LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 59
(всего 138)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

мерчески распространяемые программы, например программа
эта кличка не прижилась, так как многие фирм о [-производите-
для редактирования текстов WordStar и табличный процес-
ли IBM PC-совместимых компьютеров стали реализовывать
сор VisiCalc (1978 г. и 1979 г. соответственно). Эти и многие
технические достижения быстрее, чем сама IBM. Пользовате-
другие программы сделали покупку персональных компьюте-
ли получили возможность самостоятельно модернизировать
ров весьма выгодной для бизнеса: с их помощью стало воз-
свои компьютеры и оснащать их дополнительными устрой-
можно выполнять бухгалтерские расчеты, составлять доку-
ствами сотен различных производителей.
менты и т. д. Использование же больших компьютеров для
этих целей было слишком дорого.
В конце 1970-х годов распространение персональных
компьютеров даже привело к некоторому снижению спроса на
2. ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ БУДУЩЕГО
большие компьютеры и мини-компьютеры (мини-ЭВМ). Это
(= 2010 ГОД)
стало предметом серьезного беспокойства фирмы IBM — ве-
дущей компании по производству больших компьютеров, и в
1979 г. фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке Основой компьютеров будущего станут не кремниевые
персональных компьютеров. Однако руководство фирмы не- транзисторы, где передача информации осуще -"вляется элек-
дооценило будущую важность этого рынка и рассматривало тронами, а оптические системы. Носителем информации ста-
создание персонального компьютера всего лишь как мелкий нут фотоны, так как они легче и быстрее эле в тронов. В ре-
эксперимент — что-то вроде одной из десятков проводивших- зультате компьютер станет более дешевым и 5 злее компакт-
ся в фирме работ по созданию нового оборудования. Чтобы ным. Но самое главное, что оптоэлектронное з лчисление го-
не тратить на этот эксперимент слишком много денег, руко- раздо быстрее, чем то, что применяется сегодня, поэтому ком-
водство фирмы предоставило подразделению, ответственно- пьютер будет намного производительнее.
му за данный проект, невиданную в фирме свободу. В част- ПК будет мал по размерам и иметь мощь современных
ности, ему было разрешено не конструировать персональный суперкомпьютеров. ПК станет хранилищем информации, охва-
компьютер «с нуля», а использовать блоки, изготовленные тывающей все аспекты нашей повседневной жязни, он не бу-
другими фирмами. И это подразделение сполна использовало дет привязан к электрическим сетям. Этот ПК будет защищен
предоставленный шанс. от воров благодаря биометрическому сканеру, юторый будет
узнавать своего владельца по отпечатку пальца
В качестве основного микропроцессора компьютера
был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцес- Основным способом общения с компьютером будет го-
сор Intel-8088. Его использование позволило значительно лосовой. Настольный компьютер превратится Е СТОЛ, вернее,
увеличить потенциальные возможности компьютера, так как последний превратится в гигантский компьютерный экран —
новый микропроцессор позволял работать с 1 мегабайтом па- интерактивный фотонный дисплей. Клавиатура не понадобит-
мяти, а все имевшиеся тогда компьютеры были ограничены ся, так как все действия можно будет совершите прикоснове-
64 килобайтами. нием пальца. Но для тех, кто предпочитает клавиатуру, в лю-
бой момент на экране может быть создана виртуальная клави-
В августе 1981 г. новый компьютер под названием IBM PC
атура и удалена тогда, когда в ней не будет нужды.
был официально представлен публике, и вскоре после этого
Компьютер станет операционной системой дома, и дом
он приобрел большую популярность у пользователей. Через
начнет реагировать на потребности хозяина, будет знать его
пару лет компьютер IBM PC занял ведущее место на рынке,
предпочтения (приготовить кофе в 7 часов, запустить люби-
вытеснив модели 8-битовых компьютеров.
мую музыку, записать нужную телепередачу, отрегулировать
Секрет популярности IBM PC в том, что фирма IBM не
температуру и влажность и т. д.)
