РЕФЕРАТ
НА ТЕМУ «Компьютерное оборудование»
Выполнил:Никоненко Е.В. 10б
Проверил: Плюхин И.А.Челябинск 2003
Процессоры
Основой ПК является центральное процессорное устройство(ЦПУ,
CPU) или просто процессор. Процессор – это микросхема, которая вставляется
в специальный разъем(slot1 или socket), и служит для обработки информации и
двух видов операций: числовые операции и операции с плавающей точкой. Также
в процессоре находится кэш память L1(level 1) и L2(level 2). Она
используется для ускорения доступа к данным, находящимся в оперативной
памяти. Процессор имеет ряд характеристик: тактовая частота ядра, частота
системной шины, множитель.
Ниже, вкратце, будут рассмотрены процессоры от Intel 8088 до Intel
Pen-
tium 4, а также процессоры фирмы AMD.
В первых ПК IBM PC класса XT использовались процессоры Intel 8088(в
документациях пишут – i8088)
За период с 1981 по 1995 гг. сменилось четыре поколения процессоров:
на смену i8088 пришел i80286, затем i80386, и, наконец, процессор i80486,
или, как его называют проще, — 486-й. Всю линию этих процессоров стали назы-вать линией i80x86. Производительность процессоров удваивалась примерно
каждые два года.
Процессор следующего(пятого) поколения должен был называться i80586,
однако ему придумали симпатичное имя – Pentium.
Следующим шагом вперед стал выпуск в начале 1997 года процессора Pen-
tium MMX(или P55). В нем впервые реализован новый набор из 57 команд
MMX(MultiMedia eXtention – мультимедийное расширение). Эти процессоры
изготовлены по 0,35-микронной технологии(«технология производства», чем
меньше этот показатель, тем лучше – больше частота процессора и меньше
тепловыделение.). Изменилось напряжение питания: у ядра процессора оно
уменьшилось до 2,8 В, а у его периферийных цепей осталось прежним – 3,3 В.
Соответственно потребовались изменения в конструктивах материнских плат –
требовалась установка дополнительного стабилизатора напряжения. Объем кэша
L1 – 32 Кбайт. «Посадочная панель» для Pentium MMX – Socket 7.
В 1995 году на рынок вышло шестое поколение процессоров. И первым
процессором стал Pentium Pro. Он появился осенью 1995 года. В нем впервые
корпорация Intel применила кэш L2, объединенный на одном кристалле с яд-
ром и оперирующий на частоте процессора. Выпускался Pentium Pro как по 0,50-
, так и по 0,35-микронной технологии. Размер кэша L2 доходил до 2048 Кбайт.
Значения частоты системной шины: 60 и 66 МГц. Установочный разъем – Socket
8.
Pentium II
В мае 1997 года появился процессор Pentium II – представитель семейства
P6/
6×86. Он отличался от Pentium Pro наличием блока MMX. Первые PII изготов-
лялись по 0,35 мкм технологии, но затем шаг уменьшился до 0,25 мкм.Конструк
ция PII своеобразна: напоминает плату расширения, на которой отдельно
смон-
тированы интегральные микросхемы с ядром процессора(кристалл процессора) и
кэш-памятью L2.
Процессор PII соединяется с системным блоком специальным соединителем
SEC1. Саму процессорную плату называют SECC(Single Edge Connector
Cartridge). Ответной частью для соединителя SEC1 является разъем Slot 1,
похо-
жий на разъем шины расширения. Под картриджем, закрывающим микросхемы,
имеется термопластина. Она прижата к обоим чипам: процессора и кэш L2. К
ней крепится вентилятор.
Фирма Intel присваивает различным модификациям PII служебные кодовые
имена. Ниже будут представлен революционный процессор Celeron и два пред-
ставителя этой линейки.
Celeron – это семейство недорогих процессоров, изготовляемых с кэшем
L2 или без него. До настоящего времени выпускались или выпускаются Coving-
ton, Mendocino, Dixon.
1. Covington – первый процессор линейки Celeron. Построен на ядре
Deschutes по 0,25 мкм технологии. Для уменьшения себестоимости
выпускался без кэша L2 и защитного картриджа. Тактовая частота:
266-300МГц, частота системной шины 66 МГц, кэш L1 – 32 Кбайт.
Физический интерфейс – Slot 1.
