Виндовс 7 как снять пароль на вход в систему. Если вдруг забыл пароль… Ломаем пароль в Windows! Метод сброса данных ключей с файла SAM
Собираем компьютер" url="http://putevodytel.com/view_it_news.php?art=vibor_materinskoy_platy">Материнская плата - основная плата компьютера. Она обеспечивает питанием, объединяет и координирует работу всех устройств компьютера, начиная с процессора и заканчивая периферией. На материнскую плату устанавливаются основные компоненты компьютера: центральный процессор, оперативная память, запоминающие устройства, контроллеры базовых интерфейсов ввода-вывода.
Большинство комплектующих системного блока соединяются с материнской платой через специально отведённые для них гнёзда (к примеру, сокет - для процессора). Другие устройства подсоединяются к разъемам на задней панели платы, некоторые соединяются с ней шлейфами, SATA-кабелями или иными проводами.
Ток на материнскую плату подаётся напрямую от блока питания, сама плата, в свою очередь, распределяет его между всеми остальными устройствами внутри системного блока компьютера.
Основные характеристики материнской платы: тип сокета, чипсет, частота шины, тип и максимальная частота поддерживаемой оперативной памяти, а также количество слотов для нее, наличие и количество основных слотов и разъемов (PCI, PCI Express, SATA, IDE, USB), интегрированные карты (сетевая, звуковая, и видеокарты), форм-фактор.
Процессорный сокет (разъем для установки процессора) - одна из ключевых характеристик материнской платы, поскольку именно он налагает ограничения на устанавливаемый процессор для будущей системы. Удостоверьтесь, что выбранный вами процессор можно установить в сокет, размещенный на материнской плате.
Основные компоненты материнской платы, объединяет чипсет - набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций.
Практически всегда чипсет является комбинацией двух микросхем - северного и южного мостов .
Северный мост (Northbridge) работает напрямую с процессором, осуществляет его соединение с оперативной памятью, а также с графическим контроллером.
Южный мост (Southbridge) контролирует винчестеры, карты расширения, интерфейсы SATA , USB и другие разъемы. Как правило, южный мост не имеет прямого контакта с процессором (чем объясняется его расположение как отдельной микросхемы).
Следует отметить, что поддержка чипсетом технологии RAID позволяет в разы увеличить скорость обмена данными с жесткими дисками.
Следующее, на что необходимо обратить внимание - частота и пропускная способность шины (FSB) , так как это может понизить производительность других комплектующих компьютера, а в итоге и всей системы: мощный процессор будет ограничен скоростью обмена данными с материнской платой и не сможет использовать весь свой потенциал.
Оперативная память (ОЗУ) устанавливается на материнскую плату в специальные слоты для оперативной памяти. Стоит удостовериться, что слоты поддерживают установку ОЗУ типа DDR3 , так как остальные типы ОЗУ уже устарели. Желательно, чтобы материнская плата поддерживала память DDR3-1333 или выше. Максимальный поддерживаемый объем оперативной памяти у современных материнских плат, как правило, составляет 16 Гб.
Не рекомендуется ставить материнские платы, с количеством слотов ОЗУ менее 4-х (из рассуждений о простой дальнейшей модернизации). Обратить внимание следует на поддержку режима Dual-Channel (двухканальный режим) – данный режим ускорит роботу оперативной памяти, при условии использования парного количества модулей памяти. Мощные платы имеют 6 слотов ОЗУ и поддерживают режим Triple-Channel (трехканальный режим), ускоряющий работу оперативной памяти при условии использования модулей памяти в числе, кратном трем. Материнские платы без поддержки одного из вышеупомянутых режимов (либо их аналога) ставить также не рекомендуется.
Слоты PCI и PCI Express предназначены для установки плат расширения (звуковая, сетевая, видеокарта, модем, различные контроллеры). Для установки плат расширения используется слот PCI ; PCI Express используется для установки видеокарт. Однако все больше новых мощных плат расширения, делаются под слот PCI Express . Посему, рекомендуется ставить материнские платы, укомплектованные, как минимум, одним слотом PCI и двумя слотами PCI Express .
Порт SATA используется для подключения винчестеров (жестких дисков), SSD (более быстрый аналог винчестера), а также оптических и других приводов. Современными модификациями данного порта являются порты SATA2 и SATA3 , имеющие более высокую скорость обмена данными. Более древним портом для подключения вышеупомянутых устройств является порт IDE , имеющий в разы меньшую скорость обмена данными. Однако бывают случаи, когда его наличие приносит пользу (в основном, когда необходимо подключить к вашему компьютеру винчестер вашего знакомого или товарища, имеющего старый компьютер). Исходя из этого, рекомендуется ставить плату, имеющую, как минимум, четыре порта SATA (SATA2 , SATA3 ) и хотя-бы один порт IDE .
