Аппаратные средства вычислительной техники
Горбенко Андрей Олегович
goran@cost.net.ru
Д/з – позиционные системы счисления – 2ич,16ич.
Аппаратное обеспечение – комплекс электронных, электрических, механических устройств, входящих в состав системы или сети. Позиции, которые обесп. включает:
1. Компьютеры и логические устройства;
2. Внешние устройства и диагностическая аппаратура;
3. Энергетическая аппаратура, батареи, аккумуляторы.
Компьютеры:
1. Большие - мейнфреймы
2. Миникомпьютеры
3. Микрокомпьютеры
Мейнфрейм – суперкомпьютер: предназначен для решения сложных задач. В настоящее время моделируют взрыв атомных бомб, обнаружение пуска ракет, температурно-погодные условия, контроль положения подводных лодок в океане. Характеризуются:
1. Размеры
2. Выполняемые задачи
3. Быстродействие
4. Надежность
Компьютеры
Состав:
1. Материнская плата
2. Процессор
3. Шины
4. Блок питания
5. Контроллеры
6. Внешние носители информации
Периферия:
1. Устройства ввода
2. Устройства вывода
Центральные устройства компьютера:
1. ЦП, состоящий из 3х частей:
1. Арифметико-логическое устройство
2. Устройство (блок управления) регистрами
3. Регистры – место, куда процессор складывает информацию и хранит результаты исчисления
2. Оперативная и постоянная память. В ОП хранится запущенные программы и данные для этих программ. При выключении питания стирается вся информация. Постоянная память не стирается при поддержке батарейки.
|
|
|
Центральный процессор – электронный блок, либо микросхема, исполнитель машинных инструкций(кодов программ) – главная часть аппаратной части программируемого ус-ва.
Главные хар-ки:
1. Тактовая частота
2. Энергопотребление
3. Архитектура
1-3=производительность процессора
Разрядность процессора=размер обработки данных за 1 такт.
Разряд – одна двоичная единица.
Сокет – разъем, в который вставляется процессор.
Материнская плата – эл. Схема компьютера, соединяет части ПК.
Шина – канал передачи данных. Чем шире – тем большее кол-во данных можно передать за единицу времени.
Кэш-память – массив сверхбыстрой оперативной памяти, являющийся буфером меду системной памятью и процессором. В кэш сохраняются данные, с которыми работает процессор в данный момент или будет работать в будущем. Уровни кэша:
L1(кэш 1-го уровня) – место, максимально близкое к процессору. Самый маленький объем, самое быстрое обращение. С ним непрерывно работает процессор.
L2 – обем памяти больше, чем в первом уровне, но быстродействие меньше.
L3 – самый большой объем памяти, но еще медленнее.
Кэш 1го уровня – внутри него строятся все команды процессора.
AMD – все процессоры точно делятся между кэшем и маркируются.
|
|
|
Intel – кэши не разделены, для каждого ядра поддерживается любое кол-во кэшей.
Системная шина – канал, по которому процессор соединен с другими ус-вами ПК.
Напрямую к шине подключен только процессор. Все другие ус-ва подключаются только через контроллеры (дают возможность подключить любое устройство без изменение архитектуры).
Северный мост – к нему подсоединяется ЦП.
Южный мост соединяет устройства с меньшей произсодвтильностью.
Частота системной шины – сколько раз в единицу времени можно осуществить передачу данных(команды, данные, адреса, управление). Желательно чтобы разрядность процессора и шины совпадали. Частота – кол-во импульсов, синхронизирующих работу процессора в единицу времени.
Этапы выполнения процессором элементарных операций
1. Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счетчика команд, выставляет это число в системную шину.(запрос команды)
2. Получив адрес и по шине команд команду чтения, ОП вынимает данные по выставленному адресу и выставляет их на шину данных. Процессор получает число с шины, переводит его как команду, выполняет ее.
3. Запрос данных из ОП.
4. Выполнение операции.
5. Сохранение результата операции в регистре.
|
|
|
6. Перенос результата из регистра в ОП.
Минимум
Данный цикл выполняется всегда и неизменно и называется процессом.
Во время всего процесса, процессор считывает команды из памяти и выполняет их. Такая последовательность команд называется программой.
Очередность исполнения команд меняется:
1. Процессор считал команду перехода(GOTO);
2. Обработка прерываний(нажатие клавиш/включение ус-ва и тд).
Команда ЦП – нижний лвл управления ПК. Команда ЦП в приоритете. Проверки команд нет.
Конвейер
Вводится в процессор с целью повышения производительности.
1. Для выполнения каждой команды требуется некоторое кол-во однотипных операций:
a. Выборка команд из ОП
b. Дешифровка команд
c. Адресация
Каждая из этих операций составляет одну ступень конвейера.
4 позиции соврем. Конвейеров:
1. Получение и декодирование инструкции
2. Адресация и выборка команд из ОЗУ
3. Выполнение арифметических операций
4. Сохранение результата работы
Факторы, снижающие эффективность конвейера:
1. Некоторые ступени конвейера не используются;
2. Ожидание, если следующая команда ждет выполнения предыдущей;
3. Очистка конвейера, когда в него попадает команда перехода(конвейер очищается).
|
|
|
В конвейере до 30 ступеней.
Конвейерная архитектура
1. Суперскалярная – много процессоров(64+)- способность выполнения нескольких машинных инструкций за один такт
2. Complex Instructions Set Computer – вычисление со сложным набором команд(команды процессора увеличиваются в количестве)
3. Reduced Instruction Set Computer – вычисление с упрощенным набором команд. Например процессор выполняет команды фиксированной длины, увеличивается кол-во регистров, увеличение операций типа регистр-регистр. Меньшее энергопотребление, теплонагревание.
4. Minimum Instrutcins Set Computer – вычисление с минимальным набором команд.
5. Very Long Instruction Word – сверхдлинное командное слово – планированием работы процессора занимается компилятор, процессор занят вычислениями.
Многоядерные процессоры
Главная задача – несколько ядер в одном корпусе. Если работает 1 программа на разных процессорах.
Первый многоядерный процессор в 2001г.
14 ноября 2005г. 5-ядерный.
Ноябрь 2006г. – 4-ядерный процессор в 1 кристалле(Intel).
Ноябрь 2007г. – 8-ядерный.
2009г – Core i5-i7 модели, работающие на разных скоростях.
В настоящее время – 2/4/6 ядер.
История процессоров
1. 8080 – 8ми разрядный процессор
2. 8086 – 16разрядный (1-2 – 71-75 года)
1-е устройство памяти – реле, триггеры, вакуумные лампы.
2-е – транзисторы(диоды/триоды)
3-е – микросхемы
4-е – сверхбольшие интегральные микросхемы.
Западные процессоры – Indel, IMD, IBM. Большинство процессоров Indel-совместимы.
Intel – 8086, 286, 386,486, Pentium 1/2/3/Celeron/4, core 2 duo, quad, xeon, itanium, atom.
AMD – 386, 486, x86, K6, K7, Athlon, Duron, Sempron, Athlon 64, Athlon 64 x2, Phenom, Aptiron;
IBM – power6, power7, xenon;
Росиия:
Дата добавления: 2015-12-17; просмотров: 20; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!