РЕФЕРАТ
НА ТЕМУ «Компьютерное оборудование»
Выполнил:Никоненко Е.В. 10б
Проверил: Плюхин И.А.
Челябинск 2003
Процессоры
Основой ПК является центральное процессорное устройство(ЦПУ,
CPU) или просто процессор. Процессор – это микросхема, которая
вставляется в специальный разъем(slot1 или socket), и служит для
обработки информации и двух видов операций: числовые операции и операции
с плавающей точкой. Также в процессоре находится кэш память L1(level 1)
и L2(level 2). Она используется для ускорения доступа к данным,
находящимся в оперативной памяти. Процессор имеет ряд характеристик:
тактовая частота ядра, частота системной шины, множитель.
Ниже, вкратце, будут рассмотрены процессоры от Intel 8088 до
Intel Pen-
tium 4, а также процессоры фирмы AMD.
В первых ПК IBM PC класса XT использовались процессоры Intel
8088(в документациях пишут – i8088)
За период с 1981 по 1995 гг. сменилось четыре поколения
процессоров: на смену i8088 пришел i80286, затем i80386, и, наконец,
процессор i80486, или, как его называют проще, – 486-й. Всю линию этих
процессоров стали назы-
вать линией i80x86. Производительность процессоров удваивалась примерно
каждые два года.
Процессор следующего(пятого) поколения должен был называться
i80586,
однако ему придумали симпатичное имя – Pentium.
Следующим шагом вперед стал выпуск в начале 1997 года процессора
Pen-
tium MMX(или P55). В нем впервые реализован новый набор из 57 команд
MMX(MultiMedia eXtention – мультимедийное расширение). Эти процессоры
изготовлены по 0,35-микронной технологии(«технология производства», чем
меньше этот показатель, тем лучше – больше частота процессора и меньше
тепловыделение.). Изменилось напряжение питания: у ядра процессора оно
уменьшилось до 2,8 В, а у его периферийных цепей осталось прежним – 3,3
В. Соответственно потребовались изменения в конструктивах материнских
плат – требовалась установка дополнительного стабилизатора напряжения.
Объем кэша L1 – 32 Кбайт. «Посадочная панель» для Pentium MMX – Socket
7.
В 1995 году на рынок вышло шестое поколение процессоров. И первым
процессором стал Pentium Pro. Он появился осенью 1995 года. В нем
впервые корпорация Intel применила кэш L2, объединенный на одном
кристалле с яд-
ром и оперирующий на частоте процессора. Выпускался Pentium Pro как по
0,50-, так и по 0,35-микронной технологии. Размер кэша L2 доходил до
2048 Кбайт. Значения частоты системной шины: 60 и 66 МГц. Установочный
разъем – Socket 8.
Pentium II
В мае 1997 года появился процессор Pentium II – представитель
семейства P6/
6×86. Он отличался от Pentium Pro наличием блока MMX. Первые PII
изготов-
лялись по 0,35 мкм технологии, но затем шаг уменьшился до 0,25
мкм.Конструк
ция PII своеобразна: напоминает плату расширения, на которой отдельно
смон-
тированы интегральные микросхемы с ядром процессора(кристалл процессора)
и кэш-памятью L2.
Процессор PII соединяется с системным блоком специальным
соединителем SEC1. Саму процессорную плату называют SECC(Single Edge
Connector Cartridge). Ответной частью для соединителя SEC1 является
разъем Slot 1, похо-
жий на разъем шины расширения. Под картриджем, закрывающим микросхемы,
имеется термопластина. Она прижата к обоим чипам: процессора и кэш L2. К
ней крепится вентилятор.
Фирма Intel присваивает различным модификациям PII служебные кодовые
имена. Ниже будут представлен революционный процессор Celeron и два
пред-
ставителя этой линейки.
Celeron – это семейство недорогих процессоров, изготовляемых с кэшем
L2 или без него. До настоящего времени выпускались или выпускаются
Coving-
ton, Mendocino, Dixon.
Covington – первый процессор линейки Celeron. Построен на ядре Deschutes
по 0,25 мкм технологии. Для уменьшения себестоимости выпускался без кэша
L2 и защитного картриджа. Тактовая частота: 266-300МГц, частота
системной шины 66 МГц, кэш L1 – 32 Кбайт. Физический интерфейс – Slot 1.
