Функции микропроцессоров. 
Функции микропроцессоров

1. Все производимые процессоры обладают специальной маркировкой, которая указывает на их принадлежность к определенному семейству (архитектуре) и основные характеристики. Ниже мы подробней и наглядней рассмотрим некоторые маркировки, чтобы Вы могли легко их читать и понимать всю заложенную в них информацию. Если по-простому, то архитектура — это набор инструкций и свойств, присущих не одной конкретной модели, а целому семейству микрочипов. Она определяет конструктивные особенности и организацию процессоров.

Архитектурам практически всегда присваивается код-name, т. е. кодовые имена, которые позволяют уже только по названию определить, в каком году была выпущена та или иная архитектура и какие характеристики заложены в моделях этой линейки.

Например, Intel имеет такие архитектуры для Core 2 Duo (архитектура Конрой): Lynnfield, Nehalem и т. п. AMD: Piledriver, Bulldozzer, Trinity.

Вывод. Если есть возможность пощупать процессор ручками, то уделите внимание его маркировке на лицевой стороне. Там можно найти массу дополнительной информации, неуказанной на коробке.

микропроцессор материнский плата hyper threading.

2. Процессор. Основные характеристики процессора

Микросхема, реализующая функции центрального процессора персонального компьютера, называется микропроцессором. Обязательными компонентами микропроцессора является арифметико — логическое устройство и блок управления.

Арифметико — логическое устройство отвечает за выполнение арифметических и логических операций, а устройство управления координирует работу всех компонентов и выполнение процессов, происходящих в компьютере.

Процессор компьютера предназначен для обработки информации. Каждый процессор имеет определенный набор базовых операций (команд), например, одной из таких операций является операция сложения двоичных чисел.

Технически процессор реализуется на большой интегральной схеме, структура которой постоянно усложняется, и количество функциональных элементов (типа диод или транзистор) на ней постоянно возрастает (от 30 тысяч в процессоре 8086 до 5 миллионов в процессоре Pentium II).

Тактовая частота задает ритм жизни компьютера. Чем выше тактовая частота, тем меньше длительность выполнения одной операции и тем выше производительность компьютера.

Под тактом мы понимаем промежуток времени, в течение которого может быть выполнена элементарная операция. Тактовую частоту можно измерить и определить ее значение. Единица измерения частоты — МГц — миллион тактов в секунду.

Другой характеристикой процессора, влияющей на его производительность, является разрядность. В общем случае производительность процессора тем выше, чем больше его разрядность. В настоящее время используются 18,16-, 32- и 64-разрядные процессоры, причем практически все современные программы рассчитаны на 32- и 64-разрядные процессоры.

Часто уточняют разрядность процессора и пишут, например, 16/20, что означает, что процессор имеет 16-разрядную шину данных и 20-разрядную шину адреса. Разрядность адресной шины определяет адресное пространство процессора, т. е. максимальный объем оперативной памяти, который может быть установлен в компьютере.

В первом отечественном персональном компьютере «Агат» (1985 г.) был установлен процессор, имевший разрядность 8/16, соответственно его адресное пространство составляло 64 Кб. Современный процессор Pentium II имеет разрядность 64/32, т. е. его адресное пространство составляет 4 Гб.

Производительность процессора является интегральной характеристикой, которая зависит от частоты процессора, его разрядности, а так же особенностей архитектуры (наличие кэш-памяти и др.). Производительность процессора нельзя вычислить, она определяется в процессе тестирования, т. е. определения скорости выполнения процессором определенных операций в какой-либо программной среде.

3. Фирменные технологии

Hyper Threading (гипер-поточность, HT);

впервые технология была применена в процессорахPentium 4, но работала не всегда корректно и зачастую больше тормозила процессор, чем ускоряла. Причиной был слишком длинный конвейер и не доведённая до ума система предсказания ветвлений. Применяется компанией Intel, аналогов технологии пока нет, если не считать аналогом то? что реализовали инженеры компании AMD в архитектуре Bulldozer.

Принцип системы таков, что на каждое физическое ядро, создаётся по два вычислительных потока, вместо одного. То есть, если у вас 4-х ядерный процессор с HT (Core i7), то виртуальных потоков у вас 8.

