Глава 1

ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ.

ПРОЦЕССОРЫ

Персональный компьютер (ПК)  Personal Computer (PC)  недорогой компьютер, созданный на базе микропроцессора. ПК или персональные электронные вычислительные машины (ПЭВМ) в ряду компьютеров характеризуются небольшими размерами и мас­совым производством. Это позволяет делать их широкодоступным товаром, обеспечивающим обработку различной информации. ПК предназначены для обработки текстов, звука и изображений.

Персональный компьютер для удовлетворения требованиям общедоступности и универсальности применения должен обладать такими качествами, как:

• малая стоимость, находящаяся в пределах доступности для индивидуального покупателя;

• автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;

• гибкость архитектуры, обеспечивающая ее адаптируемость к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования и в быту;

• дружественность операционной системы и прочего программного обеспечения, обусловливающая возможность работы с ней пользователя без специальной профессиональной подготовки;

• высокая надежность работы (более 5000 ч на отказ).

ПК делятся на несколько классов (рис. 1.1). Если за признак классификации взять «тип решаемых на ПК задач», то IBM-совмес­тимые ПК могут быть разделены на: серверы; графические станции; портативные, ПК для корпоративных пользователей; ПК для дома и малого офиса (SOHO  Small Office, Home Office) и т. д.

В последние годы использование высокоскоростных 32- и 64-разрядных микропроцессоров и версий операционной системы UNIX привело к слиянию ПК с рабочими станциями. С другой сто­роны, создаются устройства, в которых объединяются функции пер­сонального компьютера с телевизором и телефонным аппаратом.

В связи с широким распространением ПК (по различным оцен­кам, их число превысило миллиард в 1998 или 2002 г.) на данном этапе важное значение приобретают:

• повышение безопасности компьютеров для пользователей (безопасный компьютер);

• уменьшение воздействия компьютеров на окружающую среду («зеленый компьютер»);

• минимизация энергопотребления (технология OnNow PC).

Безопасный компьютер  компьютер, при работе с которым здо­ровье людей не подвергается опасности. Считается, что основное вредное воздействие оказывают монитор, построенный на базе электронно-лучевой трубки, и электромагнитные поля, генерируе­мые компьютером. Для ограничения вредных воздействий компью­тера департамент труда Швеции в 1987 г. принял стандарт MPR I. В 1990 г. принят еще более жесткий стандарт MPR II. На смену MPR II пришли еще более жесткие требования шведского объеди­нения профсоюзов ТСО'92 (1992 г.) и ТСО'95 (1995 г.). Эти стандар­ты приняты многими странами. Мониторы, удовлетворяющие этим стандартам, имеют марку LR (Low Radiation  низкое излучение). Госсанэпиднадзор России в 1996 г. выпустил СанПин 2.2.2.54296 «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, пер­сональным электронно-вычислительным машинам и организации работ», которые по многим параметрам соответствуют вышеуказан­ным. По этим правилам продолжительность непрерывной работы взрослого пользователя компьютера не должна превышать 2 ч, ре­бенка  от 10 до 20 мин в зависимости от возраста. Минимальный перерыв определен в 15 мин. Расстояние от глаз пользователя до эк­рана монитора должно быть не менее 50 см, оптимально 6070 см. Расстояние от экрана монитора до задней стенки монитора соседне­го ряда должно быть не менее 2 м, а расстояние между боковыми стенками  не менее 1,2 м. Площадь на одного взрослого пользова­теля должна составлять не менее 6 м².

Зеленый компьютер  green computer  компьютер, характеризуе­мый уменьшенным воздействием на окружающую среду. При созда­нии модели «зеленого компьютера» поставлены задачи:

• охрана здоровья пользователей;

• понижение уровня радиационных и электромагнитных излучений;

• отказ от использования в производстве веществ, вредных для здоровья людей;

• утилизация отработанных компонентов компьютеров;

• уменьшение выделения тепла;

• обеспечение энергосбережения, т. е. понижение потребления электроэнергии.

Что касается последнего, то существует целая гамма оттенков «зеленого». Наиболее простой («светло-зеленый») компьютер имеет лишь программное обеспечение, следящее за ра­ботой пользователя. Если заданное время послед­ний не обращался к компьютеру, выдается ко­манда отключения монитора и внешних уст­ройств. Если компьютер не работает более длительное время, то он может полностью отключиться от электрического питания. При этом, однако, нужно пом­нить, что часто компьютер включен в информационную сеть и всегда должен быть готов к приему из нее сообщений. В компьютере сред­ней «зелености» в его структуру добавляется небольшой (с малым по­треблением электроэнергии) микропроцессор, который является «де­журным» и наблюдает за появлением требований на восстановление работоспособности и включает или выключает компьютер. В «тем­но-зеленом» компьютере к перечисленному добавляется использова­ние интегральных схем с малым потреблением электроэнергии.

Для «зеленых компьютеров» Международная ассоциация карт памяти персональных компьютеров (PCIMCA) предложила съемные карты PC, которые автоматически отключаются тогда, когда не уча­ствуют в работе системы. Экономия электроэнергии получается так­же за счет создания и использования специальных источников пи­тания. Последние снижают собственные потери при переходе ком­пьютера в режим малого потребления. Перспективным является замена одного источника питания группой малых, распределенных по компьютеру источников. В США зеленым называют компьютер, который соответствует требованиям Energy Star, разработанным Фе­деральным агентством по защите окружающей среды США (ЕРА).

Компьютеры, которым присваивается признак Energy Star (звезда энергетики), должны потреблять менее 60 Вт в режиме ожидания, причем монитор и системный блок  меньше 30 Вт.

Технология OnNow PC  способ управления энергопотреблением системы.

Сущность OnNow PC заключается в резком уменьшении по­требления электрической энергии, но так, чтобы система в любой момент времени была готова к работе без перезагрузки ОС (напри­мер, как готов телевизор, включаемый с помощью удаленного пуль­та). Система при включении остается способной реагировать на внешние события: нажатие кнопки пользователем, сигнал из сети. Происходит это за счет того, что небольшая, особая часть системы остается постоянно включенной.

Технология OnNow PC требует выполнения следующих условий:

• операционная система берет на себя управление энергопотреблением;

• все устройства, входящие в систему, должны допускать возможность эффективного регулирования потребления ими элек­трической энергии;

• должен быть предусмотрен ряд определяемых операционной системой последовательных энергетических состояний, пере­ ходящих из одного в другое.

Интеллектуальное управление электропитанием (Intel Intelligent Power Capability)  уменьшение потребления энергии путем вклю­чения именно тех логических блоков, которые требуются в данный момент.

Enhanced Intel Speed STep (EIST) идентичен механизму, осуществленному в процессорах Intel мобильных ПК, который позволяет процессору уменьшать его тактовую частоту, когда не требуется вы­сокая загрузка, таким образом значительно сокращая нагрев цен­трального процессора и потребление мощности.

Разработка последующих поколений компьютеров производится на основе больших интегральных схем повышенной степени интеграции, использования оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).