2. Dixon – следующий этап в истории Celeron. Это недорогой процессор,
в первую очередь ориентированный на применение в портативных ком-
пьютерах. Технология – 0,25 мкм. Объем кэша L1 – 32 Кбайт, L2-256
Кбайт. Тактовая частота – от 300 до 500 МГц, частота системной шины
– 66 МГц.Pentium III
Процессор Pentium III(PIII) отличается от PII прежде всего наличием
блока Streaming SIMD Extensions – потоковое расширение SIMD(Single
Instruction, Ma-
ny Data – одна инструкция, много данных). Pentium III может выполнять 70 но-вых инструкций SSE(иногда называемых MMX2). Выпускается по 0,18 и 0,13 мкм
технологии. Ниже приводятся два процессора семейства Pentium III:
1.Coppermine – процессор Pentium III, сделанный на базе
технологической нормы 0,18 мкм. Кэш L2 интегрирован с процессором на одном
кристалле, имеет объем 128-256 Кбайт. Тактовая частота – от 600 МГц и выше.
Наряду с мо
дификациями FSB133(частота FSB равна 133 МГц), продаются и FSB100. Соеди
нительная панель – Slot 1.
2.Coppermine FC-PGA 370 – дешевый вариант Coppermine, рассчитанный на
использование в материнских платах с разъемом Socket 370 и частотой
системной шины 100 МГц. По существу, это замена Pentium II в цепочке
Celeron – Pentium II – Pentium III. С точки зрения Intel, Coppermine — это
Pentium III с соответствующими характеристиками.
Pentium IV
Процессор основан на ядре Willamette. Выпускается с частотами от 1,3 до 2
ГГц и производится по технологической норме 0,18 мкм. Кэш L1 имеет объем 8
Кбайт, кэш L2 – 256 Кбайт. Системная шина Quad-Pumped работает на частоте
400 МГц. В набор дополнительных инструкций входят MMX, SSE и SSE2.
К описанию процесса появления Pentium IV на рынке подходит выражение
«хотели как лучше, а получилось как всегда». Процессор получился совсем не
таким, как обещали пресс-релизы Intel. Из-за того, что ядро P4 получилось
слиш
ком большим, инженеры Intel приняли решение «пустить под нож» некоторые не
слишком важные, по их мнению, части. Таким образом, была ампутирована
половина кэша L1 и L2. Само собой, такая операция не прошла бесследно, и
ито
говая производительность P4 оказалась значительно меньше ожидаемой. Тем не
менее, Pentium IV является одним из самых быстрых процессоров на сегодняш-
ний день.
AMD
Основным конкурентом Intel на рынке процессоров является фирма American
Micro Devices (AMD).
Чтобы можно было сравнивать процессоры разных производителей, нужны
стандартизированные тестирования, ставящие испытуемые образцы в одинако-
вые условия. Показателем качества является результат сравнения
производитель
ности испытуемого образца с процессором Pentium определенной частоты. Эту
тактовую частоту и берут за основу так называемого P-рейтинга (PR-рейтинг).
Если, например, для процессора К5 получен рейтинг PR-166, это гарантирует,
что данный процессор не медленнее процессора Pentium 166, хотя тактовая час-тота у AMD, может быть и меньше 166 МГц. Какой же процессор покупать? Все
зависит от толщины кошелька (AMD дешевле) и от предпочтений пользова-
теля.
1. Процессор К5 – первый процессор AMD, который вступил в конкуренцию
с Intel. Частота системной шины составляет от 50 до 66 МГц. Кэш L1
– 24 Кбайт, кэш L2 расположен на материнской плате, работает на
частоте системной шины. Известны следующие версии процессора К5,
выполненные по технологии с шагом 0,6 мкм: К5-75, К5-90, К5-100
(здесь PR-рейтинг соответствовал частоте процессора). Лучшие
характеристики получены для процессора К5, выполненных по
технологии с шагом 0,35 мкм и имевших переработанное ядро. Тактовая
частота от 90 до 115 МГц. Разъем – Socket 7.
2. К7-Athlon. Создавая Athlon, разработчики предложили рынку свой
вариант платформы для IBM PC-совместимых компьютеров. В марте 2000
г. этим процессором был преодолен барьер частоты 1 ГГц (чуть раньше
Pentium III). Кэш L1 – 128 Кбайт, кэш L2 – от 512 Кбайт до 8 Мбайт.
Частота системной шины – от 200 до 400 МГц и выше. Разъем – Slot A
или Socket 462.
3. К7 – Duron – ответ AMD на Intel Celeron. Кэш L2 – 192 Кбайт,
расположенного на кристалле процессора. Частота FSB – до 200 МГц.
