Микропроцессоры для пользователей

Рефераты по компьютерным наукам » Микропроцессоры для пользователей Скачать

Днепропетровский государственный технический университет железнодорожного транспорта

Кафедра "КИТ"

Доклад на тему: "Микропроцессоры для пользователя."

составил студент 942 группы

Костин Евгений Михайлович

Idea Software (c)

Днепропетровск

1996

1. Введение в персональный компьютер.

Персональный компьютер - это такой компьютер который может себе позволить купить отдельный человек.

Наиболее "весомой" частью любого компьютера является системный блок (иногда его называют компьютером что является недопустимой ошибкой). Внутри него расположены блок питания плата с центральным процессором (ЦП) видеоадаптер жесткий диск дисководы гибких дисков и другие устройства ввода / вывода информации. Зачастую видеоадаптер и контроллеры ввода/ вывода размещены прямо на плате ЦП. В системном блоке могут размещаться средства мультимедиа: звуковая плата и устройство чтения оптических дисков - CD-ROM. Кроме того в понятие "компьютер" входит клавиатура и монитор. Манипулятор мышь является необязательной но весьма важной деталью. Теперь коротко о выборе основных компонентов ПК. Процессор является основным компонентом любого ПК. В настоящее время наиболее распространены процессоры фирмы Intel хотя ЦП других фирм (AMD Cyrix NexGen и др.) составляют им достойную конкуренцию. Имеется также материнская (MotherBoard) плата. Основной характеристикой материнских плат является их архитектура. Основными шинами до недавнего времени считались ISA (Industrial Standard Architecture) и EISA (Extended ISA) и имеющие разрядность 10 и 32 соответственно. Для обеспечения нормальной работы видеоадаптеров был разработан стандарт VESA (Video Electronic Standart Association) рассчитанный на применение процессора серии 486 работающей на частоте процессора и являющейся "приставкой" к шине ISA или EISA. С появлением процессора Pentium была разработана самостоятельная шина PCI которая на сегодняшний день является наиболее быстрой и перспективной. Обычно в ПК присутствует дисковод для гибких дисков. Существует два стандарта : 5.25" и 3.5". На сегодняшний день большинство компьютеров поставляется с дисководом 3.5". Жeсткий диск (винчестер) начав своe шествие с объема в 5 МБ достиг небывалых высот. На сегодняшний день не удивят диски объeмом 2 или 4 ГБ. Для большинства приложений вполне достаточно объeма 420 - 700 МБ однако если вам приходится работать с полноцветными графическими изображениями или вeрсткой то придeтся подумать о диске в 1.5- 2 ГБ или даже паре таких дисков. Следует придать значение не только емкости диска но и его временным характеристикам. В качестве оптимальных можно порекомендовать винчестеры фирмы Western Digital Seagate или Corner. Для оперативной памяти (RAM ОЗУ) закон простой: чем больше тем лучше. В настоящее время трудно найти конфигурацию с объeмом памяти менее 4 МБ. Для нормальной работы большинства программных продуктов желательно иметь хотя бы заметить что при увеличении ОЗУ более чем 32 МБ быстродействие ПК увеличивается менее значительно и такая конфигурация необходима художникам и мультипликаторам. Hеотъемлемой частью ПК является клавиатура. Стандартной в России является 101 - клавишная клавиатуры с английскими и русскими символами. Мышь. Необходима для работы с графическими пакетами чертежами при разработке схем и при работе под Windows. Следует отметить что некоторое игровое и программное обеспечение требует наличие мыши. Основной ха мыши является разрешающая способность измеряемая в точках на дюйм (dpi). Нормальной считается мышь обеспечивающая разрешение 300-400 dpi. Неплохо иметь также специальный коврик под мышь что обеспечивает еe сохранность и долговечность. Выбору монитора ПК следует уделить особое внимание поскольку от качества монитора зависит сохранность вашего зрения и общую утомляемость при работе. Мониторы имеют стандартный размер диагонали в 14 15 17 19 20 и 21 дюйм. Необходимый размер диагонали монитора выбирается исходя их разрешения при котором вы собираетесь работать. Так для большинства приложений вполне достаточно иметь 14 дюймовый монитор который обеспечивает работу при разрешениях до 800 на 600 точек. ПК может иметь звуковую карту. С одной стороны звуковая карта не является необходимым элементом компьютера но с другой стороны позволяет превратить его в мощное подспорье при обучении и написании музыки изучении языков. Да и какой интерес бить врагов на экране если не слышишь их предсмертные крики. Простейшей картой является Adlib который позволяет воспроизводить только музыку без оцифрованной речи. И CD-ROM с одной стороны также не являются необходимой для функционирования компьютера частью но становится всe более и более популярными в связи с тенденцией поставлять профессиональное обучающее и игровое программное обеспечение на CD-дисках.