Все современные материнские платы имеют интегрированную сетевую и звуковую карту , некоторые - видеокарту .
Современная сетевая карта имеет скорость обмена данными с сетью 1 Гб\с, однако, на большинство материнских плат ставятся сетевые карты имеющие скорость обмена данными с сетью 100Мб\с. В любом случае, не стоит выбирать материнскую плату, сетевая карта которой не преодолевает данного порога скорости. Это существенно может повлиять на скорость работы вашего компьютера с другими устройствами в локальной сети, либо сети Интернет.
Стандартная звуковая карта на материнской плате представлена тремя гнездами на задней панели (передние динамики, линейный вход, микрофон) и двумя разъемами для подключения к корпусу (наушники и микрофон). Однако на некоторые материнские платы устанавливают более мощные звуковые карты, вплоть до карт с поддержкой High Definition Audio 7.1.
Видеокарты , интегрированные в материнскую плату малопроизводительны. Их используют, в основном, в двух ситуачиях: если комп’ютер покупается поетапно, и как запасные, на случай выхода из строя основной видеокарты.
Форм-фактор - мировой стандарт, определяющий размеры материнской платы, расположение основных компонентов на ней. Данную характеристику следует учитывать при выборе корпуса системного блока. Наиболее популярными форм-факторами материнских плат являются АТХ и microATX . АТХ больше по размеру, однако, вмещает больше слотов и компонентом, microATX более компактный, но и слотов расширения вместе с другими портами и разъемами на нем меньше. Из рассуждений простой модернизации компьютера рекомендуется ставить материнскую плату форм-фактора АТХ .
Для охлаждения материнской платы достаточно радиаторов или куллеров, уже установленных на ней. Дополнительное охлаждение требуется только в случае разгона комплектующих компьютера.
Выбор материнской платы – нелегкая задача для тех, кто не очень разбирается в аппаратной части своего компьютера. От правильно выбранной материнки зависит, придется ли вам через несколько лет покупать новый комп или просто, к примеру, сменить видеокарту или добавить немного памяти. Большинство пользователей вспоминают о ней именно в такие моменты. Чтобы не войти в их число, предлагаю потратить немного времени и подумать об этом еще до покупки компьютера. В ноутбуках возможности для апгрейда практически отсутствуют, поэтому можно об этом особо не задумываться, и больше внимания уделить тому, что он может уже сейчас.
Покупая стационарный компьютер, следует поискать в себе способности оракула и подумать, что бы вы хотели через несколько лет. Здесь можно сказать, что компьютер – это не отдельный сложный аппарат – это система, в которой все зависит от правильно подобранных составляющих. Самый дорогой процессор с медленной оперативной памятью или винчестером или чем угодно еще не принесет вообще никакой пользы. Не обратить внимание на материнку в комплектации сродни преступлению против самого себя - своего времени, нервов и кошелька. Давайте учиться выбирать правильно.
Материнская плата (системная плата, главная плата, мама, материнка, мать) - это самая сложная и самая большая плата в компьютере. Именно она при помощи шин (проводов) соединяет собой, раздает электроэнергию и координирует работу всех устройств вашего компьютера, начиная от процессора и заканчивая периферией. Именно к ней присоединены процессор, оперативная память, чипсет, микросхема BIOS, все устройства ввода/ вывода, а при помощи гнезд для специальных плат расширения можно повысить функциональность аппаратного обеспечения и расширить его возможности. Каждое устройство подключается при помощи определенного разъема и таким образом все это взаимодействует между собой. При выборе материнской платы в первую очередь следует обращать внимание на возможность подключения к ней различных устройств. Другими словами должен быть как минимум, слот, который подходит именно к выбранному вами процессору, слоты, которые поддерживают выбранные вами тип, количество и частоту оперативной памяти, нужное вам количество слотов для плат расширения (PCI-Express, SATA, USB, FireWare и пр.), поддержка Wi-Fi, звука и видео. Обязательно следует обратить внимание на форм-фактор материнской платы. Теперь обо всем подробнее.
В первую очередь материнские платы отличаются форм-фактором, то есть своей формой. Это понятно, что одну и ту же маму не получится использовать к примеру на ноутбуке и стационарном компьютере. Даже у стационарных компьютеров системные блоки бывают разных форм и размеров. Для каждого из них подойдет материнская плата определенного форм-фактора с определенным размещением различных устройств и компонентов.
