Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации (2002) (1186248), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Шина пмееет разрядность 16/26 (адресное пространство — 64 Мбайт), поддерживает автоконфигурацию, возможно подключение и отключение устройств в процессе работы компьютера. Конструктив — миниатюрный 68-контактный разъем. Контакты питания сделаны более длинными, что позволяет вставлять и вынимать карту при включенном питании компьютера. 140 Глава 5. Микропроцессоры и системные платы АСР! !Аг!сапсей Соп~~дитаг!оп Рошег!пгег!псе — расширенный интерфейс конфигурирования и питания) — интерфейс, представляющий собой единую систему управления питанием для всех компонентов компьютера.
Поддерживается новейшими модификациями В105 материнских плат. Вопросы для самопроверки 1, Дайте краткую характеристику микропроцессора, его структуры, назначения, осановных параметров. 2. Назовите и поясните оснонные функции, выполняемые микропроцессором. 3. Назовите характерные особенности микропроцессоров С15С, К!5С и Ч!.!ЪЪ'. 4. Назовите основные модели С15С МП и дайте им сравнительную характеристику. 5. Дайте а6щыо характеристику микропроцессоров семейства Рент!пш.
6. Назовите и поясните важнейшие особенности МП Рент!пш 4. 7. Что такое реальный и защищенный режимы работы МП? 8. Поясните структуру, назначение и основные функции устройства управления. 9. Поясните структуру, назначение и основные функции арифметико-логического устройства. 1О. Назовите регистры микропроцессорной памяти и дайте им краткую характеристику. 11. Поясните роль системной платы в ПК и назовите основные устройства, на ней расположенные. 12. Что такое системная микросхема (чипсет) н какие функции она выполняет? 13. Дайте краткую характеристику шины 15А. 14.
Дайте краткую характеристику шины РС!. 15. Дайте краткую характеристику шины АСР. 16. Дайте краткую характеристику шины 05В. 17. Дайте краткую характеристику дисковых интерфейсов АТА, АТАР!, 5С51. ГЛАВА 6 Запоминающие устройства ПК Персональные компьютеры имеют четыре иерархических уровня памяти: 13 микропроцессорная память (МПП); Таблица 6.1. Сравнительные характеристики запоминающих устройств Быстродействие Тип памяти Емкость Десятки байт Сотни килобайт 1 „= 0,001-0,002 мкс г,м = 0,002-0,01 мкс мпп Кэш-память ОП, в том числе: гь ь = 0,005-0,02 мкс Г,м = 0,035-0,1 мкс ОЗУ Единицы-десятки мегабайт Сотни килобайт ПЗУ ВЗУ, а том числе: Сотни мегабайт- единицы гигабайт 1 =6-30 мс У = 500-3000 Кбайт/с 1„, = 65-100 мс У „, = 40-150 Кбайт/с 1„„= 50-300 мс У,„„, = 150-5000 Кбайт/с НМД Единицы мегабайт НГМД СО-ВОМ Сотни тысячи мегабайт Быстролейств не первых трех типов запоминающих устройств измеряется временем обрагцения (~„,„) к ним, а быстродействие внешних запоминающих устройств двумя параметрами; временем доступа (т„) и скоростью считывания ( 1',„ч,): ты„— сумма времени поиска, считывания н записи информации (в литературе зто время часто называют временем доступа, что не совсем строго); О регистровая кэш-памятгя О основная память (ОП); с1 внешняя память (ВЗУ).
/(ве важнейших характеристики (емкость памяти н ее быстродействие) указан- ных типов памяти приведены в табл. 6.1. 142 Глава 6. Запоминающие устройства ПК щ Г,, — время поиска информации на носителе; а )т„„, — скорость считывания смежных байтов информации подряд (трансфер). Натюмним общепринятые сокращения; с — секунда, мс — миллисекунда, мкс,—. микросекунда, нс — наносекунда; 1 с - 10'мс = 10'мкс = 10" нс.
Статическая и динамическая оперативная память Оперативная память может строиться на микросхемах динамического (Р(панис Вапоош Ассевэ Мепюгу — 1)ВАМ) или статического (Ыаг1с Каппоп1 Ассевэ Метогу — ЯВАМ) типа. Сиашический тип памяти обладает существенно более высоким быстродействием, но значительно дороже динамического. В статической памяти элементы (ячейкп) построены па различных вариантах триггеров — схем с двумя устойчнвымн состояниями. После записи бита в такую ячейку она может пребывать в этом состоянии сколь угодно долго — необходимо только наличие питания.
