Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



3 Мікропроцесори

Скачати 96.87 Kb.

3 Мікропроцесори




Скачати 96.87 Kb.
Дата конвертації31.03.2017
Розмір96.87 Kb.

3.3. Мікропроцесори

Мікропроцесор (МП) – це спеціальна надвелика інтегральна схема, що встановлюється на материнській платі.

Материнська плата Матери́нська пла́та, систе́мна пла́та, ба́зова пла́та (англ. motherboard), відома також як головна плата (mainboard) - плата, на якій містяться основні компоненти комп'ютера, що забезпечують логіку. Плата є основою не лише персонального комп'ютера, а також смартфонів, гральних консолей.
Мікросхе́ма, інтегральна мікросхема (англ. integrated circuit) - електронна схема, що реалізована у вигляді напівпровідникового кристалу (чипу) та виконує певну функцію. Винайдена у 1958 році американськими винахідниками Джеком Кілбі та Робертом Нойсом.
До материнської плати мікро­про­цесор під’єднується за допомогою спеціальних рознімних з’єднань (Socket 7, Socket A, Slot 1, Socket 423, Socket 478 тощо). Сучасні мікро­процесори – це є одна мікросхема, яка виготовлена з напів­про­відникового кристалу кремнію з щільним пакуванням фізичних елементів, завдяки чо­му на крис­талі площею близько 1 см2 можна розмістити велику кількість елемен­тів: транзисторів, конденсаторів тощо. Так схеми сучасних проце­сорів Pentium містять понад сотню мільйонів транзисторів. Остання мо­дель Itanium 2 містить 410 млн транзисторів. Але оскільки для елект­рон­них пристроїв властиво нагріватися під час роботи, то над кор­пусом МП розміщають невеликий вентилятор та радіатор, які забезпе­чують охолод­ження МП у процесі роботи.



Мікропроцесор – це пристрій, що виконує дві основні функції:

1.   Обчислення згідно з програмою, яка зберігається в ОП.

2.   Забезпечує загальне керування апаратурою комп’ютера та обчислю­вальними процесами. При цьому МП виконує:

      читання та дешифрацію команд з ОП;

      читання даних з ОП та даних з регістрів зовнішніх пристроїв;

      обробку даних та запис їх в ОП.

Для того, щоб МП знав, що робити, він неперервно повинен отри­мувати потік команд. Ці команди складають програми. Завдяки програмі обчислення в ЕОМ відбуваються автоматично. В програмі складний обчислювальний процес розбивається на множину елементарних команд, які може виконувати МП. Число команд сучасного МП – 220. У кожної команди є свій код.

МП відрізняються двома характеристиками: тактовою частотою і типом (моделлю).

Перифері́йний при́стрій - частина технічного забезпечення, конструктивно відокремлена від головного блоку обчислювальної системи.
Та́ктова частота́ - основна одиниця виміру частоти тактів у синхронних колах, що визначає кількість елементарних операцій (тактів), що виконуються системою за 1 секунду.(За підручником І.Л. Володіна, В.В. Володін 9 клас)



Тактова частота визначає швидкодію процесора. Кількість команд, які процесор може виконати за 1 секунду залежить від тактової частоти. Кожна команда, що виконується в ЕОМ, займає декілька тактів, тому час виконання команди вимірюється в тактах. Тривалість одного такту залежить від тактової частоти. Вимірюється тактова частота у мегагерцах (1 МГц відповідає 1 мільйону тактів за секунду). Чим більша тактова частота тим менша тривалість такту і тим швидше працює ПК. Наприклад, МП Intel 8086 працював на тактовій частоті 4,7 МГц, Pentium III на 230 – 400 МГц, сучасні МП перейшли рубіж 3 Гц (3000 МГц). Тактова частота генерується тактовим генератором.

Ще однією важливою характеристикою процесорів є їхня розрядність. Процесор оперує з двійковими числами, що подані як послідовність нулів та одиниць.