Стандартыилиформ-фактор
Поскольку стандарт понятие, в общем-то, добровольное, то есть материнки, которые не подходят ни к одному стандарту. По этому пути пошли производители, которые хотят чтобы не только материнские платы, но и все, что к ним присоединяется покупали только у них. Так поступает, например, Apple. Эта компания разрабатывает программное обеспечение с учетом особенностей своего железа и наоборот. Достаточно много пользователей считают, что таким образом достигается наилучшая производительность всего устройства и согласны платить за это более высокую цену. Оставшаяся, более многочисленная часть, не видит никакого смысла переплачивать. В чем-то правы и те, и другие. Apple – это сначала идея, стиль жизни, а затем уже качественное аппаратное обеспечение. Также нестандартные материнские платы могут использоваться в каких-либо специфических или переносных устройствах (ноутбуки, планшеты и пр.). Теперь ближе к зайцам. Стандарт определяет совместимость материнки и системного блока. То есть, в один системный блок “влезут” только материнские платы определенного форм-фактора. Кроме этого, форм-фактор определяет возможность дальнейшего расширения. То есть материнские платы меньшего размера обычно получают его за счет уменьшения количества дополнительных слотов-разъемов для подключения внутренних устройств. Соответственно, они дешевле. Вы можете купить дополнительный блок оперативной памяти, жесткий диск и пр., но присоединять его будет некуда – понадобится другая материнская плата. Если у вас компьютер для офиса или ноутбук, то об этом можно не беспокоиться. Офисным компьютерам, как правило, не нужны мультимедийные функции, а именно они требуют постоянного улучшения железных возможностей. Для ноутбуков эта тема практически закрыта, так как возможностью апгрейда здесь жертвуют в угоду мобильности. Правильный домашний компьютер – это мультимедийный центр, игровая приставка и бог знает что еще, и что придумают в ближайшие несколько лет.
Форма материнской платы, а также как будут расположены эти элементы внутри системного блока определяется форм-фактором (форматом, стандартом) выбранной материнской платы.
- Устаревшие: Baby-AT, Mini-ATX, AT, LPX (плоский расширенный)
- Современные: ATX, MicroATX, FlexATX, NLX (новый плоский расширенный), WTX, CEB
- Внедряемые: Mini-ITX, Nano-ITX, Pico-ITX, BTX (сбалансированный плоский расширенный), microBTX, PicoBTX.
Производители материнских карт
Собственно, рекомендации по выбору производителей такие же, как и для остального аппаратного обеспечения. Среди них нет и невозможно выделить однозначного лидера. Попробуйте ответить на вопрос – какой телефон лучший. Есть много хороших. А ваши требования по отношению к отличному аппарату распределяются по ним всем в разном процентном соотношении. У этого процессор быстрее, у этого памяти больше, а к этому в комплекте еще и навигатор бесплатно дают. Единственное, что можно рекомендовать однозначно, так это то, что производитель должен быть именитый и давно зарекомендовавший себя на компьютерном рынке. Ну и еще желательно, чтобы он делал компьютеры и комплектующие, а не компьютеры, холодильники, мебель и крема после 60-ти. Исключения, наверное, бывают, но редко. Просто если вкладывать силы во что-то одно, то это “одно” чаще всего получается лучше, чем распыляться на много разных, плохо совместимых с собой направлений. С материнскими платами ситуация аналогична. Вам необходимо определить требования, затем найти такую подходящую по цене маму, в которой будет присутствовать большая их часть. При этом закрыть глаза на китайские модели, которые мало того, что дешевле, так еще и танцевать иногда умеют. Очень часто бывает, что скупой платит дважды. После того, как вы определились с моделью, обязательно посмотрите отзывы, дабы не купить, к примеру, материнку с неудачной системой охлаждения.
Сокет процессора
Выбор правильной материнской платы следует начинать с выбора процессора. После того, как вы с ним определились, вам нужно выбирать материнки с таким сокетом (разъемом), в который можно установить выбранный вами процессор. Сокет – это специальный разъем для процессора. Списки таких совместимостей материнок с определенными моделями процессоров ищите на сайтах производителей материнских плат.