Dixon – следующий этап в истории Celeron. Это недорогой процессор, в
первую очередь ориентированный на применение в портативных ком-
пьютерах. Технология – 0,25 мкм. Объем кэша L1 – 32 Кбайт, L2-256 Кбайт.
Тактовая частота – от 300 до 500 МГц, частота системной шины – 66 МГц.
Pentium III
Процессор Pentium III(PIII) отличается от PII прежде всего наличием
блока Streaming SIMD Extensions – потоковое расширение SIMD(Single
Instruction, Ma-
ny Data – одна инструкция, много данных). Pentium III может выполнять 70
но-
вых инструкций SSE(иногда называемых MMX2). Выпускается по 0,18 и 0,13
мкм технологии. Ниже приводятся два процессора семейства Pentium III:
1.Coppermine – процессор Pentium III, сделанный на базе технологической
нормы 0,18 мкм. Кэш L2 интегрирован с процессором на одном кристалле,
имеет объем 128-256 Кбайт. Тактовая частота – от 600 МГц и выше. Наряду
с мо
дификациями FSB133(частота FSB равна 133 МГц), продаются и FSB100. Соеди
нительная панель – Slot 1.
2.Coppermine FC-PGA 370 – дешевый вариант Coppermine, рассчитанный на
использование в материнских платах с разъемом Socket 370 и частотой
системной шины 100 МГц. По существу, это замена Pentium II в цепочке
Celeron – Pentium II – Pentium III. С точки зрения Intel, Coppermine –
это Pentium III с соответствующими характеристиками.
Pentium IV
Процессор основан на ядре Willamette. Выпускается с частотами от 1,3 до
2 ГГц и производится по технологической норме 0,18 мкм. Кэш L1 имеет
объем 8 Кбайт, кэш L2 – 256 Кбайт. Системная шина Quad-Pumped работает
на частоте 400 МГц. В набор дополнительных инструкций входят MMX, SSE и
SSE2.
К описанию процесса появления Pentium IV на рынке подходит выражение
«хотели как лучше, а получилось как всегда». Процессор получился совсем
не
таким, как обещали пресс-релизы Intel. Из-за того, что ядро P4
получилось слиш
ком большим, инженеры Intel приняли решение «пустить под нож» некоторые
не слишком важные, по их мнению, части. Таким образом, была ампутирована
половина кэша L1 и L2. Само собой, такая операция не прошла бесследно, и
ито
говая производительность P4 оказалась значительно меньше ожидаемой. Тем
не менее, Pentium IV является одним из самых быстрых процессоров на
сегодняш-
ний день.
AMD
Основным конкурентом Intel на рынке процессоров является фирма
American Micro Devices (AMD).
Чтобы можно было сравнивать процессоры разных производителей, нужны
стандартизированные тестирования, ставящие испытуемые образцы в одинако-
вые условия. Показателем качества является результат сравнения
производитель
ности испытуемого образца с процессором Pentium определенной частоты.
Эту тактовую частоту и берут за основу так называемого P-рейтинга
(PR-рейтинг). Если, например, для процессора К5 получен рейтинг PR-166,
это гарантирует, что данный процессор не медленнее процессора Pentium
166, хотя тактовая час-
тота у AMD, может быть и меньше 166 МГц. Какой же процессор покупать?
Все зависит от толщины кошелька (AMD дешевле) и от предпочтений
пользова-
теля.
Процессор К5 – первый процессор AMD, который вступил в конкуренцию с
Intel. Частота системной шины составляет от 50 до 66 МГц. Кэш L1 – 24
Кбайт, кэш L2 расположен на материнской плате, работает на частоте
системной шины. Известны следующие версии процессора К5, выполненные по
технологии с шагом 0,6 мкм: К5-75, К5-90, К5-100 (здесь PR-рейтинг
соответствовал частоте процессора). Лучшие характеристики получены для
процессора К5, выполненных по технологии с шагом 0,35 мкм и имевших
переработанное ядро. Тактовая частота от 90 до 115 МГц. Разъем – Socket
7.
К7-Athlon. Создавая Athlon, разработчики предложили рынку свой вариант
платформы для IBM PC-совместимых компьютеров. В марте 2000 г. этим
процессором был преодолен барьер частоты 1 ГГц (чуть раньше Pentium
III). Кэш L1 – 128 Кбайт, кэш L2 – от 512 Кбайт до 8 Мбайт. Частота
системной шины – от 200 до 400 МГц и выше. Разъем – Slot A или Socket
462.
