Détermination de la fréquence d'horloge. Quelle est la vitesse d'horloge du processeur (CPU)
Les principaux paramètres des processeurs sont :
peu profond,
tension de fonctionnement,
facteur de multiplication de fréquence d'horloge interne,
taille de la mémoire cache.
Fréquence d'horloge détermine le nombre d'opérations élémentaires (cycles) effectuées par le processeur par unité de temps. La fréquence d'horloge des processeurs modernes est mesurée en MHz (1 Hz correspond à une opération par seconde, 1 MHz = 106 Hz). Plus la vitesse d'horloge est élevée, plus le processeur peut exécuter d'instructions et meilleures sont ses performances. Les premiers processeurs utilisés dans les PC fonctionnaient à 4,77 MHz, aujourd'hui les fréquences de fonctionnement des processeurs modernes atteignent 2 GHz (1 GHz = 103 MHz).
Peu profond processeur montre combien de bits de données il peut recevoir et traiter dans ses registres en un cycle d'horloge. La largeur de bit du processeur est déterminée par la largeur de bit du bus de commande, c'est-à-dire le nombre de conducteurs dans le bus à travers lesquels les commandes sont transmises. Les processeurs Intel modernes sont 32 bits.
Tension de travail processeur fourni carte mère, par conséquent, différentes marques de processeurs correspondent à différentes cartes mères. La tension de fonctionnement des processeurs ne dépasse pas 3 V. La réduction de la tension de fonctionnement vous permet de réduire la taille des processeurs, ainsi que de réduire la génération de chaleur dans le processeur, ce qui vous permet d'augmenter ses performances sans risque de surchauffe.
Facteur de multiplication d'horloge interne est le facteur par lequel la vitesse d'horloge de la carte mère doit être multipliée pour atteindre la vitesse d'horloge du processeur. Le processeur reçoit des signaux d'horloge de la carte mère, qui pour des raisons purement physiques ne peut pas fonctionner sur un tel hautes fréquences ah, comme un processeur. Aujourd'hui, la vitesse d'horloge des cartes mères est de 100-133 MHz. Pour obtenir des fréquences plus élevées, le processeur multiplie en interne par un facteur de 4, 4,5, 5 et plus.
Mémoire cache. L'échange de données au sein du processeur est beaucoup plus rapide que l'échange de données entre le processeur et RAM... Par conséquent, afin de réduire le nombre d'appels à la RAM, la mémoire dite super-opérative ou cache est créée à l'intérieur du processeur. Lorsque le processeur a besoin de données, il accède d'abord à la mémoire cache et ce n'est que lorsque les données nécessaires sont manquantes qu'il accède à la RAM. Plus le cache est grand, plus il est probable que les données nécessaires s'y trouvent. Par conséquent, les processeurs hautes performances ont des quantités accrues de mémoire cache.
Distinguer entre la mémoire cache du premier niveau (exécutée sur le même cristal avec le processeur et a un volume de l'ordre de plusieurs dizaines de Ko), le deuxième niveau (exécutée sur un cristal séparé, mais dans les limites du processeur, avec un volume de cent Ko ou plus) et le troisième niveau (réalisé sur des microcircuits à grande vitesse séparés situés sur carte mère et a un volume d'un ou plusieurs Mo).
Pendant le fonctionnement, le processeur traite les données dans ses registres, sa RAM et ses ports de processeur externes. Certaines des données sont interprétées comme des données réelles, d'autres comme des données d'adresse et d'autres comme des commandes. La collection de diverses instructions qu'un processeur peut exécuter sur des données forme un jeu d'instructions de processeur. Plus le jeu d'instructions du processeur est grand, plus son architecture est complexe, plus l'écriture des instructions en octets est longue et plus la durée moyenne d'exécution des instructions est longue.
Les processeurs Intel utilisés dans les PC partagés IBM ont plus d'un millier d'instructions et sont appelés processeurs à jeu d'instructions étendu - SCRC-processeurs (CISC - Complex Instruction Set Computing). Contrairement aux processeurs CISC, des architectures de processeurs ont été développées RISC avec un jeu d'instructions réduit (RISC - Reduced Instruction Set Computing). Avec cette architecture, le nombre d'instructions est beaucoup plus petit et chaque instruction est exécutée plus rapidement. Ainsi, les programmes constitués d'instructions simples s'exécutent beaucoup plus rapidement sur les processeurs RISC. L'inconvénient du système d'instructions abrégé est que les opérations complexes doivent être émulées par une séquence loin d'être toujours efficace d'instructions plus simples. Par conséquent, les processeurs CISC sont utilisés dans les systèmes informatiques à usage général, tandis que les processeurs RISC sont utilisés dans les systèmes spécialisés. Pour la plate-forme PC, le PC IBM est dominé par les processeurs CISC Intelligence, bien que récemment AMD produise des processeurs de la famille AMD-K6, qui ont une architecture hybride (le noyau interne de ces processeurs est réalisé selon l'architecture RISC, et la structure externe est réalisée selon l'architecture CISC).
