Часть 3 - Технические средства реализации информационных процессов (1184945), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Процессор имеетсложную архитектуру, свою высокоскоростную буферную память (кэш), используетспециальные технологии обработки информации.Простейшая принципиальная схема микропроцессора Intel представлена наРис. 3.4 (по данным фирмы Intel).Принцип работы центрального процессора можно представить следующим образом. Информация для обработки под управлением блока предварительной выборкипоступает из системной памяти через блок шины в кэш данных процессора, командыобработки информации – в командную кэш-память. Блок декодировки раскодируеткоманды, преобразуя их в двоичный код, который пересылается в управляющий блоки в кэш данных, давая им указание о том, как с полученной командой поступатьдальше.
Арифметическое логическое устройство выполняет готовые к исполнениюкоманды и заносит результаты в блок регистров. Далее содержимое регистров передается в системную память или на внешние устройства. Более подробное описаниевыполнения процессором простой операции сложения 2+3 можно найти по адресуhttp://www.intel.com/plt/cd/corporate/emea/rus/museum/mpuworks.swfТам же в глоссарии приведено краткое описание функций всех устройств, показанныхна Рис. 3.4.Скорость работы процессора зависит прежде всего от типа и архитектуры процессора, а также от его тактовой частоты и объема кэш-памяти. Процессоры Intel®Pentium и Core используют технологию конвейерной обработки данных, в результатечего за один такт выполняется несколько машинных операций.
Многоядерные процессоры позволяют увеличить производительность ПК за счет одновременного выполнения нескольких программ пользователя на разных ядрах или выполнения однойпрограммы на нескольких ядрах, если она предусматривает параллельную многопроцессорную обработку данных. Скорость обработки информации процессором может13также лимитироваться скоростью поступления этой информации из оперативной памяти.Рис. 3.4. Принципиальная схема процессора по данным фирмы IntelПроцессоры выпускаются различными фирмами, для различных типов компьютеров и для другой электроники. Так, фирма Intel (www.Intel.com) выпускает процессоры не только для настольных ПК, но и для ноутбуков, серверов, коммуникаторов и другого оборудования. Другой наиболее известный производитель – фирмаAMD (www.amd.com).В 1990 году прогнозировалось – тактовая частота процессора Intel® возрастет к2000 году до 900 Мгц, количество транзисторов в нем – до 40 млн.
штук, к 2005 году– 10 Ггц, 1 млрд. транзисторов. Однако в 2005 г. стало ясно, что прогресс пошел другим путем – развитием многоядерных процессоров без увеличения их рабочей частоты и количества транзисторов на чипе (но с увеличением частоты системной шиныFSB до 1333 МГц и с поддержкой 64-разрядных вычислений и памяти).Графики реального увеличения тактовой частоты процессора и количестватранзисторов в нем с момента их появления по 2010 г. приведены на Рис. 3.5.Некоторое снижение тактовой частоты и уменьшение числа транзисторов в2005 – 2006 годах было вызвано появлением двухъядерных процессоров Core Duo иCore 2 Duo, а позднее четырехъядерного Core Quad, суммарная производительностьдвух или четырех ядер которых выше, чем одноядерных процессоров с более высокойтактовой частотой.14Рис.
3.5. Графики изменения тактовой частоты и количества транзисторовв процессорах фирмы IntelИсторию развития ПК можно проследить по основным этапам развития процессоров фирмы Intel.Полную таблицу выпущенных этой фирмой процессоров для настольных ПК,ноутбуков и серверов можно посмотреть на сайте фирмы Intel, краткая справка поистории развития процессоров для настольных ПК приведена в таблице 3.2.Таблица 3.2. История развития процессоров Intel® (для настольных ПК)НачаловыПроцессорпуска2011 г.
