Перспективные технологии развития ПК

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Функциональная и структурная организация ПК

1.1 Основные блоки ПК и их назначение

В настоящее время мировой парк компьютеров составляет более полумиллиарда штук, из них около 95% - это персональные компьютеры (компьютеров типа IBM PC более 80% всех ПК).

Персональные компьютеры (ПК) относятся к классу микрокомпьютеров, для удовлетворения требованиям общедоступности и универсальности применения должны обладать следующими качествами:

· малая стоимость ПК, находящаяся в пределах доступности для индивидуального покупателя;

· автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;

· гибкость архитектуры, обеспечивающая ее адаптируемость к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования, в быту;

· дружественность операционной системы и прочего программного обеспечения, обусловливающая возможность работы с ней пользователя без специальной профессиональной подготовки;

· высокая надежность работы (более 5000 часов наработки на отказ).

Наибольшей популярностью в настоящее время пользуются персональные компьютеры фирмы IBM, первые модели которых появились в 1981 году, и их аналоги других фирм; существенно уступают по популярности ПК фирмы Apple (Macintosh), занимающие по распространенности 2-е место[12, c.94].

Самыми распространенными моделями компьютеров в настоящее время являются IBM PC с микропроцессорами Pentium 4 и Core 2.

Обобщенные характеристики современных персональных компьютеров IBM PC приведены в табл. 1.1 [6, c.73].

Таблица 1.1. Основные усредненные характеристики ПК IBM PC

Параметр	Тип микропроцессора
	80486 DX	Pentium	Pentium Celeron	Pentium II	Pentium III	Pentium 4	Core 2 Duo
Тактовая частота,МГц	50-100	75-200	330-800	220-500	500-900	1000-3600	1000-3000
Разрядность, бит	32	64	64	64	64	64	64
Объем ОЗУ, Мбайт	4,8,16	8,16,32	32,64,128	32,64,128	64,128,256	256,512, 1024	512,1024, 2048
Объем кэш L2, Кбайт	256	256,512	128,256 512,1024	256,512, 1024	256, 512, 1024	512,1024, 2048	2048,4096
Емкость НМД,Гбайт	0,8-2,0	1,0-6,4	4,3-20,0	6,4-20,0	10,0-50,0	100,0-250,0	100,0-1000,0

Персональные компьютеры можно классифицировать по ряду признаков.

По поколениям персональные компьютеры делятся следующим образом:

· 1-го поколения -- используют 8-битовые микропроцессоры;

· 2-го поколения -- используют 16-битовые микропроцессоры;

· 3-го поколения -- используют 32-битовые микропроцессоры;

· 4-го поколения -- используют 64-битовые микропроцессоры.

Классификация ПК по конструктивным особенностям показана на рис. 1.1.

ПЕРСОНАЛЬНЫЕ ЭВМ

Стационарные (настольные)		Переносные

Портативные ПК		ПК - блокноты		Карманные ПК		Электронные секретари		Электронные записные книжки

Рис. 1.1. Классификация ПК по конструктивным особенностям

Структурная схема персонального компьютера представлена на рис.1.(см. приложение А).

Наиболее важными компонентами любого компьютера, обусловливающими его основные характеристики, являются микропроцессоры, системные чипсеты и интерфейсы.

Микропроцессор (МП), или Central Processing Unit (CPU), - функционально- законченное программно управляемое устройство обработки информации выполненное в виде одной или нескольких больших (БИС) или сверхбольших (СБИС) интегральных схем.

Микропроцессор выполняет следующие функции:

· вычисление адресов команд и операндов;

· выборку и дешифрацию команд из основной памяти (ОП);

· выборку данных из ОП, регистров МПП и регистров адаптеров внешних устройств (ВУ);

· прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание ВУ;

· обработку данных и их запись в ОП, регистры МПП и регистры адаптеров ВУ;

· выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков ПК;
переход к следующей команде.

Основными параметрами микропроцессоров являются:

· разрядность;

· рабочая тактовая частота;

· виды и размер кэш-памяти;

· состав инструкций;

· конструктив;

· энергопотребление;

· рабочее напряжение и т. д. [8, c.173].

Разрядность шины данных МП определяет количество разрядов, над которыми одновременно могут выполняться операции; разрядность шины адреса МП определяет его адресное пространство.

Адресное пространство - это максимальное количество ячеек основной памяти, которое может быть непосредственно адресовано микропроцессором.

Рабочая тактовая частота МП во многом определяет его внутреннее быстродействие, поскольку каждая команда выполняется за определенное количество тактов. Быстродействие (производительность) ПК зависит также и от тактовой частоты шины системной платы, с которой работает (может работать) МП

Кэш-память, устанавливаемая на плате МП, имеет два уровня:

· L1 - память 1-го уровня, находящаяся внутри основной микросхемы (ядра) МП и работающая всегда на полной частоте МП (впервые кэш L1 был введен в МП i486 и у МП i386SLC).

· L2 - память 2-го уровня, кристалл, размещаемый на плате МП и связанный с ядром внутренней микропроцессорной шиной (впервые введен в МП Pentium Pro). Память L2 может работать на полной или половинной частоте МП. Эффективность этой кэш-памяти зависит и от пропускной способности микропроцессорной шины.

Состав инструкции - перечень, вид и тип команд, автоматически исполняемых МП. От типа команд зависит классификационная группа МП (CISC, RISC, VLIW). Перечень и вид команд определяют непосредственно те процедуры, которые могут выполняться над данными в МП, и те категории данных, над которыми могут быть применены эти процедуры. Дополнительные инструкции в небольших количествах вводились во многих МП (386,486, Pentium Pro и др.), но существенное изменение состава инструкций произошло в МП i386, Pentium ММХ, Pentium III, Pentium 4, Pentium D, Core Duo.

Конструктив - определяет те физические разъемные соединения, которые используются для установки МП, и которые определяют пригодность материнской платы для установки МП. Разъемы имеют разную конструкцию (Slot - щелевой разъем, Socket - разъем-гнездо), разное количество контактов, на которые подаются различные сигналы.

Рабочее(ие) напряжение(ия) также является фактором пригодности материнской платы для установки МП.