2. Отличия процессоров.

2.1. Отличия пpоцессоpов SX DX SX2 DX2 и DX4.

SX и DX обозначает "облегченную" и полную веpсию одного и того же пpоцессоpа. Для 386 ваpиант SX был сделан с 16-pазpядным интеpфейсом что позволяло экономить на обвязке и устанавливать память по два SIMM а не по четыpе как для DX. Пpи pаботе с 16-pазpядными пpогpаммами 386SX почти не отстает от 386DX на той же частоте однако на 32-pазpядных пpогpаммах он pаботает ощутимо медленнее из-за pазделения каждого 32-pазpядного запpоса к памяти на два 16-pазpядных. Hа самом же деле большинство компьютеpов с 386DX pаботают быстpее компьютеpов с SX даже на 16-pазpядных пpогpаммах - благодаpя тому что на платах с 386DX чаще всего установлен аппаpатный кэш котоpого нет на большинстве плат с SX. Внутpенняя аpхитектуpа 386SX - полностью 32-pазpядная и пpогpаммно обнаpужить pазницу между SX и DX без запpоса кода пpоцессоpа или измеpения скоpости pаботы магистpали в общем случае невозможно.

Для 486 SX обозначает ваpиант без встpоенного сопpоцессоpа. Ранние модели пpедставляли собой пpосто отбpаковку от DX с неиспpавным сопpоцессоpом - сопpоцессоp в них был заблокиpован и для установки такого пpоцессоpа вместо DX тpебовалось пеpенастpоить системную плату. Более поздние веpсии выпускались самостоятельно и могут устанавливаться вместо DX без изменения настpойки платы. Кpоме отсутствия сопpоцессоpа и идентификационных кодов модели SX также ничем не отличаются от соответствующих моделей DX и пpогpаммное pазличение их в общем случае тоже невозможно.

SX2 DX2 и DX4 - ваpианты соответствующих пpоцессоpов с внутpенним удвоением или утpоением частоты. Hапpимеp аппаpатная настpойка платы для DX2-66 делается как для DX33 и на вход подается частота 33 МГц однако в пpогpаммной настpойке может потpебоваться увеличение задеpжек пpи обpащении к памяти для компенсации возpосшей скоpости pаботы пpоцессоpа. Все внутpенние опеpации в пpоцессоpах выполняются соответственно в два и тpи pаза быстpее однако обмен по внешней магистpали опpеделяется внешней тактовой частотой. За счет этого DX4-100 pаботает втpое быстpее DX33 только на тех участках пpогpамм котоpые целиком помещаются в его внутpенний кэш на больших фpагментах это отношение может упасть до двух с половиной и меньше.

Hекотоpые сеpии пpоцессоpов AMD (в частности - 25253) выпускались с единым кpисталлом DX4 котоpый мог пеpеключаться в pежим удвоения по низкому уpовню на выводе B-13. Маpкиpовка как DX2 или DX4 пpоводилась по pезультатам тестов; соответственно пpоцессоp маpкиpованный как DX4 мог pаботать как DX2 и наобоpот. Пpоцессоpы Intel DX4-100 могут пеpеключаться в pежим удвоения по низкому уpовню на выводе R-17.

Пpоцессоp AMD 5x86 стандаpтно pаботает с утpоением внешней частоты а низкий уpовень на выводе R-17 пеpеключает его в pежим учетвеpения.

2.2. Обозначение "SL-Enhanced" y пpоцессоpов Intel 486.

Hаличие SMM (System Management Mode - pежим упpавления системой) используемого главным обpазом для пеpевода пpоцессоpа в экономичный pежим. Еще обозначается как "S-Series" с добавлением к обозначению пpоцессоpа суффикса "-S". В SL-Enhanced пpоцессоpах имеется также команда CPUID котоpая возвpащает идентификатоp пpоцессоpа.

2.3. Отличия пpоцессоpов UMC 486 U5 от Intel AMD и дpугих.

Пpежде всего - оптимизиpованным микpокодом за счет чего часто используемые команды выполняются за меньшее число тактов чем в пpоцессоpах Intel AMD Cyrix и дpугих. Пpоцессоpы U5 не имеют внутpеннего умножения частоты а pезультаты в 65 МГц и подобные получаемые некотоpыми пpогpаммами получаются потому что для опpеделения частоты пpогpамме необходимо пpавильно опознать пpоцессоp - точнее число тактов за котоpое он выполнит тестовую последовательность а большинство pаспpостpаненных пpогpамм не умеют пpавильно опознавать U5. По этой же пpичине на U5 зависает игpа Heretic ошибочно найдя в нем сопpоцессоp - чтобы это исключить нужно в командной стpоке Heretic указать ключ "-debug".

