Structura calculatorului şi dispozitive de intrare eşire a ionformaţiţei

  • View
    206

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Structura calculatorului şi dispozitive de intrare eşire a ionformaţiţei

Componentele de baza ale calculatorului Componenta ce are rolul de a dirija celelalte dispozitive , de a mpri sarcini fiecreia , de a coordona i verifica executia sarcinilor primite . Un calculator nu poate funciona fr procesor . Procesoarele au avut evolutie rapid de la 8088,808680486 , producia fiind asigrata n principal de firma Intel , printre primii producatori de procesoare destinate utilizatorilor privati . Alte firme producatoare sunt AMD , Cyrix , ITD . Procesoarele produse de AMD i Cyrix sunt mai ieftine dect cele produse de Intel i au o arhitectura compatibil cu cele produse de Intel , ns se dezvolt separat . Procesorul i386 a fost primul processor care a inclus 6 faze de execuie paralel , la procesorul 80486 s-a dezvoltat mai mult paralelismul execuiei prin expandarea unitilor de decodificare a instruciunii i de executie ntr-o banda de asmblare (pieline) cu cinci nivele , astfel ajungndu-se la 11 faze paralele . n plus , procesorul 486 are un cache intern de date i instruciuni de nivel L1 de 8Ko pentru a mri procentul instruciunilor ce pot fi executate la viteza de o instruciune pe impuls de tact . La acest processor a fost pentru prima dat integrat unitatea de calcul n virgul flotant (coprocesorul) n acelasi cip cu CPU-ul . AMD a lansat n aceeai perioad procesorul 486 DX5 cu frecvene pn la 133 , fr prea mult success . Surprinztor , dupa 486 nu a urmat 586 , dect pentru Cyrix i AMD . Intel a decis s schimbe formatul numelui trecnd la Pentium . Procesorul Pentium a adugat o a doua band de asamblare pentru a obine performane superioare (cele doua benzi de asmblare (U,V) pot executa dou instruciuni pe un impuls de tact); memoria cache s-a dublat , existnd un cache de 8 Ko pentru cod i unul similar pentru date . Pentru mbuntirea execuiei ramificaiilor din programe s-a implementat conceptul de predicie a salturilor, introducndu-se un tabel pentru memorarea adreselor cele mai probabile la care se fac salturile . Registrele principale au rmas pe 32 de biti , cile interne fiind pe 128 sau 256 de bii , magistrala de date extern 64 bii . Procesorul Pentium are integrat un controller de ntreruperi avansat (APIC) folosit n sistemele multiprocessor . Amd a lansat ntr-o perioad intermediar procesorul 586 , apoi K5 . dupa 586 pentru Cyrix urmnd 6x86 .

Amd i Cyrix au rmas mult vreme ntr-un con de umbr al lui Intel , mai ales c procesoarele intel Pentium (lansate la frecvente de 75Mhz) s-au dezvoltat rapid , de la frecvena de 166 Mhz fiind adugate instructiunile MMX (-un set de 57 noi instruciuni , patru tipuri noi de date i un nou dst de registrii pentru a accelera performanele aplicaiilor multimedia i de comunicaii ; MMX se bazeaz pe o arhitectura SIMD (Single Instruction,Multiple Data) , permind imbuntirea performanelor aplicaiilor ce folosesc algoritmi de calcul intensivi asupra unor mari iruri de date simple (procesoare de imagini 2D/3D) . Dupa Pentium urmeaz Pentium Pro care are o arhitectura superscalara pe trei cai- poate executa trei instruciuni ntr-un impuls de tact avnd un cache L2 de 256 Kb strns legat de CPU printr-o magistrala dedicat pe 64 de biti . . Procesoarele Pentium i Pentium Pro au fost dezvoltate pn la frecvene de 233 Mhz , urmtorul pas fiind Pentium II (este un PentiumPro cu MMX) i Pentium III . Revenind la AMD , a lansat procesorul Amd K6 ce avea n plus 32kb cache level 1 fa de K5 . Urmatorul pas a fost AMD K6-2 , care a dat o replica MMX-ului de la Intel cu un set de instruciuni numite !3D NOW ; trebuie amintit c i procesoarele K6 au nglobat instruciuni MMX frecvena maxim atins fiind de 500Mhz . AMD K6-3 nglobeaz 256kb level 1 cache ceea cea aduce un spor de viteza substanial Cyrix a rmas n urm , unui 6x86 la 200Mhz corespunzndu-i un Pentium la 150Mhz , pe cnd la AMD seria K6 K62 a fost extrem de reuit , depind pe alocuri procesoarele Intel la frecvente echivalente . Fiecare processor din seria x86 este compatibil fizic cu placa de baz , astfel procesoarele se introduc ntr-un soclu de pe placa de baza , ce are un numar standard de pini (321) . Pentru a descuraja concurena , Intel a schimbat modul de conectare a procesoarelor Pentium II-III , conectarea la mainboard fcndu-se printr-un nou tip de soclu Sec Slot 1 ; Intel nu a dat drept de productie (licen) a acestui soclu firmelor AMD i Cyrix. Ca replic , AMD a conceput procesorul AMD K7 , ce concureaz direct Pentium II prin frecvene de pana la 900Mhz i cache level 2 512Ko,pentru un nou tip de soclu Slot A . Succesul pe pia al procesoarelor Intel a fost datorat faptului c fiecare nou procesor ngloba funciile precedentului (astfel un Pentium II este capabil de executa cod scris pentr 386) , caracteristic intalnit rar la nceput (1980) . Procesoarele Sparc , Alpha , Dec , Risc sunt extrem de scumpe , incompatile cu codul x86 , ele fiind n proiectate pentru aplicatii paralele , volum mare de calcul, sisteme multiprocessor . Firma SPARC a lansat de curnd procesorul pe 64 biti UltraSparc la 1,5 Ghz .