Все микропроцессоры можно разделить на группы:

· CISC (Complex Instruction Set Command) с набором системы полных команд;

· RISC (Reduced Instruction Set Command) с набором системы усеченных команд;

· VLIW (Very Length Instruction Word) со сверхдлинным командным словом;

· MISC (Minimum Instruction Set Command) с минимальным набором системы команд и весьма высоким быстродействием.

Системные платы и чипсеты

Системная (systemboard, SB), или объединительная, также часто называемая материнской (motherboard, MB), плата - это важнейшая часть компьютера, содержащая его основные электронные компоненты. С помощью системной платы (СП) осуществляется взаимодействие между большинством устройств машины [23, c.189].

Важным параметром системной платы является тактовая частота, на которой она работает, вернее, частота ее системной шины (FSB). Современные СП имеют рабочие частоты 266,400,533,800 и 1066 МГц. Этот параметр особенно сильно влияет на производительность ПК, выполняющего задания, не содержащие большого количества математических операций, а связанные с процедурами пересылки информации (например, большинство преобразований экономической информации).

Конструктивно СП настольного компьютера представляет собой печатную плату площадью 600-1000 см2, на которой размещается большое число различных микросхем, разъемов и других элементов. Существуют разновидности конструкции СП:

· на плате жестко закреплены все необходимые для работы микросхемы - сейчас такие платы используются лишь в простейших домашних компьютерах, называемых одноплатными;

· непосредственно на системной плате размещается лишь минимальное количество микросхем, а все остальные компоненты объединяются при помощи системной шины и конструктивно устанавливаются на дополнительных платах (платах расширения), устанавливаемых в специальные разъемы (слоты), имеющиеся на материнской плате; компьютеры, использующие такую технологию, относятся к вычислительным системам с шинной архитектурой.

Современные профессиональные персональные компьютеры имеют именно шинную архитектуру [4. с.25].

В качестве примера на рис. 1.2 показано размещение основных компонентов на мультимедийной СП ТС430НХ [6. с.155].



Рис. 1.2. Системная плата ТС430НХ

На рисунке показаны:

1. Интегральная схема звукового адаптера Yamaha OPL4-ML - звуковая карта с поддержкой табличного синтеза звука Wave Table.

2. Интегральная схема звукового адаптера Yamaha OPL3-SA - звуковая карта с поддержкой цифрового частотно-модулированного синтеза звука.

3. Вход CD-ROM audio.

4. Разъем для подключения внешнего звукового адаптера.

5. Разъем для подключения телефонной линии.

6. Интегральная схема стереоадаптера аудио.

7. Разъемы ввода-вывода на задней панели ПК.

8. Последовательный порт COM2.

9. Разъем типа Socket 7 для микропроцессора.

10. Микросхемы кэш-памяти 2-го уровня.

11. Разъем питания материнской платы (два раздельных напряжения питания, 2,8 и 3,3 В).

12. Регулятор напряжения.

13. Разъемы (слоты) для микросхем оперативной памяти.

14. Разъем для подключения вентилятора микропроцессора.

15. Разъем для подключения дисководов гибких дисков.

16. Набор системных микросхем - чипсет i430HX.

17. Разъемы передней панели.

18. Разъем первичного канала дискового интерфейса IDE.

19. Разъем вторичного канала дискового интерфейса IDE.

20. Аккумулятор для системы CMOS (в том числе и для внутреннего таймера).

21. Интегральная схема контроллера шин PCI/ISA/IDE.

22. Блок конфигурационных перемычек («джамперов»).

23. Пьезоэлектрический системный динамик.

24. Интегральная схема контроллера ввода-вывода (для универсальной шины USB), поддерживающего интерфейсы гибких дисков, последовательных и параллельного порта, часов реального времени (таймера), контроллера клавиатуры и т. д.

25. Видеопамять - память графики типа EDO.

26. Видеокарта - графический контроллер S3 VIRGE, поддерживающий растровую и трехмерную графику.

27. Разъемы шины расширения ISA.

28. Разъем для внешних адаптеров работы с видео.

29. Разъемы расширения локальной шины PCI [6. с.155].

В настоящее время десятки фирм выпускают большое число различных СП, отличающихся и конструктивно, и по типу поддерживаемых ими микропроцессоров, и по тактовой частоте их работы, и по величине рабочих напряжений и т. д.

От типа используемого на СП набора системных микросхем - чипсета зависят многие важные характеристики ПК. Чипсеты во многом определяют тактовую частоту шин СП, обеспечивают надлежащую работу микропроцессора, системной шины, интерфейсов взаимодействия с оперативной памятью и другими компонентами ПК. В частности, они содержат в себе контроллеры прерываний, прямого доступа к памяти, микросхемы управления памятью и шиной - все те компоненты, которые в оригинальной IBM PC были собраны на отдельных микросхемах. Обычно в одну из микросхем набора входят также часы реального времени с CMOS-памятью и иногда - контроллер клавиатуры, однако эти блоки могут присутствовать и в виде отдельных микросхем. В последних разработках в состав наборов микросхем для интегрированных плат стали включаться и контроллеры внешних устройств [28, c.673].

Наиболее известные наборы микросхем для СП выпускает компания Intel. Известны такие ее чипсеты: 440ВХ, 440GX, 440ZX, чипсеты серий 700,800,900. Распространены также весьма удачные микросхемы фирмы VIA Technologies - VIA Apollo, фирм Acer Laboratories, Silicon Integrated System (SIS).

В 2005 году для МП Pentium 4 выпускались такие популярные чипсеты: i850, i845, i875, i865, SIS 645, VIA 266.

Основная память

Основная память (ОП) предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).

· ПЗУ (ROM Read Only Memory) предназначено для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации; позволяет оперативно только считывать информацию, хранящуюся в нем (изменить информацию в ПЗУ нельзя);

· ОЗУ (RAM Random Access Memory) предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно - вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени [22, c.50].

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) предназначено для хранения информации (программ и данных), непосредственно участвующей в вычислительном процессе в текущий интервал времени.

ОЗУ - энергозависимая память: при отключении напряжения питания информация хранящаяся в ней, теряется. Как уже говорилось ранее, при выполнении сложных задач, для которых не хватает емкости оперативной памяти для размещения сразу всей информации, необходимой для их решения, увеличение объема ОЗУ приводит и к увеличению производительности ПК. Происходит это потому, что непосредственно в процессе решения приходится дополнительно обращаться к ВЗУ, и на это тратится много времени (быстродействие ВЗУ в миллионы раз меньше быстродействия ОЗУ).