Чипсет или набор системной логики
Чипсет контролирует работу всех подключенных к материнке устройств и во многом определяет возможности самой материнской платы. Это тоже очень важная микросхема, которая в свою очередь подразделяется еще на два компонента: северный и южный мост. Начиная с довольно-таки недавнего времени функции мостов у разных производителей уже могут сильно отличаться, к примеру, много новых процессоров имеют встроенный контроллер для общения с памятью. Еще совсем недавно, северный контролировал обмен данными процессора, оперативной памяти и видеокарты, а южный помогал процессору управлять более медленными устройствами – жестким диском, Ethernet, звуковой картой, устройствами USB и дополнительными портами ввода/ вывода. Если ваш чипсет поддерживает технологию RAID, то это позволяет существенно увеличить скорость обмена данными между процессором и жестким диском, а значит быстродействие всей системы в целом. Северный и южный мост чипсета соединялись системной шиной. Это тоже очень важный момент. Ее пропускная способность (количество информации, которое она может пропустить за 1 такт работы процессора) тоже существенно влияет на быстродействие. К примеру, ваш процессор будет лентяйничать, пока медленная системная шина предоставит ему нужные для вычислений данные, а система будет простаивать, а вы ждать и нервничать возле монитора. Для чипсета в каждой материнке тоже присутствует отдельный слот, который часто располагается около процессорного. У чипсетов есть очень разные возможности, которые влияют на цену, и могут быть практически невозможны для использования в домашних условиях. Например, далеко не всем пользователи занимаются разгоном системы.
Разъемы для жестких дисков
Эти разъемы, как и все остальные тоже бывают разных типов. Сейчас часто используются SATA – они несколько быстрее. Теперь дальше. Несколько сот Гб с верхом достаточно домашнему пользователю. Но зачем лишать себя возможности выбора – а вдруг вы захотите сохранить все любимые фильмы и музыку в хорошем качестве к себе на жесткий диск (в свете последних изменений в законодательстве, например). Внешние диски - более дорогое удовольствие.
- SATA – разъем для подключения внутренних жестких дисков SSD, оптических и пр. приводов. Они более быстрые. SATA2 и SATA3 – еще быстрее.
- eSATA – специальный интерфейс для подключения внешних дисков. Без него, конечно, можно обойтись, но и лишним его тоже не назовешь.
PCI-Express
Это специальные слоты к которым можно подключить устройства, совместимые с таким разъемом. Это может быть, например, видео (может быть AGP или др. разъем), звуковая или сетевая карта, ТВ-тюнер, модем, различные контроллеры и пр. Есть материнские платы со встроенными видео и звуковыми картами, но их качество часто не так высоко, как хотелось бы ценителям. Бывают исключения, но не так часто. Возможность улучшения потребует наличия свободных слотов. Встроенные сетевые карты влияют на скорость обмена данными по сети, ну и конечно, на скорость серфинга. Нужно обратить внимание, чтобы скорость обмена данными вашей сетевой карты была больше, чем скорость, которую позволяет ваш провайдер. Есть материнки к которым можно подключить 4 видеокарты одновременно. Wi-Fi, BlueTooth, FireWare и пр. – их тоже нужно куда-то вставлять. И относительная новика: Thunderbolt – интерфейс для подключения периферийных устройств, всего лишь в 2 раза быстрее USB3.0.
Задняя панель материнской платы
Ее внешнюю сторону вы можете увидеть на задней крышке своего системного блока. Туда выведены разъемы для подключения внешних устройств (монитор, принтер, USB-разъемы, сетевой разъем и пр.). Здесь тоже нужно определиться, чтобы вам было достаточно, например, портов USB2.0 и 3.0. К ним сейчас подключается большинство внешних устройств, как минимум, мышка-флешки-клавиатура, затем видеокамера, телефон, планшет (для синхронизации). Следующая группа – принтер-сканер. У вас нет принтера? А вы точно его не купите в ближайшие несколько лет, например, устроившись на новую работу или поступив в университет? Дальше – аудио разъемы. 3 (наушники+микрофон+сабвуфер) есть в любом случае. Если вы хотите хороший звук, то лучше купить с шестью. Это ненамного дороже, но в будущем может избавить вас от проблем подключения многоканальной акустики. Сетевой разъем. Чаще всего один, и этого достаточно для подключения модема. Остальные устройства можно подключить по Wi-Fi (недорогая дополнительная плата).
Охлаждение
В основном достаточно штатной комплектации, впрочем только если вы не занимаетесь разгоном.
Дополнительные возможности
У каждой материнки есть еще не обязательные, но полезные функциональные дополнения. К примеру, возможность работать в режиме пониженного энергопотребления (сон, гибернация) тоже зависит от материнской платы. Также могут быть какие-нибудь кнопочки, например, для сброса настроек BIOS, какие-нибудь температурные датчики или что-нибудь еще. Это, конечно, не должно быть решающим критерием для выбора, но иногда может попасться что-нибудь полезное.