сделала свой компьютер единым неразъемным устройством и
Жесткий диск будет голографическим и чем-то будет
не стала защищать его конструкцию патентами. Наоборот, она
походить на CD-ROM или DVD. То есть это будет прозрач-
собрала компьютер из независимо изготовленных частей и не
ная вращающаяся пластинка с записывающим лазером с од-
стала держать спецификации этих частей и способы их соеди-
ной стороны и считывающим лазером с другой; объем хра-
нения в секрете. Напротив, принципы конструкции IBM PC
нимой информации на таком диске будет достигать просто
были доступны ъсеу. желающим. Этот подход, называемый
астрономических величин — несколько терабайт. При та-
принципом открытой архитектуры, обеспечил потрясающий
ких объемах можно будет хранить каждую мс/ ьчайшую де-
успех компьютеру IBM PC, хотя и лишил фирму IBM воз-
таль жизни.
можности единолично пользоваться плодами этого успеха. Вот
История создания персонального компьютера 263

Процессор ПК будущего будет функционировать по тем времени будет. Большой кэш сверхбыстрой энергонезависи-
же принципам, что и сегодня. Но вместо электронных микро- мой магнитной RAM (память с произвольным доступом) бу-
процессоров, которые являются и мозгом, и мускулами совре- дет содержать данные, срочно требующиеся процессору.
менного компьютера, процессор будущего будет иметь опто- Для нового быстрого кэша придется избавиться от не-
электронные интегральные схемы (чипы будут использовать эффективности сегодняшней синхронной динамической па-
кремний там, где требуется переключение, и оптику для ком- мяти, нуждающейся в постоянном обновлении. Неэффектив-
муникаций). Это даст огромный прирост в быстродействии и ность кэша сегодня такова, что две трети времени уходит на
эффективности. Сегодняшний компьютер тратит слишком мно- процессы обновления (таким образом, его реальная произво-
го времени на ожидание данных для обработки. Мгновенная дительность в три раза меньше).
оптическая связь и память, работающая так же быстро, как и Полупроводниковая технология будущего будет осно-
процессор, обеспечат непрерывный поток данных процессору вана не на кремниевой памяти, а на магнитной памяти в моле-
для обработки. При передаче данных со скоростью, не ограни- кулярном масштабе. Так как мельчайшие элементы будут на-
ченной больше электронной передачей, можно будет достиг- магничены для представления нулей и размагничены для пред-
нуть частот порядка 100 ГГц, то есть в 100 раз быстрее, чем ставления единиц, информация может быть легко и быстро
сегодня. обновлена простым электрическим сигналом. Весь процесс
Процессор будущего может быть шестигранником, окру- будет гораздо быстрее того, что мы имеем сегодня, и будет
женным со всех сторон быстрым кэшем так, чтобы требуемые вполне реально удовлетворять требования процессора, рабо-
данные могли быть выбраны из ближайшей части кэша. Имен- тающего на частоте 100 ГГц.
но таким образом и будет достигнута производительность се- Основная память компьютера будет вполне оптической,
годняшних супер-ЭВМ фактически голографической. Голографическая память имеет
При применении оптической связи в компьютерных тех- трехмерную природу, и можно эшелонировать любое количе-
нологиях будет получен тот самый эффект, который наблюда- ство плоскостей памяти в прямоугольное твердое тело. Объем
ли в 1980 г., когда компьютеры на базе 80286 имели память, чипа в 256 ГБ легко достижим.
работающую на частоте процессора. Скорость шины памяти — Компьютер будущего будет практически независим от
та скорость, с которой происходит обмен данными между про- источников электропитания. Одно из самых больших преиму-
цессором и памятью, — была равна частоте процессора (всего ществ фотонных цепей — крайне малое энергопотребление.
8 МГц). Процессор получал данные так же быстро, как мог их Небольшая, но длинная, подобная стержню литиевая батарея,
обработать, в результате процессор меньше находился в режи- изогнутая в тороид и установленная в компьютер, будет функ-
ме ожидания данных. ционировать пару недель. А подзарядить ее можно будет так
же легко, как сегодня подзарядить сотовый телефон.
