Курсовая: Анализ и оценка аппаратных средств ПЭВМ - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Анализ и оценка аппаратных средств ПЭВМ

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 69 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Анализ и оценка аппаратных средств со временных ПЭВМ Введение В наш е время трудно представить себе , что без компьютеров можно обойтись . А ведь не так давно , до начала 70-х годов вычислительные машины были доступны весьма ограниченному кругу специалистов , а их применение , как правило , оставалось окутанным завесой секретно с ти и мало и звестным широкой публике . Однако в 1971 г . про изошло событие , которое в корне изменило с итуацию и с фантастической скоростью преврати ло компьютер в повседневный рабочий инструмен т десятков миллионов людей . В том вне всякого сомнения знаменательн о м году еще почти никому не известная фирма Intel из небольшого американского городка с краси вым названием Санта-Клара (шт . Калифорния ), выпу стила первый микропроцессор . Именно ему мы обязаны появлением нового класса вычислительны х систем - персональных ко м пьютеров , которыми теперь пользуются , по существу , вс е , от учащихся начальных классов и бухгалт еров до маститых ученых и инженеров . Этим машинам , не занимающим и половины поверхн ости обычного письменного стола , покоряются в се новые и новые классы задач , к о торые ранее были доступны (а по эк ономическим соображениям часто и недоступны - слишком дорого тогда стоило машинное время мэйнфреймов и мини-ЭВМ ) лишь системам , заним авшим не одну сотню квадратных метров . Нав ерное , никогда прежде человек не имел в своих р уках инструмента , обладающего столь колоссальной мощью при столь микро скопических размерах. Процессоры Первый шаг 15 ноября 1971 г . можно считать началом н овой эры в электронике . В этот день ко мпания приступила к поставкам первого в м ире микропроцессора Intel 4004 - именно такое обознач ение получил первый прибор , послуживший отпра вной точкой абсолютно новому классу полупрово дниковых устройств . Создав новый рынок и захватив на нем господствующие высоты , Intel тем не менее стремилась расширить его границы , и за 25 лет процессоры проделали поистине гигантский путь. Рассмотрим типы процессоров , которые прим еняются в данное время : 80286 Процессор i80286 был анонсирован 1 февраля 1982 г . Архитектура и характеристики чипа оказались весьма впечатляющими . Оставши сь 16-разрядным прибором , по производительности новый ЦП в 3 — 6 раз превзошел своего предшественника (i8086) при тактовой частоте первой модификации 8 МГц . Благодаря использованию многовыводного корпу са разработчики смогли применить схему с раздельными шин а ми адресов и данн ых . 24 разряда адреса позволили обращаться к физической памяти объемом до 16 Мбайт — такую же емкость имели тогда и старшие модели большинства мэйнфреймов . Встроенная сист ема управления памятью и средства ее защи ты открывали широкие возмо ж ности использования МП в многозадачных средах . Кром е того , аппаратура i80286 обеспечивала работу с виртуальной памятью объемом до 1 Гбайт . Новый ЦП имел два режима работы - реальный и защищенный . В пер вом случае он воспринимался как быстрый Ц П i8086 с нес колько расширенной системой команд и прекрасно подходил тем потребителям , для которых , помимо скоростных характеристик , жизненно важным было сохранение существующе го задела ПО . Работа в за щищенном режиме позволяла исполь зовать преимущества прибора в полном об ъеме , и прежде всего — большой объем основной памяти . Первенец 32-разрядных систем Первенец 32-разрядных систем i80386 был предст авлен 17 октября 1985 г . и имел все права на звание процессора для ЭВМ общего назначе ния . Использование КМОП-технологии с проектн ыми нормами 1 мкм и двумя уровнями металли зации позволило разместить на кристалле 275 тыс . транзисторов и реализовать полностью 32-разряд ную архитектуру ЦП . 32 разряда адреса обеспечили адресацию физической памяти объемом до 4 Гбайт и виртуальной п а мяти емкост ью до 64 Тбайт . Помимо работы с виртуальной памятью допускались операции с памятью , и мевшей страничную организацию . Предварительная вы борка команд , буфер на 16 инструкций , конвейер команд и аппаратная реализация функций пре образования адреса зн а чительно уменьш или среднее время выполнения команды . Благода ря этим архитектурным особенностям , процессор мог выполнять 3 - 4 млн . команд в секунду , что примерно в 6 - 8 раз превышало аналогичный п оказатель для МП i8086. Безусловно , новый прибор остался с о вместимым со своими предшественниками на уровне объектных кодов . Особый интерес представляли три режима работы кристалла ѕ реальный , защищенный и режим виртуального МП i8086 . В первом обеспечивалась совм естимость на уровне объектных кодов с уст ройствами i 8086 и i80286, работающими в реальном режиме . При этом архитектура i80386 была почти идентична архитектуре 86-го процессора , для п рограммиста же он вообще представлялся как ЦП i8086, выполняющий соответствующие программы с большей скоростью и обладающий р а сширенной системой команд и регистрами . Благодаря этим качествам 32-разрядного продукта компания сохранила прежних клиентов , которые хотели модернизировать свои системы , не о тказываясь от имевшегося задела в области программного обеспечения , и привлекла т е х , кому изначально требовалась высокая скорость обработки информации. Одно из основных ограничении реального режима было связано с предельным объемом адресуемой памяти , равным 1 Мбайт . От него свободен защищенный режим , позволяющий воспольз оваться всеми пр еимуществами архитектуры нового ЦП . Размер адресного пространства в этом случае увеличивался до 4 Гбайт , а об ъем поддерживаемых программ до 64 Тбайт . Системы защищенного режима обладали более высоким быстродействием и возможностями организации ис тинной мн о гозадачности . Наконец , режим виртуального МП открывал возможность одновременного исполнения ОС и прикладных программ . написанных для МП i8086, i80286 и 80386. Поскольку объем памяти , адресуемой 386-м процессором , не ограничен значением 1 Мбайт , он позволял формировать несколько виртуальных сред i8086. 10 апреля 1989 г . корпорация Intel объявила о начале выпуска 32 разрядного прибора второго по коления - i80486, ставшего после устройств i8080 и !8086 еще одним долгожителем. Pentium Стремительное усложнение пр ограммного обеспечения и постоянное расширение сферы применения компьютеров настоятельно требовали су щественного роста вычислительной мощи центральны х процессоров ПК . Ко всему прочему на пятки стали наступать и RISC-процессоры . Хотя в конце 80-х годов нек о торые эк сперты предсказывали близкий конец кристаллов С ISC, корпорация Intel вполне справедливо посчитала , что до этого еще далеко и в микроп роцессорах использованы не все возможности С ISC-архитектуры . Кроме того , фирме вряд ли простили бы отказ от програ м мн ой совместимости с предшествующими моделями - стоимость накопленного системного и прикладного ПО уже измерялась в миллиардах долларов . Как это случалось не раз , проработки нового процессора начались , когда проект создания 486-го МП вступил в заключитель ную стадию . В основу продукта была положен а суперскалярная архитектура (еще один атрибу т из мира мэйнфреймов ), которая и дала возможность получить пятикратное повышение произ водительности по сравнению с моделью 486DХ . В ысокая скорость выполнения команд до с тигалась благодаря двум 5-ступенчатым конв ейерам , позволявшим одновременно исполнять нескол ько инструкций . Для постоянной загрузки обоих конвейеров из кэш 'а требуется широкая полоса пропускания . Совмещенный буфер команд и данных обеспечить ее не мог , и р а зработчики воспользовались решением из арсенала RISC-процессоров , оснастив Pentium раздельными буферами команд и данных . При этом об мен информацией с памятью через кэш данны х осуществлялся совершенно независимо от проц ессорного ядра , а буфер инструкций бы л связан с ним через высокоскоростную 256-разрядную внутреннюю шину . Несмотря на то что новый кристалл был спроектирован как 32-разрядный , для связи с остальными компон ентами системы использовалась внешняя 64-разрядная шина данных с максимальной пропускной способностью 528 Мбайт /с . Еще одной "изюминкой " архитектуры , позаимствованной у пр едставителей универсальных ЭВМ стала схема пр едсказания переходов. По скорости выполнения команд с плава ющей точкой Pentium в пять - семь раз превзошел процессор 486DX2/50 и почти на порядок - ми кросхему 486DX/33. Pentium Pro 27 марта 1995 г . Intel представила микропроцессор шестого поколения , получивший название Pentium Pro. Стремле ние выжать из CISC-архитектуры практически