Аналіз та оцінка апаратних засобів сучасних ПЕОМ

Курсова робота виконана студентом гр. А19301 Рибалко С.О.

Державний комітет по зв'язку та інформатики

МОСКОВСЬКИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЗВ'ЯЗКУ ТА ІНФОРМАТИКИ

Кафедра ВТ та УС

Москва

1997

Введення

У наш час важко уявити собі, що без комп'ютерів можна обійтися. Але ж не так давно, до початку 70-х років обчислювальні машини були доступні вельми обмеженому колу фахівців, а їх застосування, як правило, залишалося оповитий завісою секретності і мало відомих широкій публіці. Однак в1971 р. сталася подія, яка докорінно змінило ситуацію і з фантастичною швидкістю перетворило комп'ютер в повсякденний робочий інструмент десятків мільйонів людей. У тому поза всяким сумнівом знаменну року ще майже нікому не відома фірма Intel з невеликого американського містечка з гарним назвою Санта-Клара (шт. Каліфорнія), випустила перший мікропроцесор. Саме йому ми зобов'язані появою нового класу обчислювальних систем -- персональних комп'ютерів, якими тепер користуються, по суті, все, від учнів початкових класів і бухгалтерів до провідних учених і інженерів. Цим машинам, не займає й половини поверхні звичайного письмового столу, підкоряються все нові і нові класи завдань, які раніше були доступні (а з економічних міркувань часто і недоступні - занадто дорого тоді варто було машинний час мейнфреймів і міні-ЕОМ) лише системам, які займали не одну сотню квадратних метрів. Напевно, ніколи перш людина не мала в своїх руках інструменту, що має настільки колосальною потужністю за таких мікроскопічних розмірах.

Процесори

Перший крок

15 листопада 1971 р. можна вважати початком нової ери в електроніці. У цей день компанія приступила до поставок першого в світі мікропроцесора Intel 4004 - саме таке позначення отримав перший прилад, що послужив відправною точкою абсолютно нового класу напівпровідникових пристроїв.

Створивши новий ринок і захопивши на ньому панівні висоти, Intel проте прагнула розширити його межі, і за 25 років процесори зробили воістину гігантський шлях.

Розглянемо типи процесорів, які застосовуються в даний час:

80286

Процесор i80286 був анонсований 1 лютого 1982 Архітектура і характеристики чіпа виявилися досить вражаючими. Залишившись 16-розрядних приладом, по продуктивності новий ЦП у 3-6 разів перевершив свого попередника (i8086) при тактовою частоті першої модифікації 8 МГц. Завдяки використанню многовиводного корпусу розробники змогли застосувати схему з роздільними шинами адрес і даних. 24 розряду адреси дозволили звертатися до фізичної пам'яті об'ємом до 16 Мбайт - таку ж ємність мали тоді і старші моделі більшості мейнфреймів. Вбудована система управління пам'яттю і засоби її захисту відкривали широкі можливості використання МП в багатозадачних середовищах. Крім того, апаратура i80286 забезпечувала роботу з віртуальною пам'яттю об'ємом до 1 Гбайт.

Новий ЦП мав два режими роботи - реальний і захищений. У першому випадку він сприймався як швидкий ЦП i8086 з дещо розширеною системою команд і чудово підходив тим споживачам, для яких, крім швидкісних характеристик, життєво важливим було збереження існуючого доробку ПЗ. Робота в захищеному режимі дозволяла використовувати переваги приладу в повному обсязі, і перш за все - великий об'єм основної пам'яті.

Первісток 32-розрядних систем

Первісток 32-розрядних систем i80386 був представлений 17 жовтня 1985 і мав всі права на звання процесора для ЕОМ загального призначення. Використання КМОП-технології з проектними нормами 1 мкм і двома рівнями металізації дозволило розмістити на кристалі 275 тис. транзисторів і реалізувати повністю 32-розрядну архітектуру ЦП. 32 розряду адреси забезпечили адресацію фізичної пам'яті об'ємом до 4 Гбайт і віртуальної пам'яті ємністю до 64 Тбайт. Крім роботи з віртуальною пам'яттю допускалися операції з пам'яттю, що мала сторінкову організацію. Попередня вибірка команд, буфер на 16 інструкцій, конвеєр команд та апаратна реалізація функцій перетворення адреси значно зменшили середній час виконання команди. Завдяки цим архітектурним особливостям, процесор міг виконувати 3 -- 4 млн. команд в секунду, що приблизно в 6 - 8 разів перевищувало аналогічний показник для МП i8086. Безумовно, новий прилад залишився сумісним зі своїми попередниками на рівні об'єктних кодів.

Особливий інтерес представляли три режими роботи кристала