Les PC IBM utilisent des processeurs développés par Intel ou des processeurs x86 tiers compatibles. L'ancêtre de cette famille était le processeur 16 bits Intel 8086. Plus tard, les processeurs Intel 80286, Intel 80386, Intel 80486 avec des modifications, divers modèles d'Intel Pentium, Pentium MMX, Pentium Pro, Pentium II, Celeron, Pentium III ont été produits. Modèle le plus récent d'Intel est le processeur Pentium IV. Les autres fabricants de processeurs incluent AMD avec les modèles AMD-K6, Athlon, Duron et Cyrix.
Pneus
Avec d'autres appareils, et principalement avec la RAM, le processeur est connecté par des groupes de conducteurs appelés bus. Il existe trois pneus principaux :
bus de données,
bus d'adresses,
bus de commande.
Bus d'adresses. Les données transmises sur ce bus sont traitées comme des adresses de cellules RAM. C'est à partir de ce bus que le processeur lit les adresses des instructions à exécuter, ainsi que les données avec lesquelles les instructions opèrent. V processeurs modernes le bus d'adresse est de 32 bits, c'est-à-dire qu'il est constitué de 32 conducteurs parallèles.
Bus de données. Ce bus est utilisé pour copier les données de la RAM vers les registres du processeur et vice versa. Sur PC Processeurs Intel Bus de données Pentium 64 bits. Cela signifie que dans un cycle, 8 octets de données sont reçus à la fois pour le traitement.
Bus de commande. Ce bus reçoit des commandes de la RAM, qui sont exécutées par le processeur. Les commandes sont représentées sous forme d'octets. Commandes simples imbriquées dans un octet, mais il existe également des commandes qui nécessitent deux, trois octets ou plus. La plupart des processeurs modernes ont un bus de commande 32 bits, bien qu'il existe des processeurs 64 bits avec un bus de commande.
Les bus de la carte mère sont utilisés pour plus que la simple communication avec le processeur. Tous les autres périphériques internes de la carte mère, ainsi que les périphériques qui s'y connectent, communiquent entre eux à l'aide de bus. Les performances du PC dans son ensemble dépendent largement de l'architecture de ces éléments.
Principales interfaces de bus des cartes mères :
EST UN(Architecture standard de l'industrie). Permet de relier tous les appareils entre eux unité système et fournit également une connexion facile de nouveaux appareils via des emplacements standard. La bande passante va jusqu'à 5,5 Mo/s. V ordinateurs modernes ne peut être utilisé que pour se connecter périphériques externes qui ne nécessitent pas plus de bande passante ( cartes son, modems, etc.).
EISA(ISA étendu). Extension de la norme ISA. Le débit est passé à 32 Mo/s. Comme la norme ISA, cette norme a épuisé ses capacités et à l'avenir, la sortie de cartes prenant en charge ces interfaces cessera.
VLB(Bus local VESA). Interface de bus local standard VESA. Le bus local connecte le processeur à la RAM, en contournant le bus principal. Il fonctionne à une fréquence plus élevée que le bus principal et permet des taux de transfert de données plus élevés. Plus tard, une interface pour connecter une carte vidéo a été "intégrée" dans le bus local, ce qui nécessite une bande passante accrue, ce qui a conduit à l'émergence de la norme VLB. La bande passante va jusqu'à 130 Mo/s, la fréquence d'horloge de fonctionnement est de 50 MHz, mais cela dépend du nombre d'appareils connectés au bus, ce qui est le principal inconvénient de l'interface VLB.
PCI(Interconnexion de composants périphériques). Norme de connexion de périphériques externes introduite dans les PC basés sur le processeur Pentium. Fondamentalement, il s'agit d'une interface de bus local avec des connecteurs pour connecter des composants externes. Cette interface prend en charge les fréquences de bus jusqu'à 66 MHz et offre des performances jusqu'à 264 Mo/s, quel que soit le nombre d'appareils connectés. Une innovation importante de cette norme est la prise en charge du mécanisme plug-and-play, dont l'essence est qu'après connexion physique périphérique externe au connecteur de bus PCI, ce périphérique est automatiquement configuré.
FSB(Le devant du bus). A partir du processeur Pentium Pro, un bus FSB spécial est utilisé pour communiquer avec la RAM. Ce bus fonctionne à une fréquence de 100-133 MHz et a une bande passante allant jusqu'à 800 Mo/s. La fréquence bus FSB c'est le paramètre principal, c'est elle qui est indiquée dans le cahier des charges de la carte mère. Le bus PCI a uniquement pour fonction de connecter de nouveaux périphériques externes.
AGP(Port graphique avancé). Interface de bus spéciale pour connecter des adaptateurs vidéo. Conçu en raison du fait que les paramètres du bus PCI ne répondent pas aux exigences de performances des cartes vidéo. La fréquence de ce bus est de 33 ou 66 MHz, la bande passante va jusqu'à 1066 Mo/s.
USB(Bus universel en série). La norme de bus série universel définit nouvelle façon interaction de l'ordinateur avec les équipements périphériques. Il permet de connecter jusqu'à 256 périphériques série différents et les périphériques peuvent être connectés en guirlande. Les performances du bus USB sont relativement faibles à 1,55 Mbps. Parmi les avantages de cette norme, il convient de noter la possibilité de connecter et de déconnecter des appareils en "mode chaud" (c'est-à-dire sans redémarrer l'ordinateur), ainsi que la possibilité de combiner plusieurs ordinateurs en un simple réseau sans utiliser de matériel spécial et logiciels.