Прирост производительности достигается за счёт того, что в конвейер могут поступать данные уже в его середине, а не обязательно сначала. Если какие то блоки процессора, способные выполнить это действие простаивают, они получают задачу к выполнению. Прирост производительности не такой как у настоящих физических ядер, но сопоставимый (~50−75%, в зависимости от рода приложения). Довольно редко бывает, что в некоторых приложениях, HT отрицательно влияет на производительность. Связано это с плохой оптимизацией приложений под данную технологию, невозможность понять, что присутствуют потоки «виртуальные» и отсутствие ограничителей для нагрузки потоков равномерно.

Turbo Boost — очень полезная технология, которая увеличивает частоту функционирования наиболее используемых ядер процессора, в зависимости от уровня их загруженности. Очень полезна тогда, когда приложение не умеет использовать все 4 ядра, и загружает только одно или два, при этом их частота работы повышается, что частично компенсирует производительность. Аналогом данной технологии у компании AMD, является технология TurboCore.

SSE, 3dnow! инструкции. Предназначены для ускорения работы процессора в мультимедиа вычислениях (видео, музыка, 2D/3D графика и т. д.), а так же ускоряют работу таких программ как архиваторы, программы для работы с изображениями и видео (при поддержке инструкций данными программами).

• 3dnow! — довольно старая технология AMD, которая содержит дополнительные инструкции по обработке мультимедиа контента, помимо SSE первой версии.
• *А именно возможность потоковой обработки вещественных чисел одинарной точности.

Наличие самой новой версии — является большим плюсом, процессор начинает более эффективно выполнять определённые задачи при должной оптимизации ПО. Процессоры AMD носят похожие названия, но немного другие.

*ПримерSSE 4.1(Intel) — SSE 4A (AMD).

К тому же, данные наборы инструкций не идентичны. Это аналоги, в которых есть небольшие отличия.

Cool’n’Quiet, SpeedStep, CoolCore, Enchanced HalfState (C1E) и т. д.

Данные технологии, при низкой нагрузке уменьшают частоту процессора, посредством уменьшения множителя и напряжения на ядре, отключения части КЭШа и т. д. Это позволяет процессору гораздо меньше греться и потреблять меньше энергии, меньше шуметь. Если понадобится мощность, то процессор вернётся в обычное состояние за доли секунды. На стандартных настройках Bios практически всегда включены, при желании их можно отключить, для уменьшения возможных «фризов» при переключении в 3D играх.

Некоторые из этих технологий, управляют скоростью вращения вентиляторов в системе. К примеру, если процессор не нуждается в усиленном отводе тепла и не нагружен, скорость вентилятора процессора уменьшается (AMD Cool’n’Quiet, IntelSpeedStep).

Intel Virtualization Technology и AMD Virtualization.

Эти аппаратные технологии позволяют с помощью специальных программ запускать несколько операционных систем сразу, без какой либо сильной потери в производительности. Так же, её используют для правильной работы серверов, ведь зачастую, на них установлена далеко не одна ОС.

Execute Disable Bit и No eXecute Bit — технология, призванная защитить компьютер от вирусных атак и программных ошибок, которые могут вызвать крах системы посредством переполнения буфера.

Intel 64, AMD 64, EM64T — данная технология позволяет процессору работать как в ОС с 32-х битной архитектурой, так и в ОС с 64-х битной. Система 64 bit — с точки зрения выгоды, для рядового пользователя отличается тем, что в данной системе можно использовать более 3.25Гб оперативной памяти. В 32-х битных системах, использовать больший объём оперативной памяти не представляется возможным, из-за ограниченного объёма адресуемой памяти*.

Большинство приложений с 32-х bit архитектурой, можно запустить на системе с 64-х битной ОС.

4. Форм-факторы материнских плат и размеры (mm)

• 5. Чипсет, в свою очередь, состоит из двух главных компонентов — северного и южного мостов. В состав северного моста входит контроллер оперативной памяти, видеопроцессора, контроллеры шин DMI и FSB. Южный мост отвечает за порты «ввода-вывода» — то есть за работу всевозможных периферийных устройств (принтер, сканер, флеш-накопители, внешние жесткие диски и т. п.), а также за работу базовой системы «ввода-вывода» (BIOS).
• 6. Технология Hyper-Threading

Эта технология, первоначально рассчитанная на поддержку в серверах и мощных рабочих станциях, впервые получает свое воплощение в настольных компьютерах, начиная именно с модели процессора Pentium 4 с тактовой частотой 3.06 ГГц.