Работает в материнских платах, оборудованных специальным 462-
контактным разъемом Socket A.Оперативная память
Без ОЗУ (RAM) работа ПК невозможна. Обильная оперативная память делает
доступными сложные мультимедийные программы. Увеличение ОЗУ может вселить в
стареющий ПК новую жизнь, удовлетворив запросы прожорливых программ и
увеличив производительность ПК в большей степени, нежели заме-
на ЦПУ или видеоадаптера.
Оперативная память компьютера состоит из основной (набирается модулями па-
мяти на материнской плате), кэш памяти L2, чипов памяти на платах расшире-
ния, памяти BIOS. Основной объем оперативной памяти приходится, разумеется
на основную память. Поэтому, когда говорят «микросхемы ОЗУ», имеют в виду
как раз те самые модули, из которых формируется основная память. О ней
далее и пойдет речь.
На материнских платах первых IBM PC устанавливались отдельные микро-
схемы памяти. Сейчас микросхемы ОЗУ размещают блоками на специальных мо
дулях памяти – небольших платах с многочисленными контактами, расчитанны-
ми на установку в щелевидные разъемы (слоты) материнской платы. Будучи
вставленными в слоты, модули попадают под управление контроллера памяти,
расположенного на материнской плате. Такт взаимодействия с ячейками памяти
задается тактовой частотой материнской платы. Чем выше частота, тем быстрее
должны происходить операции записи и считывания данных.
Оперативная память энергозависима. При выключении питания записанные в
ОЗУ данные исчезают. В современных ПК используют динамическое ОЗУ (DRAM –
Dynamic Random Access Memory). Память этого типа приходится периодически
регенерировать, чтобы информация сохранялась. В это время ячейки памяти не
доступны для операций с данными. Для памяти статической регенерация не
требуется, поэтому статическая память быстрее динамической. Память
динамического типа используют для построения основной памяти, ста-
тическую – для кэша L2.
Модули ОЗУ бывают разных типов:
1. SIMM(Single inline memory module) – модуль памяти с односторонними
контактами.
2. DIMM(Dual inline memory module) – модуль памяти с двухсторонними
контактами.
А) SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory).
Б) DDR SDRAM(Double Date Rate Synchronous Dynamic Access Memory).
3. RIMM(Rambus inline memory module) – 168-контактный модуль памяти
RDRAM повышенной (1,6 Гбайт/с) пропускной способности
(используя 16-битную шину, эта память передает информацию по обоим
фронтам тактового импульса, то есть фактически удваивает частоту
работы).
Память в ПК сгруппирована в банки памяти. Так называют минимальный блок
памяти, с которым компьютер становится работоспособным. Наращивают ОЗУ,
полностью заполняя отдельные банки памяти.
Модули DIMM обычно строятся на базе микросхем синхронной динамической
памяти (SDRAM). Синхронная память требует подачи тактовых импульсов с ма-
теринской платы, поэтому длительность всех операций задается тактами шины
памяти. Процессор выставляет адрес памяти и может переключаться на другую
задачу. Это дает некоторое повышение производительности.
Память SDRAM характеризируется периодом тактовых импульсов (или часто-
той) тактовых импульсов. Если системная плата имеет тактовую частоту менее
100 МГц, то для нее подойдут модули SDRAM c периодом тактовых импульсов 10
наносекунд. Для широко распространенных модулей спецификации PC100 и PC133
этот параметр – 10 и 7 нс. Рабочая частота модулей памяти, отвечающих
спецификациям PC100 и PC133, увеличена соответственно до 100 и 133 МГц, что
обеспечивает пропускную способность 0,8 Гбайт/с и 1,064 Мбайт/с.
Память DDR SDRAM работает вдвое быстрее обычной SDRAM за счет обра-
ботки информации как по фронту, так и по срезу тактового сигнала. Модули
DDR SDRAM устанавливаются в специальные слоты на материнской плате типа
DIMM. Пропускная способность DDR памяти может составлять 2,1 Гбайт/с при
частоте 266 МГц и 1,6 Гбайт/с при частоте 200 МГц.
Чипсеты – наборы микросхем.
Желая приобрести материнскую плату, прежде всего интересуются ее электри-
ческими характеристиками и конструктивными особенностями. Электрические
характеристики определяются набором управляемых микросхем – чипсетами.
Конструктивные особенности плат характеризуются форм-фактором.