К7 – Duron – ответ AMD на Intel Celeron. Кэш L2 – 192 Кбайт,
расположенного на кристалле процессора. Частота FSB – до 200 МГц.
Работает в материнских платах, оборудованных специальным 462-контактным
разъемом Socket A.
Оперативная память
Без ОЗУ (RAM) работа ПК невозможна. Обильная оперативная память делает
доступными сложные мультимедийные программы. Увеличение ОЗУ может
вселить в стареющий ПК новую жизнь, удовлетворив запросы прожорливых
программ и увеличив производительность ПК в большей степени, нежели
заме-
на ЦПУ или видеоадаптера.
Оперативная память компьютера состоит из основной (набирается модулями
па-
мяти на материнской плате), кэш памяти L2, чипов памяти на платах
расшире-
ния, памяти BIOS. Основной объем оперативной памяти приходится,
разумеется
на основную память. Поэтому, когда говорят «микросхемы ОЗУ», имеют в
виду как раз те самые модули, из которых формируется основная память. О
ней далее и пойдет речь.
На материнских платах первых IBM PC устанавливались отдельные микро-
схемы памяти. Сейчас микросхемы ОЗУ размещают блоками на специальных мо
дулях памяти – небольших платах с многочисленными контактами,
расчитанны-
ми на установку в щелевидные разъемы (слоты) материнской платы. Будучи
вставленными в слоты, модули попадают под управление контроллера памяти,
расположенного на материнской плате. Такт взаимодействия с ячейками
памяти задается тактовой частотой материнской платы. Чем выше частота,
тем быстрее должны происходить операции записи и считывания данных.
Оперативная память энергозависима. При выключении питания записанные
в ОЗУ данные исчезают. В современных ПК используют динамическое ОЗУ
(DRAM – Dynamic Random Access Memory). Память этого типа приходится
периодически регенерировать, чтобы информация сохранялась. В это время
ячейки памяти не доступны для операций с данными. Для памяти статической
регенерация не требуется, поэтому статическая память быстрее
динамической. Память динамического типа используют для построения
основной памяти, ста-
тическую – для кэша L2.
Модули ОЗУ бывают разных типов:
SIMM(Single inline memory module) – модуль памяти с односторонними
контактами.
DIMM(Dual inline memory module) – модуль памяти с двухсторонними
контактами.
А) SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory).
Б) DDR SDRAM(Double Date Rate Synchronous Dynamic Access Memory).
?
AE
-(068FNo° ? 3/4 h‰ h‰ h‰ h‰ 1битную шину, эта память передает информацию по обоим фронтам тактового импульса, то есть фактически удваивает частоту работы). Память в ПК сгруппирована в банки памяти. Так называют минимальный блок памяти, с которым компьютер становится работоспособным. Наращивают ОЗУ, полностью заполняя отдельные банки памяти. Модули DIMM обычно строятся на базе микросхем синхронной динамической памяти (SDRAM). Синхронная память требует подачи тактовых импульсов с ма- теринской платы, поэтому длительность всех операций задается тактами шины памяти. Процессор выставляет адрес памяти и может переключаться на другую задачу. Это дает некоторое повышение производительности. Память SDRAM характеризируется периодом тактовых импульсов (или часто- той) тактовых импульсов. Если системная плата имеет тактовую частоту менее 100 МГц, то для нее подойдут модули SDRAM c периодом тактовых импульсов 10 наносекунд. Для широко распространенных модулей спецификации PC100 и PC133 этот параметр – 10 и 7 нс. Рабочая частота модулей памяти, отвечающих спецификациям PC100 и PC133, увеличена соответственно до 100 и 133 МГц, что обеспечивает пропускную способность 0,8 Гбайт/с и 1,064 Мбайт/с. Память DDR SDRAM работает вдвое быстрее обычной SDRAM за счет обра- ботки информации как по фронту, так и по срезу тактового сигнала. Модули DDR SDRAM устанавливаются в специальные слоты на материнской плате типа DIMM. Пропускная способность DDR памяти может составлять 2,1 Гбайт/с при частоте 266 МГц и 1,6 Гбайт/с при частоте 200 МГц. Чипсеты – наборы микросхем. Желая приобрести материнскую плату, прежде всего интересуются ее электри- ческими характеристиками и конструктивными особенностями. Электрические характеристики определяются набором управляемых микросхем – чипсетами. Конструктивные особенности плат характеризуются форм-фактором. Одним из крупнейших разработчиков и производителей чипсетов является Intel.