Э. Таненбаум - Архитектура компьютера (1127755), страница 12
Текст из файла (страница 12)
В эту последнюю категорию, помимо прочих, входят смарт-карты, применяемые в финансовых операциях. Активность/пассивность микросхем КЕ1Р не является единственным параметром их классификации. Такие микросхемы также различаются по применяемым радиочастотным диапазонам. Чем ниже частота, тем ниже скорость передачи данных, но в то же время тем больше расстояние от антенны, на котором возможно считывание информации с микросхемы. Соответственно, микросхемы, работающие на высоких частотах, характеризуются высокой скоростью передачи данных и весьма ограниченным радиусом действия. Микросхемы различаются и по другим параметрам, которые мы в данном случае опустим.
Технология КА1Г) постоянно совершенствуется, и, если вас интересует эта тема, в Интернете можно найти массу информации по ней. Начать рекомендуем с сайта вгпк.йд.ощ. Микроконтроллеры Вторая категория в таблице отведена под компьютеры, которыми оснащаются разного рода бытовые устройства. Такого рода встроенные компьютеры, называемые также микроконтроллерами, выполняют функцию управления устройствами и организации их пользовательских интерфейсов. Диапазон устройств, 48 Глава 1.
Введение работающих с помощью микрокомпьютеров, крайне широк (примеры даются в скобках): + бытовые приборы (будильники, стиральные машины, сушильные аппараты, микроволновые печи, охранные сигнализации); + коммуникаторы (беспроводные и сотовые телефоны, факсимильные аппараты, пейджеры); + периферийные устройства (принтеры, сканеры, модемы, приводы СП-КОМ); + развлекательные устройства (видеомагнитофоны, ПЪЧ)-плееры, музыкальные центры, МРЗ-плееры, телеприставки); + формирователи изображений (телевизоры, цифровые фотокамеры, видеокамеры, объективы, фотокопировальные устройства); + медицинское оборудование (рентгеноскопические аппараты, томографы, кардиомониторы, цифровые термометры); + военные комплексы вооружений (крылатые ракеты, межконтинентальные баллистические ракеты, торпеды); + торговое оборудование (торговые автоматы, кассовые аппараты); + игрушки (говорящие куклы, приставки для видеоигр, радиоуправляемые машинки и лодки).
В любой современной машине представительского класса устанавливается по полсотни микроконтроллеров, которые управляют различными подсистемами, в частности, автоблокировкой колес, впрыском топлива, магнитолой и системой навигации. В реактивных самолетах количество микроконтроллеров достигает 200 и даже больше! В любом домашнем хозяйстве имеется по несколько сот компьютеров, причем члены семьи зачастую даже не подозревают об их существовании.
Через несколько лет практически все приборы, работающие на источниках электропитания, будут оснащаться микроконтроллерами. По объемам ежегодных продаж микроконтроллеры опережают компьютеры всех остальных типов (за исключением одноразовых) на несколько порядков. В отличие от микросхем ВРП), выполняющих минимальный набор функций, микроконтроллеры хоть и невелики по размерам, но представляют собой полноценные вычислительные устройства. Каждый микроконтроллер состоит из процессора, памяти и средств ввода-вывода. Ввод-вывод, как правило, осуществляется посредством кнопок и переключателей с контролем состояния световых индикаторов, дисплея и звуковых компонентов устройства. Программное обеспечение микроконтроллеров в большинстве случаев «прошивается» производителем в виде постоянной памяти.
Все микроконтроллеры можно разделить на два типа: универсальные и специальные. Первые фактически являют собой обычные компьютеры, уменыпенные в размере. Специальные же микроконтроллеры отличаются индивидуальной архитектурой и набором команд, приспособленными для решения определенного круга задач, например, связанных с воспроизведением мультимедийных данных. Микроконтроллеры бывают 4-, 8ч 16- и 32-разрядными.
Типы компьютеров 49 Как бы то ни было, даже между универсальными микроконтроллерами, с одной стороны, и стандартными ПК, с другой, наблюдаются существенные различия. Во-первых, спрос на микроконтроллеры в максимальной степени обусловлен ценами на них. Принимая решение о закупке миллионной партии таких устройств, крупный заказчик может выбрать другого производителя, если тот предложит цену на 1 цент (за штуку) меньше, чем конкуренты.
Поэтому, разрабатывая архитектуру для микроконтроллеров, производители всеми силами стараются оптимизировать производственные издержки, не слишком задумываясь о расширении функций. Цены на микроконтроллеры определяются разрядностью, типом, емкостью памяти и рядом других факторов; для сведения отметим, что при оптовых закупках 8-разрялных микроконтроллеров цена за штуку падает до 10 центов. Именно цена позволяет устанавливать микроконтроллеры в будильники за 10 долларов.
Во-вторых, почти все микроконтроллеры работают в реальном времени. За каждым входным сигналом должен следовать незамедлительный отклик. К примеру, после нажатия пользователем кнопки во многих приборах срабатывает световой индикатор, причем между первым и вторым событием не должно быть никаких пауз.
Необходимость работы в реальном времени зачастую определяет архитектурное решение микроконтроллеров. В-третьих, встроенные системы зачастую ограничены по многим электрическим и механическим параметрам, таким как размер, вес и энергопотребление. С учетом этих ограничений и разрабатываются микроконтроллеры, устанавливаемые в такого рода системах. Игровые компьютеры Следующая категория — игровые компьютеры. Это, по существу, обычные компьютеры, в которых расширенные возможности графических и звуковых контроллеров сочетаются с ограничениями по объему ПО и пониженной расширяемостью.
