Бройдо В.Л., Ильина О.П. Архитектура ЭВМ и систем (2006) (1186249), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Наличие, виды и емкость кэш-памяти Кэш-память — это буферная, недоступная для пользователя быстродействующая память, автоматически используемая компьютером для ускорения операций с информацией, хранящейся в более медленно действующих запоминающих устройствах. Например, для ускорения операций с основной памятью организуется регистровая кэш-память внутри микропроцессора (кэш-память первого уровня) или вне микропроцессора на материнской плате (кэш-память второго уровня); для ускорения операций с дисковой памятью организуется кэш-память на ячейках электронной памяти. Следует иметь в виду, что наличие кэш-памяти увеличивает производительность ПК примерно на 20 Ж.
Аппаратная и программная совместимость с другими типами компьютеров Аппаратная и программная совместимость с другими типами компьютеров означает возможность использования на компьютере, соответственно, тех же технических элементов и программного обеспечения, что и на других типах машин. Возможность работы в многозадачном режиме Многозадачный режим позволяет выполнять вычисления одновременно по нескольким программам (многопрограммный режим) или для нескольких пользователей (многопользовательский режим). Совмещение во времени работы нескольких устройств машины, возможное в таком режиме, позволяет существенно увеличить эффективное быстродействие компьютера.
Надежность Надежность — это способность системы выполнять полностью и правильно все заданные ей функции (см. часть 6). Вопросы дпв самопроверки 127 Вопросы для самопроверки 1. Нарисуйте блок-схему персонального компьютера. 2. Дайте характеристику основных блоков компьютера. 3. Дайте краткую характеристику устройств, входящих в состав микропроцессора. 4. Что такое системная шина? 5. Какова основная характеристика системной шины7 6. Приведите иерархию запоминающих устройств ПК. 7.
Поясните назначение запоминающих устройств ПК. 8. Дайте классификацию внешних устройств ПК. 9. Назовите состав устройств каждой группы внешних устройств ПК. 10. Что такое математический сопроцессор, каково его назначение? 11. Что такое контроллер прямого доступа к памяти (РМА), каково его назначение? 12. Что такое контроллер прерываний и каково его назначение? 13. Назовите основные конструктивные компоненты ПК и дайте им краткую характеристику.
14. Назовите и поясните основные функциональные характеристики ПК. 15. Чем определяется производительность компьютера7 ГЛАВА 8 Микропроцессоры Наиболее важными компонентами любого компьютера, обусловливающими его основные характеристики, являются микропроцессоры, системные платы и интерфейсы. Микропроцессор (МП), или Сепгга! Ргосезз1пя Пшт (СРП) — функционально законченное программно управляемое устройство обработки информации, выполненное в виде одной или нескольких больших (БИС) или сверхбольших (СБИС) интегральных схем. Микропроцессор выполняет следующие функции: О вычисление адресов команд и операндов; О выборку и дешифрацию команд из основной памяти (ОП); О выборку данных из ОП, регистров МПП и регистров адаптеров внешних устройств (ВУ); О прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание ВУ; О обработку данных и их запись в ОП, регистры МПП и регистры адаптеров ВУ; О выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков ПК; О переход к следующей команде.
Основными параметрами микропроцессоров являются: О разрядность; О рабочая тактовая частота; О размер кзш-памяти; О состав инструкций; О конструктив; О рабочее напряжение и т. д. Разрядность шины данных микропроцессора определяет количество разрядов, над которыми одновременно могут выполняться операции; разрядность шины адреса МП определяет его адресное пространство. 129 Адресное 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. Кзш-память, устанавливаемая на плате МП, имеет два уровня: О Б1 — память 1-го уровня, находящаяся внутри основной микросхемы (ядра) МП и работающая всегда на полной частоте МП (впервые кэш Б1 был введен в МП !486 и в МП 1386Я.С); С1 1.2 — память 2-го уровня, кристалл, размещаемый на плате МП н связанный с ядром внутренней микропроцессорной шиной (впервые введен в МП Репгшш П).
Память Б2 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 (С1ЯС, В18С, Ч1.1Ж и т. д.); Перечень и вид команд определяют непосредственно те процедуры, которые могут выполняться над данными в МП, и те категории данных, над которыми могут применяться эти процедуры. Дополнительные инструкции в небольших количествах вводились во многих МП (286, 486, РепФшш Рго и т. д.).
Но существенное изменение состава инструкций произошло в МП !386 (этот состав далее принят за базовый), Репгшш ММХ, Репгшш П1, Репгшш 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 (5!ог — щелевой разъем, Зоскес — разьем-гнездо), разное количество контактов, на которые подаются различные сигналы и рабочие напряжения. Рабочее напряжение также является фактором пригодности материнской платы для установки МП.
