Performanța computerelor moderne este de obicei măsurată în milioane de operații pe secundă. Unitățile de măsură sunt:
MIPS (Milioane de instrucțiuni pe secundă) - pentru operații pe numere reprezentate în formular cu virgulă fixă (punct);
MFLOPC (Milioane de operațiuni în puncte de infiltrație pe secundă) - pentru operații pe numere reprezentate într-un formular cu puncte în virgulă mobilă (punct).
Mai rar, performanța calculatoarelor este determinată utilizând următoarele unități de măsură:
KFLOPS (kFLOPS - KiloFLOPS) pentru computerele cu performanțe reduse este o mie de operațiuni medii față de numere;
GFLOPS (GigaFLOPS) - un miliard de operațiuni pe secundă cu numere în virgulă mobilă.
Pentru computerele universale care efectuează o varietate de sarcini, aceste estimări vor fi foarte inexacte. Prin urmare, pentru a caracteriza un PC, în loc de performanță, este specificată frecvența ceasului, care determină mai mult în mod obiectiv viteza mașinii, deoarece fiecare operațiune necesită un anumit număr de cicluri pentru execuția acesteia. Cunoscând frecvența ceasului, puteți determina cu acuratețe timpul de execuție al oricărei operațiuni a mașinii.
De exemplu, în absența pipelining și creșterea frecvenței ceasului cu microprocesor intern la 100 MHz asigură cele 20 de milioane de operații mașină scurt (adăugarea simplă și scăderea, informații de expediere, etc ...) pe secundă; cu o frecvență de 1000 MHz - 200 milioane operațiuni scurte pe secundă.
Microprocesor și lățimea magistralei de interfață
Tipuri de sisteme și interfețe locale și externe
Diferitele tipuri de interfețe oferă viteze diferite de transfer de informații între nodurile mașinii, vă permit să conectați un număr diferit de dispozitive externe și diferitele lor tipuri, utilizați canale de comunicații fără fir.
Capacitatea RAM
Capacitatea RAM este de obicei măsurată în megaocteți (1 MB = 1024 Kbytes = 1.024 2 octeți). Multe aplicații moderne cu memorie RAM, care au o capacitate mai mică de 512 MB, pur și simplu nu funcționează sau nu funcționează, dar foarte încet. Creșterea capacității memoriei principale de două ori, printre altele, mărește performanța eficientă a calculatorului atunci când rezolvă probleme complexe (atunci când există un deficit de memorie) de aproximativ 1,41 ori (legea rădăcinii unui patrat).
Tipuri de unități de hard disk
Capacitatea HDD este de obicei măsurată în gigaocteți, 1 GB = 1024 MB. Suma de 80 GB de memorie pe hard disk este încă acceptabilă astăzi, însă, potrivit experților, noile produse software vor necesita sute de gigaocteți de memorie externă.
Tipul și capacitatea unităților pe dischete
În prezent, unitățile de dischetă de 3,5 inch cu o capacitate standard de 1,44 MB sunt încă folosite (dischetele nu sunt instalate adesea în computerele moderne).
Disponibilitatea, tipurile și capacitatea memoriei cache
Memoria cache este un buffer, inaccesibil pentru memoria de mare viteză utilizată automat de către computer pentru a accelera operarea cu informații stocate în dispozitive de stocare mai lente. De exemplu, pentru operațiunile de accelerare cu memoria principală este organizat de o memorie cache registru în interiorul microprocesorului (primul nivel de cache) sau în exteriorul microprocesorul pe placa de bază (memoria cache al doilea nivel); Pentru a accelera operațiile cu memoria discului, memoria cache este organizată pe celulele de memorie electronice.
Trebuie avut în vedere faptul că prezența unei memorii cache cu o capacitate de 256 KB crește performanța PC-ului cu aproximativ 20%.
Compatibilitate hardware și software cu alte tipuri de computere
Compatibilitatea hardware și software cu alte tipuri de calculatoare înseamnă posibilitatea de a folosi pe computer, respectiv, aceleași elemente tehnice și software ca și alte tipuri de mașini.
Abilitatea de a lucra în modul multitasking
Funcția de multitasking vă permite să efectuați calcule simultan pentru mai multe programe (modul multi-program) sau pentru mai mulți utilizatori (modul multi-utilizator). Combinația în timp de funcționare a mai multor dispozitive ale mașinii, posibilă în acest mod, permite creșterea semnificativă a vitezei efective a computerului.
Fiabilitatea este capacitatea sistemului de a efectua toate funcțiile care îi sunt atribuite complet și corect.
Întrebări pentru auto-examinare.