Двійкова система числення - це позиційна система числення, база якої дорівнює двом та використовує для запису чисел тільки два символи: зазвичай 0 (нуль) та 1 (одиницю). Числа, представлені в цій системі часто називають двійковими або бінарними числами.
Розрядність МП – це кількість розрядів у двійкових числах, які оброб­ляються процесором за один такт в паралель. Мікропроцесори перших ПК були 8-розрядними, а всі сучасні моделі МП вже 32-розрядні й 64-розрядні.

В IBM-сумісних ПК найчастіше застосовуються МП фірми Intel, а також сумісні з ними моделі МП інших фірм – AMD, Cyrix, IBM тощо. Наведемо список моделей МП фірми Intel за порядком зростання їх продуктивності:

Intel 8086 (1976 р.), Intel 8088 (1979 р.) – перші 16-розрядні процесори і мали тактову частоту 5…10МГц;

Intel 80286 – 16-розрядний процесорз тактовою частотою до 12 МГц;

Intel 80386 (1985 р.) – перший 32-розрядний процесор. Він містив 275000 транзисторів і мав тактову частоту до 33 МГц;

Intel 80486 (1989 р.) містив 1,2 млн транзисторів і мав 32 лінії адреси, 32 лінії даних і працював на частоті до 100 МГц.

 Новим етапом в виробництві МП став процесор Pentium (1993 р.). Згодом зявилися досить успішний процесор Pentium Pro (1995 р.) та Pentium II, в кінці лютого 1999 р. були анонсовані перші МП Pentium III. В кінці 1999 р. з’явилося 9 моделей МП цього типу: Pentium 500E, 550, 533, 600, 700, 733 тощо. Згодом з’явилися Intel Pentium 750, 800, 900, 1140. Цифри означають тактову частоту в МГц.

 

Сучасні мікропроцесори

В листопаді 2000 р. фірма Intel представила процесор Pentium IV, який на сьогодні є основним серед IBM-сумісних комп’ютерів. Архі­тектура його стала відрізнятися від архітектури попередників, завдяки чому змогли сильно наростити частоту процесора. Перші МП Pentium IV мали частоту 1,4 – 1,5 ГГц і містили 42 млн транзисторів на площі 217 мм2 (в два рази більше ніж Pentium III). 14 листопада 2002 р. Intel анонсувала МП Pentium IV 3,06 ГГц. Такої високої тактової частоти вдалося добитися завдяки організації обчислень в декілька потоків. Тепер виготовляють тільки мікропроцесори сім’ї Pentium IV. Тактові частоти останніх Pentium  знаходяться в межах 4 ГГц. У процесорах сім’ї Pentium використовується 64-розрядна шина даних.

Шина даних - шина, призначена для передачі інформації. У комп'ютерній техніці прийнято розрізняти виводи пристроїв за призначенням: одні слугують для передачі інформації (наприклад у вигляді сигналів низького або високого рівнів), інші для поєднання всіх пристроїв (шина адреси) - кому ці конкретні дані призначені.

Відгалуженням від процесорів сім’ї Pentium стали процесори сім’ї Xeon, призначені для багатопроцесорних серверів та процесори Celeron – більш спрощений та здешевлений варіант процесорів Pentium. В 2001 р. з’явився процесор фірми Intel – Itanium. Остання модель Ita­nium 2 містить 410 млн транзисторів і має розрядність шини даних 128 байт.

Революційною подією на ринку МП став момент появи (cередина 2006 р.) на ринку про­дуктів Intel Core 2 (восьме покоління мікро­про­цесорів). Core 2 – це ефективна система взає­модії декількох процесорних ядер, але для їх ефективної роботи необ­хідно, щоб програмні продукти були адаптовані для багато­про­цесорних систем.

