4431

71

параметры. Однако на первых IBM PC кэш тоже устанавливался на материнской плате и выигрывал только за счет преимуществ самого типа памяти SRAM и работы с процессорной шиной. Кстати такой тип памяти более дорогой и энергоемкий, именно поэтому он до сих пор не вытеснил DDR SDRAM даже в видеоадаптерах.

Начиная с Intel Pentium II микросхемы кэш-памяти перекочевали поближе к процессору, на отдельную плату, которая вставлялась в Slot 1. А в Intel Pentium Pro они в виде отдельного кристалла монтировались вместе с процессором в одном корпусе. Недавно кэш стали делать полностью на одном кристалле с процессором.

Итак, процессор сначала обращается к кэш, а если нужных данных там нет, то задействуется медленная оперативная память. Рассмотрим происходящее подробнее.

Из кэш можно не только читать данные, но и записывать их туда. Но тогда в оперативной памяти и в кэш будут разные значения. Для этого все изменения в кэш должны отражаться и на оперативке. Однако если после каждого изменения в кэш ждать, пока они будут внесены в ОП (write-through), то прирост скорости сводится на нет. Поэтому используются буферы, в которых выставляются изменения. Кэш продолжает нормально работать дальше, в то время как с буфера данные переписываются в оперативную память. Такой режим называется

«write-back» (WB).

Часто приходится видеть в прайсах, что один и тот же процессор с одинаковой тактовой частотой поставляется в двух вариантах, например с кэш L2 256 Кб и 512 Кб. Отсюда и цена разнится. Оказывается, внутри процессора есть также многоступенчатая иерархия памяти. L1 (Level 1) — это уровень самый близкий непосредственно к АЛУ. L2 обычно кэширует оперативную память, a L1 кэширует L2. В некоторых версиях процессоров между L2 и оперативной памятью добавляют уровень L3. Но в «настольных» процессорах на сегодняшний день чаще всего встречаются только два уровня: L1 и L2

Последнее время производители утверждают, что оба уровня, а если есть третий, то и он тоже, работают на частоте ядра процессора. Однако L1, как правило, меньше по объему, чем L2. Раньше L2 выносился рядом с процессором на модуль для установки в SLOT 1. Перекочевав на кристалл CPU, L2 первоначально работал не на полной скорости процессора. Есть все основания предполагать, что L2 все же работает медленнее, чем L1. Но самое главное архитектурное различие в том, что L1 делится на кэш команд и кэш данных, в то

72

время как в L2 находятся избранные копии содержимого оперативной памяти. Рассмотрим три процессора AMD K7. Как зависит степень интеграции

процессоров этого поколения от объема кэш L2: 25.2 миллионов транзисторов

(152 Кб L1, 64 Кб L2); 37.2 миллионов транзисторов (152Кб L1, 256 Кб L2); 54.3

миллионов транзисторов (152Кб L1, 512 Кб L2). Нетрудно посчитать, что один килобайт кэш L2 увеличивает степень интеграции процессора примерно на 66 тысяч транзисторов. Причем 512 Кб кэш L2 занимает больше половины площади кристалла. То есть вместо этого дополнительного кэш можно вполне вместить второй процессор. Похожая ситуация наблюдается и у двух процессоров Intel Pentium 4: 42 миллионов транзисторов (12 Кб Lite + 8 Кб L1d, 256 Кб L2); 55

миллионов транзисторов (12 Кб Lite + 8 Кб L1d, 512 Кб L2). Здесь на каждый дополнительный килобайт приходится примерно 50 тысяч транзисторов.

Теперь ясно, почему процессоры с большим кэш дороже. Ведь с его увеличением растет степень интеграции и площадь кристалла, на одну пластину помещается меньше кристаллов, уменьшается выход годных. Хотя производители часто предпочитают продавать процессоры с отключенным дополнительным объемом кэш. Так, например, у Intel Pentium 4 55 миллионов транзисторов с кэш L2 всего 256 Мб, при этом он греется сильнее, чем CPU со степенью интеграции 42 миллиона транзисторов.

Хотя есть и другой вариант развития и разрешения ситуации: выпуск многоядерных процессоров на одном кристалле.

Для мультимедийных домашних задач объем кэш L2, L3 не так критичен. А работа в офисных приложениях вообще не требует большой производительности. Однако разработчики, рекламируя большой объем кэша, вынуждают приобретать новые процессоры, которые к тому же еще сильно греются.

