Питання самоконтролю до теми 1

ВСТУП

Для успішного функціонування ринкових відносин в Україні вкрай необхідні кваліфіковані кадри, які вміють аналітично мислити та швидко приймати важливі професійні рішення. З розвитком науково-технічного прогресу немає жодної галузі господарства, в якій не використовувалася б комп’ютерна техніка.

Вміння працювати з комп’ютерною технікою, використовувати програмне забезпечення вже декілька років є невід’ємною частиною освіти будь-якого напрямку. Для підготовки фахівців спеціальності «Товарознавство і комерційна діяльність» комп’ютерна дисципліна «Інформатика і комп’ютерна техніка», без сумніву, є важливою.

Навчальна програма є дуже інформативно насиченою, тому значну частину матеріалу студентам доводиться опрацьовувати самостійно. Брак комп’ютерної літератури у бібліотеках негативно позначається на якості навчального процесу. Запропонований конспект лекцій, принаймні, частково допоможе вирішити цю проблему.

Конспект містить матеріал, винесений на самостійне опрацювання, з наступних тем:

Ø Історія розвитку персональних комп’ютерів;

Ø Апаратне забезпечення персональних комп’ютерів;

Ø Програмне забезпечення персональних комп’ютерів;

Ø Операційна система Windows;

Ø Текстовий процесор Microsoft Word;

Ø Електронні таблиці Microsoft Excel;

Ø Системи керування базами даних Microsoft Access;

Ø Створення презентацій в Power Point;

Ø Основи програмування: середовище Visual Basic;

Ø Робота зі сканером;

Ø Програма Супермаркет.

Конспект лекцій побудований таким чином: вказано тему, план, далі подається теоретичний блок і на завершення — контрольні запитання на закріплення вивченого.

У кінці конспекту дано перелік рекомендованої літератури з дисципліни.

Тема 1. ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ЕОМ

1.1. Історія розвитку персональних комп’ютерів

Розвиток ЕОМ можна поділити на два значних етапи:

1. Друга половина 40-х — кінець 70-х — період розвитку лише великих ЕОМ.

2. Починаючи з 80-х і до нашого часу. Поряд з промисловими ЕОМ відбувається розвиток у напрямку персональних комп’ютерів (ПК).

Поширення персональних комп’ютерів у кінці 70-х років, привело до зниження попиту на великі ЕОМ. Тому фірма IBM (International Business Machines Corporation) в 1979 році вирішила розпочати випуск ПК та використовувати для них 8-розрядний процесор фірми Intel-8088, випущений в 1979 році.

У серпні 1981 року був випущений комп’ютер під назвою ІВМ РС на базі 16-розрядного процесора Intel-8086. Майже через два роки цей комп’ютер зайняв провідне місце на ринку персональних комп’ютерів. Якраз тоді на ринку ПК з’явилась фірма Apple Computer. В 1980 році вона випустила комп’ютер Macintosh.

З того часу розвиток ПК поділяється на два напрямки:

1 — розвиток ІВМ-сумісних ПК, тобто ПК, що підтримують архітектуру ІВМ РС;

2 — розвиток APPLE-сумісних ПК, тобто ПК, що підтримують архітектуру Macintosh.

Кожен напрямок має свої переваги та недоліки. До переваг ІВМ-сумісних ПК можна віднести відкритість архітектури, тобто:

1. У них застосовано принципи взаємозамінності і модульності, тобто ПК має блочну структуру. У випадку виходу із ладу одного із блоків його можна легко і швидко замінити.

2. ІВМ можна модернізувати або доукомплектувати додатковими пристроями, нарощуючи потенціал. Крім цього ПК від ІВМ можна використовувати для збору, обробки та зберігання різноманітної інформації, ввівши її в комп’ютер за допомогою аналоговоцифрового перетворювача (DAC).

Переваги MACINTOSH:

1. Кращі графічні можливості, що сприяло більш широкому використанню в поліграфії.

2. Апаратна пристосованість базових моделей для роботи з мультимедіа.

Внаслідок більшої універсальності ІВМ-сумісні комп’ютери набули значно більшої популярності і становлять нині близько 90 % всіх ПК, що випускаються в світі. Саме з цієї причини подальший розвиток ПК розглядаємо на основі розвитку ІВМ-сумісних комп’ютерів.

Історію розвитку ПК неможливо розглядати без огляду етапів розвитку процесорів, оскільки процесор є основним елементом ПК і визначає його розвиток. Тому часто типи ПК характеризують за маркуванням процесора. Розвиток процесорів визначається покращенням його основних характеристик. Отже, необхідно спочатку розглянути найважливіші характеристики процесора.

Основні характеристики:

1. Тактовачастота — кількість імпульсів, що обробляється процесором за одну секунду, вимірюється в Герцах (Гц):

1 Гц — 1 імпульс за 1 секунду;

1 КГц — 1000 Гц;

1 МГц = 1000 КГц = 1000 000 Гц.

2. Розрядністьпроцесора. Розрядність — це кількість біт, які може опрацювати процесор за один такт. Процесори бувають 8-, 16-, 32-, 64-розрядні.

3. MIPS — кількість мільйонів операцій, що виконує процесор за одну секунду. Операція — це найпростіша дія, яку виконує процесор. 1 МІРS — за 1 секунду процесор виконує 1 млн. найпростіших операцій.

4.Об’єм оперативної пам’яті, яку може адресувати процесор.

Оперативнапам’ять (ОП) — це пам’ять, в якій знаходиться програма, коли вона завантажена і працює, а також інформація створена самою програмою. Величина пам’яті вимірюється в бітах та байтах.

1 Bit (біт) — це найменша одиниця інформації, що дорівнює одиниці або нулю (тобто або є імпульс або його немає).

1 Byte (байт) = 8 Bit.

1 КВ (кілобайт) = 1024 Byte.

