РЕФЕРАТ
НА ТЕМУ «Компьютерное оборудование»
Выполнил:Никоненко Е.В. 10б
Проверил: Плюхин И.А.
Челябинск 2003
Процессоры
Основой ПК является центральное процессорное устройство(ЦПУ,
CPU) или просто процессор. Процессор – это микросхема, которая вставляется в специальный разъем(slot1 или socket), и служит для обработки информации и двух видов операций: числовые операции и операции с плавающей точкой. Также в процессоре находится кэш память L1(level 1) и L2(level 2). Она используется для ускорения доступа к данным, находящимся в оперативной памяти. Процессор имеет ряд характеристик: тактовая частота ядра, частота системной шины, множитель.
Ниже, вкратце, будут рассмотрены процессоры от Intel 8088 до Intel Pen-
tium 4, а также процессоры фирмы AMD.
В первых ПК IBM PC класса XT использовались процессоры Intel 8088(в документациях пишут – i8088)
За период с 1981 по 1995 гг. сменилось четыре поколения процессоров: на смену i8088 пришел i80286, затем i80386, и, наконец, процессор i80486, или, как его называют проще, - 486-й. Всю линию этих процессоров стали назы-
вать линией i80x86. Производительность процессоров удваивалась примерно каждые два года.
Процессор следующего(пятого) поколения должен был называться i80586,
однако ему придумали симпатичное имя – Pentium.
Следующим шагом вперед стал выпуск в начале 1997 года процессора Pen-
tium MMX(или P55). В нем впервые реализован новый набор из 57 команд MMX(MultiMedia eXtention – мультимедийное расширение). Эти процессоры изготовлены по 0,35-микронной технологии(«технология производства», чем меньше этот показатель, тем лучше – больше частота процессора и меньше тепловыделение.). Изменилось напряжение питания: у ядра процессора оно уменьшилось до 2,8 В, а у его периферийных цепей осталось прежним – 3,3 В. Соответственно потребовались изменения в конструктивах материнских плат – требовалась установка дополнительного стабилизатора напряжения. Объем кэша L1 – 32 Кбайт. «Посадочная панель» для Pentium MMX – Socket 7.
В 1995 году на рынок вышло шестое поколение процессоров. И первым процессором стал Pentium Pro. Он появился осенью 1995 года. В нем впервые корпорация Intel применила кэш L2, объединенный на одном кристалле с яд-
ром и оперирующий на частоте процессора. Выпускался Pentium Pro как по 0,50-, так и по 0,35-микронной технологии. Размер кэша L2 доходил до 2048 Кбайт. Значения частоты системной шины: 60 и 66 МГц. Установочный разъем – Socket 8.
Pentium II
В мае 1997 года появился процессор Pentium II – представитель семейства P6/
6x86. Он отличался от Pentium Pro наличием блока MMX. Первые PII изготов-
лялись по 0,35 мкм технологии, но затем шаг уменьшился до 0,25 мкм.Конструк
ция PII своеобразна: напоминает плату расширения, на которой отдельно смон-
тированы интегральные микросхемы с ядром процессора(кристалл процессора) и кэш-памятью L2.
Процессор PII соединяется с системным блоком специальным соединителем SEC1. Саму процессорную плату называют SECC(Single Edge Connector Cartridge). Ответной частью для соединителя SEC1 является разъем Slot 1, похо-
жий на разъем шины расширения. Под картриджем, закрывающим микросхемы, имеется термопластина. Она прижата к обоим чипам: процессора и кэш L2. К ней крепится вентилятор.
Фирма Intel присваивает различным модификациям PII служебные кодовые имена. Ниже будут представлен революционный процессор Celeron и два пред-
ставителя этой линейки.
Celeron – это семейство недорогих процессоров, изготовляемых с кэшем
L2 или без него. До настоящего времени выпускались или выпускаются Coving-
ton, Mendocino, Dixon.
1. Covington – первый процессор линейки Celeron. Построен на ядре Deschutes по 0,25 мкм технологии. Для уменьшения себестоимости выпускался без кэша L2 и защитного картриджа. Тактовая частота: 266-300МГц, частота системной шины 66 МГц, кэш L1 – 32 Кбайт. Физический интерфейс – Slot 1.
2. Dixon – следующий этап в истории Celeron. Это недорогой процессор, в первую очередь ориентированный на применение в портативных ком-
пьютерах. Технология – 0,25 мкм. Объем кэша L1 – 32 Кбайт, L2-256 Кбайт. Тактовая частота – от 300 до 500 МГц, частота системной шины – 66 МГц.
Pentium III
Процессор Pentium III(PIII) отличается от PII прежде всего наличием блока Streaming SIMD Extensions – потоковое расширение SIMD(Single Instruction, Ma-
ny Data – одна инструкция, много данных). Pentium III может выполнять 70 но-
вых инструкций SSE(иногда называемых MMX2). Выпускается по 0,18 и 0,13 мкм технологии. Ниже приводятся два процессора семейства Pentium III:
1.Coppermine – процессор Pentium III, сделанный на базе технологической нормы 0,18 мкм. Кэш L2 интегрирован с процессором на одном кристалле, имеет объем 128-256 Кбайт. Тактовая частота – от 600 МГц и выше. Наряду с мо
дификациями FSB133(частота FSB равна 133 МГц), продаются и FSB100. Соеди
нительная панель – Slot 1.
2.Coppermine FC-PGA 370 – дешевый вариант Coppermine, рассчитанный на использование в материнских платах с разъемом Socket 370 и частотой системной шины 100 МГц. По существу, это замена Pentium II в цепочке Celeron – Pentium II – Pentium III. С точки зрения Intel, Coppermine - это Pentium III с соответствующими характеристиками.