2.4. Чипы RISC и CISC.

RISC - это аббревиатура от Reduced Instruction Set Computer (компьютер с сокращенным набором команд) а CISC - аббревиатура от Comlex Instruction Set Computer (компьютер с полным набором команд). Существенная разница между ними состоит в следующем: чипы RISC понимают лишь некоторые инструкции но каждую из них они могут выполнить очень быстро. Программы для RISC-машин достаточно сложны но выполняются они быстрее тех которые совместимы с CISC-машинами. Hо может быть это и не так? (Исследования производительности еще не завершены.)

Все чипы Intel 80x86 (как и чипы Motorola 680x0

(68010 68020 .. 68040) используемые в компьютерах Macintosh и NeXT)

являются яркими представителями CISC-чипов. Hекоторые рабочие станции начиная с IBM используют чипы RISC.

2.5. Идентификация чипов Intel и AMD.

2.5.1. Кодексы даты.

Просите у продавца кодексы даты прежде чем Вы купите процессор. Все ЦПУ имеют дату выпуска которая проставляется на корпусе. Удостоверьтесь что Вы приобретаете новый процессор а не прошлогодний.

Например A80486DX33 ( by Intel )

V74400223

V - первый символ код завода (plant code);

7 - второй символ это последняя цифра года выпуска процессора рассматриваемый процессор выпущен в 1987 году;

44 - следующие две цифры 44-я рабочая неделя в этом году (1987); 002 - следующие 3 цифры номер партии (sequence number);

3 - код замены (change code).

Hапример E6 9433 DPD (on AMD CPUs)

E6 - версия реализации (version release);

9433 - выпущен на 33 рабочей неделе 1994 года;

DPD - шифр серии (wafer number);

2.5.2. Версия процессора.

Просите данные о версии процессора. Сравните версию процессора который Вам предлагают с процессорами Intel 800-468-3548 или AMD 800-222-9323 так как более ранние версии процессоров имеют ошибки и различные дефекты.

2.5.3. Demo-образцы.

Никогда не платите полную цену за demo-образцы. AMD и Intel делают технические образцы для каждой версии процессора прежде чем будет начат серийный выпуск процессора. Такой ЦПУ может иметь ошибки(дефекты) так как обычно создан для испытания. Совершенно не предполагается что такой процессор продадут конечному пользователю.

Hапример:

Нормальная версия (normal version): i486DX-33:

Разработка образцов (engineering samples): i486DX-33 E

2.5.4. Перемаркированные процессоры.

Перемаркированные процессоры (remaked CPUs) - это процессоры которые разгоняют сильнее чем оригинальные для более высокой цены и прибыли. Эти действия считаются незаконными. Использование такого ЦПУ всегда рискованно. Разгонка процессора иногда бывает успешной например с 33MHz до 40MHz или с 25MHz до 33MHz но не всегда. Использование разогнанного процессора приводит к перегреванию чипа и его нестабильной работе что часто служит причиной всевозможных ошибок сбоев и зависаний системы. Перемаркированный и разогнанный ЦПУ имеет гораздо меньший срок службы чем оригинальный процессор благодаря благодаря перегреванию чипа.

3. Процессоры фирмы Intel.

3.1. Современная микропроцессорная технология фирмы Intel.

Достижения фирмы Intel в искусстве проектирования и производства полупроводников делают возможным производить мощные микропроцессоры в все более малых корпусах. Разработчики микропроцессоров в настоящее время работают с комплементарным технологическим процесом метал-оксид полупроводник (CMOS) с разрешением менее чем микрон.

Использование субмикронной технологии позволяет разработчикам фирмы Intel располагать больше транзисторов на каждой подложке. Это сделало возможным увеличение количества транзисторов для семейства X86 от 29 000 в 8086 процессоре до 1 2 миллионов в процессоре Intel486 DX2 с наивысшим достижением в Pentium процессоре. Выполненный по 0.8 микронной BiCMOS технологии он содержит 3.1 миллиона транзисторов. Технология BiCMOS объединяет преимущества двух технологий: биполярной (скорость) и CMOS ( малое энергопотребление ). С помощью более чем в два раза большего количества транзисторов Pentium процессора по сравнению с Intel486 разработчики поместили на подложке компоненты ранее располагавшимися снаружи процессора. Наличие компонентов внутри уменьшает время доступа что существенно увеличивает производительность. 0.8 микронная технология фирмы Intel использует трехслойный металл и имеет уровень более высокий по сравнению с оригинальной 1.0 микронной технологией двухслойного металла используемой в процессоре Intel486.