La mémoire interne fait référence à tous les types de périphériques de stockage situés sur la carte mère. Il s'agit notamment de la mémoire vive, de la mémoire morte et de la mémoire non volatile.
OpérationnelMémoireRAM (mémoire à accès aléatoire)
La mémoire RAM est un réseau de cellules cristallines capables de stocker des données. Il est utilisé pour l'échange en ligne d'informations (commandes et données) entre le processeur, la mémoire externe et les systèmes périphériques. À partir de celui-ci, le processeur récupère des programmes et des données à traiter, les résultats obtenus y sont écrits. Le nom "opérationnel" vient du fait qu'il est très rapide et que le processeur n'a pas besoin d'attendre lors de la lecture des données de la mémoire ou de l'écriture. Cependant, les données ne sont enregistrées que temporairement lorsque l'ordinateur est allumé, sinon elles disparaîtront.
Par le principe physique d'action, on distingue la mémoire dynamique DRACHME et mémoire statique SRAM.
Les cellules de mémoire dynamique peuvent être représentées comme des microcondensateurs capables d'accumuler charge électrique... Inconvénients de la mémoire DRAM : l'écriture et la lecture des données sont plus lentes, nécessitent une recharge constante. Avantages : facilité de mise en œuvre et faible coût.
Les cellules de mémoire statiques peuvent être considérées comme des microéléments électroniques - des déclencheurs constitués de transistors. Le déclencheur ne stocke pas la charge, mais l'état (marche/arrêt). Avantages de la SRAM : performances nettement plus rapides. Inconvénients : processus de fabrication plus complexe sur le plan technologique et, par conséquent, coût plus élevé.
Les puces de mémoire dynamique sont utilisées comme RAM principale et les puces de mémoire statique sont utilisées pour la mémoire cache.
Chaque cellule mémoire a sa propre adresse, exprimée sous forme de nombre. Les PC modernes basés sur des processeurs Intel Pentuim utilisent un adressage 32 bits. Cela signifie qu'il y a 232 adresses indépendantes au total, c'est-à-dire que l'espace d'adressage possible est de 4,3 Go. Cependant, cela ne signifie pas qu'il peut y avoir exactement autant de RAM dans le système. La taille maximale de la mémoire est déterminée par le chipset de la carte mère et est généralement de plusieurs centaines de mégaoctets.
La RAM de l'ordinateur est située sur des panneaux standard appelés modules. Les modules RAM sont insérés dans les connecteurs correspondants sur la carte mère. Structurellement, les modules de mémoire ont deux versions - à une rangée ( SIMM - modules) et à deux rangées ( DIMM - modules). Sur les ordinateurs équipés de processeurs Pentium, les modules à une rangée ne peuvent être utilisés que par paires (le nombre de connecteurs pour leur installation sur la carte mère est toujours pair). Les modules DIMM peuvent être installés un par un. Vous ne pouvez pas combiner différents modules sur une même carte.
Principales caractéristiques des modules RAM :
Mémoire,
temps d'accès.
SIMM - les modules ont un volume de 4, 8, 16, 32, 64 mégaoctets; DIMM - modules - 16, 32, 64, 128, 256, 512 Mo. Le temps d'accès montre combien de temps il faut pour accéder aux cellules de mémoire, moins c'est mieux. Mesuré en nanosecondes. SIMM - modules - 50-70 ns, DIMM - modules - 7-10 ns.
ROM (mémoire en lecture seule)
Au moment d'allumer l'ordinateur, il n'y a pas de données dans sa RAM, car la RAM ne peut pas enregistrer de données lorsque l'ordinateur est éteint. Mais le processeur a besoin de commandes, y compris immédiatement après la mise sous tension. Par conséquent, le processeur adresse une adresse de début spéciale, qu'il connaît toujours, pour sa première commande. Cette adresse pointe vers la mémoire, qui est communément appelée ROM ou mémoire morte (ROM). La puce ROM est capable de stocker des informations pendant une longue période, même lorsque l'ordinateur est éteint. Ils disent que les programmes qui se trouvent dans la ROM y sont "câblés" - ils y sont écrits au stade de la fabrication du microcircuit. L'ensemble des programmes situés dans la ROM forme le système d'entrée/sortie de base BIOS (Basic Input Output System).
Le but principal de ces programmes est de vérifier la composition et l'opérabilité du système et de fournir une interaction avec le clavier, le moniteur, les disques durs et les disquettes.
Mémoire CMOS non volatile
Le travail de tels appareils standards, comme un clavier, peut être entretenu par des programmes BIOS, mais de tels moyens ne peuvent pas fournir à un robot tous les périphériques possibles (en raison de leur grande variété et de la présence d'un grand nombre de paramètres différents). Mais pour leur travail, les programmes du BIOS ont besoin de toutes les informations sur la configuration actuelle du système. Pour une raison évidente, ces informations ne peuvent être stockées ni en RAM ni en mémoire permanente. Surtout à ces fins, la carte mère dispose d'une puce de mémoire non volatile appelée CMOS. Elle diffère de la RAM en ce que son contenu ne disparaît pas lorsque l'ordinateur est éteint, mais à partir de mémoire permanente il diffère en ce que les données peuvent y être saisies et modifiées indépendamment, en fonction de l'équipement inclus dans le système.
