоб розряд встановити в нуль, відповідно, розрядити. А це набагато триваліші операції (у 10 і більше разів), ніж переключення тригера, навіть якщо конденсатор має вельми невеликі розміри. Другий істотний мінус - конденсатори схильні до "стіканню" заряду; простіше кажучи, з часом конденсатори розряджаються. Причому розряджаються вони тим швидше, чим менше їх ємність. У зв'язку з цією обставиною, щоб не втратити вміст пам'яті, заряд конденсаторів необхідно регенерувати через певний інтервал часу - для відновлення. Регенерація виконується шляхом зчитування заряду (через транзистор). Контролер пам'яті періодично припиняє всі операції з пам'яттю для регенерації її вмісту, що значно знижує продуктивність даного виду ОЗУ. Пам'ять на конденсаторах отримала свою назву Dynamic RAM (динамічна пам'ять) якраз за те, що розряди в ній зберігаються не статично, а "стікають" динамічно в часі.
Таким чином, DRAM дешевше SRAM і її щільність вище, що дозволяє на тому самому просторі кремнієвої підкладки розміщувати більше бітів, але при цьому її швидкодію нижче. SRAM, навпаки, більш швидка пам'ять, але зате й дорожче. У зв'язку з цим звичайну пам'ять будують на модулях DRAM, а SRAM використовується для побудови, наприклад, кеш-пам'яті в мікропроцесорах.
Магнітні накопичувачі.
Дискета - портативний магнітний носій інформації, який використовується для багаторазового запису та зберігання даних порівняно невеликого об'єму. Цей вид носія був особливо поширений у 1970-х - наприкінці 1990-х років. Замість терміну "дискета" іноді використовується абревіатура ГМД - "гнучкий магнітний диск "(відповідно, пристрій для роботи з дискетами називається НГМД - "накопичувач на гнучких магнітних дисках").
Звичайно дискета являє собою гнучку пластикову пластинку, покриту феромагнітним шаром, звідси англійське назву "floppy disk" ("гнучкий диск"). Ця пластинка міститься в пластмасовому корпусі, що захищає магнітний шар від фізичних ушкоджень. Оболонка буває гнучкою або жорсткою. Запис і зчитування дискет здійснюється за допомогою спеціального пристрою - дисковода гнучких дисків (флопі-дисковода).
Дискети звичайно мають функцію захисту від запису, за допомогою якої можна надати доступ до даних тільки в режимі читання.
Оптичні накопичувачі.
Компакт-диск - оптичний носій інформації у вигляді диска з отвором у центрі, інформація з якого зчитується за допомогою лазера. Спочатку компакт-диск був створений для цифрового зберігання аудіо (т. н. Audio-CD), проте в даний час широко використовується як пристрій зберігання даних широкого призначення (т. зв. CD-ROM, КД-ПЗУ). Аудіо-компакт-диски за форматом відрізняються від компакт-дисків з даними, і CD-плеєри звичайно можуть відтворювати лише їх (на комп'ютері, звичайно, можна прочитати обидва види дисків). Зустрічаються диски, що містять як аудіоінформацію, так і дані - їх можна і послухати на CD-плеєрі, і прочитати на комп'ютері. З розвитком MP3 виробники побутових CD-плеєрів і музичних центрів почали постачати їх можливістю читання MP3-файлів з CD-ROM'ов.
Абревіатура CD-ROM означає англ. Compact Disc Read Only Memory, що в перекладі означає компакт-диск тільки для читання. КД-ПЗУ означає "Компакт-диск, постійний запам'ятовуючий пристрій ". Назва CD-ROM часто помилково використовують для позначення приводів для читання компакт-дисків (правильно - CD-ROM Drive, CD-привід).
DVD (ді-ві-ді, англ. Digital Versatile Disc - цифровий багатоцільовий диск; також англ. Digital Video Disc - цифровий відеодиск) - носій інформації, виконаний у вигляді диска, зовні схожий з компакт-диском, однак має можливість зберігати більше інформації за рахунок використання лазера з меншою довжиною хвилі, ніж для звичайних компакт-дисків. DVD-привід - пристрій читання (і запису) таких носіїв.
Blu-ray Disc, BD (англ. blue ray - синій промінь і disc - диск) - формат оптичного носія, що використовується для запису і зберігання цифрових даних, включаючи відео високої чіткості з підвищеною щільністю. Стандарт Blu-ray був спільно розроблений консорціумом BDA.
Blu-ray (букв. "синій-промінь") отримав свою назву від використання для запису і читання короткохвильового (405 нм) "синього" (технічно синьо-фіолетового) лазера. Представлений на міжнародній виставці споживчої електроніки Consumer Electronics Show (CES), яка пройшла в січні 2006 року. Комерційний запуск формату Blu-ray пройшов навесні 2006 року.
З моменту появи формату в 2006 році і до початку 2008 року у Blu-ray існував серйозний конкурент - альтернативний формат HD DVD. Протягом двох років багато найбільших кіностудії, які спочатку підтримували HD DVD, поступово перейшли на Blu-ray. Warner Brothers, остання компанія, що випускала свою продукцію в обох форматах, відмовилася від використання HD DVD у січні 2008 року. 19 лютого того ж року Toshiba, творець формату, припинила розробки в області HD DVD. Ця подія поклала край так званій "війні форматів".
Висновок
Розвиток електронної промисловості і комп'ютеробудування здійснюється такими швидкими темпами, що буквально через 1-2 роки, сьогоднішнє "чудо техніки" стає морально застарілим. Однак принципи пристрою комп'ютера залишаються незмінними ще з того моменту, як знаменитий математик Джон фон Нейман в 1945 році підготував доповідь про пристрої та функціонуванні універсальних обчислювальних пристроїв, тобто комп'ютерів. До того ж, кожен користувач, що експлуатує персональний комп'ютер, знає коло завдань, для вирішення яких він використовує комп'ютер, а, отже, і 10 років тому придбана "286-я машина" справно працююча , задовольняє запити того чи іншого фахівця є незамінним його помічником у повсякденній праці. Тому розглянута вище тема дає наочне уявлення про те, яке провідне місце в житті суспільства займають у даний час персональні комп'ютери, сфера застосування яких безмежна.
Література
Уїнн Л. Рош. Біблія по модернізації персонального комп'ютера. ІВП "тива-Стиль", 2002р.
Журнали "HARD 'n' SOFT" 2007-08гг.
FAQ по Blu-ray
Віктор Устинов, Зберігання даних на CD - і DVD-дисках: на наш вік вистачить?
ECMA-стандарт (аналог ISO) на диски CD-ROM
Скотт Мюллер. Глава 6. Оперативна пам'ять / / Модернізація і ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. - 17 вид. - М.: "Вільямс", 2007. - С.499-572. - ISBN 0-7897-3404-4
Формфактори системних плат КомпьютерМастер, 2004 рік
Скотт Мюллер. Модернізація та ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. - 17-е вид. - М.: Вільямс, 2007. - С.59-241. - ISBN 0-7897-3404-4