Процессоры

Скачать работу - Процессоры

Третье вытекает из второго - очень низкая надёжность системы из-за большой зависимости от человеческого фактора, а на поиск неисправности уходили часы и даже дни. А может, всё начиналось в 1705 году, когда Фрэнсис Хуксби изобрёл свой электростатический генератор? Вот он, самый первый электрический генератор, основанный на трении, назывался он автором “ influence machine ” (машина влияний). Но ведь до Фрэнсиса ещё древние египтяне и месопотамцы тёрли янтарь шерстью и притягивали пёрышки, значит, начало нашему рассказу положили именно они? Да нет, началось всё с большого взрыва, после которого появилось пространство, время и наша вселенная. Хотя кто его знает, как там всё было на самом деле... Так что давайте мы, как и положено в каждом уважающем себя учебном заведении, определим начальные условия, а от них и будем плясать.

Началось это всё в апреле 1969 года, когда некая японская компания Busicom заказала у молодой, но уже очень амбициозной Intel несколько специальных микросхем для своих будущих калькуляторов. Сама же Intel к тому времени занималась относительно мелкими заказами типа биполярной статической памяти Шотки. Так вот, прикинув смету на заказ японцев, Intel приходит к выводу, что необходимо разрабатывать десятки микросхем.

Говорят, Les Vadasz (тогдашний президент Intel) даже грязно выругался – у них просто не было достаточно людей для подобных разработок. Кроме того, японцы хотели сделать чипам дорогостоящую (по тем временам) упаковку и программировать микросхемы на языке высокого уровня, что, естественно, скорости работы им не добавляло. Но Intel, поднапрягши свои мозги, подтвердил народную русскую пословицу о том, что голь на выдумку хитра. Вот тут на сцену и выходит Тед Хофф младший (1937 г. рождения), который предлагает все функции возложить на один-единственный центральный процессор. Идея нравится Бобу Нойсу (на тот момент большой шишке маленькой компании), он всячески помогает Теду продолжить свои разработки.

Японские же инженеры, постоянно навещающие Санта-Клару, ставят палки в колёса нового изобретения, не принимая дизайн и идеи Теда, параллельно разрабатывая свои микросхемы. Так отвергалось изобретение, которое в будущем будет стоять в одном ряду с двигателем внутреннего сгорания, радио и электрической лампочкой. И тем не менее, на очередном собрании где-то в октябре 1969 года японцы понимают все преимущество идеи Теда и дают полное добро на новую разработку от Intel “компьютер на чипе”. К тому времени помогал Теду младшему некий Стен Мэйзор.

Вместе они работали над системой команд, так как в архитектурных нюансах конструирования микрочипа не сильно-то и разбирались. Злые языка даже утверждают, что Хофф и К. “позаимствовали” систему команд из разработок IBM и Digital . Intel постоянно искал талантливых разработчиков, и в апреле 1970 года к группе присоединяется Федерико Фэджин.

Трудолюбие его не знало предела, на протяжении девяти месяцев всё возможное время Федерико посвятил разработке новых чипов.

Первый рабочий камень сошел с конвейера в январе 1971 года.

Федерико получил камень около шести часов вечера, после чего заперся в лаборатории, нацепил свой футуристический (по тем временам) защитный костюм, защитные очки и стал проводить опыты. Вышел из Intel lab он только в 3 часа ночи и, качаясь от многомесячного перенапряжения, отправился домой, где его давно ожидала всё понимающая жена Эльвия. С порога бросив: “Он работает, он работает!”, он принялся её радостно обнимать.