1 МВ (мегабайт) = 1024 КВ.

1 ГВ (гігабайт) = 1024 МВ.

1 ТВ (терабайт) = 1024 ГВ.

5. Кількість транзисторів, що поміщаються на одному кристалі.

Отже, розглянемо етапи розвитку ІВМ-сумісних ПК, даючи при цьому характеристики процесорам, які в них використовувались. Зверніть увагу, що провідною фірмою, яка розробляє процесори для ІВМ-сумісних комп’ютерів є фірма Intel, заснована в 1968 році Робертом Нойсом.

Перший ІВМ-РС з процесором 8088, про який вже говорили має такі характеристики:

1. Тактова частота 4,77 МГц.

2. Восьмирозрядний.

3. Виконує 0,33 MIPS.

4. Може адресувати 1 Мб ОП, але 384 Кб з них зарезервовано для потреб адаптерів.

5. Кристал процесора 8088 містить 29000 транзисторів.

У 1981 році виготовлено новий ПК на базі процесора 8086. Цей процесор відрізняється від 8088 лише тим, що він шістнадцятирозрядний і повністю сумісний з 8088, тому комп’ютери з такими процесорами через їхню велику схожість називають 8088/8086.

В 1982 році з’явився комп’ютер на базі процесора 80286. Він має такі характеристики:

1. Тактова частота 6 МГц (пізніше створено на 8, 10,12,16 та 20 МГц).

2. Шістнадцятирозрядний.

3. Швидкодія — 1,2 MIPS.

4. Може адресувати пам’ять до 16 Мб. Може працювати в так званому «захищеному» режимі, який використовується операційними системами Windows, OS / 2.

5. Побудований на 134000 транзисторах.

В 1985 році — вийшов перший 32-розрядний процесор 80386, що має такі характеристики:

1. Тактова частота — 16 МГц, пізніше — 25, 33 та 40 МГц.

2. Тридцятидворозрядний.

3. Швидкодія — 6 MIPS.

4. Може адресувати ОП до 4 Гб.

5. Кількість транзисторів — 275 тис.

Крім цього, він може використовувати так звану розширену пам’ять. Оскільки більшість тодішніх програм були 16-розрядними, то вони не могли використовувати даний процесор повною мірою. Цей процесор був досить дорогим, тому більшість користувачів продовжувала використовувати ПК на базі процесора 80286, а ПК з новими процесорами мало хто міг собі дозволити. З цієї причини фірмі ІВМ довелося піти на вимушений крок. У 1988 році фірма ІВМ випустила ПК із процесором 803865Х, який, на відміну від попереднього, був 16-розрядним і міг спілкуватися лише з 16 Мб оперативної пам’яті, що зробило його значно дешевшим. З цього моменту процесори 80386 (32-розрядні) почали називати 80386DX.

Наступного 1989 року створений ПК на базі процесора 80486, який має такі характеристики:

1. Тактова частота — 25 МГц, 33 МГц, 40 МГц.

2. Тридцятидворозрядний.

3. Виконує 16 MIPS.

4. Може адресувати пам’ять до 4 Гб.

5. Має вбудований співпроцесор.

6. Оснащений внутрішньою кеш-пам’яттю величиною 8 Кб.

7. Кількість транзисторів — 1,2 млн.

Співпроцесор (Coprocessor) — додатковий математичний процесор для виконання операцій з плаваючою крапкою. Кеш (Cashe) — це спеціальна високошвидкісна пам’ять для узгодження швидкостей роботи ОП та процесора. Оскільки процесор працює з тактовою частотою, що в кілька разів більша від частоти оперативної пам’яті, то при безпосередній роботі з пам’яттю процесор частково простоює. Тому в сучасних системах використовують проміжний високошвидкісний буфер між процесором і пам’яттю — кеш. Оскільки швидкодія кешу практично рівна з процесором, то контролер кешу може на основі алгоритмів прогнозування «вгадувати» потреби процесора в інформації і попередньо завантажувати її з оперативної пам’яті. Тоді, при запиті процесором інформації з певної адреси пам’яті, дані можуть бути передані з високошвидкісного кешу, а не з повільної оперативної пам’яті. Для мінімізування часу очікування при зчитуванні процесором даних з повільної оперативної пам’яті в сучасних ПК передбачено кеш-пам’ять двох рівнів: першого рівня (L1 cashe ) та другого рівня (L2 cashe). Кеш-пам’ять першого рівня вбудована безпосередньо в процесор і фактично є частиною мікросхеми процесора. Кеш-пам’ять другого рівня інколи ще називають вторинною, вона переважно знаходиться поза кристалом мікропроцесора.

Саме через вбудований співпроцесор нові ПК були дуже дорогими. Виникла ситуація схожа на ту, що була із процесором 80386. Оскільки на той час процесор 80386 задовольняв вимоги переважної більшості користувачів та потреби тогочасного прикладного програмного забезпечення, то він залишався досить популярним. Саме тому у 1991 році випущено ПК на базі процесора 4865 Х, який відрізнявся від 80486 тим, що він не мав вбудованого співпроцесора. З того часу 80486 ПК з вбудованим співпроцесором почали називати 486 DX.

Новим етапом у розвитку процесорів став 1993 рік, коли вийшов новий процесор, який назвали PENTIUM.

Його характеристики:

1. Тактова частота — 60 МГц.

2. Тридцятидворозрядний.

3. Швидкодія — 112 MIPS.

4. 4 Гб оперативної пам’яті.

5. Внутрішня кеш—пам’ять — 16 Кб, з підтримкою до 512 К кеш 2-го рівня (встановлений на материнській платі).

6. Кількість транзисторів на кристалі — 3,1 млн.