La puce mémoire CMOS est alimentée en permanence par une petite batterie située sur la carte mère. Cette mémoire stocke des données sur les flexibles et disques durs, processeurs, etc. Le fait que l'ordinateur garde clairement une trace de la date et de l'heure est également dû au fait que ces informations sont constamment stockées (et mises à jour) dans la mémoire CMOS. Ainsi, les programmes du BIOS lisent les données sur la composition Système d'ordinateur de la puce CMOS, après quoi ils peuvent accéder au disque dur et à d'autres périphériques.
Questions de contrôle
Qu'est-ce qu'une carte mère ? Quels sont les composants d'un ordinateur personnel dessus ?
Quelle est l'exécution des programmes par le processeur central ?
Quels sont les principaux paramètres du processeur ? Qu'est-ce qui caractérise la fréquence d'horloge et dans quelles unités est-elle mesurée ?
Qu'est-ce que la mémoire cache ? Niveaux de cache ?
A quoi servent les pneus ? Quels types de pneus existe-t-il ?
Quelles interfaces de bus de la carte mère connaissez-vous ?
Quelle est la différence entre la RAM et la mémoire morte ?
Que sont les processeurs RISC ? En quoi diffèrent-ils des processeurs CISC ?
Dans quelle mémoire les programmes du BIOS sont-ils stockés ?
Quelles informations sont stockées dans la mémoire non volatile ?
Quels types de RAM connaissez-vous ? Quelle est la différence entre eux ?
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La mémoire externe est une mémoire réalisée sous la forme de dispositifs externes, par rapport à la carte mère, avec différents principes de stockage d'informations et types de supports, conçus pour le stockage à long terme d'informations. En particulier, dans mémoire externe tout est stocké Logiciel ordinateur. Les périphériques de mémoire externes peuvent être situés à la fois dans l'unité centrale de l'ordinateur et dans bâtiments séparés... Physiquement, la mémoire externe est implémentée sous la forme de lecteurs. Les périphériques de stockage sont des périphériques de stockage conçus pour le stockage à long terme (qui ne dépend pas de l'alimentation électrique) de grandes quantités d'informations. Les capacités de stockage sont des centaines de fois supérieures à celles de la RAM, voire illimitées lorsqu'il s'agit de supports amovibles.
Un lecteur peut être considéré comme un ensemble de médias et son lecteur associé. Distinguez les lecteurs avec des supports amovibles et permanents. Un lecteur est la combinaison d'un mécanisme de lecture-écriture avec des circuits de commande électroniques associés. Sa conception est déterminée par le principe de fonctionnement et le type de transporteur. Un support est un support physique pour stocker des informations, en apparence il peut s'agir d'un disque ou d'une bande. Selon le principe de mémorisation, on distingue les supports magnétiques, optiques et magnéto-optiques. Les supports de bande ne peuvent être que magnétiques ; dans les supports de disque, des méthodes magnétiques, magnéto-optiques et optiques d'enregistrement et de lecture des informations sont utilisées.
Les plus courants sont les lecteurs de disques magnétiques, qui sont divisés en disques durs(disque dur) et lecteurs de disquettes(NGMD), et lecteurs optiques tels que les CD-ROM, les CD-R, les CD-RW et les DVD-ROM.
Disques durs (HDD)
Le disque dur est le périphérique principal pour le stockage à long terme de grandes quantités de données et de programmes. Autres noms : disque dur, disque dur, HDD (Hard Disk Drive). Extérieurement, le disque dur est un boîtier plat, hermétiquement fermé, à l'intérieur duquel se trouvent plusieurs plaques rondes rigides en aluminium ou en verre sur un axe commun. La surface de l'un des disques est recouverte d'une fine couche ferromagnétique (une substance qui réagit à un champ magnétique externe), en fait, les données enregistrées y sont stockées. Dans ce cas, l'enregistrement est effectué sur les deux faces de chaque plaque (sauf pour les extrêmes) à l'aide d'un bloc de têtes magnétiques spéciales. Chaque tête est située au-dessus de la surface de travail du disque à une distance de 0,5-0,13 microns. La pile de disques tourne en continu et à haute fréquence (4500-10000 rpm), par conséquent, le contact mécanique des têtes et des disques est inacceptable.
L'enregistrement des données sur le disque dur s'effectue comme suit. Lorsque le courant traversant la tête change, la force du champ magnétique dynamique dans l'espace entre la surface et la tête change, ce qui entraîne une modification du champ magnétique stationnaire des parties ferromagnétiques du revêtement du disque. L'opération de lecture s'effectue dans l'ordre inverse. Les particules magnétisées du revêtement ferromagnétique sont à l'origine de la force électromotrice d'auto-induction de la tête magnétique. Les signaux électromagnétiques qui surviennent dans ce cas sont amplifiés et transmis pour traitement.
Le travail du disque dur est contrôlé par un périphérique matériel-logique spécial - un contrôleur disque dur... Dans le passé, il s'agissait d'une carte fille séparée qui était connectée via des slots à la carte mère. Dans les ordinateurs modernes, les fonctions d'un contrôleur de disque dur sont assurées par des microcircuits spéciaux situés dans le chipset.