все , на что она способна , заставило разработчико в эт ого продукта пользоваться почти в семи техническими решениями , которые ранее пр именялись в супер ЭВМ и мэйнфреймах (благо , достигнутая степень интеграции это уже п озволяла ). Прежде всего речь идет об испол ьзовании механизма динамического разделения поря дка выполнения команд нескольких мног оступенчатых конвейеров вместо двух 5-ступенчатых конвейеров , характерных для Pentium. Новый ЦП и меет их три , в каждом из которых 14 ступ еней . Подобный многофазный конвейер позволил обеспечить высокую тактовую частоту проц е ссора (133 МГц в первой модели ). Для о существления постоянной загрузки конвейера необх одимы высокоэффективный кэш команд и высокока чественная схема предсказания переходов . Поэтому в отличие от своего предшественника , имев шего двухвходовой ассоциативный кэ ш инструкций , Pentium Pro обладает более эффективным четыр ехвходовым кэш 'ем , а также схемой предсказ ания ветвлений на 512 входов . Кроме того , для повышения производительности была применена буферная память второго уровня емкостью 256 Кбай т , расположенная в отдельном чипе и смонтированная в том же корпусе , что и процессор . Кристалл кэш 'а связан с процессором собственной синхронной 64-разрядной шиной , работающей на тактовой частоте процесс ора . Технические характеристики нового ЦП обес печили ему устойчивый сбы т в секторе высокопроизводительных серверов и рабочих ст анций , на долю которого приходится пока на ибольший объем продаж кристалла . Что касается персональных компьютеров , то здесь распростр анение Pentium Pro пока сдерживается относительно высокой стоимость ю и недостаточным объемом прикладного ПО , в полной мере использующе го все преимущества процессора. Материнские платы Почти все современные платы используют шину PCI и поддерживают спецификацию PCI -2.0. Архитектура системных плат с шиной PCI за довольно кор откий промежут ок времени претерпела существенные изменения , направленные в конечном счете , на повышение производительности , — от РС I Bridge до РС I Host Concurrent Bus , допускающей конкурентные циклы процессор-память и PCI-память. CHIPSET Появление chipse t Triton фирмы Intel, со значительно расширенными по сравнению с ранними верс иями возможностями по управлению шиной и применению новых типов памяти , установило нов ый стандарт на производительные системы на основе процессоров типа Pentium (90, 100, 120 MHz и т . д .). Triton (82430FX PCIset) поддерживает : спецификацию РС 1 РС 12. 0 (Triton VX — РС 1 2.1); внешние тактовые частоты 50/ 60/ 66 MHz; обмен по шине РС 1 на частотах 25/30/33 MHz; 256 или 512 KB кэш-памяти второго уровня — pipeline burst SRAM, асинхронную SRAM; от 4 до 128 MB EDO DRAM и ли FPM DRAM; содержит встроенный Bus Master IDE контроллер на 4 устройства ( режимы PIO mode 4 и MultiWord DMA mode 2). Естественно , что все новые модели chipset по своим возможностям находятся прим ерно на уровне Triton и , кр оме того , под держивают и Pentium, и процессоры К 5 и М 1 фир м AMD и Cyrix. Chipset фирмы Acer Laboratory Inc. под названием Aladdin M151 1/12/13 предназначен как для двухпроцессорных , так и однопроцессор ных конфигураций . Рассчитан на процессоры Pentium (о т 60 /66 MHz на 5V до 150 MHz, 2.5 V). В однопроцессорной конфигурации можно применять также Cyrix М 1 и AMD К 5. Предусмотрена поддержка pipeline burst SRAM и EDO DRAM. Имеется встроенный контроллер Enhanced IDE. Новые chipset для процессоров семейства 486, нап ример ALI М 1489 фирмы , используют некоторые решения , ра зработанные для Pentium, в частности , возможность пр именения памяти типа EDO DRAM, а также поддерживают процессоры MISC фирмы Cyrix и Enhanced 486 фирмы AMD. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ВСТРОЕННЫЕ У СТРОЙСТВА Во всех новых моделях системных плат для Pentium предусмотрена поддержка процессоров не только на 90/100 MHz, но и 120, 133, 150 MHz, а в некоторых — 155, 167, 180 и 200 MHz. Разные значен ия напряжения питания , требующиеся для разных моделей проц ессоров , обеспечиваются регу ляторами напряжения , как встроенными , так и в виде внешних модулей Voltage Regulator Module — VRM (для них предусмотрены специальные разъемы ). Практически обязательными стали встроенные контроллеры Enhanced IDE на 4 устройств а с поддержкой режимов PIO mode 3, 4 и DMA Mode 2 (Bus Master IDE). На почти во все системные платы , как для Pentium, так и для семейства 486, встраивают также контроллеры флопп и-дисков и Enhanced Ports. Последовательные порты , благодаря применению универсаль ного асинхронного при емопередатчика UART 16550 с FIFO регистром , позволяют осуществлять бе зошибочный высокоскоростной обмен данными . В некоторых случаях предусмотрена также поддержка последовательного инфракрасного порта Infrared (IrDA). Соотв етствующий мо дуль подключается через 5-шты рьковый разъем. IrDA обеспечивает обмен данными на расстоян ии до одного метра со скоростью 115 kbps. Инфракрасными портами снабжаются в настоящее время многи е переносные устройства (notebook, laptop), а также принтеры . Системны е платы типа AII-In-One, в которых кроме встроенных контроллеров и портов и меется также и графический адаптер и , зача стую , звуковая плата , выпускаются в больших количествах , особенно фирмой Intel. Применение плат All-In-One ограничивалось всегда необходим о с тью использования специального корпуса типа slim, ultra slim, super slim и , кроме того , небольшим числом слотов расширения и недостаточными возможностями дл я дальнейшей модернизации . Тем не менее , т енденция интегрировать , как можно больше устр ойств в сис т емную плату прослежив ается вполне отчетливо (и не обязательно т олько в платах типа AII-In-One). Так , например , встроенные SCSI-адаптеры прим еняются уже достаточно давно. СИСТЕМНЫЕ ПЛАТЫ PENTIUM Фирма ASUSTeK выпускает широкий набор системных плат под Pent ium , ка к в однопроцессорной , так и в двухпроцессо рной конфигурации . Используются chipset фирмы Intel ( Triton , Neptune ), а также фирмы SiS . Во всех платах применены версии BIOS фирмы AWARD и SCSI BIOS фирмы NCR , реализованные на основе Flash EPROM емкостью 1 M bit . Пример : Модель РС 1/1-Р 55ТР 4ХЕ рассчитана на процессоры Р 54С с тактовыми частотами 75, 90, 100, 120, 133, 150 MHz . В ней используется chipset Intel Triton . Встроенный Bus Master Enhanced IDE контроллер обеспечивает обмен данными в режимах Р 10 mode 3 и 4 и DMA mode 2. Имеются контро ллеры флоппи-дисков и Enhanced Ports . BIOS фирмы Award поддерживает режим Plug&Play. Плата снабж ена дополнительным слотом MediaBus , который может использоваться совместно со слотом Р С 1 для подключения комбинированных адапт е ров , например графического , совмещенного со зв уковой платой (шина MediaBus является неким аналогом шины ISA , только выведена на другой разъем ). СИСТЕМНЫЕ ПЛАТЫ 486 Фирма ASUSTeK поставляет классические , очень т щательно сконструированные модели плат для процессоров семейства. 486. Используется chipset фирм Intel и SiS. Все платы поддерживают широкую номенклатуру процес соров производства Intel (включая Pentium OverDrive Р 24Т ), AMD , Cyrix , UMC . Хотя локальная шина VLB , разработанная в св ое время специально под процессоры семе йства 486, сей час активно вытесняется шиной РС 1, на рынк е все еще имеется большое количество каче ственных графических и других адаптеров , выпо лненных в этом конструктиве . Поэтому разъем под шину VLB сохранен даже в сис темных платах , испо льзующих РС 1. Модель PVI -486 SP 3 (с шинами PCI / VLB / ISA ) собрана на chipset SiS 85С 496&85С 497, исп ользует BIOS фирмы Award и поддерживает до 512 KB кэш-памяти . Плата имеет полный набор в строенных контроллеров . Модель PVI -486 AP 4 использует chipset Intel Green PC 824.20 EX PCIset ( Intel Aries ) и содержит только Enhanced IDE контроллер . Наконец модель VL /1-486 SV 2 GX 4 на популярной микросхеме SiS 471 ориентирована на шину VLB (2 слота ). Среди особенностей можно отметить поддержку кэш-па мяти большого объема - до 1МВ . Новые в ерсии плат PVI предусматривают Plug&Play, для более с тарых возможен upgrade для BIOS . ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ Системная плата должна обеспечивать дости жение максимально высокой производительности как процессора и оперативной памяти , так и других част ей компьютера — графических адаптеров , жестких дисков и прочих . Поэтому тестиро вание системной платы на производительность , предполагающее оценку быстродействия практически всех компонентов , дает полезную информацию не только о ней самой , но и об этих комп онентах . Сопоставление результатов м ожет помочь в выборе того или иного т ехнического решения и конкретных типов компле ктующих . Следует сразу оговориться , что не стоит абсолютизировать результаты какого-либо тес тирования . Идеальных тестов не бывает , они в т ой или иной мере рассчитаны на оценку либо выделенных подсистем комп ьютера , либо на некоторые интегральные характ еристики . В данном случае это не более чем ориентир , особенно полезный при настрой ке системы . Лучший тест - это конкретная рабочая среда конкре тного пользователя. Анализ результатов тестирования показывает , что хотя применение новых типов памяти и дает некоторый выигрыш в производительно сти , он невелик . Это легко понять с уче том того , что даже стандартная кэш-память второго уровня обеспечивает дл я типовых задач доступ к оперативной памяти со скоростью , достаточно близкой к максимально возможной для данного типа процессора , так что дальнейшее ускорение дается с больши м трудом и не может быть значительным . Тем не менее , применение новых типов па мят и является вполне оправданным , та к как позволяет поднять реальную производител ьность при работе со многими приложениями и в мультизадачной среде . Из некоторых источников и публикаций можно сделать и еще один в ажный вывод . Он заключается в том , что главное с редство повышения производительност и всех подсистем компьютера , включая графичес кую и , с некоторыми оговорками , жесткие ди ски, — эт о использование более мощного процессора. Оперативная память Практически все компьютеры используют три вида памяти : операти вную , постоянную и внешнюю . Оперативная памят ь предназначена для хранения переменной инфор мации , как она допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения микропроцессором вычислительных операций . Таким образом , этот вид памяти обеспечивает режимы записи , считывания и хранения информации . Поскольку в любой момент времени доступ может ос уществляться к произвольно выбранной ячейке , то этот вид памяти называют также памятью с произвольной выборкой — RAM (Random Access Memoiy). Для построения запоминающ их устройств типа RAM используют микросхемы статической и динамической памяти . Постоянная память обычно содержит такую информацию , которая не должна меняться в ходе выполнения м икропроцессоров программы . Постоянная память имее т собственное наз-вание — ROM (Read Only Memory), которое указывает на то , чт 'о она обеспечивает только ре жимы считывания и хранения . Постоянная память обладает тем преимуществом , что может сох ранягь информацию и при отключенном питании . Это свойство получило название энергонезави симо с ть . Все микросхемы постоянной памяти по способу занесения в них инфо рмации (программированию ) делятся на масочные (ROM), программируемые изготовителем , одн ократно программируемые пользователе м (Programmable ROM) и многократно программируемые пользователем (Erasable PROM). Посл едние в свою очередь подразделяются на ст ираемые электрически и с помощью ультрафиолет ового облучения . К элементам ЕР ROM с электри ческим стиранием информации относятся и микро схемы флэш-памяти . От обычных EPROM они отличаются высокой с коростью доступа и ст ирания записанной.информации . Вешняя память реализ ована обычно на магнитных носителях. Оперативная память Оперативная память составляет не большую , но , безусловно , важнейшую часть персонального компьютера . Если от типа процессора зави сит количество адресуемой памяти , то б ыстродействие используемой оперативной памяти во многом определяет скорость работы процессора , и в конечном итоге влияет на произво дительность всей системы. Практически любой персональный IBM-совместимый комп ьютер осна щен оперативной памятью , реализ ованной микросхемами динамического типа с про извольной выборкой . (DRAM, Dynamic Random Access Memory). Каждый бит такой памяти физически представлен в виде наличи я (или отсутствия ) заряда на конденсаторе , образованном в стру к туре полупроводни кового кристалла . Поскольку время хранения за ряда конденсатором ограничено (из-за "паразитных " ; утеч ек ), то , чтобы не потерять имеющиеся данные , необход ]имо периодическое восстановление записан ной информации , которое и выполняется в ци кла х регенерации (refresh cycle). Это является , пожалу й , одним из основных недостатков динамической памяти , в то время , как по критерию , увеличивающему информационную емкость , стоимость и энергопотребление , этот тип памяти во многих случаях предпочтительнее с тат ической памяти (SRAM, Static RAM). Последняя в качестве элем ентарной ячейки памяти использует так называе мый статический триггер . Этот тип памяти о бладает высоким быстзодействием и , как правил о , используется в самых "узких ". местах сист емы , например , д л я организации пам яги. Корпуса и маркировка Элементы динамической памяти для персонал ьных компьютеров бывают конструктивно выполнены либо в виде отдельных микросхем в ко рпусах типа DIP (Dual In line Package), либо в виде модулей па мяти типа SIP/SIPP (Singl e In line Pin Package) или типа SIMM (Single In line Mernory Module). Мод ули памяти представляют собой небольшие текст олитовые платы с печатным монтажом с уста новленными на них микросхемами памяти в DIP-корпусах. П ри этом для подключения к системной плате на SIMM используется печатный ("ножевой ") раз ъем , а на модулях SIP — штыревой. Логическая организация памяти Используемый в IBM PC/XT процессор i8086 через свои 20 адресных линий может иметь доступ к пространству памяти всего в 1 Мбайт . Но в то время , когд а появились эти компьютеры , возможность увеличения доступной оперативной памяти в 10 раз (по сравнению с обычными 64 Кбайт ) была просто фантастическо й . Отсюда наверно и появилась "волюнтаристская " цифра — 640 Кбайт . Эти первые 640 Кбайт адресуемого простра нства в IBM-совместимых компьютерах называют обычно стандартной памятью (conventional memory). Оставшиеся 384 Кбайт бы ли зарезервированы для систем использования и носят название памяти в верхних или высших адресах (UMB, Upper Memory Blocks). Эта область п амяти резервируется под размещение системного ROM BIOS (Read Only Меш Basic Input Output System), видеопамяти и ROM-памяти , полнительных адап теров. Дополнительная , или ехр anded-памягь Почти на всех персональных компьютерах область UMB редко оказывается за полненной полностью . Пустует , как пра вило , область расширения сис темного ROM BIOS часть видеопамяти и области под дополнительные модули ROM. На этом и базируетс я спецификация дополнительной памяти EMS (Expanded Memory Specification), ра зработка фирмами Lot us Development, Intel и Microsoft (поэтому назыв аемая иногда LIM-спецификацией ) еще в 1985 г . и позволяющая использова ть оперативную память свыше стандартных 640 Кбайт для прикладных программ . Принцип использования допо лнительной памяти основан на переключ ении блоков (страниц ) памяти . В выделяется неза нятое "окно " (page frame) в 64 -Кбайт , которое разбито на 16-килобайтн ые страницы . Программные и аппаратные средств а позволяют отображать любой 16-килобайтный сег мент этой дополнительной expanded-иамйти в любой из вы деленных 16-килобайтных страниц окна . Хотя микро процессор всегда обращается к данным , хранимы м в окне (адрес 1 Мбайт ), адреса этих данных могу т быть смещены в дополнительной памяти от носительно окна на несколько мегабайт . Специф икация LIM/EMS 4.0 поз воляет использовать до 2048 логических стр аниц и расширить объем адресуемой памяти до 32 Мбайт . Кроме этого , как и в EMS, физиче ские страницы могут быть расположены в лю бом месте памяти , отличный от 16 Кбайт . Таким образом могут заде йствоваться области ви деопамяти и UMB. Возмо жности спецификации позволяют , в частности , ор ганизовать многозадачный режим работы. Paсширенная , или ехр anded-памягь Компьютеры , использующие процессор i80286 с 24-разрядными адресными шинами , физически могут адресовать 16 Мбайт , а в случае процессоров i80386/486 — 4 Гбайта памяти . Такая возможность появляется только при защищённом режиме работы процессора (protected mode), которого операционная система MS DOS не поддержив ает . Расширенная память располагается выше об ласти адресов 1 Мбайт . Для работы с extended-памятью микропр оцессор должен переходить из реального в защищенный режим и обратно . Микропроцессоры i80386/486 выполняют эту операцию достаточно легко , чего не скажешь о i80286. При н аличии соответствующего программного драйвер а расширенную память можно эмул ировать как дополнительную . Аппаратную поддержку в этом случае должен обеспечивать процес сор не ниже i80386 или вспомогательный набор с пециальных микросхем. Кэш-память Кэш-память предназначена для согласования скорости работ ы сравнительно медленных у стройств , таких , например как динамическая пам ять с относительно быстрым микропроцессором . Использование кэш-памяти позволяет избегать цикло в ожидания в его работе , которые снижают производительность всей системы. У микропроцессор а , синхронизируемого , например , тактовой частотой 33 МГц , тактовый период составл яет приблизительно 30 нс . Обычные современные микросхемы динамической памяти имеют время выборки от 60 до 80 нс . Отсюда , в частности , следует , что центральный процессо р вынужд ен простаивать 2- 3 периода тактовой частот ы (т.