Материнские платы

Материнская плата (МП) – основная составная часть любого персонального компьютера (PC). ПроизводительностьPCзависит от тактовой частоты материнской платы и количества данных, обрабатываемых в единицу времени. Основными компонентами, находящимися на МП являются:

• CPU– процессор;

• FPU– сопроцессор;

• контроллер DMA(DirectMemoryAccess), позволяющий управлять транспортировкой данных минуяCPU;

• ROM-BIOS(BasicInputOutputSystem) – система, содержащая набор основных функций управления стандартными внешними устройствамиPC;

• Cache(кэш-память) –элементы памяти, имеющие, по сравнению с оперативной памятью, меньшее время доступа и содержащие информацию о данных, необходимыхCPUв первую очередь. Для кэш-памяти обычно используются очень дорогостоящие микросхемы статической памяти –SRAM(StaticRandomAccessMemory);

• RAM(оперативная память) различных видов;

• Slots(слоты карт расширения) для установки различных устройств.

Процессоры

Архитектура микропроцессоров также может быть существенным основанием для разделения компьютеров, содержащих:

• RISC(ReducedInstructionSetComputer) – микропроцессор с сокращенным набором команд;

• CISC– микропроцессор со сложным набором команд;

• EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing) – технологию вычислений с явным параллелизмом.

Производители RISC-процессоров: Sun Microsystems (UltraSPARC II, III), DEC (Alpha 21164), HP(PA-7150, PA-8000), SGI (MIPS R-10000), IBM (PPC-601, PPC-604), Motorola (88000), NEC (VR4111).

К CISC-архитектуре относятся все выпускаемые процессоры архитектуры «х86»:Pentium,PentiumPro,PentiumII,IIIи 4 корпорацииIntel, а также процессорыAMDиCyrix.

Основная идея архитектуры RISC заключается в сокращении набора команд процессора по сравнению с обычной архитектурой CISC до минимально необходимого. Обычно такой набор включает в себя несколько наиболее часто используемых команд загрузки и перехода, элементарные арифметические и логические команды, и небольшое количество служебных операций. Все остальные функции реализуются при помощи программ. Такая архитектура дает :

то, что простые команды, имеющие одинаковый формат, обрабатываются процессором с гораздо большей скоростью, т.к. исчезает необходимость в микропрограммном управлении. По сравнению с CISC,RISCтратит гораздо меньше времени на обслуживание самого себя.

С точки зрения требуемой площади кристалла реализация простого набора команд позволяет увеличить количество внутренних регистров процессоров, называемых КЭШ памяти, с минимальным доступом времени к ним. Кроме того, выполнение небольшого набора часто используемых команд увеличивает эффективность внутреннего конвейера процессора.

Если суперскалярные RISC-процессоры могут сегодня выполнять до четырёх команд в одном цикле, в качестве примера можно привести процессоры, изготовленные по технологииEPIC. Одним из первых процессоров, представителей технологииEPICявляетсяMerced, проектируемый по технологииIA-64.

Процессор илиCPU(CentralProcessingUnit) управляет, контролирует все элементы материнской платы. Подавляющее большинство современных процессоров совместимы с архитектуройIntel80x86. К середине 90-х годов корпорацияIntelзанимает лидирующее положение на рынкеCPU. Основные характеристики процессоров:

• степень интеграции чипа – сколько транзисторов может в ней уместиться, к примеру, дляIntel80586 – это от 3 млн. транзисторов на 3,5 см². Для более новых процессоров это соотношение выглядит следующим образом:PentiumIII(Katmai) имеет 9,5 млн. транзисторов при площади 106 мм²,PentiumIII(Coppermine) - 28 млн. транзисторов при площади 128 мм²,AMDAthlon(Thunderbird) имеет 37 млн. транзисторов при площади 120 мм²;

• внутренняя разрядность данных – количество бит, которое может одновременно обрабатываться внутриCPU(16, 32, 64);

• тактовая частота – частота внутреннего тактового генератора основного микропроцессора;

• адресация памяти – размер поддерживаемой памяти (1 Мбайт дляCPU8086/88, 4 Гбайт для 80486).

На рынке конкуренцию Intelсоставляют две фирмы:CyrixиAMD. КонкурентыIntelразработали спецификацию для маркировки своих процессоров 5-го и 6-го поколений –P-Rating. Данный показатель отражает тот факт, что производительность эталонной системы с подобным процессором эквивалентна и даже выше, чем у аналогичной машины с процессоромIntelсоответствующей тактовой частоты .

Процессор Р166+, являющийся совместным продуктом CyrixиIBM, на выставке СеВ1Т'96 получил наивысшую оценку журналаBYTEв категории «Лучшая технология». Этот процессор принадлежит к серии Сх6х86 (рабочее название «Ml») и является аналогомPentium, но на одинаковой тактовой частоте значительно производительнее. В процессоре примененоRISC-ядроMlи динамическое переименование регистров, чего нет вPentium. Стоимость процессоров отCyrixзначительно (почти в 2 раза) ниже.