Размещено на http://www.allbest.ru/

Функциональные устройства персонального компьютера. Микропроцессоры



ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ПК

Основными характеристиками ПК являются:

1. Быстродействие, производительность, тактовая частота.

Единицами измерения быстродействия служат:

МИПС (MIPC -Vega Instruction Per Second)- миллион операций над числами с фиксированной запятой (точкой):

МФЛОПС (MFLOPS- Mega Floating Operations Second)- миллион операций над числами с плавающей запятой (точкой);

КОПС (KOPS- Kilo Operations Per Second)-для низкопроизводительных ЭВМ - тысяча неких усредненных операций над числами;

ГФЛОПС (GFLOPS - Gigа Floating Operations Per Second) -миллиард операций в секунду над числами с плавающей запятой (точкой).

Оценка производительности ЭВМ всегда приблизительная, ибо при этом ориентируются на некоторые усредненные или, наоборот, на конкретные виды операций. Реально при решении различных задач используются и различные наборы операций. Поэтому для характеристики ПК вместо производительности обычно указывают тактовую частоту, более объективно определяющую быстродействие машины. И так как каждая операция требует для своего выполнения вполне определенного количество тактов. Зная тактовую частоту, можно достаточно точно определить время выполнения любой машинной операции.

2. Разрядность машины и кодовых шин интерфейса.

Разрядность-это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция, в том числе и операция передачи информации; чем больше разрядность, тем, при прочих равных условиях, будет больше и производительность ПК.

3. Типы системного и локальных интерфейсов.

Разные типы интерфейсов обеспечивают разные сроки передачи информации между узлами машины, позволяют подключать разное количество внешних устройств и различные их виды.

4. Емкость оперативной памяти.

Емкость оперативной памяти измеряется чаще всего в мегабайтах (Мбайт). Напоминаем: 1 Мбайт = 1024 Кбайта = 1024 байт.

Многие современные прикладные программы при оперативной памяти емкостью меньше 32 Мбайт просто не работают, либо работают, но очень медленно.

Следует иметь в виду, что увеличение емкости основной памяти в два раза, помимо всего прочего, дает повышение эффективной производительности ЭВМ при решении сложных задач примерно в 1,7 раза.

5. Емкость накопителя на жестких магнитных дисках. (винчестера HDD).

Емкость винчестера измеряется обычно в мегабайтах или гигабайтах (1 Гбайт = 1024 Мбайта).

6. Тип и емкость накопителей на гибких магнитных дисках и лазерных компакт дисков.

Сейчас применяются накопители на гибких магнитных дисках, использующие дискеты размером 3,5 и 5,25 дюйма (практически уже не применяются) (1 дюйм = 25,4 мм). Первые имеют стандартную емкость 1,44 Мбайта, вторые 1,2 Мбайта. Также применяются накопители на компакт дисках в связи с их низкой стоимостью и большой емкостью, размером 650 и 700 Мb, применяются лазерные перезаписываемые диски CD-RW емкостью 650 - 700 Mb. Применяются и такой тип накопителя как DVD. Высокие технологии и высокая стоимость, но и большая емкость до 24 Gb.

7. Виды и емкость КЭШ-памяти.

КЭШ-память - это буферная, недоступная для пользователей 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 ячейка электронной памяти.

Следует иметь в виду, что наличие КЭШ-памяти емкостью 256 Кбайт увеличивает производительность ПК примерно на 20%. Встречается емкость КЭШ-памяти и 512 Кбайт.

8. Тип видеомонитора (дисплея) и видеоадаптера.

9. Тип принтера.

10. Наличие математического сопроцессора.

Математический сопроцессор позволяет в десятки раз ускорить выполнение операций над двоичными числами с плавающей запятой и над двоично-кодированными десятичными числами.

11. Имеющееся программное обеспечение и вид операционной системы.

12. Аппаратная и программная совместимость с другими типами ЭВМ.

Аппаратная и программная совместимость с другими типами ЭВМ означает возможность использования на компьютере соответственно тех же технических элементов и программного обеспечения, что и на других типах машин.

13. Возможность работы в вычислительной сети.

14. 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 значительно увеличить эффективное быстродействие ЭВМ.

15. Надежность.