4.3. Основные направления развития компьютерной индустрии в ближайшем будущем в рамках форума IDF

Форум IDF (Intel Developer Forum) имеет свою историю с 1995 года и проводится дважды в год, — весной и осенью — привлекая к себе внимание как компьютерной прессы, так и разработчиков аппаратных средств и программного обеспечения. В ходе форума рассматриваются различные вопросы, связанные с передовой компьютерной технологией и продукцией для ПК, серверов, коммуникационного оборудования и других вычислительных устройств.

За время своего существования Форум IDF, первоначально задумывавшийся

73

как мероприятие именно компании "Intel", постепенно превратился в форум всей компьютерной индустрии. Последний форум (Сан-Франциско, сентябрь 2004 г.) проходил под девизом «Сотрудничество без преград» и его спонсорами стали такие известные компании, как "Microsoft", "NVIDIA", "Samsung", "Semiconductor", "Rambus", "SGI", "Hewlett-Packard", "ATI Technologies Inc.", "D- Link", "Kingstone" и др.

На форуме были представлены ключевые доклады высших руководителей корпорации "Intel", по различным направлениям, а также состоялась выставка достижений компьютерной индустрии как самой корпорации "Intel", так и более чем 150 других ведущих компаний ИТ-индустрии.

Для того чтобы обеспечить участникам мероприятия оперативную связь со своими компаниями и доступ в Интернет, в специально оборудованном зале было установлено несколько десятков компьютеров и развернуты беспроводные сети с множеством точек доступа.

В пленарном докладе, президент и главный директор "Intel" по операциям, продемонстрировал следующее поколение процессоров Intel Itanium под кодовым названием Montecito с 1,7 млрд транзисторов и 24 Мбайт кэш-памяти уровня L3. В дан данном процессоре будут реализованы функции параллелизма на уровне как инструкций, так и потоков. Если сравнить Montecito с современным процессором Intel Itanium, то при той же тактовой частоте превосходство нового двухъядерного процессора по производительности составит около 25%.

Уже в 2005 году начнется выпуск процессоров с двумя ядрами для настольных ПК, серверов (процессоры Itanium и Хеоn) и ноутбуков и уже через год, то есть в 2006 году, доля двухъядерных процессоров для настольных ПК составит более 40%, доля двухъядерных и многоядерных серверных процессоров — свыше 85%, а доля двухъядерных мобильных процессоров — более 70%.

Повышение производительности процессоров на данном технологическом этапе развития должно сопровождаться добавлением новых функциональных возможностей, что невозможно реализовать путем элементарного увеличения тактовой частоты. Начав с технологии Hyper-Threading, позволяющей увеличить производительность без изменения тактовой частоты, сегодня компания "Intel" делает следующий логический шаг, переходя от объединения двух логических процессоров к объединению двух физических процессоров на одном кристалле.

Так, впервые здесь была продемонстрирована пластина, выполненная по

74

новому 65-нанометровому технологическому процессу и основанная на микросхемах SRAM-памяти емкостью по 70 Мбит, каждая из которых содержит более 0,5 млрд транзисторов.

Корпорация "Intel" объявила о планах выпуска новых платформ на базе процессоров Intel Xeon MP и Intel Itanium 2 для высокопроизводительных серверных систем. Первые два процессора Intel Xeon MP, созданные по 90нанометровой производственной технологии (кодовые названия Cranford и Potomac), будут выпущены в первой половине 2005 года. В них будут реализованы поддержка технологии Intel Extended Memory 64 (Intel EM64T) и

улучшенная технология Intel SpeedStep, позволяющая оптимизировать энергопотребление. Для новых процессоров выпустят новый набор микросхем (известный под кодовым названием Twin Castle) для четырехпроцессорных систем, поддерживающий технологию PCI Express и память DDR2.

Технология процессоров с несколькими ядрами начнет применяться в высокопроизводительных серверных системах после выпуска процессоров Intel Xeon MP с двумя ядрами (кодовое название Tulsa) и процессоров Itanium 2 (Montecito). Улучшенный процессор Itanium 2 с двумя ядрами, имеющий кодовое название Montvale, станет первым процессором семейства Itanium, изготовленным по 65-нанометровой производственной технологии. Его выпуск планируется после процессора Montecito. В перспективе корпорация "Intel" предполагает выпустить процессоры Intel Xeon МР с несколькими ядрами (Whitefield) и процессоры Itanium 2 с несколькими ядрами (Tukwila), в которых будет использована общая архитектура платформ.

Вобласти двухпроцессорных серверов и рабочих станций корпорация "Intel" объявила о выпуске процессоров под кодовым названием Irwindale, которые станут преемниками недавно представленных процессоров Intel Xeon с тактовой частотой 3,6 ГГц. Процессоры Irwindale будут обладать значительно более высокой производительностью по сравнению с процессорами Intel Xeon предыдущих поколений благодаря более высокой тактовой частоте и 2 Мбайт кэш-памяти второго уровня.