е . имеет 2-3 цикла ожидания ), пока информация из соответствующих микросхем памяти установится на системной шине данных компьютера . Понятно , что в это время процессор не может выполнять никакую другую работу . Т акая ситуация ведет обычно к тому , что общая производительность системы снижается , что , ра зумеется , крайне нежелательно. С помощью технологии обработки , использую щей кэш-память , обычно делается попытка соглас овать работу медленных внешних устройств с быстр ым процессором . В переводе с а нглийского слово "сас hе " означает не что иное , как убежище или тайник . Эти значен ия , очевидно , можно толковать по-разному : и как то , что кэш , по сути , является пром ежуточным буферным запоминающим устройством , и как то , что ра б ота кэш-памяти практически прозрачна (т.е . невидима ) для пол ьзователя . Кстати , в отечественной литературе синонимом кэш-памяти является термин "сверхоперати вная память ". Соответствующий контроллер кэш-памяти должен заботиться о том , чтобы команды и дан ные, которые будут необходимы микропроцессор у в определенный момент времени , оказывались в кэш-памяти именно к этому моменту . П ри некоторых обращениях к оперативной памяти соответствующие значения заносятся в кэш . В ходе последующих операций чтения по тем ке а дресам памяти обращения происходят только к кэш-память , без затраты процессорного времени на ожидание , которое неизбежно при работе с основной динамической памятью . В персональных компьютерах технолог ия использования кэш-памяти находит применение прежде в с его при обмене данным и между микропроцессором и оперативной память ю , а также между основной памятью и вн ешней (накопителями на магнитных носителях ). На кристалле микросхемы оперативной памят и SRАМ находится огромное количество транзисто ров . Как уже говорил ось , принщп работы ячейки динамической памяти состоит в сох ранении ; за ряда на крошечном конденсаторе , выполненном в полупроводниковой структуре кристалла . Понятно , что для того чтобы зарядить конденсатор до определенного значения , необходимо некоторое вре мя . Чтобы конденсатор разрядился , также необходимо определенное время . Таким об разом , в результате процессов заряда и раз ряда конденсатора ячейка памяти устанавливает либо в состояние 1, либо в состояние 0. Поскольку для заряда и разряда конденсатора необх одимо вполне определенное (и немалое ) время , то в э том и кроется причина ограниченного быстродей ствия динамической памяти. Статическая же память основана на три ггерах , в которых применяются интегральные тр анзисторы-переключатели . Такие транзисторы использу ют ключевой принцип работы : они либо закрыты , либо открыты . Конечно , на переход транзистора из одного состояния в другое также необходимо какое-то время , однако о но существенно меньше времени заряда-разряда конденсатора , выполняющего роль элемента памяти. Наряду с таким достоинством , как быстродействие по отношению к динамической памяти , статическая память имеет и недост атки . Она потребляет больший ток и имеет более сложную архитектуру -- на одну ячейку памя ти требуется больше транзисторов . Как следств ие эт ого , статическая память существенно дороже динамической . Кроме того , при один аковом коэффициенте интеграции статическая памят ь обладает значительно меньшей информационной емкостью. При обмене данными возникает похожая проблема . Адреса данных , которые вско ре понадобятся процессору для обработки , находятся в большинстве случаев рядом с адресами данных , обрабатываемых непосредственно в данное время . Поэтому кэш-контроллер должен также заботиться о размещении всего блока данных в статической памяти. Метод Write Through, называемый также методом сквозной записи , предполагает наличие двух ко пий данных — одной в основной памяти , а другой — в кэш-памяти . Каждый цикл записи процессора в память идет через кэш . Это обусловливает , конечно , высокую загрузку системн ой шин ы , так как на каждую операцию модификации данных приходится две операции записи . По этому каждое обновление содержимого кэш-памяти ощутимо сказывается на работе шины . С д ругой стороны , микропроцессор по-прежнему вынужден ожидать окончания записи в ос н овную память. Метод Buffered Write Through является разновидностью метода Write Through и называется также методом буферизованной сквозной записи . Для того чтобы как-то уменьшить загрузку шины , процесс записи вып олняется в один или несколько буферов , кот ор ые работают по принципу FIFO (First Input-First Output). Таким образом , цикл записи для микропроцессора заканчивается практически мгновенно (т.е . когда данные записаны в буфер ), хотя информация в основной памяти еще не сохранена . Сам же микропроцессор мож е т выполнят ь дальнейшую обработку команд . Конечно , соотве тствующая логика управления должна заботиться о том , чтобы своевременно опустошать заполн енные буферы . При использовании данного метод а процессор полностью освобожден от работы с основной памятью. При использовании метода Write Back, называемого также методом обратной записи , цикл запис и микропроцессора происходит сначала в кэш-па мять , если там есть адрес приемника . Если адреса приемника в кэш-памяти не оказывае тся , то информация записывается непосред с твенно в память . Содержимое основной п амяти обновляется только тогда , когда из кэш-памяти в нее записывается полный блок данных , назы ваемый длиной строки-кэша (cache-line). При работе с кэш-памятью пр именяется ассоциативный принцип , когда старшие разряды а дреса используются в качестве признака , а младшие — для выбора слова . Архитект ура кэш-памяти определяется тем , каким образом память отображается на кэш . Существуют тр и разновидности отображения : кэш-память с прям ым отображением , частично ассоциативная и по лностью ассоциативная . При прямом отображ ении каждая ячейка основной памяти может отображаться только на одну ячейку кэша , в частично ассоциативной — на две и больше (т.е ., если одна ячейка кэша занята , мож но использовать другую ). В случае наличия четырех в ходов кэш-память называют 4- канальной частично ассоциативной , как , например , у i486. При полностью ассоциативном подходе в качестве разрядов признаков используются все адресные разряды. BIOS и CMOS RAM Базовая система ввода-вывода BIOS (Basic Input Output System) называется так потому , что включает в себя обширный набор программ ввода-вывода , благода ря которым операционная система и прикладные программы могут взаимодействовать с различны ми устройствами как Самого компьютера , так и с устройствами , подключе н ными к нему . Вообще говоря , в архитектуре IBM-совместимого компьютера система BIOS занимает особое место . С одной стороны , ее можно рассматривать , ка к составную часть аппаратных средств , с др угой стороны , она является как бы одним из программных модулей оп ерационной си стемы. Заметим , что система BIOS, помимо программ взаимодействия с аппаратными средствами на физическом уровне , содержит программу тестирова ния при включении питание компьютера POST (Power-On-Self-Test) и программу начального загрузчика . После дн яя программа необходима для загрузки операцио нной системы с соответствующего накопителя. Система BIOS в IBM-совместим ых компьютерах реализована в виде одной или двух микросхем , установленных на системной плате компьютера . Наиболее п ерспективным для хране ния системы BIOS являе тся сейчас флэш-память . BIOS на ее основе имею т , например , системные платы фирм Intel, Mylex, Compaq и т. д . Это позволяет легко модифицировать старые или добавлять дополнительные функции для поддержки новых устройств , подключаемых к к омпьютеру. Поскольку содержимое ROM BIOS фирмы IBM было защищ ено авторским правом (т.е . его нельзя подве ргать копированию ), то большинство других прои зводителей компьютеров вынуждены были использова ть микросхемы BIOS независимых фирм , системы BIOS кот орых, разумеется , были практически полностью совместимы с оригиналом . Наиболее известны из этих фирм три : American Megatrends Inc. (AMI), Award Software и Phoenix Technologies. CMOS RAM Система BIOS в компьютерах , основанных на микропроцессорах i80286 и выше , неразрывно связана с н еизменяемой памятью (CMOS RAM), в которой хранится инф ормация о текущих показаниях часов , значение времени для будильника , конфигурации компьют ера : количестве памяти , типах накопителей и т.