Комсомольск-на-Амуре
KOST
&
AKRED
COST@AMURNET.RU
Процессор
Все началось с того, что был изобретен мощный микропроцессор
«Терминатор-2. Судный день»
...1949 год был, в общем-то, не слишком примечательным годом в истории человечества. Не считая разве что того примечательного факта, что именно в этом году над американской пустыней сошла со своих небесных трасс знаменитая «летающая тарелка из Нью-Мексико». Та самая, над загадкой которой до сих пор безуспешно ломает голову все прогрессивное человечество.
Сегодня выжившие свидетели тех далеких дней утверждают, что при тщательном потрошении сего неопознанного объекта из него были извлечены не только трупы инопланетян, но и некие управляющие устройства, на основе которых и были созданы микропроцессоры...
Допустим, так оно и было. И инопланетяне были (вскрытие оных даже было вроде бы запечатлено на кинопленку и сегодня соответствующий фильм продается едва ли не в каждом киоске), и инопланетные же процессоры. Правда, трудно представить себе НЛО, чьим управлением заведуют устройства, аналогичные первым процессорам Intel-4004.
Но может быть, поэтому и грохнулась тарелочка?
Как бы то ни было, для «копирования» инопланетной техники ученые избрали весьма долгий и извилистый путь. Сначала (для отвода глаз) были изобретены отдельные элементы — транзисторы, заменившие традиционные электронные лампы в первых компьютерах. Затем через десяток лет хитроумные инженеры, посмеиваясь (Еще бы! Конечный-то результат всех их трудов уже давно лежал в сейфе!), «изобрели» интегральные микросхемы, позволяющие уместить на одном кристалле большое количество транзисторов. И еще только через десяток лет миру явился сам микропроцессор, содержащий уже тысячи и миллионы этих самых транзисторов.
Отдадим должное выдержке и упорству хитрых плагиаторов... и примитивности инопланетной техники.
А теперь серьезно.
Первый микропроцессор Intel 4004 был создан в 1971 году командой во главе с талантливым изобретателем, доктором Тедом Хоффом. Сегодня его имя стоит в ряду с именами величайших изобретателей всех времен и народов... Но вряд ли мудрый доктор знал в то время, во что выльется созданный им «компьютер на одном кристалле». Изначально процессор 4004 предназначался для... микрокалькуляторов и был изготовлен по заказу одной японской фирмы. К счастью для всех нас, фирма эта обанкротилась, так и не дождавшись процессор гипа.сокет» обещанного микропроцессора — и в результате разработка перешла в собственность не ожидавшей такого счастья Intel. С этого момента и началась эпоха персональных компьютеров, «звездный час» которых настал в начале 80-х. Именно тогда фирмой IBM был выпущен уже ставший легендарным компьютер IBM PC на основе нового микропроцессора все той же фирмы Intel...
Сегодняшние процессоры от Intel быстрее своего прародителя более чем в десять тысяч раз! А любой домашний компьютер обладает мощностью и «сообразительностью» во много раз большей, чем компьютер, управлявший полетом космического корабля «Аполлон» к Луне.
Факт, который автор не постеснялся привести строкой выше, уже давно стал штампом, обязательным в любой рекламе фирмы Intel. Хотя и не стал от этого менее правдивым и красноречивым.
И теперь, в эпоху гигагерцовых скоростей и сверхъестественной «сообразительности» компьютеров, из тени пдить весьма сакраментальный вопрос: а сможет ли человек правильно распорядиться этой внезапно свалившейся на него мощностью?
Процессоров в компьютере много. Помимо центрального процессора, который во всем мире принято обозначать аббревиатурой CPU (Central Processor Unit), схожими микросхемами оборудовано практически каждая компьютерная «железяка».
Главный, центральный процессор с легкой руки журналистов называют «королем» системного блока, единовластно повелевающим всеми его ресурсами. Но уследить абсолютно за всем, что происходит в его «королевстве», даже шустрый процессор не в состоянии — королевская занятость разбрасываться не позволяет. И тогда на помощь «королю» приходят «наместники» — специализированные микропроцессоры-чипы по обработке, например, обычной и трехмерной графики, 3D звука, компрессии и декомпрессии... Таких «наместников» в компьютере много и размещаются они на специализированных, дополнительных платах (о них — речь впереди). И называются они уже не «процессорами», а просто «чипами». С этим термином нам еще частенько придется встретиться на страницах этой книги...
На первый взгляд, процессор — просто выращенный по специальной технологии кристалл кремния (не зря на жаргоне процессор, именуется «камнем»). Однако камешек этот содержит в себе множество отдельных элементов — транзисторов, которые в совокупности и наделяют компьютер способностью «думать». Точнее, вычислять, производя определенные математические операции с числами, в которые преображается любая поступающая в компьютер информация. Таких транзисторов в любом микропроцессоре многие миллионы. А в допроцессорную эпоху роль «вычислителей» несли на себе в миллионы раз более громоздкие устройства... Началось все еще в 30-х годах нашего столетия с механических переключателей — реле, в сороковые им на смену пришли электронные лампы. Только представьте себе — сотни тысяч электронных ламп, громадное количество аппаратуры размером с хороший дом! Работали такие компьютеры не только медленно, но и крайне недолго — одна перегоревшая лампа немедленно выводила из строя весь компьютер. Бесперебойная работа в течение 10—15 минут — вот и все, на что были способны «ламповые» компьютеры.
