 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ
| Функціональні характеристики ПК
Основними характеристиками ПК є: 1.Швидкодія, продуктивність, тактова частота.Одиницями виміру швидкодії служать: -МІПС (MIPC-Vega Instruction Per Second) - мільйон операцій над числами з фіксованою комою (крапкою); -МФЛОПС (MFLOPS-Mega Floating Operations Second) - мільйон операцій над числами з плаваючою комою (крапкою); -КОПС (KOPS-Kilo Operations Per Second)-для низькопродуктивних ЕОМ - тисяча усереднених операцій над числами; -ГФЛОПС (GFLOPS - Gigа Floating Operations Per Second)-мільярд операцій за секунду над числами з плаваючою комою (крапкою). Оцінка продуктивності ЕОМ завжди приблизна, тому, що при цьому орієнтуються на деякі усереднені або, навпаки, на конкретні види операцій. Реально при розвязуванні різних завдань використовуються і різні набори операцій. Тому для характеристики ПК замість продуктивності звичайно вказують тактову частоту, яка більш об'єктивно визначає швидкодію машини, так як кожна операція вимагає для свого виконання певної кількості тактів. Знаючи тактову частоту, можна досить точно визначити час виконання будь-якої машинної операції. 2. Розрядність машини й кодових шин інтерфейсу.Розрядність-це максимальна кількість розрядів двійкового числа, над яким одночасно може виконуватися машинна операція, у тому числі й операція передачі інформації; чим більше розрядність, тим, більше і продуктивність ПК. 3. Типи системного і локальних інтерфейсів.Різні типи інтерфейсів забезпечують різні строки передачі інформації між вузлами машини, дозволяють підключати різну кількість зовнішніх пристроїв і різні їх види. 4. Ємність оперативної пам'яті. Ємність оперативної пам'яті вимірюється найчастіше в мегабайтах (Мбайт). 1 Мбайт = 1024 Кбайта = 1024 байт. Багато сучасних прикладних програм при оперативній пам'яті ємністю менше 32 Мбайти просто не працюють, або працюють, але дуже повільно. Збільшення ємності основної пам'яті в два рази, крім усього іншого, дає підвищення ефективної продуктивності ЕОМ при вирішенні складних завдань приблизно в 1,7 рази. 5. Ємність накопичувача на жорстких магнітних дисках. (Вінчестера). Ємність вінчестера вимірюється звичайно в мегабайтах або гігабайтах (1 Гбайт = 1024 Мбайта). 6. Тип і ємність накопичувачів на гнучких магнітних дисках і лазерних компакт дисків. Зараз застосовуються накопичувачі на гнучких магнітних дисках, які використовують дискети розміром 3,5 і 5,25 дюйма (1 дюйм = 25,4 мм). Перші мають стандартну ємність 1,44 Мбайта, другі 1,2 Мбайта. Також застосовуються накопичувачі на компакт дисках у зв'язку з їх низькою вартістю і великою ємністю, розміром 650 і 700 Мb, застосовуються лазерні перезаписуючі диски CD-RW ємністю 650 - 700 Mb. Застосовують і такий тип накопичувача як DVD. Високі технології і висока вартість, але і велика ємність до 24 Gb. 7. Види і ємність Кеш-пам'яті. Кеш-пам'ять - це буферна, недоступна для користувачів швидкодіюча пам'ять, автоматично використовується комп'ютером для прискорення операцій з інформацією, що зберігається в більш повільно діючих запам'ятовувальних пристроях. Наприклад, для прискореного ренію операцій з основною пам'яттю організується регістрова Кеш-пам'ять всередині мікропроцесора (Кеш-пам'ять першого рівня) або поза мікропроцесора на материнській платі (Кеш-пам'ять другого рівня); для прискорення операцій з дисковою пам'яттю організується Кеш-пам'ять на осередок електронної пам'яті.Наявність Кеш-пам'яті ємністю 256 Кбайт збільшує продуктивність ПК приблизно на 20%. Зустрічається ємність Кеш-пам'яті і 512 Кбайт. 8. Тип відеомонітора (дисплея) і відеоадаптера. 9. Тип принтера. 10. Наявність математичного співпроцесора. Математичний співпроцесор дозволяє в десятки разів прискорити виконання операцій над двійковими числами з плаваючою комою і над двійково-кодованими десятковими числами. 