3. Поддерживаемый набор частот системной шины.

Первый стандарт частота была 66 МГц, затем увеличилась частота до 100 МГц, теперь есть 400 МГц и 800 МГц.

4.     Form factor материнской платы – способ расположения на плате основных микросхем, слотов и самой формы.

5. Количество слотов.

6.     Наличие интегрированных устройств – таких как контроллеров, видеокарты, звуковой карты, модемов и т.д. Вместо специальных плат материнские платы с интегрированными устройствами дешевле, однако эти устройства чаще всего имеют более низкое качество кроме того при модернизации придется менять всю материнскую плату вместо замены одного устройства.

7. Фирма производитель. Процессоры Процессоры (основные принципы и классы)

 

Архитектура фон Неймана

В 1945 г. В отчете по ЭВМ EDVAC Дж. Фон Нейман сформулировал основные принципы построения ЭВМ. Вычислительная система, согласно фон Нейману, должна включать следующие компоненты: центральное арифметическое устройство; центральное устройство управления; главную память; устройство ввода – вывода.

По прошествии более полувека большинство компьютеров так и имеют «фон – неймановскую архитектуру».

Процессором является определенная функционально полная совокупность устройств, которая регулирует, управляет и контролирует соответствующий рабочий процесс. В ПК таким рабочим процессом является процессом является процесс обработки данных, а сама совокупность устройств называется процессором. С развитием микроэлектронной технологии и увеличением степени интеграции элементов размещенной в одной электронной схеме (кристалле - чипе) «процессор» стал далее называться «микропроцессором» (МП). По мере развития  МП его состав. Архитектура и параметры естественно менялись. Центральный процессор ПК IBM и совместимых с ними может быть реализован на микросхемах фирмы Intel, AMD, Cyrix (VIA) или совместимых (поддерживающих набор команд 80х86 [16]).

В состав микропроцессора входят несколько типовых компонентов.

Устройство управления (УУ) формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций; формирует адреса слов (ячеек) памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки компьютера; опорную последовательность импульсов устройство управления получает от генератора тактовых импульсов.

Арифметико – логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения арифметических (обычно это короткие операции – с фиксированной точкой, ФТ) и логических операций над числовой и символьной информацией.

Микропроцессорная память (МПП, или кэш – память 1 – го уровня – L1 cache) предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в ближайшие такты работы машины.

Интерфейсная система микропроцессора предназначена для сопряжения и связи с другими устройствами ПК.

Генератор тактовых импульсов (internal clock) генерирует последовательность электрических импульсов, частота которых определяет тактовую частоту микропроцессора – электронные часы реального времени, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени. Таймер подключается к автономному источнику питания – аккумулятору, и при отключении машины от электросети продолжает работать.

Кроме перечисленных, в конкретных моделях процессоров присутствует ряд дополнительных функциональных устройств (например, блок операций с плавающей точкой, ПТ), которые будут рассматриваться ниже.

Перечислим далее основные понятия, связанные с работой процессора.

Команда, инструкция (instruction) – описание операции, которую нужно выполнить. Каждая команда начинается с кода операции (КОП), содержит необходимые адреса, характеризуется форматом, который определяет структуру команды.

Команды подразделяются на арифметические, логические, ввода/вывода, передачи данных. Каждая команда выполняется в компьютере за один либо несколько тактов.

Цикл процессора -  период времени, за который осуществляется выполнение команды исходной программы в машинном виде; состоит из нескольких тактов.

Такт работы процессора – промежуток времени между соседними импульсами (tick of the internal clock) генератора тактовых импульсов, частота которых есть тактовая частота процессора. Такт процессора (такт синхронизации) – квант времени, в течение которого осуществляется элементарная операция – выборка, сравнение, пересылка данных. Выполнение короткой команды – арифметика с ФТ, логические операции, обычно занимает пять тактов:

·        Выборка команды;

·        Расшифровка кода операции (декодирование);

·        Генерация адреса и выборка данных из памяти;

·        Выполнение операции;

·        Запись результата в память.

