Лекція 10 Тема: “Процесори”

4. Класифікація процесорів

5. Характеристики процесорів

6. Багатопроцесорні архітектури

1 Класифікація процесорів

Процесори можна класифікувати за різними ознаками. Найбільш поширена класифікація наведена нижче.

Універсальними процесорами є процесори загального призначення, які розв'язують широкий клас задач обчислення, обробки та керування.

Спеціалізовані процесори призначені для розв'язання задач лише певного класу. До спеціалізованих процесорів належать: сигнальні; медійні та мультимедійні; трансп'ютери.

Розрядність шини даних (ШД) визначає можливості точної і зручної обробки даних. Розрядність шини адрес (ША) визначає можливості адресації обмеженої кількості пристроїв і комірок пам’яті. Кількість різних значень N які можуть передатись по ШД та різних адрес, що виставляються на ША обчислюють за формулою N=2ⁿ, де n – розрядність шин.

За типом системи команд розрізняють CISC (Complete Instruction Set Computing) - процесори з повним набором команд, і RISC (Reduced Instruction Set Computing) - процесори зі зменшеним набором команд.

Першість серед розробників процесорів для ПК тепер ведуть дві конкуруючі фірми Intel i AMD. Intel веде політику вдосконалення архітектури при наявній електронній базі з акцентом на мінімальне споживання електроенергії для використання у ноутбуках. AMD здійснює збільшення потужностей за рахунок збільшення розрядності та вдосконалення електронних елементів. Фірма ІВМ тримає курс на розробку процесорів для використання у багатопроцесорних системах банківської та транспортної сфер. Фірма Motorola спеціалізується на розробці сигнальних процесорів різноманітного призначення.

2. Характеристики процесорів

Характеристиками процесорів є:

1. Тактова частота – кількість команд які виконує процесор за 1 секунду (МHz,GHz);

2. Покоління – суттєва відмінність між архітектурами (будовою і сиситемою команд) процесорів.

3. Модифікація – незначні відмінності у межах одного покоління із вузлами та регістрами спеціалізованого призначення.

4. Розмір кеш-пам’яті (кВ)

5. Тип ядра і технологія виробництва

6. Частота сиситемної шини

7. Форм-фактор характеризує тип виконання і спосіб з’єднання зі системною платою (буває двох видів: слот (slot) і сокет (socket)).

3. Багатопроцесорні архітектури

Розгляд багатопроцесорних архітектур можна здійснювати з точки зору можливостей системи щодо паралельної обробки потоку (потоків) даних у часі. Тут розглядають системи за кількістю команд (інструкцій) та кількістю даних які одночасно обробляє система. Структура видів архітектур показана на схемі нижче.

S ISD (Single Instruction stream Single Data stream —один потік команд, один потік даних)— це класичний послідовний комп'ютер фон Неймана. Він містить один потік команд і один потік даних і в один мометн часу може виконувати тільки одну дію. Машини SIMD (Single Instruction stream Multiple Data stream — один потік команд, кілька потоків даних) містять один блок керування, що видає по одній команді, але при цьому є декілька АЛП, що можуть обробляти кілька наборів даних одночасно. ILLIAC IV — прототип машин SIMD. Існують і сучасні машини SIMD. Вони застосовуються для наукових обчислень. Машини MISD (Multiple Instruction stream Single Data stream — кілька потоків команд, один потік даних)— трохи дивна категорія.Тут кілька команд оперують одним набором даних. Важко сказати, чи існують такі машини. Однак деякі вважають машинами MISD машини з конвеєрами.

Остання категорія — машини MIMD (Multiple Instruction stream Multiple Data stream — кілька потоків команд, кілька потоків даних). Тут кілька незалежних процесорів працюють як частина великої системи. У цю категорію попадає більшість паралельних процесорів. І мультипроцесори, і мультикомп'ютери — це машини MIMD.

Мультипроцесори розділяють на три види: UMA (Uniform Memory Access — архітектура з однорідним доступом до пам'яті), NUMA (NonUniform Memory Access — архітектура з неоднорідним доступом до пам'яті) і СОМА (Cache Only Memory Access — архітектура з доступом тільки до кеш-пам'яті).

Мультикомп’ютери можна розділити на дві категорії.

Перша категорія містить процесори МРР (Massively Parallel Processors — процесори з масовим паралелізмом) — дорогі суперкомп'ютери, що складаються з великої кількості процесорів, зв'язаних високошвидкісною комунікаційною мережею. Як приклади можна назвати Cray T3E і IBM SP/2.

Друга категорія мультикомпьютеров включає робочі станції, що зв'язуються за допомогою вже наявної технології з'єднання. Ці примітивні машини називаються NOW (Network of Workstations — мережу робочих станцій) і COW (Cluster of Workstattions — кластер робочих станцій).

Лекція 11

Тема: “Системна (материнська) плата ”

1 Призначення та будова системної плати

2 Архітектури системних плат: шинно-мостова та хабова

3 Тенденції розвитку архітектур системних плат

1 Призначення та будова системної плати

Системна, чи материнська, плата персонального комп'ютера (System board чи Motherboard) є основою системного блоку, що визначає архітектуру і продуктивність комп'ютера. На ній установлюються наступні обов'язкові компоненти.

- Процесор(и), а для 8086-80386 і співпроцесор.

- Пам'ять: постійна (ROM чи Flash BIOS), оперативна (DRAM), а для не самих нових процесорів і кэш (SRAM).

- Обов'язкові системні засоби введення-виведення: контролери клавіатури, переривань, DMA, таймери, CMOS RTC, засоби керування динаміком.

• Інтерфейсні схеми і роз’єми шин розширення.

• Кварцовий генератор синхронізації.

- Схема формування перезавантаження системи за сигналом PowerGood від блока живлення чи кнопки Reset.

- Схема керування блоком живлення (для плат і блоків АТХ).

- Регулятори напруги живлення — VRM (Voltage Regulation Module). Як правило, це керовані перетворювачі напруги +5 В в більш низьку яка необхідна для сучасних низьковольтних процесорів і інтерфейсів.

- Засоби моніторингу стану системного блоку: вимірники швидкості обертання вентиляторів і температури процесора й інших "гарячих" компонентів; вимірники напруги живлення; сигналізатори несанкціонованого доступу і т.п. Засоби моніторингу присутні не на всіх системних платах.