Архитектура современных процессоров

CISK – небольшое количество регистров общего назначения, большое количество команд, большое число методов адресации данных в памяти, наличие различных форматов команд, большое кол-во команд типа регистр-память, возможность возникновения ошибок.

RISC –команды выполняются за 1 такт, при выполнении сложных команд в микропроцессоре происходит автоматическая сборка команды, обработка только в режиме РЕГИСТР, более высокая надёжность и скорость обработки выше в 2-4 раза.

VLIW– несколько команд, каждая из которых имеет ряд полей, каждое из которых управляет работой отдельного блока процессора. Длина команды – 64 разряда. Позволяет организовать работу параллельно с многими процессорами.

Модели выполнения команд

Последовательная: следующая команда начинает выполняться после завершения выполненья предыдущей.

Конвейерная: выполнение очередной команды начинается до завершения выполнения предыдущей. Сложная команда разбивается на несколько более простых команд.

Суперскалярная: выполняется несколько операций за 1 такт. Распознаются зависимые и независимые команды. Зависимые выполняются по последовательной модели, независимые – по конвейерной.

Если несколько процессоров имеют одинаковую систему команд, то они полностью совместимы. Т.е. программа, написанная для одного процессора, может использоваться другим. Процессоры, имеющие разные системы команд, называют несовместимыми. Группы таких процессоров рассматриваются как семейства процессоров. Например, Intel Pentium относится к семейству x86.

Персональные компьютеры.

Персональный компьютер представляет собой универсальную однопользовательскую микроЭВМ.

Основные характеристики ПК

- относительно небольшую стоимость, находящуюся в пределах доступности для индивидуального покупателя;

- отсутствие требований к условиям окружающей среды;

- гибкость архитектуры, делающей возможным ее перестройку для разнообразных применений в сфере управления, науки, образования, в быту;

- операционная система и программное обеспечение должно быть достаточно простым, чтобы с ПК мог работать пользователь без профессиональной специальной подготовки;

- высокая надежность работы (более 5000 ч наработки на отказ).

по назначению: 1. массовый ПК (Consumer); 2. деловой ПК (Office PC); 3. портативный ПК (Mobile PC); 4. рабочая станция (Workstation PC); 5. развлекательный ПК (Entertainment PC).

1. Настольные

2. Носимые (переносные, блокнотные, карманные, электронные секретари, органайзеры)

Структурная схема ПК

1 – подсистема обработки

2 – подсистема памяти

3 – подсистема ввода-вывода

4 – подсистема телеобработки

Типовой комплект состоит из системного блока, монитора, клавиатуры, мыши и печатающего устройства (принтера).

Системный блоквключает:

1) системную (материнскую) плату, где расположены процессор, оперативная и постоянная память

2) адаптеры, контроллеры и порты – устройства, обеспечивающие связь с внешними устройствами

3) накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), на гибких магнитных дисках (НГМД), на оптических дисках (НОД)

4) блок питания

Монитор

Служит для отображения информации в удобном для пользователя виде. Мониторы в настоящее время подразделяются на мониторы с электронно-лучевой трубкой и жидкокристаллические мониторы. Размеры мониторов измеряются в дюймах (^||) по диагонали. Стандартными являются 14^||, 15^||,17^||,19^||,22^|| - мониторы. Кроме размеров важнейшей характеристикой монитора является частота обновления. Чем выше частота обновления, тем лучше качество изображения. Современные мониторы работают на частоте 75, 85, 100 или 120 Гц. Наилучшим качеством отличаются мониторы фирм LG и Samsung.

Клавиатура

С помощью клавиатуры пользователем в ПК вводится символьно-цифровая информация.

Мышь

Позволяет в графической среде WINDOWS осуществлять управление курсором на экране монитора, а также запускать выполнение команд и программ. Мыши бывают механические и оптические.

Принтер

Осуществляет вывод информации на бумажные носители. В зависимости от способа и принципа печати принтеры делятся на лазерные, струйные (чернильные) и матричные (игольчатые). Наиболее распространенными в настоящее время на рынке являются принтеры фирм Hewlett-Packard, Epson, Lexmark, Xerox.