д . Именно в этой информации нуждаются програ м мные модули системы BIOS. Название CMOS RAM обязано тому , что эта память выполнена на основе структур КМОП (CMOS - Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) которые , как известно , отличаются малым энергопотребл ением. В системе BIOS имеется программа , называ емая Setup, которая может изменять содержимое CMOS-памяти. Вызывается эта программа определенной комбинацие й клавиш , которая обычно выводится в качес тве подсказки на экран монитора после вкл ючения питания компьютера . Во время загрузки компьютера можно запу стить программу Setup для системы BIOS. Напомним , что под обычными установками (Standard CMOS Setup) мы понимаем информация дате (месяц , день , год ), текущих показаниях часов (часы , м инуты , секунды ), количестве стандартной и расши ренной мяти (в килобайтах ) , технических параметрах и типе накопителей , дисплея , а также о подключении клавиатуры . Заме наприм ер , что если в этой программе в строке Keyboard сказать "Not Installed", то даже при отсутствии кл авиатуры компьютер не выдаст сообщения об ошибке. Расширенн ые установки (Advanced CMOS Setup и Advanced ChipSet Setup) в ключают в себя дополнительные возможности кон фигурирования системной платы . Наиболее общими являются , например , такие возможности , как д опустимая скорость ввода символов с клавиатур в (по умолчан и ю 15 символов в секунду ), тестирование , тестирование памяти выше границы 1 Мбайт , разрешение использования арифметического сопроцессор а Weitek, приоритет или последовательность загрузки (т.е . попытка загрузки компьютера сначала с накопителя со сменным , а з атем не сменным носителем или наоборот ), установка опр еделенной тактовой частоты микропроцессора при включении , разрешение парольной защиты и т.д . Как правило , расширенные установки допускают определение областей "теневой " (shadow) памяти для системной ROM BIOS, а также ROM BIOS видеоадапте ров , контроллеров накопителей и дополнительных адаптеров . Кроме этого , возможна установка т актовой частоты системной шины , а также чи сла тактов ожидания (или временной задержки ) для микропроцессора при обращении к устрой с т вам ввода-вывода , оперативной и / или кэш-памяти. Заметим , что в случае повреждения микр осхемы CMOS RAM (а также при разряде батареи или аккумулятора ) программа Setup имеет возможность воспользоваться некой информацией по умолчанию (BIOS Setup Default Values ), кото рая хранится в таблице соответствующей микрос хемы ROM BIOS. НОВЫЕ ВИДЫ ПАМЯТИ Резкое повышение быстродействия процессоров и переход на 32-разрядные многозадачные оп ерационные системы существенно поднимают требова ния и к другим компонентам компьюте ра . Важнейшим из них является оперативная па мять . Возрастание внешних тактовых частот про цессоров с 33-40 МГц, характерных для семейства 486 (486DX2-66/80 и 486DX4- 100/120), до 50-66 МГц для Pentium (Pentium 75/90/100/120/133), требует прежде всего адекват ного увеличения быстродействия подсистемы памяти . Поскольку в качестве оперативной ис пользуется относительно медленная динамическая п амять DRAM (Dynamic Random Access Memory), главный способ увеличения пропускной с пособности основан на применении кэш-памят и . Кроме встроенной в процессор кэш-памяти первого уровня применяется и кэш-память второго уровня (внешняя ), пост роенная на более быстродействующих , чем DRAM, микросхемах ста тической памяти SRAM (Static RAM). Для высоких тактовых частот нужно увеличивать б ыстродействие SRAM. Кроме того , в многозадачном режиме эффективность работы кэш-памяти также может снижаться . Поэтому ак туальной становится задача не только увеличен ия быстродействия кэш-памяти , но и ускорения непосредственного доступа к динамической памят и . Для решения этих проблем начинают использоваться новые типы статической и динамической памяти . Требования к объемам памяти диктуются программным обеспечением . При использовании Windows о ценить необходимое количество памяти можно на основе тестов Winsto ne, использующих наиболее популярные приложения Windows. Соответствующие данные представлены на рисунке. Статическая память В качестве кэш-памяти второго уровня п рактически всегда приме нялась (и до си х пор продолжает широко применяться ) стандарт ная асинхронная память SRAM. При внешних тактовых частотах порядка 33 МГц хорошие результаты давала статическая память со временем выбо рки 15-20 ns. Для эффективной работы на частотах выше 50 МГц т акого быстродействия уже недостаточно . Прямое уменьшение времени выборки до нужных величин (12-8 ns) обходит ся дорого , так как требует зачастую примен ения дорогой технологии Bi-CMOS вместо CMOS, что неприемлемо для массовог о рынка . Поэтому предлагаемое ре шение заключается в применении новых типов памяти с усовершенствованной архитектурой , которые первоначально были разработаны для мощных раб очих станций . Наиболее перспективна синхронная SRAM. В отличи е от обычной асинхронной , она может исполь зовать те же т актовые сигналы , что и остальная система , поэтому и называется синхронной . Она снабжена дополнительными регист рами для хранения информации , что освобождает остальные элементы для подготовки к след ующему циклу еще до того , как завершился предыдущий . Быстро д ействие памяти при этом увеличивается примерно на 20%. Эффективную ра боту на самых высоких частотах может обес печить особая разновидность синхронной SRAM — с конвейе рной организацией (pipelined burst). При ее применении уменьшается число циклов , требующихс я для обращения к памяти в групповом режиме . Пример для тактовой частоты 66 МГц (Pentium 100 и Pentium 133) приведен в таблице 1 . В случае группового режима чте ния-записи для первого обращения нужно 3 цикла , для каждого следующего — только 1. Тип цикла Аси нхронная SRAM Конвейерная SRAM Single Read 3 3 Single Write 4 3 Burst Read 3-2-2-2 3-1-1-1 Burst Write 4-3-3-3 3-1-1-1 Динамическая память Так же , как и для статической памя ти , прямое сокращение времени выборки для динамической памяти достаточно труд но тех нически осуществимо и приводит к резкому росту стоимости . Поэтому ориентация в новых системах идет на микросхемы со временем выборки 60-70 ns. Стандартные микросхемы DRAM имеют страничную организацию па мяти — Fast Page Mode (FPM), которая позволяет з начительно ускорить доступ к последовате льно расположенным (в пределах страницы ) данны м по сравнению со случаем произвольной вы борки . Поскольку обращения к последовательно расположенным данным в реальных задачах встре чаются очень часто , применение FPM DRAM заметно повышает прои зводительность. FPM DRAM со временем выборки 60-70 ns обеспечивает необходимые характеристики для та ктовых частот 33-40 МГц. При повы шении тактовой частоты обеспечить надежное и быстрое считывание данных в страничном р ежиме уже не уда ется . Эту проблему в значительной степени решает применение п амяти нового типа - EDO DRAM (Extended Data Output DRAM). От об ычной памяти со страничной организацией она отличается наличием дополнительных регистров для хранения выходных данных . Увеличивается время , в течение которого данные хр анятся на выходе микросхемы , что делает вы ходную информацию доступной для надежного счи тывания процессором даже при высоких тактовых частотах (фактически время между обращениями в страничном режиме можно уменьшить до 30 ns п о сравнению с 45 ns для FPM). Радикальный , но не общепризнанн ый подход к повышению быстродействия динамиче ской памяти заключается во встраивании в микросхемы DRAM собственной кэш-памяти . Это Cached DRAM (CDRAM) и Enhanced DRAM (EDRAM). Память CDRAM вып уск ается фирмой Mitsubishi и имеет 16 KB кэш-памяти как на 4, та к и на 16 Mbit кристалле , обмен между динамической и встроенной кэш-памятью осуществляется словами шириной 128 разрядов. Вообще говоря , применение новых типов динамической памяти позволяет пол учать вы сокую производительность даже и без применени я кэш-памяти второго уровня (если кэш-память первого уровня — типа write back), особенно в случае CDRAM и Enhanced DRAM, которые именно так и используются . Однако подавляющее большинст во систем для дости жения максимальной производительности строится все-таки с использо ванием кэш-памяти второго уровня . Для них наиболее подходит память типа EDO DRAM. К тому же она стала уже промышленным стандартом , и ее д оля будет преобладать в микросхемах памяти емкостью 1 6 Mbit и более . Фактически эта память приходит на смену стандартной FPM DRAM и ее мож но применять в любых системах вместо стан дартной . КОНСТРУКТИВ Несмотря на то , что наиболее популярны м конструктивом для динамической