Функции микропроцессорного комплекта (чипсета) — в помощь студенту

13.10.2018

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Материнская плата – мозг и сердце компьютера, которые связывают воедино все ключевые элементы системы. Делается это при помощи чипсета, который регулирует все входящие и исходящие сигналы, распределяя их по необходимым маршрутам. Что такое чипсет и как его найти в материнской плате, мы разберемся ниже.

Что такое чипсет в материнке

Чипсет – набор микросхем, собранных воедино для взаимодействия процессора компьютера с остальными модулями.

Без него такое взаимодействие невозможно, так как процессор не в состоянии передавать команды другим элементам напрямую. Таким образом, чипсет выполняет роль регулировщика. Он указывает направление, но не влияет на работу.

Выбирая материнскую плату, для своего компьютера, обращайте внимание не только на сокет, но и на чипсет.

Функции микропроцессорного комплекта (чипсета) - в помощь студенту

Функции чипсета

Основная функция – контроль и перераспределение сигналов. В зависимости от модели блока микросхем, определяются следующие характеристики:

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Кодирование изображений, звуковой и видеоинформации - в помощь студенту

Оценим за полчаса!
  • Количество слотов под карты памяти;
  • Количество процессоров, которое возможно установить на материнскую плату (МП);
  • Возможное для подключения число графических элементов;
  • Определяет возможность усовершенствования системы, путем повышения рабочей частоты процессора;
  • Современные модели поддерживают работу таких технологических новшеств как: совместная работа нескольких графических устройств обработки данных (видеокарт), технология сдвоенной работы элементов памяти, использование твердотельных накопителей, создавая буфер обмена для жестких дисков;
  • Поддержка работы с устаревшими модификациями контроллеров, или с их специализированными моделями;

Подводя итоги вышесказанному, делаем вывод, что чипсет позволяет работать системе:

  1. Быстро;
  2. Без сбоев;
  3. Оставляет возможность разгона компонентов МП и всего ПК в целом;

Устройство

Итак, в общих чертах мы разобрались что такое материнская плата и для чего ей нужен чипсет. Но, как он устроен до сих пор остается неясно. Давайте исправим эту оплошность. Заводя разговор о устройстве чипсета, в первую очередь определитесь о какой модели идет речь – старой или новой. Это имеет принципиальное значение.

Старые модели построены на взаимодействии двух отдельных блоков микросхем. Они назывались Северный и Южный мост. Название отражает их расположение на МП, относительно других элементов. Северный мост выполняет функции:

  • Обеспечения взаимодействия процессора с графическим устройством;
  • Обеспечение взаимодействия элементов оперативной памяти и процессора;

В свою очередь, Южный мост позволяет:

  1. Передавать сигналы от центрального процессора к накопительным дискам персонального компьютера;
  2. Координировать работу звуковой карты;
  3. Управлять оптическими приводами;
  4. Работа с прочими периферийными устройствами через контроллеры: USB, PCI, SATA и IDE;

Обратите внимание! Работа с различными элементами у каждого моста реализуется посредством системных шин, с различной пропускной способностью.

Новые модели построены по другой архитектуре, в которой Северный мост интегрируется в процессор и в качестве самостоятельного элемента остается только Южный мост. Такая технология позволяет увеличить скорость обработки и передачи информации, увеличивая быстродействие. Кроме того, использование технологии интегрированного моста дает возможность:

  • Уменьшить затраты на производство МП;
  • Освободить место, занимаемое Северным мостом, для других компонентов;
  • Элементы охлаждения процессора помогают поддерживать рабочую температуру чипсета в комфортном диапазоне, что сказывается на работе и долговечности;
  • За счет интеграции моста в процессор, снижается общее потребление энергии;

Функции микропроцессорного комплекта (чипсета) - в помощь студенту

Где находится

Расположение чипсета нетрудно определить по названию его мостов. Северный мост располагается в верхней части МП, в непосредственной близости от процессора.

Выглядит он как большая микросхема, оснащенная системой охлаждения в виде радиатора, или радиатора и кулера. Это необходимо по причине постоянных перегревов.

Новые модели МП могут не иметь обособленного Северного моста, так как он интегрирован в процессор.

Южный мост располагается в нижней части материнской платы, и его микросхема также оснащена системой охлаждения. Нагрузка на южный мост не такая существенная, поэтому в большинстве моделей в качестве охлаждения выступает один радиатор. Некоторые производители и вовсе не оснащают микросхему персональными элементами охлаждения.

Температура

Из-за повышенных нагрузок на чипсет, особенно на его Северный мост, микросхемы постоянно перегреваются. Для поддержания рабочей температуры чипсета, а также предотвращения перегрева, на чипсет устанавливается система охлаждения. При интенсивной работе на ПК, пользователю рекомендуется время от времени проверять температуру ключевых узлов, для предотвращения форс-мажорных ситуаций.

Функции микропроцессорного комплекта (чипсета) - в помощь студенту

Нормальная температура

Нормальной температурой считается диапазон в 55 – 70о. Индивидуальные показатели у каждой материнской платы разные и все зависит от производителя.

При необходимости узнать рабочую температуру, обратитесь за помощью к официальному производителю. Интересующая вас информация находиться на его сайте, в разделе описания устройства.

В крайнем случае обращайтесь в службу технической поддержки.

Пользователи, которые задаются вопросом как узнать температуру чипсета, могут выяснить это следующими способами:

  1. При помощи специальных утилит, показывающих текущую температуру процессора и других элементов;
  2. Используя устройства, измеряющие температуру поверхности, с которыми они соприкасаются;

В качестве программ подойдут:

  • EVEREST;
  • Speed Fan;
  • Speccy;

Они считывают данные, поступающие на термодатчик устройства и отображают их на экране. Минус такого метода заключается в том, что программы работают не со всеми датчиками.