Основу ОЗУ составляют микросхемы динамической памяти DRAM. Это большие интегральные схемы, содержащие матрицы МОП - транзисторов, использующих для хранения информации либо собственные паразитные емкости между затвором и истоком, либо дополнительные конденсаторы. Наличие заряда в конденсаторе обычно означает «1», отсутствие заряда - «О».

Конструктивно элементы оперативной памяти выполняются в виде отдельных модулей памяти - небольших плат с напаянными на них одной или, чаще, несколькими микросхемами. Эти модули вставляются в разъемы - слоты на системной плате. На СП может быть несколько групп разъемов - банков для установки модулей памяти; в один банк можно ставить лишь блоки одинаковой емкости, например, только по 128 Мбайт или только по 256 Мбайт; блоки разной емкости можно устанавливать только в разных банках [2. с.99].

Модули памяти характеризуются конструктивом, емкостью, временем обращения и надежностью работы. Важным параметром модуля памяти является его надежность и устойчивость к возможным сбоям. Надежность работы современных модулей памяти весьма высокая - среднее время наработки на отказ составляет сотни тысяч часов, но тем не менее предпринимаются и дополнительные меры повышения надежности. Здесь лишь укажу, что одним из направлений, повышающих надежность функционирования подсистемы памяти, является использование специальных схем контроля и избыточного кодирования информации.

Модули памяти бывают с контролем четности (parity) и без контроля четности (non parity) хранимых битов данных. Контроль по четности позволяет лишь обнаружить ошибку и прервать исполнение выполняемой программы. Существуют и более дорогие модули памяти с автоматической коррекцией ошибок - ЕСС- память, использующие специальные корректирующие коды с исправлением ошибок.

Существуют следующие виды модулей оперативной памяти: DIP; SIP; SIPP; SIMM; DIMM; RIMM.

Различают следующие типы оперативной памяти: FPM DRAM; RAM EDO; BEDO DRAM; SDRAM; DDR SDRAM; DRDRAM.

Внешняя память

Внешняя память относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Внешняя память представлена разнообразными видами запоминающих устройств, но наиболее распространенными из них, имеющимися практически на любом компьютере, являются показанные на структурной схеме (см. приложение А) накопители на жестких (НЖМД) и гибких (НГМД) магнитных дисках.

Назначение этих накопителей - хранение больших объемов информации, запись и выдача информации по запросу в оперативное запоминающее устройство. Различаются НЖМД и НГМД конструктивно, объемами хранимой информации и временем ее поиска, записи и считывания. В качестве устройств внешней памяти широко используются также накопители на оптических дисках (CD - Compact Disk, DVD -- Digital Versatile Disk), накопители на флэш-дисках и реже - запоминающие устройства на кассетной магнитной ленте (НКМЛ, стримеры) и накопители на магнитооптических дисках (НМОД) [16. с.744].

Источник питания

Источник питания - блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитания ПК.

Таймер

Таймер - внутримашинные электронные часы реального времени, обеспечивающие, при необходимости, автоматический съем текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд). Таймер подключается к автономному источнику питания - аккумулятору и при отключении машины от электросети продолжает работать.

Внешние устройства

Внешние устройства (ВУ) ПК - важнейшая составная часть любого вычислительного комплекса, достаточно сказать, что стоимость ВУ составляет до 80-85% стоимости всего ПК[13].

ВУ ПК обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой: пользователями, объектами управления и другими компьютерами. К внешним устройствам относятся:

· внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК;

· диалоговые средства пользователя;

· устройства ввода информации;

· устройства вывода информации;

· средства связи и телекоммуникаций.

Диалоговые средства пользователя включают в свой состав:

· видеомонитор (видеотерминал, дисплей) - устройство для отображения вводимой и выводимой из ПК информации;

· устройства речевого ввода-вывода - быстро развивающиеся средства мультимедиа. Это различные микрофонные акустические системы, «звуковые мыши» со сложным программным обеспечением, позволяющим распознавать произносимые человеком буквы и слова, идентифицировать их и кодировать; синтезаторы звука, выполняющие преобразование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через громкоговорители (динамики) или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.

К устройствам ввода информации относятся:

· клавиатура - устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации в ПК;

· графические планшеты (дигитайзеры) устройства для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера); при перемещении пера автоматически выполняется считывание координат его местоположения и ввод этих координат в ПК;

· сканеры (читающие, автоматы) - оборудование для автоматического считывания с бумажных и пленочных носителей и ввода в ПК машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей;

· устройства целеуказания (графические манипуляторы), предназначенные для ввода графической информации на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК (джойстик - рычаг, мышь, трекбол - шар в оправе, световое перо и т. д.):

· сенсорные экраны - для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с экрана дисплея в ПК.

К устройствам вывода информации относятся:

· принтеры -- печатающие устройства для регистрации информации на бумажный или пленочный носитель;

· графопостроители (плоттеры) - устройства для вывода графической информации (графиков, чертежей, рисунков) из ПК на бумажный носитель.

Устройства связи и телекоммуникации используются для связи с приборами и другими средствами автоматизации (согласователи интерфейсов, адаптеры, цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи и т. п.) и для подключения ПК к каналам связи, к другим компьютерам и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы и карты - сетевые адаптеры, «стыки», мультиплексоры передачи данных, модемы - модуляторы (демодуляторы)).

Мультимедиа (multimedia, «многосредовость») - это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя самые разные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и т. д. [14. с.276.] К средствам мультимедиа относятся устройства речевого ввода и устройства речевого вывода информации; микрофоны и видеокамеры, акустические и видеовоспроизводящие системы с усилителями, звуковыми колонками, большими видеоэкранами; звуковые и видеоадаптеры, платы видеозахвата снимающие изображение с видеомагнитофона или видеокамеры и вводящие его в ПК; широко распространенные уже сейчас сканеры, позволяющие автоматически вводить в компьютер печатные тексты и рисунки; наконец, внешние запоминающие устройства большой емкости на оптических дисках, часто используемые для записи звуковой и видеоинформации.

