Teljesítmény, sebesség, órajel
A modern számítógépek teljesítményét másodpercenként több millió műveletben mérik. A mérési egységek:
MIPS (Millions Instruction per Second) - a formában ábrázolt számokkal végzett műveletekhez rögzített vesszővel (pont);
MFLOPC (Million of FLoating point Operáció másodpercenként) - a lebegőpontos (dot) formában megjelenített számok műveleteihez.
A számítógépek teljesítményét ritkábban a következő mértékegységek alapján határozzák meg:
A KFLOPS (kFLOPS - KiloFLOPS) az alacsony teljesítményű számítógépek számára ezer átlagolt művelet a számok fölött;
GFLOPS (GigaFLOPS) - másodpercenként milliárd művelet lebegőpontos számokkal.
A különböző feladatokat ellátó univerzális számítógépek esetében ezek a becslések nagyon pontatlanok lesznek. Ezért a PC jellemzése a teljesítmény helyett rendszerint egy órajel frekvenciáját határozza meg, amely objektíven meghatározza a gép sebességét, mivel minden egyes művelet végrehajtásához bizonyos számú ciklusra van szükség. Az órafrekvencia ismeretében pontosan meghatározhatja bármely gépi művelet végrehajtási idejét.
Például hiányában pipeline és gyakoriságának megnövekedése belső mikroprocesszor órajel 100 MHz biztosítja a 20 millió rövid gépi műveletek (egyszerű összeadás és kivonás, információk továbbítása, stb ...) másodpercenként 1000 MHz-es frekvencián - 200 millió másodperces rövid művelet.
Mikroprocesszor és interfész busz szélessége
A rendszer típusai, valamint a helyi és külső interfészek
A különböző típusú interfészek különböző sebességű információcserét biztosítanak a gép csomópontjai között, lehetővé teszik különböző számú külső eszköz és különböző típusok összekapcsolását, vezeték nélküli kommunikációs csatornákat használhatnak.
RAM kapacitás
A RAM kapacitását általában megabájtban mérjük (1 MB = 1024 Kbytes = 1,024 2 bájt). Számos modern alkalmazás RAM-mal, amely kapacitása kevesebb, mint 512 MB, egyszerűen nem működik, vagy dolgozik, de nagyon lassan. A fő memória 2-szeres kapacitásának növelése többek között növeli a számítógép hatékony teljesítményét, amikor komplex problémák megoldására (ha memóriahiány van) körülbelül 1,41-szer (a négyzet gyökértörvénye).
A merevlemez-meghajtók típusai
A merevlemez-kapacitást általában gigabájtban mérjük, 1 GB = 1024 MB. A 80 GB-os merevlemez-memória mennyisége ma is elfogadható, de a szakértők szerint az új szoftverek több száz gigabájtnyi külső memóriát igényelnek.
A meghajtók típusa és kapacitása floppy lemezeken
Jelenleg még mindig használják a 3,5 hüvelykes, 1,44 MB-os szabványos hajlékonylemez-meghajtókat (a hajlékonylemezeket gyakran nem telepítik a modern számítógépekre).
A gyorsítótár kapacitása, típusa és kapacitása
A gyorsítótár memória egy olyan puffer, amely nem érhető el a felhasználó által a számítógép által automatikusan használt nagysebességű memóriához, hogy felgyorsítsa a műveletet a lassabban működő tárolóeszközökkel tárolt adatokkal. Például a fő memóriával történő műveletek felgyorsítása érdekében a microprocesszorban (első szintű cache) belül vagy a mikroprocesszoron kívüli regisztergyorsítótárat (második szintű cache) szervezünk; A lemezmemóriával kapcsolatos műveletek felgyorsítása érdekében a cache memória elektronikus memóriacellákra van szervezve.
Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a 256 kilobájtos kapacitású gyorsítótár memória kb. 20% -kal növeli a PC teljesítményét.
Hardver és szoftver kompatibilitás más típusú számítógépekkel
A hardver és szoftver kompatibilitása más típusú számítógéppel azt jelenti, hogy a számítógépen, illetve ugyanazon technikai elemeken és szoftvereken lehet használni, mint más típusú gépeken.
Képesség többfeladatú munkavégzésre
A Multitasking lehetővé teszi több program (multi-program mód) vagy több felhasználó (többfelhasználós mód) egyidejű számítását. A gép több eszközének működési idejű kombinációja, amely ebben a módban lehetséges, lehetővé teszi a számítógép tényleges sebességének jelentős növelését.
A megbízhatóság a rendszer azon képességét jelenti, hogy teljes egészében és helyesen teljesíti a hozzárendelt funkciókat.
Kérdések önvizsgálatra.