Алгоритм ручной проверки:

  1. Берем устройство, считывающее температуру поверхности;
  2. Прикладываем детектор устройства к нижней части радиаторной решетки, расположенной на чипсете;
  3. К полученному результату прибавляем 5о;
  4. Отправляемся на сайт производителя и сверяем наши показатели с допустимыми;
  5. Если температура выше положенной, поменяйте термопасту, которая находится между радиатором и устройством;

Важно! Действия совершаются после обесточивания системы. Не лезьте щупом к микросхемам, если ПК подключен к розетке.

После замены термопасты, проведите повторные замеры. Если температура не снизилась – устанавливайте на радиатор дополнительное охлаждение в виде кулера.

Охлаждение

Охлаждение реализуется двумя устройствами:

  • Радиаторной решеткой, которая фиксируется на поверхности микросхемы при помощи термопасты;
  • Кулером, установленным поверх радиатора;

Северный мост комплектуются обоими устройствами, а Южный только радиатором.

Как узнать чипсет материнской платы на ноутбуке

Определение классификации чипсета материнской платы на ноутбуке производится следующим образом:

  1. При помощи «Диспетчера устройств». Для этого зайдите во вкладку системные устройства. Строчка, включающая в себя слово Chipset, содержит требуемую информацию;
  2. Установите на ноутбук программу AIDA64. С ее помощью легко узнать всю необходимую информацию;
  3. AIDA64 распространяется платно и если вы не желаете тратить деньги, на помощь придет CPU-Z. Она находится в свободном доступе и проста в освоении;
  4. На официальном сайте производителя ноутбука должна храниться информация, с перечнем технических характеристик устройства;

Так же вы можете прочитать статьи на темы Как узнать какой сокет на материнке и Как узнать характеристики материнской платы

Как узнать чипсет материнской платы Ссылка на основную публикацию Функции микропроцессорного комплекта (чипсета) - в помощь студенту Функции микропроцессорного комплекта (чипсета) - в помощь студенту

Источник: https://wi-tech.ru/materinskie-platy/chto-takoe-chipset/

Презентация «Назначение и функции чипсета в микропроцессорной системе»

Функции микропроцессорного комплекта (чипсета) - в помощь студенту

Тема урока: Назначение и функции чипсета в микропроцессорной системе

Функции микропроцессорного комплекта (чипсета) - в помощь студенту

В дословном перевода слово «chipset» означает «набор микросхем». И, действительно, компьютеры начальных моделей содержали десятки микросхем. С развитием технологии содержимое микросхем разместили в нескольких БИС (Больших Интегральных Схемах). Набор этих схем стали называть «чипсетом».

Чипсет — своеобразный посредник в общении процессора с остальными устройствами компьютерной системы. В задачи чипсета входит управление работой компонентов компьютера и обеспечение передачи данных между ними.

При этом, каждый чипсет обслуживает только архитектуру того процессора, под который был разработан.

Функции микропроцессорного комплекта (чипсета) - в помощь студенту

Как правило, чипсет интегрирует в себе функции следующих устройств: контроллера оперативной памяти; контроллеров кэш-памяти 2-го и/или 3-го уровня; контроллеров ПДП; контроллеров приоритетных прерываний; контроллера клавиатуры; контроллера мыши PS/2; контроллера инфракрасного порта; таймера реального времени; моста шины PCI; моста шины ISA и др.

Функции микропроцессорного комплекта (чипсета) - в помощь студенту

В процессе эволюции компьютерной разработчики пришли к следующей структуре: во главе системы стоял процессор; — далее следовала схема (связующее звено или «мост»), обеспечивающая работу процессора с «высокоскоростными устройствами» — оперативной памятью, шиной PCI-Express видеоадаптеров называемая «северный мост» (Northbridge); — еще далее следовал блок контроллеров интерфейсов дисковых систем, последовательных и параллельных портов и шин PCI, USB, FireWire, IDE, SATA и т.д. («медленные устройства») – «южный мост» (Southbridge). Свои названия мосты получили по аналогии с географической картой, на которой вверху располагается северный полюс, а внизу – южный.

Функции микропроцессорного комплекта (чипсета) - в помощь студенту

Архитектура без северного моста В процессорах последнего поколения северный мост уже встроен в микросхему самого процессора, что значительно повышает его производительность.

Поэтому на новых системных платах он вообще отсутствует — остается только южный мост.

На данном рисунке показана схема где отсутствует северный мост, так как его функцию на себя берет процессор со встроенным видео-ядром.

Источник: https://xn--j1ahfl.xn--p1ai/presentation/6992.html

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

  • Cтраница 1
  • Микропроцессорный набор — совокупность микропроцессорных Рё РґСЂСѓРіРёС… интегральных микросхем микропроцессорного комплекта Р‘Р�РЎ, номенклатура Рё количество которых необходимы Рё достаточны для построения конкретного изделия вычислительной или управляющей техники.  [1]
  • Микропроцессорный набор — совокупность микропроцессорных Рё РґСЂСѓРіРёС… интегральных микросхем микропроцессорного комплекта РќРЎ, номенклатура Рё количество которых необходимы Рё достаточны для построения конкретного изделия вычислительной или управляющей техники.  [2]

Р’ микропроцессорных наборах имеются Рё РґСЂСѓРіРёРµ микросхемы. Развернутое описание наборов содержится РІ специальной литературе.  [4]

Читайте также:  Признаки делимости чисел - в помощь студенту

В состав микропроцессорных наборов входят Б�С для построения каждого из этих устройств. Б�С ( субсистемы) памяти, из которых просто образуются ЗУ заданной разрядности и емкости.

Как правило, микросхемы ЗУ могут использоваться в составе самых различных микропроцессорных комплектов.