Le lecteur peut avoir jusqu'à dix lecteurs. Leur surface est divisée en cercles appelés pistes. Chaque piste a son propre numéro. Les pistes portant les mêmes numéros, situées les unes au-dessus des autres sur des disques différents, forment un cylindre. Les pistes sur le disque sont divisées en secteurs (la numérotation commence à partir de un). Le secteur occupe 571 octets : 512 est réservé à l'enregistrement des informations nécessaires, le reste se trouve sous l'en-tête (préfixe), qui détermine le début et le numéro de la section et la fin (suffixe) où il est écrit somme de contrôle nécessaire pour vérifier l'intégrité des données stockées. Les secteurs et les pistes sont générés lors du formatage du disque. Le formatage est effectué par l'utilisateur à l'aide de programmes spéciaux. Aucune information ne peut être écrite sur un disque non formaté. Disque dur peut être partitionné en lecteurs logiques. C'est pratique car le fait d'avoir plusieurs lecteurs logiques facilite la structure des données stockées sur le disque dur.
Il existe un grand nombre de différents modèles disques durs de nombreuses entreprises telles que Seagate, Maxtor, Quantum, Fujitsu, etc. Pour assurer la compatibilité des disques durs, des normes ont été développées pour leurs caractéristiques, qui déterminent la nomenclature des conducteurs de connexion, leur placement dans les connecteurs adaptateurs et les paramètres électriques des signaux. Les standards d'interface IDE (Integrated Drive Electronics) ou ATA et les plus productifs EIDE (Enhanced IDE) et SCSI (Small Computer System Interface) sont communs. Les caractéristiques des interfaces par lesquelles les disques durs sont connectés à la carte mère déterminent en grande partie les performances des disques durs modernes.
Parmi les autres paramètres qui affectent les performances du disque dur, il convient de noter les éléments suivants :
vitesse du disque- De nos jours, des disques EIDE avec une fréquence de circulation de 4500-7200 rpm et des disques SCSI sont produits - 7500-10000 rpm;
capacité de cache- dans tous les lecteurs de disque modernes, un tampon de cache est installé, ce qui accélère l'échange de données; plus sa capacité est grande, plus il est probable que le cache contienne les informations nécessaires qui n'ont pas besoin d'être lues sur le disque (ce processus est des milliers de fois plus lent) ; capacité du tampon de cache dans différents appareils peut varier de 64 Ko à 2 Mo ;
temps d'accès moyen- le temps (en millisecondes) pendant lequel le bloc de tête passe d'un cylindre à l'autre. Dépend de la conception de l'actionneur et est d'environ 10-13 millisecondes ;
temporisation- c'est le temps écoulé depuis le positionnement de l'unité de tête sur le cylindre souhaité jusqu'au positionnement d'une tête spécifique sur un secteur spécifique, autrement dit, c'est le temps de rechercher le secteur souhaité ;
taux de change- détermine la quantité de données pouvant être transférées du lecteur vers le microprocesseur et vers direction inverse pendant certaines périodes; valeur maximum ce paramètre est égal à la bande passante de l'interface disque et dépend du mode utilisé : PIO ou DMA ; en mode PIO, l'échange de données entre le disque et le contrôleur s'effectue avec une participation directe unité centrale de traitement plus le numéro de mode PIO est élevé, plus le débit en bauds est élevé ; le travail en mode DMA (Direct Memory Access) permet de transférer les données directement vers la RAM sans la participation d'un processeur ; taux de transfert de données dans le moderne disques durs fluctue entre 30 et 60 Mo / s.
Lecteurs de disquettes (lecteurs de disquettes)
Le lecteur de disquette ou le lecteur de disque est intégré à l'unité centrale. Les supports flexibles pour lecteurs de disquettes sont produits sous la forme de disquettes (autre nom de disquette). En fait, le support est un disque plat avec un film spécial assez dense recouvert d'une couche ferromagnétique et placé dans une enveloppe protectrice avec un loquet mobile dans la partie supérieure. Les disquettes sont principalement utilisées pour transférer rapidement de petites quantités d'informations d'un ordinateur à un autre. Les données enregistrées sur une disquette peuvent être protégées contre l'effacement ou l'écrasement. Pour ce faire, déplacez le petit loquet de sécurité au bas de la disquette afin qu'une fenêtre ouverte se forme. Afin de permettre l'enregistrement, ce loquet doit être reculé et la fenêtre doit être fermée.
La face avant du lecteur est située sur la face avant de l'unité centrale, elle comporte une poche fermée par un volet où est insérée une disquette, un bouton pour retirer une disquette et un voyant lumineux. La disquette est insérée dans le lecteur avec le loquet supérieur vers l'avant ; elle doit être insérée dans le logement du lecteur et poussée doucement vers l'avant jusqu'à ce qu'elle s'enclenche. Le sens d'insertion correct de la disquette est indiqué par une flèche sur le boîtier en plastique. Pour retirer la disquette du lecteur, vous devez appuyer sur son bouton. Le voyant du lecteur de disquette indique que le périphérique est occupé (si le voyant est allumé, il est déconseillé de retirer la disquette). Contrairement à un disque dur, un disque dans un lecteur de disquettes est entraîné en rotation uniquement sur une commande de lecture ou d'écriture, à d'autres moments, il est au repos. La tête de lecture-écriture pendant le fonctionnement entre en contact mécaniquement avec la surface de la disquette, ce qui entraîne une usure rapide des disquettes.
Comme pour un disque dur, la surface d'une disquette est divisée en pistes, elles-mêmes divisées en secteurs. Les secteurs et les pistes sont obtenus en formatant une disquette. Les disquettes sont maintenant fournies formatées.
Les principaux paramètres d'une disquette sont la taille technologique (en pouces), la densité d'enregistrement et la capacité totale. Il y a 3,5 "disquettes" et 5,25" disquettes (plus utilisées) par taille. La densité d'enregistrement peut être simple SD (Single Density), double DD (Double Density) et haute HD (High Density). La capacité standard d'une disquette de 3,5 pouces est de 1,44 Mo, il est possible d'utiliser des disquettes de 720 Ko. La norme actuelle est celle des disquettes 3,5 pouces, haute densité HD d'une capacité de 1,44 Mo.
Objet du travail : détermination des performances du processeur sur des opérations élémentaires.
Développer un code de programme pour déterminer la fréquence d'horloge du processeur ;
Développer un code de programme pour déterminer le temps passé à effectuer 1 000 000 d'opérations arithmétiques d'addition, de division, ainsi qu'à effectuer 1 000 000 d'opérations trigonométriques ;
À l'aide du logiciel développé, effectuez une étude des performances de divers processeurs.
Les machines de calcul sont commandées selon un programme préalablement préparé. Le processeur est responsable de l'exécution de ce programme. Tout programme est constitué d'un ensemble d'opérations élémentaires qui copient des données, des opérations arithmétiques, contrôlent le déroulement du programme, etc.
Le cycle élémentaire d'un processeur est un cycle machine. Chaque cycle de la machine est effectué pendant un intervalle de temps strictement défini. Cette fréquence est fournie par un générateur d'horloge. Le nombre de cycles d'horloge par unité de temps est appelé vitesse d'horloge du processeur.
Considérez l'architecture du processeur x86 (32 bits). Pour copier les données, utilisez l'instruction mnémonique assembleur :
source de puits mov
Les sources et les récepteurs peuvent être des registres internes ou des cellules de la mémoire externe. Si l'opération consiste à copier d'un registre à un autre, alors cette opération est appelée registre-registre, si de registre à mémoire externe, puis registre-mémoire et de mémoire à registre - registre-mémoire. Il est nécessaire de déterminer le nombre de ticks passés à l'exécution d'une telle instruction.
Il existe une instruction de processeur qui renvoie le nombre de cycles depuis le démarrage du processeur - rdtsc sous la forme d'un entier de 64 bits. Le résultat est stocké dans les registres EDX (high 4 bytes) et EAX (low). La capacité d'un nombre de 32 bits permet de stocker une valeur jusqu'à 2 32, c'est-à-dire qu'un processeur à 1 GHz incrémentera le nombre le plus bas de 4,2 secondes, puis incrémentera seulement le nombre le plus élevé, qui ne débordera que en 572 ans.
Détermination de la vitesse d'horloge du processeur
Pour ce faire, il est nécessaire de sauvegarder la valeur du compteur d'horloge dans la mémoire externe, d'appeler le système d'exploitation pour suspendre l'exécution du programme pendant un intervalle de temps spécifié, de soustraire la valeur précédente stockée dans la mémoire externe de la nouvelle valeur de l'horloge compteur, et trouver le rapport de la différence obtenue à l'intervalle de temps écoulé. Ce sera la fréquence d'horloge.
Cela n'a aucun sens de prendre en compte les corrections pour les cycles épuisés tout en sauvegardant les résultats intermédiaires, puisque cette valeur est inférieure de plusieurs ordres de grandeur au nombre de cycles du processeur par 1 s.
Nous utilisons la fonction système Sleep(), qui arrête le thread pendant un intervalle de temps spécifié.
void Sleep (IN DWORD dwMilliseconds);
Fichier d'en-tête inclus : windows.h (déclaration dans winbase.h)
L'implémentation du logiciel ressemble à ceci :
non signéintuHigh, uLow ;
rdtsc ; obtenir le nombre de cycles du processeur à partir de
; le début de ses travaux
mov uLow, EAX ; garder la partie basse
mov uHigh, EDX ; garder haut
sub EAX, uLow ; différence des parties inférieures des valeurs du compteur de cycles
sbb EDX, uHigh ; différence d'ordre élevé, y compris le drapeau
; porter CF (Carry Flag)
déplacer uBas, EAX ; enregistrer la vitesse d'horloge du processeur sur
mov uHaut, EDX; variables uHigh et uLow
Au début des travaux de laboratoire, on notait déjà qu'un processeur avec une fréquence de 1 GHz devrait mettre 4,2 secondes pour incrémenter les bits les moins significatifs du nombre de cycles d'horloge. Si la fréquence du processeur est beaucoup plus élevée, alors par souci de simplicité, vous devez réduire le temps de pause, par exemple, à 500 ms ou même moins. Vous devez également tenir compte de ce temps lors de la conversion de la fréquence en MHz.
Unité centrale de traitement (CPU ou unité centrale de traitement - CPU ; unité centrale de traitement anglais, CPU, littéralement - unité centrale de traitement) - exécuteur d'instructions machine, partie Matériel un ordinateur ou un contrôleur logique programmable ; est responsable de l'exécution des opérations spécifiées par les programmes. MP a une structure complexe sous forme d'électronique circuits logiques... Ses composants comprennent :
1) ALU - un dispositif arithmétique et logique conçu pour effectuer des opérations arithmétiques et opérations logiques sur les adresses de données et de mémoire ;
2) Registres ou mémoire du microprocesseur
Mémoire super-opérative fonctionnant à la vitesse du processeur, ALU travaille avec eux ;
3) BU - unité de contrôle - contrôle du fonctionnement de tous les nœuds MP en générant et en transférant à ses autres composants des impulsions de contrôle provenant de
générateur d'horloge à quartz, qui, lorsque le PC est allumé, commence à vibrer avec
fréquence constante. Ces fluctuations ont donné le ton pour l'ensemble de la carte mère ; Le processeur « communique » avec d'autres dispositifs (RAM) à l'aide de bus de données, d'adresses et de contrôle. La largeur du bus est toujours un multiple de 8 (on comprend pourquoi, s'il s'agit d'octets), modifiable en cours de route développement historique matériel informatique et est différent pour différents modèles, et pas le même pour le bus de données et le bus d'adresse.
La largeur de bit du bus de données indique combien d'informations (combien d'octets) peuvent être transférées à la fois (par cycle d'horloge). La largeur de bit du bus d'adresses détermine la quantité maximale de RAM avec laquelle le processeur peut fonctionner.
La puissance (performances) d'un processeur est influencée non seulement par sa fréquence d'horloge et la largeur du bus de données, mais aussi par la quantité de mémoire cache.
Spécifications du processeur :
1 .Fréquence d'horloge est le nombre d'opérations que le processeur peut effectuer par seconde. L'unité est le MHz et le GHz (mégahertz et gigahertz). 1 MHz - signifie que le processeur peut effectuer 1 million d'opérations par seconde, si le processeur est à 3,16 GHz - il peut donc effectuer 3 milliards 166 millions d'opérations en 1 seconde.
Il existe deux types de vitesses d'horloge, internes et externes.
Fréquence d'horloge interne-c'est fréquence d'horloge, s qui se déroule à l'intérieur du processeur.
Fréquence d'horloge externe ou fréquence du bus système est la fréquence d'horloge, s
qui est l'échange de données entre le processeur et la RAM de l'ordinateur.
Jusqu'en 1992, les fréquences internes et externes des processeurs étaient les mêmes, et en 1992 Intelligence introduit le processeur 80486DX2, dans lequel les fréquences internes et externes étaient différentes
La fréquence interne était 2 fois plus élevée que la fréquence externe. Deux types de ces processeurs sont sortis avec des fréquences de 25/50 MHz et 33/66 MHz, puis Intel a sorti le processeur 80486DX4 avec une fréquence interne triplée (33/100 MHz).
Dans les processeurs modernes, par exemple, avec une vitesse d'horloge du processeur de 3 GHz, la fréquence du bus système est de 800 MHz.
2 .Une autre caractéristique principale d'un processeur est sa capacité..
La largeur de bit du processeur est déterminée par la largeur de bit de ses registres.
Un ordinateur peut fonctionner simultanément avec un ensemble limité d'unités d'information. Cet ensemble dépend de la largeur de bit des registres internes. Une décharge est une unité de stockage d'informations. Dans un cycle de travail, l'ordinateur peut traiter la quantité d'informations pouvant tenir dans les registres. Si les registres peuvent stocker 8 unités d'informations, alors ils sont à 8 bits et le processeur est à 8 bits, si les registres sont à 16 bits, alors le processeur est à 16 bits, etc. Plus la profondeur de bits du processeur est élevée, plus il peut traiter d'informations en un cycle, ce qui signifie que plus le processeur fonctionne rapidement.
Le processeur Pentium 4 est en 32 bits. De nos jours, de plus en plus de processeurs sont en 64 bits.
3.Cache du processeur- un paramètre assez important, plus il est grand, plus il y a de données stockées dans la mémoire spéciale, ce qui accélère le processeur. Le cache du processeur contient des données qui peuvent être nécessaires pour travailler dans un avenir très proche. Pour ne pas vous tromper dans les niveaux de cache - rappelez-vous une propriété : le cache de premier niveau est le plus rapide, mais le plus petit, le deuxième - plus lent, mais plus grand et le cache de troisième niveau est le plus lent et le plus grand (le cas échéant)
4. Processus technique (parfois ils écrivent la technologie)-pas la caractéristique principale d'un processeur pour un profane ordinaire, mais vous devez le connaître pour comprendre les articles abscons sur les sites informatiques. Moins il y a de processus, comme on dit, mieux c'est. En fait, c'est la zone du cristal sur le processeur. Plus les cristaux sont petits, plus ils peuvent s'adapter, augmentant ainsi la fréquence d'horloge. Et même un cristal plus petit a besoin de moins de tension pour être appliqué, par conséquent, la génération de chaleur diminue, donc encore une fois, vous pouvez augmenter la fréquence d'horloge. Cette chaîne est donnée à titre d'exemple pour que vous compreniez comment tout est interconnecté. Le processus n'est peut-être pas écrit dans les listes de prix, mais il est presque toujours mentionné dans les avis.