Надежность - это способность системы выполнять полностью и правильно все заданные ей функции. Надежность ПК измеряется обычно средним временем наработки на отказ.

16.Стоимость.

17. Габариты и масса

регистр интерфейс магнитный кодовый

ПРОЦЕССОРЫ

Процессоры, установленные в компьютерах XT, AT-286 и АТ-386, обычно заменять не приходилось: выходят из строя они сами по себе крайне редко -- скорее откажут другие компоненты системной платы, а замена процессора на более мощный обычно не предусматривалась. В этих компьютерах чаще приходится сталкиваться с установкой математического сопроцессора. Для этого следует установить микросхему сопроцессора в соответствующую колодку (обратив внимание на ключ) и установить признак сопроцессора в CMOSSetup. Некоторые версии BIOS не имеют специального параметра разрешения и автоматически обнаруживают его присутствие во время теста POST. В XT для включения сопроцессора необходимо было переключить соответствующий DIP-переключатель конфигурации. Начиная с процессоров 486, сопроцессор стал частью основного процессора (включая и микросхему Intel487, которая является комбинацией CPU+FPU).

Начиная с процессоров 486, процедура модернизации посредством замены процессора на более мощный - стала традиционной. Системные платы стали выпускать с расчетом на различные модификации и тактовые частоты процессоров -- получился своеобразный конструктор «собери сам». Процессоры стали устанавливать в стандартизованные ZIF-сокеты (ZeroInsertionForce, колодка с нулевым усилием вставки), а затем и в слоты щелевые двухрядные разъемы. Назначение выводов разъемов поначалу определялось процессорами-первопроходцами от фирмы Intel, а другие фирмы в своих процессорах выдерживали совместимость с этими сокетами. Начиная с процессоров К7, фирма AMD повела свою линию сокетов и слотов. Унификация расположения выводов процессоров одного класса и наличие конфигурационных переключателей на системных платах позволяет пользователю (даже не слишком подготовленному.) легко заменять старые процессоры на более мощные.

Платы для симметричных мультипроцессорных систем (пятого и шестого поколений) имеют пару сокетов (слотов). В них устанавливают процессоры, пригодные для использования в таких конфигурациях. До недавних пор в мультипроцессорных системах применялись только процессоры фирмы Intel -- конкурирующие фирмы (AMD, Cyrix и IBM) мультипроцессированием не занимались. Эту «традицию» нарушила фирма AMD своим новым процессором Athlon. Шина процессоров Р6 поддерживает непосредственное объединение до четырех процессоров (PentiumPro и Хеоn), но на системных платах больше двух слотов обычно не размещают (не хватает места). В четырехпроцессорных системах чаще применяют двухпроцессорные модули, устанавливаемые в общую системную плату или кросс-плату. Следует помнить, что в симметричных мультипроцессорных системах внутренние частоты всех процессоров должны совпадать (внешняя частота у них одна, поскольку исходит от общего генератора синхронизации). Для этих целей лучше брать все процессоры с одним степпингом и одинаково устанавливать для них конфигурационные джамперы.

Регистры процессора

Процессоры х86 имеют регистры, подразделяющиеся на следующие категории:

· регистры общего назначения;

· указатель инструкций;

· регистр флагов;

· регистры сегментов;

· системные адресные регистры;

· управляющие регистры;

· регистры отладки;

· регистры тестирования;

· модельно-специфические (зависящие от конкретной модели процессора) регистры.

Основные регистры процессора архитектуры IA-32, с которыми работают прикладные программы, показаны на рис. 26. Эти регистры относятся к видимой для прикладных программ части архитектуры х86 и представляют собой расширение набора регистров 16-разрядных процессоров 8086/8088 и 80286. К прежнему обозначению их имен добавилась приставка Е (Extended -- расширенный). Отсутствие приставки в имени означает ссылку на младшие 16 бит расширенных регистров. Существует понятие разрядности адреса и данных. Разрядность адреса определяет, сколько бит (16 или 32) используется в регистрах, формирующих адрес данных или инструкций, расположенных в памяти. Разрядность данных определяет, сколько бит (16 или 32) используется в инструкциях, оперирующих словами (инструкции с байтами всегда оперируют с 8 битами). В реальном режиме по умолчанию разрядность адреса и данных -- 16 бит. В защищенном режиме разрядность адреса и данных по умолчанию определяется дескриптором кодового сегмента. Инструкции, которые прежде адресовались к 16-разрядным регистрам, теперь могут адресоваться и к 32-разрядным расширенным регистрам (рис.36) при том же коде операции. Что именно подразумевается в данный момент, определяется текущим значением разрядности слова операнда по умолчанию и для текущей исполняемой инструкции может быть изменено на противоположное значение с помощью префикса.