1. Desenați o diagramă bloc a computerului personal.
2. Descrieți blocurile principale de calculatoare.
3. Dați o scurtă descriere a dispozitivelor care alcătuiesc microprocesorul.
4. Ce este o magistrală de sistem?
5. Dați o ierarhie a dispozitivelor de stocare PC.
6. Explicați scopul dispozitivelor de stocare a PC-urilor.
7. Clasificați dispozitivele PC externe.
8. Denumiți compoziția dispozitivelor externe ale fiecărui grup PC.
9. Ce este un coprocesor matematic, care este scopul lui?
10. Ce este un controler de acces direct al memoriei (DMA), care este scopul său?
11. Ce este un controler de întrerupere și care este scopul acestuia?
12. Denumiți componentele principale ale calculatorului și dați-le o scurtă descriere.
13. Denumiți și explicați principalele caracteristici funcționale ale PC-ului.
14. Ce determină performanța computerului?
Capitolul 8. Microprocesoare
După studierea capitolului, studentul trebuie să știe:
· Atribuirea microprocesoarelor (MP) și a funcțiilor lor principale,
· Caracteristicile de bază ale MP,
· MP CISC de la Intel, inclusiv cel mai nou MP multi-core din familia Core,
· Tehnologii eficiente utilizate în MP,
· Diagrama structurală a MP,
· Nivel CACH de memorie instalat pe MP,
· Diagrame funcționale și scop:
§ dispozitive de control (CU),
§ unitate logică aritmetică (ALU),
§ memoria microprocesorului (MPP);
Un microprocesor sau o unitate centrală de procesare (CPU) este un dispozitiv de procesare a informațiilor cu comandă software complet finalizat, realizat sub forma a unuia sau mai multor circuite integrate (LSI) sau super-mari (VLSI).
Microprocesorul realizează următoarele funcții:
· Selectați și decodați comenzile din memoria principală (OP);
· Eșantionarea datelor din OP, registrele MPP și registrele adaptoarelor de dispozitiv externe (TS);
· Recepția și prelucrarea cererilor și a comenzilor din adaptoarele pentru întreținerea UV;
· Prelucrarea datelor și înregistrarea lor în PO, registrele MPP și registrele adaptoarelor vehiculului;
· Generarea semnalelor de control pentru toate nodurile și unitățile PC;
· Mergeți la următoarea comandă.
Parametrii principali ai microprocesoarelor sunt: capacitatea de biți; frecvența ceasului de lucru; tipurile și mărimea cache-ului; compunerea instrucțiunilor; constructiv; consumul de energie; tensiune de lucru.
Frecvența de operare a MF determină în mare măsură viteza sa internă, deoarece fiecare comandă este executată pentru un anumit număr de cicluri. Viteza (performanța) PC-ului depinde și de viteza ceasului bus-ului de bază, cu care MP funcționează (poate funcționa).
Memoria cache. instalat în MP, are două nivele:
L1 - Nivelul de memorie 1, situată în interiorul circuitului principal (de bază) și MP funcționează întotdeauna la ceas completă MP (prima dată a fost introdus în keshL1 i86 MP și MP i386SLC).
L2 - memorie a nivelului 2, un cristal plasat pe cardul MP și conectat la miez printr-o magistrală internă de microprocesoare (introdusă pentru prima oară în MP Pentium Pro). Memoria L2 poate funcționa la frecvența totală sau la jumătate a MP.
Compunerea instrucțiunilor - lista, tipul și tipul comenzilor executate automat de MP. Grupul de clasificare MP (CISC, RISC, VLIW) depinde de tipul de comenzi.
Structurile sunt acele conexiuni fizice care sunt utilizate pentru instalarea MP și care determină compatibilitatea plăcii de bază pentru instalarea MP. Conectorii au un design diferit (conector slot, priză - soclu), un număr diferit de contacte, care sunt semnale de alimentare și tensiune de operare.
Tensiunea de operare este, de asemenea, un factor în capacitatea plăcii de bază pentru instalarea MP.
Primul microprocesor a fost lansat în 1971 de către Intel (SUA) - MP 4004. În prezent, diverse companii (AMD, VIA Apollo, IBM si altele) a produs mai multe zeci de diferite microprocesoare, dar cele mai populare și comune sunt microprocesoarelor Intel și Intel cum ar fi . În viitor, o privire mai atentă la acel simbol.
Toate microprocesoarele pot fi împărțite în grupuri:
· CISC (comanda complexă de seturi de instrucțiuni) cu un sistem de comenzi complete;
· RISC (comandă set de instrucțiuni reduse) cu un sistem de comenzi trunchiate;
· VLIW (Foaie de instrucțiuni cu lungime mare) cu un cuvânt de comandă foarte lung.
