Основные параметры процессоров

Классификация принтеров

Принтер относится к периферийным (дополнительным) устройствам компьютера. Принтер - это устройство для вывода текстовой и графической информации на бумагу.Принтеры могут быть матричные, струйные, светодиодные и лазерные принтеры. У каждого из них свой уникальный принцип работы печатного механизма, ну и, конечно же, следовательно, что и область применения у них тоже разная.

Принтеры классифицируют по нескольким признакам, 5 основных признака, и 1 дополнительный:
1) по принципу работы печатного механизма ;
2) по максимальному формату листа бумаги ;
3) по применению цветной печати ;
4) по наличию или отсутствию аппаратной поддержки Post Script (векторная графика).
5) по скорости печати ;
6) сетевые и не сетевые принтеры.

Матричные принтер.

Технология печати:

Символы формируются набором иголок, которые расположенных в головке принтера. Головка двигается с помощью электромагнитов и ударяет через красящую ленту при одном ударе набор точек (один символ). Существует вид матричных принтеров, в головке которых находятся - 9 игольчатые, 18 игольчатые, 24 игольчатые (в два ряда по 12 иголок) и строчные принтеры.

Преимущества:
1) Высокая надежность;
2) Возможность вывода разной графической информации;
Недостатки :
1) Низкая разрешающая способность;
2) Трудность цветной печати;
3) Скорость печати;
4) Высокий уровень шума.

Применение матричных принтеров - кассовые принтеры, и еще много где можно их встретить.

Струйный принтер.

Технология печати:
В отличии от матричных принтеров, на головке струйных принтеров находятся сопла, где установлен резервуар с жидкими чернилами. При печати чернила переносятся через сопла на бумагу. От количества сопел зависит качество печати, чем больше сопел, тем выше качество печати. Струйные принтеры по технологии печати бываю двух видов: пьезоэлектрическая (Epson) и газ пузырьковая (HP, Canon).

Преимущества:
1) Достаточно легкий принцип печати;
2) Высокая скорость печати;
3) Высокая разрешающая способность.
Недостатки:
1) Высокая стоимость расходных материалов.

Лазерный принтер.

Технология печати: При печати лист бумаги, который подается из лотка, перемещается к барабану с помощью системы валиков. Лист бумаги намагничивается (электризуется) лазером. На электризованные участки наносится порошок (частички тонера) с барабана. Далее порошок впитывается в бумагу с помощью мощным нагревом лампы (180 - 200 градусов).

Преимущества:
1) Скорость печати;
2) Высокая четкость.
Недостатки :
1) Высокая стоимость расходных материалов;
2) Выделение озона.

Светодиодные принтеры.
По технологии печати повторяют технологию лазерных принтеров, единственной разницей является то, что лист бумаги электризуется не лазером, а блоком светодиодов.

Триггер.

Триггер - это устройство последовательного типа с двумя устойчивыми состояниями равновесия, предназначенное для записи и хранения информации. Под действием входных сигналов триггер может переключаться из одного устойчивого состояния в другое. При этом напряжение на его выходе скачкообразно изменяется.

Как правило, триггер имеет два выхода: прямой и инверсный. Число входов зависит от структуры и функций, выполняемых триггером. По способу записи информации триггеры делят на асинхронные и синхронизируемые (тактируемые) . В асинхронных триггерах информация может записываться непрерывно и определяется информационными сигналами, действующими на входах в данный момент времени. Если информация заносится в триггер только в момент действия так называемого синхронизирующего сигнала, то такой триггер называют синхронизируемым или тактируемым. Помимо информационных входов тактируемые триггеры имеют тактовый вход вход синхронизации. В цифровой технике приняты следующие обозначения входов триггеров:
S - раздельный вход установки в единичное состояние (напряжение высокого уровня на прямом выходе Q);
R - раздельный вход установки в нулевое состояние (напряжение низкого уровня на прямом выходе Q);
D - информационный вход (на него подается информация, предназначенная для занесения в триггер) ;
C - вход синхронизации;
Т - счетный вход.

Наибольшее распространение в цифровых устройствах получили RS-триггер с двумя установочными входами, тактируемый D-триггер и счетный Т-триггер. Рассмотрим функциональные возможности каждого из них.

Центральный процессор.

Центральный процессор, или центральное процессорное устройство (ЦПУ) (англ. central processing unit — CPU) — основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления. ЦПУ имеет размеры 5*5*0,3 см, устанавливается на материнской плате. На процессоре установлен большой радиатор, охлаждаемый вентилятором (cooler). Конструктивно процессор состоит из ячеек, в которых данные могут не только храниться, но и изменяться. Внутренние ячейки процессора называют регистрами. Важно также отметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах. Таким образом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных. На этом и основано исполнение программ.