Intel Core (укр. Кор (ядро, серцевина)) - це назва для лінійки процесорів Intel, започаткованих чипом з ядром Yonah, представленого 5 січня 2006 року. Він призначений для заміни торгової марки Pentium, що вживалась Intel у процесорах кількох архітектурних поколінь ще з 1993 року.
Програ́мний проду́кт (англ. programming product) - це: програмний засіб, програмне забезпечення, які призначені для постачання користувачеві (покупцеві, замовникові). програма, яку може запускати, тестувати, виправляти та змінювати будь-яка людина.

Паралельно з фірмою Intel фірма AMD в 1999 р. випустила МП Athlon (K7). Це були моделі AMD Athlon 500, 550, 600, згодом 650, 700, 750, 800. Крім К7 на ринку з’явилася МП Athlon MP та Athlon XP (32-розрядні МП), що склали конкуренцію Pentium IV. В останній час фірма AMD вирішила маркувати свої процесори не реальною тактовою частотою, а так званим PR-рейтингом. PR-рейтинг нових Athlon XP, MP починається з відмітки 1500 , що відповідає частоті 1,33 ГГц і закінчується на рівні 2800 .

В жовтні 2002 р. AMD випустила 2 нових МП: Athlon XP 2700 та Athlon XP 2800 , який в багатьох тестах є кращим ніж Pentium IV 2,8ГГц, хоча є дешевшим в 1,5 рази.

В 2003 р. на ринок поступили МП фірми AMD 8-го покоління під назвою Athlon 64 FX (Hammer). Одноядерний Athlon 64 представлений моделями 2800 , …, 3400 .

Компанія AMD в 2005 р. анонсувала випуск двоядерних процесорів Athlon 64 Х2 для настільних систем та лінійку серверних двоядерних процесорів Opteron. PR-рейтинг Athlon 64 Х2 знаходиться в діапазоні від 3800 до 6000 (2008 р.).

Як бачимо, вибрати лідера серед перерахованих МП зовсім не просто.

 

 



3.4. Контролери, адаптери

 

Контролер (або адаптер, що у перекладі з англійської мови означає допоміжний пристрій) – це спеціальна електронна схема, яка керує ро­бо­тою периферійного пристрою (дисководом, вінчестером, моніто­ром тощо) і забезпечує зв’язок цього пристрою з мате­ринською пла­тою.

Електронна схема Електронна схема - це система з'єднаних між собою окремих електронних компонентів, таких як резистори, конденсатори, діоди, транзистори та індуктивності. Різні комбінації компонентів дозволяють виконувати безліч як простих, так і складних операцій, таких як підсилення сигналу, обробки та передачі інформації і т.д.
Англі́йська мо́ва (English, the English language) - мова, що належить до германської групи індоєвропейської сім'ї мов. Одна з найпоширеніших мов у світі, особливо як друга мова та мова міжнародного спілкування.
Обмін інформацією між ОП, мікро­процесором та зовнішнім прис­т­роєм відбувається не прямо, а через спеціальну схему – контролер.
Комуніка́ція (від лат. communicatio - єдність, передача, з'єднання, повідомлення, пов'язаного з дієсловом лат. communico - роблю спільним, повідомляю, з'єдную, похідним від лат. communis - спільний) - це процес обміну інформацією (фактами, ідеями, поглядами, емоціями тощо) між двома або більше особами, спілкування за допомогою вербальних і невербальних засобів із метою передавання та одержання інформації.

 

Відмітимо, що на всіх сучасних материнських платах уже присутні контролери клавіатури, миші, накопичувачів, вінчестерів (з інтерфейсом IDE). До плат, що розширяють можливості ПК відносяться плата модема, відеокарта, звукова карта, мережна карта та ін.

Звукова́ пла́та (також звукова карта, аудіоплата, аудіокарта, звуковий контролер, аудіоконтролер) (англ. sound card) - електротехнічний пристрій, що дозволяє працювати зі звуком на комп'ютері (виводити на акустичні системи та записувати в комп'ютер).