Средний компьютер сегодня имеет процессор 1000 МГц
Размер экрана не будет играть никакой роли в компью-
и шину 133 МГц. Несмотря на различные технологические
терах будущего. Он может быль большим, как ваш рабочий
подвиги, процессор все еще тратит две трети времени на ожи-
стол, или маленьким. Большие варианты компьютерных эк-
дание данных.
ранов будут основаны на жидких кристаллах, возбуждаемых
Оптоэлектроника решит эту проблему. При должным
фотонным способом, которые будут иметь гораздо более
образом разработанной шине оптической памяти скорость
низкое энергопотребление, чем сегодняшние LCD-монито-
выборки данных из памяти будет снова приравнена к частоте
ры. Цвета будут яркими, а изображения — точными (воз-
процессора.
можны плазменные дисплеи). Фактически сегодняшняя кон-
Конечно, это потребует более быстрой обработки дан-
цепция «разрешающей способности» будет в значительно сте-
ных в памяти и, соответственно, другой, более быстрой, архи-
пени атрофирована.
тектуры памяти, которая, к счастью, уже есть или в скором
264 Информатика


ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ
ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР
План
1. Материнская плата.
2. Процессор.
3. Основные характеристики центрального процессора.
4. Системная шина.
5. Порты.
5.1. Параллельные порты (LPT).
5.2. Последовательные порты (СОМ).
5.3. Порт PS/2.
5.4. Порт USB.
5.5. Порт FireWire.
6. Видеокарта.
7. Звуковая карта.



Тип и характеристики различных элементов и уст-
Внутри системного блока размещаются основные внут-
ройств материнской платы, как правило, огределяются ти-
ренние компоненты компьютера:
пом и архитектурой процессора. Именно профессор или про-
— материнская плата;
цессоры, их семейство, тип, архитектура и игнолнение опре-
— платы адаптеров (звуковая, видео- и сетевая карты);
деляют тот или иной вариант архитектурного исполнения
— процессор;
материнской платы. Материнские платы изготавливают, де-
— дисковые накопители;
лая главный упор на наилучшую совместимость именно с
— блок питания;
процессорами.
— соединительные шлейфы, шнуры и кабели;
В настоящее время существует две альтернативные архи-
— вентилятор системы охлаждения внутренних элементов;
тектуры процессоров и соответственно матер;неких плат для
— вентилятор и радиатор системы охлаждения процессора;
них — от компании Intel (Slot I, Slot 2, Socket 31Э, Socket 478) и
— слоты системной шкны.
от компании AMD (Slot A, Socket А). Первая поддерживает
Так как многие компоненты могут быть интегрированы
процессоры Intel Pentium II, Pentium "I, Celeron и Pentium 4, a
на материнской плате, то не все они могут быть представлены
вторая — AMD Athlon и Duron. Процессор одной архитекту-
как отдельные комплектующие элементы. Задняя панель, как
ры невозможно использовать в материнских платах, рассчи-
правило, содержит панели плат расширений с разъемами, за-
танных для другой.
глушки разъемов, вентиляционное отверстие вентилятора бло-
По числу процессоров, составляющих ца тральный про-
ка питания.
цессор, различают однопроцессорные и мно опроцессорные
(мультипроцессорные) материнские платы. Большинство пер-
сональных компьютеров являются однопроцессорными сис-
1. МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА
темами и комплектуются однопроцессорными материнскими
платами. На вид и комплектацию материнских плат влияют
Материнская плата является своеобразным «фундамен-
также требуемые эксплуатационные характеристики и буду-
том» для всех комплектующих компьютера. Именно в нее вты-
щее назначение компьютера.
каются все основные устройства: видеокарта, оперативная
память, процессор, жесткие диски и т. д. Другими словами, это
платформа, на которой строится вся остальная конфигурация
компьютера. 2. ПРОЦЕССОР
На материнских платах также встречаются интегриро-
Что же такое процессор? Процессор — эго «мозг» ком-
ванные устройства, т. е. встроенные. Материнские платы по-
пьютера. Процессором называется устройство, способное об-
добного типа уже продолжительное время фигурируют на
рабатывать программный код и определяющее основные функ-
компьютерном рынке. Примером могут служить материнские
ции компьютера по обработке информации.