Накопители на жестких магнитных дисках

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД, жесткие диски, Hard Disk Drive - HDD) представляют собой устройства, предназначенные для длительного хранения информации. В качестве накопителей на жестких магнитных дисках широкое распространение в ПК получили накопители типа винчестер. Термин «винчестер» является жаргонным названием первой модели жесткого диска емкостью 16 Кбайт (IBM, 1973 год), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром 30/30 известного охотничьего ружья «винчестер». В этих накопителях один или несколько жестких дисков, изготовленных из сплавов алюминия или из керамики и покрытых ферролаком, вместе с блоком магнитных головок считывания (записи) помещены в герметически закрытый корпус. Под дисками расположен двигатель, обеспечивающий вращение дисков, а слева и справа - поворотный позиционер с коромыслом, управляющим движением магнитных головок по спиральной дуге для их установки на нужный цилиндр. Емкость винчестеров благодаря чрезвычайно плотной записи, выполняемой магниторезистивными головками в таких герметических конструкциях, достигает нескольких десятков гигабайт; быстродействие их также весьма высокое: время доступа от 5 мс, трансфер до 6 Гбайт/с. Магниторезистивные технологии обеспечивают чрезвычайно высокую плотность записи, позволяющую размещать 2-3 Гбайт, данных на одну пластину (диск). Появление же головок с гигантским магниторезистивным эффектом (GMR-Giant Magnetic Resistance) увеличило плотность записи - возможная емкость одной пластины возросла до 6,4 Гбайт. При технологии перпендикулярной записи (магнитные домены формируются перпендикулярно к поверхности диска) эта емкость возросла до 300 и более гигабайт[25. с.329].

НЖМД весьма разнообразны. Диаметр дисков чаще всего 3,5 дюйма (89 мм). Наиболее распространенная высота корпуса дисковода: 25 мм - у настольных ПК, 41 мм, у машин-серверов, 12 мм - у портативных ПК, существуют и другие. Внешние дорожки диска длиннее внутренних. Поэтому в современных жестких дисках используется метод зонной записи. В этом случае все пространство диска делится на несколько зон, причем во внешних зонах размещается больше секторов данных, чем во внутренних. Это, в частности, позволило увеличить емкость жестких дисков примерно на 30%.

Есть два основных режима обмена данными между HDD и ОП:

· Programmed Input/Output (PIO - программируемый ввод-вывод);

· Direct Memory Access (DMA-прямой доступ к памяти).

РIO - это режим, при котором перемещение данных между периферийным устройством (жестким диском) и оперативной памятью происходит с участием центрального процессора. Существуют следующие режимы передачи: PIO0, PIO1, РIO2, РIOЗ, РIO4. Причем PIO0 самый «медленный», а РIO4 - самый «быстрый» (16,6 Мбайт/с). Режимы РIO в современных ПК используются редко, поскольку сильно загружают процессор.

DMA - это режим, в котором винчестер напрямую общается с оперативной памятью безучастия центрального процессора, перехватывая управление шиной. Режимы DMA при интерфейсах IDE поддерживают протоколы SW (SingleWord - однословный) и MW (MultiWord - «многословный»), обеспечивающие трансфер до 66 Мбайт/с (при протоколе MW3 DMA). При интерфейсах SCSI может быть достигнута более высокая скорость передачи. Так, (Ultra2 Wide - SCASI работает на тактовой частоте 40 МГц; имеет Widе (ширину шины) 16 битов) и обеспечивает пропускную способность 80 Мбайт/с, при этом позволяет подключать до 15 накопителей к одному контроллеру интерфейса. А технология FC-AL (Fibre Channel-Arbitrated Loop), использующая оптоволоконные каналы связи для жестких дисков SCSI, обеспечивает трансфер 200 Мбайт/с и возможность подключения до 256 устройств (используется, естественно, не в ПК, а в больших системах и в дисковых массивах - RAID).

Время доступа к информации на диске напрямую связано со скоростью вращения дисков. Стандартные скорости вращения для интерфейса IDE - 3600, 4500, 5400 и 7200 оборотов/мин; при интерфейсе SCSI используются скорости до 10 000 и даже до 15 000 оборотов/мин. При скорости 10 000 оборотов/мин среднее время доступа составляет 5,5 мс. Для повышения скорости обмена данными процессора с дисками НЖМД следует кешировать. Кэш-память для дисков имеет то же функциональное назначение, что и кэш для основной памяти, то есть служит быстродействующим буфером для кратковременного хранения информации, считываемой или записываемой на диск. Кэш-память может быть на флэш-памяти, встроенной в дисковод, а может создаваться программным путем (например, драйвером Microsoft Smartdrive) в оперативной памяти. Емкость кэш-памяти диска обычно составляет 2-4 Мбайт, реже - 8 Мбайт, а скорость обмена данными процессора с кэш-памятью достигает 100 Мбайт/с. Для того чтобы получить на магнитном носителе структуру диска, включающую в себя дорожки и секторы, над ним должна быть выполнена процедура, называемая физическим, или низкоуровневым, форматированием (physical или low-level formatting). В ходе выполнения этой процедуры контроллер записывает на носитель служебную информацию, которая определяет разметку цилиндров диска на секторы и нумерует их. Форматирование низкого уровня предусматривает и маркировку дефектных секторов для исключения обращения к ним в процессе эксплуатации диска[30].

Существует и технология SMART (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology) - технология самотестирования и анализа, осуществляющая автоматическую проверку целостности данных, состояния поверхности дисков, перенос информации с критических участков на нормальные и другие операции без участия пользователя. Кроме того, при появлении и нарастании серьезных ошибок, SMART своевременно выдает сообщение о необходимости принятия мер по спасению данных.

В ПК имеется обычно один, реже несколько, накопителей на жестких магнитных дисках. Однако в MS-DOS программными средствами один физический диск может быть разделен на несколько «логических» дисков; тем самым имитируется несколько НМД на одном накопителе [5. с.413].

1.2 Анализ современных аппаратных средств ПК

Большинство современных ПК типа IBM PC используют МП типа CISC, выпускаемые многими фирмами: Intel, AMD, Cyrix, IBM и др. «Законодателем мод» здесь выступает Intel, но ей «на пятки» наступает AMD, в последние годы создавшая МП, по некоторым параметрам превосходящие «интеловские». Все же пока МП фирмы Intel имеют большее распространение[12. с.94].

