Поколения ЭВМ, классификация современных компьютеров

Наступление эры персональных компьютеров возвестило скромной по своим

возможностям микросхемы Intel 4004первого микропроцессора, созданного в

1971 году командой во главе с талантливым изобретателем доктором Тедом

Хоффом. Сегодня его имя стоит на ряду с именами величайших изобретателей

всех времен и народов… Но вряд ли мудрый доктор знал в то время, во что

вольется созданный им компьютер на одном кристалле. Изначально процессор

4004 предназначался для микрокалькуляторов и был изготовлен по заказу

одной японской фирмы. К счастью для всех нас, фирма эта обанкротилась,

так и не дождавшись обещанного микропроцессора, и в результате

разработка перешла в собственность не ожидавшей такого счастья Intel. С

этого момента и началась эпоха персональных компьютеров, звездный час

которых настал в начале 1980-х. Именно тогда фирмой IBM был выпущен уже

ставшим легендарным компьютер IBM PC на основе нового микропроцессора

все той же фирмы Intel…

Сегодняшние процессоры от Intel быстрее своего прародителя более чем в

десять тысяч раз! А любой домашний компьютер обладает мощностью и

сообразительностью во многой во многой раз большей, чем компьютер,

управляющий полетом космического корабля Аполлон к Луне.

Типы и устройство микропроцессоров

Поколение --дарвиновский термин, как нельзя луче отражающий ту яростную

эволюционную борьбу, которая происходит в микропроцессорном мире. Каждое

поколение процессоров отличается не просто скоростью, но еще и формой,

внешним видом и, самое главное, внутренним устройством, архитектурой.

Поколения процессоров обычно совместимы между собой сверху вниз, то есть

программное обеспечение, написанное для более старого процессора будет

работать и на новом. Бывает и обратное, но это скорее исключение, чем

правило.

За всю 30-летнюю историю процессоров сменилось восемь поколений

процессоров Intel: 8088, 286, 386, 486, Pentium, Pentium II, Pentium

III, и вот не давно представили, полгода назад Pentium IIII.

В каждый отдельно взятый момент времени на массовом рынке присутствуют

не менее двух поколений: одноуходящее, менее производительное и поэтому

более дешёвое, и новое поколение лидер, которому через год предстоит

стать плетущимся в хвосте аутсайдером. Такое положение дел мы наблюдаем

и сегодня

Тактовая частота, измеряемая в мегагерцах (МГц), показывает, сколько

операций способен выполнить процессор в течение секунды. Эта величина,

обозначаемая цифрой в названии процессора (например Pentium II-233, то

есть процессор поколения Pentium II с тактовой частотой 233 МГц),--самая

важная характеристика скорости процессора. Сегодня гонка

модернизации--это именно гонка за увеличение тактовой частоты. Создание

новых поколений процессоров всего лишь средство эту более высокую

частоту реализовать.

Так? Так, да не совсем. В пределах одного поколения все ясно: чем больше

тактовая частота, тем быстрее процессор. А как же быть, если на рынке

имеются два процессора разных поколений, но с одинаковой тактовой

частотой? Например Pentium MMX-233 и Pentium II-233, AMD K6-300 и

Pentium II-300… Конечно, процессор нового поколения будет работать

быстрее на 5-10 процентов, в зависимости от задачи.

Выходитвсе не так просто? И есть некие дополнительные параметры,

определяющие скорость работы процессора?

Конечно же, есть. И кроются они в архитектуре процессора. В его

внутреннем устройстве.

Кеш память. В эту память компьютер помещает все часто используемые

данные, чтобы не ходить каждый раз за семь верст киселя хлебать --к

более медленной оперативной памяти и жесткому диску. По сути дела

кеш-памятей на компьютере несколько. Однасамая быстрая и маленькая,

встроена непосредственно в процессор. Этокеш-память первого уровня. Её

размер у Pentium MMX и Pentium II одинаков и составляет два блока по 16

килобайт в каждом.

Есть еще более медленная, но зато гораздо большая по размеру (в

настоящее время512 Кб (данные 1999г)) кеш-память второго уровня: ею

может похвастаться только Pentium II. Конечно же, обладая столь

увесистыми собственными мозгами, Pentium II соображает гораздо быстрее

своего предшественника.

Хроника противостояния

1995-1996 год. Intel вовсю рекламирует свою последнюю новинку процессоры

Pentium. Призыв: отказывайтесь от устаревших 486 компьютеров! --звучал

тогда шокирующе. И вот, неожиданно для всех, AMD и Cyrix объявляют: все

не так мрачно, возможности старой архитектуры 486 еще не исчерпаны. На

рынке появляются процессоры AMD K5 и Cyrix M1… Море достоинств:

во-первых, низкая цена (на 25-30 процентов ниже, чем у дорогих Pentium),

во-вторых не надо менять материнскую плату и прочную начинку--все

остается прежним. И, в-третьих, достойная производительность,

позволяющая 486 системам встать на один уровень с младшими модификациями

Pentium.