памяти по-пр ежнему остается SIMM (Si ngle In-line Memory Module), начинают применяться и другие стандарты . Возникновение новых стандарто в вызвано необходимостью решения двух основны х проблем . Первая связана с увеличением пл отности упаковки элементов памяти , особенно а ктуальной для рабочих ста нций , использующ их память очень большого объема , и мобильн ых систем . Вторая — с обеспечением устойчивой работы при высоких частотах , которая зависит от размеров , емкости и индуктивности соединител я . Большую по сравнению с SIMM плотность упаковки и , соответ ственно , объем памяти могут обес печить модули типа DIMM (Dual In-line Memory Module), у которых , в отличи е от SIMM, ко нтакты на обеих сторонах модуля не объеди нены , а могут использоваться независимо. Микросхемы стандартной статической памяти в основном вып ускаются в корпусах типа DIP и SOJ. Память типа pipelined burst либо запаивается на системную плату сразу в процессе ее изготовления , либо поставляется в виде модулей . ЖЕСТКИЕ ДИСКИ Большая часть жестких дисков , представлен ных на мировом рынке , выпускаетс я спец иализированными фирмами — Quantum, Seagate, Conner, Western Digital, Maxtor и некоторыми другими. Жесткие диски с интерфейсом IDE Жесткая конкуренция и особая важность в этих условиях ценового фактора требуют от производителей массовой продукции испо льзования самых современных технологических достижений . За счет применения записи с высокой плотностью (400 Mbit на квадрат ный дюйм ) стандартное значение емкости , приход ящейся на один диск (носитель ), достигло 540 MB. Это позволяет уменьшить не тол ько коли чество дисков , но и магнитных головок и других элементов , а значит снизить цену и повысить надежность . При пр именении таких дисков линейка выпускаемых мод елей по емкости выглядит следующим образом : 540 MB, 1.0, 1.6, 2.2 GB и т . д . Практически все ведущие п роизводители переходят на вып уск моделей с такой плотностью записи , кот орая уже находится на пределе возможностей стандартной технологии , основанной на применени и тон-копленочных магнитных головок . Радикальное средство — переход на магниторезистивные голов ки — является для большинства фирм довольно дорогостоящим , так как технологией их мас сового производства обладают только IBM и Fujitsu. Поэтому начи нают применяться некоторые другие решения . Та к , фирма Maxtor в новых моделях cepиях Durarigo (540 MB, 1 GB и 1.6 GB) начала применять особую технол огию Proximity recording с псевдо-контактирующей магнитной головкой Tripad (тонкопленочной ) и алмазоподобным углеродным покрытием носителя . Головка находится на очень близком расст оянии от диска , а в отдельных случая х может даже касаться его поверхности , что не приводят , однако , к . повреждению магнитного слоя , защищенного прочным покрытием. Maxtor, а т акже некоторые другие фирмы рассматривают эту технологию как более дешевую альтернативу магниторезистивным головкам и PRML для плотностей записи до 1000 Mbit на квадратный дюйм. Интерфейс Enhanced IDE, ставший основным для мас совой продукции , несмотря на очень хорошие скорости передачи , все же уступает интерфей су SCSI по возможностям , особенно в многозадачных средах . Ситу ация , возможно , улучшится с приня тием спецификации АТА -3, в которой , по предв арительным данным , будут дополнения (command overlapping and queuing, predictive failure analysis bit и некоторые другие ), позволяющие в некоторой степени приблизиться к SCSI как по эффективности отра ботки запросов , так и по контролю за ц елостностью данных. Жесткие диски с интерфейсом SCSI Если 90% жестких дисков , устанавливаемых в персо нальные компьютеры , имеют интерфейс Enhanced IDE, и только 10% — SCSI, то для компьютеров , испол ьзуемых в качестве серверов , доля SCSI увеличив ается до 90%. Интерфейс SCSI обеспечивает большие преимущества при работе в многозадачном режиме , поэтому , н есмотря на более высокую цену по сравнени ю с IDE, доля SCSI ж естких дисков будет увеличиваться и для персональных компьютеров . На нижнем краю диапазона выпускаемых дисков находятся модел и , использующие ту же механику , что и с оответствующие диски Enhanced IDE. Соответственно , они обладают таким и же параметрами . Благодаря невысокой цене и хорошей производит ельности , область и х применения очень широка , начиная от перс ональных компьютеров . Большая же часть продук ции имеет повышенную емкость и ориентирована на достижение самого высокого уровня про изводительности . Поэтому использование передовых технологий — маг ниторезистивных головок и PRML (применяются в о всех моделях IBM и Fujitsu и некоторых моделях других фирм ) и усовершенствованных интерфейсов — приобретает первостепенное значение . Такие диски обладают самыми высокими параметрами — при емкости 4-8 GB (IBM д овела емкость 3.5" моделей до 20 GB) они име ют кэш-память 512-1024 KB, скорость вращ ения 7200 об /мин и среднее время поиска меньше 10 ms. В некоторых случаях лимитирующим фактором становится быстродействие интерфейса , по этому кроме стандартного Fast SCSI-2 со скоростью передачи 10 MB/s применяются также Fast Wide SCSI-2 (SCSI-3) на 20 MB/s, Ultra SCSI (40 MB/s). Жесткие диски для аудио и видео Развитие multimedia вызвало значительный интерес к так называемым аудио /видео жестким дискам как со стороны потреб ителей , так и прои зводителей . Обычные диски оптимизированы для быстрого доступа и быстрой передачи относител ьно небольших блоков информации , т . е , для максимального количества операций ввода /выво да в единицу времени . Для работы со зв уком и видео должна об е спечиватьс я , наоборот , непрерывная передача информации в течение достаточно длительного времени с практически постоянной скоростью , как в слу чае с магнитной лентой . Обычные диски из-з а периодической процедуры термической калибровки и повторного чтения в с л учае возникновения ошибок допускают перерывы в передаче информации на время , достигающее с отен миллисекунд , что приводит к неприятным последствиям при воспроизведении изображения и звука . Реально встречающиеся перерывы можно неитрализовать с помощью кэш-п а мя ти очень большого объема , но это дорогосто ящее решение . Первые специализированные диски для аудио и видео выпустила фирма Micropо lis. В наст оящее время соответствующими возможностями начин ают оснащать свои изделия большинство ведущих производителей — IBM , Fujitsu, Seagate, Quantum. В дисках новой конструкции проблемы , связанные с термической калибровкой решаются относительно легко , так как серв оинформация хранится не на отдельной выделенн ой поверхности . а распределена по рабочим поверхностям . Требуется т олько модификация встроенного контроллера для оптимизации процед уры термической калибровки . На уровне контрол лера оптимизируется и процедура коррекции оши бок . Поэтому на основе одной и той же механики можно создавать и обычные и аудио /видео жесткие диски. Такой подход позволяет выпускать комбинированные (т . е . переключаемые ) диски без особых дополн ительных затрат. Разные фирмы применяют отличающиеся по дходы к производству аудио /видео дисков . Т ак , пионер в этой области фирма Micropolis выделила их в отдельн ое производство. Seagate ориентируется на комбинированные диски , которые можно при менять как для аудио /видео , так и в обычном режиме . Это некоторые модели серии Decathlon с ин-герфеисом как SCSI, -так и Fast ATA (Enhanced ide). Для аудио /видео жестких ди сков важным параметром является гаранти рованная скорость передачи информации . Для пе рвых дисков фирмы Micropо lis она составляла 2.9 MB/s, у современны х моделей Gold Line увеличена до 4 MB/s. IBM для своих дисков Ultrastar AV гарантирует 5 MB/s. Жесткие ди ски 2.5" и 1.8" Ориентированные изначально на мобильные п рименения , миниатюрные жесткие диски значительно усовкршенствовались и не уступают моделям для настольных конструкций . Жесткие диски в стандарте PCMCIA с форм-фактором 1.8" не смогли занять место шта тных устройств массовой памяти для ко мпьютеров типа notebook и laptop, на которое они вполне обоснованно претендовали . Поэтому объемы их выпуска огран ичены , и они в основном применятся для обмена информацией и для индивидуальной ра боты с какими-либо данным и . При постоя нно растущих требованиях к емкости дисков оказалось невозможным обеспечить приемлемый ур овень цен при применении столь сложной -те хнологии , поэтому функции миниатюрных устройств массовой памяти в основном возлагаются на модели с форм-фактором 2.5", максимальная емкость к оторых превышает уже 1 GB. Фирме Maxtor, лидеру в производстве сверхминиатюрных изделий , удалось пе ренести know how, р азработанное для 1.8" жестких дисков MobileMax, на 2.5" модели , что позволило выйти