Основные моменты, на которые следует обратить внимание при выборе материнской платы мы с вами рассмотрели. Вам теперь остается пройтись по официальным сайтам производителей – ASUS, Intell, AMD, MSI, Gigabyte и пр. и посмотреть, что они нам предлагают на сегодняшний день. После того, как определитесь, можно выходить на финишную прямую и продолжить поиски в интернет-магазинах для того, чтобы окончательно определиться с ценой.
___________________________
Материнская плата обеспечивает взаимодействие всех компонентов, как единой системы, управляя их совместной работой.
Выделяют три основных компонента:
Северный мост
Южный мост
Северный мост
Специальная микросхема, монтируемая на материнскую плату. Основная задача северного моста - управлять работой оперативной памяти, центрального процессора и видеокарты. На многих моделях мат. плат, северный мост обеспечивают дополнительным охлаждением. Это связано с большим потреблением энергии.
Южный мост
Аналог северного моста. Эта микросхема отвечает за управление работой жесткого диска, Чипсет
Общий набор управляющих микросхем, установленных на материнской плате, называют чипсетом. От модели чипсета зависит то, какую модификацию центрального процессора можно установить на данную мат. плату.
интерфейсов (USB, PCI и пр.), управление BIOS.
Назначение и основные характеристики процессора ПК
Центральный процессор (ЦП) представляет собой сложную микросхему с миллионами транзисторов и множеством контактов занимающуюся обработкой машинного кода компьютерных программ. Центральное процессорное устройство (ЦПУ или CPU) является мозгом всей компьютерной системы, производя арифметические и логические операции с данными. Среди основных характеристик центрального процессора стоит отметить следующие: Тактовая частота - если по простому, то количество операций в единицу времени, которое может выполнить процессор. Непосредственно влияет на производительность CPU следовательно, чем выше частота быстрее работает центральный процессор. Напрямую сравнивать частоту можно только внутри одного ядра, так как на производительность влияет множество других факторов.
Сокет - разъем на материнской плате компьютера предназначенный для установки центрального процессора. Подходит только для строго определенного типа процессоров и характеризуется количеством контактов и производителем CPU. Так же физически не позволяет установить процессор неподходящего типа. Сокет является ограничивающим фактором при апгрейде процессора.
Количество ядер - центральный процессор может содержать в себе несколько ядер в одном корпусе, тогда его называют многоядерным. Ядром ЦПУ является главная часть, определяющая основные характеристики процессора и занимающаяся непосредственно вычислениями. Наличие нескольких ядер облегчает выполнение нескольких параллельных задач одновременно, так же при должной оптимизации компьютерной программы значительно увеличивает скорость работы в ней. Например, современные игры, обработка видео, архивирование, 3D-моделирование и многие другие положительно отзываются на наличие нескольких ядер. Так же существуют технологии создания нескольких виртуальных ядер из одного физического. Однако надо понимать, что увеличение количества ядер не приводит к пропорциональному росту производительности процессора, а на некоторых задачах возможно даже ухудшение по сравнению с одноядерным вариантом. Все зависит от возможности выполнять данную задачу несколькими параллельными потоками и насколько грамотно это реализовано в конкретном программном обеспечении. Многоядерность является наиболее перспективным путем повышения производительности на сегодняшний день.
Кэш - высокоскоростная память, интегрированная прямо в центральный процессор. Служит буфером между оперативной памятью компьютера и собственно вычислительным блоком процессора. Обеспечивает увеличение производительности за счет гораздо более высокой скорости работы. Кэш бывает трех уровней: L1, L2, L3. Чем больше объем кэша, тем быстрее работает ЦП при прочих равных условиях.
Тепловыделение - количество теплоты, выделяемое при работе центральным процессором. Это тепло необходимо отводить с помощью системы охлаждения центрального процессора для поддержания его температуры в оптимальном диапазоне. Важный параметр, так как если система охлаждения будет не справляться, то процессор будет перегреваться вплоть до принудительного выключения компьютера. Особенно актуально при разгоне и в маленьких корпусах.
Основными производителями центральных процессоров для персональных компьютеров являются компании Intel и AMD. Процессоры этих компаний не взаимозаменяемые. В случае апгрейда компьютера, выбирать новый процессор нужно исходя из поддерживаемых данной материнской платой компьютера.
Поколения процессоров ПК
В настоящее время семейство х86 насчитывает 6 поколений процессоров у Intel и 7 - у AMD.