Одним из крупнейших разработчиков и производителей чипсетов является
Intel.Появление процессоров Pentium стимулировало разработку новых чипсетов
Для Pentium-60 предназначался чипсет Mercury(1993 г.), ныне ушедший в исто-
рию, за ним следовал 82430NX (Neptune, 1994 г.). По своим характеристикам
Neptune был ориентирован на профессиональные применения. Однако быстрое
развитие процессоров Pentium выявило потребность в чипсетах, ориентирован-
ных на массового потребителя.
В начале 1996 года корпорация пошла навстречу производителям компьютеров
и одновременно решила разделить рынки SOHO(Small Office/Home Office) и
корпоративных применений – миру были представлены новые наборы чипсетов:
82430VX и 82430HX. В наборе 82430HX реализована поддержка многопроцес-
сорных систем, памяти с исправлением единичной ошибки(ЕСС), улучшены
характеристики взаимодействия процессора с кэш-памятью – все это важно для
построения серверов и профессиональных рабочих станций. В наборе 82430VX
эти функции отсутствовали, зато он получился дешевле.
Однако вскоре 82430VX начал отставать от темпов появления большего числа
новинок, ориентированных на рынок мультимедийных машин. В результате ему на
смену пришел набор 82430TX, который был разработан прежде всего для
повышения производительности мультимедийных компьютеров с процессорами
Pentium MMX.
Затем пришла эпоха процессоров с разъемами Slot 1 и Socket 370. Основные
чипсеты для них – это ныне устаревающий Intel 440BX, новомодный Intel 820 и
альтернативный VIA Apollo Pro133A.
Чипсет i440BX был первым чипсетом, имеющим 100-мегагерцовую системную
шину. Но многие современные возможности чипсет не поддерживает. Так,
основной проблемой, связанной с его применением, является отсутствие
поддержки частоты FSB 133 МГц. В качестве замены i440BX компания Intel вы-
пустила чипсет i820, построенный на новой основе. Поскольку i820 изначально
разрабатывался под процессоры с ядром Coppermine, вполне естественно, что
им поддерживается 133-мегагерцовая процессорная шина. Также в i820 введена
поддержка режима AGP 4x, обеспечивающего вдвое более высокую скорость
передачи данных по шине AGP (1056 Гбайт/с). Незабытым остался и протокол
UltraDMA/66.
Таким образом в i820 реализован широкий перечень возможностей. С одним
«но». Это «но» — поддерживаемая память. При разработке чипсета основной
упор был сделан на память RDRAM. Обмен данными в RDRAM идет по обоим
фронтам сигнала (с удвоенной частотой). Результата таков – память в i820
рабо-
тает на частоте 400 МГц, частота передачи данных составляет 800 МГц. В
итоге пропускная способность шины памяти составляет (при 16-разрядной шине
данных) 1,6 Гбайт/с (800 Мбайт/с для PC100 SDRAM). Но структура RDRAM та
кова, что время доступа здесь примерно вдвое больше, чем для SDRAM. Плюс
дорогая цена RDRAM.
Такое положение дел с ценой и доступностью RDRAM заставило Intel искать
выход. Поскольку поддержка SDRAM в i820 предусмотрена не была, компания
разработала специальный контролер-конвертор обращений по каналу
Rambus(архитектура RDRAM) к памяти SDRAM – MTH(Memory Translator Hub)
Его устанавливают на системную плату. Однако этот контролер, называемый
хабом, поддерживает только PC100 SDRAM, то есть независимо от частоты сис-
темной шины память работает всегда на частоте 100МГц. Плюс к этому трансля
ция запросов, выполняемая MTH, также требует времени. Все это приводит к
драматически низкой скорости работы i820 c SDRAM. Именно такое решение –
использование i820 «с хабом» и памятью типа PC100 SDRAM и предлагает
сейчас Intel как основное.
Типоразмеры(форм-фактор)
Имеются четыре основные типоразмера материнских плат – АТ (baby AT), ATX,
LPX и NLX. Производство AT (карта была неудобная в обслуживании), LPX не
получил большего распространения из-за малого количества слотов на плате, а
вот самым популярным на сегодняшний день являются материнские платы форм-
фактора ATX. Рассмотрим ее поподробнее:
1. На плате интегрированы разъемы портов ввода-вывода. Если контроллеры
портов ввода-вывода монтируют непосредственно на системных платах,
вполне естественным выглядит решение расположить на них и разъемы
портов. Это заметно уменьшает количество соединительных проводов
внутри корпуса.