Даний процесор назвали Pentium 60. Потім були випущені процесори Pentium з тактовими частотами 66, 75, 90, 100, 120, 133, 150, 160 МГц.

У 1995 році випущено процесор Pentium Pro (інша назва Р6), який відрізняється від Pentium значно швидшою кеш-пам’яттю (16 Кб першого рівня і 256 Кб другого рівня, що розміщена на кристалі і працює з такою ж частотою), можливістю спільної роботи до чотирьох процесорів, загальною швидкодією, якого збільшена на 80 процентів.

Його характеристики:

1. Тактова частота — 150,166,180, 200, 233 МГц.

2. Тридцятидворозрядний.

3. Швидкодія — 202 MIPS.

4. 64 Гб оперативної пам’яті.

5. Кількість транзисторів на кристалі — 5,5 млн.

В зв’язку з поширенням апаратних та програмних засобів мультимедіа, було розроблено нову архітектуру процесора ММХ (Multi Media extensions). Процесор, який має підтримку ММХ (57 команд, що призначені для роботи з аудіо- та відеоінформацією), значно швидше працює з мультимедіа-додатками і містить в своїй назві абревіатуру ММХ.

Наприкінці травня 1997 року випущено новий процесор Pentium II, конструкція якого різко відрізняється від попередніх процесорів. Процесор не кріпиться на материнській платі, як у попередніх моделях, а розміщений в спеціальному картриджі SEC (Single Edge Contact — контакти з одного боку). Разом з процесором в картридж вміщено кеш другого рівня, що дозволило при значно нижчій частоті досягнути вищої швидкодії. Він містить до 512 Кб кеш-пам’яті, з яких 32 Кб 1-го рівня. Іншою особливість даної конструкції є використання подвійної незалежної шини. Хоча з фізичної точки зору цей процесор дійсно зовсім новий, фактично це процесор шостого покоління (такий як Pentium Pro) але в покращеному варіанті, фірма Intel виготовляла процесори Pentium II з тактовими частотами 233, 266, 300, 333, 350,400 та 450 МГц.

В квітні 1998 року на основі ядра Pentium II фірмою Intel випущено процесор Celeron, який є полегшеним варіантом для дешевих ПК. Celeron має дві основні відмінності порівняно з Pentium II:

· зменшений об’єм кеш-пам’яті другого рівня (до 128 Кб);

· конструктивне виконання — корпус PPGA (Plastic Pin Grid Array).

Це дозволило значно зменшити вартість процесора і розміри материнської плати. У процесорах Celeron 266 та 300 кеш—пам’ять другого рівня відсутня. Наступні моделі (300А, 333, 366, 400, 433, 466) містили 128 Кб кеш-пам’яті другого рівня. Останній з них містив 19 млн. транзисторів і був виконаний по 0,25 мкм технології.

У лютому 1999 року фірмою Intel випущено вдосконалений процесор Pentium III, особливістю якого є наявність нових 70 SIMD-команд, що забезпечують покращені можливості обробки дво- та тримірної графіки, лавинного відео, аудіо та розпізнавання мови. SIMD (Single Instruction Multiple Date) — спеціальний тип інструкцій, коли аргументом однієї команди є досить великий масив даних. За рахунок цього швидкодія процесора Pentium III з частотою 500 МГц перевищує швидкодію Pentium II (450 МГц) на 90 % при роботі з тримірною графікою та на 40 % при обробці мультимедійної інформації. Цей процесор виготовляється з тактовими частотами 500, 533, 550, 600, 650, 667, 700, 733, 750, 800, 850, 866, 933, 1000, 1100, 1200 та 1300 МГц. В останніх моделях Pentium III кеш 2-го рівня працює на частоті ядра, за рахунок переходу виробництва на новіший технологічний процес. Існує також варіант Pentium III Xeon, який відрізняється тим, що орієнтований на використання в багатопроцесорних системах.

Крім процесорів фірми Іntel в ІВМ-сумісних ПК часто використовують процесори інших фірм-виробників. Серед них лідируючі позиції займають фірми AMD (Advansed Micro Device), заснована в 1969 році та Cyrix.

Перший процесор фірми AMD для ПК — Am 486, конструктивно був сумісний з Intel 486, а за функціональними характеристиками дещо відставав від нього. Пізніше був створений процесор Am 5´86(ТМ)- PR 75, фактично покращений процесор четвертого покоління, зі збільшеною частотою до 133 МГц і покращеною внутрішньою архітектурою. Саме тоді було введено термін Pentium Raiting (PR) — рейтинг (швидкодія) не Intel процесора аналогічна до Pentium. Наприклад, Am 5´86(ТМ)-PR 75 за швидкодією прирівнюється до Pentium 75 Мгц.

П’яте покоління процесорів фірми AMD має кодову назву К5 і PR від 75 до 166. Потрібно зауважити, що в маркуванні цих процесорів вказується тільки PR, а не реальна тактова частота, яка є трохи нижчою. Загальна швидкодія відповідала PR — рейтингу, але при виконанні операцій над числами з плаваючою крапкою була відчутно нижчою.

Шосте покоління процесорів від AMD-К6 — це досить високоефективні процесори, що встановлюються в модифіковані материнські плати п’ятого покоління. За швидкодією цей процесор займає проміжне становище між Pentium і Pentium II. Процесор AMD К6 повністю підтримував набір ММХ команд, його виготовляли з тактовими частотами від 166 до 300 МГц. Згодом виготовлено AMD К6-2 та К6-3. Основною відмінністю К6-2 від попереднього К6 є наявність фірмового набору інструкцій для роботи з графікою і мультимедіа — 3DNow, який відрізняється від ММХ новими 21 командами. Цей процесор виготовляли з тактовими частотами від 233 до 550 МГц. Він був оснащений 64К кешу першого рівня та 512К кеш 2-го рівня. В процесорі AMD К6-3 було використано трирівневу структуру кеш-пам’яті: 1 рівень — 64 Кб кеш-пам’яті, 256 Кб кеш-пам’яті другого рівня, яка працювала на частоті ядра процесора і до 2 Мб кеш-пам’яті третього рівня, що встановлювалась на материнській платі.

