Классификация средств вычислительной техники

Контрольная работа

Классификация средств вычислительной техники

История развития средств вычислительной техники

Все IBM-совместимые персональные компьютеры укомплектованыIntel-совместимыми процессорами. История развития микропроцессоров семейства Intel вкратце такова. Первый универсальный микропроцессор фирмы Intel появился в 1970 г. Он назывался Intel 4004,был четырехразрядным и имел возможность ввода/вывода и обработкичетырехбитных слов. Быстродействие его составляло 8000 операций всекунду. Микропроцессор Intel 4004 был рассчитан на применение впрограммируемых калькуляторах с памятью размером в 4 Кбайт.

Через три года фирма Intel выпустила процессор 8080, которыймог выполнять уже 16-битные арифметические операции, имел 1б-разрядную адресную шину и, следовательно, мог адресовать до 64 Кбайтпамяти (2 516 0=65536). 1978 год ознаменовался выпуском процессора8086 с размером слова в 16 бит (два байта), 20-разрядной шиной имог оперировать уже с 1 Мбайт памяти (2 520 0=1048576, или 1024Кбайт), разделенной на блоки (сегменты) по 64 Кбайт каждый. Процессором 8086 комплектовались компьютеры, совместимые с IBM PC иIBM PC/XT. Следующим крупным шагом в разработке новых микропроцессоров стал появившийся в 1982 году процессор 8028б. Он обладал24-разрядной адресной шиной, мог распоряжаться 16 мегабайтами адресного пространства и ставился на компьютеры, совместимые с IBMPC/AT. В октябре 1985 года был выпущен 80386DX с 32- разряднойшиной адреса (максимальное адресное пространство - 4 Гбайт), а виюне 1988 года - 80386SX, более дешевый по сравнению с 80386DX иобладавший 24-разрядной адресной шиной. Затем в апреле 1989 годапоявляется микропроцессор 80486DX, а в мае 1993 - первый вариантпроцессора Pentium (оба с 32-разрядной шиной адреса).

В мае 1995 года в Москве на международной выставке Комтек-95фирма Intel представила новый процессор - P6.

Одной из важнейших целей, поставленных при разработке P6,было удвоение производительности по сравнению с процессором Pentium. При этом производство первых версий P6 будет осуществлятьсяпо уже отлаженной "Intel" и используемой при производстве последних версий Pentium полупроводниковой технологии (О,6 мкм, З,З В).

Использование того же самого процесса производства дает гарантиютого, что массовое производство P6 будет налажено без серьезныхпроблем. Вместе с тем это означает, что удвоение производительности достигается только за счет всестороннего улучшения микроархитектуры процессора. При разработке микроархитектуры P6 использовалась тщательно продуманная и настроенная комбинация различныхархитектурных методов. Часть из них была ранее опробована в процессорах "больших" компьютеров, часть предложена академическимиинститутами, оставшиеся разработаны инженерами фирмы "Intel". Этауникальная комбинация архитектурных особенностей, которую в "Intel" определяют словами "динамическое выполнение", позволила первым кристаллам P6 превзойти первоначально планировавшийся уровеньпроизводительности.

При сравнении с альтернативными "Intel" процессорами семейства х86 выясняется, что микроархитектура Р6 имеет много общего смикроархитектурой процессоров Nx586 фирмы NexGen и K5 фирмы AMD,и, хотя и в меньшей степени, с M1 фирмы "Cyrix". Эта общностьобъясняется тем, что инженеры четырех компаний решали одну и туже задачу: внедрение элементов RISC-технологии при сохранениисовместимости с CISC-архитектурой Intel х86.

Два кристалла в одном корпусе

Главное преимущество и уникальная особенность Р6 - размещенная в одном корпусе с процессором вторичная статическая кэш-память размером 256 кб, соединенная с процессором специально выделенной шиной. Такая конструкция должна существенно упростить проектирование систем на базе Р6. Р6 - первый предназначенный длямассового производства микропроцессор, содержащий два чипа в одном корпусе.

Кристалл ЦПУ в Р6 содержит 5,5 миллионов транзисторов; кристалл кэш-памяти второго уровня - 15,5 миллионов. Для сравнения,последняя модель Pentium включала около 3,3 миллиона транзисторов, а кэш-память второго уровня реализовывалась с помощью внешнего набора кристаллов памяти.

Столь большое число транзисторов в кэше объясняется его статической природой. Статическая память в P6 использует шесть транзисторов для запоминания одного бита, в то время как динамическойпамяти было бы достаточно одного транзистора на бит. Статическаяпамять быстрее, но дороже.Хотя число транзисторов на кристалле с вторичным кэшем втроебольше, чем на кристалле процессора, физические размеры кэшаменьше: 202 квадратных миллиметра против 306 у процессора. Обакристалла вместе заключены в керамический корпус с 387 контактами("dual cavity pin-drid array"). Оба кристалла производятся с применением одной и той же технологии (0,6 мкм, 4- слойная металл-БиКМОП, 2,9 В). Предполагаемое максимальное потреблениеэнергии: 20 Вт при частоте 133 МГц.

Первая причина объединения процессора и вторичного кэша водном корпусе - облегчение проектирования и производства высокопроизводительных систем на базе Р6. Производительность вычислительной системы, построенной на быстром процессоре, очень сильнозависит от точной настройки микросхем окружения процессора, вчастности вторичного кэша. Далеко не все фирмы-производителикомпьютеров могут позволить себе соответствующие исследования. ВР6 вторичный кэш уже настроен на процессор оптимальным образом,ч