Рисунок Основные регистры 32-разрядных процессоров

Кроме регистров общего назначения, предназначенных для использования прикладными программами, процессоры имеют ряд регистров системного назначения (на рисунке не показаны). Эти регистры прикладными программами обычно не используются.

Моделъно-специфические регистрыMSR (Model-SpecificRegisters) предназначены для управления расширениями отладки, мониторингом производительности, машинным контроллером, кэшированием областей физической памяти и другими функциями. Их назначение привязывается к архитектуре конкретного процессора, состав меняется от модели, доступ привилегирован. Доступность регистров различных групп зависит от режима работы процессора и уровня привилегий задачи. Регистры общего назначения, а также регистры сегментов доступны всегда; доступ к остальным регистрам может быть ограничен.

МИКРОПРОЦЕССОРЫ

Микропроцессор, иначе, центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) -- это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.

Центральный процессор в общем случае содержит в себе:

§ арифметико-логическое устройство;

§ шины данных и шины адресов;

§ регистры;

§ счетчики команд;

§ кэш -- очень быструю память малого объема (от 8 до 512 Кбайт);

§ математический сопроцессор чисел с плавающей точкой.

Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров. Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему -- тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора. Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера.

В вычислительной системе может быть несколько параллельно работающих процессоров; такие системы называются многопроцессорными.

Первый микропроцессор был выпущен в 1971 г. фирмой Intel (США) - МП 4004. В настоящее время выпускается несколько сотен различных микропроцессоров, но наиболее популярными и распространенными являются микропроцессоры фирм IBM, Intel, AMD и Cyrix.

Устройство управления микропроцессора.

Устройство управления является функционально наиболее сложным устройством ПК. Он вырабатывает управляющие сигналы, поступающие по кодовым шинам инструкций во все блоки машины.

Упрощенная функциональная схема УУ показана на рис. 37. Здесь представлены:

Регистр команд - запоминающий регистр, в котором хранится код команды: код выполняемой операции и адреса операндов, участвующих в операции. Регистр команд расположен в интерфейсной части МП, в блоке регистров команд.

Дешифратор операций - логический блок, выбирающий в соответствии с поступающим из регистра команд кодом операции (КОП) один из множества имеющихся у него выходов.

Рисунок Укрупненная схема устройства управления

Постоянное запоминающее устройство микропрограмм - хранит в своих ячейках управляющие сигналы (импульсы), необходимые для выполнения в блоках ПК операций обработки информации. Импульс по выбранному дешифратором операций в соответствии с кодом операции считывает из ПЗУ микропрограмм необходимую последовательность управляющих сигналов.

Узел формирования адреса (находится в интерфейсной части МП)- устройство, вычисляющее полный адрес ячейки памяти (регистра) по реквизитам, поступающим из регистра команд и регистров МПП.

Кодовые шины данных, адреса и инструкций - часть внутренней шины микропроцессора. В общем случае УУ формирует управляющие сигналы для выполнения следующих основных процедур.

§ выборки из регистра-счетчика адреса команды МПП адреса ячейки ОЗУ, где хранится очередная команда программы;

§ выборки из ячеек ОЗУ кода очередной команды и приема считанной команды в регистр команд;

§ расшифровки кода операции и признаков выбранной команды;

§ считывания из соответствующих расшифрованному коду операции ячеек ПЗУ микропрограмм управляющих сигналов (импульсов), определяющих во всех блоках машины процедуры выполнения заданной операции, и пересылки управляющих сигналов в эти блоки;

§ считывания из регистра команд и регистров МПП отдельных составляющих адресов операндов (чисел), участвующих в вычислениях, и формирования полных адресов операндов;

§ выборки операндов (по сформированным адресам) и выполнения заданной операции обработки этих операндов;

§ записи результатов операции в память;

§ формирования адреса следующей команды программы.