Pentium IV
Процессор основан на ядре Willamette. Выпускается с частотами от 1,3 до 2 ГГц и производится по технологической норме 0,18 мкм. Кэш L1 имеет объем 8 Кбайт, кэш L2 – 256 Кбайт. Системная шина Quad-Pumped работает на частоте 400 МГц. В набор дополнительных инструкций входят MMX, SSE и SSE2.
К описанию процесса появления Pentium IV на рынке подходит выражение «хотели как лучше, а получилось как всегда». Процессор получился совсем не
таким, как обещали пресс-релизы Intel. Из-за того, что ядро P4 получилось слиш
ком большим, инженеры Intel приняли решение «пустить под нож» некоторые не слишком важные, по их мнению, части. Таким образом, была ампутирована половина кэша L1 и L2. Само собой, такая операция не прошла бесследно, и ито
говая производительность P4 оказалась значительно меньше ожидаемой. Тем не менее, Pentium IV является одним из самых быстрых процессоров на сегодняш-
ний день.
AMD
Основным конкурентом Intel на рынке процессоров является фирма American Micro Devices (AMD).
Чтобы можно было сравнивать процессоры разных производителей, нужны стандартизированные тестирования, ставящие испытуемые образцы в одинако-
вые условия. Показателем качества является результат сравнения производитель
ности испытуемого образца с процессором Pentium определенной частоты. Эту тактовую частоту и берут за основу так называемого P-рейтинга (PR-рейтинг). Если, например, для процессора К5 получен рейтинг PR-166, это гарантирует, что данный процессор не медленнее процессора Pentium 166, хотя тактовая час-
тота у AMD, может быть и меньше 166 МГц. Какой же процессор покупать? Все зависит от толщины кошелька (AMD дешевле) и от предпочтений пользова-
теля.
1. Процессор К5 – первый процессор AMD, который вступил в конкуренцию с Intel. Частота системной шины составляет от 50 до 66 МГц. Кэш L1 – 24 Кбайт, кэш L2 расположен на материнской плате, работает на частоте системной шины. Известны следующие версии процессора К5, выполненные по технологии с шагом 0,6 мкм: К5-75, К5-90, К5-100 (здесь PR-рейтинг соответствовал частоте процессора). Лучшие характеристики получены для процессора К5, выполненных по технологии с шагом 0,35 мкм и имевших переработанное ядро. Тактовая частота от 90 до 115 МГц. Разъем – Socket 7.
2. К7-Athlon. Создавая Athlon, разработчики предложили рынку свой вариант платформы для IBM PC-совместимых компьютеров. В марте 2000 г. этим процессором был преодолен барьер частоты 1 ГГц (чуть раньше Pentium III). Кэш L1 – 128 Кбайт, кэш L2 – от 512 Кбайт до 8 Мбайт. Частота системной шины – от 200 до 400 МГц и выше. Разъем – Slot A или Socket 462.
3. К7 – Duron – ответ AMD на Intel Celeron. Кэш L2 – 192 Кбайт, расположенного на кристалле процессора. Частота FSB – до 200 МГц. Работает в материнских платах, оборудованных специальным 462-контактным разъемом Socket A.
Оперативная память
Без ОЗУ (RAM) работа ПК невозможна. Обильная оперативная память делает доступными сложные мультимедийные программы. Увеличение ОЗУ может вселить в стареющий ПК новую жизнь, удовлетворив запросы прожорливых программ и увеличив производительность ПК в большей степени, нежели заме-
на ЦПУ или видеоадаптера.
Оперативная память компьютера состоит из основной (набирается модулями па-
мяти на материнской плате), кэш памяти L2, чипов памяти на платах расшире-
ния, памяти BIOS. Основной объем оперативной памяти приходится, разумеется
на основную память. Поэтому, когда говорят «микросхемы ОЗУ», имеют в виду как раз те самые модули, из которых формируется основная память. О ней далее и пойдет речь.
На материнских платах первых IBM PC устанавливались отдельные микро-
схемы памяти. Сейчас микросхемы ОЗУ размещают блоками на специальных мо
дулях памяти – небольших платах с многочисленными контактами, расчитанны-
ми на установку в щелевидные разъемы (слоты) материнской платы. Будучи вставленными в слоты, модули попадают под управление контроллера памяти, расположенного на материнской плате. Такт взаимодействия с ячейками памяти задается тактовой частотой материнской платы. Чем выше частота, тем быстрее должны происходить операции записи и считывания данных.
Оперативная память энергозависима. При выключении питания записанные в ОЗУ данные исчезают. В современных ПК используют динамическое ОЗУ (DRAM – Dynamic Random Access Memory). Память этого типа приходится периодически регенерировать, чтобы информация сохранялась. В это время ячейки памяти не доступны для операций с данными. Для памяти статической регенерация не требуется, поэтому статическая память быстрее динамической. Память динамического типа используют для построения основной памяти, ста-
тическую – для кэша L2.
Модули ОЗУ бывают разных типов:
1. SIMM(Single inline memory module) – модуль памяти с односторонними контактами.
2. DIMM(Dual inline memory module) – модуль памяти с двухсторонними контактами.
А) SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory).
Б) DDR SDRAM(Double Date Rate Synchronous Dynamic Access Memory).
3. RIMM(Rambus inline memory module) – 168-контактный модуль памяти RDRAM повышенной (1,6 Гбайт/с) пропускной способности (используя 16-битную шину, эта память передает информацию по обоим фронтам тактового импульса, то есть фактически удваивает частоту работы).