1997 год. Снова смена ценностей. Intel преподносит публике новую

игрушкуPentium MMX. История повторяется: в тот самый момент, когда

публику почти убедили выложить денежки на замену существующих плат

Pentium на более современные Pentium MMX, на рынке появляются новые

процессоры от AMDпервые модели К6, а Cyrix разрождается процессором М2.

1998 год. Оказывается, у старой архитектуры Socket 7 еще есть порох в

пороховницах! И вновь AMD и Cyrix преподносят публике множество новых

процессоров на старый лад. Новые модели К6 от AMD, работающие на

частотах до 350 МГц, схожи со структурой Pentium II от Intel; сверх

того, самые последние их модели К6 2 и К6 3D содержат дополнительную

изюминкунабор специальных команд под названием 3D Now! Для работы с

трехмерным изображением и звуком. И все этопо традицииза довольно низкую

цену. Не отстает и Cyrix со своим новым процессором 6х86 МХ(М2) на

подходе новый процессор под условным названием Cayenne. Однако

одновременно с этим Cyrix покупает у Intel на производство клонов

процессоров Pentium II.

Наконец, в гонку включается новый участниккомпания IDT Centaur

Technology с семейством процессоров С6. Впрочем, продукция IDT отнюдь не

претендует на роль лидера процессорного рынка и пользуется сравнительно

небольшим спросом. Лишь некоторые сборщики компьютеров наладили выпуск

домашних персоналок, построенных на базе С6.

К концу 1998 года младшей моделью для домашних компьютеров становится

Pentium II-233, цена которой опустилась до 100 долларов. Одновременно на

рынке появляется новый процессор под условным названием Xeon,

представляющий собой чуть усовершенствованный Pentium II с рабочей

частотой от 400 МГц.

Материнская плата

Устройство материнской платы

Материнская плата, самая большая и важная в компьютере. Именно она

выполняет функции моста, связывающего между собой все устройства ПК.

Фактически материнская плата это большая коллекция разъемов,

предназначенных для установки тех или иных комплектующих. Назову лишь

несколько основных типов.

Гнездо для установки процессора. На системных платах, предназначенных

для установки процессоров Pentium и Pentium MMX, а также новых

процессоров AMD и Сyrix M2, гнездо --квадратной формы, с многочисленными

дырочками под ножки процессора по краю рамки. Такой тип разъема носит

название Socket 7. На платах, предназначенных для установки процессора

Pentium II, а также нового процессора фирмы AMD под названием К7 мы

увидим уже не квадратное гнездо, а длинный щелевой разъем слот (тип Slot

1). На большинстве материнских плат, предназначенных для построения

домашних систем, сокет или слот имеется в единственном экземпляре (хотя

в продаже имеются и платы для построения двухпроцессорных систем).

1) Разъемы-слоты стандарта PCI. Как правило, их четыре (изредкаменьше).

Разъемы PCIобычно самые короткие на плате, белого цвета, разделённые

своеобразной перемычкой на две неравные части. Основным и чаще всего

единственным устройством, устанавливаемым с PCI-слот, является

видеокарта: лишь совсем недавно к ней присоединились новые звуковые кары

типа PCI.

2) Разъём Advanced Graphic Port (AGP). Специальный, более быстрый с

точки зрения пропускной способности слот, предназначенный для установки

видеокарт формата AGP. Ещё совсем недавно стандарт AGP, позволяющий

видеокартам работать с немыслимой доселе скоростью и использовать не

только свою оперативную память, но и оперативную память компьютера, был

изюминкой и исключительной особенностью материнских плат Pentium II.

Однако в последнее время появились снабженные этим разъемом платы

старого формата Socket 7.

3) Разъемы-слоты типа ISA. Гораздо более слабые в отношении пропускной

способности, чем слоты PCI, слоты ISA, по сути делачистейший анахронизм,

оставшейся ещё со времён компьютеров типа 386. Но парадокс!именно эти

слоты, а их более быстрые собратья PCI, являются наиболее дефицитными.

Именно к ним подключается громадное количество дополнительных карт:

звуковые платы, внутренние модемы, специализированные платы сканеров и

так далее. В итоге нередка ситуация когда все слоты ISA (а их бывает от

2 до 4) заняты и есть необходимость ещё в одном-двух. По внешнему виду

слоты ISA напоминают слоты PSI, только они почти в полтора раза длиннее

и цвет их не белый, а черный.

4) Слоты для установки оперативной памяти от слотов для установки плат

отличаются наличием специальных замков-защелок. На платах Pentium MMX,

как правило, предусмотрена установка двух типов памятиболее старого

формата SIMM (72 контакта) и новогобыстрой памяти типа DIMM (168

контактов). Слоты DIMM значительно короче слотов SIMM, так что путаницы

здесь не возникает. Количество слотов обоих типов может варьироваться от

2 до 4. Материнскую плату выбирать луче со слотами с более быстрой

оперативной памятью DIMM.

5) Контролеры портов. Под портами понимаются разъемы на задней стенке

компьютера, предназначенные для подключения таких внешних устройств, как

принтер, мобильный дисковод большой емкости (для этого предусмотрен так

называемый параллельный, или LPT), а также внешнего модема, манипулятора

типа мышь (через два последовательных порта COM1 и СОМ2 с разъемами 9 и

25 штырьков). Параллельный порт (LPT) всегда один, число же портом СОМ

может варьироваться от 2 до 4. Во многих платах Pentium II,

соответствующих стандарту АТХ, имеются ещё и специальные разъемы для

подключения мыши и клавиатурыкруглые разъемы типа PS/2. Ещё есть

последовательный порт USB, позволяющий подключить к компьютеру множество

внешних устройств соединенных в своеобразную цепочку (первое устройство

включается в компьютер, второе к первому и т.д.).

Основные характеристики материнских плат

Какими же важными параметрами характеризуется материнская плата?

1) прежде всегопоколением процессора, под который она предназначена.

Специальная материнская плата существует для каждого поколения

процессорадля Pentium, Pentium MMX и Pentium II. Установить процессор

одного поколения в материнскую плату другого чаще всего просто не

возможно.

2) Диапазоном поддерживаемых процессоров в рамках одного поколения. Чем

дороже и качественнее плата, тем больше процессоров она сможет

поддержать. К примеру, пусть плата поддерживает процессоры в диапазоне

233300 МГц. Это значит, что если мы хотим приобрести процессор нового

поколения с частотой 333 Мгц, нам придется менять материнскую плату.

Поэтому изначально надо брать плату с большим диапазоном. Ещё один

важный факторнадо обращать особое внимание на возможность поддержки

не-Intel процессоровтаких, как процессоры AMD и Cyrix.

3) Частотой системной шины. Это величина, прямо связанная с частотой и

скоростью процессора. Процессор фактически умножает рабочую частоту

материнской платыв 2, 2.5 или 3 раза (на выборе сочетания одного из

коэффициентов с частотой системной шины и основан способ так называемого

разгона процессоров). Обычно рабочими частотами для материнских плат

Pentium и Pentium MMX являются 66 и 75 МГц (так, процессор Pentium-166

работает в режиме 2.5х66 МГц), а также недокументированная частота 83

МГц. Сам факт наличия такой возможности отрицается практически всеми

разработчиками материнских плат, поскольку работа с такой высокой

тактовой частотой может привести к сбоям в работе аппаратуры. Впрочем,

сегодня частота 83 МГц уже потеряла былую привлекательность: рынок

завоевывают материнские платы с частотой системной шины в 100МГц.

4) Базовым набором микросхем чипсетом. Для каждого типа материнской

платы существует несколько основных чипсетов, различающихся по

представляемым ими возможностям и, соответственно, ценам. Конечно же,

наиболее популярным являются чипсеты фирмы Intel, например, набор

микросхем LX (Pentium II 233 333 МГц) или ВХ (Pentium II 233 400 МГц),

а также специализированный чипсет ЕХ, подогнанный под процессор Celeron.

На этих чипсетах построено великое множество материнских плат от самых

разных производителей. Не-Intel чипсеты можно пересчитать по пальцам,

однако большинство из них обладает весьма высоким качеством.

5) Фирмой-производителем. Самые известные производители материнских

плат: ABIT, ACORP, ASUStek, A-Trend, Data Expert, Elitegroup, FIC,

Gigabyte, Intel, Iwill, Shuttle, Soyo, Tyan.

6) Форматом материнской платы (форм-фактор), то есть способом

расположения на плате основных микросхем, слотов и т.д. Большая часть

плат для старых процессоров Pentium и Pentium MMX относятся к формату

Baby AT. Второй формат АТХ, к которому соответствуют многие платы

Pentium ММХ и все платы Pentium II. Третий форм-фактор NLX, которую

фирма Intel продвигает в последнее время.

7) Базовым набором слотов и разъемов. При выборе платы надо следить,

чтобы на ней имелось достаточно всех необходимых слотов разъемов для

памяти DIMM (не меньше двух), слотов ISA (не меньше трех) и видеоразъема

AGP.

8) Наличием интегрированных устройств. На многих современных материнских