Вкачестве примера успешного сотрудничества между различными компаниями можно привести разработку домашних ПК (Entertainment PC, EPC) на базе процессоров Intel Pentium 4 с технологией Hyper-Threading и семейства чипсетов Intel 915 Express. Эти компьютеры сочетают в себе мультимедийные возможности по обработке аудио- и видеоданных с высокой производительностью, поскольку они выполнены в компактных тонких корпусах.

76

интернет-контента можно выделить три основных вектора развития платформ для мобильных ПК, которые позволят на практике реализовать принцип All-day, Anytime, Anywhere (оставаться на связи в любое время, где угодно и сколько угодно):

•обеспечение безопасности беспроводной связи;

•придание мобильным ПК новых функциональных качеств;

•возможность автономной работы в течение всего рабочего дня.

Для обеспечения безопасности беспроводной связи, которая должна стать такой же надежной, как проводная связь, компания "Intel" разработала рекомендации по обеспечению безопасности в беспроводных сетях Intel Secure OnConnect Authentication Guide. В этой рекомендации объясняется, как с помощью протоколов 802.11х и ЕАР (Extensible Authentication Protocol) можно снизить вероятность подключения к беспроводной сети злоумышленников.

Что касается мобильных платформ, следует отметить вниманием такую технологию, как Intel Centrino, которая к настоящему моменту получила широкое распространение во всем мире и переходит на класс TabletPC. В начале 2005 г. на рынке появятся мобильные ПК на основе новой платформы (кодовое название Sonoma), включающей процессор Intel Pentium M с FSB-шиной 533 МГц, чипсет Alviso и модуль беспроводной связи Intel PRO/Wireless 2915ABG. Вслед за платформой Sonoma компания "Intel" собирается выпустить платформу под кодовым названием "Napa", основу которой будут составлять мобильный двухъядерный процессор Yohan, построенный по 65-нанометровому технологическому процессу, чипсет Calistoga и модуль беспроводной связи следующего поколения с кодовым названием Golan. В процессоре Yohan будут реализованы такие технологии Intel, как VT (Vanderpool Technology) и LT (LaGrande Technology).

В области существующей сети Интернет предусмотрен ввод дополнительных сервисов, включая вычислительные ресурсы и системы хранения данных, что сможет придать существующей инфраструктуре большую гибкость, превратив Всемирную паутину из огромной сети каналов передачи данных в обширную платформу использования широкого спектра сервисов, доступных для 6 млрд пользователей. Гелсингер назвал такую трансформацию Интернета расширением сервиса в планетарном масштабе. «Эти новые интеллектуальные сервисы, внедренные в Интернет, позволят поставить мощную преграду для хакерских атак и распространения вирусов, динамически перераспределять трафик и создавать новые маршруты с тем, чтобы снизить задержки и улучшить

77

доставку видеотрафика. Эти сервисы также помогут сделать использование Интернета более доступным для пользователей тех регионов планеты, где надежность связи и стабильность электропитания оставляют желать лучшего».

Предусматривается дальнейшее развитие проекта PlanetLab, созданного в 2002 году, который сегодня объединяет 22 страны, 150 университетов и множество исследовательских лабораторий, включая Кембриджский и Принстонский университеты, Университет Беркли, AT&T Labs, France Telecom, NEC Labs., и насчитывает 194 сайта.

Большинство узлов PlanetLab находятся в Северной Америке и Европе, проект базируется в Принстонском университете. Кроме корпорации "Intel", основным спонсором проекта является компания "Hewlett-Packard".

Проект PlanetLab предназначен для тестирования новых протоколов и технологий, которые предлагается применить в Интернете для тестирования модификаций существующих технологий, для тестирования различных распределенных технологий (распределенные вычисления, поисковики, сети хранения данных, антивирусные системы). В рамках PlanetLab существуют различные проекты, например CoDeeN, Pier, ScriptRoute, Chord, SplitStream и NetBait.

Например, проект NetBait служит для обеспечения глобальной защиты от вирусов. Участникам системы предоставляется информация об известных вирусах и червях, после чего каждый узел NetBait проверяет соседей на предмет заражения. Если на машине будут обнаружены вредные элементы, то с помощью API-интерфейса клиента NetBait такой компьютер можно будет на время отключить от сети.