Суть технологии Hyper-Threading заключается в том, что один физический процессор (с одним конвейером и общей кэш-памятью второго уровня) распознается и работает в системе как два логических процессора. Операционная система при этом «видит» не один, а 2 процессора, тоесть система распознаёт один физический процессор как 2 логических. В результате, основная часть ресурсов процессора используется как обычно, но некоторые ресурсы могут быть продублированы и разделены. В результате, ядро будет одновременно обрабатывать две задачи, распределяя ресурсы между этими задачами более эффективно, нежели при похождении одной задачи. Кроме того, любая программа откомпилирована таким образом, что для ее выполнения необходимо занимать только часть ресурсов процессора. Чем лучше будет оптимизирован код программы под конкретный процессор, тем быстрее выполняется обработка этой программы.

Технология Hyper-Threading во время выполнения программы способна занять незадействованные блоки для выполнения другой задачи, что позволяет сократить время простоя процессора. Такой способ получил название виртуальная двухпроцессорность или двухпотоковость.

В процессоре с Hyper-Threading каждый логический процессор имеет свой собственный набор регистров (включая и отдельный счетчик команд), а чтобы не усложнять технологию, в ней не реализуется одновременное выполнение инструкций выборки/декодирования в двух потоках. То есть такие инструкции выполняются поочередно. Параллельно же выполняются лишь обычные команды. Короче говоря производительность систем с Hyper-Threading, как правило, значительно превышает аналогичные параметры компьютеров, построенных на основе процессоров традиционной архитектуры.

7. Основные производители BIOS (биос)

Основные производители BIOS это такие известные компании, как Award, AMI, Phoenix, они задают тон в этой области IT индустрии и все остальные мелкие производители BIOS в основном ориентируются на них. Рассмотрим подробнее каждого производителя базовой версии BIOS.

• 1. AwardBIOS компании AwardSoftware. Наиболее известный производитель BIOS. Распространенной была версия 4.51, затем 6.0, установленная на большинстве материнских плат. В 1998 году фирма Award была куплена компанией Phoenix, однако все разработки выходят под прежним брендом AwardBIOS или Phoenix-Award BIOS.
• 2. AMIBIOS компании AmericanMegatrendsInc (AMI). Компания занимает второе место по популярности среди производителей материнских плат. Основными потребителями данной BIOS, являются компании ASUStec, ASRock, MSI.
• 3. PhoenixBIOS компании PhoenixTechnologies. Компания производит BIOS, средства разработки, утилиты для управления FLASH-памятью.
• 8. Самые известные типы оперативной памяти — SIMM, DIMM, DDR, DDR2, DDR3. SIMM — настоящее ископаемое. Была двух поколений на 30 и 72 контактов. На 72 контакта, в свою очередь, делилась на два вида FPM (FastPageMode) и EDO (ExtendedDataOut). FPM использовался до первого пентиума включительно, это было в 1995 году. Потом появился EDO, который оказался быстрее и круче. И кстати, компьютеры, которые поддерживали EDO, могли работать с FPM, но не наоборот. DIMM. Так назывался SDRam (Synchronous RAM), он увидел свет в 1996 году и продержался до 2001;го. Большинство Intel-ов и Celeron-ов использовали именно этот тип памяти. А потом настала эпоха DDR (DoubleDataRate). Эта технология, по сути, стала развитием SDRam. Появилась она в 2001;ом, а ключевое её преимущество заключалось в том, что ускорение работы достигалось не удвоением тактовой частоты, а передачей данных дважды за один такт. DDR2 — более новый вариант DDR. Теоретически, работал в 2 раза быстрее, учитывая, что контактов на плате у него 240, а у предшественника — 184. DDR3 — ещё более новый тип памяти, работает ещё быстрее и ещё круче. Число контактов у него совпадает с таковым у DDR2, но из-за ключа они не совместимы. RIMM — ещё один тип памяти, который не очень прижился на ПК. Появился он в 1999 году и использовался в PlayStation 2 и Nintendo 64.
• 9. если имеются слоты разных слотов — да, если только одного типа, то нет
• 10. Количество слотов оперативной памяти обычно составляет от 2 до 6 слотов
• 11. Видеокарта не понадобится если процессор имеет встроенный (интегрированный) видеочип и встроенные разъемы подключения на материнской плате
• 12. Обычное количество слотов от 1 до 2 PCIExpressx16
• 13. Аудио контроллер — тип звукового контроллера, установленного на материнской плате. Существует три основных типа звукового контроллера: AC'97, HDA, DSP.