Специализированы функции Рё Сѓ Р‘Р�РЎ для периферийных устройств — это управление тем или иным периферийным аппаратом ( СЃРј. РіР».  [5]

Функции микропроцессорного комплекта (чипсета) - в помощь студенту Структура микропроцессора.  [6]

Первое поколение составили микропроцессорные наборы на четыре разряда ( бита), построенные на основе МДП-приборов с каналами р-гипа.

РћСЃРЅРѕРІР° набора — микропроцессор, выполняющий РІСЃРµ необходимые функции управления Рё обработки, СЂСЏРґ полупроводниковых микросхем постоянной памяти ( РџР—РЈ), несколько микросхем оперативной памяти ( РћР—РЈ), расширители устройств РІРІРѕРґР° — вывода.  [7]

Функции микропроцессорного комплекта (чипсета) - в помощь студенту Подключение РЈРЎРћ Рє Р­Р’Рњ.  [8]

Спецпроцессоры РЅР° базе микропроцессорных наборов используют для создания различного СЂРѕРґР° интеллигентных внешних устройств, способных самостоятельно выполнять СЂСЏРґ функций РїРѕ обработке информации. Важной особенностью таких спецпроцессоров является то, что РЅР° РЅРёС… может реализоваться система команд, наиболее удобная для обработки данных конкретного внешнего устройства. Так, спецпроцессор, используемый РІ интеллигентном устройстве СЃРІСЏР·Рё СЃ объектом, может иметь систему команд, ориентированную РЅР° работу СЃ модулями РІРІРѕРґР° — вывода аналоговых Рё дискретных сигналов, Р° также РЅР° первичную обработку информации Рё реализацию законов регулирования. Это позволяет выполнять такие устройства особенно эффективными именно для данного применения.  [9]

РџРѕ мере совершенствования микропроцессорных наборов Рё увеличения РёС… производительности, Р° также РїРѕ мере увеличения производительности Рё оснащенности персональных Р­Р’Рњ ( РџР­Р’Рњ) РІСЃРµ большее распространение получают так называемые РјРёРЅРё — РђР Рњ, хотя РёС… характеристики РІСЃРµ более приближаются Рє РђР Рњ-2, Р° РІ некоторых случаях Рё превосходят РёС…. Р—Р° РЅРёРјРё будущее РІ развитии РђР Рњ.  [10]

Отечественные 8 — Рё 16-разрядные микропроцессорные наборы. Р’ нашей стране выпускаются РњРџРљ достаточно широкого профиля.

Р’РѕРїСЂРѕСЃС‹ архитектурного построения РјРёРєСЂРѕ — Р­Р’Рњ РёР· РњРџРљ РјРѕРіСѓС‚ решаться РґРІСѓРјСЏ способами: или Р·Р° счет РІСЃРµ большей интеграции внутри кристалла, или интеграцией кристаллов РЅР° базе многошинной архитектуры.

Даже сам микропроцессор может быть реализован РЅР° РѕРґРЅРѕРј, РґРІСѓС… или более кристаллах.  [11]

Перспектива организации серийного производства микропроцессорных наборов Рё РјРёРєСЂРѕ — Р­Р’Рњ РЅРµ может РЅРµ оказывать влияние РЅР° развитие принципов Рё методов проектирования автоматизированных систем управления технологическими процессами, агрегатами Рё производством.  [12]

Блок управления РЅР° базе микропроцессорного набора РљР -580 может комплектоваться тремя типами модулей РІРІРѕРґР° — вывода: РІРІРѕРґР° дискретной информации датчиков РїРѕ 32 каналам, вывода управляющих сигналов РЅР° 16 каналов СЃ напряжением переменного тока РќРћ Р’, вывода управляющих сигналов РЅР° 16 каналов СЃ напряжением постоянного тока 24 Р’. Различные модификации блока управления отличаются номенклатурой Рё числом используемых модулей РІРІРѕРґР°-вывода.  [13]

РџСЂРё реализации автомата РЅР° микропроцессорных наборах 2-разрядной серии Рљ589 наибольшее быстродействие Рё надежность системы управления Р±СѓРґСѓС‚ достигнуты РІ случае разложения графа переходов РЅР° несвязные сомножители, число входных Рё выходных переменных которых РЅРµ превышает РґРІСѓС….  [14]

Появление больших интегральных схем Рё микропроцессорных наборов делает выгодным широкое применение специализированных Р­Р’Рњ для самых разнообразных задач обработки информации Рё управления. Р’ результате возрастает необходимость создания программ РЅР° технологических ( инструментальных) Р­Р’Рњ СЃ системами команд, отличающимися РѕС‚ систем команд специализированных Р­Р’Рњ. Средства автоматизации проектирования программ отделяются РѕС‚ вычислительных средств, исполняющих программы РІ процессе рабочего функционирования, что способствует созданию унифицированных технологических процессов Рё соответствующих автоматизированных систем, пригодных для проектирования программ специализированных, РјРёРЅРё — Рё микромашин. Возможность выделения процесса Рё средств производства программ РЅР° технологических Р­Р’Рњ РѕС‚ изготавливаемых программ усиливает промышленный характер РёС… создания.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Источник: https://www.ngpedia.ru/id167967p1.html

Микропроцессор: что нужно знать начинающим электронщикам

Микропроцессор (CPU или Центральный процессор*) – устройство обработки цифровой и аналоговой информации, основная часть аппаратного контроля системы, а заодно и главный инструмент, способный проводить арифметические и логические операции, записанные с использованием машинного кода.