Первое поколение (процессоры 8086 и 8088 и математический сопроцессор 8087) задало архитектурную основу - набор неравноправных 16-разрядных регистров, сегментную систему адресации памяти в пределах 1 Мбайт с большим разнообразием режимов, систему команд, систему прерываний и некоторые другие черты. В процессорах применялась "малая" конвейеризация - пока одни узлы выполняли текущую инструкцию, блок предварительной выборки выбирал из памяти следующую. На выполнение каждой инструкции уходило в среднем по 12 тактов процессорного ядра.
Второе поколение (80286 с сопроцессором 80287) привнесло в семейство защищенный режим, позволяющий использовать виртуальную память размером до 1 Гбайт для каждой задачи, пользуясь адресуемой физической памятью в пределах 16 Мбайт. Защищенный режим является основой для построения многозадачных операционных систем (ОС), в которых система привилегий жестко регламентирует взаимоотношения задач с памятью, ОС и друг с другом. Защищенный режим 80286 не нашел массового применения - эти процессоры, в основном, использовались как "очень" быстрые 8086. Их производительность повысилась не только за счет роста тактовой частоты, но и за счет значительного усовершенствования конвейера. Здесь на выполнение инструкции уходило в среднем по 4,5 такта. Во втором поколении появились новые инструкции: системные (для обслуживания механизмов защищенного режима) и несколько прикладных (в том числе для блочного ввода/вывода). Наличие защищенного режима не отменяет возможности работы в реальном режиме 8086, и эта возможность сохраняется во всех последующих поколениях (дань совместимости с программным обеспечением, включая и MS DOS).
Третье поколение (386/387 с суффиксами DX и SX, определяющими разрядность внешней шины) ознаменовалось переходом к 32-разрядной архитектуре IA-32. Кроме расширения диапазона непосредственно представляемых величин (16 бит отображают целые числа в диапазоне 0-65535 или от -32767 до +32767, 32 бита - более чем 4 миллиарда) увеличился и объем адресуемой памяти (до 4 Гбайт реальной, 64 Тбайт виртуальной). Для этого почти все программно-доступные регистры были расширены и получили в названии приставку "Е" (ЕАХ, ЕВХ...). В систему команд ввели возможность переключения разрядности адресации и данных. Защищенный режим был несколько усовершенствован, но оставлена и обратная совместимость с 286. На таком процессоре стала "расцветать" система MS Windows - сначала оболочка, а потом и операционная система. В плане организации исполнения инструкций существенных изменений, повлекших за собой сокращение числа тактов на инструкцию, не произошло - те же средние 4,5 такта, но частота уже достигла 40 МГц.
Четвертое поколение (486, опять-таки DX и SX) в видимую архитектурную модель больших изменений не внесло, но зато принят ряд мер для повышения производительности. В этих процессорах значительно усложнен исполнительный конвейер - основные операции выполняет RISC-ядро, "задания" для которого готовят из входных CISC-инструкций х86. Этот конвейер стал способным выполнять инструкцию в среднем за два такта. Конечно, каждая инструкция проходит через весь конвейер процессора за гораздо большее количество тактов, но темп выполнения в потоке именно таков. Производительность конвейера процессора оторвалась от возможностей доставки инструкций и данных из оперативной памяти, и прямо в процессор ввели быстродействующий первичный кэш объемом 8-16 Кбайт. В этом же поколении отказались от внешнего сопроцессора: теперь он размещается либо на одном кристалле с центральным (называется FPU), либо его нет вообще. По сравнению с предыдущим поколением и сопроцессор стал работать значительно эффективнее. А тактовая частота в этом поколении достигла 133 МГц (у AMD, а у Intel - только 100).
Пятое поколение - процессор Pentium у Intel и К5 у AMD - привнесли суперскалярную архитектуру. Суперскалярность означает наличие более одного конвейера. У процессоров пятого поколения после блоков предварительной выборки и первой стадии декодирования инструкций имеется два конвейера, U-конвейер и V-конвейер. Каждый из этих конвейеров имеет ступени окончательного декодирования, исполнения инструкций и буфер записи результатов. U-конвейер "умеет" все, у V-конвейера возможности немного скромнее. Конвейеризирован и блок FPU. Процессор с такой архитектурой может одновременно "выпускать" до двух выполненных инструкций, но в среднем получается 1 такт на инструкцию. Не все инструкции могут выполняться парно, эффективность использования конвейеров (коэффициент их загрузки или простоя) зависит от программного кода - есть широкие возможности оптимизации. В процессорах применяется блок предсказания ветвлений (инструкций программы, выполняемых после очередного условного перехода или вызова), в обязанности которого входит не оставлять конвейеры без работы "на поворотах" алгоритмов. Для быстрого снабжения конвейеров инструкциями и данными из памяти шина данных процессоров имеет разрядность 64 бит, из-за чего поначалу их даже ошибочно называли 64-разрядными процессорами. На закате этого поколения появилось расширение ММХ, новизна которого заключается в принципе SIMD: одна инструкция выполняет действия сразу над несколькими (2, 4 или 8) комплектами операндов. В ММХ появился и новый тип арифметики - с насыщением (saturated): если результат операции не умещается в разрядной сетке, то вместо переполнения (антипереполнения) устанавливается максимально (минимально) возможное значение числа.
Шестое поколение процессоров Intel началось с Pentium Pro и продолжается по сей день в процессорах Pentium II, Pentium III, Celeron и Хеоn. Его лейтмотивом является динамическое исполнение, под которым понимается исполнение инструкций не в том порядке (out of order), как это предполагается программным кодом, а в том, как "удобно" процессору. Инструкции, поступающие на конвейер, разбиваются на простейшие микрооперации, которые далее выполняются суперскалярным процессорным ядром в порядке, удобном процессору. Ядро процессора содержит несколько конвейеров, к которым подключаются исполнительные устройства целочисленных вычислений, обращений к памяти, предсказания переходов и вычислений с плавающей точкой. Несколько различных исполнительных устройств могут объединяться на одном конвейере.
Результаты "беспорядочно" выполняемых микроопераций собираются в переупорядочивающем буфере и в корректном порядке записываются в память (и порты ввода/вывода). Чтобы можно было одновременно выполнять разные инструкции с одними и теми же программно-адресуемыми регистрами, внутри процессора выполняется аппаратное переименование регистров (их у процессора больше, чем доступных по программной модели). Конечно, при этом учитывается и связь по данным, которая сковывает "беспорядочные" параллельные исполнения, даже пользуясь дополнительными регистрами. В процессорах 6-го поколения реализовано исполнение по предположению: процессор пытается исполнить инструкцию, последующую (по его мнению) за переходом еще до самого перехода. В итоге всех этих ухищрений среднее число тактов на инструкцию у Pentium Pro сократилось до 0,5 такта. В систему команд были введены новые инструкции, позволяющие писать более эффективные коды (с точки зрения минимизации ветвлений).
Проблему доставки "сырья" для работы процессоров 6-го поколения фирма Intel стала решать, используя так называемую двойную независимую шину (DIB). Одна из шин процессора, "фасадная" (FSB - Front Side Bus), связывает его с системной платой, на которой находится и оперативная память. Другая шина связывает процессор со вторичным кэшем, который находится в одной упаковке с процессором (для пользователя вторичный кэш неотделим от процессора). Частота FSB долгое время оставалась в пределах 66 МГц, что обеспечивало пиковую пропускную способность 528 Мбайт/с. Лишь совсем недавно эта частота поднялась до 100 и даже 133 МГц. А вот тактовая частота второй шины пропорциональна частоте ядра - либо полная частота, либо ее половина. Пиковую пропускную способность этой шины можно оценить, умножив ее тактовую частоту на 8 - число байт данных на шине (у новых процессоров Pentium III разрядность этой шины уже 32 байта). Наличие двойной независимой шины у Intel является одним из атрибутов шестого поколения. Системная шина при этом имеет протокол, принципиально отличающийся от протокола шины процессоров Pentium.
Фирма AMD в своих процессорах шестого поколения (К6) реализовала "беспорядочное исполнение", но двойную независимую шину применять не стала. Вместо этого была увеличена тактовая частота той же шины, которой пользовался Pentium - весьма эффективной в однопроцессорных конфигурациях. Двойная шина появилась лишь в процессорах K6-III. Благодаря такому решению сокет-7 (Super7) пережил целых два поколения процессоров. По микроархитектуре (способу реализации "беспорядочного исполнения") процессоры К6 заметно отличаются от своих Intеl"овских собратьев.
Как пятое поколение по ходу развития было "сдобрено" расширением ММХ (целочисленное), так шестое поколение получило расширение 3DNow! (AMD) и SSE (Intel). Однако в отличие от единого ММХ, эти два расширения не эквивалентны. У них общая идея "потоковой" направленности и реализации SIMD для чисел с плавающей точкой. Поток в данном контексте подразумевает, что с его данными должны выполняться однотипные операции. Кроме того, данные, уже прошедшие обработку, в дальнейшем этим вычислительным процессом использоваться не будут и ими не следует засорять кэш. Теперь появились инструкции загрузки данных в кэш, а также записи в память, минуя кэш. Прежде такого явного управления кэшированием не было.
