Тема: Структура микропроцессора

Цель работы:

1) Выяснить области применения существующих процессоров на основе их архитектур.

2) Выделить основные характеристики существующих процессоров.

 

Задание:

1) Составить таблицу поколений ЭВМ по шаблону таблицы 1.

2) Составить таблицу характеристик процессоров Intel и AMD по шаблону таблицы 2.

3) Начертить график динамики роста тактовой частоты процессоров.

4) Начертить график динамики роста количества транзисторов. Сделать вывод (правило Мура)

5) Изобразить структурную схему микропроцессора.

 

Таблица 1

Показатель	Поколения ЭВМ
Первое 1951-1954	Второе 1958-I960	Третье 1965-1966	Четвертое
1976-1979
Элементная база процессора
Элементная база ОЗУ
Максимальная емкость ОЗУ, байт
Максимальное быстродействие процессора (оп/с)
Языки программирования
Средства связи пользователя с ЭВМ

 

Таблица 2

Тип процессора	Поколение	Год выпуска	Разрядность шины данных	Разрядность шины адреса	Первичная кэш-память, Кбайт	Тактовая частота шины, Мгц	Тактовая частота процессора, Мгц	Количество транзисторов, млн	Размер минимальной структуры, мкм
Команды	Данные
					Нет	0,75	0,75	0,0023	-
80386DX
80386SX
80486DX
80486SX
80486DX2
80486DX4
Pentium
P-MMX
Pentium Pro
Pentium II
Pentium II Celeron
Pentium Xeon
Pentium III
AMD Athlon
Pentium 4
AMD Athlon 64

 

http://rud.exdat.com/docs/index-660951.html

Практическая работа № 5.

Тема: Интерфейсы вычислительной техники-типы интерфейсов и их характеристики

Раздел 1 «Внутренние интерфейсы системной платы»

 

Цель работы: Изучение внутренних интерфейсов системной платы.

Задание 1

Идентифицируйте внутренние интерфейсы системной платы.

Задание 2

Дайте сравнительную характеристику внутренних интерфейсов целевой системной платы.

Методические указания:

Интерфейс – это совокупность средств сопряжения и связи, обеспечивающая эффективное взаимодействие систем или их частей. В интерфейсе обычно предусмотрены вопросы сопряжения на механическом (число проводов, элементы связи, типы соединений, разъемы, номера контактов и т.п.) и логическом (сигналы, их длительность, полярность, частоты и амплитуда, протоколы взаимодействия) уровнях.

Внутренний интерфейс – это система связи и сопряжения узлов и блоков компьютера между собой. Представляет собой совокупность электрических линий связи, схем сопряжения с компо­нентами компьютера, протоколов (алгоритмов) передачи и преобразования сигналов.

В современных компьютерах в качестве системного интерфейса обычно используется систем­ная шина.

Шина (bus) – это совокупность линий связи, по которым информация передается одновре­менно. Под основной или системной шиной понимается шина между процессором и подсистемой памяти. Шины характеризуются разрядностью и частотой.

Разрядность или ширина шины (bus width) – количество линий связи в шине, т.е. количество битов, которое может быть передано по шине одновременно.

Тактовая частота шины (bus frequency) – частота с которой передаются последовательные биты информации по линиям связи.

В качестве системной шины в ПК могут использоваться шины расширений и локальные шины.

Шины расширений – шины общего назначения, позволяющие подключать большое количе­ство самых разнообразных устройств.

Локальные шины специализируются на обслуживании небольшого количества устройств определенного класса.

Шины расширений

Шина расширения ISA (Industry Standard Architecture) – основная шина на устаревших мате­ринских платах. Служит для подключения витдеокарт, модемов, звуковых карт и т.д. Конструк­тивно представляет собой разъем состоящий из двух частей – 62-контактного и примыкающего к нему 36-контактного сегментов. Допускает подключение до 6 устройств. Пропускная способность шины до 16 Мбайт/с. Рабочая частота до 8 МГц. Представлена в двух версиях PC/XT и PC/AT.

Шина PC/XT - 8-разрядная шина данных и 20-разрядная шина адреса, имеет 4 линии аппарат­ных прерываний и 4 канала для прямого доступа в память. Шина адреса ограничивает адресное пространство микропроцессора величиной 1 Мбайт. Тактовая частота 4,77 МГц.

Шина PC/AT – 16-разрядная шина данных и 24-разрядная шина адреса. Имеет 7 линий для ап­паратных прерываний и 4 канала прямого доступа в память. Тактовая частота до 16 МГц. Адрес­ное пространство шины до 16 Мбайт.

Шина ЕISA (Extended Industry Standard Architecture) – 32-разрядная адресная шина данных и 32-разрядная шина адреса. Адресное пространство шины 4 Гбайт. Тактовая частота 8-33 МГц. Пропускная способность 33 Мбайт/с. Теоретически может подключаться до 15 устройств. Шина поддерживает многопроцессорную архитектуру. Шина весьма дорога и применяется в скоростных ПК, сетевых серверах и рабочих станциях. Внешне слоты шины имеют такой же вид, как и ISA, и в них могут вставляться платы ISA, но в глубине разъема находятся дополнительные ряды кон­тактов ЕISA, а платы ЕISA имеют более высокую ножевую часть разъема с дополнительными ря­дами контактов.

Шина MCA (MicroChannel Architecture) - микроканальная архитектура - была введена в пику конкурентам фирмой IBM для своих компьютеров PS/2 начиная с модели 50 в 1987 году. Обеспечивает быстрый обмен данными между отдельными устройствами, в частности с оперативной памятью. Шина MCA абсолютно несовместима с ISA/EISA и другими адаптерами. Состав управляющих сигналов, протокол и архитектура ориентированы на асинхронное функционирование шины и процессора, что снимает проблемы согласования скоростей процессора и периферийных устройств. Адаптеры MCA широко используют Bus-Mastering, все запросы идут через устройство CACP (Central Arbitration Control Point). Архитектура позволяет эффективно и автоматически конфигурировать все устройства программным путем (в MCA PS/2 нет ни одного переключателя). При всей прогрессивности архитектуры (относительно ISA) шина MCA не пользуется популярностью из-за узости круга производителей MCA-устройств и полной их несовместимости с массовыми ISA-системами. Однако MCA еще находит применение в мощных файл-серверах, где требуется обеспечение высоконадежного производительного ввода-вывода.

Локальные шины.

В настоящее время существует три основных стандарта универсальных локальных шин: VLB, PCI, AGP.

Шина VLB (VL-bus, VESA Local Bus) является расширением внутренней шины микропроцес­сора для связи с видеоадаптером или жестким диском, платами мкльтимедиа, сетевым адаптером. Разрядность шины для данных 32 бита, для адреса 30 бит.

Шина не адаптирована для процессоров класса Pentium. Имеется жесткая зависимость от так­товой частоты процессора. Шина позволяет только 4 устройства, при этом отсутствует арбитраж шины, т.е. могут быть конфликты между подключаемыми устройствами.

 

Шина PCI (Peripheral Component Interconnect, соединение внешних компонентов) – с помо­щью этого интерфейса к материнской плате подключаются видеокарты, звуковые карты, модемы, контроллеры SCSI и др. устройства. Конструктивно разъем шины на системной плате состоит из двух следующих подряд секций по 64 контакта (каждая со своим ключом). Разрядность шины – 32 разряда данных и 32 разряда адреса с возможностью расширения до 64 бит. Тактовая частота шины 33 МГц. Допускает подключение до 10 устройств. При наличии шины PCI шины расшире­ния подключаются не непосредственно к микропроцессору, а к самой шине PCI. Благодаря такому решению шина является независимой от процессора и может работать параллельно с шиной про­цессора, не обращаясь к ней с запросами. Таким образом, загрузка шины процессора существенно снижается.

Шина AGP (Accelerated Graphics Port – ускоренный графический порт) – интерфейс для под­ключения видеоадаптера к отдельной магистрали, имеющей выход непосредственно на системную память. Шина может работать с частотой до 133 МГц и обеспечивает высочайшую скорость пере­дачи графических данных. По сравнению с шиной PCI, в шине AGP устранена мультиплексность линий адреса и данных (в PCI для удешевления конструкции адрес и данные передаются по одним и тем же линиям) и усилена конвейеризация операций чтения-записи, что позволяет устранить влияние задержек в модулях памяти на скорость выполнения этих операций.

К шинам подключаются электронные платы (контроллеры). Каждый контроллер может быть подключен только к той шине на которую он рассчитан. Поэтому разъемы разных шин сделаны разными.