платы со встроенной звуковой и видеокартами.
Конструктивно процессоры могут выполниться как в виде
Устройства интегрируются на материнскую плату с це-
одной большой монокристальной интегральной микросхемы —
лью удешевления общей стоимости компьютера. Действи-
чипа, так и в виде нескольких'микросхем, блоков электрон-
тельно, стоимость чипа плюс затраты на инженерные разра-
ных плат и устройств.
ботки по интеграции значительно меньше, чем стоимость
разработки и изготовления отдельной полноценной платы Чаще всего процессор представлен в виде чипа, распо-
расширения. Однако интегрированные решения имеют свои ложенного на материнской плате. На самом чипе написана
недостатки. Это, во-первых, невозможность модернизации его марка, его тактовая частота (число возможных операций,
D будущем. А во-вторых, такие решения имеют среднюю которые он может выполнить в единицу времени) и изгото-
производительность. витель.
Из чего состоит персональный компьютер 265

В настоящее время микропроцессоры и процессоры вме- переименованный в SC242. В этот же слот устанавливались и
щают в себе миллионы транзисторов и других элементов элек- некоторые процессоры Celeron и Pentium !!!. Для слота 1
тронной логики и представляют сложнейшие высокотехноло- (SC242) предназначены процессоры с разными названиями
гичные электронные устройства. Персональный компьютер «упаковки»:
содержит в своем составе довольно много различных про- — SECC — картридж процессоров Pentium II и Pentium Ш.
цессоров. Они входят в состав систем ввода/вывода контрол- Представляет собой печатную плату с установленными ком-
леров устройств. Каждое устройство, будь то видеокарта, си- понентами. К микросхемам прилегает термопластина, распре-
стемная шина или еще что-либо, обслужизается своим соб- деляющая тепло, к которой снаружи крепится вентилятор (или
ственным процессором или процессорами. Однако архитекту- иное охлаждающее устройство). Спереди картридж закрыт
ру и конструктивное исполнение персонального компьютера крышкой;
определяет процессор или процессоры, контролирующие и — SECC 2 — картридж для тех же процессоров. От пре-
обслуживающие системную шину и оперативную память, а так- дыдущего отличается тем, что не имеет термопластины — вне-
же, что более важно, выполняющие объектный код программ. шние «холодильники» прижимаются прямо к корпусам мик-
Такие процессоры принято называть центральными или глав- росхем, что снижает тепловое сопротивление и повышает эф-
ными процессорами (Central Point Unit — CPU). На основе фективность охлаждения;
архитектуры центральных процессоров строится архитектура — SEPP (Single Edge Processor Package) - картридж
материнских плат и проектируется архитектура и конструк- процессоров Celeron, не имеющий ни термопластины, ни
ция компьютера. крышки. Внешний радиатор прижимается прямо к корпусу
процессора.
Тактовая частота процессора определяет минимальный
квант времени, за который процессор выполняет некоторую
3. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
условную элементарную операцию. Тактовые частоты изме-
ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРОЦЕССОРА
ряются в мегагерцах и определяют количественные характе-
ристики производительности компьютерных систем в целом.
Основными считаются следующие характреистики:
Чем больше (выше) тактовая частота, тем быстрее работает
— тип архитектуры или серия (CISC, Intel х86, RISC);
центральный процессор.
— система поддерживаемых команд (х86, IA-32, IA 64);
В настоящее время технология производства центральных
— расширения системы команд (ММХ, SSE, SSE2,
процессоров с высокой производительностью предусматривает
3Dnow!);
их работу на очень высоких тактовых частотах (до 3 ГГц), вслед-
— конструктивное исполне?ше (Slot I, Slot 2, Socket 340,
ствие чего устройства необходимо принудительно охлаждать.
Socket 478, Slot A, Socket A);
Для принудительного охлаждения процессоров используют-
— тактовая частота (МГц, ГГц);
ся пассивные системы — в виде радиаторов и активные систе-
— частота системной шины.