Функции микропроцессорного комплекта (чипсета) - в помощь студенту

Основных функций у ЦП* несколько – передача данных между оперативной памятью и остальными компонентами ПК, синхронизация информации на внешних и внутренних накопителях, организация многопотоковой и многопрограммной работы в бесперебойном режиме, дешифрация машинного кода, синхронизация чисел разного регистра. И хотя перечисленные функции сложно переводимы на «обывательский язык», запомнить стоит следующее – «Центральный процессор» – важнейший элемент любого персонального компьютера.

И еще на заметку удивительный факт – за все те годы развития микропроцессоров им так и не нашлось никакой альтернативы.

Даже современные новинки от Intel, справляющиеся с нагрузкой в тысячу раз быстрее, чем все конкуренты из далекого прошлого, и домашние чипы, обгоняющие по скорости все компьютеры, находившиеся на базе космического корабля «Аполлон», покорившего Луну, так и остаются процессорами с одинаковыми задачами и целями…

Назначение и область применения микропроцессоров

Функционально микропроцессор предназначен для решения следующих задач:

  1. Поэтапное чтение и расшифровывание команд из основной и оперативной памяти, регистров и адаптеров внешних устройств.
  2. Обработка запросов при обслуживании компонентов персонального компьютера.
  3. Синхронизация данных на накопителях данных.
  4. Генерация сигналов управления узлами и блоками ПК.

Кроме того, важно понимать, из каких именно частей состоит любой процессор:

  1. Устройство обработки арифметических, логических и любых других числовых, символьных операций, появляющихся по ходу взаимодействия с компьютером.
  2. Центр управления и координации взаимодействия различных компонентов ПК (речь обо всем и сразу – об оперативной памяти, подключаемых клавиатурах и мышках, контроллерах USB, наушниках и прочем).
  3. Микропроцессорная память, отвечающая за последовательное хранение различных данных, действий и команд, для увеличения скорости обработки информации и непосредственной экономии времени (зачем дважды высчитывать один и тот же пример, если ответ уже хранится в заранее подготовленной ячейке?).
  4. Интерфейсная система – возможности взаимодействия с процессором через системы ввода-вывода.

История развития: первый микропроцессор

Транзисторы, электромеханические реле, сердечники, вакуумные лампы – первые процессоры, старательно выполнявшие несложные арифметические и логические операции, появились еще в далеком 1940 году, но оставались ненадежными, громоздкими, да и неприменимыми в бытовых условиях (основное назначение – государственные разработки, крупные и набирающие обороты перерабатывающие фирмы) – слишком большое выделение энергии, неконтролируемая теплоотдача, низкая скорость обработки данных. Мечтать о домашнем применении подобных чипов и не приходилось, хотя бы из-за нехватки свободного места. Поставить в какой-нибудь из комнат ЭВМ с микропроцессором получилось бы лишь во дворце.

Со временем все изменилось.

В 1970 году Эдвард Хофф, представлявший крупнейший отдел разработки компонентов для электронно-вычислительных машин, представил руководителям компании Intel интегральную схему, выполнявшую те же функции, что и чипы ЭВМ, но с маленьким нюансом – плата Эдварда помещалась в руке, обрабатывала 4 бита информации в секунду (конкуренты выдавали мощности в разы серьезнее – до 32 бит одновременно), и стоила в тысячу раз дешевле.

Первые калькуляторы снабжали именно процессором 4004 Эдварда Хоффа, которые появились в продаже в начале 1971 года. С этого момента, как принято считать, и началась эра новых процессоров, изменивших мир.

Дальше история развития микропроцессоров двинулась следующим путем:

  1. 1 апреля 1974 года. Intel вновь шокирует заинтересованную публику – на закрытых прилавках появилась модель 8080 с 6 тысячами транзисторов на крошечной схеме, объем памяти увеличен до 64 килобайт, проблемы с потреблением энергии решены, теплоотдача – практически нулевая. Чуть позже появился чип 8086, заложивший основы разрядности современных компьютеров.
  2. Октябрь 1985 года. В центре внимания снова Intel, с еще более неожиданной новинкой – моделью i 32-битная архитектура, новые возможности по управлению памятью, увеличенные мощности, тактовая частота в 16 МГц и общее быстродействие на уровне 6 Mips – мир и представить не мог, насколько быстро меняются возможности тех допотопных компьютеров, неожиданно получивших возможность работать с 4 Гб оперативной памяти и проводить тысячи арифметических действий всего за несколько секунд. А ведь впереди еще больше открытий!
  3. Осень 1989 года. Микропроцессор i80486DX, уместивший на крошечной плате 1.2 миллиона транзисторов, а еще сопроцессор и кэш-память, позволившая увеличивать текущую работоспособность компьютера путем промежуточного хранения некоторых данных, чисел, команд и действий. Общая производительность увеличилась до 16.5 Mips. Тактовая частота возросла до 16 МГц.
  4. Начало 1991 года. Появление i80486SX – штатное увеличение мощностей, долгие раздумья разработчиков из Intel на счет внедрения появляющихся чипов в ноутбуки и иные портативные устройства. Как результат – разные версии процессоров, рассчитанные под меняющиеся (иногда вычислительные, порой – контролирующие) нужды. Все эксперименты закончились появлением 2-го поколения МП (вроде i486DX2), поддерживающих новую технологию распределения мощностей между двумя разными ядрами центральной системы.
  5. Март 1995 года. Мир впервые знакомится с Intel Pentium, поставки чипов в магазинах для обычных пользователей – не за горами. Мощности увеличены до возможного (по тем годам) предела – 1 млрд. Mips.

Далее появились поставки многоядерных процессоров, затем появился Xeon и Intel Core, а после на мировом рынке загорелась новая звезда – модульные процессоры AMD. С тех пор (а именно с 2007 года) между двумя компаниями и ведется беспрерывная война за внимание пользователей.