Невеликий відсоток ринку процесорів займають процесори фірми Cyrix та IDT WinChip. Фірма Cyrix донедавна займалась лише проектуванням та продажем своїх процесорів, а виготовляли їх інші фірми. Перший процесор Cyrix для ПК був створений разом із фірмою Texas Instruments і мав назву Cyrix/TI 486. Він працював з тактовими частотами від 40 до 100 МГц і був практично аналогом Intel 486. Наступні процесори фірми Cyrix носили кодову назву МІ (6´86) та МII (6´86МХ) і мали Р-rating від 90 до 366. Як і у АМD К5 та К6 внутрішня архітектура цих процесора належить до 6-го покоління, але конструктивно вони виконані як Pentium 5-го покоління. Кеш 1-го рівня цих процесорів становив від 16 Кб до 64 Кб, а кеш другого рівня встановлювався на материнській платі. Ці процесори підтримували технологію ММХ.

Сучасний стан виробництва IBM PC-сумісних комп’ютерів

У листопаді 2000 року представлено процесор Pentium 4, що працює на тактовій частоті 1,5 ГГц. У нього вбудовано новий набір SSЕ-2 команд, який містить 144 доповнених інструкцій. SSE-II (Streaming SIMD Extension II) — значно розширена версія SIMD для обробки великих вхідних потоків даних. Це дозволяє виконувати операції з числами з плаваючою крапкою подвійної точності та з 128-ми розрядними цілими числами. Крім цього з’явились команди керування кеш-пам’яттю і само ідентифікації процесора. Для забезпечення високої швидкодії використовується материнська плата з системною шиною 400 МГц. Це дозволяє приблизно в три рази збільшити пропускну здатність шин введення-виведення. Процесор Pentium 4 встановлюється на материнську плату в роз’єм Socket з 423 контактами, а нові моделі в Socket 478.

Наступний процесор фірми AMD — процесор сьомого покоління — К7 (Athlon) — гідний конкурент процесора Pentium III і Pentium 4. Попередні моделі процесорів AMD фактично завжди програвали аналогічним Pentium-процесорам при виконанні операцій з плаваючою крапкою, але були дешевшими. Завдяки тому, що в AMD К7 використовується триконвеєрна структура модуля для обробки чисел з плаваючою крапкою і збільшенню частоти системної шини до 200 (266, 333) МГц. Ця системна шина (Еv6) має надзвичайно високу пропускну спроможність за рахунок великої розрядності (64 біти даних та 8 контрольних біт) та здатності передавати інформацію по обох фронтах тактових імпульсів. Цей процесор не програє за швидкодією аналогічним Pentium, а часто і випереджає їх. На даний час є дві версії процесора сьомого покоління від AMD: Duron, який має 128 Кб кеш першого рівня та 64 Кб кеш другого рівня і тактові частоти від 500 до 1300 МГц, а також більш швидкий Athlon, із збільшеним об’ємом кешу другого рівня (256 Кб до 8 Мб) і тактовими частотами від 500 МГц і вище, Кеш 2-го рівня в цих процесорах працює на частоті ядра.

У 2000 році спільними зусиллями фірм VIA Technologies та Cyrix створено процесор VІА Cyrix III, що характеризується збільшеними тактовими частотами до 700 МГц, кеш першого рівня 128 Кб і підтримує набір команд ММХ та 3D-Now. Характерними особливостями цих процесорів є їхня сумісність з материнськими платами для процесорів п’ятого покоління.

Недавно на ринку процесорів з’явилась фірма IDT (Integrated Device Technologies), яка створила процесор С6 WinChip. Цей процесор за архітектурою є проміжним між процесорами 5-го та 6-го покоління, хоча за швидкодією близький до Pentium ММХ. Він містить кеш першого рівня 32 Кб або 64 Кб і працює на тактових частотах 180, 200, 225, 240 МГц. Завдяки тому, що кристал має малі розміри і низьку споживану потужність, цей процесор переважно використовують у портативних комп’ютерах.

Поряд із розглянутими нами процесорами для персональних комп’ютерів існують процесори для високопродуктивних (high end) серверів, які побудовані на основі 64-розрядної RISC — архітектури. Архітектура RISC (Reduced Instruction Set Computing)розроблена фірмою Hewlett Packard (НР) ще у 1986 році і вже на той час підтримувала суперскалярні обчислення (одночасно виконується декілька операцій).

Intel Core (Core в перекладі — ядро, серцевина) — це назва для лінії процесорів Intel, започаткованих чіпом з кодовим ім’ям Yonah (біблійний Іона), що був представлений вперше 5 січня 2006 року. Він призначений для заміни торгової марки Pentium, яка вживалась Intel у процесорах кількох поколінь ще з 1993 року. Ця назва є частиною операції з введення нового бренду, яку Intel запустили у січні 2006 року. Наступне покоління настільних і мобільних процесорів після Intel Core отримало назву Intel Core 2 (Duo), яка замінила торгову марку Pentium.

Intel Core Duo має два ядра, 2МБ кеш 2-го рівня на обидва ядра і шину управління для контролю над кешем 2-го рівня та системною шиною. У майбутніх степпінгах процесорів Core Duo так само очікується для кращого енергозбереження можливість відключати одне ядро.