Седьмое поколение (по AMD) началось с процессора Athlon. Причисление его к новому поколению мотивировано развитием суперскалярности и суперконвейерности, которая теперь охватила и блок FPU (в прежних поколениях FPU если и конвейеризировали, то не распараллеливали).
Завершает линию процессоров IA-32 от фирмы Intel процессор Willamette (в начале 2000 года демонстрировался опытный образец с частотой ядра 1,5 ГГц). Его микроархитектура существенно отличается от привычной архитектуры Р6. Конвейер этого процессора имеет 20 ступеней, в то время как у Pentium III 12-ступенчатый целочисленный конвейер и 17-ступенчатый FPU. Длинный конвейер упрощает микрооперации каждой стадии, что позволяет повышать тактовую частоту. Однако при этом растет задержка прохождения инструкции, и, что особенно критично, растут потери времени при ошибках в предсказании ветвлений. Чтобы минимизировать вероятность этих ошибок, в процессоре существенно улучшены узлы, отвечающие за загрузку конвейеров, - блок предсказания переходов, буферы микроинструкций. Первичный кэш имеет объем 256 Кбайт, и в кэше применяется упорядочивание инструкций (чтобы инструкция, следующая за ветвлением, всегда оказывалась в кэше). Существенно повышена производительность исполнительных блоков целочисленных инструкций, но у стандартного FPU (не SIMD) производительность практически та же, что и у Pentium III (в пересчете на эквивалентную тактовую частоту). Для чисел с плавающей точкой основной упор сделан на инструкции SIMD. В процессоре появился набор инструкций SSE2: 76 новых инструкций обработки данных и управления кэшированием. Новые инструкции обработки работают с числами разных форматов, включая учетверенные слова (64 бит) и числа двойной точности с плавающей точкой (64 бит). Процессор имеет совершенно новую шину с тактовой частотой 100 МГц, но передающую до четырех 64-битных пакетов за такт (Quad Pumped) - производительность до 3,2 Гбайт/с. Эта шина является переходной к шине процессоров IA-64. Процессор устанавливается в Socket-462, естественно, не совместимый ни с каким из существующих сегодня сокетов или слотов. В 2001 году ожидается мобильный вариант Willamette - Northwood, а также серверный вариант - Foster.
Фирма Intel сейчас занимается 64-разрядной архитектурой - такая разрядность позволит считать целые числа с числом разрядов почти до 2ґ1019. Первый представитель 64-разрядных процессоров - Itanium, разрабатываемый под кодовым названием Merced. Его архитектура - IA-64 - обеспечивает совместимость с существующим программным обеспечением для используемой ныне архитектуры IA-32.
Микропроцессор Itanium использует 10-уровневый конвейер и может выполнить до шести инструкций за один такт. В новой архитектуре предусмотрено 128 регистров для вычислений с плавающей запятой и столько же для целых чисел, 64 регистра для предсказания переходов и 8 регистров ветвления. На кристалле расположены два блока вычислений с плавающей запятой, обеспечивающие производительность до 6 Гфлоп при операциях с одинарной точностью и до 3 Гфлоп - с повышенной точностью на частоте 1ГГц. Они существенно ускоряют и обработку графической ЗD-информации. Вся сверхоперативная память разделена на три уровня, два из которых интегрированы на самом кристалле. Кэш-память третьего уровня, выполненная на дискретных микросхемах SRAM общим объемом до 4 Мб, располагается в картридже микропроцессора.
В начале 2000 года фирма Transmeta заявила процессор Crusoe, который является аппаратно-программным комплексом. Этот комплекс работает нетрадиционным способом: инструкции х86 транслируются в длинные слова VLIW (Very Long Instruction Word) регулярной структуры длиной 64 или 128 бит, которые исполняются процессорным ядром. При этом оттранслированные инструкции хранятся в кэш-памяти и при многократном исполнении транслируются лишь единожды. Ядро процессора исполняет элементы кода в строгом порядке. С этим процессором уже могут работать ОС Windows 9x/NT/2000, Linux. Плавающее энергопотребление составляет от 10-20 мВт до 1-3 Вт, в зависимости от выполняемой работы. Процессор имеет наилучшее отношение производительности к потреблению энергии и предназначается для мобильных систем.
Семейство х86 фирмы Intel началось с 16-разрядного процессора 8086. Все следующие модели процессоров, в том числе 32-разрядные (386, 486, Pentium, Pentium Pro, Pentium II, Celeron) и с 64-разрядным расширением ММХ, включают в себя систему команд и программную модель предыдущих, обеспечивая совместимость с ранее написанным программным обеспечением.
Загрузка...