Арифметико-логическое устройство

Арифметикo-логическое устройство предназначено для выполнения арифметических и логических операций преобразования информации.

Функционально АЛУ (рис.) состоит обычно из двух регистров, сумматора и схем управления (местного устройства управления).

Рисунок Функциональная схема АЛУ



Сумматор - вычислительная схема, выполняющая процедуру сложения поступающих на ее вход двоичных кодов; сумматор имеет разрядность двойного машинного слова.

Регистры быстродействующие ячейки памяти различной длины: регистр 1 (Pг1) имеет разрядность двойного слова, а регистр 2 (Pг2)-разрядность слова.

При выполнении операции в Pг1 помещается первое число, участвующее в операции, а по завершении операции - результат; в Pr2- второе число, участвующее в операции (по завершении операции информация в нем не изменяется). Регистр 1 может принимать информацию с кодовых шин данных, и выдавать информацию с этих шин.

Схемы управления принимают по кодовым шинам инструкций управляющие сигналы от устройства управления и преобразуют их в сигналы для управления работой регистров и сумматора АЛУ.

АЛУ выполняет арифметические операции (+,-,*,:)только над двоичной информацией с запятой, фиксированной после последнего разряда, т.е. только над целыми двоичными числами.

Выполнение операций над двоичными числами с плавающей запятой и над двоично-кодированными десятичными числами осуществляется или с привлечением математического сопроцессора, или по специально составленным программам.

Микропроцессорная память

Микропроцессорная память - память небольшой емкости, но чрезвычайно высокого быстродействия (время обращения к МПП, т.е. время, необходимое на поиск, запись или считывание информации из этой памяти, измеряется наносекундами).

Она предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно в ближайшие такты работы машины участвующей в вычислениях; МПП используется для обеспечения высокого быстродействия машины, ибо основная не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора.

Микропроцессорная память состоит из быстродействующих регистров с разрядностью не менее машинного слова. Количество и разрядность регистров в разных микропроцессорах различны.

Регистры микропроцессора делятся на регистры общего назначения и специальные.

Специальные регистры применяются для хранения различных адресов (адреса команды, например), признаков результатов выполнения операций и режимов работы ПК (регистр флагов, например) и др.

Регистры общего назначения являются универсальными и могут использоваться для хранения любой информации, но некоторые из них тоже должны быть обязательно задействованы при выполнении ряда процедур.

Интерфейсная часть микропроцессора

Интерфейсная часть МП предназначена для связи и согласования МП системной шиной ПК, а также для приема, предварительного анализа команд выполняемой программы и формирования полных адресов операндов и команд.

Интерфейсная часть включает в свой состав адресные регистры МПП, узел формирования адреса, блок регистров команд, являющийся буфером команд в МП, внутреннюю интерфейсную шину МП и схемы управления шиной и портами ввода-вывода.

Порты ввода-вывода - это пункты системного интерфейса ПК, через которые МП обменивается информацией с другими устройствами. Всего портов у МП может быть 65536. Каждый порт имеет адрес - номер порта, соответствующий адресу ячейки памяти, являющейся частью устройства ввода-вывода, использующего этот порт, а не частью основной памяти компьютера.

Порт устройства содержит аппаратуру сопряжения и два регистра памяти - для обмена данными и обмена управляющей информацией. Некоторые внешние устройства используют и основную память для хранения больших объемов информации, подлежащей обмену. Многие стандартные устройства (НЖМД, НГМД, клавиатура, принтер, сопроцессор и др.) имеют постоянно закрепленные за ними порты ввода-вывода.

Схема управления шиной и портами выполняет следующие функции:

- формирование адреса порта и управляющей информации для него (переключение порта на прием или передачу и др.);

- прием управляющей информации от порта, информации о готовности порта и его состоянии;

- организацию сквозного канала в системном интерфейсе для данных между портом устройства ввода-вывода и МП.