Первоначально в эту категорию входили компьютеры с процессорами низших моделей для простых игр типа пинг-понга, которые предусматривали вывод изображения на экран телевизора. С годами игровые компьютеры превратились в достаточно мощные системы, которые по некоторым параметрам производительности ничем не хуже, а иногда даже лучше персональных компьютеров. Чтобы получить представление о том, чем комплектуются игровые компьютеры, рассмотрим конфигурации трех популярных моделей этой категории. Первая из них — Зону Р1ау5гаг1оп 2.
В ней установлен 128-разрядный специализированный К15С-процессор с тактовой частотой 296 МГц (он называется Ешог1оп Епй|пе) на базе архитектуры М1РБ 1Ч. Кроме того, Р1ауЯаг1оп 2 оснащается модулем памяти емкостью 32 Мбайт, специальной графической микросхемой на 160 МГц, 48-канальной звуковой платой и РЧ1)-приводом. Вторая рассматриваемая модель — М1сгозо1г ХВОХ. В ней устанавливается процессор 1пге1 Репг1пш 1П на 733 МГц, 64 Мбайт памяти, графическая микросхема 300 МГц, 256-канальная звуковая микросхема, 1)Ч1)-привод и жесткий диск емкостью 8 Гбайт. Наконец, третья модель называется Ъ11пгепоо ОашеСнЪе.
Она комплектуется 32-разрядным процессором Секко с тактовой частотой 485 МГц 50 глава и Введение (он представляет собой модификацию К15С-процессора 1ВМ Ро»чегРС), памятью объемом 24 Мбайт, графической микросхемой на 200 МГц, 64-канальной звуковой микросхемой и фирменным оптическим диском емкостью 1,5 Гбайт. Как видите, все эти компьютеры не дотягивают по производителыюсти до ПК, выпущенных в тот же период времени, но и отстают от них не сильно. Более того, некоторые компоненты даже мощнее своих аналогов, применяемых в ПК,— взять хотя бы 128-разрядный процессор Р1ау8гаг1оп 2 (по разрядности он превосходит все существующие модели ПК, а по тактовой частоте, наоборот, заметно уступает).
Основное различие между игровыми машинами и ПК, впрочем, состоит не в производительности процессора, а в том, что игровые компьютеры представляют собой закрытые, законченные системы. Расширяемость таких систем при помо|ци сменных плат не предусмотрена, хотя в некоторых моделях наличествуют интерфейсы ЦВВ и Р1геЪ»'1ге. Что еще важнее, игровые компьютеры оптимизированы для конкретной области применения — выполнения трехмерных игр с высоким уровнем интерактивности и высококачественным стереофоническим звуком. Все остальные функции считаются вторичными. Ограничения по части аппаратного и программного обеспечения, низкие тактовые частоты, недостаточный объем памяти, отсутствие монитора с высоким разрешением и (как правило) жесткого диска — все это позволяет продавать игровые системы по более низким ценам, чем персональные компьютеры. И действительно — несмотря на упомянутые ограничения, игровые компьютеры продаются миллионами.
Стоит заметить, что компании-производители стандартных игровых компьютеров имеют обыкновение расширять ассортимент своей продукции за счет портативных (переносных) игровых систем, питающихся от аккумуляторов. Эти системы по своим характеристикам ближе к встроенным системам, нежели к персональным компьютерам. Персональные компьютеры В следующую категорию входя~ персональные компьютеры.
Именно они ассоциируются у большинства людей со словом «компьютер». Персональные компьютеры бывают двух видов: настольные и портативные (ноутбуки). Как правило, те и другие комплектуются модулями памяти общей емкостью в сотни мегабайтов, жестким диском с данными на несколько десятков гигабайтов, приводом СР-КОМ/О»'1», модемом, звуковой картой, сетевым интерфейсом, монитором с высоким разрешением и рядом других периферийных устройств. На них устанавливаются сложные операционные системы, они расширяемы, при работе с ними используется широкий спектр программного обеспечения. Некоторые специалисты называют «персональными» компьютеры с процессорами 1пге!, отделяя их тем самым от машин, оснащенных высокопроизводительными К1ЯС-микросхемами (такими как Бпп 111ггаБРАКС), которые в таком случае именуются «рабочими станциями». На самом деле, особой разницы между этими двумя типами нет.
Центральным компонентом любого персонального компьютера является печатная плата, на которой устанавливаются модули процессора, памяти и устройств ввода-вывода (как-то: звуковая плата и модем), интерфейсы клавиатуры, типы компьютеров 51 мыши, дискового привода, сетевой платы и прочих периферийных устройств, а также расширительные гнезда. Одна из таких плат изображена на рис.
1.7. Рис. 1.7. Центральным компонентом любого персонального компьютера является печатная плата. На рисунке изображена системная плата )п1е! 0875РВЕ (фотография используется с разрешения корпорации )п1е!); 1) гнездо для Репбнгп 4; 2) микросхема поддержки 875Р; 3) гнезда для модулей памяти, 4) коннектор АВР; 5) дисковый интерфейс; 6) интерфейс Рлоаои 51пегпе1; 7) пять гнезд РС1; 8) порты ЦВВ 2.0; 9) средства охлаждения; 10) В!08 Ноутбуки, кроме своей компактности, ничем не отличаются от настольных ПК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