С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами. Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.

Адресная шина. У процессоров Intel Pentium (а именно они наиболее распространены на сегодняшний день в персональных компьютерах) адресная шина 32-разрядная, то есть состоит из 32 параллельных линий. В зависимости от того, есть напряжение на какой-то из линий или нет, говорят, что на этой линии выставлена единица или ноль. Комбинация из 32 нулей и единиц образует 32-разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней и подключается процессор для копирования данных из ячейки в один из своих регистров.

Шина данных. По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В компьютерах, собранных на базе процессоров Intel Pentium, шина данных 64-разрядная, то есть состоит из 64 линий, по которым за один раз на обработку поступают сразу 8 байтов.

Шина команд. Для того чтобы процессор мог обрабатывать данные, ему нужны команды. Он должен знать, что следует сделать с теми байтами, которые хранятся в его регистрах. Эти команды поступают в процессор тоже из оперативной памяти, но не из тех областей, где хранятся массивы данных, а оттуда, где хранятся программы. Команды тоже представлены в виде байтов. Самые простые команды укладываются в один байт, однако есть и такие, для которых нужно два, три и более байтов. В большинстве современных процессоров шина команд 32-разрядная, хотя существуют 64-разрядные процессоры и даже 128-разрядные.

Основные параметры процессоров

Основными параметрами процессоров являются: рабочее напряжение, разрядность, рабочая тактовая частота, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты и размер кэш-памяти.

Рабочее напряжение процессора обеспечивает материнская плата, поэтому разным маркам процессоров соответствуют разные материнские платы (их надо выбирать совместно). По мере развития процессорной техники происходит постепенное понижение рабочего напряжения. Ранние модели процессоров имели рабочее напряжение 5В, а в настоящее время оно составляет менее 3В. Понижение рабочего напряжения позволяет уменьшить расстояния между структурными элементами в кристалле процессора до десятитысячных долей миллиметра, не опасаясь электрического пробоя. Пропорционально квадрату напряжения уменьшается и тепловыделение в процессоре, а это позволяет увеличивать его производительность без угрозы перегрева.

Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт). Первые процессоры были 4-разрядными. Современные процессоры семейства Intel Pentium являются 32-разрядными, хотя и работают с 64-разрядной шиной данных (разрядность процессора определяется не разрядностью шины данных, а разрядностью командной шины).

В основе работы процессора лежит тот же тактовый принцип, что и в обычных часах. Исполнение каждой команды занимает определенное количество тактов. В настенных часах такты колебаний задает маятник; в ручных механических часах их задает пружинный маятник; в электронных часах для этого есть колебательный контур. В персональном компьютере тактовые импульсы задает одна из микросхем, входящая в микропроцессорный комплект (чипсет), расположенный на материнской плате. Чем выше частота тактов, поступающих на процессор, тем больше команд он может исполнить в единицу времени, тем выше производительность процессора. Первые процессоры могли работать с частотой не выше 4,77 МГц, а сегодня рабочие частоты, некоторых процессоров уже превосходят 500 МГц.

Тактовые сигналы процессор получает от материнской платы, которая, в отличие от процессора, представляет собой не кристалл кремния, а большой набор проводников и микросхем. По чисто физическим причинам материнская плата не может работать со столь высокими частотами, как процессор. Сегодня ее предел составляет 100-133 МГц. Для получения более высоких частот в процессоре происходит внутреннее умножение частоты на коэффициент 3; 3,5; 4; 4,5; 5 и более.

Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами, например, с оперативной памятью. Для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают буферную область – так называемую кэш-память. Это как бы «сверхоперативная память». Когда процессору нужны данные, он сначала обращается в кэш-память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память. Высокопроизводительные процессоры комплектуют повышенным объемом кэш-памяти.

Нередко кэш-память распределяют по нескольким уровням. Кэш первого уровня выполняется в том же кристалле, что и сам процессор, и имеет объем порядка десятков Кбайт. Кэш второго уровня находится либо в кристалле процессора, либо в том же узле, что и процессор, хотя и исполняется на отдельном кристалле. Кэш-память первого и второго уровня работает на частоте, согласованной с частотой ядра процессора.

Кэш-память третьего уровня выполняют на быстродействующих микросхемах типа SRAM и размещают на материнской плате вблизи процессора. Ее объемы могут достигать нескольких Мбайт, но работает она на частоте материнской платы.