1. Rajzoljunk le egy személyi számítógép blokkdiagramját.
2. Adja meg a fő számítógépblokkok leírását.
3. Adja meg rövid leírását a mikroprocesszort alkotó eszközökről.
4. Mi a rendszerbusz?
5. Adja meg a PC tárolóeszközök hierarchiáját.
6. Magyarázza meg a PC tárolóeszközök célját.
7. Külső PC eszközök osztályozása.
8. Nevezze meg az egyes PC-k PC-k külső eszközeinek összetételét.
9. Mi a matematikai koprocesszor, mi a célja?
10. Mi a Direct Memory Access Controller (DMA), mi a célja?
11. Mi a megszakításvezérlő és mi a célja?
12. Adja meg a számítógép fő összetevőit, és adja meg röviden a leírást.
13. Nevezze meg és magyarázza meg a számítógép fő funkcionális jellemzőit.
14. Mi határozza meg a számítógép teljesítményét?
8. fejezet Mikroprocesszorok
A fejezet tanulmányozása után a diáknak tudnia kell:
· Mikroprocesszorok (MP) hozzárendelése és fő funkciói,
· Az MP alapvető jellemzői,
· Az Intel MP CISC-je, beleértve a Core család legfrissebb többmágneses MP-jét,
· Az MP,
· Az MP szerkezeti diagramja,
· Az MP-re telepített memória CACH-szintje,
· Funkcionális diagramok és célok:
§ vezérlőeszközök (CU),
§ aritmetikai logikai egység (ALU),
§ mikroprocesszoros memória (MPP).
A mikroprocesszor vagy a központi feldolgozó egység (CPU) egy funkcionálisan elkészített szoftvervezérelt információfeldolgozó eszköz, amelyet egy vagy több nagy (LSI) vagy szuper-nagy (VLSI) integrált áramkör formájában gyártanak.
A mikroprocesszor a következő funkciókat látja el:
· Válassza ki és dekódolja a parancsokat a fő memóriából (OP);
· Az OP-ből, az MPP regiszterekből és a külső eszközadapterek (TS) regiszteréből vett mintavételezés;
· A VU-k karbantartására vonatkozó kérelmek és parancsok fogadása és feldolgozása az adapterektől;
· Adatfeldolgozás és rögzítésük az OP-ben, az MPP-nyilvántartásokban és a VU adapterek nyilvántartásaiban;
· Vezérlőjelek generálása minden csomópontra és PC-egységre;
· Ugrás a következő parancsra.
A mikroprocesszorok fő paraméterei: bit kapacitás; munkaóra-frekvencia; a gyorsítótár típusai és mérete; az utasítások összetétele; konstruktív; áramfogyasztás; üzemi feszültség.
Az MF működési frekvenciája nagymértékben meghatározza a belső sebességét, mivel minden egyes parancs végrehajtása bizonyos mértékig történik. A PC sebességének (teljesítménye) függ az alaplap busz órájától is, amellyel az MP működik (működhet).
Gyorsítótár. telepítve MP, két szinten:
L1 - az 1. szint memóriája, amely a MP fő mikroáramkörében (core) belül helyezkedik el és mindig az MP teljes frekvenciáján működik (az első alkalommal az MP i86 és az MP i386SLC bevezette az L1 cache-t).
L2 - a 2. szint memóriája, az MP kártyán elhelyezett kristály, és egy belsõ mikroprocesszoros buszhoz csatlakozik a maghoz (elõször az MP Pentium Pro-ban). Az L2 memória az MP teljes vagy fél frekvencián működhet.
Az utasítások összetétele - az MP által automatikusan végrehajtott parancsok listája, típusa és típusai. Az MP besorolási csoport (CISC, RISC, VLIW) függ a parancsok típusától.
A struktúrák azok a fizikai plug-in kapcsolatok, amelyeket az MP telepítéséhez használnak, és amelyek meghatározzák az alaplap megfelelőségét az MP telepítéséhez. A csatlakozók eltérő kialakításúak (Slot - slot csatlakozó, aljzat - aljzat), különböző érintkezők száma, amelyek táplálják a jeleket és az üzemi feszültséget.
Az üzemi feszültség szintén az alaplap megfelelőségét befolyásolja az MP telepítéséhez.
Az első mikroprocesszor-ben megjelent 1971-ben az Intel (US) - MP 4004. Jelenleg, a különböző társaságok (AMD, VIA Apollo, az IBM és mások) készített több tucat különböző mikroprocesszorok, de a legnépszerűbb és a közös a mikroprocesszorok az Intel és az Intel-szerű . A jövőben részletesebben meg fogjuk vizsgálni őket.
Minden mikroprocesszor csoportokra osztható:
· CISC (Komplex utasításkészlet-parancs) teljes parancsok rendszerével;
· RISC (Csökkentett utasításkészlet parancs) csonkolt parancsokkal;
· VLIW (nagyon hosszú utasításszó) nagyon hosszú parancsszóval.
