Основные характеристики ЭВМ

Основные характеристики ЭВМ определяются характеристиками его компонентов.Каждый компонент представляет собой отдельное устрой­ство (device, unit), которое само по себе и во взаимодействии с другими устройствами и определяет характеристики ЭВМ.

Основными компонентами ЭВМ являются:

• центральный процессор (ЦП);

• системная плата;

• основная память;

• жесткий диск;

• монитор;

• графическая карта;

• дисковод для компакт-дисков (CD или DVD).

В литературе и в прайс-листах торговых фирм можно встретить обозначения составляющих компьютера, включающие в себя перечисления основных характеристик.

Процессор Pentium III 600 MHz Intel 256 Kb 133 MHz.

Это обозначает следующее: процессор модели Pentium III, с максимальной частотой работы – 600 MHz, производства Intel, объем вторичного кэша 256 Kb, частота системной шины 133 MHz.

Монитор Sony CPD-G200 0.25 17" 1280x1024 75 Hz ТСО’99.

Это обозначает следующее: монитор производства Sony, марки CPD-G200, с величиной “зерна” 0,25 мм, диагональю экрана 17 дюймов, максимальным разрешением 1280х1024 точек и частотой регенерации 75 Гц, удовлетворяет стандарту ТСО’99.

HDD IBM 13.7 GB IDE 5400 rpm.

Это обозначает следующее: жесткий диск производства IBM, емкостью 13,7 Гбайт, с интерфейсом IDE, скоростью вращения 5400 оборотов в минуту.

Составляющие ЭВМ

Модели процессоров и их характеристики

Основные понятия

Основной компонент компьютера – процессор, точнее центральный процессор (Central Processing Unit, CPU). Подобные процессоры находятся не только в PC (Personal Computer) – в принципе процессором оборудована каждая современная стиральная машина или микроволновая печь. CPU регулирует, управляет и контролирует рабочий процесс. Он находится в постоянном взаимодействии с другими элемента­ми материнской платы до тех пор, пока PC включен.

Процессор – блок компьютера, выполняющий арифметические и логические операции, управляющий работой всех его составных частей.

В области PC имеется однозначный лидер на рынке – фирма Intel, которая контролирует около 80% рынка микропроцессоров для PC. Наиболее известны еще две фирмы: AMD и Cyrix.

Микропроцессоры отличаются друг от друга двумя основными характеристиками – типом (моделью) и тактовой частотой.

Процессоры, как и все электрические схемы, получили обозначение типов. Для PC обозначение CPU младших поколений начинается с 80, затем следуют две или три цифры, которые при необходимости дополняются буквами или дальнейшими цифра­ми, указывающими тактовую частоту процессора. Тактовая частота задается генератором тактовых импульсов.

Генератор тактовых импульсов –устройство, генерирующее последовательность электрических импульсов.

Частота генератора тактовых импульсов является одной из основных характеристик ПК и во многом определяет скорость его работы, ибо каждая операция машины выполняется за определенное количество тактов. Разные процессоры выполняют одну и ту же операцию за разное количество тактов.

Определение типа процессора чаще всего начинается с сокращения, идентифицирую­щего изготовителя. Например: i80486DX-50 обозначает процессор типа 80486, изготовленный фирмой Intel и работающий с тактовой скоростью 50 МГц. (Герц – единица частоты. Частота в 1 Герц означает, что производится одно действие в секунду.) Микросхемы фирмы Advanced Micro Devices обозначаются префиксом AMD, a процессоры Cyrix маркируются как СХ. При запуске PC эти буквы появляют­ся на экране монитора перед номером типа процессора. Процессоры других изготовителей, установленные не как CPU, уже тяжело идентифицировать. Обозначение “80” перед именем процессора часто опускают.

Производительность – относительная эффективность работы компьютера или устройства, определяемая с помощью тестов.