Однако процессор содержал несколько серьёзных ошибок, и после напряженного труда, Федерико к февралю представляет вторую, подправленную, версию. Много позже разгорятся споры, кто же из родителей первого процессора “круче”. Интересно, что об этом думают сами изобретатели: Стен Мазор: “...самый крутой был Фэджин. Этот парень днём и ночью сидел в лабораториях и тестировал, тестировал, тестировал новое детище. Я сомневаюсь, что без Федерико этот чип действительно когда-либо заработал бы.” Федерико Фэджин: “Ха-ха! Написать систему команд (фундаментальная работа Хоффа и Стена в 1971 году) мог каждый выпускник колледжа.” Les Vadasz : “Безусловно, Федерико внёс огромный вклад в разработку. И, тем не менее, нельзя преуменьшать заслугу Теда Хоффа, ведь это он предложил концептуальную модель - новый скачок в информационных технологиях.” Автор добавит, что нельзя также сбрасывать со счетов тогдашних маркетологов Intel, которые дали добро на новую разработку.

Выходит так, что каждый внёс большой вклад в изобретение.

Убрать из цепочки даже одного из них – и, вполне возможно, 4004 так бы и не увидел свет. Кроме того, задолго до 1969 года Нойс, когда он ещё работал в Fairchild Semiconductor, придумал напылять транзисторы на кремний, вместо того, чтобы изнурительным ручным трудом пытаться соединить каждый транзистор проводками с нарезанными треугольниками кремния. Итак, 15 ноября 1971 года (в красный день календаря) Intel представила миру свой новый микрочип.

Официальный День Рождения Процессора состоялся! Характеристика нового чипа: 4-разрядный, 2300 р-канальных МОП-транзисторов, кристалл площадью 3,8 x 2,8мм, тактовая частота 108кГц.

Обеспечивал адресацию 4Кб ПЗУ и 512байт ОЗУ. Позже, в 1974 году Федерико уйдёт из Intel, основывает свою компанию Zilog которая будет напрямую конкурировать с Intel. После его ухода роль Фэджина в создании i 4004 будет всячески преуменьшаться менеджерами Intel. Имя Федерико в Санта-Кларе будет всеми силами придаваться забвению.

Производство первого процессора постоянно затягивалось, что никак не радовало Busicom . Прежде всего, из-за растущей конкуренции на рынке калькуляторов.

Получилось так, что к выходу i 4004 Busicom просто не имел необходимой суммы денег на оплату услуг Intel. И тогда принимается соломоново решение: Intel урезает стоимость контракта на 60 тыс. долларов, но при этом все права на новую разработку остаются у Intel. Запатентовали новое изобретение на имя всем известной, всеми любимой троицы: Хоффа, Мазора и Фэджина. Как ни странно, рынок далеко не сразу хорошо принял нововведение.

Пройдут годы и десятилетия, прежде чем новое изобретение раскроется во всей красе.

Маркетологи Intel на всевозможных форумах и выставках достижений будут рассказывать о своём изобретении и его преимуществах, в космос полетит спутник, в сердце которого будет биться 4004, заработают калькуляторы в конце концов обанкротившейся Busicom . И, тем не менее, Intel всерьёз воспринимать не будут.

Стандартное мнение середины 70-ых, главный инженер DEC : “Intel никогда не будет представлять серьёзной угрозы. Мы не берём их в расчет”. Пройдёт 10 лет со времени изобретения первого процессора. И тогда Intel заговорит со всеми конкурентами в полный голос.

