5. Математический сопроцессор

Микропроцессоры Intel-8088, Intel-80286 и Intel-80386 не содержат специальных команд для работы с числами с плавающей точкой. При проведении расчетов с такими числами каждая операция над ними моделируется с помощью нескольких десятков операций микропроцессора. Это сильно снижает эффективность применения компьютера для научных вычислений, при использовании машинной графики и для других применений с интенсивным использованием чисел с плавающей точкой. Поэтому в этих случаях следует использовать компьютеры IBM PC с установленным математическим сопроцессором Intel-8087, Intel-80287 или Intel-80387. Наличие сопроцессора может увеличить скорость выполнения операций с плавающей точкой в 5-15 раз. Микропроцессоры. Intel-80486DX и DX2 и Pentium сами поддерживают операции с плавающей точкой, поэтому при их использовании математический сопроцессор не требуется.

Советы для руководителей и покупателей. При использовании компьютера для научных вычислений, обработки изображений, машинной графики и в некоторых других областях наличие математического сопроцессора является практически обязательным. В остальных приложениях математический сопроцессор не обязателен, хотя и может быть полезен. Для компьютеров на основе микропроцессоров 80486DX, DX4, DX4, Pentium и выше математический сопроцессор не требуется, так как они сами поддерживают операции с плавающей точкой.

6. Оперативная память

Оперативная память компьютера IBM PC с процессором Intel-8088 или Intel-8086 (например, IBM PC XT) может иметь размер не более 1 Мбайта, поскольку эти микропроцессоры могут обращаться не более чем к 1 Мбайту памяти. Эта память состоит из двух частей. Первые 640 Кбайт памяти могут использоваться прикладными программами и операционной системой. Остальные адреса памяти («верхняя память») зарезервированы для служебных целей:

• для хранения части операционной системы DOS, которая обеспечивает тестирование компьютера, начальную загрузку операционной системы, а также выполнение основных низкоуровневых услуг ввода-вывода;

• для передачи изображения на экран;

• для хранения различных расширений операционной системы, которые поставляются вместе с дополнительными устройствами компьютера.

Как правило, когда говорят об объеме оперативной памяти компьютера, то имеют в виду именно первую ее часть, которая может использоваться прикладными программами и операционной системой. Мы тоже будем в дальнейшем поступать таким образом.

Барьер 640 Кбайт. Как было сказано выше, у IBM PC с микропроцессором Intel—8088 или Intel-8086 оперативная память, доступная для операционной системы и программ, составляет не более 640 Кбайт. В начале 80-х годов, когда разрабатывался компьютер IBM PC, возможность работы с 640 Кбайтами была большим шагом вперед: остальные компьютеры тогда могли работать только с 64 Кбайтами памяти. Но очень скоро выяснилось, что для многих программ 640 Кбайт мало (к тому же из этих 640 Кбайт до 100 Кбайт могут занимать DOS и различные системные программы — драйверы устройств и резидентные программы). Эта проблема была разрешена, когда для использования с IBM PC были разработаны расширенная (extended) и дополнительная (expanded) памяти.

Дополнительная память. Для преодоления «барьера 640 Кбайт» в начале 80-х годов некоторые фирмы—производители оборудования для компьютеров стали выпускать платы расширения памяти (memory extension cards), содержащие дополнительные блоки памяти. Доступ к этой дополнительной памяти (expanded memory) осуществляется через специальную программу — драйвер управления дополнительной памятью (expanded memory manager, EMM). Для обеспечения совместимости этих программ фирмами Lotus, Intel и Microsoft был разработан стандарт — спецификация дополнительной памяти (expanded memory specification, EMS). В настоящее время, как правило, используется версия 4.0 этой спецификации — LIM EMS 6.0. В ней максимальный объем дополнительной памяти составляет 256 Мбайта.

Многие программы (Microsoft Windows, Ventura Publisher, Paradox и др.) могут использовать дополнительную память, установленную в компьютере. При этом они могут обрабатывать большие объемы информации значительно быстрее, так как им не приходится производить операции ввода-вывода с диском для «подкачки» этой информации.

Расширенная память. Другая возможность увеличения размера доступной программам оперативной памяти появилась в 1982 г., когда фирма Intel стала выпускать микропроцессоры Intel-80286. Эти и последующие микропроцессоры (80386, 80486) обеспечивают совместимость с Intel-8088, но могут также непосредственно работать с оперативной памятью большего размера, чем 1 Мбайт. В режиме совместимости с Intel-8088 — этот режим называется обычным (real mode) — программам, как и на IBM PC XT, доступны только 640 Кбайт памяти. Но эти процессоры имеют и другие режимы работы — защищенный (protected mode) и виртуальный. 8086 (virtual 8086 mode — только для процессоров 80836 и 80486). В защищенном режиме микропроцессоры Intel-80286, 80836SX и 80486SX могут непосредственно обращаться к 16 Мбайтам памяти, а Intel-80386 и Intel-80486 — к 4 Гбайтам. Часть оперативной памяти в компьютерах с этими микропроцессорами сверх первого мегабайта, доступного в реальном режиме, называется расширенной памятью (extended memory).

Долгое время расширенную память компьютера можно было использовать только для размещения «электронного диска» (драйвер VDISK.SYS) или кэш-буфера для диска (программы типа IBMCACHE). Дело в том, что операционная система DOS работает в обычном режиме процессора, поэтому для доступа к расширенной оперативной памяти необходимо переключаться из обычного в защищенный режим работы процессора и обратно, что не так-то просто. Однако в середине 80-х годов были разработаны драйверы расширенной памяти (например, HIMEM.SYS) и стандарт по работе с расширенной памятью (XMS), которые предоставили удобные средства для использования расширенной памяти программам, работающим в обычном режиме процессора. Наиболее современные средства такого типа, например менеджер памяти QEMM/386, позволяют использовать расширенную память и как расширенную, и как дополнительную, автоматически обеспечивая тот тип взаимодействия с памятью, который нужен выполняемым прикладным программам.