3. Платформы современных компьютеров

Первый признак, по которому разделяются компьютеры – платформа. Платформы отличаются по назначению, по типу использованного «железа» и программ. Как правило, различные платформы компьютеров несовместимы между собой. Сейчас подавляющее большинство персональных и домашних компьютеров относится к типу «IBM PC – совместимых». Сегодня на западе говорят не об «IBM PC – совместимых» компьютерах, а о «платформе Wintel», подразумевая под этим сочетание аппаратного обеспечения (процессоров фирмы Intel) и программного (операционной системы Windows).

Рис. 7.2. Шинная архитектура

Фирма IBM – создатель первого в мире подлинно массового персонального компьютера. До фирмы IBM каждый производитель ПК стремился создать собственное, уникальное железо, чтоб стать монополистом на сборку и обслуживание компьютеров. Рынок был перенасыщен несовместимыми друг с другом компьютерами, для каждого из которых нужно было создавать собственные программы.

Главное нововведение, которому обязан своей популярностью компьютер IBM PC – принцип открытой архитектуры. Фирма IBM выработала и утвердила единый стандарт на основные части компьютера – комплектующие. Но появилось много конкурентов, производивших клоны дешевле оригинального IBM PC. Отсюда и название «IBM PC – совместимый». Сегодня современный IBM PC – совместный компьютер похожий на детский конструктор. Каждое из входящих в его состав устройств можно помещать на другое, того же типа, что позволяет быстро собирать компьютер непосредственно «под клиента» и быстро осуществлять модернизацию ПК.

Сегодня наиболее популярными производителями комплектующих ПК являются: Intel, AMD, Compaq, Acer, Dell, IBM.

Другая платформа – Apple – компьютеры Macintosh – применяются в издательском деле, для подготовки и дизайна полноцветных иллюстраций, обработки музыки и звука. В Америке новые модели Apple используются и дома. Компания Apple делала ставку на закрытую архитектуру.

4. Процессор

Процессор (центральный процессор) – основная микросхема компьютера, в которой производятся все вычисления.

Собственными процессорами снабжены видеоплата, звуковая плата, множество внешних устройств (принтер). Но все они являются «узкими специалистами» – один обрабатывает звук, другой создает 3-мерное изображение. Основное и главное отличие центрального процессора – его универсальность. При наличии соответствующего программного обеспечения он может взять на себя любую работу.

Любой процессор – это выращенный по специальной технологии кристалл кремния. Кристалл содержит множество отдельных элементов – транзисторов, соединенных металлическими мостиками – контактами. Один транзистор способен задержать сигнал или пропустить его дальше в зависимости от подаваемого напряжения. Это электронный переключатель. Есть сигнал – логическая 1, нет сигнала – 0. Однако процессор – не просто скопище транзисторов, а целая система сложных устройств.

Функциональные части микропроцессора.

1. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) – ядро МП. Состоит из двоичного сумматора, который по командам выполняет несколько простейших операций: сложение, вычитание, сдвиг, пересылку, логическое сложение (ИЛИ), логическое умножение (И), сложение по модулю 2.

2. Устройство управления (УУ) руководит работой МП.

На любом кристалле находятся:

• Ядро процессора – главное вычислительное устройство, обрабатывает все поступающие в процессор данные.

• Сопроцессор – дополнительный блок для самых сложных математических вычислений. Активно используется при работе с графическими и мультимедийными программами.

• Кэш-память – буферная память, своеобразный накопитель для данных. Существует 2 типа Кэш-памяти: первого уровня – небольшая (несколько десятков Кбайт), сверхбыстрая и второго уровня – чуть помедленнее, зато больше (от 128 кб до 2 Мб).

• Шина данных – информационная магистраль для обмена данными с другими устройствами компьютера.

• Шина адреса – информационная магистраль для передачи адресов данных при выполнении различных операций с данными.

• Шина управления– информационная магистраль для передачи управляющих сигналов.

• Регистры общего назначения – выполняют роль устройств памяти.

Все эти устройства размещаются на кристалле площадью 4 – 6 см². Только под микроскопом можно разглядеть крохотные элементы, из которых состоит микропроцессор, и соединяющие их металлические дорожки. При выборе процессора обращают внимание на следующие характеристики.

• Тактовая частота. Определяет скорость работы процессора. Сегодня пик спроса на процессоры с частотой от 3 до 4 ГГц (ГГц – количество циклов, совершаемых процессором за 1 с). Согласно «закону Мура», названного в честь изобретателя микропроцессора и одного из руководителей компании Intel, каждые полтора года частота микропроцессоров увеличивается не менее, чем в 2 раза.

• Семейство. Сегодня процессоры AMD лидируют по соотношению цена – качество, хотя по ряду технических характеристик и уступают изделиям Intel. Материнская плата, а иногда и память «заточены» под конкретный тип процессора, а установить процессор от AMD под плату для Pentium 4 не удастся. Процессор от AMD хорош для игр и работы с мультимедиа. Если больше волнуют не цена и скорость, а стабильность и надежность работы, то лучше Intel.

• Поколение процессоров. Поколения процессоров отличаются друг от друга скоростью работы, архитектурой, исполнением, системой команд и т.д. За всю историю работы корпорации Intel сменилось 8 поколений процессоров: 8088, 286, 386, 486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium 4.

• Разрядность процессора. Сегодня большинство «домашних» процессоров 32-разрядные (32-битные). А большинство входящих в состав компьютера устройств, в том числе и шина – разрядностью 64 и 128 бит.

Осенью 2003 г. компания AMD представила процессор Athlon 64. Для полноценной работы с 64-разрядным процессором требуется специальная, 64-разрядная версия ОС (Windows XP).

• Форм-фактор. Смена типа ядра и архитектуры процессора влечет за собой изменение его внешности – форм-фактора, т.е. типа корпуса, в который упакован процессор. Меняются разъемы, и новую модификацию процессора нельзя установить на старую системную плату.