Материнские платы

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

• CPU – процессор;

• FPU – сопроцессор;

• контроллер DMA (Direct Memory Access), позволяющий управлять транспортировкой данных минуя CPU;

• ROM-BIOS (Basic Input Output System) – система, содержащая набор основных функций управления стандартными внешними устройствами PC;

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

• 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 (Reduced Instruction Set Computer) – 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, Pentium Pro, Pentium II, III и 4 корпорации Intel, а также процессоры AMD и Cyrix.

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, RISC тратит 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 технологии EPIC. Одним из первых процессоров, представителей технологии EPICявляется Merced, проектируемый по технологии IA-64.

Процессор или CPU (Central Processing Unit) управляет, контролирует все элементы материнской платы. Подавляющее большинство современных процессоров совместимы с архитектурой Intel 80x86. К середине 90-х годов корпорация Intel занимает лидирующее положение на рынке CPU. Основные характеристики процессоров:

• степень интеграции чипа – сколько транзисторов может в ней уместиться, к примеру, для Intel 80586 – это от 3 млн. транзисторов на 3,5 см². Для более новых процессоров это соотношение выглядит следующим образом: Pentium III (Katmai) имеет 9,5 млн. транзисторов при площади 106 мм², Pentium III (Coppermine) - 28 млн. транзисторов при площади 128 мм², AMD Athlon (Thunderbird) имеет 37 млн. транзисторов при площади 120 мм²;

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

• тактовая частота – частота внутреннего тактового генератора основного микропроцессора;

• адресация памяти – размер поддерживаемой памяти (1 Мбайт для CPU 8086/88, 4 Гбайт для 80486).

На рынке конкуренцию Intel составляют две фирмы: Cyrix и AMD. Конкуренты Intel разработали 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 процессором Intel соответствующей тактовой частоты .

Процессор Р166+, являющийся совместным продуктом Cyrix и IBM, на выставке СеВ1Т'96 получил наивысшую оценку журнала BYTE в категории «Лучшая технология». Этот процессор принадлежит к серии Сх6х86 (рабочее название «Ml») и является аналогом Pentium, но на одинаковой тактовой частоте значительно производительнее. В процессоре применено RISC-ядро Ml и динамическое переименование регистров, чего нет в Pentium. Стоимость процессоров от Cyrix значительно (почти в 2 раза) ниже.