11. Наявне програмне забезпечення та вид операційної системи. 12. Апаратна і програмна сумісність з іншими типами ЕОМ.Апаратна і програмна сумісність з іншими типами ЕОМ означає можливість використання на комп'ютері відповідно тих самих технічних елементів і програмного забезпечення, що і на інших типах машин. 13. Можливість роботи в обчислювальній мережі. 14. Можливість роботи в багатозадачному режимі.Багатозадачний режим дозволяє виконувати обчислення одночасно по декількох програмах (багатопрограмний режим) або для декількох користувачів. Поєднання в часі роботи декількох пристроїв машини, можливе в такому режимі, дозволяє значно збільшити ефективну швидкодію ЕОМ. 15. Надійність.Надійність - це здатність системи виконувати повністю і правильно всі задані їй функції. Надійність ПК вимірюється звичайно середнім часом напрацювання на відмову. 16.Вартість. 17.Габарити і маса.[2] Мікропроцесори Центральний процесор (CPU, від англ. Central Processing Unit) - це основний робочий компонент комп'ютера, який виконує арифметичні і логічні операції, задані програмою, керує обчислювальним процесом і координує роботу всіх пристроїв комп'ютера. Центральний процесор в загальному випадку містить у собі: - Арифметико-логічний пристрій; - Шини даних і шини адрес; - Регістри; - Лічильники команд; - Кеш - дуже швидку пам'ять малого обсягу (від 8 до 512 Кбайт); - Математичний співпроцесор чисел з плаваючою крапкою. Сучасні процесори виконуються у вигляді мікропроцесорів. Фізично мікропроцесор являє собою інтегральну схему - тонку пластинку кристалічного кремнію прямокутної форми площею всього кілька квадратних міліметрів, на якій розміщені схеми, що реалізують всі функції процесора. Кристал-пластинка звичайно розміщується в пластмасовий або керамічний плоский корпус і з'єднується золотими проводками з металевими штирями, щоб його можна було приєднати до системної плати комп'ютера. В обчислювальній системі може бути декілька паралельно працюючих процес-рів, такі системи називаються багатопроцесорними. Перший мікропроцесор був випущений в 1971 р. фірмою Intel (США) - МП 4004. В теперішній час випускається декілька сотень різних мікропроцесорів, але найбільш популярними і поширеними є мікропроцесори фірми Intel і AMD.[3] Структура мікропроцесора
Рис.2.1 Функціональна схема МП -Пристрій керування є функціонально найбільш складним пристроєм ПК. Він виробляє керуючі сигнали, що надходять по кодових шинах інструкцій у всі блоки машини. -Регістр команд - запам'ятовуючий регістр, в якому зберігається код команди: код виконуючої операції і адреси операндів, що беруть участь в операції. Регістр команд розташований в інтерфейсній частини МП, в блоці регістрів команд. -Дешифратор операцій - логічний блок, що вибирає відповідно до надходжуючого з регістра команд коду операції один з безлічі наявних у нього виходів. -Постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП) мікропрограм - зберігає у своїх осередках керуючі сигнали (імпульси), необхідні для виконання в блоках ПК операцій обробки інформації. Імпульс по обраному дешифратором операцій відповідно до коду операції зчитує з ПЗП мікропрограм необхідну послідовність керуючих сигналів. -Вузол формування адреси (знаходиться в інтерфейсній частині МП) - пристрій, вичисляючий повну адресу комірки пам'яті (регістру) за реквізитами, що надходять з регістра команд і регістрів МПП. -Кодові шини даних, адреси та інструкцій - частина внутрішньої шини мікропроцесора. -Арифметикo-логічний пристрій призначений для виконання арифметичних і логічних операцій перетворення інформації.Функціонально АЛП (рис. 2) складається з двох регістрів, суматора і схем управління (місцевого пристрою керування).