Следует знать следующее:

· у микропроцессоров 80386 (386), 80486 (486) есть модификации с буквами SX, DX, SL и т. д., отличающиеся от базовой модели разрядностью шины, тактовой частотой, надежностью, габаритами, потреблением энергии, амплитудой напряжения и другими параметрами;

· микропроцессоры Pentium - Pentium 4 имеют много различных модификаций, некоторые из них будут названы ниже;

· число элементов - это количество элементарных полупроводниковых переходов, размещенных в интегральной схеме МП. Технология обычно характеризуется размером элемента в микронах (микронная технология);

· микропроцессоры 486DX и выше имеют встроенный математический сопроцессор, могут работать с умножением внутренней частоты. С увеличенной частотой работают только внутренние схемы МП, все внешние по отношению к МП схемы, в том числе расположенные на системной плате, работают с обычной частотой;

· у МП 80286 и выше конвейерное выполнение команд. В МП 286 предусмотрены регистры для очереди команд общим размером 6 байт, в МП 486 - 16 байт и т. д. Конвейерное выполнение команд - это одновременное выполнение разных тактов последовательных команд в разных частях МП при непосредственной передаче результатов из одной части МП в другую. Конвейерное выполнение команд увеличивает эффективное быстродействие ПК в 2-5 раз;

· у МП 80286 и выше есть возможность работы в вычислительной сети;

· у МП 80286 и выше имеется возможность многозадачной работы (многопрограммность) и сопутствующая ей защита памяти;

· современные микропроцессоры имеют два режима работы:

1. реальный (однозадачный, Real Address Mode), в котором возможно выполнение только одной программы и непосредственно адресоваться могут только (1024 = 64) Кбайт основной памяти компьютера, а остальная память (расширенная) доступна лишь при подключении специальных драйверов;

2. защищенный (многозадачный, Protected Virtual Address Mode), обеспечивающий выполнение одновременно нескольких программ, непосредственную адресацию и прямой доступ (без дополнительных драйверов) к расширенной основной памяти. Предоставляется доступ к памяти емкостью 16 Мбайт для МП 286; 4 Гбайт для процессоров 386, 486, Celeron; 128 Гбайт для МП Pentium Хеоп и 64 Гбайт для остальных процессоров Pentium, а при страничной организации памяти - к 16 Тбайт виртуальной памяти каждой задаче. В этом режиме осуществляется автоматическое распределение памяти между выполняемыми программами и соответствующая ее защита от обращений со стороны чужих программ. Защищенный режим поддерживается операционными системами Windows, OS/2, UNIX и т. д.

· в МП 80386 и выше встроена поддержка системы виртуальных машин. Система виртуальных машин является дальнейшим развитием режима многозадачной работы, при котором каждая задача может выполняться под управлением своей операционной системы, то есть практически в одном МП моделируется как бы несколько компьютеров, работающих параллельно и имеющих разные операционные системы;

· у МП 80486 и выше имеется поддержка кэш-памяти;

· у МП 80486 и выше имеются RISC-элементы, позволяющие выполнять усеченные команды за 1 такт.

Рассмотрим основные особенности микропроцессоров Pentium 4.

По сравнению с Pentium в него добавлены новые потоковые инструкции, расширяющие набор SIMD-инструкций, ориентированных на форматы данных с плавающей запятой - SSE2. Модуль вычислений с плавающей запятой и потоковый модуль оптимизированы для работы с аудио и видеопотоками, а также с 3D-технологиями.

Имеется кэш 2-го уровня размером не менее 256 Кбайт; он работает на полной частоте МП, использует встроенную программу коррекции ошибок и обслуживается быстродействующей шиной с разрядностью 256 бит (32 байт), работающей на частоте МП. Это для Pentium 4 с частотой 1500 МГц, например, обеспечивает скорость обмена с кэшем 48 Гбайт/с [17. с.100].

Есть возможность работы с системной шиной с эквивалентной частотой 400 МГц (QuardPumped Bus пo 100 МГц), что обеспечивает скорость обмена 3,2 Гбайт/с.

Вновь улучшена система «динамического исполнения» (dynamic execution), что, в первую очередь, связано с наличием 20 - ступенной (у МП Pentium III конвейер имел 10 ступеней) суперконвейерной структуры (superpipelining), лучшего предсказания ветвлений программы при условных передачах управления (branch prediction) и параллельного «по предположению» (опережающего, спекулятивного) исполнения команд по нескольким предполагаемым путям ветвления (speculative execution). Поясню это. Динамическое исполнение позволяет процессору предсказывать порядок выполнения инструкций при помощи технологии множественного предсказания ветвлений, которая прогнозирует прохождение программы по нескольким ветвям. Это оказывается возможным, поскольку в процессе исполнения инструкции процессор просматривает программу на несколько шагов вперед. Технология анализа потока данных позволяет проанализировать программу и составить ожидаемую последовательность исполнения инструкций. И наконец, опережающее выполнение повышает скорость работы программы ввиду выполнения нескольких инструкций одновременно, по мере их поступления в ожидаемой последовательности - то есть по предположению (интеллектуально) Поскольку выполнение инструкций происходит на основе предсказания ветвлений, результаты сохраняются как «интеллектуальные» с последующим удалением тех, которые вызваны промахами в предсказании. Используется новая микроархитектура, базирующаяся на двух параллельных 32-битовых конвейерах и поддерживающая технологию поточной обработки Hyper Pipelined. Это позволило сделать эффективным длинный конвейер. Суть в том, что при длинном конвейере в задачах с частыми условными переходами его эффективность снижается. Два параллельных конвейера снижение эффективности уменьшают. Теперь реальна ситуация, когда в каждый момент времени одна инструкция загружается, другая декодируется, для третьей (или нескольких) формируется пакет данных, четвертая инструкция (или несколько) исполняется, для пятой записывается результат. И если при строго последовательном исполнении инструкций даже самые короткие операции исполнялись за 5 тактов, то при такой поточной обработке многие инструкции могут быть выполнены за такт[11. с.125].

Новая технология ускоренных вычислений (Rapid Execution Engine) использует два быстрых, работающих на удвоенной частоте процессора АЛУ, выполняющие короткие арифметические и логические операции за 0,5 такта, и третье, медленное АЛУ, исполняющее длинные операции (умножение, деление и т. д.).

Процессор имеет площадь кристалла 217 мм2, потребляет 52 Вт при частоте 1500 МГц, содержит 42 млн транзисторов. На базе Pentium 4 можно создать высокоэффективную ММХ-систему, но для этого необходимо наличие:

· программного обеспечения, ориентированного на использование дополнительных команд этого процессора;

· системной платы с чипсетами, поддерживающими данные микропроцессоры.