В 50-х годах на смену капризным лампам пришли компактные «электронные переключатели» — транзисторы, затем — интегральные схемы, в которых впервые удалось объединить на одном кристалле кремния сотни крохотных транзисторов. Но все-таки отсчет летоисчисления компьютерной эры ведут с 1971 года, с момента появления первого микропроцессора...
За три десятка лет, прошедших с этого знаменательного дня, процессоры сильно изменились. Сегодняшний процессор — это не просто скопище транзисторов, а целая система множества важных устройств. На любом процессорном кристалле находятся:
1. Собственно процессор, главное вычислительное устройство, состоящее из миллионов логических элементов — транзисторов.
2.. Сопроцессор — специальный блок для операций с «плавающей точкой» (или запятой). Применяется для особо точных и сложных расчетов, а также для работы с рядом графических программотихоньку начинает выхо-3. Кэш-память первого уровня — небольшая (несколько десятков килобайт) сверхбыстрая память, предназначенная для хранения промежуточных результатов вычислений.
4. Кэш-память второго уровня — эта память чуть помедленнее, зато больше — от 128 до 512 кбайт.
Трудно поверить, что все эти устройства размещаются на кристалле площадью не более 4—6 квадратных сантиметров! Только под микроскопом мы можем разглядеть крохотные элементы, из которых состоит микропроцессор, и соединяющие их металлические «дорожки» (для их изготовления сегодня используется алюминий, однако уже через год на смену ему должна прийти медь). Их размер поражает воображение — десятые доли микрона! Например, в 1999 году большая часть процессоров производилась по 0,25-микронной технологии, в 2000 году ей на смену пришла 0,18- и даже 0,13-микронная. При этом ожидается, что в течение ближайших двух лет плотность расположения элементов на кристалле увеличится еще в 2 раза.
Впрочем, при выборе микропроцессора мы руководствуемся отнюдь не «микронностью» технологии, по которой этот процессор сделан. Существуют другие, гораздо более важные для нас характеристики процессора, которые прямо связаны с его возможностями и скоростью работы.
Тактовая частота. Скорость работы — конечно же, именно на этот показатель мы обращаем внимание в первую очередь! Хотя лишь немногие пользователи понимают, что, собственно, он означает. Ведь для нас, неспециалистов, важно лишь то, насколько быстро новый процессор может работать с нужными нам программами — а как, спрашивается, оценить эту скорость?
У специалистов существует своя система измерения скорости процессора. Причем таких скоростей (измеряемых в миллионах операций в секунду — MIPS) может быть несколько — скорость работы с трехмерной графикой, скорость работы в офисных приложениях и так далее...
Не слишком удобно. Поэтому большинство пользователей, говоря о скорости процессора, подразумевает совсем другой показатель. А называется он тактовой частотой. Эта величина, измеряемая в мегагерцах (МГц), показывает, сколько инструкций способен выполнить процессор в течение секунды) Тактовая частота обозначается цифрой в названии процессора (например, Pentium 4-1200, то есть процессор поколения Pentium 4 с тактовой частотой 1200 МГц или 1,2 ГГц).
Сегодня наибольшей популярностью на рынке пользуются процессоры с частотой от 800 до 1200 МГц. Однако тем, кто будет читать эту книжку в конце 2001 года, автору придется посоветовать приобретать процессор с частотой не менее 1,5 ГГц. Ведь согласно так называемому «закону Мура», названного в честь одного из изобретателей микропроцессора и нынешнего руководителя корпорации Intel, каждые полтора года частота микропроцессоров увеличивается не менее, чем в два раза...
Тактовая частота — бесспорно, самый важный показатель скорости работы процессора. Но далеко не единственный. Иначе как объяснить тот странный факт, что процессоры Celeron, Pentium III и Pentium 4 на одной и той же частоте работаюЗдесь вступают в силу новые факторы — поколение и модификация данного процессора.
Поколения процессоров
отличаются друг от друга скоростью работы, архитектурой, исполнением и внешним видом... словом, буквально всем. Причем отличаются не только количественно, но и качественно. Так, при переходе от Pentium к Pentium II и затем — к Pentium III была значительно расширена система команд (инструкций) процессора.
Бели брать за точку отсчета изделия «королевы» процессорного рынка, корпорации Intel, то за всю 27-летнюю историю процессоров этой фирмы сменилось восемь их поколений: 8088, 286, 386, 486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium 4.
Модификация.
В каждом поколении имеются модификации, отличающиеся друг от друга назначением и ценой. Например, в славном семействе Pentium II I числятся три «брата» — старший, Хеоn, работает на мощных серверах серьезных учреждений. Средний братец, собственно Pentium III, трудится на производительных настольных компьютерах, ну а симпатяга-демократ Celeron верно служит простому люду на домашних компьютерах. Схожая ситуация — и в конкурирующем с Intel семействе процессоров AMD, Для дорогих настольных компьютеров и графических станций фирма предлагает процессоры Athlon, а для недорогих домашних ПК предназначен другой процессор — Duron.
Страницы: 1, 2