Появление процессоров Pentium стимулировало разработку новых чипсетов Для Pentium-60 предназначался чипсет Mercury(1993 г.), ныне ушедший в исто- рию, за ним следовал 82430NX (Neptune, 1994 г.). По своим характеристикам Neptune был ориентирован на профессиональные применения. Однако быстрое развитие процессоров Pentium выявило потребность в чипсетах, ориентирован- ных на массового потребителя. В начале 1996 года корпорация пошла навстречу производителям компьютеров и одновременно решила разделить рынки SOHO(Small Office/Home Office) и корпоративных применений – миру были представлены новые наборы чипсетов: 82430VX и 82430HX. В наборе 82430HX реализована поддержка многопроцес- сорных систем, памяти с исправлением единичной ошибки(ЕСС), улучшены характеристики взаимодействия процессора с кэш-памятью – все это важно для построения серверов и профессиональных рабочих станций. В наборе 82430VX эти функции отсутствовали, зато он получился дешевле. Однако вскоре 82430VX начал отставать от темпов появления большего числа новинок, ориентированных на рынок мультимедийных машин. В результате ему на смену пришел набор 82430TX, который был разработан прежде всего для повышения производительности мультимедийных компьютеров с процессорами Pentium MMX. Затем пришла эпоха процессоров с разъемами Slot 1 и Socket 370. Основные чипсеты для них – это ныне устаревающий Intel 440BX, новомодный Intel 820 и альтернативный VIA Apollo Pro133A. Чипсет i440BX был первым чипсетом, имеющим 100-мегагерцовую системную шину. Но многие современные возможности чипсет не поддерживает. Так, основной проблемой, связанной с его применением, является отсутствие поддержки частоты FSB 133 МГц. В качестве замены i440BX компания Intel вы- пустила чипсет i820, построенный на новой основе. Поскольку i820 изначально разрабатывался под процессоры с ядром Coppermine, вполне естественно, что им поддерживается 133-мегагерцовая процессорная шина. Также в i820 введена поддержка режима AGP 4x, обеспечивающего вдвое более высокую скорость передачи данных по шине AGP (1056 Гбайт/с). Незабытым остался и протокол UltraDMA/66. Таким образом в i820 реализован широкий перечень возможностей. С одним «но». Это «но» - поддерживаемая память. При разработке чипсета основной упор был сделан на память RDRAM. Обмен данными в RDRAM идет по обоим фронтам сигнала (с удвоенной частотой). Результата таков – память в i820 рабо- тает на частоте 400 МГц, частота передачи данных составляет 800 МГц. В итоге пропускная способность шины памяти составляет (при 16-разрядной шине данных) 1,6 Гбайт/с (800 Мбайт/с для PC100 SDRAM). Но структура RDRAM та кова, что время доступа здесь примерно вдвое больше, чем для SDRAM. Плюс дорогая цена RDRAM. Такое положение дел с ценой и доступностью RDRAM заставило Intel искать выход. Поскольку поддержка SDRAM в i820 предусмотрена не была, компания разработала специальный контролер-конвертор обращений по каналу Rambus(архитектура RDRAM) к памяти SDRAM – MTH(Memory Translator Hub) Его устанавливают на системную плату. Однако этот контролер, называемый хабом, поддерживает только PC100 SDRAM, то есть независимо от частоты сис- темной шины память работает всегда на частоте 100МГц. Плюс к этому трансля ция запросов, выполняемая MTH, также требует времени. Все это приводит к драматически низкой скорости работы i820 c SDRAM. Именно такое решение – использование i820 «с хабом» и памятью типа PC100 SDRAM и предлагает сейчас Intel как основное. Типоразмеры(форм-фактор) Имеются четыре основные типоразмера материнских плат – АТ (baby AT), ATX, LPX и NLX. Производство AT (карта была неудобная в обслуживании), LPX не получил большего распространения из-за малого количества слотов на плате, а вот самым популярным на сегодняшний день являются материнские платы форм-фактора ATX. Рассмотрим ее поподробнее: На плате интегрированы разъемы портов ввода-вывода. Если контроллеры портов ввода-вывода монтируют непосредственно на системных платах, вполне естественным выглядит решение расположить на них и разъемы портов. Это заметно уменьшает количество соединительных проводов внутри корпуса. Стали доступнее гнезда модулей памяти. Они переехали дальше от слотов плат расширения, от процессора и блока питания. Уменьшилось расстояние между платой и дисководом. Разъемы контроллеров IDE и FDD переместились практически вплотную к подсоединяемым к ним устройствам. Слоты процессора и плат расширения разнесены. Гнездо процессора перенесено с передней части платы на заднюю, ближе к блоку питания. Это позволяет устанавливать в слоты полноразмерные платы – процессор им не мешает. Напряжение питания 3,3 В, весьма широко используемое современными компонентами системы, подводится от блока питания. В АТ-платах для его получения требовался преобразователь, устанавливаемый на материнской плате. В АТХ-платах необходимость в нем отпала. Жесткие диски (HDD) Типичный дисковод жестких дисков состоит из гермоблока и платы электрони- ки. В гермоблоке размещены все механические части, на плате вся управляющая электроника. В гермоблоке установлен шпиндель с одним или несколькими дис- ками («блинами»). Диски изготовлены из алюминия и покрыты тонким слоем окиси хрома. Сбоку шпинделя находится поворотный позиционер(подобен крану со стрелой-коромыслом). С одной стороны коромысла располодены обращенные к дискам легкие магнитные головки, а с другой – короткий хвостик с обмоткой электромагнитного привода. При поворотах коромысла позиционера головки совершают движение по дуге между центром и периферий дисков. Под «блинами» расположен двигатель, который вращает их с большой скоростью. При вращении дисков создается сильный поток воздуха, который циркулирует по периметру гермоблока. Пыль губительна для поверхности дисков, поэтому блок герметизирован, воздух в нем постоянно очищается фильтром. Для вырав- нивания давления воздуха внутри и снаружи в крышках гермоблоков делаются небольшие окна, заклеенные тонкой пленкой. Обмотку позиционера окружает статор, представляющий собой постоянный магнит. При подачи в обмотку тока определенной величины и полярности коромысло начинает поворачиваться в соответствующую сторону с соответству ющим ускорением. Динамически изменяя ток в обмотке, можно устанавливать позиционер в любое положение. При вращении дисков аэродинамическая сила поддерживает головки на неболь шом расстоянии от поверхности дисков. Головки никогда не соприкасаются с той зоной поверхности диска, где записаны данные. На хвостике позиционера обычно располодена так называемая магнитная защелка – маленький постоян- ный магнит, который при крайнем внутреннем положении головок притягивает- ся к поверхности статора и фиксирует коромысло в этом положении. Это так на- зываемое парковочное положение головок, которые при этом лежат на поверхности диска, соприкасаясь с нею. В посадочной зоне дисков информация не записывается. К гермоблоку через специальные разъемы подключается съемная плата электро ники. На плате расположены основной процессор винчестера, ПЗУ с програм- мой, рабочее ОЗУ, которое обычно используется в качестве дискового буфера, цифровой сигнальный процессор (DSP) для подготовки записываемых и обработ ки считанных сигналов и интерфейсная логика. Подключение Современные материнские платы имеют встроенный адаптер IDE, содержащий два канала, к каждому из которых можно подключить два IDE-устройства. Одно из устройств должно быть сконфигурировано при помощи контактных перемычек (джамперов) как «master» (ведущее), а другое – как «slave»(ведомое). Как установить перемычки, обычно показано на рисунках на корпусе «харда» или в технической документации. IDE-устройства другого типа (CD-ROM,ZIP и др.) лучше подключать ко второму IDE-каналу. Современные BIOS по умолчанию сами определяют наличие и свойства IDE-дисководов, однако иногда случается, что функция автоопределения не срабаты вает. В этом случае параметры дисковода вводят вручную. Содержание: 1. Процессоры стр. 1 Pentium II стр. 1 Pentium III стр. 2 Pentium IV стр. 2 AMD стр. 3 2. Оперативная память стр. 3 3. Чипсеты – наборы микросхем стр. 5 Типоразмеры стр. 6 4. Жесткие диски стр. 6 Подключение стр. 7 5. Список литературы стр. 8 Список литературы: Ю. Новиков и А. Черепанов «Персональные компьютеры» учебный курс. Журнал «Игромания» № 10(49) 2001
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