Особо следует сказать о поддерживаемой некоторыми МП Pentium 4 технологии Hyper Threading.

Технология Hyper Treading (tread - тред, поток), реализует многопоточное исполнение программ: на одном физическом процессоре можно одновременно исполнять два задания или два потока команд одной программы (операционная система «видит» два виртуальных процессора вместо одного). Иначе говоря, эта технология на базе одного МП формирует два виртуальных процессора, работающих параллельно и, в известной степени, независимо. Hyper Treading (HT) обеспечивает повышение производительности (до 30%) в многозадачных средах и при исполнении программ, которые допускают многопоточное исполнение.

Технология НТ была создана фирмой Intel изначально для серверных процессоров Хеоn с целью повышения производительности серверных систем: в них она дополняет традиционную многопроцессорность, обеспечивая дополнительные параллели в работе.

Архитектурно микропроцессоры, поддерживающие НТ, имеют дополнительно группу дублирующих регистров и логические схемы, назначающие ресурсы потокам и средства APIC (Advanced Programmable Interrupt Controller), организующие прерывания для обработки потоков команд разными логическими процессорами. Кроме этого для поддержки Hyper Treading необходимы материнские платы с соответствующим BIOS, и с чипсетами Intel 845 РЕ и GE, Intel 865,875,915,925 и т. п., а также многозадачные операционные системы Windows XP, Linux (Windows 9х и ME не пригодны, Window 2000 может использоваться с дополнительной настройкой) [29. с.268].

В 2000-2006 годах компания Intel представила МП четырех видов: для портативных (Pentium M), и настольных (Pentium 4E, Pentium D, Celeron D) компьютеров.

Микропроцессоры Pentium 4E

Семейство процессоров 7-го поколения, выполненных по технологии 0,09 мкм МП Pentium 4E -- ядро Prescott под процессорный разъем Socket LGA 775 Ретроспектива использования разъемов. Изначально для МП Pentium использовались систем-ные платы с разъемом Socket 5,7 или 8 (небольшие разъемы прямоугольной формы, имеющие по периметру контакты, к которым подключаются выводы МП). С приходом Pentium II Socket уступил свое место щелевому разъему Slot 1, который имел контакты с фиксирующими защел-ками, позволяющими вставлять МП вертикально, что обеспечивает его лучшую вентиляцию и позволяет уменьшить размеры СП. Но уже для моделей Pentium III с частотой 500 МГц и выше, имеющих хорошую систему теплозащиты, стали вновь применяться 370-контактные разъемы - - Socket 370 с горизонтальной компоновкой. Для установки МП Pentium 4 используются разъемы Socket 478, а для МП Pentium 4E (ядро Prescott) - разъемы LGA 775 - с 775 контактами.: Pentium 4E 2,8; 3; 3,2; 3,4, и 3,6 ГГц. Все МП имеют 1024 Кбайт кэш-память 2-го уровня. Были выпущены две модели МП Pentium 4EE - Extreme Edition (их также обозначают Pentium 4XE -- eXtreme Edition - 3,2 и 3,4 ГГц, имеющие кэш-память 2 уровня 2048 Кбайт.

Для всех микропроцессоров, выполненных по технологии 0,09 мкм, нужны системные чипсеты из семейств i900, iP или iX. Некоторые МП, выполненные по технологии 0,09 мкм, поддерживают FSB до 1066 МГгц.

У всех ПМ Pentium 4E конвейер команд расширен до 32 ступеней (у остальных МП Pentium - 20 стадий).

Pentium D

Двухъядерный микропроцессор Pentium D, известный под кодовым именем «Smith-field», выполненный по технологии 0,09 мкм. Pentium D является двухъядерным и отличается от одноядерных Pentium 4E незначительно - он также использует разъем LGA 775, но для его работы необходим системный чипсет i945 или с большим номером из i900, iP или iX.

Микропроцессоры типа VLIW

Это весьма перспективный тип МП. Микропроцессоры типа VLIW выпускают фирмы:

· Transmeta - это микропроцессор Crusoe моделей ТМ3120, ТМ5400, ТМ5600;

· Intel - модель Merced (торговая марка Itanium);

· Hewlett-Packard -- модель McKinley.

Следует заметить, что при более глубоком анализе технология EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing - вычисления с явной параллельностью инструкций), которой придерживаются фирмы Intel и HP, незначительно отличается от технологии VLIW, принятой за основу фирмой Transmeta. Но эти отличия несущественны, поэтому микропроцессоры VLIW и EPIC можно отнести к одной группе.

МП Merced - первый процессор, использующий полный набор 64-битовых инструкций (Intel Architecture-64, IA-64; именно эта технология называется EPIC).

К VLIW-типу можно отнести и МП Elbrus 2000 - E2k, разработанный российской компанией «Эльбрус».

Intel представила МП Itanium 2: в 2004 году Madison, в 2006 Montecito, а в 2007 двухъядерный Montvale,

Программисты доступа к внутренним VLIW-командам не имеют: все программы (даже операционная система) работают поверх специального низкоуровневого программного обеспечения (Code Morphing), которое ответственно за трансляцию команд CISC-микропроцессоров в команды VLIW. МП типа VLIW вместо сложной схемной логики, обеспечивающей в современных суперскалярных микропроцессорах параллельное исполнение команд, опираются на программное обеспечение. Упрощение аппаратуры позволило уменьшить габариты МП и потребление энергии (эти МП иногда называют «холодными»).

Некоторые актуальные системные платы

Широко распространенными СП являются платы компании ASUS. Познакомимся с некоторыми из них.

Системная плата ASUS P4T

Вот спецификация этой платы с небольшими сокращениями:

· Процессор Intel Pentium 4 (однопроцессорная конфигурация) на разъеме Socket 423 с тактовой частотой 1,4-1,5 ГГц и выше.

· Системная шина с возможностью передачи данных на частоте 400 МГц.

· Чипсет i850.

· Оперативная память:

o 4 слота RIMM;

o поддержка двух каналов РС800/РС600 DRDRAM памяти общей емкостью до 2 Гбайт;

o поддержка ЕСС (Error Checking and Correction) -- режима автоматического обнаружения и исправления одиночных битов в хранимых числах.