При обращении к микросхеме статической памяти на нее подается полный адрес, который при помощи внутреннего дешифратора преобразуется в сигналы выборки конкретных ячеек. Ячейки статической памяти имеют малое время срабатывания (единицы наносекунд), однако микросхемы на их основе имеют низкую удельную емкость (единицы мегабит на корпус) и высокое энергопотребление. Поэтому статическая память используется в основном в качестве микропроцессорной и буферной (кэшпамять). В динамической памяти ячейки построены па основе полупроводниковых областей с накоплением зарядов (своеобразных конденсаторов), занимающих гораздо меньшую площадь, нежели триггеры, и практически не потребляющих энергии при хранении. Конденсаторы расположены на пересечении вертикальных и горизонтальных шин матрицы; запись и считывание гщформацип осуществляется подачей электрических импульсов по тем шинам матрицы, которые соединены с элементами, принадлежащими выбранной ячейке памяти.
При обращении к микросхеме на ее в ходки вначале подается адрес строки матрицы, сопровождаемый сигналом ВАБ (йотч АИгеэз ЗггоЬе — строб адреса строки), затем, через некоторое время — адрес столбца, сопровождаемый сигналом СА5 (Со1шпп Аоогезз БггоЬе — строб адреса столбца). Поскольку конденсаторы постепенно разряжаются (заряд сохраняется в ячейке в течение нескольких миллисекунд), во избежание потери хранимой информации заряд в них необходимо постоянно регенерировать, отсюда и название памяти — динамическая. На подзаряд тратится и энергия и время, и это снижает производительность системы. Ячейки динамической памяти по сравнению со статической имеют большее время срабатывания (десятки наносекунд), но большую удельную плотность (порядка десятков мегабит на корпус) и меньшее энергопотребление.
Динамическая память используется для построения оперативных запоминающих устройств основной памяти ПК. Регистровая кзш-память 14З Регистровая кэш-память Ъ Регистровая кэш-память — высокоскоростная память сравнительно большой емкости, являющаяся буфером между ОП и МП н позволяющая увеличить скорость выполнения операций. Регистры кзш-памяти недоступны для пользователя, отсюда и название кэш (Сасне), что в переводе с английского означает «тайник».
В современных материнских платах используется конвейерный кэш с блочным доступом (Р(ре11пег( Вцгзг Сас11е). В кэш-памяти хранятся копии блоков данных тех областей оперативной памяти, к которым выполнялись последние обращения, и весьма вероятны обращения в ближайшие такты работы — быстрый доступ к этим данным и позволяет сократить время выполнения очередных команд программы. Прн выполнении программы данные, считанные из ОП с небольшим опережением, записываются в кэш-память. В кэш-память записываются п результаты операций, выполненных в МП. По принципу записи результатов в оперативную память различают два типа кзшпамяти: ш в кэш-памяти «с обратной записью> результаты операций прежде, чем ихзаписать в ОП, фиксируются, а затем контроллер кэш-памяти самостоятельно перезаписывает эти данные в ОП; ГЗ в кэш-памяти «со сквозной загщсью» результаты операций одновременно, параллельно записываются и в кзш-память, и в ОП.
Микропроцессоры, начиная от МП 80486, имеют свою встроенную в основное ядро МП кзш-память (или кэш-память 1-го уровня — 1.1), чем, в частности, и обусловливается их высокая производительность. Микропроцессоры Репбнш имеют кэшпамять отдельно лля данных н отдельно для команд: у Репйшп емкость этой памяти небольшая — по 8 Кбайт, у Репйцш ММХ вЂ” по 16 Кбайт. У Репйшп Рго и выше кроме кэш-памяти 1-го уровня есть и встроенная на микропроцессорную плату кэш-память 2-го уровня (1.2) емкостью от 128 до 2048 Кбайт.
Эта встроенная кзшнамять работает либо на полной тактовой частоте МП, либо на его половинной тактовой частоте. Следует иметь в виду, что для всех МП люжет использоваться дополнительная кэш-память 2-го (1.2) или 3-го (13) уровня, размещаемая на материнской плате вне МП, емкость которой может достигать нескольких мегабайт (кзш на МВ относится к уровню 3, если МП, установленный на этой плате, имеет кэш 2-го уровня). Время обращения к кзш-памяти зависит от тактовой частоты, на которой кзш работает, н составляет обычно 1 — 2 такта. Так, для кэш-памяти 1.1 МП Репйщп характерно время обращения 2-5 нс, для кэш-памяти 1.2 н ЕЗ это время доходит до 1О нс.
Пропускная способность кэш-памятн зависит и от времени обращения, н от пропускной способности интерфейса и лежит в широких пределах от 300 до 3000 Мбайт/с. Использование кэш-памяти существенно увеличивает производительность системы. Чем больше размер кэш-памятн, тем выше производительность, но эта зависимость нелинейная. Имеет место постепенное уменьшение скорости роста общей 144 Глава б. Запоминающие устройства ПК производительности компьютера с ростом размера кэш-памяти. Для современных ПК рост производительности, как правило, практически прекращается после 1 Мбайт кэш-памяти 1.2. Создается кэш-память на основе микросхем статической памяти. ПРИ М ЕЧАН И Е В современных ПК часто применяется и кэш-память между внешними запоминающими устройствами на дисках и оперативной памятью, обычно относящаяся к 3-му уровню, реже, если есть кэш 1.3 на системной плате, к 4-му.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