Microprocesoare de tip CISC
Majoritatea PC-urilor moderne, cum ar fi IBM PC, folosesc tipul CIS al CIS, fabricat de multe companii: Intel, AMD, Cyrix, IBM etc. Intel acționează ca "mod" aici, dar AMD este pe călcâi, în ultimii ani a creat MP-ul cu niște parametri mai buni decât cei "Intel". Cu toate acestea, compania Intel are mai multă distribuție. caracteristicile unora dintre ele sunt prezentate în tabelul. 8.1. Ar trebui să știți că:
- MT 80386 (386), 80486 (486) sunt disponibile cu litere SX, DX, SL et al., Acestea sunt diferite de modelul de bază al anvelopei frecvența de bit-ceas, fiabilitatea, dimensiunea, consumul de energie, amplitudinea tensiunii, și alți parametri.
- MP Pentium-Pentium 4 au multe modificări diferite.
- Numărul de elemente este numărul de joncțiuni elementare semiconductoare plasate în circuitul integrat al MP. Tehnologia este caracterizată de dimensiunea elementului în microni (tehnologie micronă).
- MP 486DX și mai mare au un coprocesor matematic încorporat, pot lucra cu înmulțirea frecvenței interne. Cu o frecvență crescută, funcționează doar circuitele interne ale MP, toate circuitele externe relative la MP, inclusiv cele situate pe placa de bază, funcționează la frecvența obișnuită.
Tabelul 8.1. Caracteristicile unor membri CISC MP
Modelul Intel MP
- MP 80286 și mai mare furnizează execuție pipeline de instrucțiuni cuprind registre pentru dimensiunea de ansamblu coadă de comandă de 6 octeți, y MF 486 - 16 octeți etc. execuție instrucțiune Conveyor -. Este executarea simultană a diferitelor cicluri de comenzi succesive în diferite părți ale MP la transferul direct al rezultatelor de la o parte MP la altul, crește viteza efectivă a calculatorului în 2-5 ori.
-MP 80286 și versiuni ulterioare pot funcționa în rețeaua de computere, pot suporta multitasking (multiprogramare) și protecția asociată cu memoria.
-80386 și de mai sus au construit în sistem de sprijin de mașini virtuale, oferind modul multi-tasking: fiecare sarcină poate fi efectuată sub controlul sistemului său de operare, un parlamentar este modelat de mai multe calculatoare de lucru paralele care rulează sisteme de operare diferite.
-MP 80486 și mai sus oferă suport pentru cache, includ elemente RISC, care permit efectuarea comenzilor trunchiate în 1 ciclu.
Microprocesoarele moderne au două moduri de funcționare:
Microprocesoare peste Drive
La mijlocul anilor '90 a apărut MP Peste Drive, coprocesoare substanțial non specifice care prevede MT 80486 moduri de funcționare și performanță eficientă caracteristică CHM Pentium, iar pentru MP Pentium - creșterea performanței acestora (în special, peste 125 unitate, 150 și 166, respectiv pentru Pentium 75, 90 și 100, crescând frecvența lor internă la valorile specificate pentru Over Drive).
Toți membrii Pentium MP au memorie cache încorporată, separat pentru comenzi și date pe 8 KB, controler cache încorporat de nivelul 2. Acest lucru asigură operarea cache-ului pe frecvența internă MP. Există blocuri specializate pentru transportoare, de înmulțire, înmulțire și divizare, care accelerează în mod semnificativ execuția operațiunilor în virgulă mobilă. solutii arhitecturale de succes MP Pentium cauzate că productivitatea 486DX4-120 microprocesoare și Pentium-60 sunt aproximativ egale (adică datorită productivității arhitecturii crescut de 2 ori).
Microprocesoare Pentium Pro
Programele pentru rezolvarea multor probleme, mai ales economice, conțin un număr mare de transferuri condiționate de management. Dacă procesorul poate anticipa în avans direcția ramificației (ramificare), performanța sa va fi mult îmbunătățită prin optimizarea încărcării conductelor de calcul. Dacă traseul ramurii nu este prevăzut corect, procesorul trebuie să reseta rezultatele, să elibereze conductele și să încarce din nou comenzile necesare, ceea ce necesită un număr suficient de mare de măsuri. În procesorul Pentium Pro, probabilitatea unei previziuni corecte este de 90%, față de 80% pentru un procesor Pentium MP.
Memoria cache cu o capacitate de 256-1024 KB este un atribut obligatoriu al sistemelor de înaltă performanță pe procesoarele Pentium. Cu toate acestea, memoria cache-ului încorporată are o capacitate mică, iar cea mai mare parte este în afara procesorului de pe placa de bază. Prin urmare, schimbul de date cu ea de multe ori nu are loc la frecvența MP internă, și frecvența de ceas, care este de obicei de 2-5 ori mai mici, ceea ce reduce performanța generală a computerului. Pro MP Pentium este de memorie și memoria cache de nivel 1 (8 octeți pentru instrucțiuni și date) și cristal 2 nivel de memorie cache 256 sau 512 kilobytes, situate la bord a microprocesorului MP și frecvența de lucru interior.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: