Командная шина.

Шина данных обеспечивает передачу данных из ОЗУ в процессор и обратно и имеет 64 разряда, или на обработку одновременнопоступает 8 байтов данных.

Адресная шина Intel Pentium имеет 32 разряда(при файловой таблице адресов FAT 32).

Командная шина обычноимеет32 разряда, но в настоящее время существуют 64-разрядные и даже 128-разрядные командные шины.

Совместимость процессоров заключается в том, что должны бытьодинаковыми или близкимисистемы команд.

Процессоры могут иметь расширенную и сокращенную систему команд.

Процессоры Intel Pentium имеют расширенную систему (более 1000 команд). Это CISC-процессоры (Complex Instruction Set Computing). Они применяются в основном для универсальных вычислительных машин.

В середине 80-х появились процессоры с сокращенной системой команд RISC(Reduced Instruction Set Computing). Так как команд меньше, каждая из них выполняется процессорами много быстрее. Однако при необходимости выполнение сложных команд достигается путём эмулирования их последовательностью простых команд. Скорость выполнения команд в этом случае соответственно падает. Такие процессоры используются в специализированных системах.

Группы процессоров, имеющих ограниченную совместимость, рассматривают как семейства процессоров. Например, все процессоры Intel Pentium относятся к семейству х86. Родоначальником был 16-разрядный процессор Intel 8086, на базе которого создавалась первая модель компьютера IBM PC (PC XT) в 1983 г.

Затем были выпущены компьютеры PC AT с процессорами Intel 80286 (1985 г.), Intel 80386, Intel 80486, Intel Pentium 60, 66, 75, 90, 100, 120, 133, 166, 200, 233 . Более поздняя линейка процессоров: Intel Pentium MMX, Intel Pentium Pro, Intel Pentium 2, Intel Pentium 3.

В настоящее время выпускаются: Intel Pentium 4, Intel Celeron, Intel Core 2 Duo, Intel Core 2 Extreme, Intel Core i7 и Intel Atom.

Все эти модели, а также процессоры фирм AMD (Athlon X2 Dual-Core, Phenom X4 Quadro-Core) и VIA (VIA Nano) также относятся к семейству х86 и обладают совместимостью по принципу "сверху вниз".

Основные параметры процессоров: рабочее напряжение, разрядность, рабочая тактовая частота, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты и размер кэш-памяти.

Ранние модели процессоров имели рабочее напряжение 5 В, а в настоящее время оно составляет менее1,5 В.

Современные процессоры, начиная с 80386, имеют 32-разрядную архитектуру и имеют максимальную частоту до 3,6 ГГц.

Тактовая частота сигналов от материнской платы, передаваемая через шины, составляет в настоящее время из-за физических ограничений 100-133 МГц.

Для получения более высоких частот в процессоре происходит внутреннее умножение тактовой частоты в 3 – 6 раз и более. С учетом внутреннего умножения рабочая тактовая частота процессора составляет 533 - 800 МГц и более (до 1333 МГц).

Созданные к настоящему времени, так называемые "двухъядерные" процессоры (Intel Core 2 Duo), позволяют значительно повысить частоту обработки данных. В частности, процессор Core 2 Duo со штатной частотой 1,86 ГГц обеспечивает частоту обработки более 3 ГГц.

3. Кэш-память

Для ускорения работы (уменьшения количества обращений к сравнительно "медленной" оперативной памяти) внутри процессора создают на базе статического типа памяти так называемую "кэш-память". Чем больше кэш-память, тем больше производительность процессора (от 16 до 128 КБ). Это - кэш-память первого уровня.

Кэш-память второго уровня исполняется, как правило, на отдельном кристалле и работает на частоте, согласованной с частотой ядра процессора и имеет емкость от 512 КБ до 4 МБ.

Кэш-память первого и второго уровня работает на частоте, согласованной с частотой ядра процессора. Наличие такой памяти ёмкостью 256 КБ увеличивает производительность компьютера на 20%.

Кэш-память третьего уровня выполняют также на быстродействующих микросхемах типа SRAM и размещают на материнской плате вблизи процессора. Ее объемы могут достигать нескольких Мбайт, но работает она на частоте материнской платы.

Кэш-память третьего уровня выполняется на микросхемах типа SRAM и размещается на материнской плате. Ее размер также может достигать нескольких МБ, но работает она на частоте материнской платы.

4. Микросхема ПЗУибазовая система BIOS (Basic Input Output System) используется при загрузке компьютера для его тестирования и передачи управления оперативной системе.

5. Энергонезависимая память CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) - комплементарная структура метал - оксид - полупроводник (КМОП-структура). Для сохранения изменяемых программ BIOS необходимо питание (батарея или аккумулятор).

6. Шинные интерфейсы

Связь между всеми собственными и подключаемыми устройствами материнской платы обеспечивают ее шины и логические устройства, размещенные в микросхемах микропроцессорного комплекта (чипсета). Основные современные шины:

- шинаISA (Industry Standard Architecture),связывающая все устройства системного блока (пропускная способность шины – 5,5 МБ/с. В настоящее время используется только для подключения "медленных" внешних устройств (модемов);

- шина PCI(Peripheral Component Interconnect) – стандарт подключения внешних компонентов – введен в PC, выполненных на базе Intel Pentium. Это тоже интерфейс локальной шины, связывающей процессор с ОЗУ, в которую врезаны разъемы для подключения внешних устройств. Поддерживает частоту 33 – 100 МГц и обеспечивает пропускную способность более132 МБ/с;

- шина FSB (Front Side Bus) – применяется, начиная с процессора Intel Pentium Pro для связи процессора с ОЗУ (при этом шина PCI используется только для подключения внешнихустройств). Работает на частоте 100, 133, 533, 800, 1060 и даже 1333 МГц. Частота шины – один из основных потребительских параметров материнской платы. В частности, пропускная способность на частоте 100 МГц составляет около 800 МБ/с;

- шина USB (Universal Serial Bus) – универсальная последовательная магистраль – обеспечивающая подключение до 257 внешних устройств, имеющих последовательный интерфейс. Производительность шины – до 12 Мбит/с. Достоинство шины в том, что она практически исключает конфликты между различными видами оборудования, позволяет подключать и отключать устройства в "горячем" режиме и объединять компьютеры в локальную сеть без применения спецоборудования и программного обеспечения.

Типовая структурная схема компьютера представлена на рисунке:

Ядро компьютера образуют: процессор (центральный микропроцессор) и основная память, состоящая из оперативной памяти и постоянного (ПЗУ) или перепрограммируемого (ППЗУ) запоминающего устройства .

Подключение внешних устройств: клавиатуры, монитора, накопителей на жёстких и гибких дисках (НЖМД и НГМД), мыши, принтера и локальной сети обеспечивается через контроллеры и адаптеры(карты).

Контроллеры и адаптеры имеют в своём составе процессоры и память, т. е. представляют собой специализированные процессоры.