Схема управления шиной и портами использует для связи с портами кодовые шины инструкций, адреса и данных системной шины: при доступе к порту МП посылает сигнал по КШИ, который оповещает все устройства ввода-вывода, что адрес на КША является адресом порта, а затем посылает и сам адрес порта. То устройство, адрес порта которого совпадает, дает ответ о готовности, после чего по КШД осуществляется обмен данными.

Последовательность работы блоков ПК

Программа хранится во внешней памяти ПК. При запуске программы в работу пользователь выдает запрос на ее исполнение в дисковую операционную систему (DOS- Disc Operation System) компьютера. Запрос пользователя - это ввод имени исполняемой программы в командную строку на экране дисплея. Главная программа DOS-Command.com обеспечивает перезапись машинной (исполняемой) программы из внешней памяти в ОЗУ, в которой находится начало (первая команда) этой программы.

После этого автоматически начинается выполнение команд программы друг за другом. Каждая программа требует для своего исполнения нескольких тактов работы машины (такты определяются периодом следования импульсов от генератора тактовых импульсов). В первом такте выполнения любой команды производятся считывание кода самой команды из ОЗУ по адресу, установленному в регистре-счетчике адреса, и запись этого кода в блок регистров команд устройства управления. Содержание второго и последующих тактов исполнения определяется результатами анализа команды, записанной в блок регистров команд, т. е. зависит уже от конкретной команды.

Пример. При выполнении ранее рассмотренной машинной команды

СЛ	0103	5102

будут выполнены следующие действия:

- второй такт: считывание из ячейки 0103 ОЗУ первого слагаемого и перемещение его в АЛУ;

- третий такт: считывание из ячейки 5102 ОЗУ второго слагаемого и перемещение его в АЛУ;

- четвертый такт: сложение в АЛУ переданных туда чисел и формирование суммы;

- пятый такт: считывание из АЛУ суммы чисел и запись ее в ячейку 0103

В конце последнего (в данном случае пятого) такта выполнения команды в регистр-счетчик адреса команд МПП будет добавлено число, равное количеству байтов, занимаемых кодом выполненной команды программы. Поскольку емкость одной ячейки памяти ОЗУ равна 1 байту и команды программы в ОЗУ размещены последовательно друг за другом, в регистре-счетчике адреса команд будет сформирован адрес следующей команды машинной программы, и машина приступит к ее исполнению и т.д. Команды будут выполняться последовательно одна за другой, пока не завершится вся программа. После завершения программы управление будет передано обратно в программу Command.com операционной системы.

Сокеты и слоты

Для процессоров четвертого-пятого поколений их разработчики стремились к взаимной совместимости, причем не только программной, но и аппаратной. В любую системную плату можно было установить процессор из широкого спектра возможных - от Intel, AMD, Cyrix и других фирм.

Для установки процессоров 486 предназначены сокеты типов 1,2,3 и 6 (рис.39). Сокет 1 имеет 169 контактов матрицы 17х17, сокеты 2,3 и 6 имеют матрицу 19х19, внешние ряды которой не используются процессорами в корпусах PGA-168 и 169.

Рисунок Сокеты для 486: а - сокет 1; б - сокеты 2,3 и 6

При этом три внутренних ряда контактов по назначению совпадают с разводкой выводов процессора 486, но имеют смещенную нумерацию: ножка А1 корпусов PGA-168 и 169 попадает в гнездо В2 матрицы 19х19. Внешние ряды матрицы используются как дополнительные контакты питания процессоров PentiumOverDrive. Сокет 3 отличается от сокета 2 возможностью питания 3 В. Малораспространенный сокет 6 имеет питание только 3,3 В. В первых процессорах 486 применялся кэш только со сквозной записью (WT); сигналы, специфичные для WB-кэша, теоретически могут присутствовать (или отсутствовать) во всех этих типах сокетов. Поскольку выводы некоторых управляющих сигналов процессоров в корпусах PGA-168, PGA-169 и PGA-237 не совпадают, системные платы, поддерживающие разные модели, должны иметь джамперы для их перекоммутации.

Самый мощный процессор для этих сокетов -- Ат5Х86-Р75, он же AMD-X5-133: при частоте ядра 133 МГц имеет производительность на уровне Pentium-75, питание 3,3 В (или 3,45 В), но, к сожалению, работает на полную мощность не на всех системных платах.