Процессор и его составляющие. Но время неумолимо шло и с егодняшние процессоры от Intel быстрее своего прародителя более чем в десять тысяч раз! А любой домашний компьютер обладает мощностью и «сообразительностью» во много раз большей, чем компьютер, управлявший полетом космического корабля «Аполлон» к Луне. Но перейдём к самому процессору и его компоненты: 1. Процессор , главное вычислительное устройство, состоящее из миллионов логических элементов — транзисторов. 2. Сопроцессор — специальный блок для операций с «плавающей точкой» (или запятой). Применяется для особо точных и сложных расчетов, а также для работы с рядом графических программ. 3. Кэш-память. Кэш-памяти в процессоре имеется двух видов. Самая быстрая — кэш-память первого уровня (32 КБайт у процессоров Intel и до 64 КБайт — в последних моделях AMD ). Существует еще чуть менее быстрая, но зато — более объемная кэш-память второго уровня — и именно ее объемом различаются различные модификации процессоров. Так, в семействе Intel самый «богатый» кэш-памятью — мощный Xeon (2 Мбайт). У Pentium размер КЭШа второго уровня почти в 10 раз меньше — 256 КБайт, ну a Celeron вынужден обходиться всего 128 КБайт! А значит, при работе с программами, требовательными к объему кэш-памяти, «домашний» процессор будет работать чуть медленнее. Зато и стоимость его в два-три раза ниже: кэш-память — самый дорогой элемент в процессоре, и с увеличением ее объема стоимость кристалла возрастает в геометрической прогрессии! Трудно поверить, что все эти устройства размещаются на кристалле площадью не более 4—6 квадратных сантиметров! Только под микроскопом мы можем разглядеть крохотные элементы, из которых состоит микропроцессор, и соединяющие их металлические «дорожки» (для их изготовления сегодня используется алюминий, однако уже через год на смену ему должна прийти медь). Их размер поражает воображение — десятые доли микрона! Например, в 1999 году большая часть процессоров производилась по 0,25-микронной технологии, в 2000 году ей на смену пришла 0,18- и даже 0,13-микронная. При этом ожидается, что в течение ближайших двух лет плотность расположения элементов на кристалле увеличится еще в 2 раза.

Впрочем, при выборе микропроцессора мы руководствуемся отнюдь не «микронностью» технологии, по которой этот процессор сделан.

Существуют другие, гораздо более важные для нас характеристики процессора, которые прямо связаны с его возможностями и скоростью работы.

Тактовая частота . Скорость работы — конечно же, именно на этот показатель мы обращаем внимание в первую очередь! Хотя лишь немногие пользователи понимают, что, собственно, он означает. Ведь для нас, неспециалистов, важно лишь то, насколько быстро новый процессор может работать с нужными нам программами — а как, спрашивается, оценить эту скорость? У специалистов существует своя система измерения скорости процессора.

Причем таких скоростей (измеряемых в миллионах операций в секунду — MIPS ) может быть несколько — скорость работы с трехмерной графикой, скорость работы в офисных приложениях и так далее... Не слишком удобно.

Поэтому большинство пользователей, говоря о скорости процессора, подразумевает совсем другой показатель. А называется он тактовой частотой. Эта величина, измеряемая в мегагерцах (МГц), показывает, сколько инструкций способен выполнить процессор в течение секунды.

Тактовая частота обозначается цифрой в названии процессора (например, Pentium 4-1200, то есть процессор поколения Pentium 4 с тактовой частотой 1200 МГц или 1,2 ГГц). Поколения процессоров.

Отличаются друг от друга скоростью работы, архитектурой, исполнением и внешним видом... словом, буквально всем.

Причем отличаются не только количественно, но и качественно. Так, при переходе от Pentium к Pentium II и затем — к Pentium III была значительно расширена система команд (инструкций) процессора. Будем брать за точку отсчета изделия «королевы» процессорного рынка, корпорации Intel , то за всю 27-летнюю историю процессоров этой фирмы сменилось восемь их поколений: 8088, 286, 386, 486, Pentium , Pentium II, Pentium III , Pentium 4. Модификация. В каждом поколении имеются модификации, отличающиеся друг от друга назначением и ценой.

Например, в славном семействе Pentium числятся три «брата» — старший, Xeon , работает на мощных серверах серьезных учреждений.

Средний братец, собственно Pentium , трудится на производительных настольных компьютерах, ну а симпатяга-демократ Celeron верно служит простому люду на домашних компьютерах.

Схожая ситуация — и в конкурирующем с Intel семействе процессоров AMD , Для дорогих настольных компьютеров и графических станций фирма предлагает процессоры Athlon , а для недорогих домашних ПК предназначен другой процессор — Duron . 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, Celeron -800 и Pentium III -800... Конечно, второй процессор поколения будет работать быстрее — на 10—15 %, в зависимости от задачи.