AC'97 поддерживает 16-ти битный звук с частотой дискретизации до 48 кГц и объемный звук 5.1. Функции по обработке звука возложены на южный мост чипсета и центральный процессор. Материнскую плату с AC'97 можно рекомендовать для офисных, недорогих компьютеров.

HighDefinitionAudio (HD) — новый стандарт, поддерживает 32-х битный звук с частотой дискретизации до 192 кГц, форматы объемного звука 5.1 и 7.1. Функции по обработке звука возложены на южный мост чипсета и центральный процессор. Встроенный звуковой контролер HDA выдает звук несколько лучшего качества, по сравнению с AC'97.

DigitalSignalProcessor (DSP) — отдельная микросхема, установленная на материнской плате, позволяет добиться более качественного звука и дополнительных звуковых эффектов по сравнению с интегрированным вариантом (AC'97, HDA). Материнская плата с отдельным DSP отлично справится с созданием 3-х мерного звукового сопровождения игр.

EnvironmentalAudioExtensions (EAX) — интерфейс, разработанный компанией CreativeLabs для звуковых карт. EAX используется для создания ощущения реальности окружающей среды в играх с помощью звука. Для получения эффекта компьютерная игра также должна поддерживать EAX.

Звуковая схема — число звуковых каналов.

Современные звуковые контроллеры, установленные на материнской плате, поддерживают практически все существующие системы объемного звучания.

• 2.0 — поддерживает стереофонический режим.
• 5.1 — поддерживает систему объемного звука 5.1 — пять каналов плюс один канал сабвуфера (всего шесть звуковых каналов).
• 7.1 — поддержка системы объемного звука 7.1 — семь каналов плюс один канал сабвуфера (всего восемь звуковых каналов).
• 9.1 — поддержка системы объемного звука 9.1 — девять каналов плюс один канал сабвуфера (всего десять звуковых каналов).

PS. Поддержка многоканальной звуковой схемы (5.1, 7.1, 9.1 и т. п.) дает возможность построить домашний кинотеатр на базе компьютера с минимальными дополнительными затратами.

• 14. RedundantArrayofIndependentDisks — избыточный массив независимых дисковRAID-массив
• 15. Вне зависимости от того, чем вы занимаетесь на своем компьютере, система хранения информации играет в нем важнейшую роль. В большинстве персональных компьютеров имеется одно или несколько из перечисленных ниже устройств:
  • ? Дисковод для гибких дисков
  • ? Жесткий диск
  • ? CD-ROM дисковод

Как правило, эти устройства подключаются к компьютеру через интерфейс IDE. Фактически этот интерфейс является стандартным способом подключения устройства хранения данных к компьютеру. В действительности «IDE» — не настоящее техническое название для стандарта интерфейса. Настоящее название, «AT Attachment» («интерфейс АТА») свидетельствует о том, что интерфейс изначально разрабатывался для компьютеров IBM AT. Из этой статьи вы узнаете об эволюции стандарта IDE/ATA, о том, что такое схема расположения выводов, а также значение в IDE понятий «ведущий» и «ведомый».

Большинство системных плат снабжаются интерфейсом IDE. Этот интерфейс часто называют IDE контроллером, что в принципе неправильно. Он фактически является хост-адаптером в том смысле, что предназначается для подключения отдельного комплектного устройства к компьютеру (хосту). Собственно контроллер располагается на плате, подключенной к жесткому диску. Вот почему его в первую очередь называют встроенной электроникой управления диском (IntegratedDriveElectronics, IDE)!