· Слоты интерфейсов расширения:

o AGP Pro слот для 66 МГц AGP-интерфейса с поддержкой режима четырехкратного умножения (4 х);

o 5 слотов PCI.

· Порты ввода-вывода:

o 1 порт для дисковода, 2 последовательных и 1 параллельный порт, порты для мыши и клавиатуры;

o 2 встроенных и 2 дополнительных порта USВ.

· Интегрированный IDE-контроллер - 2 канала IDE, поддерживающие протоколы АТАЗЗ/66/100 (до четырех AT API-устройств).

· BIOS - 4 Мбит Flash ROM , содержащая Award BIOS с поддержкой РnР и режима энергосбережения.

· Форм-фактор Standard ATX 24,4 х 30,5 см (9,6 х 12,0 дюйма).

Значимость этих данных в плане пропускной способности каждой подсистемы отражена в табл. 1.2. [6. с.161]

Таблица1.2. Пропускная способность интерфейсов СП Р4Т

Интерфейс	Тактовая частота, МГц	Количество блоков данных за такт	Разрядность, бит/байт	Пропускная способность, Мбайт/с
Системная шина	100	4	64/8	3200
AGP	66	4	32/4	1066
Двухканальная RDRAM	400	2	32/4	3200
Hub Interface	66	4	8/1	266
PCI	33	1	32/4	133

Современные СП кроме основного набора системных микросхем имеют еще микросхемы, реализующие много функциональных и даже интеллектуальных технологий.

Системные платы Al: ASUS P4P800 и ASUS P4C800

В 2003 году фирма ASUS представила серию системных плат AI (Artificial Intelligence -- «искусственный разум»), имеющих совместно с прилагаемым к ним программным обеспечением фирменных функций весьма удобный пользовательский интерфейс.

СП ASUS P4P800 и ASUS P4C800 реализуют, например, такие интеллектуальные технологии:

· AI Net - диагностика состояния локальных компьютерных сетей (с помощью специальной прилагаемой утилиты Virtual Cable Nester) и поддержание высокой (1 Гбит/с) пропускной способности сети с помощью встроенного контроллера;

· AI BIOS - обнаружение сбоев в программах BIOS: при обновлении программ и при атаках вирусов функция CrashFree BIOS обнаруживает сбои и выполняет ввод нового программного кода с системной дискеты;

· AI Overclocking - подстройка частоты микропроцессора -- автоматический разгон процессора (увеличение его частоты на 33%) в допустимых случаях с одновременной подстройкой напряжения питания модулей оперативной памяти и видеоадаптера; выполняется также регулировка скорости вращения процессорного вентилятора (кулера);

· AI Audio - обнаружение подключения аудиоустройств и др.;

· функции автоматической диагностики каналов связи локальных компьютерных сетей;

· функции управления стереозвуком.

Системная плата ASUS P5WD2 Premium

ASUS P5WD2 Premium имеет формат ATX и поддерживает CPU Pentium c LGA 775. ОС Windows XP Media Centre Edition обеспечивает на этой плате выполнение всех функций аудио и видеомагнитофонов и даже дает возможность просмотра телепередачи с задержкой до 30 мин (можно прервать просмотр для разговора по телефону, например, а затем продолжить просмотр с задержкой, не потеряв сюжета). В системной плате ASUS P5WD2 Premium на чипсете i955x:

· поддерживается TV и FM-радио;

· имеются: чип WLAN для IEEE 802 11b/g (54 Мбит/с), TV-тюнер, поддерживающий стандарт цифрового вещания DBV-T, инфракрасный приемник для пульта дистанционного управления.

Системная плата ASUS X48 R.O.G.Rampage Formula

Первая плата с чипсетом iX48 поддерживает все Чипсеты с разъемами LGA 775, FSB l600 МГц, оперативную память DDR2 емкостью до 8 Гбайт.

Интерфейсы: 2 PCI Express X16,3 PCI Express X1, 2 PCI 2.2, 2 Fire Wire, 12 USB 2.0, SATA 2 и др.

При выборе СП следует учитывать:

· микропроцессор, который может быть установлен на плате;

· набор основных и вспомогательных микросхем (чипсет), обеспечивающих эффективную работу ПК;

· тип и объем поддерживаемой оперативной памяти;

· тип микросхемы ПЗУ и версию BIOS, в нем содержащуюся;

· типоразмер системной платы (должен быть согласован с возможностями системного блока);

· тактовую частоту, на которой работает системная шина платы;

· интерфейсы, с которыми плата может работать, и количество слотов для них;

· наличие или возможность установки кэш-памяти;

· наличие разъемов для подсоединения микросхем (разъем для второго процессора, слоты для микросхем памяти и т. д.).

Чипсеты системных плат

Чипсеты Intel серии 900

В 2004-2006 годах появились чипсеты 900-й серии: i915, i925, i945, i955, i965, i975. Эти чипсеты поддерживают процессоры нового поколения - процессорный разъем Socket LGA 775, оперативную память DDR2 SDRAM, системный интерфейс PCI Express, встроенный графический ускоритель iGMA 900 и Х3000 (только для чипсетов i9*5 G/GV/GL), встроенную аудиосистему класса High Definition Audio, технологию дисковых RAID-массивов iMatrics Storage, технологию поддержки беспроводных WiFI-сетей для настольных ПК - i Wireless Connect.

Для чипсетов i915/925HE вместо i Hub Link разработана более скоростная шина DMI (Direct Media Interface), поддерживающая полудуплексный режим обмена данными со скоростью 2 Гбайт/с. При процессорной шине Quad Pumped Bus пропускная способность между процессором и северным мостом возросла до 8,5 Гбайт/с.

Семейство чипсетов Intel Xxx

На смену чипсетам серии i900 (они не поддерживают 45-нм процессоры Penryn) в 2006 году был объявлен чипсет Р35, который обеспечил процессоры Core 2 стабильной платформой с поддержкой памяти DDR3.

В 2007 году Intel официально представила чипсет Х38, ставший базовой моделью линейки чипсетов iXxx, чуть позже чипсет Х48.

Чипсет Intel X38

Наиболее важной характеристикой чипсета Х38 явлется поддержка всех 0,065 и 0,045-мкм процессоров (в том числе и Penryn).

Чипсет поддерживает два интерфейса PCI Express x 16 2.0, которые обеспечивают полную пропускную способность для конфигурации с одной или двумя видеокартами.