Беспроводные сенсорные сети, радиочастотные устройства индикации и другие интеллектуальные метки — это примеры промышленного использования Интернета и новых недорогих устройств для обеспечения функционирования заводов, складов и для глобального сотрудничества. Если ежедневная деятельность предприятий и долговременные стратегии бизнеса будут зависеть от этих потоков информации, то потребуется серьезно увеличить пропускную способность и надежность сетей. Чтобы охватить миллиарды имеющихся и будущих пользователей Интернета, отраслевые исследователи намереваются создать новое поколение недорогих устройств, работающих от батарей, которые можно будет использовать в регионах, где население не может позволить себе иметь традиционные компьютеры, или там, где отсутствует надежная связь и электричество. Всемирная сеть услуг поможет пользователям достичь

78

качественно иного уровня связанности устройств, даст возможность использования сетевых хранилищ данных, поможет избежать разрывов связи и задержек передачи. В числе других интеллектуальных услуг следует назвать транскодирование — способность сети динамически конвертировать передаваемую информацию в форматы, поддерживаемые различными устройствами.

Заключение

Врамках одного учебного пособия невозможно рассмотреть все аспекты компьютерной индустрии. В работе поставлена цель — отметить важные этапы развития информационных технологий и, в частности, проследить историю возникновения и развития самого популярного направления в среде пользователей – персонального компьютера типа IBM PC.

Впособии приведены основные понятия науки информатики, даны определения информации, экономической информации. Дана классификация экономической информации, отмечены ее особенности и свойства.

Кроме того, кратко освещены основные исторические этапы развития и становления компьютерных технологий, значимость научных открытий ученых, внесших значительный вклад в создание средств вычислительной техники и персонального компьютера.

Вработе представлены основные производители компьютерной отрасли, которые играют решающую роль в области формирования современных информационных технологий. Особо отмечены главные игроки на рынке компьютерных технологий: крупные компании и корпорации, такие как "IBM", "Apple Computer Corp.", "Intel", "AMD". Приведены основные этапы становления компаний и продукция, выпускаемая этими фирмами.

Анализируя информацию, представленную в таких популярных журналах, как "Мир ПК", "Компьютер Пресс", "CHIP" и других, приводятся основные направления развития в области компьютерных технологий на ближайшую перспективу. В первую очередь отмечается дальнейшее наращивание мощности персонального компьютера, в том числе и переход на использование двухядерных микропроцессоров для настольных компьютерных систем, развитие сетевых технологий, расширение ареала территорий зоны действия Интернет, увеличения контингента пользователей, переход на широкополосные

ибеспроводные каналы связи и др.

79

Приложение 1

Базовая таблица кодировки ASCII

80

Библиографический список

1.Глушаков С. В., Мельничков И. В. Персональный компьютер : учебный курс.— Харьков :Фолио; М. : ООО "Изд-во АСТ", 2001.— 542 с.

2.Евдокимов В. В. Экономическая информатика. Учебник для вузов. — СПб. :

Питер, 1999.— 520 с.

3.Информатика. Базовый курс / Симонович С. В. и др. – СПб. : Издательство

«Питер», 2001. — 640 с.

4.Информатика : Практикум по технологии работы на компьютере/ под ред. Н. В. Макаровой. — М. : Финансы и статистика, 2001.— 384 с.

5.Комягин В. Б. Современный самоучитель работы на компьютере : учебное пособие// В. Б. Комягин, А. О. Коцюбинский.— М. : Издательство "Триумф",

2002.— 416 с.

6.Левин А. Самоучитель работы на компьютере. — 8-е изд. перераб. и доп.— М. : Издательство «Нолидж», 2003. — 624 с.

7.Леонтьев В. П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2003. —

М. : ОЛМА-ПРЕСС, 2003.— 920 с.

8.Могилев А. В. , Пак Н. И. Информатика.— М. : ACADEMIA, 2000.— 342 с.

9.Могилев А. В. и др. Практикум по информатике: учеб.пособие для студ.высш.учеб.заведений /А. В. Могилев, Н. И. Пак, Е. К. Хеннер; под ред. Е. К. Хеннера. – М. : Издательский центр "Академия", 2002.— 608 с.

10.Мураховский В. И. , Евсеев Г. А. Железо персонального компьютера: практическое руководство.— М. : ДЕСС КОМ, 2001.— 460 с.

11.Степаненко О. С. Персональный компьютер: учебный курс.— 2-е изд. — М. : Издательский дом "Вильямс", 2002.— 384 с.

12.Фролов И. Компьютерное «железо». Руководство пользователя. — М. : Познавательная книга плюс, 2001. — 352 с.

Периодическая литература.

Журналы: Мир ПК, Компьютер-Пресс, CHIP, Домашний компьютер, Железо,

Hard & Soft, Soft Line, Enter, Компьютера, Publish, Хабаровский компьютерный рынок, Мир техники, Computer Word.