На текущий момент хотя бы примерно описать состояние рынка МП невозможно – Intel Core представляет новые архитектуры микропроцессора (Coffee Lake, Skylake, Haswell, Kaby Lake) чуть ли не каждый год, а заодно меняет наименования семейства процессоров (Intel Core i3, i5, i7, i9). AMD старается удивлять низкими ценами и внушительными возможностями разгона. И кто в таком хаосе лидер – до сих пор не разобрать.

И современные, и давно известные миру МП легко разделить на четыре части:

  1. CISC – универсальная архитектура, появившаяся в 1980-ом году. Поддерживается расширенный список команд, простые операции выполняются достаточно долго, зато проблем со сложными не бывает из-за многозадачности.
  2. RISC – альтернатива первому варианту с усеченной памятью. Каждый процесс при выполнении разбивается на маленькие команды.
  3. VLIW, поддерживающие сразу несколько вычислительных устройств, и выполняющие операции параллельно для обеспечения максимального быстродействия.
  4. MISC – хитрая архитектура, позволяющая укладывать разные команды в одну большую ячейку. В итоге, при одном цикле работы, центральный процессор считывает все записанные команды за раз.

Основные характеристики

К основным характеристикам микропроцессора относятся:

  1. Тактовая частота – определяет общий уровень быстродействия.
  2. Разрядность – отвечает за скорость обработки информации за положенную единицу времени (пожалуй, основной характеристикой микропроцессора и является).
  3. Система команд – спецификация архитектуры чипа в зависимости от типа данных, предлагаемых инструкций, регистров и модулей памяти.
  4. Объем адресуемой памяти.

Особенности российских микропроцессоров

С 1998 года и по сей день в отечественном сегменте разработкой микропроцессоров занимается компания «МЦСТ».

Результаты впечатляющие – стабильное производство RISC систем, внедрение серии Эльбрус в применение на военно-оборонительных комплексах, космических станциях и засекреченных базах для передачи данных с максимальным уровнем шифрования.

Заслуги компании «МЦСТ» серьезные, хотя многими обывателями подобные «успехи» кажутся смешными, на фоне мировых гигантов вроде Intel и AMD.

Да, достижения еще не те, но и цели совсем разные, верно? Едва ли «Эльбрус» стоит расценивать, как игровой чип, способный запустить все современные развлечения в максимальном качестве – это, в первую очередь, система для сверхбыстрой обработки данных (прежде всего, военного назначения) в полевых и даже экстремальных условиях.

История развития процессоров из России:

  1. 1998 год. Первая модель SPARC с частотой 80 МГц.
  2. 2001 год. Корректировка модели SPARC, увеличение мощностей, снижение уровня потребляемой энергии, работа над третьей версией процессора с частотой в 500 МГц.
  3. 2004 год. Представлен E2K – процессор нового поколения, способный работать практически в любых условиях.
  4. 2005 год. Появление первых образцов «Эльбруса», эксперименты и взгляд в будущее – впереди долгие годы борьбы за мировое лидерство в области современных технологий…

Источник: https://ArduinoPlus.ru/mikroprocessor/

Устройство персонального компьютера

  Разрядность процессора показывает, сколько бит 
данных он может принять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт). Первые процессоры х86 были 16-разрядными.

Начиная с процессора 80386 они имеют 32-разрядную архитектуру.

Современные процессоры семейства Intel Pentium остаются 32-разрядными, хотя и работают с 64-разрядной шиной данных (разрядность процессора определяется не разрядностью шины данных, а разрядностью командной шины).

  В основе работы процессора лежит тот 
же тактовый принцип, что и в обычных 
часах. Исполнение каждой команды занимает определенное количество тактов.

В 
настенных часах такты колебаний 
задает маятник; в ручных механических часах их задает пружинный маятник; в электронных часах для этого 
есть колебательный контур, задающий такты строго определенной частоты.

В персональном компьютере тактовые импульсы задает одна из микросхем, входящая в микропроцессорный комплект (чипсет), расположенный на материнской плате.

Чем выше частота тактов, поступающих на процессор, тем больше команд он может исполнить в единицу времени, тем выше его производительность. Первые процессоры х86 могли работать с частотой не выше 4,77МГц, а сегодня рабочие частоты некоторых процессоров уже превосходят 500 миллионов тактов в секунду (500МГц).

  Тактовые 
сигналы процессор получает от материнской 
платы, которая, в отличие от процессора, представляет собой не кристалл кремния, а большой набор проводников 
и микросхем.

По чисто физическим причинам материнская плата не может 
работать со столь высокими частотами, как процессор. Сегодня ее предел составляет 100-133МГц.

Для получения 
более высоких частот в процессоре происходит внутреннее умножение частоты 
на коэффициент 3; 3,5; 4; 4,5; 5 и более.

  Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем 
обмен с другими устройствами, например с оперативной памятью. Для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают буферную область — так называемую кэш-память. Это как бы «сверхоперативная 
память».

Когда процессору нужны 
данные, он сначала обращается в 
кэш-память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение 
в оперативную память. Принимая блок данных из оперативной памяти, процессор 
заносит его одновременно и в 
кэш-память. «Удачные» обращения 
в кэш-память называют попаданиями 
в кэш.

Читайте также:  Структурирование информации - в помощь студенту

Процент попаданий тем 
выше, чем больше размер кэш-памяти, поэтому высокопроизводительные процессоры комплектуют повышенным объемом 
кэш-памяти.

  Нередко кэш-память распределяют по нескольким уровням. Кэш первого уровня выполняется 
в том же кристалле, что и сам 
процессор, и имеет объем порядка 
десятков Кбайт.

Кэш второго уровня находится либо в кристалле процессора, либо в том же узле, что и процессор, хотя и исполняется на отдельном 
кристалле.

Кэш-память первого и 
второго уровня работает на частоте, согласованной с частотой ядра процессора.

  Кэш-память третьего уровня выполняют на быстродействующих 
микросхемах типа SRAM и размещают 
на материнской плате вблизи процессора. Ее объемы могут достигать нескольких Мбайт, но работает она на частоте 
материнской платы.

Функции микропроцессорного комплекта (чипсета)

  Параметры микропроцессорного комплекта (чипсета) в наибольшей степени определяют свойства и функции материнской платы. В настоящее время большинство чипсетов материнских плат выпускаются на базе двух микросхем, получивших название «северный мост» и «южный мост».

  «Северный мост» управляет взаимосвязью четырех 
устройств: процессора, оперативной 
памяти, порта AGP и шины PCI. Поэтому 
его также называют четырехпортовым 
контроллером.

  «Южный 
мост» называют также функциональным контроллером. Он выполняет функции 
контроллера жестких и гибких дисков, функции моста ISA — PCI, контроллера 
клавиатуры, мыши, шины USB и т.п.

ПЕРИФЕРИЙНЫЕ 
УСТРОЙСТВА ПК

  Периферийные 
устройства персонального компьютера подключаются к его интерфейсам 
и предназначены для выполнения вспомогательных операций. Благодаря 
им компьютерная система приобретает гибкость и универсальность.

  •   По 
    назначению периферийные устройства можно 
    подразделить на:
  •   —    устройства ввода данных;
  •   —    устройства вывода данных;
  •   —    устройства хранения данных;
  •   —    устройства обмена данными.
  • Устройства 
    ввода знаковых данных
  • Специальные клавиатуры

  Клавиатура 
является основным устройством ввода 
данных. Специальные клавиатуры предназначены 
для повышения эффективности 
процесса ввода данных. Это достигается 
путем изменения формы клавиатуры, раскладки ее клавиш или метода подключения 
к системному блоку.

  Клавиатуры, имеющие специальную форму, рассчитанную с учетом требований эргономики, называют эргономичными клавиатурами. Их целесообразно 
применять на рабочих местах, предназначенных 
для ввода большого количества знаковой информации.

Эргономичные клавиатуры не только повышают производительность наборщика и снижают общее 
утомление в течение рабочего дня, но и снижают вероятность 
и степень развития ряда заболеваний, например туннельного синдрома кистей рук и остеохондроза верхних 
отделов позвоночника.

  Раскладка клавиш стандартных клавиатур далека от оптимальной. Она сохранилась со времен ранних образцов механических пишущих машин.

В настоящее время существует техническая возможность изготовления клавиатур с оптимизированной раскладкой, и существуют образцы таких устройств (в частности, к ним относится клавиатура Дворака).

Однако практическое внедрение клавиатур с нестандартной раскладкой находится под вопросом в связи с тем, что работе с ними надо учиться специально. На практике подобными клавиатурами оснащают только специализированные рабочие места.

  По 
методу подключения к системному блоку различают проводные и 
беспроводные клавиатуры. Передача информации в беспроводных системах осуществляется инфракрасным лучом. Обычный радиус действия таких клавиатур составляет несколько метров. Источником сигнала 
является клавиатура.

  1. Устройства 
    командного управления
  2. Специальные манипуляторы
  3.   Кроме обычной мыши существуют и другие типы манипуляторов, например: трекболы, пенмаусы, инфракрасные мыши.

  Трекбол в отличие от мыши устанавливается 
стационарно, и его шарик приводится в движение ладонью руки. Преимущество трекбола состоит в том, что он не нуждается в гладкой рабочей 
поверхности, поэтому трекболы нашли 
широкое применение в портативных 
персональных компьютерах.

  Пенмаус представляет собой аналог шариковой авторучки, на конце которой вместо пишущего узла установлен узел, регистрирующий величину перемещения.

  Инфракрасная 
мышь отличается от обычной наличием устройства беспроводной связи с 
системным блоком.

  Для компьютерных игр и в некоторых 
специализированных имитаторах применяют 
также манипуляторы рычажно-нажимного 
типа (джойстики) и аналогичные им джойпады, геймпады и штурвально-педальные устройства. Устройства этого типа подключаются к специальному порту, имеющемуся на звуковой карте, или к порту USB.

Устройства 
ввода графических 
данных

  Для ввода графической информации используют сканеры, графические планшеты (дигитайзеры) и цифровые фотокамеры. Интересно 
отметить, что с помощью сканеров можно вводить и знаковую информацию. В этом случае исходный материал вводится в графическом виде, после чего обрабатывается специальными программными средствами (программами распознавания 
образов).

Планшетные 
сканеры

  Планшетные 
сканеры предназначены для ввода 
графической информации с прозрачного 
или непрозрачного листового 
материала.

Принцип действия этих устройств 
состоит в том, что луч света, отраженный от поверхности материала (или прошедший сквозь прозрачный материал), фиксируется специальными элементами, называемыми приборами 
с зарядовой связью (ПЗС).

Обычно элементы ПЗС конструктивно оформляют 
в виде линейки, располагаемой по ширине исходного материала. Перемещение 
линейки относительно листа бумаги выполняется механическим протягиванием 
линейки при неподвижной установке 
листа или протягиванием листа 
при неподвижной установке линейки.

  •   Основными потребительскими параметрами планшетных сканеров являются:
  •   —    разрешающая способность;
  •   —    производительность;
  •   —    динамический диапазон;
  •   —    максимальный размер сканируемого материала.

  Разрешающая способность планшетного сканера 
зависит от плотности размещения приборов ПЗС на линейке, а также 
от точности механического позиционирования линейки при сканировании. Типичный показатель для офисного применения: 600-1200dpi (dpi — dots per inch — количество точек на дюйм). Для профессионального применения характерны показатели 1200-3000dpi.

  Производительность 
сканера определяется продолжительностью сканирования листа бумаги стандартного формата и зависит как от совершенства механической части устройства, так 
и от типа интерфейса, использованного 
для сопряжения с компьютером.

  Динамический 
диапазон определяется логарифмом отношения 
яркости наиболее светлых участков изображения к яркости наиболее темных участков. Типовой показатель для сканеров офисного применения составляет 1,8-2,0, а для сканеров профессионального 
применения — от 2,5 (для непрозрачных материалов) до 3,5 (для прозрачных материалов).

  1. Устройства 
    хранения данных
  2.   Необходимость во внешних устройствах хранения данных возникает в двух случаях:
  3.   —    когда на вычислительной системе обрабатывается больше данных, чем можно разместить на базовом жестком диске;
  4.   —    когда данные имеют повышенную ценность и необходимо выполнять регулярное резервное копирование на внешнее устройство (копирование данных на жестком диске не является резервным и только создает иллюзию безопасности).
  5.   В настоящее время для внешнего хранения данных используют несколько 
    типов устройств, использующих магнитные 
    или магнитооптические носители.
  6. Стримеры

  Стримеры 
— это накопители на магнитной 
ленте. Их отличает сравнительно низкая цена.

К недостаткам стримеров 
относят малую производительность (она связана прежде всего с тем, что магнитная лента — это устройство последовательного доступа) и недостаточную надежность (кроме электромагнитных наводок, ленты стримеров испытывают повышенные механические нагрузки и могут физически выходить из строя).

  Емкость магнитных кассет (картриджей) для 
стримеров составляет до нескольких сот Мбайт. Дальнейшее повышение 
емкости за счет повышения плотности 
записи снижает надежность хранения, а повышение емкости за счет увеличения длины ленты сдерживается низким временем доступа к данным.

ZIP-накопители

  ZIP-накопители 
выпускаются компанией Iomega, специализирующейся на создании внешних устройств для хранения данных.

Устройство работает с дисковыми носителями, по размеру незначительно превышающими стандартные гибкие диски и имеющими емкость 100/250 Мбайт. ZIP-накопители выпускаются во внутреннем и внешнем исполнении.

В первом случае их подключают к контроллеру жестких дисков материнской платы, а во втором — к стандартному параллельному порту, что негативно сказывается на скорости обмена данными.

Накопители 
HiFD

  Основным 
недостатком ZIP-накопителей является отсутствие их совместимости со стандартными гибкими дисками 3,5 дюйма. Такой совместимостью обладают устройства HiFD компании Sony. Они позволяют использовать как специальные носители емкостью 200Мбайт, так и обычные гибкие диски. В настоящее время распространение этих устройств сдерживается повышенной ценой.

Источник: https://student.zoomru.ru/informat/ustrojstvo-personalnogo-kompjutera/58364.465352.s3.html

Основы микропроцессорных систем (стр. 1 из 3)

  • БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
  • КАФЕДРА РЭС
  • РЕФЕРАТ
  • НА ТЕМУ:
  • «Основы микропроцессорных систем»
  • МИНСК, 2009

Развитие микроэлектроники в начале 1970-х г.г.

привело к появлению микропроцессоров (МП) – новой разновидности больших интегральных схем (БИС), представляющих собой универсальные по назначению, функционально законченные устройства, по своим функциям и структуре напоминающие упрощённый вариант процессоров обычных ЭВМ, но имеющие несравнимо меньшие размеры.

Микропроцессоры относятся к классу микросхем, особенностью которых является возможность программного управления работой БИС с помощью определённого набора команд.

Микропроцессор – это функционально законченное универсальное программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки цифровой информации и управление им, выполненное на одной или нескольких БИС.

Микропроцессорная БИС (МП БИС) – интегральная микросхема, выполняющая функцию МП или его части. По существу, это БИС с процессорной организацией, разработанной для построения микропроцессорных систем.

Микропроцессорный комплект (МПК) – это совокупность МП и других БИС и СБИС, совместимых по конструкторско-технологическому исполнению и предназначенных для совместного применения при построении МП, микроЭВМ и других вычислительных средств. (чипсет).

Логическая организация (архитектура) микропроцессоров ориентирована на достижение универсальности применения, высокой производительности и технологичности.

Универсальность МП определяется возможностью их разнообразного использования и обеспечивается программным управлением микропроцессором, позволяющим производить программную настройку МП на реализацию определённых функций, магистрально-модульным принципом построения, а также специальными аппаратно-логическими средствами: сверхоперативной регистровой памятью, многоуровневой системой прерываний, прямым доступом к памяти, программно-настраиваемыми схемами управления вводом-выводом и т.п.

Относительно высокая производительность МП достигается использованием для их построения быстродействующих БИС и СБИС и специальных архитектурных решений, таких, как стековая память, разнообразные способы адресации, гибкая система команд и др.

Технологичность микропроцессорных средств обеспечивается модульным принципом конструирования, который предполагает реализацию этих средств в виде набора функционально законченных БИС, легко объединяемых в соответствующие вычислительные устройства, машины, комплексы и системы.

Микропроцессоры при больших вычислительных и логических возможностях, высокой универсальности и гибкости характеризуется низкой стоимостью, уникально малыми размерами, высокой надёжностью.

Благодаря указанным особенностям МП служат системными элементами, на основе которых создаются различные универсальные и специализированные микропроцессорные системы, микроЭВМ, программируемые микроконтроллеры, непосредственно встраиваемые в приборы, машины, технологические установки, и позволяющие достигнуть значительного повышения уровня автоматизации технологических процессов, экономии энергии, сырья, материалов, повышения производительности и качества труда.

Достоинством МП по сравнению с большими процессорами является то, что мощности последних разделяются между многими пользователями (задачами), в то время как МП предназначен для использования одним пользователем (задачей). В результате значительно упрощается программное обеспечение.