Связано это с тем, что в новых процессорах часто бывают встроены новые системы команд-инструкций, оптимизирующих обработку некоторых видов информации.

Например, в процессорах Intel начиная с Pentium появилась новая система команд для обработки мультимедиа-информации ММХ, a Pentium III дополнительно оснащен новой системой инструкций SSL . Частота системной шины.

Последний технологический параметр процессора, с которым нам придется столкнуться в рамках этой главы.

Связан он уже с совершенно другим устройством — материнской платой. Шиной называется та аппаратная магистраль, по которой бегут от устройства к устройству данные. Чем выше частота шины — тем больше данных поступает за единицу времени к процессору.

Частота системной шины прямо связана и с частотой самого процессора через так называемый «коэффициент умножения». Процессорная частота — это и есть частота системной шины, умноженная процессором на некую заложенную в нем величину.

Например, частота процессора 500 МГц — это частота системной шины в 100 МГц умноженная на коэффициент 5. Большинство дорогих моделей процессором Intel как раз и работает на частотах системной шины 100 и 133 МГц. А частота для старых моделей Celeron , была искусственно снижена до 66 МГц. На такой частоте медленнее работает не только процессор, но и вся система.

Правда, в конце 2000 года на рынке появились новые модели Celeron (от 800 МГц), поддерживающие частоту системной шины в 100 МГц. Но и Pentium 4 к этому времени перешел на новую частоту системной шины — 133 МГц, так что отставание дешевых процессоров от дорогих сохранилось.

Схожая ситуация наблюдается и у процессоров AMD — правда, последние за счет умения. Вот так и объясняется парадокс — частоты процессоров одинаковы, ну а скорости работы компьютеров отличаются на десятки процентов.

Правда, частенько отчаянные умельцы принудительно заставляют процессор работать на более высокой частоте системной шины, чем та, что предназначила для них сама природа вкупе с инженерами Intel . Это издевательство называется в компьютерных кругах «разгоном» и, в случае удачи, резко повышает производительность компьютера. Так, поднятие частоты системной шины для процессора Celeron -600 (коэффициент умножения 9) с 66 до 100 МГц не только «взбадривает» скорость обмена данными по системной шине, на и повышает скорость работы самого процессора до 900 МГц! Конечно, далеко не все процессоры выдерживают «разгон» — большинство в лучшем случае откажется работать, ну а в худшем — выйдет из строя... Фирма-производитель. Как не трудно догадаться не единым Intel жив процессорный мир. Спору нет, Intel — флагман современного процессоростроения, бесспорный лидер. Но... Природа капитализма не терпит пустоты. Но еще более не терпит, когда эта пустота заполняется кем-нибудь одним.

Конкуренция — вот главный двигатель прогресса! Рынок процессоров — не исключение. И потому рядом с большой акулой — Intel — мы неизменно встречаем названия двух акулок помельче, но не менее хищных. AMD — большая головная боль Intel , ее вечный антагонист и конкурент. Еще недавно процессоры этой фирмы занимали не более 20 % рынка — однако в 1999 году, после выхода процессора Athlon (или К6), AMD стремительно стала «набирать очки» в глазах пользователя и сегодня конкурирует с Intel на равных.

Изюминка AMD — не только более низкая цена (на 10-20 % ниже, чем у сравнимого по скорости Pentium ). Именно в процессорах AMD была впервые реализована уникальная система инструкций для поддержки обработки мультимедиа-данных и трехмерной графики 3 DNow !, которая, в отличие от Intel технологии SSI , охотно поддерживается ныне большинством производителей игр.

Именно процессоры AMD выбирают сегодня самые отчаянные экспериментаторы.

экспертная оценка помещения для аренды в Липецке
оценка аренды в Белгороде
экспертная оценка автомобиля в Москве