Intel Core Solo використовує те ж подвійне ядро, що і Core Duo, але робоче тільки одне ядро. Цей стиль високо затребуваний для одноядерних мобільних процесорів, що дозволило Intel за рахунок відключення одного з ядер створити нову лінію процесорів, фізично випускаючи лише одне ядро. Зрештою, це дозволяє Intel без сильного збитку для себе збувати процесори, у яких одне з ядер виявилося дефектним (ядро просто відключається і процесор йде в продаж під маркою Core Solo).

Core 2 — восьме випущене корпорацією Intel покоління мікропроцесорів архітектури ´86, засноване на абсолютно новій процесорній архітектурі. Це нащадок мікроархітектури NetBurst, на якій побудована більшість мікропроцесорів Intel, починаючи з 2000 року. Починаючи з Core 2, Intel відмовляється від бренду Pentium, який використовувався з 1993 року. Крім того, тепер воз’єдналися мобільні та настільні серії продуктів (що розділилися на Pentium M і Pentium 4 у 2003 році).

Перші процесори Core 2 були офіційно представлені 27 липня 2006 року. Також як і їхні попередники, процесори Intel Core поділяються на моделі Solo (одноядерні), Duo (двоядерні), Quad (чотириядерні) і Extreme (дво- або чотири-ядерні з високою швидкістю і розблокованим множником). Процесори отримали такі кодові назви — «Conroe» (для домашніх систем), «Merom» (для портативних ПК), «Kentsfield» (чотириядерний Conroe) і «Penryn» (Merom, виконаний по 45-нанометровому процесу). Хоча процесори «Woodcrest» також засновані на архітектурі Core, вони випускаються під маркою Xeon. З грудня 2006 року всі процесори Core 2 Duo виробляються з 300-міліметрових пластин на заводі Fab 12 в Арізоні, США і на заводі Fab 24-2 в County Kildare, Ірландія.

На відміну від процесорів архітектури NetBurst (Pentium 4 і Pentium D), в архітектурі Core 2 ставка робиться не на підвищення тактової частоти, а на поліпшення інших параметрів процесорів, таких як кеш, ефективність і кількість ядер. Розсіювана потужність цих процесорів значно нижча, ніж у настільної лінії Pentium. З параметром TDP, що дорівнює 65 Вт, процесор Core 2 має найменшу розсіювану потужність серед усіх доступних у продажі настільних чіпів, зокрема, на ядрах Prescott (у системі кодових імен Intel) з TDP, що дорівнює 130 Вт, і на ядрах San Diego (у системі кодових імен AMD) з TDP, що дорівнює 89 Вт.

Особливостями процесорів Intel Core 2 є EM64T (підтримка архітектури AMD64), технологія підтримки віртуальних 86 машин (en), NX-біт і набір інструкцій SSE3. Крім того, вперше реалізовані такі технології: LaGrande Technology, вдосконалена технологія SpeedStep і Active Management Technology (iAMT2).

Всього лише через 3 місяці після анонсу двохядерних процесорів з архітектурою Core, компанія Intel представила і чотирьохядер­ні процесори з тією ж архітектурою.

Фізична реалізація була достатньо простою — два ядра (процесора) Core 2 Duo розмістили на одній підкладці, отримавши, таким чином, щось середнє між двопроцесорною системою і чотириядерним кристалом. Для перевірки технології і нового ядра Kentsfield, в першу чергу, серед ентузіастів, до продажу спочатку потрапили «екстремальні» процесори Core 2 Extreme QX6700. Екстремальною у цих процесорів була не тільки архітектура, але й ціна. А для широких мас був представлений процесор удвічі дешевший — Intel Core 2 Quad Q6600, але і його ціна досить висока (трохи більше за 500 $).

Характеристики процесорів Intel Core і. Всі процесори сімей­ства «і» побудовані на основі новітньої мікроархітектури Nehalem, що прийшла на зміну Core наприкінці 2008 року. Архітектура, названа на честь одного з індіанських племен, є еволюційним розвитком Intel Core і відрізняється від неї кількома принциповими ново­введеннями: розміщенням усіх ядер на одному кристалі, вбудованим двох- або трьохканальним контролером оперативної пам’яті DDR3, системними шинами QPI або DMI, що замінили FSB, кеш–пам’яттю третього рівня, загальною для всіх ядер, а також можливістю вбудовування в чіп графічного ядра.

У процесорах Nehalem вперше реалізовано набір інструкцій SSE 4.2, їх енергоспоживання на 30 % менше, ніж в аналогів процесорів Core подібної продуктивності. Крім того, в нові чіпи повернулася технологія Hyper-Threading, що дозволяє представити одне фізичне ядро як два віртуальних. Перші Nehalem випускалися за 45-нанометровою технологією, а в 2010 році розпочався поступовий перехід на 32-нанометровий технологічний процес. Для встановлення процесорів Intel потрібна системна плата з роз’ємами LGA1156 або LGA1366.

На базі архітектури Nehalem у даний час випускається чотири типи десктопних процесорів, що відомі під кодовими назвами Bloomfield, Clarkdale, Gulftown і Lynnfield. З них Clarkdale —двоядерні і випускаються по 32-нм технології, Bloomfield і Lynnfield — чотириядерні і виробляються по 45-нм техпроцесу, а Gulftown — 32-нм шестиядерних чіпи. Основна маса двоядерних процесорів i3 і i5 — це Clarkdale, чотириядерні i5 — це Lynnfield, чотириядерні процесори i7 — це Bloomfield і Lynnfield, а шестиядерний i7 (він поки що один)— це 980X, — Gulftown.

У чому полягає різниця між чотириядерними Bloomfield і Lynnfield? Перш за все, в Bloomfield вбудований трьохканальний контролер пам’яті, а в Lynnfield — двоканальний, що відчутно по­значається на ціні. У процесорі Bloomfield реалізована високошвид­кісна системна шина QPI (25,6 Гб/с), яка використовується для зв’язку з північним мостом, що забезпечує роботу інтерфейсу PCI Express 2.0, до якого підключаються графічні прискорювачі. У Lynnfield застосовується шина DMI (2 Гб/с), а контролер графічної шини PCI Express 2.0 вбудований у сам процесор, що усуває принципову необхідність в північному мості і дозволяє застосувати одночіповий набір системної логіки — це і було зроблено в чіпсеті Intel P55 Express. Нарешті, чіпи Lynnfield розраховані на установку в «масовий» роз’єм LGA1156, а Bloomfield — в сокет LGA1366, зарезервований для топових систем.

Двоядерні процесори Intel Core i3 і i5, чотириядерні і шести­ядерні Core i5 і i7 відрізняються від попередників, насамперед, тим, що у них, як і у чіпів AMD, є вбудовані контролери оперативної пам’яті DDR3 і зовнішня шина, що працює на швидкості 133 МГц. Для порівняння, Сore 2 Duo (сокет LGA775) сумісні як з пам’яттю DDR3, так і з DDR2, оскільки там контролер пам’яті реалізований на рівні системної логіки.

Крім того, двоядерні процесори Core i3 і i5 мають вбудовані в чіп графічні прискорювачі GMA HD. Їхні можливості можна коротко охарактеризувати так: якщо ви просто хочете дивитися HD-відео, і вас не цікавлять найсвіжіші тривимірні комп’ютерні ігри, то продуктивності вбудованого в процесор графічного ядра буде цілком достатньо. За оцінками експертів, GMA HD трохи швидший за вбудовані в чіпсети графічні ядра Intel GMA попередніх поколінь.

Ядро GMA HD забезпечує одночасне декодування двох потоків HD-відео (наприклад, для режимів «картинка-в-картинці» або «картинка-і-картинка») і одночасну передачу їх на різні цифрові виходи. Підтримується 36-бітова глибина кольору і розширений колірний простір xvYCC, передбачено можливість передачі звукових потоків Dolby True HD і DTS-HD Master Audio. Заявлена підтримка програмних інтерфейсів DirectX 10 (Shader Model 3.0) і Open GL 2.1.

Усі процесори Core i3 і i5, за винятком i5 750, побудовані на основі архітектури Clarkdale і всі вони, включаючи i5 750, оснащені вбудованим північним мостом і, безпосередньо, керують сполуками PCI Express. Процесори підключаються до південного мосту, який відповідає за менш швидкісні лінії, включаючи звук і SATA, за допомогою шини Direct Media Interface (DMI), що працює на швидкості 2 Гб/с.

Процесори Intel Core i7 і велика частка Core i5 підтримують технологію Turbo Boost, що дозволяє автоматично підвищувати номінальну тактову частоту одного або кількох ядер в ресурсоємних додатках. Власне, це «штатна» технологія саморозгону процесора, яка покривається гарантійними зобов’язаннями виробника. Turbo Boost включається і вимикається через меню BIOS і працює в повністю автоматичному режимі. При цьому для запобігання виходу процесора з ладу функція активується тільки при достатній потужності блоку живлення, правильно налаштованій материнській платі та при ефективному охолодженні.

Завдяки Turbo Boost процесори Bloomfield можуть збільшувати свій множник на дві одиниці при одному активно працюючому ядрі і на одну — у всіх інших випадках, підвищуючи частоту на 133–266 МГц. У чіпах Lynnfield ця технологія ще більш ефективна: за сприятливих умов і одному активному ядрі можна збільшити множник на п’ять, отримавши приріст у 667 МГц, тобто, в середньому, майже на чверть від номінальної тактової частоти. При повному завантаженні чотирьох ядер можливе підвищення множника на дві одиниці. У результаті цього приріст продуктивності може виявитися досить відчутний, особливо при роботі з багатьма додатками.

1. Яка фірма і в якому році випустила перший персональний комп’ютер?

2. Порівняйте характеристики ПК, що підтримують архітектуру IBM PC та Macintosh.

3. Назвіть основні характеристики процесора.

4. Що таке тактова частота процесора?

5. Що таке розрядність процесора?

6. Яка пам’ять називається оперативною?

7. Назвіть основні характеристики ПК з процесором 8088.

8. Порівняйте характеристики ПК виготовлених на базі процесора 80286 та 80386.

9. Охарактеризуйте процесор Pentium.

10. Порівняйте характеристики процесорів Pentium I, II, III.

11. Порівняйте характеристики процесорів фірм Intel та AMD.

12. Назвіть характеристики процесора Pentium 4.

13. Назвіть характеристики процесора Ahtlon фірми AMD.

14. Назвіть характеристики процесора VІА Cyrix III.

15. Назвіть характеристики процесора С6 WinChip.

16. Назвіть характеристики процесора фірми Hewlett Packard.

17. Порівняйте характеристики процесорів Intel Core 2 та Intel Core і.

Тема 2. АПАРАТНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПЕРСОНАЛЬНИХ КОМП’ЮТЕРІВ

2.1. Носії інформації

План

1. Магнітні стрічки.

2. Гнучкі магнітні диски.

3. Жорсткі магнітні диски.

4. Нагромаджувачі на основі ефекту Бернуллі.

5. CD-ROM — диски.

6. CD-R — диски.

7. CD-RW — диски.

8. DVD — диски.

9. Магнітооптичні нагромаджувачі.

10. Флеш-пам’ять.

Оскільки оперативна пам’ять зберігає інформацію лише до вимкнення живлення, об’єм її порівняно невеликий, виникає потреба у використанні пристроїв для постійного зберігання великих об’ємів інформації.

Магнітні стрічки

Магнітні стрічки для зберігання інформації використовують досить давно, але й нині вони знаходять досить широке застосування для резервного копіювання даних. Нагромаджувачі на магнітній стрічці поділяють на стрічки, які працюють в:

• старт-стоп режимі,
• в потоковому (інерційному) режимі — стримери.

Найпоширеніші півдюймові стрічки, що використовують дев’ятидоріжковий (8 біт даних і один біт контрольний) принцип запису. Такі нагромаджувачі, як правило, використовують в серверних ЕОМ.

На відміну від них стримери (streamer),містять стрічкопротяжний механізм, що працює в інерційному режимі. Стрічка в стримерах намотується на бобіни, або поміщається в спеціальні касети. Зчитування даних зі стрічки сповільнене, це пов’язано із довготривалим пошуком, тому такі носії використовують в основному для резервного зберігання інформації. Як правило, місткість такого носія становить від 60 Мб до 25 Гб. Існує два основних стандарти — QIC (Quarter Inch Cartridge Drive Standard) та DAT (Digital Audio Type). Перевагою останнього стандарту є те, що в ролі носія інформації використовується аудіо- або відео стрічки.

Гнучкі магнітні диски

ГМД або дискети (Рис. 1) широко використовуються в ПК, як для зберігання невеликих об’ємів інформації, так і для перенесення даних з одного ПК на інший.

На перших ПК використовувались дискети діаметром магнітного диску 5,25" дюйма (133 мм) з одностороннім магнітним покриттям і об’ємом 160 Кб. Їх попередником були дискети розміром диску 8" (> 200 мм), що використовувались у великих ЕОМ. З розвитком технологій, збільшилась густина запису, що дозволило збільшити об’єм диску до 1,2 Мб.

З часом з’явились дискети з діаметром магнітного диску 3,5" (89 мм), який був розміщений в жорсткому корпусі. Це значно підвищило їх стійкість до механічних пошкоджень. Саме завдяки цьому такі ГМД є найбільш популярними. Оскільки поверхня ГМД досить чутлива до зовнішніх впливів, то потрібно дотримуватись таких основних правил при роботі з ними:

• не торкатись відкритої поверхні диску;
• не згинати диск;
• не залишати диск біля джерел електромагнітних і теплових випромінювань;
• оберігати диск від потрапляння на його поверхню води, пилу та ін.

Дискета 3,5” (Рис.1) має:

· отвір для ініціалізації об’єму диску (рис. 1 а) (якщо його немає — диск DD, при наявності HD, два отвори — тип VHD);

· отвір захисту інформації (рис. 1 б) (якщо отвір закритий, то на диск можна записувати і зчитувати інформацію, якщо відкритий — диск тільки для читання, тобто навпаки у порівнянні з дисками на 5,25”);

· гнучкий магнітний диск (знаходиться всередині корпусу);

· захисна шторка (рис. 1 в), яка в закритому положенні захищає поверхню диску у вікні зчитування — запису інформації;

· Конверт (корпус) (рис. 1 г).

Дискета на 3,5”, за об’ємом інформації, класифікують на:

· DD — подвійної щільності на 720 Кб;

· HD — високої щільності на 1,44 Мб;

· VHD — надвисокої щільності на 2,88 Мб.

ГМД типу VHD вперше були розроблені фірмою Toshiba, а надалі їх почали випускати фірми Teac, Sony, Chinon. На цих дискетах густина запису була збільшена вдвоє за рахунок використання так званого перпендикулярного запису (на звичайних дискетах використовується повздовжній метод запису).

Для запису і зчитування інформації з ГМД використовують спеціальні приводи — дисководи. Розглянемо тепер будову гнучкого магнітного диску. Поверхня будь-якого ГМД, умовно розбита на концентричні кола, які називають доріжками, або треками (Track), та сектори, що ділять доріжки на сегменти. Сучасні ГМД містять від 40 до 83 доріжки та від 9 до 21 секторів. Один сектор на диску завжди має однаковий об’єм, що дорівнює 512 байт, незалежно від розмірів самого диску. Нумерація доріжок проводиться від зовнішньої, що позначається, як 0- доріжка і зростає до середини диску. Для секторів нумерація починається з 1, від синхронізаційного отвору і проводиться проти годинникової стрілки. Для двосторонніх дисків, вводиться поняття сторін (поверхонь), які нумеруються 0 (верхня) та 1 (нижня).

Крім фізичних координат існують логічні координати, які називають кластерами.

Принципи запису, зберігання та зчитування інформації ГМД базуються на явищі електромагнітної індукції. Поверхня ГМД складається з дрібних частинок металу (оксид заліза, або хром) і вкрита спеціальним лаком. При записуванні інформації, диск обертається в дисководі і над доріжками позиціонується (встановлюється) записуюча головка з вмонтованим електромагнітом. При поступанні сигналу «1» (електричний імпульс) на записуючу головку, в її електромагніті індукується магнітне поле, яке намагнічує частинку металу, що знаходиться під нею, в певному напрямку. На диску записується біт інформації «1». Якщо від процесора йде сигнал «0», то струм має інший напрямок. Магнітне поле, що створюється навколо записуючої головки, намагнічує частинки металу в протилежному напрямку, що відповідає біту інформації «0». При зчитуванні інформації йде зворотній процес, тобто, якщо на диску є «1», то намагнічена частинка індукує магнітне поле в зчитувальній головці. В її електромагніті виникає струм, який відповідає сигналу «1», що сприймає процесор. Якщо на диску біт інформації «0», то магнітне поле має інший напрямок, а отже виникає струм низького рівня, котрий відповідає сигналу «0».

Аналогічні принципи зчитування-запису інформації використовуються і в жорстких магнітних дисках.