мы — в виде радиаторов с вентиляторами. Процессоры осна-
Компьютеры, содержащие процессоры, поддерживающие
щаются внутренними схемами умножения базовой тактовой
систему команд Intel x86 (фирм Intel, AMD, Cyrix, Transmeta),
частоты материнской платы и умножают исходную тактовую
на которых может исполняться операционная система Microsoft
частоту в несколько раз.
Windows, называются Wmtel-компыотерами (от Windows и
Однако все остальные устройства работают на базовой
Intel).
тактовой частоте. Тактирующий генератор расположен на ма-
Тип архитектуры, как правило, определяется фирмой-
теринской плате, а тактовая частота центрального процессора
производителем оборудования. Все крупнейшие фирмы, про-
определяет его максимальные возможности работать на соот-
изводящие электронное оборудование для Wintel-совмести-
ветствующей частоте.
мых компьютеров и выпускающие свои типы центральных
Таким образом, тактовая частота процессора — это еще
процессоров, вносят изменения в базовую архитектуру про-
не все. Существует тактовая частота системной шины, кото-
цессоров серии Intel x86 или разрабатывают свою. С типом
рая отвечает за передачу информации от одного устройства к
архитектуры тесно связан набор поддерживаемых команд или
другому. Естественно, что чем выше тактовая частота систем-
инструкций и их расширений. Эти два параметра, в основном,
ной шины, тем быстрее будет передаваться информация меж-
определяют качественный уровень возможностей персональ-
ду устройствами. К устройствам также относится и процес-
ного компьютера и в большой степени — уровень его произво-
сор. В настоящее время процессорами поддерживаются час-
дительное:™.
тоты внешней шины 66 МГц, 100 МГц и 133 МГц, а для про-
Все современные процессоры имеют специальные систе-
цессоров Pentium 4 — 400 и 533 МГц.
мы команд, ^дополняющие набор инструкций Intel x86. Они
Большое значение в общей технологии производства
рассчитаны на обработку графической и видеоинформации.
компьютерных систем имеет вопрос согласования возможно-
Набор ММХ (MultiMedia extension) поддерживается всеми
стей и внутренних интерфейсов центрального процессора и
х86-совместимь:ми процессорами. SSE появился в процессо-
набора интегральных микросхем — чипа, на базе которого по-
рах Pentium !!!, a SSE2 — в процессорах Pentium 4. 3Dnow! —
строена материнская плата. Правильное их сочетание может
фирменная технология фирмы AMD, используется в ее про-
резко повысить общую производительность, и наоборот. По-
цессорах.
этому рекомендуется устанавливать на материнские платы
В настоящем время процессоры конструктивно изготов-
процессоры, указанные в руководстве фирмы-производителя
ляют в виде квадратной микросхемы в корпусе PPGA (Plastic
платы.
Pin Grid Array), со множеством ножек в нижней части (кон-
Технологии производства центральных процессоров по-
структив Socket). Для процессоров Pentium II был разрабо-
стоянно совершенствуются.
тан Slot 1 — щелевой разъем с 242 контактами, впоследствии
266 Информатика

Сигналы данных могут дополнительно обеспечиваться
4. СИСТЕМНАЯ ШИНА
собственными сигнальными линиями заземлелчя — по одному
Системная шина — это «паутина», соединяющая между на каждый канал данных. В таком случае числе; сигналов возра-
собой все устройства и отвечающая за передачу информации стает до 25. Для соединения компьютера с устройством при
между ними. Расположена она на материнской плате и внешне помощи параллельного интерфейса используется 25-контакт-
не видна. Системная шина — это набор проводников (метал- ный разъем Centronics.
лизированных дорожек на материнской плате), по которым Параллельные интерфейсы имеют высокую скорость пе-
передается информация в виде электрических сигналов. редачи данных (до 150 К/с) и низкую помехэустойчивость,
что позволяет использовать кабель длиной но более 3 м.
