Назовите и поясните основные функциональные характеристики ПК.

11. Чем определяется производительность компьютера?

Глава5 Микропроцессоры

исистемныеплаты

Наиболее важными компонентами любого компьютера, обуславливающими его основные характеристики, являются микропроцессоры, системные платы и ин­терфейсы.

Микропроцессоры

Микропроцессор (МП), Или Central Processing Unit (CPU) — функционально-за­конченное программно управляемое устройство обработки информации, выпол­ненное в виде одной или нескольких больших (БИС)или сверхбольших (СБИС)интегральных схем.

Микропроцессор выполняет следующие функции:

□ вычисление адресов команд и операндов;

□ выборку и дешифрацию команд из основной памяти (ОП);

□ выборку данных из ОП, регистров МПП и регистров адаптеров внешних уст­ройств (ВУ);

□ прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание ВУ;

□ обработку данных и их запись в ОП, регистры МПП и регистры адаптеров ВУ;

□ выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков ПК;

□ переход к следующей команде.

Основными параметрами микропроцессоров являются:

□ разрядность;

□ рабочая тактовая частота;

□ размер кэш-памяти;

□ состав инструкций;

□ конструктив;

□ рабочее напряжение и т. д.

Микропроцессоры

Разрядность шины данных микропроцессора определяет количество разрядов, над которыми одновременно могут выполняться операции; разрядность шины адреса МП определяет его адресное пространство.

Адреаюе пространство — это максимальное количество ячеек основной памяти, которое может быть непосредственно адресовано микропроцессором.

Рабочая тактовая частота МП во многом определяет его внутреннее быстро­действие, поскольку каждая команда выполняется за определенное количество тактов. Быстродействие (производительность) ПК зависит также и от тактовой частоты шины системной платы, с которой работает (может работать) МП.

Кэш-память, устанавливаемая на плате МП, имеет два уровня:

□ L1 — память 1-го уровня, находящаяся внутри основной микросхемы (ядра) МП и работающая всегда на полной частоте МП (впервые кэш L1 был введен в МП i486 и у МП i386SLC);

□ L2 — память 2-го уровня, кристалл, размещаемый на плате МП и связан­ный с ядром внутренней микропроцессорной шиной (впервые введен в МП Pentium II). Память L2 может работать на полной или половинной частоте МП. Эффективность этой кэш-памяти зависит и от пропускной способности микропроцессорной шины.

Состав инструкций — перечень, вид и тип команд, автоматически исполняе­мых МП. От типа команд зависит классификационная группа МП (CISC, RISC, VLIW и т. д.). Перечень и вид команд определяют непосредственно те процеду­ры, которые могут выполняться над данными в МП, и те категории данных, над которыми применимы эти процедуры. Дополнительные инструкции в небольших количествах вводились во многих МП (286, 486, Pentium Pro и т. д.). Но сущест­венное изменение состава инструкций произошло в МП i386 (этот состав далее принят за базовый), Pentium MMX, Pentium III, Pentium 4.

Конструктив подразумевает те физические разъемные соединения, в которые устанавливается МП, и которые определяют пригодность материнской платы для установки МП. Разные разъемы имеют разную конструкцию (Slot — щеле­вой разъем, Socket — разъем-гнездо), разное количество контактов, на которые подаются различные сигналы и рабочие напряжения.

Рабочее(ие) напряжение{ия) также является фактором пригодности материнской платы для установки МП.

Первый микропроцессор был выпущен в 1971 году фирмой Intel (США) — МП 4004. В настоящее время разными фирмами выпускается много десятков различных микропроцессоров, но наиболее популярными и распространенными являются микропроцессоры фирмы Intel и Intel-подобные.

Все микропроцессоры можно разделить на группы:

Q CISC(Complex Instruction Set Command) с полным набором системы команд;

□ RISC(Reduced Instruction Set Command) с усеченным набором системы команд;

□ VLIW(Very Length Instruction Word) со сверхбольшим командным словом;

□ MISC(Minimum Instruction Set Command) с минимальным набором системы команд и весьма высоким быстродействием и т. д.

Глава 5. Микропроцессоры и системные платы

Микропроцессоры типа CISC

Большинство современных ПК типа IBM PC используют МП типа CISC, выпус­каемые многими фирмами: Intel, AMD, Cyrix, IBM и т. д. Законодателем «мод» здесь выступает Intel, но ей «на пятки» наступает AMD, в последние годы соз­давшая МП по некоторым параметрам лучше «интеловских». Все же пока МП фирмы Intel имеют большее распространение; характеристики некоторых из них приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1.Характеристики некоторых CISC МП

4004 4 4 0,108 4 • 10³

8080 8 8 2,0 64 • 10³

8086 16 16 4,77 и 8 10⁶

8088 8, 16 16 4,77 и 8 10⁶

80186 16 20 8 и 10 10⁶

80286 16 24 8-20 16 • 10⁶

80386 32 32 16-50 4 • 10⁹ Базовый

80486 32 32 25-100 4 • 10⁹ Базовый

Pentium 64 32 60-233 4 • 10⁹ Базовый

Pentium Pro 64 32 150-200 4 • 10⁹ Базовый

64 36 166-233 64 • 10⁹ Базо­вый + 57 (ММХ)

64 36 233-600 64 • 10⁹ ММХ +

(MMX2)

64 32 300-800 4 • 10⁹ MMX2

Мкм

10 000;

6 MKM

Мкм

Мкм

140 000

Мкм

275 000;

1 MKM

1.2 • 10⁶;

1 MKM

3.3 • 10⁶;
0,5, 0,35

MKM

5,5 • 10⁶; 0,5,0,35

MKM

5 • 10⁶; 0,35 мкм

7,5 • 10⁶; 0,25 мкм

19 • 10⁶; 0,25, 0,22 мкм

1981 1982

8 1989

8 + 8 5 B; 1993

Socket 5

8 + 8 5 B; 1995

Socket 8

16 + 16 2,8 B; 1997

Socket 7

16 + 16 2,0 B; 512F/2 Slot 1

16+16 2,0 B;