Хотя интерфейс IDE разрабатывался для подключения накопителей на жестких дисках, он эволюционировал в универсальный интерфейс для подключения встроенных накопителей на гибких дисках, дисководов CD-ROM и даже устройств для резервного копирования данных на магнитную ленту. Он очень часто применяется для подключения встроенных накопителей, но для подключения внешних устройств его используют редко.

Существует несколько разновидностей ATA, причем каждая новая модификация обеспечивает определенные преимущества перед предыдущим стандартом и обладает обратной совместимостью.

16. Sata Controller Mode Option (SATA RAID/AHCI Mode).

Данная опция предназначена для включения в современных чипсетах режима для работы с жесткими дисками. В зависимости от типа используемого вами жесткого диска вы сможете настроить режим работы между чипсетом и жестким диском.

Режим Compatibility выставляет режим простой совместимости. В зависимости от установленной операционной системы и вашего жесткого диска скорее всего при таком режиме все будет работать корректно.

Режим AHCI (AdvancedHostControllerInterface) рассширенный протокол для работы с накопителем. Современный механизм который работает только с SATA 2 жесткими дисками. В этом режиме работы задействуются все возможности современных жестких дисков. Такая как «Горячая замена» и встренная очередность комманд.

Не все чипсеты поддерживают данную технологию. Переключать в режим AHCI можно только перед установкой операционной системы. Если же у вас уже установлена операционная система то при переключении в BIOS в режим AHCI компьютер вылетит в синий экран и выдаст вот такую ошибку STOP 0×07B, INACCESSIBLE_BOOT_DEVICE.

Включаем данный режим перед установкой операционной системы и во время установки устанавливаем специальный драйвер для работы со SCSI устройствами. Или же бесплатный драйвер UniATA который внедряет поддержку AHCI в Window.

Еще одним вариантом является в уже установленную Windows копирования msahci. sys и внесения его в реестр в двух местах — в список служб и в CriticalDeviceDatabase.

Режим SATA RAID данный режим предназначен для создания массива на компьютере. Это подразумевает наличие двух и более жестких дисков одинкаовой емкости серийных номеров и из одной партии. В объединение их в массив данных ц ель таких мероприятий разная от увеличения быстродействия до увеличения сохранности данных.

Рекомендация — Если вы используете современный жесткий диск с SATA 2 интерфейсом и ваш чипсет имеет пожддержкуAHCI то рекомендуем установить специальный драйвер и включить режим работы как AHCI это в целом поднимет производительность вашей системы. Если же вы не хотите заморачиваться то выставите значение в Compatibility или же в Disabled. Тогда ваш жесткий диск станет работать как простой IDE жесткий диск.

• 17. USB или IEEE 1394 (также называемый кабелем FireWire либо i. Link)
• 18. количество слотов PCI обычно бывает от 3 до 8
• 19. к PCI присоединяются звуковые карты, ТВ-тюнеры, модемы, сетевые карты и т. д., а к PCIe видеокарта
• 20. Типы звуковых карт

Если устройство правильно и без явных огрехов спроектировано, важнейшими элементами, отвечающими за качествовоспроизведения и записи будут преобразователи. Дешевые ЦАПы обходятся с сигналом плохо: выходной поток богат на искажения, имеет слабый сигнал, шумит. Именно поэтому звук получается недетальным, нечетким, неестественным.

Более серьезные преобразователи используют различные системы фильтрации, коррекции, сглаживания сигнала, интерполяции и прочего, что в результате благоприятно сказывается на качестве звука.

Дешевые звуковые карты.

Таким образом, лишь увидя преобразователь, установленный на плате, можно вынести предварительный вердикт об уровне звучания устройства. Например, в мультимедийных и встроенных картах очень распространены дешевые преобразователи компанииSigmatel, которые звучат весьма плохо.

На более дорогих платах используются преобразователи фирм AKM, Wolfson, Burr-Brown — их наличие говорит о хорошем потенциале продукта.

Преобразователи — не единственное звено, ответственное за качество звука. Его может испортить дешевая схемотехника, вносящая помехи, шумы и искажения в аналоговый сигнал, а также драйверы и сигнальный процессор платы.