Для установки процессоров с интерфейсом Pentium существуют три типа сокетов -- 4, 5 и 7. Интерфейс имеет 64-битную шину данных и 32-битную шину адреса, а также довольно простой протокол обмена, допускающий как одиночные, так и пакетные передачи данных. Пакетные передачи ориентированы на обмен данными между процессором и кэшированной оперативной памятью, причем вторичный кэш располагается на системной плате. Интерфейс допускает простое объединение до двух процессоров на одной шине, но в плане организации симметричных мультипроцессорных систем он уступает по эффективности интерфейсу процессоров Р6, изначально ориентированному на транзакции от многих контроллеров шины (процессоров). Однако в настольных компьютерах мультипроцессирование до сих пор массово не используется (это слишком дорого).



Рисунок Сокеты 5 и 7

Что же касается скорости обмена данными (пиковой), то она определяется произведением разрядности шины данных (в обоих интерфейсах -- по 64 бит) и тактовой частоты. Оба интерфейса стартовали с тактовой частоты 66 МГц, но AMD первой ее официально подняла до 100 МГц -- так появился сокет Super 7. Правда, в процессорах Р6 обмен процессора со вторичным кэшем системную шину не загружает, но лишь после того, как требуемая информация загружена в кэш через ту же шину. Атрибутом системной платы с сокетом Super 7 стал и порт AGP, так что теоретически на них с успехом могут устанавливаться все современные графические карты. Современные контроллеры IDE с режимом UltraDMA-33/66, контроллеры памяти, шины USB и порты (СОМ и LPT) на платах Super 7 практически не отличаются от своих собратьев на платах под слот 1, 2 и сокет-370. Так что решающее слово -- за процессором.

Сокет 4 предназначен для процессоров Pentium первого поколения (60 и 66 МГц). Он имеет матрицу выводов 21х21 и напряжение питания 5 В. В нашей стране этот тип сокета широкого распространения не получил из-за дороговизны тогда еще новых процессоров; процессоры для этого сокета выпускала только 4шрма Intel.

Сокет 5 (рис.40) предназначен для процессоров Pentium второго поколения с частотой до 100 МГц, у которых коэффициент умножения фиксирован (1,5) и в которых применяется одно напряжение питания -- около 3,3 В. Выводы его матрицы размером 37х37 расположены в шахматном порядке. Из-за отсутствия разделения питания ядра и интерфейсных схем этот сокет приемлем не для всех процессоров с интерфейсом Pentium.

Сокет 7 с такой же матрицей (37х37) предназначен для процессоров Pentium второго поколения с более высокими частотами. Он позволяет задавать коэффициент умножения частоты сигналами BF[1:0], а если системная плата с этим сокетом рассчитана на применение процессоров AMD, то имеется и сигнал BF2. Для установки процессоров с раздельным питанием ядра и интерфейсных схем (технология VRT, применяемая во всех ММХ-процессорах Р55С и последних «обычных» процессорах Pentium) сокет 7 предусматривает две шины питания Vcc2 и уссз- На системной плате при этом должны находиться два регулятора напряжения: для ядра (Vcc2) и интерфейсных схем (Уссз). Их номинальные напряжения определяются типом процессора. Сокет 7, появившийся задолго до выхода PentiumMMX, для которого он был предназначен, оказался самым «долгоиграющим» -- хотя фирма Intel «похоронила» его с процессорами Pentium ММХ-233, конкуренты для него до сих пор выпускаются процессоры. В сокете Super 7 «официальная» частота системной шины поднята до 100 МГц.

Фирма AMD для сокета 7 выпускала процессоры, начиная с К5, а сейчас уже Кб, К6-2 и K6-III. Для этих процессоров (кроме K6-III) вторичный кэш располагается на системной плате, что и уберегло конструктив от серьезных потрясений. Для сокета 7 процессоры выпускали и другие фирмы, но они постепенно ушлисо сцены (включая и Cyrix). Архитектура процессоров Кб относится к шестому поколению (предсказание ветвлений, изменение порядка исполнения инструкций и т. п.).