Контроллерыпредставляют собой специализированные устройства, обеспечивающие подключение и функционирование накопителя на жестких магнитных диска (НЖМД -«винчестер»), накопителя на гибких магнитных дисках (НГМД- дискета) и накопителя на оптических дисках (CD-диск ) соответственно.Порты(интерфейсы) представляют собой совокупность программных и аппаратных средств для подключения внешних устройств. Конструктивно порты на системном блоке представляют собой стандартные разъемы. Параллельные порты (LPT) позволяет передавать за один такт целый байт информации и применяется для быстрой связи на небольших расстояниях. Последовательные порты (COM) за один такт передают один бит и, в общем случае, работает медленнее, но позволяет передавать данные на большие расстояния. Следует, однако, отметить, что современные последовательные порты типа USB и IEEE1394 превосходят по скорости параллельные, и поэтому вытесняют последние. Специальные порты служат для подключения клавиатуры, микрофона и динамиков (для управления последними используется звуковая карта – мультимедийное устройство, позволяющее воспроизводить музыку и внятную человеческую речь). Игровой порт служит для подключения специального механического устройства джойстика, используемого в компьютерных играх.Системная шинаобеспечивает сопряжение и связь всех устройств ПК между собой. Системная шина обеспечивает передачу информации между всеми устройствами системного блока. Современные системные шины имеют разрядность 64 бита и тактовую частоту до 800 МГц.Принцип открытой архитектуры - компьютер собирается из независимо изготовленных частей, методы сопряжения различных частей компьютера IBM-PC и подсоединения к нему внешних устройств общедоступны. Она позволяет всем желающим производить комплектующие и внешние устройства, собирать компьютеры; пользователям самостоятельно модернизировать компьютеры и оснащать их дополнительными устройствами различных производителей.

Типовой комплект ПК.

ПЭВМ – микропроцессорная система обработки данных с дружественным пользовательским интерфейсом.

Системный блок (базовый блок) реализует все основные процессы по переработке И., осуществляя хранение программ и данных, управляет работой всех блоков, обеспечивая их системное взаимодействие. Он содержит микропроцессор, оперативное запоминающее устройство, дисковую память и пр. Корпусы системного блока могут отличаться габаритными размерами и характеристикой. Лицевая панель не монолитна. На ней выделяются панели дисководов, индикаторные лампочки, кнопки. Задняя панель имеет разъемы для подключения питания блока и монитора. Выходы устройств служат для включения клавиатуры, дисплея, принтера, колонок. Эти устройства реализуют различные интерфейсы: последовательный, обеспечивающий передачу данных последовательно бит за битом; параллельный – передачу нескольких бит одновременно. Стандартный последовательный и параллельный интерфейсы называются портами ввода-вывода (это разъемы).

Дисплей предназначен для отображения И., вводимой с клавиатуры или выводимой из памяти машины. Системный блок идисплей могут быть совмещены. Дисплей – это только часть монитора.

Известны «плоские» дисплеи: жидкокристаллические, плазменные и люминесцентные. В ПЭВМ наиболее распространены дисплеи на базе электронно-лучевой трубки. В них сложились 2 метода формирования изображений: векторный и растровый. Основными техническими характеристиками дисплеев являются: разрешающая способность, размер точки, яркость и контрастность, размер экрана по диагонали, масса, габариты, потребляемая энергия и стоимость.

Клавиатура предоставляет пользователю возможность вводить И. в память ПЭВМ и управлять работой машины. Клавиатура является одним из основных устройств ввода И. в ПЭВМ. Принцип действия: совокупность датчиков воспринимает давление на клавиши и замыкает определенную электрическую цепь. Распространены 2 типа клавиатур: с механическими и мембранными переключателями. Подключается к системному блоку с помощью разъема PS/2 или USB, инфракрасного луча или ультразвуковой связи.

Манипулятор «мышь» обеспечивает быстрое перемещение световой (цветовой) метки по экрану, определяя реализуемую функцию. Мышь обусловлено схожестью манипулятора с грызуном. Мыши с 2 или 3-мя клавишами. Различают механические, оптические (принцип действия основан на отражении света от поверхности) и беспроводные (для управления используются инфракрасный или радиосигналы) мыши. Подключение – разъемы PS/2 или USB.

Дополнительные устройства: модем, сканер, принтер, блок питания.

Память ПК.