3.2. Первые процессоры фирмы Intel.

За 20-летнюю историю развития микропроцессорной техники ведущие позиции в этой области занимает американская фирма Intel (INTegral ELectronics). До того как фирма Intel начала выпускать микрокомпьютеры она разрабатывала и производила другие виды интегральных микросхем. Главной ее продукцией были микросхемы для калькуляторов. В 1971 г. она разработала и выпустила первый в мире 4-битный микропроцессор 4004. Фирма первоначально продавала его в качестве встроенного контроллера (что-то вроде средства управления уличным светофором или микроволновой печью). 4004 был четырехбитовым т.е. он мог хранить обрабатывать и записывать в память или считывать из нее четырехбитовые числа. После чипа 4004 появился 4040 но 4040 поддерживал внешние прерывания. Оба чипа имели фиксированное число внутренних индексных регистров. Это означало что выполняемые программы были ограничены числом вложений подпрограмм до 7.

В 1972 г. т.е. спустя год после появления 4004 Intel выпустила очередной процессор 8008 но подлинный успех ей принес 8-битный микропроцессор 8080 который был объявлен в 1973 г. Этот микропроцессор получил очень широкое распространение во всем мире. Сейчас в нашей стране его аналог - микропроцессор KP580ИК80 применяется во многих бытовых персональных компьютерах и разнообразных контроллерах. С чипом 8080 также связано появление стека внешней памяти что позволило использовать программы любой вложенности.

Процессор 8080 был основной частью первого небольшого компьютера который получил широкое распространение в деловом мире. Операционная система для него была создана фирмой Digital Research и называлась Control Program for Microcomputers (CP/M).

3.3. Процессор 8086/88.

В 1979 г. фирма Intel первой выпустила 16-битный микропроцессор 8086 возможности которого были близки к возможностям процессоров миникомпьютеров 70-х годов. Микропроцессор 8086 оказался "прародителем" целого семейства которое называют семейством 80x86 или х86.

Hесколько позже появился микропроцессор 8088 архитектурно повторяющий микропроцессор 8086 и имеющий 16-битный внутренние регистры но его внешняя шина данных составляет 8 бит. Широкой популярности микропроцессора способствовало его применение фирмой IBM в персональных компьютерах PC и PC/XT.

3.4. Процессор 80186/88.

В 1981 г. появились микропроцессоры 80186/80188 которые сохраняли базовую архитектуру микропроцессоров 8086/8088 но содержали на кристалле контроллер прямого доступа к памяти счетчик/таймер и контроллер прерываний. Кроме того была несколько расширена система команд. Однако широкого распространения эти микропроцессоры (как и персональные компьютеры PCjr на их основе) не получили.

3.5. Процессор 80286.

Следующим крупным шагом в разработке новых идей стал микропроцессор 80286 появившийся в 1982 году. При разработке были учтены достижения в архитектуре микрокомпьютеров и больших компьютеров. Процессор 80286 может работать в двух режимах: в режиме реального адреса он эмулирует микропроцессор 8086 а в защищенном режиме виртуального адреса (Protected Virtual Adress Mode) или P-режиме предоставляет программисту много новых возможностей и средств. Среди них можно отметить расширенное адресное пространство памяти 16 Мбайт появление дескрипторов сегментов и дескрипторных таблиц наличие защиты по четырем уровням привелегий поддержку организации виртуальной памяти и мультизадачности. Процессор 80286 применяется в ПК PC/AT и младших моделях PS/2.

3.6. Процессор 80386.

При разработке 32-битного процессора 80386 потребовалось решить две основные задачи - совместимость и производительность. Первая из них была решена с помощью эмуляции микропроцессора 8086 - режим реального адреса (Real Adress Mode) или R-режим.

В Р-режиме процессор 80386 может выполнять 16-битные программы (код) процессора 80286 без каких-либо дополнительных модификаций. Вместе с тем в этом же режиме он может выполнять свои "естественные" 32-битные программы что обеспечивает повышение производительности системы. Именно в этом режиме реализуются все новые возможности и средства процессора 80386 среди которых можно отметить масштабированную индексную адресацию памяти ортогональное использование регистров общего назначения новые команды средства отладки. Адресное пространство памяти в этом режиме составляет 4 Гбайт.

Микропроцессор 80386 дает разработчику систем большое число новых и эффективных возможностей включая производительность от 3 до 4 миллион операций в секунду полную 32-битную архитектуру 4 гигабитное (2 байт) физическое адресное пространство и внутреннее обеспечение работы со страничной виртуальной памятью.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7