Для своих процессоров шестого поколения фирма Intel стала «радовать» пользователей калейдоскопом сокетов и слотов. Интерфейс системной шины процессоров Р6 имеет большое число сигналов и сложный протокол, ориентированный па многопроцессорные системы. Лицензиями на использование шины Р6 фирма не разбрасывалась, так что альтернативы процессорам Intel для новых сокетов и слотов долгое время не было (лишь недавно вышел VIACyrixIII для соке-та-370).

Сокет 8 (рис.41) был разработан для процессора PentiumPro. Для сокета 8 было выпущено всего несколько моделей процессоров PentiumPro 150-200 МГц, правда, с разными вариантами вторичного кэша (от 0,5 до 2 Мбайт). После выхода модели процессора PentiumPro 200 МГц (конец 1995 г.), на котором солидно выглядели серверы (особенно в 2-4-процессорной конфигурации), следующий процессор для сокета 8 появился в 1998 году -- Pentium II OverDrive:

333 МГц, расширение ММХ и урезание мультипроцессирования лишь до двухпроцессорного. Недавно появился и переходник для установки Celeron (PPGA) в сокет 8 на платы для PentiumPro (фирма PowerLeap). На этом переходнике установлен и регулятор напряжения, поскольку платы для PentiumPro «не умеют» выдавать требуемого низкого напряжения питания.

Рисунок Сокет 8



В широкие массы потребителей процессоры шестого поколения начали внедряться в виде Pentium II, и под новый процессор фирма ввела новый слот 1. Отказ от сокета (точнее, от традиционного корпуса процессора со штырьковыми выводами) был вызван технологическими сложностями размещения вторичного кэша рядом с процессорным ядром. При этом всех уверяли, что слот 1 (потом его назвали SC242) -- это прогрессивно, всерьез и надолго. Однако для процессора Celeron, который поначалу выпустили вообще без вторичного кэша, появился сокет 370, но, якобы, только для дешевых процессоров Celeron в корпусе PGA. А процессор Celeron тем временем «обзавелся» вторичным кэшем -- маленьким (128 Кбайт), но быстрым и совмещенным с кристаллом ядра. То есть необходимость в слоте вроде отпала, но перспективы сокета все равно не казались радужными. Фирма утверждала, что для сокета будет выпускаться только Celeron и частота системной шины выше 66 МГц ему не полагается. Для «серьезных» процессоров Pentium II, а позже и PentiumIII с полноразмерным кэшем (512 Кбайт) продолжал позицрюнироваться слот 1 с частотой шины 66, 100 МГц, а затем и 133 МГц. А для «самых серьезных» есть еще и слот 2 -- у него и контактов больше (330 против 242), и картриджи для него крупнее (длина около 6" против 5"). В этих больших картриджах выпускают процессоры Xeon -- Pentium II и PentiumIII, у которых кэш больше и быстрее (как, кстати, и у PentiumPro). Тем временем частота ядра Celeron растет неуклонно, но частоту шины выше 66 МГц ему официально долгое время не поднимали. С Появлением PentiumIIICoppermine с быстрым встроенным кэшем средних размеров для сокета-370 определили частоты шины 100 и 133 МГц, и теперь перспектив у слота 1 стало меньше, чем у сокета 370. И, наконец, только после появления Pentium 4 (для совсем другого сокета), процессоры Celeron получили частоту шины 100 МГц (начиная с частоты ядра 800 МГц).



Рисунок Слот 1 (SC242)

Для процессора Pentium 4 был введен новый сокёт-423, не совместимый ни с какими прежними. О переходниках не может быть и речи, поскольку шина Pentium 4 сильно отличается от шины Р6. Для этого процессора требуется мощный блок питания -- процессор на 1,5 ГГц потребляет 70 Вт.

Рисунок Сокет 423

Основные данные по ныне существующим сокетам и слотам приведены в табл. Новые процессоры сейчас выпускаются «только» для сокета 7 (Super 7), слота 1, слота 2, слота А, сокета 370, сокета 423 и сокета А, так что выбирая системную плату, приходится сначала определиться с типом желаемого процессора.

