Что вы должны знать о своем компьютере

         

Центральный процессор


Центральный процессор (Central Processor Unit - CPU) самая главная деталь на системной плате. Именно он выполняет ваши программы и обрабатывает данные. От того, насколько мощный процессор установлен в компьютере, во многом зависит его производительность. Вот список процессоров, использующихся сегодня в компьютерах серии PC: 80286, 80386SX, 80386DX, 80486SX, 80486DX, 80486DX2, 80486DX4, Pentium. Существуют также различные модификации этих процессоров, встречающиеся значительно реже, например, 80486DLC.

Первый микропроцессор фирмы Intel был разработан в 1971 году и получил обозначение Intel 4004. Этот процессор был четырехразрядным и предназначался для калькуляторов. Вслед за ним был выпущен микропроцессор Intel 8008. Он уже был восьмиразрядным и также предназначался для калькуляторов.

Только через три года, в 1974 году появился первый универсальный микропроцессор Intel 8080. Именно на этом процессоре были собраны первые персональные компьютеры. Микропроцессор Intel 8080 мог оперировать восьмиразрядными данными, а для адресации оперативной памяти использовал шестнадцать линий. Отечественный аналог микропроцессора Intel 8080, имеющий обозначение 580ИК80 благополучно дожил до наших дней в персональных компьютерах радиолюбителей.

  • Процессор Intel 8086
  • Следующий микропроцессор, используемый в первых персональных компьютерах фирмы IBM - IBM PC и IBM PC/XT, был создан в 1978 году и называется Intel 8086. Это шестнадцатиразрядный микропроцессор. Благодаря сегментной организации памяти он может адресовать до 1024 Кбайт оперативной памяти.

  • Процессор Intel 8088
  • Через некоторое время, Intel создает микропроцессор Intel 8088. Он полностью совместим с Intel 8086, но использует для передачи данных всего восемь линий, попеременно передавая старший и младший байты. Внутренняя шина процессора осталась шестнадцатиразрядной. Также как микропроцессор Intel 8086, он использовался в компьютерах IBM PC и IBM PC/XT. Первые модели Intel 8086 работали с тактовой частотой 4,77 Мгц. Впоследствии частота была увеличена до 10 Мгц.


    Очередная разработка фирмы Intel - микропроцессоры Intel 80188 и 80186 оказалась неудачной и не нашла широкого применения в качестве центрального процессора персональных компьютеров.

    Системные платы с процессорами 8088, 8086, 80186 сегодня стали редкостью. Они давно сняты с производства и не представляют сегодня никакого практического интереса.

  • Процессор Intel 80286


  • Только в 1984 году был разработан процессор Intel 80286. Производительность Intel 80286 стала сравнима с процессорами мини-компьютеров и унизительная приставка "микро" исчезла из названия процессора. Процессор 80286 уже мог непосредственно адресовать 16 Мбайт оперативной памяти. Однако для получения доступа ко всей этой памяти процессор должен был работать в защищенном режиме. Этот режим отсутствовал во всех предыдущих моделях процессора. Прежний режим, в котором работают процессоры Intel 8086 и Intel 8088, стал называться реальным. В защищенном режиме Intel 80286 может реализовывать мультизадачность, обеспечивая одновременную работу нескольких процессов.

    Естественно, что для совместимости, процессор Intel 80286 может работать в реальном режиме. При этом Intel 80286 адресует только первые 1024 Кбайт памяти и становится улучшенным аналогом микропроцессора Intel 8086.



    Тактовая частота процессора Intel 80286 была увеличена. Получили распространение модели этого процессора, работающие с частотами 12, 16 и 20 Мгц. Чтобы обеспечить совместимость с предыдущими моделями процессоров, можно было уменьшить тактовую частоту процессора до 8 Мгц. Эта возможность осталась даже у большинства современных компьютеров. Для этого предназначается кнопка "Turbo" на корпусе компьютера.