2. Стали доступнее гнезда модулей памяти. Они переехали дальше от
слотов плат расширения, от процессора и блока питания.
3. Уменьшилось расстояние между платой и дисководом. Разъемы
контроллеров IDE и FDD переместились практически вплотную к
подсоединяемым к ним устройствам.
4. Слоты процессора и плат расширения разнесены. Гнездо процессора
перенесено с передней части платы на заднюю, ближе к блоку питания.
Это позволяет устанавливать в слоты полноразмерные платы – процессор
им не мешает.
5. Напряжение питания 3,3 В, весьма широко используемое современными
компонентами системы, подводится от блока питания. В АТ-платах для
его получения требовался преобразователь, устанавливаемый на
материнской плате. В АТХ-платах необходимость в нем отпала.
Жесткие диски (HDD)
Типичный дисковод жестких дисков состоит из гермоблока и платы электрони-
ки. В гермоблоке размещены все механические части, на плате вся управляющаяэлектроника. В гермоблоке установлен шпиндель с одним или несколькими дис-
ками («блинами»). Диски изготовлены из алюминия и покрыты тонким слоем
окиси хрома. Сбоку шпинделя находится поворотный позиционер(подобен крану
со стрелой-коромыслом). С одной стороны коромысла располодены обращенные к
дискам легкие магнитные головки, а с другой – короткий хвостик с обмоткой
электромагнитного привода. При поворотах коромысла позиционера головки
совершают движение по дуге между центром и периферий дисков. Под «блинами»
расположен двигатель, который вращает их с большой скоростью. При вращении
дисков создается сильный поток воздуха, который циркулирует по периметру
гермоблока. Пыль губительна для поверхности дисков, поэтому блок
герметизирован, воздух в нем постоянно очищается фильтром. Для вырав-
нивания давления воздуха внутри и снаружи в крышках гермоблоков делаются
небольшие окна, заклеенные тонкой пленкой.
Обмотку позиционера окружает статор, представляющий собой постоянный
магнит. При подачи в обмотку тока определенной величины и полярности
коромысло начинает поворачиваться в соответствующую сторону с соответству
ющим ускорением. Динамически изменяя ток в обмотке, можно устанавливать
позиционер в любое положение.
При вращении дисков аэродинамическая сила поддерживает головки на неболь
шом расстоянии от поверхности дисков. Головки никогда не соприкасаются с
той зоной поверхности диска, где записаны данные. На хвостике позиционера
обычно располодена так называемая магнитная защелка – маленький постоян-
ный магнит, который при крайнем внутреннем положении головок притягивает-
ся к поверхности статора и фиксирует коромысло в этом положении. Это так на-зываемое парковочное положение головок, которые при этом лежат на
поверхности диска, соприкасаясь с нею. В посадочной зоне дисков информация
не записывается.
К гермоблоку через специальные разъемы подключается съемная плата электро
ники. На плате расположены основной процессор винчестера, ПЗУ с програм-
мой, рабочее ОЗУ, которое обычно используется в качестве дискового буфера,
цифровой сигнальный процессор (DSP) для подготовки записываемых и обработ
ки считанных сигналов и интерфейсная логика.
Подключение
Современные материнские платы имеют встроенный адаптер IDE, содержащий два
канала, к каждому из которых можно подключить два IDE-устройства. Одно из
устройств должно быть сконфигурировано при помощи контактных перемычек
(джамперов) как «master» (ведущее), а другое – как «slave»(ведомое). Как
установить перемычки, обычно показано на рисунках на корпусе «харда» или в
технической документации.
IDE-устройства другого типа (CD-ROM,ZIP и др.) лучше подключать ко
второму IDE-каналу.
Современные BIOS по умолчанию сами определяют наличие и свойства IDE-
дисководов, однако иногда случается, что функция автоопределения не
срабаты
вает. В этом случае параметры дисковода вводят вручную.Содержание:
1. Процессоры стр. 1
Pentium II
стр. 1
Pentium III
стр. 2
Pentium IV
стр. 2
AMD
стр. 3
2. Оперативная память стр. 3
3. Чипсеты – наборы микросхем стр.
5
Типоразмеры
стр. 64. Жесткие диски стр. 6
Подключение
стр. 7
5. Список литературы стр. 8Список литературы:
1. Ю. Новиков и А. Черепанов «Персональные компьютеры» учебный курс.
2. Журнал «Игромания» № 10(49) 2001