Intel® Core™ i7-970 (6 ядер, 12 потоков,HT)2010 г. Intel® Core™ i3-560, i3-530 (2 ядра, 4 потока, HT)2010 г. Intel® Core™ i5-680, ™ i5-670, i5-661, i5660, i5-650 (2 ядра, 4 потока, HT)2010 г. Pentium® G6950 (2 ядра)15Тактовая частота3,2 3,46 ГГц, TurboBoost3,33, 2,93 ГГцТехнология; числотранзисторов32-нм32-нмот 3,46 ГГц до 3,7332-нмГГц, технология TurboBoost2,8 ГГц32-нм2009 г.
Intel® Core™ i5-750 (4 ядра)2008 г. Intel® Core™ i7-960 – i7-860 (4 ядра, 8 потоков, технология HT)2008 г. Intel® Atom (для субноутбуков)2007 г. Intel®® Pentium® Dual-Core2007 г. Intel® Core 2 Quad (4 ядра) Q9650 …Q66002007 г. Intel® Core 2 Extreme QX9775, QX6700 (4ядра)2006 г. Intel® Core 2 Duo (2 ядра) E6700, E6750… E43002006 г. Core™ Duo (2 ядра)2005 г. Intel® Pentium® Extreme Edition № 840 (2ядра, технология HT)2005 г.
Intel® Pentium® D (2 ядра) №№ 960 …8052004 г. Intel® Pentium 4 Extreme Edition2003 г.2000 г.1999 г.1998 г1997г.1997 г.1995 г.1993 г.1992 г.1992 г.1989 г.1985 г.1982 г.1978 г.2,66 ГГц45-нмот 3,2 до 3,46 ГГц тех- 45-нм 731 млн.нология Turbo Boost2,0 0,8 ГГц45-нм 47 млн.2,8 1,60 ГГц45 или 65-нм3,00 2,40 ГГц45 или 65-нм 820млн.3.20 2.66 ГГц45 или 65-нм 410млн.2,66 – 1.80 ГГц65-нм; 291млн.,167 млн.1,66 2,33 ГГц65-нм 152 млн.3,20 ГГц90-нм3,60 2,66 Гц90-нм; 376 млн.3.73, 3,40 ГГц90 нм, 0,13 мкм169 млн.®®Intel Pentium 4 с технологией Intel HT 3,60 2,40 ГГц0,09 мкм, 0,13мкм; 178 млн.®®Intel Pentium 41,40 ГГц0,18 мкм; 42 млн.®®Intel Pentium III1 ГГц - 450 МГц0,18 мкм; 28 млн.0,25 мкм; 9.5 млн.®®Intel Celeron2,80 ГГц, 266 МГц0,13 мкм; 0,25мкм; 7,5 млн.®®Intel Pentium II450 – 350 МГц 300 – 0,25 мкм; 0,35233 МГцмкм; 7,5 млн.®®™233 – 166 МГц0,35 мкм; 4,5 млн.Intel Pentium с технологией MMXIntel® Pentium® Pro200 -166 МГц, 50 МГц 0,35 мкм; 5,5 млн.0,6 мкм®®Intel Pentium66 – 60 МГц0,8 мкм; 3,1 млн.®™Intel 486 SL33 – 20 МГц0,8 мкм; 1,4 млн.®™Intel 386 SX33, 25, 20, 16 МГц1,5 – 1 мкм; 275тыс.Intel®486™ DX50, 33, 25 МГц1 – 0,8 мкм; 1,2млн.®™Intel 386 DX33, 25, 20, 16 МГц1,5 – 1 мкм; 275тыс.8028612, 10, 6 МГц1,5 мкм; 134 тыс.808610, 8, 5 МГц3 мкм; 29 тыс.Процессор Core является переработанной версией процессора Pentium M, который был основой платформы Intel® Centrino для ноутбуков.Процессор Pentium M представлял собой продолжение Pentium III, адаптированный под актуальные потребности, с широкой шиной, поддержкой новых наборовинструкций и направленностью на минимальное энергопотребление.Двухъядерные процессоры Intel® Core® Duo, основанные на принципиальноиной по сравнению с Pentium 4 архитектуре, появились в начале 2006 года, во второй16половине года появились процессоры Intel® Core™2 Duo, в конце 2008 г.