сразу на уровень максималь но достигнутой емкости при меньших , чем у др угих фирм размерах . Жесткие диски серии Laramie с интерфе йсом Enhanced IDE п ри толщине всего 12.5 мм имеют емкость 837 MB, 1GB и 1.34 GB. В них применена технология proximity recording и контроллер на базе сигнал ьного процессора. Fujitsu произво дит 2.5" диски серий Hornet 5 и 6, в которых применяются магнито резистивные головки и PRML. Емкость дисков составляет 508 MB, 768 MB и 1 GB, интерфейсы — Enhanced IDE и Fast SCSI-2. Диски об ладают высокой производительность ю и малы м потреблением энергии . Модели с интерфейсом SCSI предназн ачены не только для применения в notebook фирмы Apple, но могут использоваться и в настольных компьютерах , а также для создания компактных и наде жных RAID-массивов. Надежность Как для самых емких и производи тельных жестких дисков с интерфейсом SCSI, так и для массовых моделей Enhanced IDE, важнейшим параметром остается н адежность . Современные диски обладают очень в ысокой надежностью , время наработки на отказ у некоторых моделей достигает 1 00 0 000 часов . Однако не следует забывать , что надежность , оцененная по MTBF (Mean Time Between Failure), — это п онятие общее и статистическое , а перед пол ьзователем стоит задача , как перевести его в конкретное и индивидуальное . Традиционные подходы к повыше нию надежности хранени я данных широко известны — это резервное копир ование и применение массивов из нескольких дисков (RAID — Redundant Array of Inexpensive Disks). Несколько слов о RAID. Это решение , повышающее не тольо надежность , но и производительно сть , никогда не относилось к разряду дешевых и доступных . Однако сейчас , с ум еньшением стоимости SCSI жестких дисков , массивы начинают предлагаться довольно широко , чему способствует также появление относительно дешевых RAID контроллеров ( разрабатываются даже и в ближайшее врем я появятся контроллеры , встроенные в системну ю плату ). Наконец , появился принципиально новый подход , применимый и к индивидуальному ди ску, — SMART (Self-Monitoring, Analysis а nd Reporting Technology). Он може т использоваться практически для любой компьютерной периферии и предлагает наличие - всроенных в устройство средсгв caмодиагностики . SMART предусматри вает использование некоторых реализованных на уровне встроенного в жесткий диск контролл ера процедур , которые проверяют состояние важ ней ших частей — двигателя , магнитных головок , ра бочих поверхностей , самого контроллера . Эта ин формация передается в компьютер , который ее анализирует . Возможно также определить "пробег " жесткого диска , число включений /выключений . Совсем недавно Seagate и Quan tum также начали применять SMART в своих ж естких дисках . Использование SMART, хотя и позволяет д овольно подробно контролировать состояние диска , не является панацеей , так как появление некоторых дефектов практически не-возможно п редсказать. Видеоконтроллер ы , акселераторы , видеоускор ители Традиционно основные усилия разработчиков графических адаптеров были направлены на п овышение разрешений , достигаемых при большой глубине цвета (True Color, т . е . 24 bit или 16.7 млн . цветов ), и на ускорение выполнения возм ожно большего количества графических операций . Все это требуется в первую очередь для п рофессиональной работы в области графики , ани мации , САПР . Некоторые принципиальные моменты , и прежде всего стоимостные , не позволяют п родукции , рассчитанной на массовог о потребителя , развиваться по этому же пути . Да это на данном этапе и не нужно , так как режимы с самыми высокими разре шениями не доступны для большинства находящих ся в эксплуатации мониторов . Гораздо важнее обеспечить возможность качественного воспроизведе н ия "живого " видео , которое остаетс я практически единственной областью , пока еще не освоенной основной массой современных компьютеров . До последнего времени сделать это можно было только с помощью дополните льного multimedia оборудования — видео платы или M P EG-проигрывателя . Сейчас появился и другой подход , ставший возможным благодаря возросшей производительности процессоров . Он осно ван на применении для декодирования изображен ий не аппаратных , а программных средств в сочетании с некоторыми элементами аппара т ной поддержки , встраиваемыми в гр афические адаптеры . То есть сами адаптеры приобретают функции видео ускорителя (в допол нение к Windows ускорителю ). Большинство новых моделей графических ада птеров использует спецификацию DCI-1.0 и относится к разряду Windo ws и видео-ускорителей . Они н а аппаратном уровне реализуют такие операции , как преобразование цветовых пространств , мас штабирование , декодирование сжатых изображений . Во зможно воспроизведение изображения с дисков Video CD с помощью чисто программных MPEG- 1 д екодеров (хорошие результаты получаются для п роцессоров Pentium 90 и выше ). Новым моментом является также интеграция графического адаптера с другими устройствами , например , с платой для захвата изображен ий , аппаратным MPEG-проигрывателем или звуковой п ла той. Chipset Ведущие изготовители chipset для графических ад аптеров — фирмы S3, ATI, Cirrus Logic, Trident и другие — пред усмотрели в новом поколении своих изделий кроме стандартной Windows акселерации также и ус корение видео операций , причем для последни х хорошие результаты получаются даже при использовании стандартной динамической памят и и EDO DRAM. Однако по-прежнему достичь одновременно высоких значений для скорости регенерации , разрешения и глубины цвета удается только при применении двух портовой па м яти типа VRAM и WRAM. Особого внимания заслуживают chipset фирмы S3 - Vision 868 (для DRAM и EDO DRAM) и Vision 968 (для VRAM). Они имеют 64-разря дную архитектуру и ускоряют многие графически е и видео операции (DCI-1.0): bitbit, рисование линий , з аполнение прямоугольников , растровые операции , конвертацию цветового пространства (YUV 4:1:1 и 4:2:2, 16-bit, 16.7 м лн . цветов — в RGB), билинейное масштабирование , растрирование dithering), сжатие изображения и некоторы е другие . Поддерживаются популярные видео ко д еки — CinePak, MPEG, Indeo, Motion JPEG. Имеется программное обеспечение для Windows U, Windows 95, Windows NT, OS/2 Warp, Video for Windows, Quicktime for Windows, для декод ирования MPEG. 64-разрядные chipset ATI Mach264CT фирмы ATI TGU19680 фирмы Trident т акже ускоряют выполнение видео операций и рассчитаны на разные типы памяти — он и поддерживают DRAM и EDO RАМ , VRAM (ATI) и WRAM (Trident). Новые графические адаптеры В большинстве новых моделей применяется chipset с функциями ускорения видео в соответс т вии с DCI-1.0 и скоростной цифроаналоговый преобразователь RAMDAC (иногда встроенный в Chipset), обесп ечивающий полосу пропускания , достаточную для высоких скоростей регенерации . Предусматривается поддержка режима Plug&Play для монитора с помощью VESA Dis p lay Data Channel (DDC 1/2), а также управления энерго сбережением VESA Display Power Management Signaling (DPMS). Устанавливаются разъемы VESA Advanced Feature Connector (VAFC). Свойственные системам с DRAM ограничения п о скорости регенерации при больших р а зрешениях и глубине цвета можно преод олеть с помощью оригинальной 192-разрядной архит ектуры самого графического адаптера. МАГНИТООПТИКА Магнитооптические накопители , использующие см енные носители для записи и хранения инфо рмации , несмотря на довольно кор откий срок своего существования , приобрели широкую популярность . Этому в немалой степени способс твуют те уникальные свойства , которыми облада ет магнитооптика , и те универсальные возможно сти , которые она предлагает. Поскольку магнитооптика ориентирована на работу с данными большого объема , то особую важность приобретают время их обр аботки и стоимость хранения . Объем производства магнитооптических накопит елей в 1995 году оценивается в 1.1 млн . шт . для 3.5" и 0.5 млн . для 5.25" устройств , в следующем году про гнозируется значительный рост рынка . Магнитооптика является сравнительно ново й и бурно развивающейся технологией , поэтому на рынке , наряду с крупнейшими производит елями устройств массовой памяти , достойно пре дставлены и некоторые специализированные фирмы, способные воплощать новаторские реше ния в продукцию высочайшего качества. Накопители 5,2'' Для этих устройств используется одинаковы . В то же время реально е быстродействие в большинстве случаев опреде ляется еще и объемом и эффективностью вст роенной кэш-пам яти , а также временем п оиска . Большинство накопителей на 1.3 GB имеет кэш-память 1 MB, и о чень немного моделей — 4 MB. Судить можно по величине максимального времени по иска . Появление следующего поколения накопителей , использующих диски емкостью 