Якість зображення на екрані монітора залежить від двох складових – це від самого монітора та від графічного адаптера.
Відеока́рта (англ. video card, також графічна карта, графічний адаптер, графічний прискорювач) - пристрій, призначений для обробки і генерації зображень з подальшим їхнім виведенням на екран периферійного пристрою.

 

Відеоадаптери (графічний прискорювач)

 

Відеоадаптер – це зазвичай окрема плата, яка вставляється до відповідного слоту на материнській платі та формує відеосигнал для створення зображень на екрані монітора. Команди, що формують зображення надходять від мікропроцесора до відеоадап­тера, де згідно з ними конструюється зображення.

 

Сучасні відеокарти – це найскладніша складова ПК (комп’ютер в комп’ютері). На самій відеокарті є спеціалізований графічний процесор (GPU), який формує зображення, що виводиться на екран і своя опера­тивна пам'ять.

Графічний процесор (англ. Graphics Proccesing Unit, GPU) - окремий пристрій персонального комп'ютера або ігрової приставки, виконує графічний рендеринг. Сучасні графічні процесори дуже ефективно обробляють і зображують комп'ютерну графіку, завдяки спеціалізованій конвеєрній архітектурі вони набагато ефективніші в обробці графічної інформації, ніж типовий центральний процесор.



Екран дисплея – це прямокутна матриця окремих точок (пікселів), які визначають зображення. Число пікселів по горизонталі та по вертикалі екра­на визначає роздрібну здатність дисплея, наприклад, 640480, 12801024. Перше число показує кількість пікселів в рядку, друге – кількість рядків.

Кожному пікселю зображення ставиться у відповідність фіксоване чис­ло бітів (атрибут пікселя) в пам’яті відеоадаптера. Ця пам’ять нази­вається відеопам’яттю. Для відеопамяті використовується графічна пам'ять GDDR2 GDDR3, мікросхеми якої розпаюються на платі графічної карти. Її стандартний обсяг нині становить від 128 Мб до 2 Гб. Відеоадаптер циклічно (75 – 100 разів за секунду) зчитує вміст відео­пам’яті та постійно формує зображення на екрані монітора, причому колір пікселя визначається поточним значенням його атрибута.

Програма, що виконується на ПК в графічному режимі, має доступ (читання/запис) до всіх атрибутів відеопам’яті. Основою для отримання якісних зображень є графічні режими високої роздрібної здатності та високої кадрової розгортки.

Графічні задачі стали настільки складними, що відеокарти оснастили спеціалізованими графічними процесорами (прискорювачами), які за складністю наближаються до центрального процесора.

Центральний процесор Центральний процесор, ЦП (англ. Central processing unit, CPU) - функціональна частина комп'ютера, що призначена для інтерпретації команд.

Центральний процесор дає лише відоадаптеру більш загальні команди, наприклад, накреслити трикутник форми X в області Y екрана. Подальші обчислення з точністю до пікселя бере на себе відеокарта, звільняючи від рутинної роботи центральний процесор. Відеокарта виконує ці операції апаратно, що дозволяє прискорити формування зображення на екрані. Так з’явився термін графічний акселератор (прискорювач).

А формування об’ємного зображення – значно складніша задача. Для створення на екрані 3D-картини процесору і графічному прискорювачу потрібно спочатку виділити видимі грані об’єкта. Наступним кроком буде накладання текстури на кожну грань. Далі необхідно врахувати звідки і яке падає світло, властивості поверхні об’єктів (прозорість, зеркальність). А тепер уявіть собі десятки об’єктів в картинці, які крутяться, відда­ляються, наближаються, перекривають один одного, попадають під різні джерела світла, відкидають тіні і т.д.

Джере́ла сві́тла - природні тіла або технічні пристрої різної конструкції і різними способами перетворення енергії, основним призначенням яких є отримання світлового випромінювання з різною довжиною хвилі, - як видимої частини спектру, так і невидимі для людського ока промені (наприклад, інфрачервоні).
В результаті одержується складна задача, з якою центральний процесор без 3D-прискорювача не зміг би впоратися.

Неоснащених 3D-прискорювачами відеокарт сьогодні не випускають, але, з іншого боку, можливості 3D-карт використовуються на повну силу лише в іграх. Сучасну відеокарту можна назвати комп’ютером в комп’ю­тері, оскільки в неї є свій процесор, своя пам’ять, своя внутрішня шина передачі даних.

Передача даних (обмін даними, цифрова передача, цифровий зв'язок) - фізичне перенесення даних цифрового (бітового) потоку у вигляді сигналів від точки до точки або від точки до множини точок засобами електрозв'язку каналом зв'язку; як правило, для подальшої обробки засобами обчислювальної техніки.

Крім цього, відеокарта покликана розв’язувати задачі мультимедіа. Ба­га­то карт сьогодні підтримують виведення зображення на телеекран і нав­паки, здійснюють прийом зображень з відеокамери, телеантени. Ці операції виконують відеовхід та TV-тюнер. Також сучасна відеокарта декодує стиснутий відеосигнал, що поступає з DVD-дисків. Ось скільки задач лежить на маленькому чіпсеті – головній мікросхемі будь-якої відеокарти.

Потоки графічних даних стали настільки інтенсивними, що для під­вищення швидкодії обміну даними між відеоадаптером і оперативною пам’яттю була розроблена окрема графічна шина AGP (прискорений гра­фічний порт). В наш час відеокарти підключаються до материнської плати через локальну шину AGP – її розрядність 64 біти.

Перші відеокарти були оснащені інтерфейсом AGP1x (однократна швидкість передачі даних – 256 Мб/с). В кінці 1998 р. на ринку з’явилися відео карти AGP2x – зі швидкістю передачі даних 512 Мб/с, в 1999 р. з’явився режим AGP4x (швидкість передачі даних – 1,06 Гб/с). В 2002 р. з’явилися карти зі значком AGP8x (пропускна здатність 2,1 Гб/с).

На зміну AGP прийшов інтерфейс PCI Express, який уже передав естафету в два рази швидшому PCI Express 2.0, який в свою чергу уже скоро буде замінений на більш швидкий PCI Express 3.0.

Сучасні відеокарти можуть підтримувати 24-бітний кольоровий режим (3 байти на 1 піксель). Цей режим називається True Color і може одночасно відображати на екрані 16777216 кольорів. Ці відеоадаптери підтримують й інші режими, які відрізняються один від одного розд­ріб­ною здатністю і кількістю кольорів. Здатність відеоадаптера відображати велику кількість кольорів з високою роздрібною здатністю може бути забезпечена лише відповідним обсягом відеопам’яті.

  Серед популярних відеоадаптерів можна назвата відеокарти, які виходять під брендом GeForce. Їх випускає компанія NVIDIA. Ці відео­карти іменуються за назвою використовуваного графічного процесора, наприклад GeForce 8800 GTX, GeForce 9400 GT та ін. Об’єднане підпри­ємство AMD / ATI випускає відеокарти на базі процесорів Radeon. Нові моделі – це карти сімейства Radeon HD 3000.

 

Звукова карта

  Персональні комп’ютери досить довго обходилися без засобів від­творення звуку. З розвитком обчислювальної техніки в середині 80-х років з’явилася можливість створювати, зберігати і відтворювати комплексні до­­ку­менти, що містять текст, звук, мову, графіку і відео.

Електро́нна обчи́слювальна маши́на (скорочено ЕОМ) - загальна назва для обчислювальних машин, що є електронними (починаючи з перших лампових машин, включаючи напівпровідникові тощо) на відміну від електромеханічних (на електричних реле тощо) та механічних обчислювальних машин.
Такі документи ста­ли називати мультимедійними документами, а програмні та апаратні за­соби для роботи з такими документами називають засобами мультимедіа.

Мультимедійним називають комп’ютер, який оснащений сучасними носіями даних (дисководами CD або DVD) та звуковою картою (SoundBlaster). Звукова плата в комплексі з аудіоколонками і мікрофоном дозволяє записувати і відтворювати на комп’ютері різні звуки, мову і музику. Вона виконує перетворення звуку з аналогової форми в цифрову (на вході) і обернене перетворення (на виході). Звукова карта вставляється на материнську плату у вільний PCI-слот та має вихід на задню панель комп’ютера. Серед цих виходів є гнізда для підключення колонок, мікрофона, MIDI-клавіатури (копія фортепіано) та ін.

Відмітимо, що майже на половині материнських плат установ­лю­ються замість звукових плат звукові чіпи, тобто звукові карти інтегру­ються на материнську плату. Нині часто для високоякісної звукової системи використовуються зовнішні моделі звукових адаптерів, які під­ключаються до ПК через інтерфейс USB.

Звукові карти здійснюють декодування стиснутої музики в форматі MP3. MP3 – це формат зберігання даних. В форматі MP3 на диск CD можна записати 10 – 12 год звуку (100 – 200 записів), у аудіо CD – від 10 до 15 пісень. Тому на звукові плати поставлені спеціальні чіпи, які здійснюють декодування стиснутого звуку. Засоби мультимедіа викорис­товуються в системах розпізнавання мови.

Звукова система - висотна організація музичних звуків. Звукова система є матеріальним втіленням смислових відносин звуковисотної структури - ладу і строю, яка передбачає наявність ряду музичних звуків та їх визначених, зафіксованих співвідношень.
Розпізнава́ння мо́влення (англ. speech recognition) або Мо́влення у те́кст (англ. speech to text (STT))- процес перетворення мовленнєвого сигналу в текстовий потік. Не варто плутати із визначенням розпізнавання мови, оскільки «розпізнати мову» безпосередньо означає лише дати відповідь на питання, до якої мови належить сегмент мовленнєвого сигналу.

 

Мережна карта. Модем

Коли ПК використовується як засіб передачі даних по мережі, то необхідно встановити певні пристрої. При під’єднанні комп’ютера до локальної мережі необхідна мережна плата. Вона встановлюється в PCI-слот на материнській платі. Найбільш розповсюдженими є комбіновані плати Ethernet, розраховані на різні типи кабелів.

Для передачі даних телефонною лінією необхідний пристрій, який може прийняти аналоговий сигнал з телефонної лінії та перетворити його в цифрову інформацію й навпаки, тобто цей пристрій здійснює Моду­ляцію та ДЕМодуляцію сигналів (звідси і назва модем).

Ана́логовий сигна́л - сигнал (напруга, струм тощо), неперервний на всьому проміжку часу. Аналоговий сигнал є або вираженим синусоїдальним коливанням, або, у загальному випадку, розкладеним у ряд (Фур'є) накладанням синусоїдальних коливань певної амплітуди і частоти.

Модем виконується у вигляді окремого зовнішнього пристрою, який одним виходом підключається до телефонної лінії, а другим виходом – до послідовного порта комп’ютера, або у вигляді окремої плати, що встав­ляється в системний блок.

Системний блок (англ. computer case) - корпус комп'ютера, функціональний елемент, який захищає внутрішні компоненти комп'ютера від зовнішнього впливу та механічних пошкоджень, підтримує необхідний температурний режим в середині системного блоку, екранує створені внутрішніми компонентами електромагнітні випромінення та є основою для подальшого розширення системи.



Основний параметр мережних карт – це швидкість передачі даних. Хоча вони здатні теоретично працювати на швидкості 57600 біт/с, реальна швидкість передачі даних є значно меншою – 12 – 15 Мб/с. Для роботи в мережі Internet необхідна швидкість передачі даних – 28800 біт/с.


Скачати 96.87 Kb.

  • Intel Core
  • 3.4. Контролери, адаптери
  • Відеоадаптери (графічний прискорювач)
  • Звукова карта