Таблица Сокеты и слоты

Сокет (слот)	Число выводов	Матрица (слот)	Питание, В	Поддерживаемые процессоры
Сокет 1	168/169	17х17 PGA	5	486SX/SX2, DX/DX21
Сокет 2	238	19х19 PGA	5	486SX/SX2, DX/DX2, Pentium ODP2
Сокет 3	237	19х19 PGA	5 или 3,3	486 SX/SX2, DX/DX2, DX4, Pentium ODP, DX40DP, Am486, Am5x86-P75 (AMD-X5-133), Cx486, Cx5x86
Сокет 4	273	21х21 PGA	5	Pentium P5 60/66, Pentium 60/660DP
Сокет 5	320	37х37 SPGA	3,3	Pentium P54 75/100, Pentium 75/1000DP
Сокет 6	235	19х19 PGA	3,3	486DX4, DX4 Pentium ODP
Сокет 7 (Super 7)	321	37х37 SPGA	2,0-3,3/3,3	Pentium P54, P55 (MMX), P55C, P55CT, AMD K5, K6, K6-II, K6-I1I Cx&x86, 6x86MX, 6x86MII, VIA Cyrix Mil
Сокет 8	387	Модифицированная матрица 34х47 SPGA	2,1-3,5/3,3	P6 Pentium Pro, Pentium II OverDrive
Сокет 3703	370	37х37 SPGA	1,3-2,05	Celeron, Pentium III, VIA Cyrix III
Сокет 423	423	39х39 SPGA	1,6	Pentium 4
Слот 1 SC242	242	Двухрядный слот 2х121	1,3-2,8/3,3	Pentium II/III, Celeron
Слот 2	330	Двухрядный слот 2х165	(1,3-2,8)/ (1,3-3,3)	Xeon (Pentium II/III)
Слот А	242	Двухрядный слот 2х121	(1,3-2,05)/ (2,5 или 3,3)	Athlon
Сокет А	462	-	-	Athlon, Duron

1. Возможна установка DX4 с дополнительным стабилизатором напряжения 3,3 В.

2. ODP - OverDriveProcessor.

3. Назначение выводов АМ2, АН4, Х4, Е27 и S35 может быть различным (см. выше).

К сожалению, полной совместимости между всеми процессорами, устанавливаемыми в сокет (слот) одного типа, нет. Возможный тип устанавливаемого процессора определяется следующими свойствами системной платы:

o типом сокета (слота);

o наличием двух раздельных источников питания, если того требует процессор;

o возможностью установки требуемых напряжений питания процессора и допустимой мощности регуляторов напряжения;

o возможностью установки требуемой частоты синхронизации и коэффициента ее умножения;

o поддержкой процессора конкретной версией BIOS;

o указанием на применимость данного процессора, сделанным разработчиком системной платы в ее описании (или указанием конкретного типа системной платы в списке совместимости, публикуемом разработчиком процессора).

Последние разработки AMD процессоры типа Athlon (табл.) вызывают все большую конкуренцию среди разработчиков.

Таблица Процессоры AMD типа Athlon

	Athlon64 3000+	Athlon64 3200+	Athlon64 3400+	Athlon64 FX 51
Тактовая частота, МГц	2000	2000	2200	2200
Упаковка(Socket), контактов (pin)	754	940
Объем кэша L2, Кбайт	512	1024	1024	1024
Контроллер памяти	Одноканальный небуферизованный DDR400	Двухканальный регистровый DDR400 с поддержкой ECC

Обычные Athlon 64 устанавливаются в материнские платы с Socket 754, в то время как Opteron подобные Athlon 64 FX устанавливаются в платы с разъемом Socket 940. По внешнему виду процессоры AMD типа Athlonвыглядят следующим образом



Процессор AMD Athlon64 3400+

Рисунок

На рынке производителей процессоров идет жесткая конкурентная борьба. Ежегодно компании производители стараются обойти друг друга и выпустить более мощный процессор.

Процессоры Intel Pentium 4 3,2 ГГц и AMD Athlon XP 3200+



Контрольные вопросы

1. Какие функциональные устройства ПК Вы знаете?

2. Перечислите основными характеристики ПК.

3. Из чего состоит устройство управления микропроцессора?

4. Как происходят процессы в АЛУ микропроцессора?

5. Расскажите интерфейсную часть микропроцессора

Размещено на Allbest.ur

...