Основные функциональные характеристики северного моста х38МСН этого чипсета:

· поддержка процессоров семейства Pentium и процессоров Core 2 Duo/Quad/ Penryn с частотой системной шины 800/1066/1333 МГц;

· двухканальный контроллер памяти DDR2 или DDR3 с поддержкой до 4 модулей DIMM суммарным объемом до 8 Гбайт (без ЕСС) и технологиями Fast Memory Access и Flex Memory;

· графический интерфейс PCI Express x 16;

· Шина DMI (с пропускной способностью порядка 2 Гбайт/с) до нового южного
моста ICH9R.

Основные функциональные характеристики южного моста ICH9R:

· до 6 портов PCI Express x1;

· до 4 слотов PCI;

· 6 портов Serial ATA-II;

· Matrix RAID -- возможность организации RAID-массивов;

· 12устройств USB 2.0 на двух хост-контроллерах EHCI (Enhanced Host Controller Interface, Усовершенствованный интерфейс хост-контроллера);

· GbE Phy -- МАС-контроллер Gigabit Ethernet и специальный интерфейс для подключения PHY-контроллера (i82566 для реализации Gigabit Ethernet, i82562 для реализации Fast Ethernet).

Функциональная схема чипсета iX38 показана на рис. 1.3. [23. с.291]



Рис. 1.3. Функциональная схема чипсета iX38

Сравнительные характеристики некоторых популярных чипсетов представлены в табл. 1.(см. Приложение Б)

2. Перспективные технологии развития ПК

Эффективные технологии в МП Intel

Технология Intel Centrino для портативных компьютеров с компонентами:

· МП Pentium M,

· системный чипсет i855

· средства беспроводного доступа по протоколам ШЕЕ 802.11 (Wi Fi) и IEEE 802.16 (WiMax).

Последующие версии технологии Centrino: Centrino Duo для МП Core; Somona поддерживает TV-тюнеры; Napa использует двухъядерный процессор Yonah, с общей для ядер кэш L2, чипсет Intel 945 Express Mobile, и беспроводной адаптер Intel PRO/ Wireless IEEE 802.11е [6. с.134].

Архитектура Intel Net Burst

Почти все изготовленные по технологии 0,09 мкм процессоры Pentium 4 имеют микро-архитектуру Intel Net Burst, поддерживающую ряд инновационных возможностей:

· технологию НТ;

· технологию гиперконвейерной обработки данных;

· частоту системной шины 400,533,800,1066 МГц;

· кэш-память первого уровня с отслеживанием выполнения команд;

· расширенные функции выполнения команд;

· расширенные функции выполнения операций с плавающей запятой и мультимедийных операций;

· набор потоковых SIMD-расширений SSE2 или SSE3.

Технология гиперконвейерной обработки

Технология гиперконвейерной обработки повышает пропускную способность конвейера, обеспечивая увеличение производительности и тактовой частоты. Так, один из основных конвейеров МП - конвейер предсказания ветвлений/возвратов ветвления имеет глубину конвейерной обработки в 31 такт

Поддержка системной шины с частотой до 800 МГц

Поддерживается весьма производительная шина с частотой 800 МГц, обеспечивающая обмен данными между процессором и другими компонентами со скоростью 6,4 Гбайт/с. Это обеспечивается путем организации схемы передачи данных, позволяющей передавать четырехкратно увеличенный пакет по 200 МГц шине. В 2005 году введена поддержка 1066 МГц шины.

Кэш-память уровня L1 с отслеживанием выполнения команд

Поддерживается увеличенный до 16 Кбайт объем кэш-памяти данных(L1) и кэш-память команд (L1) с отслеживанием их выполнения, последняя хранит до 12000 микроопераций в порядке их выполнения. Это повышает производительность МП в частности, из-за быстрого доступа к командам ветвления и ускоренного возврата из ветвлений, которые были неверно спрогнозированы.

Расширенные функции выполнения команд

Имеется микроблок улучшенного динамического выполнения команд, имеющий в том числе и усовершенствованный алгоритм предсказания ветвлений.

Имеется микроблок с расширенными до 128 бит регистрами операций с плавающей запятой и дополнительный регистр для передачи данных, что увеличивает производительность МП при работе с плавающей запятой и выполнении мультимедийных приложений.

Потоковые SIMD-расширения SSE3

В SIMD-расширения SSE2 были добавлены 144 инструкции, а в SIMD-расширения SSE3 добавлены еще 13 инструкций, улучшающих синхронизацию мультимедиа потоков и повышающих производительность при работе с видео- и аудиоинформацией, в том числе с речью и графикой.

Технология RAlD

Большинство новых микропроцессоров поддерживают технологию Intel RAID (Redundant Array Intensive Disk - массив недорогих дисков с избыточностью). Достоинством этой технологии является простота организации RAID-массивов, поддержка функционирования нескольких параллельно работающих и дублирующих друг друга винчестеров: два диска содержат зеркальную копию информации друг друга - таким образом уменьшают вероятность потери данных и обеспечивают сохранность важной информации. Переключение между дисками выполняется очень быстро, незаметно для пользователя: все заботы по синхронизации и верификации данных система берет на себя.

Многоядерные микропроцессоры

По мнению многих специалистов, повышение быстродействия МП путем увеличения тактовой частоты их работы исчерпало себя. Уже МП Pentium 4E с тактовой частотой 3,8 ГГц потребляет мощность около 160 Вт (сила тока более 100 А) и это при площади кристалла 1,2 см2. Поэтому компания Intel отказалась от своих планов поднять в ближайшие годы тактовую частоту МП до 20 ГГц, а производительность МП решено увеличивать путем параллельного выполнения вычислений. Подобные идеи уже реализованы в высокопараллельных многопроцессорных системах и в серверных МП Хеоп (Intel) и Opteron (AMD). В МП для персональных компьютеров на середину 2005 года дело ограничивалось лишь созданием в одном физическом МП двух параллель работающих виртуальных процессоров (технология НТ, например). Но виртуальная многопроцессорность обеспечивает реальный рост производительности 10-30% да и то только для программ, допускающих распараллеливание вычислении и, что особенно важно - в которых команды параллельных потоков не используют одновременно одни и те же аппаратные ресурсы процессора, например, МПП, кэш-память L1, АЛУ и другие. А это бывает крайне редко.