Trebuie amintit ca un calculator poate avea unul sau mai multe procesoare . Placile de baz normale permit prezena unui singur processor , ns sunt producatori ce ofera opiunea de dual processor . Astfel n sistemele produse de Digital , HP se pot ntlni ntre 2-8 procesoare . Problema este c numai anumite sisteme de operare tiu sa foloseasc multiprocesarea (Linux , SunOs , Unix , WindowsNT) . Astfel n Windows 9x prezena unui processor suplimentar nu va influena cu nimic performana sistemului . Sistemele multiprocessor sunt folosite n servere sau n statii de lucru cu flux mare de date (CAD , GIS , etc) . Un alt motiv de a folosi un sistem multiprocessor este securitatea oferit . Astfel n cazul unei defectiuni produse la unul din procesoare conducerea va fi luata de cellalt . MEMORIA n configuraia unui sistem de calcul ntalnim doua mari tipuri de memorii RAM i ROM. Memoria este spatiul de lucru primar al oricarui calculator . Lucrnd n tandem cu CPU (procesorul) are rolul de a stoca date li de a procesa informatii ce pot fi procesate imediat i n mod direct de ctre processor sau alte dispozitive ale sistemului . Memoria este de asemenea legatura dintre software i CPU . Din punct de vedere intern memoria RAM este aranjat ntr-o matrice de celule de memorie , fiecare celul fiind folosit pentru stocarea unui bit de date (0sau1logic) . Datele memorate pot fi gsite aproape instantaneu (timp de ordinul zecilor de ns) prin indicarea rndului i coloanei la intersecia crora se afl celula respectiv . Se deosebesc dou tipuri de memorie : SRAM(Static Ram) i DRAM(Dynamic Ram) . Tehnologia DRAM este cea mai ntlnit n sistemele actuale , trebuind s fie reimprospatat de sute de ori / secunda pentru a reine datele stocate n celulele de memorie (de aici vine i numele) ; fiecare celula este conceputa ca un mic condensator care stocheaza sarcina electrica . Este prezenta sub doua tipuri de module : SIMM-urile i DIMM-urile . SIMM-ul a fost dezvoltat cu scopul de a fi o soluie uoar pentru upgradeuri . Magistrala de date este pe 32 biti , fizic modulele prezentnd 72 sau 30 de pini . DIMM-ul a fost folosit nti la sistemele MacIntosch dar a fost adoptat pe PC-uri datorita magistralei pe 64 de bii , avnd 128 pini .

Tipurile de memorie DRAM sunt : FPM (Fast Page Mode) , EDO(Extended Data Out) , SDRAM (Synchronous DRAM) . Cele mai rapide sunt SDRAMurile , fiind i cele mai noi , oferind timpi de acces mici (8ns) . Tehnologia SRAM folosete tot un system matricial de reinere al datelor , dar este de cinci ori mai rapid , de dou ori mai scump i de doua ori mai voluminoas dect memoria SRM . Nu necesit o remprosptare constant , elementul central al unei celule fiind un circuit basculant bistabil . SRAM este folosit pentru memoriile cache datorit vitezei mari .

PLACA DE BAZA Placa de baz este un dizpozitiv de baz un pamnt pe care se planteaz celelalte componente . Este componenta pe care se implanteaz procesorul , pe care se afla sloturile de extensie , pe care se afla memoria cache L2 . Pe lang aceast funcie , de support pentru celelalte componente , are rolul de a regla i distribui tensiune procesorului i celorlalte componente . O plac de baz de calitate are variaii mici al intensitii curentului livrat i mai multe valori ale tensiunii pe care o poate furniza . Placa de baz mai include controllere i conectori pentru hard-disk , floppy-disk , tastatur , port serial , optional PS/2 i USB . Interfaa pentru hard-disk poate fi inclus (n cele mai multe cazuri este) pe placa de baz sau poate fi achiziionat ca placa de extensie separat . Controllerele pentru hard-disk , ca i hdd-urile de altfel, pot fi de doua tipuri constructive : IDE (EIDE) sau SCSI(Small Computer System Interface) . Hard-diskurile SCSI necesit un controller special , interfaa SCSI fiind mai avansat decat EIDE , mai scump , cu performane mai mari , avnd avantajul de a putea conecta pe acelai controller i cablu scannere , harddiskuri , unitati floppy , cdrom , etc , un numar total de 8 device-uri SCSI suportate simultan . Avantajele SCSI sunt multiple : poate conecta pe aceeai magistral 8 deviceuri diferite simultan (IDE 2 deviceuri i acele HDD sau CD-ROM); lungimea panglicii SCSI 10-25 m , viteza maxim 80Mb/sec wide ultra2 SCSI ; gabaritul redus . SCSI utilizeaz cozi de mesaje . Mecanismele bazate pe astfel de cozi sunt integrate pe scar tot mai larg n sistemele de operare moderne (WindowsNT) . Hard-diskurile SCSI au fost ntotdeauna cu un pas n faa celor IDE , astfel capacittile au fost

mai mari i viteza de transfer net superioar , cel mai rapid hard-disk IDE acutual are o rata de transfer maxim de 66Mb/sec (UDMA/66) . Marimile hard-diskurilor singulare sunt cuprinse ntre 20Mb i 4T . Aceast capacitate poate fi extins prin intermediul discurilor RAID sau prin tehnologia de clustering (conectarea mai multor hdd-uri astfel ca sistemul sa le vada ca fiind unul singur; aceasta tehnologie este folosita i n procesarea paralela) . Pe placa de baz exista i un controller de floppy disk , care p