Жорсткі магнітні диски

Зростаючі об’єми інформації та вимоги до швидкості обміну даними привели до створення ЖМД. Перший ЖМД був створений у 1973 році фірмою ІВМ і мав досить оригінальну конструкцію з одним стаціонарним і одним зйомним диском, об’ємом 30 Мб кожен. Він отримав позначення З0 / З0, яке співпало з позначенням автоматичної гвинтівки Winchester і тому має назву «вінчестер». З того часу всі стаціонарно закріплені ЖМД називають вінчестерами.

У цих пристроях була використана нова для того часу конструкція головок, які внаслідок створюваної дисками аеродинаміки, не доторкаючись до поверхні диску «пливли» над нею на відстані 0,5 мкм (в сучасних вінчестерах — до 0,05 мкм). Вінчестер складається з декількох магнітних дисків, розміщених на шпинделі один над другим у вигляді циліндра. Самі диски це оброблені з високою точністю керамічні чи алюмінієві пластини, на які нанесено магнітне покриття. Між дисками знаходяться зчитувальні і записуючі головки, що розміщені на спеціальному позиціонері, що переміщується за допомогою крокового або лінійного двигуна. При використанні лінійних двигунів (voice coil — звукова котушка) реалізується автоматичне паркування головок при виключенні живлення.

У сучасних ЖМД крім стандартного методу запису-зчитування інформації використовують частотну модуляцію MFM (Modified Frequency Modulation) і групове кодування RLL (Run Length Limited), що дозволяє значно збільшити щільність запису.

В залежності від конструктивного виконання, жорсткі диски можуть мати такі діаметри: 5,25", 3,5", 2,5", 1,8" та 1" (Micro Drive). На нинішній день в стаціонарних ПК найчастіше використовують ЖМД розміром 3,5", в портативних — 2,5", а диски Micro Drive переважно у цифрових відеокамерах.

Важливими характеристиками ЖМД є ємність, середній час доступу до даних, швидкість передачі даних і середній час безвідмовної роботи.

ЖМД можуть бути об’ємом до 160 Гб, причому вінчестери з об’ємом меншим від 10 Гб практично не встановлюються в сучасні системи.

Швидкість передачі даних становить до З0 Мб / с і залежить від інтерфейсу, до якого під’єднаний диск та об’єму кешу, який вбудований в ЖМД.

Середній час безвідмовної роботи MTBF (Mean Time Between Failure) — це величина, що виражає надійність приводу і становить від 20 до 500 тисяч годин.

Нагромаджувачі на основі ефекту Бернуллі

Серед нестандартних носіїв інформації можна виділити нагромаджувачі, що реалізовані на основі ефекту Бернуллі.

Оскільки найбільшою проблемою в ЖМД є встановлення оптимального співвідношення між відстанню від головок до поверхні, ємністю та надійністю дисків, то значну роль тут відіграє розробка спеціалістів американської фірми Iomega. Вони знайшли вирішення цієї проблеми, використовуючи для регулювання відстані відоме співвідношення Бернуллі: тиск на поверхню, створений потоком рухомої рідини або газу, залежить від швидкості цього потоку. До того ж, чим більша швидкість руху газу (рідини), тим менший тиск на поверхню. Носій даних, побудований за цим принципом називають картриджем Бернуллі. Він має вигляд потовщеної звичайної 3,5" дискети. Рух повітря в системі привід-носій створюється завдяки швидкому обертанню дискети в нагромаджувачі. Нерухомий гнучкий диск з магнітним носієм прогинається під власною вагою і, оскільки він розміщений нижче головки, віддаляється від неї. При виборі оптимальної швидкості обертання, магнітне покриття носія і головку розділяє незначний прошарок (0,003 мкм), що забезпечує оптимальні режими роботи. При зниженні кількості обертів, ударах і вібраціях відстань між поверхнею магнітного носія і універсальної головки автоматично збільшується.

Перші моделі нагромаджувачів Бернуллі були випущені фірмою Iomega в 1986 році. Тоді кожний змінний диск мав ємність всього 20 Мб. Сьогодні ж мова йде про змінні протиударні носії ємністю приблизно 250 Мб. Використовувані на нинішній день приводи називаються Bernoulli Multi Dіsk i можуть використовувати носії ємністю 35, 70, 90, 150, 250 Мб. Як і для багатьох накопичувачів, для пристроїв типу Bernoulli існує кілька варіантів виконання: вбудоване, внутрішнє, з одинарними і здвоєними приводами.

Найбільш поширеним приводом, що працює за ефектом Бернуллі є дисковод Zip фірми Iomega (Рис. 3), який вперше був продемонстрований у 1994 році. Цей дисковод є альтернативою звичайного 3,5" дисководу, завдяки об’єму змінного носія (типу 3,5" дискети) 100 Мб або 250 Мб, високій швидкості передачі даних та незначній вартості при аналогічних розмірах. Також Zip Iomega можна використовувати як і завантажувальний диск. Цей привід може бути реалізовано у внутрішньому і зовнішньому виконанні.

На ринок малогабаритних пристроїв, персональних асистентів і цифрових фотоапаратів орієнтована нова розробка — дисковод N –hand, який при розмірах 1,7" має ємність 20 Мб.

Оскільки на ринку змінних носіїв високої ємності відбувається жорстка конкурентна боротьба, то кілька фірм на основі вищенаведених стандартів розробляють свої пристрої. Так фірма Mitsumi Electronics створила дисковод UHC, який має зворотну сумісність з 3,5" дисководами й ємність 130 Мб. Корпорація Sony розробила 2,5" мінідиск об’ємом 230 Мб. Розробка та виготовлення нових змінних носіїв інформації триває і на даний час.

Дата добавления: 2014-01-07