– Core™ i7, в2009 г. – Core™ i5 (см. Рис. 3.6).Рис. 3.6.Процессор Pentium 4, преобладая на рынке почти 6 лет (с 2000 по 2005 год),получил отставку. На смену пришли многоядерные процессоры: двухъядерный Core2 Duo, двухъядерные четырехпоточные Core i3 и Core i5 (32-нм), четырехъядерныйвосьмипоточный Core i7. В дальнейшем планируется выпуск процессоров для обычных ПК с еще большим количеством ядер.Эволюционный ряд процессоров Pentium и Core показан на рисунке Рис. 3.7.Рис. 3.7.
Эволюционный ряд процессоров Pentium и Core фирмы Inte®В 2008 году в производстве процессоров произошел переход с технологического процесса 65 нм на 45. Особенность новых процессоров – более 410 млн. транзисторов для двухъядерного и более 820 млн. для четырехъядерного процессоровIntel® при уменьшившейся до 110 мм² площади кристалла (у 65-нм – 143 мм²), поддержка порядка 50 новых инструкций Intel® SSE4, нацеленных на повышение возможностей и производительности при работе с мультимедийным контентом.В конце 2008 г. Inte® представила четырехъядерные восьмипоточные процессоры Core i7 на микроархитектуре Nehalem cо встроенным контроллером памяти (выпускается в корпусе LGA1366).
Пропускная способность шины памяти компьютеров17с процессорами Intel® Core i7 выросла более чем в два раза по сравнению с процессорами Intel серии Extreme благодаря новому интерфейсу Intel® QuickPathInterconnect (Intel® QPI), заменившему привычную системную шину FSB (Front-SideBus).В 2010 году произошел переход на 32-нм технологию для процессоров Core i7(для ноутбуков), Core i5, Core i3 и Pentium G6950 архитектуры Clarkdale.3.5.4. ЧипсетЧипсет (chipset) – набор микросхем материнской платы для обеспечения работы процессора с памятью и внешними устройствами.Чипсет предназначен для организации взаимодействия всех подсистем персонального компьютера.
Раньше на материнской плате размещалось до 200 микросхем.Современные чипсеты, обладающие высокой степенью интеграции, чаще всего состоят из двух микросхем (так называемого северного и южного моста), в которых реализованы все необходимые контроллеры (управляющие микросхемы). Такая компоновка называется трехчиповой (третьим чипом является процессор). Северный мостобеспечивает работу с наиболее скоростными подсистемами компьютера.
Он содержит контроллеры системной шины, памяти, графической шины AGP, а также шинысвязи с южным мостом (PCI-шины в традиционном понимании).Южный мост предназначен для работы с более медленными компонентами системы и периферийными устройствами и включает в себя: двухканальный IDE-контроллер, обеспечивающий взаимодействие с накопителями (в частности, с жесткими дисками и оптическими дисководами); USB-контроллер для связи с устройствами, подключаемыми к универсальнойпоследовательной шине; контроллер ввода-вывода, поддерживающий работу внешних портов: последовательного (СОМ), параллельного (LPT), инфракрасного, а также контроллерафлоппи-дисковода.Для современных процессоров применяется также двухчиповая компоновка,где кроме процессора используется только одна большая микросхема чипсета, обеспечивающая работу с внешними устройствами.Разработкой чипсетов для настольных ПК занимаются 5 компаний: Intel, AMD,NVIDIA, VIA и SIS.Выбор типа чипсета зависит от процессора, с которым он работает, и определяет вид других устройств ПК (оперативной памяти, видеокарты, винчестера и пр.).Для процессоров Intel можно найти список рекомендованных материнских плат, построенных на определенных чипсетах.Более подробную характеристику чипсетов можно найти на сайтах фирм-производителей.183.5.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