Суматор - обчислювальна схема, що виконує процедуру додавання надходжуючих на її вхід двійкових кодів; суматор має розрядність подвійного машинного слова. Регістри - швидкодіючі комірки пам'яті різної довжини: регістр 1 (Pr1) має розрядність подвійного слова, а регістр 2 (Pr2)-розрядність слова.При виконанні операції в Pr1 поміщається перше число, що бере участь в операції, а по завершенню операції - результат; в Pr2-друге число, яка бере участь в операції (по завершенню операції інформація в ньому не змінюється). Регістр 1 може приймати інформацію з кодових шин даних, і видавати інформацію з цих шин. Схеми управління приймають по кодових шинах інструкцій керуючі сигнали від пристрою керування і перетворюють їх у сигнали для керування роботою регістрів і суматора АЛП. АЛП виконує арифметичні операції тільки над цілими двійковими числами. Виконання операцій над двійковими числами з плаваючою комою і над двійково-кодованими десятковими числами здійснюється або із залученням математичного співпроцесора, або за спеціально складеними програмами. Мікропроцесорна пам'ять (МПП) - пам'ять невеликої ємності, але надзвичайно високої швидкодії (час звернення до МПП, тобто час, необхідний на пошук, запис або зчитування інформації з цієї пам'яті, вимірюється наносекундами). Вона призначена для короткочасного зберігання, запису та видачі інформації, безпосередньо в найближчі такти роботи машини бере участь в обчисленнях; Мікропроцесорна пам'ять складається з швидкодіючих регістрів з розрядністю не менше машинного слова. Кількість і розрядність регістрів в різних мікропроцесорах різні. Регістри мікропроцесора діляться на регістри загального призначення і спеціальні. Спеціальні регістри застосовуються для зберігання різних адрес (адреси команди, наприклад), ознак результатів виконання операцій і режимів роботи ПК (флаговий регістр , наприклад) і ін. Регістри загального призначення є універсальними і можуть використовуватися для зберігання будь-якої інформації, але деякі з них теж повинні бути обов'язково задіяні при виконанні ряду процедур. Інтерфейсна частина МП призначена для зв'язку й узгодження МП системною шиною ПК, а також для прийому, попереднього аналізу команд виконуваної програми і формування повних адрес операндів і команд. Інтерфейсна частина включає до свого складу адресні регістри МПП, вузол формування адреси, блок регістрів команд, що є буфером команд у МП, внутрішню інтерфейсну шину МП і схеми керування шиною й портами вводу-виводу. Порти введення-виведення - це пункти системного інтерфейсу ПК, через які МП обмінюється інформацією з іншими пристроями. Усього портів у МП може бути 65536. Кожний порт має адресу - номер порту,який відповідає адресі комірки пам'яті, яка є частиною пристрою введення-виведення, що використовує цей порт. Порт пристрою містить апаратуру сполучення і два регістри пам'яті - для обміну даними та обміну керуючою інформацією. Деякі зовнішні пристрої використовують і основну пам'ять для зберігання великих обсягів інформації, що підлягає обміну. Схема управління шиною і портами виконує наступні функції: - Формування адреси порту й керуючої інформації для нього; - Прийом керуючої інформації від порту, інформації про готовність порту і його стану; - Організація наскрізного каналу в системному інтерфейсі для даних між портом пристрою вводу-виводу і МП. Схема управління шиною і портами використовує для зв'язку з портами кодові шини інструкцій, адреси і даних системної шини.[4] |
Рис. 2.2 Функціональна схема АЛП