Первый микропроцессор был выпущен в 1971 году фирмой !псе! (США)— МП 4004. В настоящее время разными фирмами выпускается много десятков различных микропроцессоров, но наиболее популярными и распространенными являются микропроцессоры фирмы 1пге! и 1пге)-подобные.
Все микропроцессоры можно разделить на группы: С) С1ЯС (Сошр1ех !пзггвсйоп Бес Сошшапд) с полным набором системы команд; !3 К1$С (Вег(псед 1пзггвсгюп Бег Сошгпапд) с усеченным набором системы команд; 12 У1.1чч' ( чету Еепйсп 1пзггпсгюп 'ччогд) со сверхбольшим командным словом; 1з МЫС (М(п!шпш 1пзсгпссюп Бег Сошшапг() с минимальным набором системы команд и весьма высоким быстродействием и т.
д. 1ЗО Глава В. Микропроцессоры Микропроцессоры типа С!ЗС Большинство современных ПК типа 1ВМ РС используют МП типа С18С, выпускаемые многими фирмами: 1псе1, АМ!3, Суг!х, 1ВМ н т. д. «Законодателем мод» здесь выступает 1псе1, но ей «на пятки» наступает АМ!), в последние годы создавшая ряд МП, по некоторым параметрам превосходящие «интеловскием Все же пока МП фирмы 1пге! имеют большее распространение. Характеристики некоторых из них приведены в табл.
8.1. $ л 1$ Модель МП 1ЮСЕ1 аз а. Фс 3О Ю З »з 2300; 10 мкм 4004 0,108 640 1971 64 103 8080 2,0 10 000; 6 мкм 1974 10 70 000; 3 мкм 8086 16 16 4,77 и8 1979 10« 8088 8, 16 70 000; 3 мкм 16 4,77 и8 1978 10« 80186 16 20 8и 10 140 000 1981 16 10 80286 180 000; 1,5 мкм 8-20 16 1982 4. 10« Базовый 275 000; 1 мкм 16- 50 80386 32 32 1985 4 . 10« 1,2 10«; 1мкм Базовый 25- 100 80486 32 32 1989 4 10 ЗЗ.
10; 0,5, 0,35 мкм Репс)шп Базовый 5В; зос!сес 5 60— 233 8+8 64 32 1993 5,5 10', 0,5, 0,35 мкм 4. 10« РРепсшп1 Рго Базовый 5В; зос)ссс 8 150- 200 8+8 32 1995 64 ' Условные обозначения в столбце «Состав команды «Базовый +», «ММХ2», «ММХ +» означают, что имеется несколько дополнительных 32-битовых инструкций группы 85Е (зсгеапнп8 51 М11 Ехсепсьоп). Символ Р у кэш-памяти уровня 12 означает, что память работает на частоте процессора; обозначение Р/2 — на половинной частоте процессора. Таблица 8.1. Характеристики некотерых СРЗС МП' ь 3 Д Ю о о ~Ь Ю Ю Ю о з » о з Ю с аз оюо ЮЮХ всю Ю Э сч 3 з «» м м и 1о Ю Ю з з ЮЗО жюю Глава 8.
Микропроцессоры Следует знать, что: (2 у микропроцессоров 80386 и 80486 есть модификации с буквами БХ, 1)Х, Я. и т. д., отличающиеся от базовой модели разрядностью шины, тактовой частотой, надежностью, габаритами, потреблением энергии, амплитудой напряжения и другими параметрами; (3 микропроцессоры РепГ!цш, Репхшш П, Реп!!пш П1 имеют много различных модификаций, некоторые из них будут названы далее; О число элементов — это количество элементарных полупроводниковых переходов, размещенных в интегральной схеме МП. Технология обычно характеризуется размером элемента в микрометрах (микронная технология). Следует также знать, что: а микропроцессоры 804861)Х и выше имеют встроенный математический сопроцессор, могут работать с умножением внутренней частоты.
С увеличенной частотой работают только внутренние схемы МП, все внешние по отношению к МП схемы, в том числе расположенные на системной плате, работают с обычной частотой; !3 у МП 80286 и выше конвейерное выполнение команд. В МП 286 предусмотрены регистры для очереди команд общим размером 6 байт, в МП 486— 16 байт и т. д. Конвейерное вылолнекие команд — это одновременное выполнение разных тактов последовательных команд в разных частях МП при непосредственной передаче результатов из одной части МП в другую. Конвейерное выполнение команд увеличивает эффективное быстродействие ПК в 2-5 раз; !~ у МП 80286 и выше есть возможность работы в вычислительной сети; (3 у МП 80286 и выше имеется возможность многозадачной работы (многопрограммность) и сопутствующая ей защита памяти.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