    На основе процессора Intel 80286 фирма IBM выпустила компьютер IBM PC/AT. Для компьютера IBM PC/AT были разработаны многозадачные операционные системы UNIX, OS/2 и Windows. Данные операционные системы работали в защищенном режиме процессора, поэтому открывали доступ к 16 Мбайт оперативной памяти. Это послужило толчком к развитию программного обеспечения, требующего больших ресурсов.



    Процессор 80286 постепенно уходит в небытие вслед за своими предшественниками. И хотя еще можно купить компьютеры с таким процессором, они становятся раритетом. Современному программному обеспечению уже явно недостаточно возможностей этого процессора. И если программы MS-DOS работают с ним, то установить на такой компьютер операционные системы Windows for Workgroups версии 3.11, Windows NT и новые версии OS/2 просто невозможно.

  • Процессор Intel 80386


  • Следующая модель процессора фирмы Intel, вышедшая в 1986 году, получила название Intel 80386. Процессор Intel 80386 стал 32-разрядным и смог адресовать уже 4 Гбайт оперативной памяти. Конечно, столько оперативной памяти в персональных компьютерах не устанавливали и не устанавливают до сегодняшнего времени (из-за высокой стоимости самой оперативной памяти). Этот процессор наделен возможностью использовать виртуальную память. Виртуальная память физически располагается на жестком диске, но процессор обращается к ней как к обычной оперативной памяти. К сожалению, виртуальная память не может служить полноценной заменой для оперативной памяти из-за низкого быстродействия накопителей на жестких дисках. Защищенный режим процессора Intel 80386 также предоставляет новые возможности. В нем одновременно могут выполняться несколько программ.

    В 1988 году появился процессор Intel 80386SX. Он был полностью аналогичен Intel 80386, за исключением того, что у него, как у процессора Intel 80286, 16-разрядная внешняя шина данных. За счет этого было достигнуто некоторое снижение цены на процессор и системную плату. После появления Intel 80386SX, модели процессора 80386, у которых внешняя шина осталась 32-х разрядной, стали называться Intel 80386DX.

    Тактовая частота процессоров серии 80386 была увеличена. Стали широко распространены процессоры 80386 работающие на частоте 16, 20, 25, 33 и 40 Мгц. Тем не менее, быстродействие процессора 80386 не удовлетворяет потребностям современного программного обеспечения. Для операционной системы Windows NT, OS/2 желательно использование компьютеров с более современными моделями центрального процессора.


    Даже современные компьютерные игры отказываются работать на компьютерах с процессором 80386. Например, Heretic фирмы Software ID, требует компьютер с процессором не хуже, чем 80486.

  • Процессор Intel 80486DX


  • В 1989 году появился процессор Intel 80486DX. Процессор Intel 80486 остался 32-разрядным, его адресное пространство составляет 4 Гбайт. Для этого процессора удалось достичь значительного увеличения производительности за счет размещения на кристалле процессора внутренней кэш-памяти, размером несколько Кбайт. В литературе внутренний кэш процессора иногда называют кэшем первого уровня (Level 1 - L1). Существует также внешний кэш или кэш второго уровня (Level 2). О нем мы расскажем позже. Во внутреннем кэше хранятся команды и данные, которые наиболее часто требуются процессору. За счет того, что для обращения к внутреннему кэшу затрачивается значительно меньше времени, чем при обращении к основной оперативной памяти компьютера, скорость работы программ увеличивается.

    Размер внутреннего кеша может различаться. Так, например, для большинства процессоров фирмы Intel размер внутреннего кэша составляет 16 Кбайт, для процессоров фирмы AMD - 8 Кбайт, а для старых моделей процессоров фирмы Cyrix и того меньше - 2 Кбайт. Естественно, чем больше объем внутреннего кэша, тем более эффективно работает процессор.

    С появлением процессора Intel 80486DX у пользователей, выполняющих сложные вычислительные расчеты, отпала необходимость заботиться о дополнительном приобретении и установке арифметического сопроцессора - он был объединен с центральным процессором в одном корпусе.

    После процессора Intel 80486DX, появился процессор Intel 80486SX. За счет того что он не содержит арифметический сопроцессор, удалось достичь значительного снижения его цены.

    Тактовая частота процессоров 80486 впоследствии была увеличена. Различные модели этого процессора работают на частотах 25, 33, 40, 50 Мгц. По тактовой частоте процессор Intel 80486DX значительно превосходит всех своих предшественников.


    Но со временем стали нужны все более высокопроизводительные компьютеры и на свет появился процессор Intel 80486DX2. Его производительность была увеличена за счет повышения внутренней тактовой частоты процессора, то есть частоты с которой выполняются команды программ. Частота обмена с внешними устройствами, в том числе с оперативной памятью осталась прежней. Вы можете встретить процессоры 80486DX2 с внутренней частотой 66, 80 и даже 100 Мгц. Внешняя частота, с которой центральный процессор может обращаться к оперативной памяти, в два раза меньше и составляет соответственно 33, 40 и 50 Мгц.

    Сегодня уже не редкость процессоры Intel 80486DX4. Внутренняя тактовая частота этих процессоров в три раза выше внешней. Выпускаются модели процессоров 80486DX4 с внутренней тактовой частотой 75 и 100 Мгц. Внешняя частота этих процессоров составляет 25 и 33 Мгц соответственно.

    Процессоры 80486, имеющие высокую внутреннюю частоту, обладают большой потребляемой мощностью. Поэтому кристалл центрального процессора может очень сильно нагреваться. Обычно это приводит к отказам в работе компьютера. Чтобы отвести тепло от процессора на его корпусе закрепляют радиатор или маленький вентилятор (cooler). Не пренебрегайте этой маленькой деталью, в противном случае возможны сбои в работе компьютера и как результат потеря данных.

  • Процессор Pentium


  • На процессоре 80486 фирма Intel завершила практику присвоения новым процессорам цифровых названий. Следующий процессор был анонсирован как P5, а в последствии получил название Pentium. Название Pentium стало торговой маркой, и другие фирмы, производящие процессоры, не могут обозначить свои изделия этим именем.

    У процессора Pentium фирма Intel увеличила разрядность до 64. Тактовая частота также была увеличена. На момент написания книги выпускаются 60, 90 и 100 Мгц модификации процессора. Предполагается, что уже в 1995 году появятся модели центрального процессора Pentium, работающие с тактовой частотой 133 и 150 Мгц.

    Внутренний кэш процессора Pentium составляет 16 Кбайт, но организован не так, как внутренний кэш процессоров серии 80486.


    Для повышения эффективности он разделен на две части по 8 Кбайт каждая. Одна предназначена для данных, а другая для команд.

    На одном кристалле с процессором Pentium располагается арифметический сопроцессор. Таким образом, центральный процессор и арифметический сопроцессор окончательно объединились в одном устройстве.

    Чтобы уменьшить потребляемую процессором мощность, напряжение его питания снижено до 3.3 В. Стандартный блок питания не обеспечивает такого напряжения. Разработчики системных плат сами заботятся об источнике питания для процессора и размещают вместе с ним специальный преобразователь напряжения. Несмотря на снижение напряжения питания, потребляемая процессором мощность, вынуждает устанавливать на нем вентилятор.

    Фирмы AMD, Cyrix, NexGen, Texas Instruments и некоторые другие, которые выпускали собственные аналоги центральных процессоров фирмы Intel, в настоящее время разрабатывают альтернативные модели процессора Pentium. Так как название процессора Pentium является зарегистрированной торговой маркой фирмы Intel, ее конкуренты вынуждены называть собственные модели другими именами. Так процессор фирмы AMD предположительно будет называться K5, Cyrix - M1, NexGen - Nx586.

    В настоящее время фирма Intel активно работает над новыми моделями процессоров, и не за горами появление новой разработки фирмы Intel - процессора под кодовым названием P6. Ожидается что его тактовая частота будет не ниже 100 Мгц.


    Содержание раздела