Встроенные звуковые карты.

Такие звуковые карты встроены прямо в материнские платы. На материнскую плату напаивают входы и выходы, чипы АЦП и ЦАП. Сигнальный процессор в таких картах отсутствует, и всю вычислительную обработку берет на себя центральный процессор компьютера.

Подобное звуковое решение почти бесплатно, потому и для непритязательных пользователей более чем приемлемо. При прослушивании MP3-файлов низкого качества и несжатого аудио с компакт-диска Вы не почувствуете разницы, а если запишите свой голос через микрофон, то скорее всего его не узнаете. К встроенным звуковым картам нецелесообразно подключать колонки дороже $ 20.

Мультимедийные звуковые карты.

Это наиболее старая категория плат: именно они появились первыми и сделали компьютер средством воспроизведения и записи музыки. В отличие от встроенных, эти карты обладают собственным сигнальным процессором, что позволяет разгрузить центральный процессор компьютера и повысить быстродействие.

Как правило, качество звука мультимедийных карт выше, чем встроенных. К ним можно смело подключать не самые плохие компьютерные колонки и наборы акустики. Качество записи звука на любительском уровене. Несложные программы для работы со звуком будут нормально функционировать.

Сейчас в этом секторе рынка доминирует компания Creative с линейками продуктов SoundBlasterAudigy/Audigy2 и SoundBlasterLive ! Ценовой диапазон: $ 20−80 .

Полупрофессиональные звуковые карты.

Эти карты выпускают производители профессионального музыкального оборудования, ориентируясь не на музыкантов, а на аудиофилов. Они отличаются от мультимедийных профессиональными схемотехническими решениями и высоким качеством преобразователей. Они идеально подходят для прослушивания музыки. При наличии хорошей акустики или приличных наушников вы сможете получить звучание, близкое к Hi-Fi системе.

Такие карты комплектуются драйверами для профессиональных программ для работы с музыкой и звуком, и станут отличным стартом для начинающего музыканта. Карта Audiophile 2496 от компании M-Audio до сих пор остается любимым продуктом начинающих музыкантов. Ценовой диапазон: $ 80−200.

Профессиональные звуковые карты.

Эти карты рассчитаны на профессиональных музыкантов, аранжировщиков, музыкальных продюсеров. Их особенности: высочайшее качество воспроизведения и записи звука, минимум искажений, максимум возможностей для работы с профессиональным ПО и подключения профессионального оборудования. У профессиональных карт, как правило, нет мультимедийных драйверов, что делает многие из них бесполезными в играх.

Многие карты располагают внешним блоками, куда выводятся все разъемы для удобства подключения. Эти карты рассчитаны на подключение профессиональных акустических мониторов, микшерных пультов, предусилителей и прочих студийных устройств. Впрочем, недорогие профессиональные карты могут стать лучшим выбором для настоящего ценителя качественного звука. Ценовой диапазон: выше $ 200 .

Основы MIDI.

Различные синтезаторы и звуковые платы связываются между собой при помощи MIDI интерфейса. Если вы заглянете на заднюю панель любого синтезатора, то, найдете там 5-контактные гнезда MIDI входов и выходов, которые маркируются как MIDI In, MIDI Out иMIDIThru.

Спецификация MIDI была принята в 1982 году, а до этого синтезаторы разных производителей имели разные архитектуры и системы управления. Это было очень неудобно для музыкантов — ведь при покупке каждого нового инструмента приходилось «с нуля» изучать принципы его работы.

Поэтому-то и возникла идея стандартизировать синтезаторы и другое сопутствующее оборудование и принять единую систему обмена данными между ними. В результате и появился MusicInstrumentsDigitalInterface — цифровой интерфейс музыкальных инструментов. А через некоторое время им стали оборудовать подавляющее большинство студийных устройств.

Если вы соедините все свое оборудование при помощи этого интерфейса, то сможете заставить его работать в единой системе: с одного синтезатора можно будет обращаться к звукам другого, цифровые магнитофоны будут запускаться при нажатии кнопки в компьютерной программе и т. д. Итак, MIDI интерфейс — это единый стандарт передачи управляющей информации между цифровыми музыкальными инструментами и другим студийным оборудованием.