CISC típusú mikroprocesszorok
A legmodernebb PC-k, például az IBM PC a CIS CIS típusát használják, amelyet számos vállalat gyárt: Intel, AMD, Cyrix, IBM stb. Az Intel itt a "mod" -ként működik, de az AMD a sarkában van, az elmúlt években az MP-t bizonyos paraméterekkel jobban hozta létre, mint az "Intel". Mégis, miközben az Intel cégnek több terjesztése van. ezek közül néhányat a táblázatban adunk meg. 8.1. Tudnia kell, hogy:
- MT 80386 (386), 80486 (486) állnak betűkkel SX, DX, SL et al., Ezek eltérnek az alapmodell a gumiabroncs bit-órajel, a megbízhatóság, a méret, a fogyasztás, a feszültség amplitúdója, és egyéb paramétereket.
- Az MP Pentium-Pentium 4 számos módosítással rendelkezik.
- Az elemek száma az MP integrált áramkörében elhelyezett elemi félvezető csomópontok száma. A technológiát általában az mikronos elem méretének jellemzi (mikrontechnika).
- Az MP 486DX és újabb egy beépített matematikai társprocesszorral működik, amely a belső frekvencia megszorzásával dolgozik. Fokozott frekvenciával csak a MP belső áramkörei működnek, az MP-hez viszonyított összes külső áramkör - beleértve az alaplapon találhatóakat is - a szokásos frekvencián működik.
8.1. Táblázat. Néhány CISC MP jellemzői
Intel MP modell
- MP 80286 és a magasabb nyújt futószalag utasítások végrehajtását tartalmazhat nyilvántartása parancs sorban teljes mérete 6 byte, y MF 486-16 bájt, stb Szállító utasítás végrehajtása -. Az egyidejű végrehajtása különböző, egymást követő parancsok különböző részein az MP közvetlen átadását eredmények egy része MP a másikra, növeli a PC tényleges sebességét 2-5 alkalommal.
-Az MP 80286 és újabbak a számítógépes hálózatban működhetnek, támogatják a multitasking (multiprogramozás) és a kapcsolódó memória védelmét.
-80386 felett beépített támogatási rendszer a virtuális gépek, amely többfeladatos üzemmód: minden feladatot el lehet végezni irányítása alatt az operációs rendszer, az egyik MP mintájára több párhuzamosan dolgozó futtató különböző operációs rendszerekben.
-Az MP 80486 és újabb verziók biztosítják a gyorsítótár-támogatást, beleértve a RISC elemeket is, amelyek lehetővé teszik a csonkolt parancsok végrehajtását 1 ciklusban.
A modern mikroprocesszorok kétféleképpen működnek:
Mikroprocesszorok a meghajtón keresztül
Például a 90-es években jelentek meg MP Overdrive, lényegében nem sajátos társprocesszorokat biztosító MT 80486 üzemmódokat és hatékony teljesítmény jellemző CHM Pentium, és MP Pentium - növekvő teljesítményük (különösen, Overdrive 125, 150 és 166, Pentium 75, 90 és 100 esetén, növelve a belső frekvenciáját a Over Drive-ra megadott értékekhez).
Minden Pentium MP-nek van beépített cache memóriája, külön a 8 KB-os parancsokkal és adatokkal, a 2. szint beépített gyorsítótár-vezérlőjével. Ez biztosítja a cache műveletet a belső MP frekvencián. Vannak speciális továbbító, multiplikációs és osztott szállítószalag-blokkok, amelyek jelentősen felgyorsítják a lebegőpontos műveletek végrehajtását. A Pentium MP sikeres építészeti döntései azt eredményezték, hogy a 486DX4-120 és a Pentium-60 mikroprocesszorok teljesítménye nagyjából megegyezik (az architektúra miatt a teljesítmény kétszeresére nőtt).
Pentium Pro mikroprocesszorok
Számos probléma megoldásának programjai, különösen a gazdasági jellegűek, nagy számú feltételes átruházást tartalmaznak. Ha a processzor előre tudja megjósolni az elágazás irányát (elágazás), teljesítményét nagymértékben javítani fogja a számítási csővezetékek terhelésének optimalizálásával. Ha az elágazás elérési útvonalát nem pontosan előre jelzi, a processzornak vissza kell állítania az eredményeket, törölnie kell a csővezetékeket, és újra be kell töltenie a szükséges parancsokat, ami elég nagy számú intézkedést igényel. A Pentium Pro processzorban a helyes előrejelzés valószínűsége 90%, szemben a Pentium MP 80% -ával.
A 256-1024 KB kapacitású gyorsítótár a Pentium processzorok nagy teljesítményű rendszereinek kötelező attribútuma. Ezek azonban beépített cache memória van egy kis kapacitású, és a nagy részét ez a processzoron kívül az alaplapon. Ezért adatcsere gyakran előfordul nem a MP belső frekvencia és órajel, amely jellemzően 2-5-szer alacsonyabb, ami csökkenti az általános teljesítményt a számítógép. A Pentium Pro MP memória és a gyorsítótár szint 1 (8 bájt a utasítások és adatok) és kristály 2 gyorsítótár szinten 256 vagy 512 kilobájt, fedélzetén elhelyezett, a MP mikroprocesszor és a belső üzemi frekvenciája.