В больших ЭВМ программные средства поддержки их функционирования (прежде всего операционная система) требуют больших накладных расходов в добавление к значительным затратам на аппаратные средства. Такого рода затраты значительно меньше или практически отсутствуют в микропроцессорных системах.

Достоинства МП ещё больше возрастают по мере увеличения их разрядности и быстродействия. Существующие МП во многих отношениях превосходят процессоры обычных и мини-ЭВМ, которые выпускались 10 лет назад.

Поэтому префикс “микро” следует интерпретировать с точки зрения размеров и стоимости МП и МП-систем, а не их возможностей.

МП характеризуется большим числом параметров, так как он, с одной стороны, функционально является сложным программно-управляемым цифровым процессором, т.е. устройством ЭВМ, а с другой – интегральной схемой или схемами с высокой степенью интеграции элементов, т.е. электронным прибором.

  1. В общем случае МП могут быть классифицированы по различным характеристикам основными из которых являются:
  2. 1) тип микроэлектронной технологии, используемой при изготовлении МП БИС.
  3. По технологической реализации различают:

р-МПД–технологии (первые виды МП), n-МДП–технологии, КМДП–технологии, TTL–технологии, ЭСЛ–технологии, И2Л–технологии. За исключением р-МПД–технологии и ограниченного применения TTL–технологии, все остальные эффективно применяются в настоящее время при изготовлении БИС и СБИС.

2) число кристаллов, образующих МП (однокристальные и многокристальные).

Однокристальные МП имеют фиксированную разрядность без возможности её наращивания, а также фиксированную систему команд, так как соответствующие командам микропрограммы “зашиты” внутри кристалла. Многокристальные МП имеют возможность наращивания разрядности за счёт последовательного соединения однотипных микропроцессорных элементов (секций), реализованных в виде отдельных БИС.

Отличительной особенностью многокристальных МП по сравнению с однокристальными является также то, что в них отсутствует фиксированная система команд. Пользователь имеет возможность создавать собственную систему команд.

Однако проектирование вычислительных устройств на основе многокристальных МП отличается большей сложностью.

3) тип корпуса (их порядка двух десятков);

4) разрядность. Разрядность МП показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт).

Разрядность МП во многом определяет уровень сложности задач, которые могут решаться с помощью конкретного комплекта МП.

Малоразрядные МП применяются в устройствах с двоично-десятичной системой счисления и невысоким быстродействием обработки данных (калькуляторах, кассовых аппаратах, измерителях параметров и т.д.).

Восьми- и шестнадцати разрядные МП обладают существенными вычислительными возможностями и находят применение при обработке алфавитно-цифровой информации, в системах связи, станках с ЧПУ и др.

Микропроцессоры высокой разрядности (32 и выше) позволяют создавать более компактные программы с минимумом команд, что резко снижает стоимость отладки программ, которая может достигать 50…70% стоимости всех технических средств микропроцессорного комплекса.

5) быстродействие (тактовая частота, время выполнения команд). Исполнение каждой команды занимает определенное количество тактов. Чем выше частота тактов, тем больше команд может исполнить МП в единицу времени, тем выше его производительность.

Производительность МП определяется временем решения ряда тестовых задач и зависит от быстродействия выполнения простых операций, разрядности, числа регистров общего назначения, структуры схем ввода-вывода и других факторов.

6) ёмкость адресуемой памяти. (объём).

Она характеризует информационные возможности МП-комплекса (к настоящему времени достигает десятков Гбайт) и с учётом широкой номенклатуры периферийных устройств, подключаемых к МП в составе комплекса (блоки ОЗУ большой ёмкости, накопители на гибких магнитных дисках, CD, принтеры, сканеры и т.д.), организация адресации памяти является одной из важнейших проблем проектирования МП-комплекса.

7) тип управляющего устройства;

8) система команд (число команд, способы адресации).

В процессе работы МП обслуживает данные, находящиеся в его регистрах (внутренних ячейках), в поле оперативной памяти, а также данные, находящиеся во внешних портах процессора. Часть данных он интерпретирует непосредственно как данные, часть данных – как адресные данные, а часть – как команды.

Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить МП над данными, образует так называемую систему команд МП. МП, относящиеся к одному семейству, имеют одинаковые или близкие системы команд. МП, относящиеся к разным семействам, различаются по системам команд и невзаимозаменяемые.

Различают МП с расширенной и сокращенной системой команд. Чем шире набор системных команд МП, тем длиннее формальная запись команды (в байтах), тем выше средняя продолжительность исполнения одной команды, измеренная в тактах работы МП.

Так, например, система команд процессоров IntelPentium в настоящее время насчитывает более тысячи различных команд.

Такие процессоры называют процессорами с раширенной системой команд – CISC-процессорами (CISC – ComplexInstructionSetComputer).

  • В противоположность CISC-процессорам в середине 80-х годов появились процессоры архитектуры RISC (ReducedInstructionSetComputer) – процессоры с сокращенной системой команд.
  • При такой архитектуре количество команд в системе намного меньше, и каждая из них выполняется намного быстрее.
  • CISC-процессоры используют в универсальных вычислительных системах.
  • RISC-процессоры используют в специализированных вычислительных системах или устройствах, ориентированных на выполнение единообразных операций.

Компания AMD выпускает МП семейства AMD–K6, в основе которых лежит внутренне ядро, выполненное по RISC-архитектуре, и внешняя структура выполненная по архитектуре CISC. Таким образом, появились МП совместимые с МП х86, но имеющие гибридную архитектуру.

Система команд МП, как правило, содержит следующие типы команд:

а) команды вычислений (арифметических и логических);

Источник: https://mirznanii.com/a/120918/osnovy-mikroprotsessornykh-sistem

Ссылка на основную публикацию