Процедура, соответствующая такту, реализуется определенной логической цепью (схемой) процессора, обычно именуемой микропрограммой.

Мозгом компьютера является процессор ЦПУ. Микропроцессор выполняет вычисления и обработку данных. Во всех PC совместимых компьютерах используются совместимые семейства микросхем Intel.

В настоящее время фирма Intel и фирма AMD являются доминирующими в области процессоров.

Классы процессоров.

В зависимости от набора и порядка выполнения команд процессоры подразделяются на два основных класса, отражающих также последовательность развития ЭВМ. Ранее других появились процессоры CISC. Затем с целью повышения быстродействия процессоров были разработаны процессоры RISC, которые характеризуются сокращенным набором быстро выполняемых команд. Ряд редко встречающихся команд процессора CISC выполняется последовательностями команд процессора RISC.

CISC (complex instruction set computer) есть традиционная архитектура, в которой ЦП использует микропрограммы пни выполнения исчерпывающего набора команд. В течение долгих лет производители компьютеров разрабатывали и воплощали в изделиях все более сложные и полные системы команд. Однако анализ работы процессоров показал, что примерно 80 % времени выполняется лишь 20 % большого набора команд. Поэтому была поставлена задача оптимизации выполнения небольшого по числу, но часто используемых команд.

В 1974 г. John Cocke (IBM Research) решил испробовать подход, который мог бы существенно уменьшить количество машинных команд в ЦП. В середине 70-х гг. это привело многих производителей компьютеров к пересмотру своих позиций и к разработке ЦП с весьма ограниченным набором команд.

RISC (Red used Instuction Set Computer) - процессор, функционирующий с сокращенным набором команд. Так, в процессоре CISC для выполнения одной команды необходимо в большинстве случаев 10 и более тактов. Что же касается процессоров RISC, то они близки к тому, чтобы выполнять по одной команде в каждом такте. Первый процессор RISC был создан корпорацией IBM в 1979 г. и имел шифр IBM 801. В настоящее время процессоры RISC получили широкое распространение. Современные процессоры RISC имеют следующие характеристики:

·                                           упрощенный набор команд, имеющих одинаковую длину;

·                                           большинство команд выполняются за один такт процессора;

·                                           отсутствуют макрокоманды, усложняющие структуру процессора и уменьшающие скорость его работы;

·                                           взаимодействие с оперативной памятью ограничивается опе­рациями пересылки данных;

·                                           уменьшено число способов адресации памяти (не использует­ся косвенная адресация);

·                                           создан конвейер команд, позволяющий обрабатывать несколь­ко из них одновременно;

·                                           используется высокоскоростная память.

Новый подход к архитектуре процессора значительно сократил площадь, требуемую для него на чипе. Это позволило резко увеличить число регистров. В современном процессоре RISC уже используется более 100 регистров. В результате процессор на 20-30 % реже обращается к оперативной памяти, что также повысило скорость обработки данных.

 

Поколения процессоров:

1 поколение: 80-86, 80-88, 80-186, 80-188, частота 4,77 МГц.

2 поколение: процессор 286.

3 поколение: процессор 386, частота 30 МГц, появилась КЭШ память.

4 поколение: процессор 486, КЭШ – 2-х уровней.

5 поколение: 80-586 (Pentium, 1993 г.), 32-х разрядный процессор.

Существует три разновидности:

1)     частота 60-66 МГц

2)     частота 90-100 МГц

3)     Pentium MMX

Процессор фирмы AMD К5.

6 поколение: Pentium Pro, Pentium II, Celeron и Pentium III (1995 г.)

Из процессоров фирмы AMD Duron (2000).

7 поколение: Pentium IV в нем применена новая технология и  новая системная шина с частотой 400 МГц. Процессор рассчитан на применение памяти RD RAM и сейчас разрабатывается.