5. Prise—Ce paramètre est nécessaire pour standardiser tous les processeurs par des connecteurs à la carte mère. Par exemple, Socket LGA775 - si vous trouvez une telle caractéristique sur une carte mère, seuls les processeurs étiquetés Socket LGA775 et aucun autre ne l'adapteront. La règle inverse s'applique également.
Le système d'interface est :
Bus de contrôle (ШУ) - conçu pour transmettre des impulsions de contrôle et synchroniser des signaux à tous les appareils PC ; -bus d'adresse (ША) - conçu pour transmettre le code de l'adresse de la cellule mémoire ou du port d'entrée/sortie d'un appareil externe ;
Bus de données (SD) - conçu pour la transmission parallèle de tous les bits du code numérique ; -bus d'alimentation - pour connecter toutes les unités PC au système d'alimentation.
Le système d'interface fournit trois directions de transfert d'informations :
Entre MP et RAM ;
Entre MP et ports d'entrée/sortie d'appareils externes ;
Entre la RAM et les ports E/S des périphériques externes.
Échange d'informations entre les appareils et bus système se produit en utilisant des codes ASCII.
Mémoire
La mémoire est un dispositif permettant de stocker des informations sous forme de données et de programmes. La mémoire est principalement divisée en mémoire interne (située sur carte mère) et externe (placé sur une variété de supports externes).
La mémoire interne, à son tour, est subdivisée en :
- ROM(mémoire en lecture seule) ou ROM (mémoire en lecture seule), qui contient - des informations permanentes stockées même lorsque l'alimentation est coupée, qui est utilisée pour tester la mémoire et le matériel informatique, amorcer PC au démarrage. L'enregistrement sur une cassette ROM spéciale a lieu à l'usine du fabricant du PC et porte les traits de son individualité. La taille de la ROM est relativement petite - de 64 à 256 Ko.
- RAM(mémoire à accès aléatoire) ou RAM (mémoire à accès aléatoire) est utilisée pour le stockage en ligne de programmes et de données qui ne sont stockés que pour la durée de fonctionnement du PC. Il est volatile, les informations sont perdues lors de la mise hors tension. L'OP se distingue par ses fonctions spéciales et ses spécificités d'accès :
o OP stocke non seulement les données, mais aussi le programme exécutable ;
o MP a la capacité d'accéder directement à l'OP, en contournant le système d'entrée/sortie.
Mémoire cache - a un temps d'accès court, sert au stockage temporaire des résultats intermédiaires et du contenu des cellules les plus fréquemment utilisées du PO et des registres
L'organisation logique de la mémoire est l'adressage, l'emplacement des données est déterminé par le logiciel installé sur le PC, à savoir l'OS.
Mémoire externe. Les supports de stockage externes sont très divers, la classification proposée tient compte du type de support, c'est-à-dire des supports. un objet matériel capable de stocker des informations.
Lecteurs de bande est historiquement apparu plus tôt que les lecteurs de disques magnétiques. Les lecteurs de bobines sont utilisés dans les superordinateurs et les ordinateurs centraux.
Disques se référer à des supports d'information à accès direct, c'est-à-dire que le PC peut se référer à la piste sur laquelle commence la section avec les informations requises ou où de nouvelles informations doivent être enregistrées directement.
Disques magnétiques(MD) - des matériaux magnétiques aux propriétés spéciales sont utilisés comme support de stockage, ce qui permet de fixer deux directions d'aimantation. Rarement utilisé aujourd'hui.
Disque dur ou « disques durs » sont en alliages d'aluminium ou en céramique et recouverts de ferrolac, ainsi qu'un bloc de têtes magnétiques sont placés dans un boîtier hermétiquement fermé. La capacité de stockage due à l'enregistrement extrêmement dense atteint plusieurs gigaoctets, les performances sont également supérieures à celles des disques amovibles (en raison d'une augmentation de la vitesse de rotation, puisque le disque est fixé rigidement sur l'axe de rotation). Le premier modèle est apparu chez IBM en 1973. Il avait une capacité de 16 Ko et 30 pistes / 30 secteurs, ce qui coïncidait par coïncidence avec le calibre du célèbre fusil de chasse 30 "730" Winchester.
Chaque disque dur subit une procédure de formatage de bas niveau - des informations de service sont écrites sur le support, qui détermine la disposition des cylindres de disque en secteurs et les numérote, les secteurs défectueux sont marqués pour les exclure du processus d'exploitation du disque. Le PC a un ou deux disques. Un chemin de fer peut être divisé en utilisant programme spécial sur plusieurs disques logiques et travaillez avec eux comme avec différents disques durs.
pgcd(lecteurs optiques) disques optiques laser ou disques compacts (CD, DVD) Le lecteur optique du PC lit cette piste avec un faisceau laser. En raison de l'enregistrement extrêmement dense, ils ont une capacité allant jusqu'à 8 Go.
Mémoire flash- une sorte de mémoire non volatile réinscriptible à semi-conducteur (EPROM).
Il peut être lu autant de fois que vous le souhaitez (au cours de la période de stockage des données, généralement de 10 à 100 ans), mais vous ne pouvez écrire dans cette mémoire qu'un nombre limité de fois (le maximum est d'environ un million de cycles). La mémoire flash est très répandue et peut supporter environ 100 000 cycles de réécriture - bien plus qu'une disquette ou un CD-RW ne peut en supporter.