2.6 GB, ож идается в бл ижайшее время , как только будут приняты со ответствующие стандарты , которые необходимы , чтобы продукция разных фирм была совместима. Похоже , что довольно скоро появятся накопители с еще большей емкостью и быстродействием . Основной недостаток сущ ествующей магнитооптической технологии заклю чается в том , что для записи необходимы два прохода , т . е . она в 2 раза медленнее чтения . Однопроходная запись была сначала р еализована в относительно медленных магнитооптич еских накопителях системы Mini Disk фир мы Sony (2.5", 140 MB). Сейчас уже созданы первые скоростные устройства , использую щие подобную технологию. Накопители 3.5" Магнитооптические накопители на 3.5" дисках емкость ю 230 MB, лидером в производстве котор ых является Fujitsu, получают все большее ра спространен ие . Кроме традиционных вариантов использования их для хранения больших объемов информации и обмена данными в издательском деле , графических приложениях и т . д ., они нах одят широкое применение и в медицине — для хра нения истории болезни (для кажд ого пац иента — свой диск , емкости которого хватит на мног ие годы , даже если записывать на него графические данные , получаемые при томографически х и других современных методах исследования ). Сфера применения магнитооптики расширилась и до компьютеров типа n otebook. Магнитооптические библиотеки Хотя емкость магнитооптических библиотек , использующих 5.25" диски , быстро растет и превышает уж е 1000 GB, главное — это не увеличение емкости (оно достигается довольно легко ), а новые решения , способствующие более ш ирокому применению этих перспективных устройств . В первую очередь это касается их использования для резервного копирования и обеспечения доступа в режиме on-line в сетевых средах . Соответствующи е решения на базе магнитооптических библиотек MaxLyb, использ у ющих быстродействующие накопителей T3-1300 и роботизиро ванные приводы для автоматической смены диско в , предлагает фирма Maxoptix. Скорость резервного копирования составляет от 3 GB в час и более , скорость восста новления в два раза выше . Кроме того , м агнито оптические устройства обладают гораздо более высокой надежностью , чем ленточные (в 5 раз ), сами диски имеют большой гарантированный сро к хранения (50 лет ) и невысокую цену — 10 центов в расчете на 1 MB. ПРИВОДЫ CD-ROM Вопрос о переходе на приводы CD-ROM с высок ой скоростью (шестискоростные и выше ), судя по всему , в ближайшее время будет оконч ательно решен просто прекращением производства четырёхскоростных . Таким же образом уже реш ен и вопрос о применении proprietary IDE интерфейсов (Panasonic, Sony, Mitsum i) — используются только IDE/ATAPI и SCSI. Для качествен ного (с разрешением 320х 240, которое уже доступно совреме нным графическим адаптерам — видео ускорителям ) проигрыва ния AVI файло в с дисков CD-ROM, нужен привод с четверной или даже более высокой скорос тью . Да и обычная работа с файлами , особенно с уч етом очень больших объемов программного обесп ечения , поставляемого на CD-ROM, значительно убыстряется при использовании четырех и шестискоростных моделей. Приводы с четверной скоростью , ставшие уже стандарто м комплектации современных компьютеров (ими оснащают свои ко мпьютеры большинство фирм Brand-Name), продолжают совершенствоваться . Реализуется поддержка режима Plug&Play, улучшаются скоростные характеристики . Это ASPI-совмес тимый CD-ROM драй вер , который улу чшает передачу непрерывны х потоков данных и уменьшает загрузку про цессора на 12-35% (в случае SCSI контроллера , использующего обмен чере з DMA). Это очень важно для воспроизведения видео с использованием чисто программных декодеров (QuickTime, Video for Win dows, MPEG), так как позволяет уменьшить число выпадени й кадров. Скоростные характеристики Выпуск фирмой Plextor в начале 1996 года первого в м ировой практике привода с шестерной скоростью (серия 6PLEX) привлек особое внимание к скоростным модел ям . В отлич ие от продукции Plextor, имеющей инте рфейс SCSI, част о используется более дешевый IDE/ATAPI. Например , это продукция фирм ТЕАС, Wearnes. Наряду с повышением скорости переда чи данных путем увеличения скорости вращения , улучшаются и другие скоростные характе ристики — время поиска и время доступа . В жестких дисках , использующих вращение с п остоянной скоростью , среднее время доступа ув еличено по сравнению со временем поиска н а величину скрытого времени , которое однознач но определяется скоростью вращения и равно половине времени одного оборота диска . В приводах CD-ROM, использующих постоянную линейную скор ость считывания , скорость вращения диска изме няется в зависимости от расстояния от цен тра , поэтому на время доступа оказывает вл ияние задержка , связанная с тем, что после перемещения головки требуется еще допол нительное время , чтобы скорость вращения дост игла необходимого уровня . Величина этой задер жки определяется качеством двигателя и в общем случае может сильно меняться в зави симости от производителя и от мод е ли . Очень , часто в технических характе ристиках приводится только время поиска , кото рое не дает полного представления о скоро стных характеристиках . При сравнении только п о этому параметру модели высокого класса и более простые и дешевые часто выглядят почт и одинаково . Однако это не так . Например четы pexс коростные приводы CD-ROM фирмы Plextor, использующие уникальные запатентованные двигатели , имеют заметное преим ущество . Для шестискоростной модели PX-63CS среднее врем я поиска составляет 115 ms, а среднее вре мя доступа (random access) ненамного больше — 145 ms. Форматы Хороший привод CD-ROM должен поддерживать как можно больше из существующих форматов дисков (в идеале — все ). Многообразие форматов вызвано , с одной стороны , тем , что CD-ROM может хранить разнор одные типы данных — коды программ , звук , видео , графику , и , с другой , тем , что разные диски орие нтированы на разные сегменты рынка — компьютерный и потребительской электроники . Стандарты , опред еляющие форматы данных , чаще всего называют по цвету обложки из дания , в котором они опубликованы . Так, Red Book — это стандарт на звуковые диски CD-DA. Yellow Book совместно с ISO 9660 ("High Sierra") в основном определила стандарт для хранения тек стовой информации и данных , то есть собств енно CD-ROM. Green Book опред елила интерактивную Plug&Play CD систему (CD-i), предусматривающую поддержку видео , включая MPEG-1, и з вука , и рассчитанную на сектор бытовой эле ктроники и видеоигры . Появившийся позднее ста ндарт ХА (Extended Architecture), являющийся расширением Yellow Bo ok, также предусмотр ел возможности для звука и видео , так что появилась определенная совместимость между CD-ROM и CD-i. ХА включае т в себя также и Kodak Photo CD. Наконец, White Book определила Video CD, содержащие с жатые по стандарту MPEG-1 видеофильмы. Б ольшинство приводов CD - ROM с двойной и более высокой скоростью совместимы с ХА , так что на них можно , в принципе , воспроизводить Video CD . Однако для нормального воспроизведения необход има поддержка специального режима ХА Mode 2 Form 2, который реализ ован далеко не на всех устройствах . Еще лучше иметь непосредственную поддержку CD - i и Video CD ( White Book ), которая только н ачинает внедряться в последние модели. УСТРОЙСТВА С МНОГОКРАТНОЙ ЗАПИСЬЮ Устройства CD - R для однократной записи дисков CD - ROM (в ра зны х форматах ) будут в недалеком будущ ем дополнены перезаписываемыми , то есть с возможностью многократной записи на один и тот же носитель . Наиболее подходящей для такого рода устройств является технология phase change . Перезаписываемые диски , получившие назв ание CD - E ( Erasable ), предложила фирма Philips . Сразу же была получена поддержка от IBM , Ricoh , Hewlett - Packard , Mitsubishi Chemical , Mitsumi Electric , Matsushita Kotobuki Electric Industries , Sony , 3 M , Olympus . Новый диск является логическим продолжением CD-R ( Orange Book ) и CD - ROM . Предполагается совм естимость по чтению-записи с CD-R и по чтению с CD - ROM . Правда , для того , чтобы читат ь диски CD-R на обычных приводах CD - ROM , требуется некоторая их модификация , связанная с необходимостью регулировки считыва ющег о лазера из-за разной отражающей способности новых и традиционных дисков , так что говорить о полной совместимости пока не п риходится . Появление прототипов новых устройств ожидается не ранее конца года.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Вечность тянется очень долго, особенно под конец.
Янина Ипохорская
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по радиоэлектронике "Анализ и оценка аппаратных средств ПЭВМ", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru