Процессоры персональных компьютеров. Роль телекоммуникационных компьютерных сетей в информации общества

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

ЧИТИНСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

ФГБОУ ВПО  « БАЙКАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И ПРАВА»

Кафедра информатики

 

 

 

Контрольная работа

Процессоры персональных компьютеров Роль телекоммуникационных компьютерных сетей в информации общества

Выполнил:

Низамова Е.В., группа БУ-12-1

Проверил:

Щербакова И.А.

ст. преп. каф. Информатика

 

 

 

Чита,2012 

1. Оглавление

2. Процессоры персональных компьютеров 3

1. Введение 3

2. Функции и строение процессора 4

3. Функции процессора: 4

4. Типы шин: 8

3. Семейства процессоров 9

5. Семейство 486. 9

6. Семейство Pentium MMX. 9

7. Семейство Pentium Pro. 10

8. Семейство Celeron. 11

9. Семейство Pentium IV. 12

10. Процессоры Intel для портативных ПК. 12

11. Процессоры Intel для серверов. 13

12. 64 – разрядные процессоры Intel. 13

13. Кодовые названия процессоров AMD 14

4. Роль телекоммуникационных компьютерных сетей в информации общества 17

14. ВВЕДЕНИЕ 17

15. Телекоммуникации 17

Роль информационных и телекоммуникационных технологий в развитии современного рынка труда 24

5. Заключение 30

6. Список литературы 31

7. Приложение 32

 

 

2. Процессоры  персональных компьютеров

1. Введение

Процессоры персональных компьютеров отвечают единому стандарту, который задан фирмой Intel, мировым лидером в производстве процессоров для ПК. В старых компьютерах мы можем найти процессоры типов PentiumII, Pentium III, в новейших - Pentium 4. Фирма AMD выпускает процессоры, в общем аналогичные интеловским, но называются они немного иначе: K6 (пентиум второй), К7 или Athlon (пентиум третий). Поэтому AMD приходится предугадывать будущее индустрии, иногда опережая Intel с ее полумиллиардными доходами. Предсказуемо появление новых идей у отстающей компании — для нее это способ выжить. Но неожиданно то, что иногда эти идеи принимает на вооружение и Intel. Речь идет о IBM-совместимых персональных компьютерах. На нашем рынке, как, впрочем, и в мире, их подавляющее большинство. В расчёте именно на этот стандарт пишутся игры, программы и прочее.

В основе любой ПЭВМ лежит  использование микропроцессоров. Он является одним из самых важнейших  устройств в компьютере, которым  привычно характеризуют уровень  производительности ПК. Микропроцессор является "мозгом" и "сердцем" компьютера. Он осуществляет выполнение программ, работающих на компьютере, и  управляет работой остальных  устройств компьютера. Когда выбирают себе компьютер, первым делом выбирают себе микропроцессор, который будет  соответствовать требованиям, тех  или иных людей. От процессора зависит, как быстро будут запускаться  программы, и даже насколько быстро будет происходить процесс архивации  данных в WinRAR, не говоря уже о создании трёхмерной анимации в 3D MAX Studio. Из всего выше сказанного, я считаю, что моя тема очень актуальна и значима на сегодняшний день.

Цель моей работы состоит  в том, чтобы провести сравнение  нескольких самых популярных, на сегодняшний день, процессоров и выявить лидера среди них.

2. Функции и строение процессора

Микропроцессор - центральное  устройство (или комплекс устройств) ЭВМ (или вычислительной системы), которое  выполняет арифметические и логические операции, заданные программой преобразования информации, управляет вычислительным процессом и координирует работу устройств системы (запоминающих, сортировальных, ввода — вывода, подготовки данных и др.). В вычислительной системе  может быть несколько параллельно  работающих процессоров; такие системы  называют многопроцессорными. Наличие  нескольких процессоров ускоряет выполнение одной большой или нескольких (в том числе взаимосвязанных) программ. Основными характеристиками микропроцессора являются быстродействие и разрядность. Быстродействие - это  число выполняемых операций в  секунду. Разрядность характеризует  объём информации, который микропроцессор обрабатывает за одну операцию: 8-разрядный  процессор за одну операцию обрабатывает 8 бит информации, 32-разрядный - 32 бита. Скорость работы микропроцессора во многом определяет быстродействие компьютера. Он выполняет всю обработку данных, поступающих в компьютер и  хранящихся в его памяти, под управлением  программы, также хранящейся в памяти. Персональные компьютеры оснащают центральными процессорами различных мощностей. (С.Э.Зелинский, 2005)

3. Функции процессора:

• обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;
• программное управление работой устройств компьютера.

Модели процессоров включают следующие совместно работающие устройства:

Устройство управления (УУ). Осуществляет координацию работы всех остальных устройств, выполняет  функции управления устройствами, управляет  вычислениями в компьютере.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Так называется устройство для  целочисленных операций. Арифметические операции, такие как сложение, умножение  и деление, а также логические операции (OR, AND, ASL, ROL и др.) обрабатываются при помощи АЛУ. Эти операции составляют подавляющее большинство программного кода в большинстве программ. Все  операции в АЛУ производятся в  регистрах - специально отведенных ячейках  АЛУ. В процессоре может быть несколько  АЛУ. Каждое способно исполнять арифметические или логические операции независимо от других, что позволяет выполнять  несколько операций одновременно. Арифметико-логическое устройство выполняет арифметические и логические действия. Логические операции делятся на две простые  операции: "Да" и "Нет" ("1" и "0"). Обычно эти два устройства выделяются чисто условно, конструктивно  они не разделены.

AGU (Address Generation Unit) - устройство генерации адресов. Это устройство не менее важное, чем АЛУ, т.к. оно отвечает за корректную адресацию при загрузке или сохранении данных. Абсолютная адресация в программах используется только в редких исключениях. Как только берутся массивы данных, в программном коде используется косвенная адресация, заставляющая работать AGU.

Математический сопроцессор (FPU). Процессор может содержать  несколько математических сопроцессоров. Каждый из них способен выполнять, по меньшей мере, одну операцию с плавающей  точкой независимо от того, что делают другие АЛУ. Метод конвейерной обработки  данных позволяет одному математическому  сопроцессору выполнять несколько  операций одновременно. Сопроцессор  поддерживает высокоточные вычисления как целочисленные, так и с  плавающей точкой и, кроме того, содержит набор полезных констант, ускоряющих вычисления. Сопроцессор работает параллельно  с центральным процессором, обеспечивая, таким образом, высокую производительность. Система выполняет команды сопроцессора в том порядке, в котором они  появляются в потоке. Математический сопроцессор персонального компьютера IBM PC позволяет ему выполнять скоростные арифметические и логарифмические операции, а также тригонометрические функции с высокой точностью.

Дешифратор инструкций (команд). Анализирует инструкции в целях  выделения операндов и адресов, по которым размещаются результаты. Затем следует сообщение другому  независимому устройству о том, что  необходимо сделать для выполнения инструкции. Дешифратор допускает выполнение нескольких инструкций одновременно для  загрузки всех исполняющих устройств.

Кэш-память. Особая высокоскоростная память процессора. Кэш используется в качестве буфера для ускорения  обмена данными между процессором  и оперативной памятью, а также  для хранения копий инструкций и  данных, которые недавно использовались процессором. Значения из кэш-памяти извлекаются  напрямую, без обращения к основной памяти. При изучении особенностей работы программ было обнаружено, что  они обращаются к тем или иным областям памяти с различной частотой, а именно: ячейки памяти, к которым  программа обращалась недавно, скорее всего, будут использованы вновь. Предположим, что микропроцессор способен хранить  копии этих инструкций в своей  локальной памяти. В этом случае процессор сможет каждый раз использовать копию этих инструкций на протяжении всего цикла. Доступ к памяти понадобиться в самом начале. Для хранения этих инструкций необходим совсем небольшой  объём памяти. Если инструкции в  процессор поступают достаточно быстро, то микропроцессор не будет  тратить время на ожидание. Таким  образом экономиться время на выполнение инструкций. Но для самых  быстродействующих микропроцессоров этого недостаточно. Решение данной проблемы заключается в улучшении  организации памяти. Память внутри микропроцессора может работать со скоростью самого процессора.

Кэш первого уровня (L1 cache). Кэш-память, находящаяся внутри процессора. Она быстрее всех остальных типов памяти, но меньше по объёму. Хранит совсем недавно использованную информацию, которая может быть использована при выполнении коротких программных циклов.

Кэш второго уровня (L2 cache). Также находится внутри процессора. Информация, хранящаяся в ней, используется реже, чем информация, хранящаяся в кэш-памяти первого уровня, но зато по объёму памяти он больше.

Кэш третьего уровня (L3 cache). Находиться внутри процессора. По объему больше чем память первого и второго уровней(512Кб-2Мб). Увеличивает пропускную способность памяти.

Основная память. Намного  больше по объёму, чем кэш-память, и  значительно менее быстродействующая.

Многоуровневая кэш-память позволяет снизить требования наиболее производительных микропроцессоров к  быстродействию основной динамической памяти. Так, если сократить время  доступа к основной памяти на 30%, то производительность хорошо сконструированной  кэш-памяти повыситься только на 10-15%. Кэш-память, как известно, может достаточно сильно влиять на производительность процессора в зависимости от типа исполняемых  операций, однако ее увеличение вовсе  не обязательно принесет увеличение общей производительности работы процессора. Все зависит от того, насколько  приложение оптимизировано под данную структуру и использует кэш, а  также от того, помещаются ли различные  сегменты программы в кэш целиком  или кусками.

Кэш-память не только повышает быстродействие микропроцессора при  операции чтения из памяти, но в ней  также могут храниться значения, записываемые процессором в основную память; записать эти значения можно  будет позже, когда основная память будет не занята. Такая кэш-память называется кэшем с обратной записью (write back cache). Её возможности и принципы работы заметно отличаются от характеристик кэша со сквозной записью (write through cache), который участвует только в операции чтения из памяти.

Шина - это канал пересылки  данных, используемый совместно различными блоками системы. Шина может представлять собой набор проводящих линий  в печатной плате, провода, припаянные к выводам разъемов, в которые  вставляются печатные платы, либо плоский  кабель. Информация передается по шине в виде групп битов. В состав шины для каждого бита слова может  быть предусмотрена отдельная линия (параллельная шина), или все биты слова могут последовательно  во времени использовать одну линию (последовательная шина). К шине может  быть подключено много приемных устройств - получателей. Обычно данные на шине предназначаются  только для одного из них. Сочетание  управляющих и адресных сигналов, определяет для кого именно. Управляющая  логика возбуждает специальные стробирующие сигналы, чтобы указать получателю, когда ему следует принимать данные. Получатели и отправители могут быть однонаправленными (т.е. осуществлять только либо передачу, либо прием) и двунаправленными (осуществлять и то и другое). Однако самая быстрая процессорная шина не сильно поможет, если память не сможет доставлять данные с соответствующей скоростью. (В.П., 2002)

4. Типы  шин:

Шина данных. Служит для  пересылки данных между процессором  и памятью или процессором  и устройствами ввода-вывода. Эти  данные могут представлять собой  как команды микропроцессора, так  и информацию, которую он посылает в порты ввода-вывода или принимает  оттуда.

В основу архитектуры современных  ПК положен магистрально – модульный  принцип. Модульная архитектура  предполагает магистральный (шинный) принцип  обмена информацией между устройствами с помощью следующих шин:Схема 1

Схема 1

Физически шины представляют собой многопроводные линии.

3. Семейства процессоров

5. Семейство 486.

• Р24. Первый 32 – разрядный процессор. 1,25 млн. транзисторов; тактовая частота – 50 – 66 МГц; кэш – память L1 – 8 Кб; кэш – память L2 на матричной плате – до 512 Кб; шина данных 32 – разрядная (25 – 33 МГц); адресная шина 32 – разрядная; общая разрядность – 32.
• Р24С. Последний 486 процессор с 16 Кб кэшем первого уровня; 1,6 млн. транзисторов; тактовая частота – 75 – 100 МГц; кэш первого уровня 16 Кб; кэш второго уровня на матричной плате – до 512 Кб; процессор 32 – разрядный; шина данных 32 – разрядная (25 – 33 МГц); адресная шина 32 – разрядная; общая разрядность – 32.

6. Семейство Pentium MMX.

 

• Р5. Первый процессор с двухконвейерной структурой, выпускался под Socket 4; кэш – память – 16 Кб; 3,1 млн. транзисторов; технология производства – 0,8 мкм; тактовая частота – 60 – 66 МГц; L1 – 16 Кб; L2 на матричной плате – до 1 Мб; процессор 64 – разрядный; шина данных 64 – разрядная (60 – 66 МГц); адресная шина 32 – разрядная; общая разрядность – 32.
• Р54. 3,3 млн. транзисторов; технология производства – 0,5 – 0,35 мкм; тактовая частота – 75 – 200 МГц; L1 – 16 Кб; L2 на матричной плате – до 1 Мб; процессор 64 – разрядный; шина данных 64 – разрядная (50 – 66 МГц); адресная шина 32 – разрядная; разъем Socket 5, позднее Socket 7.
• Р55С. Расширение MMX (Multi Media eXtention), содержащее 57 команд для вычислений с плавающей точкой, увеличивающее производительность компьютера в мультимедиа приложениях; 4,5 млн. транзисторов; технология производства – 0,28 мкм; тактовая частота – 166 – 233 МГц; L1 – 32 Кб; L2 на матричной плате – до 1 Мб; процессор 64 – разрядный; шина данных 64 – разрядная (60 – 66МГц); адресная шина 32 – разрядная; общая разрядность – 32; разъем Socket 7.

7. Семейство Pentium Pro.