Производительность CPU характеризуется следующими основными пара­метрами:

• степенью интеграции;

• внутренней и внешней разрядностью обрабатываемых данных;

• тактовой частотой;

• памятью, к которой может адресовываться CPU.

Степень интеграции микросхемы (чипа) показывает, сколько транзисторов может в нем уместиться. Для процессора Pentium (80586) Intel – это прибли­зительно 3 млн. транзисторов на 3,5 см2.

Внутренняя разрядность данных. Существенной характеристикой процессора является количество бит, которое он может обрабатывать одновременно внутри CPU. Для ариф­метических команд, выполняющихся CPU, важно, сколько бит могут обрабатываться одновременно: 16, 32 или 64.

Внешняя разрядность данных. Увеличение производительности системы вследствие увеличения количе­ства бит, обрабатываемых внутри процессора, ощущалось бы, если бы другие элементы материнской платы смогли справиться с таким обменом данными с CPU.

По этой причине материнская плата с процессором 386SX (32-битная внут­ренняя разрядность и 16-битная внешняя) может работать порой так же, как и плата с процессором 386DX (32-битная разрядность, как внутренняя, так и внешняя).

Тактовая частота. Конструктивные эле­менты, расположенные на материнской плате, работают строго с указанным тактом, чтобы координировать друг с другом отдельные шаги работы. Также в процессе работы CPU выполняет определенные операции (запись, чтение, обработка данных и т.д.) за точно отведенные единицы времени, что необходимо для синхронизации процесса. Очевидно, что обработка информа­ции тем быстрее, чем выше тактовая частота CPU. Но при этом следует обра­тить внимание и на другие микросхемы. Они должны продуцировать в CPU данные с такой тактовой частотой, чтобы, как говорят, не затопить его в потоке дан­ных или не заставить ждать новой информации. Конечно, имеются процессоры, кото­рые могут работать с более высокой частотой. Однако только заменой кварцевого генератора опасно заставлять работать всю материнскую плату с более высокой тактовой частотой, потому что, если даже CPU и “выживет”, то этого, возможно, не вынесут другие составные элементы платы.

Адресация памяти. CPU находится в прямом контакте с оперативной памятью PC. Данные, кото­рые обрабатывает CPU, должны временно располагаться в RAM и для даль­нейшей обработки снова могут быть востребованы из памяти. Для CPU 8086/88 область адресации располагается максимум до 1 Мбайт. Процессор 80486 может обеспечить доступ уже к 4 Гбайт памяти.

Реальный режим (Real Mode) соответствует возможностям CPU 8086/8088, позволяя адресовать не более 1 Мбайт памяти.

Чтобы поддержать совместимость с ранее разработанными программами, про­цессоры 286 и даже Pentium работают под управлением операционной систе­мы MS DOS в реальном режиме и используют при этом, конечно же, мини­мальные возможности процессора.

Защищенный режим (Protected Mode) появился впервые в CPU 80286. В этом режиме CPU может адресовать до 16 Мбайт физической и до 1 Гбайта вирту­альной памяти. Если физическая память полностью загружена, то “непомес­тившиеся” данные располагаются на винчестере. Таким образом, CPU рабо­тает не с реальными, а с виртуальными адресами, которые управляются через специальные таблицы, с тем чтобы информацию можно было найти (или сно­ва записать). Эту память называют еще виртуальной памятью, потому что фак­тически она не существует.

Кроме того, в защищенном режиме возможна поддержка мультизадачного режима (Multitasking). При этом CPU может выполнять различные программы в выделенные кванты времени, выпадающие на каждую из программ (пользо­вателю же кажется, что программы выполняются одновременно).

Виртуальный режим. Впервые, начиная с процессора 386, CPU способны эмулировать работу несколь­ких процессоров 8086 (максимум 256) и тем самым обеспечить многопользо­вательский режим таким образом, что на одном PC могут быть запущены одновременно даже различные операционные системы. Естественно, увели­чивается и возможное количество выполняемых приложений.