Типы микропроцессоров.

Современные микропроцессоры можно разделить на две основные группы

• МП типа CISC (Complex Instruction Set Computing) МП с полным набором команд,

• МП типа RISC (Reduced Instruction Set Computing) — МП с сокращенным набором команд

Микропроцессоры типа CISC

Большинство современных ПК используют МП типа CISC. Ха­рактеристики наиболее распространенных из них приведены в таб­лице 3.1.

После МП 80486 фирма Intel вве­ла новое название Pentium (зарегистрированная торговая марка), чтобы защитить свои процессоры от подделки МП 80586 других производителей имеют иные обозначения. К5 у фирмы AMD, Ml у фирмы Cyrix и др.

Микропроцессоры типа RISC

Микропроцессоры типа RISC содержат набор только простых команд, которые наиболее часто встречаются в программах. Вы­полнение сложных команд осуществляется автоматическим комбинированием простых. На выполнение одной простой команды тра­тится всего один машинный такт, в то время как в системах CISC обычно тратится 4 такта МП типа RISC обладает вследствие этого очень высоким быстродействием.

Учитывая, что МП RISC не совместимы программно с CISC процессорами при выполнении программ, разработанных для ПК типа IBM PC, МП RISC могут лишь моделировать МП типа CISC на программном уровне, что приводит в результате к уменьшению их эффективности.

Современные RISC-процессоры являются 64-разрядными и обеспечивают быстродействие 15 MIPS и выше. Основными производителями этих типов процессоров являются фирмы MIPS и Motorola RISC-процессоры Power PC (Perfomance Optimized With EnHanced RISC PC) весьма перспективны и уже сейчас широко применя­ются в мощных вычислительных машинах серверах и в ПК типа Macintosh.

Оперативная память

Оперативная память оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) по-английски RAM (Random Access Memory — память с про­извольным доступом, т е возможно чтение и запись)

Оперативная память устройство, предназначенное для оперативной записи, хранения и считы­вания информации, непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе в теку­щий период времени.

Достоинством оперативной памяти является ее относительно вы­сокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейки памяти отдельно. Скорость доступа, т.е. время, необходимое для считывания данных из ОЗУ, составляет 60 нс (6010^-9с). Однако ОЗУ является энергозависимым запоминающим устройством и при выключении или при перезагрузке компьютера вся информация в ОЗУ пропадает.

Конструктивные современные чипы ОЗУ, например, SIMM (Single In line Memory Module — модуль памяти с одноразовым располо­жением выводов) представляет собой небольшую печатную плату с размещенными на ней микросхемами. В последнее время в основ­ном применяются 72-контактные (72 pin) 36-битовые модули (32 бита длина слова из четырех байт плюс по одному биту на кон­троля четности на каждый байт). Модули SIMM имеют емкость 256 Кбайт, 1, 4, 8, 16 или 32 Мбайта. На системную плату можно установить несколько модулей SIMM. Общая емкость основной памяти современных ПК лежит в пределах от 4 до 128 Мбайт.

В последнее время наибольшее распространение получили моду­ли памяти типа DIMM, не уступающие модулям SIMM в быстро­действии, но более дешевы.

Постоянная память

Постоянная память — постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) (ROM Read Only Memory).

Постоянная память - устройство предназначенное для хранения неизменяемой информации. Информация из ПЗУ может только считываться. При выключе­нии питания содержимое ПЗУ сохраняется — это энергонезависи­мая память. Модули ПЗУ имеют емкость как правило несколько сот килобайт. Примером ПЗУ является рассмотренная выше микросхема BIOS.

Кэш память

Кэш память (Cache - "тайник") - высокоскоростная память.

Кэш-память - высокоскоростная память большой емкости, позволяющая увеличить скорость выполнения операций.

Эта память расположена между оперативной памятью и микропроцессором. Регистры кэш-памяти недоступны для пользователя. В кэш-памяти хранится информация, которую микропроцес­сор получил и будет использовать в ближайшие такты своей работы. Она предназначена для согласования скорости работы медлен­ных устройств, типа оперативной памяти на DRAM-микросхемах, с более скоростными устройствами, например, микропроцессором. Использование кэш-памяти позволяет увеличить быстродействие компьютера в целом.

Кэш память бывает двух уровней кэш-память первого уровня встраивается непосредственно в микропроцессор (время доступа 5-10 нс, объем 512 Кб), кэш-память второго уровня, как правило, устанавливается на системной плате (время доступа 15 нс, объем от 256 Кб до нескольких мегабайт).

Для достаточно быстрых компьютеров (например, на основе Intel-80486 и Pentium) необходимо обеспечить быстрый доступ к опе­ративной памяти иначе микропроцессор будет простаивать и быст­родействие компьютера уменьшится. Для этого такие компьютеры могут оснащаться кэш-памятью, т.е. "сверхоперативной" памятью относительно небольшого объема (обычно от 256 Кб до 8 Мбайт), в которой хранятся наиболее часто используемые участки оперативной памяти. Кэш-память располагается "между" микропроцес­сором и оперативной памятью, и при обращении микропроцессо­ра к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти. Поскольку время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к обычной памяти, а в большинстве случаев необхо­димые микропроцессору данные содержатся в кэш-памяти, среднее время доступа к памяти уменьшается.