Чем выше тактовая частота системной шины, тем быст-
рее будет осуществляться передача информации между уст-
ройствами и, как следствие, увеличится общая производитель- 5.2. Последовательные порты (СОМ)
ность компьютера, т. е. повысится скорость компьютера.
Последовательные порты передают данные последова-
В персональных компьютерах используются системные
тельно по одному биту. Для передачи и приема в них исполь-
шины стандартов ISA, EISA, VESA, VLB и PCI. ISA, EISA, VESA
зуются два канала (один — для передачи и одиь — для приема)
и VLB, которые в настоящее время являются устаревшими и
и несколько дополнительных сигнальных лиинй.
не выпускаются на современных материнских платах. Сегод-
Для соединения при помощи последовательных портов
ня самой распространенной является шина PCI.
используются 9- и 25-контактные соединительные разъемы. По-
Существуют и специализированные шины, например внут-
следовательные коммуникационные порты имеют достаточно
ренние шины процессоров или шина для подключения видео-
низкие скорости работы (50, 75, 100, 110, 200, 300, 600, 1200,
адаптеров — AGP.
2400, 4800, 9600, 19 200, 38 400, 57 000 и 115000 бит/с) и высо-
Все стандарты различаются как по числу и использова-
кую помехоустойчивость, что позволяет использовать соеди-
нию сигналов, так и по протоколам их обслуживания.
нительный кабель длиной до 75 м и более.
Шина входит в состав материнской платы, на которой
Последовательные порты применяются как для соедине-
располагаются ее проводники и разъемы (слоты) для подклю-
ния компьютера с принтерами, модемами, мышами, ручными
чения плат адаптеров устройств (видеокарты, звуковые кар-
сканерами и т. п., так и для соединения двух компьютеров.
ты, внутренние модемы, накопители информации, устройства
ввода/вывода и т. д.) и расширений базовой конфигурации
(дополнительные пустующие разъемы). 5.3. Порт PS/2
Существуют 16- и 32-разрядные, высокопроизводитель-
Во второй половине 1980-х годов компания IBM выпу-
ные (VESA, VLB, AGP и PCI с тактовой частотой более 16 МГц)
стила серию ПК под названием PS/2, у которые был специаль-
и низкопроизводительные (ISA и EISA с тактовой частотой 8 и -
ный маленький круглый разъем для мыши, к</ орый впослед-
16 МГц) системные шины. Также шины, разработанные по
ствии и стали называть PS/2. В современные компьютерах
современным стандартам (VESA, VLB и PCI), допускают под-
обычно имеется два разъема PS/2 для подключения мыши и
ключение нескольких одинаковых устройств, например не-
клавиатуры.
скольких жестких дисков, а шина PCI обеспечивает самокон-
фигурируемость периферийного (дополнительного) оборудо-
вания — поддержку стандарта Plug and Play, исключающего 5.4. Порт USB
ручную конфигурацию аппаратных параметров периферийно-
USB (Universal Serial Bus — универсалолая последова-
го оборудования при его изменении или наращивании. Опера-
тельная магистраль) — интерфейс для подключения различ-
ционная система, поддерживающая этот стандарт, сама настра-
ных внешних устройств. Спецификация периферийной шины
ивает оборудование, подключенное по шине PCI, без вмеша-
USB разработана лидерами компьютерной и телекоммуника-
тельства пользователя.
ционной промышленности — Compaq, DEC, IBM, Intel,
Имеются как 64-разрядные расширения шины PCI, так и
Microsoft, NEC и Northern Telecom — для под слючения ком-
32-разрядные, работающие на частоте 66 МГц.
пьютерной периферии вне корпуса машины по стандарту
plug'n'play, в результате чего отпадает необходимость в уста-
новке дополнительных плат в слоты расширения и перекон-
5. ПОРТЫ фигурировании системы. Персональные компьютеры,, чмею-
щие шину USB, позволяют подключать периферийные уст-
Думается, не стоит объяснять, что такое порт.
ройства и осуществляют их автоматическое конфигурирова-

<< Пред. стр.

страница 59
(всего 138)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign