ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.07.2021
Просмотров: 131
Скачиваний: 1
К тому же физики предостерегают: меньше - это не обязательно лучше. Самые крошечные транзисторы - иногда по размерам меньше бактерий - потребляют иногда так мало энергии, что становятся уязвимыми для случайных микроскопических воздействий. Например, космические лучи, представляющие потоки элементарных частиц очень высоких энергий, которые непрерывно бомбардируют Землю, могут нарушить работу транзистора, вызвав его ошибочное переключение. К случайным переключениям могут привести даже такие процессы, как медленная диффузия атомов примеси в кремнии, а также микроскопические разрушения материала, обусловленные колебаниями температур.
Исследователи надеются обойти эти трудности, создав совершенно новые типы переключателей. Один из таких перспективных переключателей основан на эффекте Джозефсона и теории сверхпроводимости.
Многие исследователи предвидят появление еще более радикальных подходов. Например, создание оптических компьютеров на основе современных керамических материалов, где вместо электронов будут “работать” фотоны (частицы света).
Высказывается также идея создания “биочипа” на основе теории генной инженерии. “Биочип” - комок органического материала, состоящий их миллиардов транзисторов, каждый из которых представляет собой одну единственную белковую молекулу.
Основные характеристики современного компьютера
Основными характеристиками компьютеров пятого поколения являются:
тип микропроцессора и его тактовая частота;
емкость оперативной памяти (RAM - Random Access Memory);
емкость сверхоперативной памяти (Cache);
емкость жесткого диска (HDD - Hard Disk Drive);
видеопамять;
Обязательной составной компонентой является наличие устройства накопления на гибких магнитных дисках НГМД (Floppy Flexible Drive).
Тип центрального микропроцессора CPU (Central Processing Unit)
Наиболее распространены компьютеры, имеющие микропроцессоры двух известных фирм Intel и Motorolla. В компьютерах, выпускаемых фирмой IBM, установлены микропроцессоры фирмы Intel, фирма Apple выпускает компьютеры Macintosh с микропроцессором фирмы Motorolla.
Марки компьютеров фирмы IBM 4-ого поколения имеют цифровой код: 80286, 80386, 80486 (первые цифры 80, как правило, опускаются); пятого поколения - Pentium.
Одной из важнейших характеристик микропроцессора является тактовая частота, которая отражает количество тактовых импульсов, генерируемых кристаллом кварца строго определенных размеров, в секунду и измеряется в Герцах (Hz). За один такт выполняется как минимум одна элементарная операция, учитывая возможность параллельного выполнения операций, то возможно выполнение нескольких операций. Таким образом, тактовая частота является одной из характеристик быстродействия компьютера. Современных компьютерах 5-ого поколения тактовая частота составляет от 80 до 200 MHz (мегагерц - миллионов герц). Марки наиболее распространенных микропроцессоров представлены в таблице 3.
Таблица 3
Фирма Марка CPU + тактовая частота MHz Некоторые сравнительные характеристики
Intel 386SX - 25 Имеет 16-разрядную внешнюю шину данных и обменивается с 32-разрядными данными с оперативной памятью и внешними устройствами в два этапа по 16 разрядов.
Intel 386DX - 33 По сравнению с 386SX за один этап.
Intel 486DX2 - 50 Имеет внутри себя схему удвоения частоты подаваемого на них тактового сигнала. Обмен с периферией происходит на частоте 25 MHz.
Intel 486DX - 50 Обмен с периферией происходит по сравнению с 486DX2 на большей частоте, поэтому обеспечивает производительность примерно на 10% больше.
Intel 486DX4 - 75 Имеет внутри себя схему утроения (но не учетверения) частоты подаваемого на них тактового сигнала. При этом в три раза возрастает скорость обработки информации внутри процессора, но не обмена с памятью и внешними устройствами.
Intel Pentium - 66 Работает в среднем вдвое быстрее 486DX2 с той же частотой.
Intel Pentium - 100 Процессоры марки Pentium способны одновременно выполнять две инструкции машинного кода.
Motorolla 68030 - 33 Процессоры фирмы Motorolla производят умножение как одну операцию, а не путем последовательных сложений, что значительно повышает быстродействие на той же частоте, в этом их существенное отличие от процессоров фирмы Intel и ее клонов.
Motorolla 68LC040 - 49
Motorolla Power Mac - 80
Оперативная память
Оперативная память или ОЗУ или RAM (Random Access Memory) характеризуется емкостью - количеством байт одновременно хранящейся и участвующей в обработке информации. В системных платах раннего производства микросхемы памяти монтировались прямо на плате. В современных компьютерах на системной плате расположены разъемы для установки в них небольших съемных печатных плат с установленными на ней микросхемами памяти, которые называются SIMM - модули (Single In line Memory Module - плата с однорядным расположением микросхем памяти). Максимальный и наиболее распространенный размер памяти в различных микропроцессорах указан в таблице 4.
Стандартное время выборки из ОЗУ сейчас считается равным 70 нс (наносекунд). На него рассчитаны контроллер ОЗУ и кэш-память. Использование моделей памяти со временем выборки 80 нс приведет к появлению дополнительных тактов ожидания, а, следовательно, к снижению быстродействия. В последнее время появились модули со временем выборки 60 нс, но в большинстве системных плат эти модули не дают увеличения быстродействия, т.к. контроллер ОЗУ и кэш-память рассчитаны на 70 нс. Поэтому очень важна согласованность во всех устройствах.
Таблица 4
Тип микропроцессора RAM (max), MB RAM (обычный)
286 16 640 KB - 1 MB
386 32 1 MB-2 MB
486 64 4 MB
Pentium свыше 64 8-16 MB
Макинтош LC 475 36 4 MB
Бытует мнение, что чем больше объем ОЗУ, тем выше ее производительность. Это верно только отчасти. В результате исследований было установлено, что при работе с большинством деловых приложений: текстовые процессоры, базы данных, ЭТ и т.д., увеличение ОЗУ с 8 до 16 МБ практически не вызывает увеличения производительности. Поэтому, если вы не собираетесь использовать компьютер для компьютерной верстки или анимации, то ОЗУ объемом 8 МБ будет достаточно.
КЭШ память
В системах с быстрыми процессорами на пересылку данных из оперативной памяти в процессор и обратно уходит много времени, зачастую больше, чем на обработку этих данных внутри процессора. В таких системах предусмотрено специальное промежуточное ОЗУ - кэш-память (cache). Кэш-память представляет собой быструю оперативную память со временем выборки 15-20 нс. Однако если считывать данные из обычного ОЗУ в кэш-память заранее, например, пока процессор обрабатывает ранее загруженные данные, то можно значительно повысить производительность. Все процессоры семейства 486 имеют внутреннюю кэш-память 8 КБ, а процессоры 486DX4 и Pentium - 16 КБ. Помимо этого устанавливают дополнительную кэш-память в виде микросхем в специальные гнезда на системной плате, которую обычно называют внешней кэш-памятью или кэш-памятью второго уровня. При выборе объема внешней кэш-памяти необходимо учитывать следующее. Для большинства приложений типа текстовых редакторов, электронных таблиц, баз данных, настольных издательских систем и т.п. применение в процессорах с высокой тактовой частотой встроенной кэш-памяти объемом 8 КБ увеличивает производительность компьютера в среднем в 2.5 - 3 раза. Дополнительное подключение внешней кэш-памяти объемом 64 КБ дает увеличение производительности еще в среднем на 7-10%. Дальнейшее увеличение объема кэш-памяти с 64 до 256 КБ повышает производительность еще на 1-3%. Таким образом основную нагрузку берет на себя внутренняя кэш-память.
Жесткий диск
Жесткий диск (HDD) представляет собой устройство для долговременного хранения больших объемов информации и является внешним запоминающим устройством. Современные программные приложения, особенно под Windows занимают большой объем памяти 10-30 МБ, поэтому и емкость жесткого диска должна быть велика. В современных компьютерах устанавливаются ЖД от 640 МБ до 1.2 22ГБ (гигабайт). ЖД стационарно расположен в корпусе системного блока, т.е. не является средством транспортировки информации.
Устройство накопления на гибких магнитных дисках
В современных компьютерах в корпусе системного блока расположено также устройство накопления на гибких магнитных дисках (Floppy Flexible Drive). Гибкие магнитные диски предназначены для длительного хранения информации и для ее транспортировки. Устройство НГМД может быть рассчитано либо на дискеты 5.25 дюйма, либо на дискеты 3.5 дюйма. Дискеты 5.25 дюйма могут вмещать в себя до 1.2 МБ информации, 3.5 дюйма - до 1.44 МБ.