Системная шина

Еще одна важная характеристика компьютера, которая наряду с типом основного микропроцессора определяет возможности и диа­пазон применимости компьютера — это тип системной магистрали передачи данных внутри компьютера, в просторечии — шины. Ши­на входит в состав материнской (системной) платы компьютера и осуществляет обмен данными между процессором, операционной па­мятью и контроллерами внешних устройств компьютера: клавиатуры, монитора, дисков и т.д. Все контроллеры внешних устройств, кроме размещенных непосредственно на материнской плате, подключаются к компьютеру путем вставки этих контроллеров в сво­бодные разъемы (слоты) шины.

Системная магистраль данных (системная шина) - это группа электрических соединений (проводников) для передачи данных, адресов и сиг­налов между различными компонентами компьюте­ра.

Существует два основных типа системных шин:

• шины расширения (ISA, EISA, MCA);

• локальные шины (VLB, PCI, IDE, EIDE, SCSI).

Шины расширения - шины общего назначе­ния, позволяющие подключать большое число са­мых разнообразных устройств.

Локальные шины - шины, специализирующиеся на обслуживании небольшого количества устройств определенного класса.

• Шина ISA (Industry Standart Architecture). Большинство ком­пьютеров невысокой производительное ги оснащено шиной ISA, которая была разработана фирмой IBM при создании компью­тера IBM PC AT. Эта шина является весьма дешевой, но "малоинтеллектуальной" и малопроизводительной. Возможности этой шины вполне достаточны для работы с низкоскоростными устройствами клавиатурой, алфавитно-цифровым дисплеем, дисководами для гибких дисков, принтерами и модемами. Од­нако современные жесткие диски, видеоконтроллеры и адаптеры локальных сетей могут осуществлять ввод вывод со зна­чительно большей скоростью, чем та, которая обеспечивается шиной ISA.

• шина МСА (Micro Channel Architecture), разработанная фир­мой IBM в начале 80-х годов, стала первым стандартом высокопроизводительной системной шины. Эта шина не совмес­тима с шиной ISA, то есть все разработанные для шины ISA контроллеры не годятся для шины МСА. Из-за этого, а так же из за того, что воплощенные в шине технические решения были запатентованы фирмой IBM, этот стандарт шины не прижился,

• шина EISA (Extended ISA), разработанная в 1989 г, также обеспечивает обмен данными между процессором, оператив­ной памятью и контроллерами внешних устройств по 32 битовой магистрали с высокой скоростью (30 Мбайт/с). В разъемы этой шины могут вставляться как контроллеры для шины EISA, так и контроллеры для шины ISA (хотя последние, естественно, не обеспечивают высоких скоростей обмена информацией). Однако контроллеры для этой шины должны содержать достаточно сложные электронные схемы, вследствие чего стоимость контроллеров для шины EISA несколько выше, чем для шины ISA. Кроме того, шина EISA во многих случаях не обеспечи­вает нужное быстродействие, особенно в задачах обработки изображений, анимации, multimedia и тд ,

• шина VLB (VESA Local Bus — Локальная шина VESA) разра­ботана ассоциацией VESA (Video Electronics Standards Associa­tion), эта шина обеспечивает более дешевое и более эффективное подключение высокоскоростных внешних устройств, под­держивая непосредственный доступ центрального процессора, к соответствующим контроллерам (видеоконтроллерам, контроллерам жестких дисков, адаптерам локальной сети). Для использования остальных устройств на такие компьютеры устанавливается другая шина (ISA или, для высокопроизводи­тельных компьютеров, EISA). Благодаря разработанным ас­социацией VESA правилам "шинного арбитража" эти шины могут сосуществовать в одном компьютере, не мешая друг другу. Компьютеры с шинами VESA и EISA часто называ­ют "VESA/EISA". Наиболее часто шина VESA используется в компьютерах на основе микропроцессора Intel-80486,

• шина PCI (Peripheral Component Interconnect — Соединение внешних устройств), разработанная фирмой Intel с участием ряда других фирм, является конкурентом шины VESA и во многих случаях обеспечивает еще более быстрый обмен с внешними устройствами, чем шина VESA. Наиболее часто шина PCI используется для микропроцессоров типа Pentium, так как она обеспечивает наиболее эффективное использование их возможностей. Как и шина VESA, шина PCI обычно используется совместно с шиной ISA или EISA.

Локальные шины IDE (Integral Device Electronics), EIDE (Exten ded IDE), SCSI (Small Computer System Interface) и SCSI-2 используются чаще всего в качестве интерфейса только для внешних за­поминающих устройств (например жестких дисков).

Блок питания

Блок питания - устройство, преобразующее пе­ременный ток сети электропитания в постоянный ток нужного напряжения.

Блок питания имеет несколько выходов на разные напряжения (12,5 и 3,5 В), которые обеспечивают питанием соответствующие устройства компьютера. Электронные схемы блока питания поддерживают эти напряжения стабильными вне зависимости от ко­лебаний сетевого напряжения в довольно широких пределах (от 180 до 250 В).