Длительное хранение И. обеспечивают блоки внешней памяти. Среди них можно выделить: накопители на гибких магнитных дисках (НГМД — FDD – флоппи-диск, дискета, хранитель И. – магнитное покрытие); накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД — HDD- винчестеры); накопители на магнито-оптических дисках (MO – использование лазерного луча, компакты); ZIP-накопители; накопители на оптических дисках (НОД или CD-ROM); накопители DVD (цифровой универсальный диск); накопители на магнитных лентах (стримеры), флеш-память (флеш-карта). Внутренняя памятьпредназначена для хранения и обмена информацией. Внутренняя память содержит два вида запоминающих устройств:постоянное запоминающее устройство служит для хранения неизменяемой программной и справочной информации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нем информацию (изменить информацию в ПЗУ нельзя!). В ПЗУ хранятся программы самотестирования ПК при включении питания, программы начальной загрузки операционной системы, программы установки конфигурации системы и некоторые другие. Наряду с постоянной памятью используется энергонезависимая полупостоянная память (ППЗУ, CMOS), хранящая параметры конфигурации компьютера, она может быть изменена. оперативное запоминающее устройство предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени. Главными достоинствами оперативной памяти являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке). В качестве недостатка ОЗУ следует отменить невозможность сохранения информации в ней после выключения питания машины (энергозависимость). Современные ПК имеет ОЗУ объемом 128 или 256 Мбайт. Архивная памятьПК предназначена для длительного и надежного хранения программ и данных. на дискетах, оптических дисках, съемных НЖМД, магнитной ленте и флэш-памяти. Флэш-память представляет собой особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти. Это означает, что она не требует дополнительной энергии для хранения данных (энергия требуется только для записи), допускает изменение (перезапись) хранимых в ней данных и не содержит механически движущихся частей (как обычные НЖМД или НОД) и построена на основе интегральных микросхем. Информация, записанная на флэш-память, может храниться очень длительное время (несколько десятков лет) и способна выдерживать значительные механические нагрузки (в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для обычных НЖМД). НЖМД в обиходе называют "винчестером". В отличие от оперативной памяти, НЖМД гарантируют долговременное хранение информации, для чего не требуется постоянное питание компьютера от внешнего источника электроэнергии. Для записи данных в жестких дисках используется магнитный слой, который покрывает пластины (диски), вращающиеся внутри винчестера с огромными скоростями. Вдоль пластин перемещаются головки чтения/записи. Основными характеристика современных НЖМД являются: емкость (до 100 Гбайт ); количество пластин (до 10 штук); среднее время поиска информации (меньше 20 мс); скорость вращения пластин (до 15000 об/мин); вес (меньше 100 г). Основными производителями НЖМД являются фирмы IBM, Seegate, Toshiba, Fujitsu, Samsung. НГМД представляет собой устройство чтения/записи сменных гибких дисков (флоппи-дисков, дискет). Флоппи-диски размером 3,5'' (89 мм) используются только для переноса относительно небольших (1,44 Mбайт) объемов информации между компьютерами. Данные на гибких дисках хранятся подобно данным на винчестере за тем лишь исключением, что диск во флоппи-дисководе вращается с много меньшей скоростью и он всего один. Из-за недостаточной герметизации дискеты чаще всего выходят из строя. Таким образом, как носитель информации флоппи-диск крайне ненадежен и в настоящее время применяется все реже.

2.8. Дополнительные устройства ПК.

С помощью принтера осуществляется вывод информации на бумажные носители. В зависимости от способа и принципа печати принтеры делятся на лазерные, струйные (чернильные) и матричные (игольчатые). Наиболее распространенными в настоящее время на рынке являются принтеры фирм Hewlett-Packard, Epson, Lexmark, Xerox. Модемслужит для подключения ПК к глобальной компьютерной сети Интернет по телефонным линиям связи. Модемы преобразуют цифровой сигнал в аналоговый с помощью методов аналоговой модуляции. В зависимости от режимов работы различные модемы обеспечивают различные скорости передачи данных: от 1,2 Кбит/с до 56,0 Кбит/с. Наиболее популярными модемами для ПК в настоящее время являются модемы фирм 3Com и ZyXEL. Сканер предназначен для считывания с бумажных носителей и ввода в ПК машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей. Сканеры можно классифицировать по ряду признаков: по способу использования (ручные, планшетные, пакетной обработки); по скорости обработки (количество листов в минуту); методу сканирования (однопроходный, двухпроходный), по разрешающей способности (величина dpi- количество точек на дюйм) т.д. Сканеры, как правило, позволяют представлять информацию как в текстовом режиме с распознаванием символов, так и в графическом виде. Наиболее распространенными на рынке являются сканеры фирм XEROX, RICOH. Плоттер(графопостроитель) предназначен для вывода графической информации (графиков, чертежей, рисунков) на бумажный носитель. Плоттеры бывают векторные с вычерчиванием изображения с помощью пера, фломастера или карандаша и растровые: термографические, электростатические, струйные и лазерные. Конструктивно плоттеры подразделяются на планшетные и барабанные. Основные характеристиками плоттеров являются: скорость вычерчивания (100-1000 мм/с); возможность цветного изображения и передача полутонов; разрешающая способность и четкость изображения. Лидерами на рынке плоттеров являются фирмы Hewlett Packard и Canon. Звуковая картаустанавлвается в один из разъёмов материнской платы и выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звука. Звук воспроизводится через звуковые колонки, которые подключаются к выходу звуковойкарты. Основным параметром звуковой карты является разрядность, определяющая количество битов, используемых при приобразовании сигналов. Чем выше разрядность, тем выше качество звука. Используются также интегрированные звуковые системы, в которых функции обработки звука выполняются центральным процессором и микросхемами материнской платы.

Производительность ПК.

Производительность ПК является важнейшей его характеристикой. Все факторы и параметры, влияющих на производительность ПК можно в общем случае разделить на программные и аппаратные. Влияние программных факторов на производительность ПК определяется правильным выбором и настройкой, как операционной системы, так и конкретных программных приложений. Среди множества аппаратных параметров, влияющих на производительность ПК, наиболее важными являются: быстродействие микропроцессора – определяется тактовой частотой ГТИ; пропускная способность системной шины – определяется скоростью обмена с внешними устройствами ПК; ёмкость памяти. Следует также отметить, что на производительность ПК большое влияние оказывает подготовленность и компетентность пользователя.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: