Изучение аппаратного и программного обеспечения персонального компьютера. Основы программирования на языке С++

          Процессоры Pentium Pro

      Параллельно с Pentium развился и процессор Pentium Pro, который отличался новшествами  “динамического исполнения инструкций”. Кроме того, в его корпусе разместили и вторичный кэш, для начала объемом 256 Кб. Однако на 16-битных приложениях, а также в среде Windows 95 его применение на дает преимуществ. Процессор содержит 5,5 млн транзисторов ядра, и 15,5 млн транзисторов для вторичного кэша объемом 256 Кб. Первый процессор с частотой 150 МГц появился в начале 1995 года (технология 0,6 мкм), а уже в конце года появились процессоры с частотой 166, 180, 200 МГц (технология 0,35 мкм), у которых к эш достигал 512 Кб.

          Процессоры Pentium MMX

      После долгих обещаний в начале 1997 года появились  процессоры Pentium MMX. Расширение ММХ предполагает параллельную обработку группы операндов  одной инструкцией. Технология ММХ  призвана ускорять выполнение мультимедийных приложений, в частности операции с изображениями и обработку сигналов. Ее эффективность вызывает споры в среде разработчиков, поскольку выигрыш в самих операциях обработки компенсируется проигрышем на дополнительных операциях упаковки-распаковки. Кроме того ограниченная разрядность ставит под сомнение применение ММХ в декодерах MPEG-2, в которых требуется обработка 80-битных операндов. Кроме расширения ММХ эти процессоры, по сравнению с обычным Pentium, имеют удвоенный объем первичного кэша, и некоторые элементы архитектуры, позаимствованные у Pentium Pr, что повышает производительность процессора Pentium ММХ и на обычных приложениях. Процессоры Pentium ММХ имеют 4,5 млн транзисторов и выполнены по технологии -,35 мкм. По состоянию на июнь 1997 г. имеются процессоры с тактовыми частотами 166, 200 и 233 МГц. 

          Процессоры Pentium II

      Технология  ММХ была соединена с архитектурой Pentium Pro – и в мае 1997 года появился процессор Pentium II. Он представляет собой  слегка урезанный вариант ядра Pentium Pro с более высокой внутренней тактовой частотой, в которое внесли поддержку ММХ. Трудности размещения вторичного кэша в одном корпусе с процессором преодолели нехитрым способом – кристалл с ядром процессора и набор кристаллов статической памяти и дополнительных схем, реализующих вторичный кэш, разместили на небольшой печатной плате-картридже. Все кристаллы закрыты общей специальной крышкой и охлаждаются специальным вентилятором. Тактовые частоты ядра – 233, 266 и 300 МГц.

      Процессоры, совместимые с семейством х86, выпускаются не только фирмой Intel. Традиционный конкурент – AMD – выпускает совместимые процессоры обычного несколько позже, но заметно дешевле, иногда по ряду технических свойств они даже опережают аналогичные процессоры Intel. Фирма Cyrix славится своими быстрыми сопроцессорами.

          4.2.2Процессоры AMD

          Процессоры AMD K5

      Процессор фирмы AMD Krypton-5 (K5). Эти процессоры построены  по архитектуре x86-to-RISC86, принципиально  отличной от архитектуры примененной  в процессорах Intel Pentium, но они устанавливаются в тот же разъем Socket-7 на материнских платах и полностью совместимы с процессорами Pentium.

      Процессор AMD K5 содержит 16 Кб кэш памяти для  инструкций и 8 Кб для данных, напряжение питания процессора 3,3 В (STD). Использование другой архитектуры позволило при равных тактовых частотах на процессорах AMD K5 получить большую производительность, чем на процессорах Intel Pentium. Процессоры AMD K5-PR75, AMD K5-PR90 и AMD K5-PR100 работают на тактовых частотах соответствующих их P-рейтингам. В процессоры AMD K5-PR120, PR-133, PR-150 и PR-166 были внесены значительные конструктивные изменения по сравнению с предыдущими моделями и их производительность значительно повысилась. Они работают на частотах 90, 100, 120 и 133 МГц соответственно.

          Процессоры AMD K6

      Процессор, построенный по x86-to-RISC86 технологии, может выполнять до 6 инструкций RISC86 одновременно. Он устанавливается  в разъем Socket 7 и может быть использован  в платах, предназначенных для  процессоров Pentium. В отличие от своих собратьев - процессоров Pentium MMX и Cyrix 6x86MX, он программно совместим с процессором Pentium Pro и работает с MMX инструкциями, что делает его сравнимым с процессором Pentium II фирмы Intel. Процессоры K6 содержат 32 Кб кэш памяти для инструкций и 32 Кб для данных, а также таблицу истории переходов на 8192 записи для предсказания переходов.

      Для процессоров AMD K6 PR2-166 и AMD K6 PR2-200 требуется  двойное питание 2,9/3,3 В, для AMD K6 PR2-233 необходимо напряжение 3,2/3,3 В.

      Эти процессоры хорошо использовать при  апгрейде (обновлении) компьютеров  на базе Pentium совместимых процессоров, так как при этом не требуется  замена материнской платы. В отличие  от Pentium Pro, AMD K6 одинаково хорошо работает с 16 битными и с 32 битными задачами, поэтому его одинаково хорошо использовать для серьезных научных задач, для бизнес-приложений, для просмотра Video и для игр под Windows и под DOS.

          Процессоры AMD K6-2

      K6-2 - следующее поколение процессоров  K6, изготавливался по 0.25 мкм техпроцессу и имел напряжение питания ядра 2.2-2.4 В. Основные отличия от K6 - поддержка дополнительного набора инструкций 3DNow! и частоты системной шины 100 МГц (отмечу, что первые K6-2 с частотами 266-333 МГц имели шину 66 МГц, что значилось в их маркировке - например, K6-2-300-66 против K6-2-300 для варианта со 100 МГц шиной). Максимальная рабочая частота процессоров достигла 550 МГц. Нововведения позволили процессору от AMD конкурировать с Pentium II, хотя в программах, эффективно использующих операции с плавающей запятой, он по-прежнему отставал от своего соперника (частично из-за слабого FPU, частично - из-за отсутствия нормальной поддержки технологии 3DNow! разработчиками программного обеспечения). Выпускался под всё тот же Socket 7.

          Процессоры AMD K6-III

      AMD K6-III появился с выходом очередного  процессора от Intel - Pentium III. Имея практически  такие же технические характеристики, как и K6-2, новый процессор от AMD получил кэш 2-го уровня объёмом  256 Кб на ядре процессора и работающий на его полной частоте (кэш материнской платы использовался как кэш 3-го уровня). Кроме того, в новый процессор была добавлена функция пакетной записи в память Write Allocate, позволяющая передавать данные по шине не как придется, а 8-байтовыми пакетами, что также даёт небольшой выигрыш в производительности.

          Процессоры AMD Athlon

      Процессор седьмого поколения Athlon. Первый его  вариант был выполнен на ядре K7, выпускавшемся  по 0.25 мкм технологии и имеющем  рабочие частоты 500-700 МГц. Применена новая системная шина EV6, позволяющая обмениваться данными по обоим фронтам синхросигнала, т.е. при реальной частоте 100 МГц эффективная частота составляет 200 МГц, что соответствует пиковой пропускной способности 1.6 Гб/с (шина 64-разрядная). Объём кэша 1-го уровня составил 128 Кб (64 Кб на команды и 64 - на данные). Быстродействующий кэш 2-го уровня с базовым объемом 512 Кб размещался на процессорной плате и работал на частоте 1/2, 2/5 или 1/3 от процессорной. В Athlon'ах AMD оптимизировала ядро для работы на высоких частотах, значительно усовершенствовала традиционно слабый блок FPU, улучшила декодер, расширила набор инструкций 3DNow! и т.д. Выпускался под Slot A.Существенным недостатком Athlon на ядре K7 было повышенные энергопотребление и тепловыделение. Поэтому AMD достаточно быстро перешла на 0.18 мкм техпроцесс, назвав новое ядро K75. При этом рабочие частоты составили от 750 МГц и вплоть до 1 ГГц.

          Летом 2000 года AMD объявила о начале  поставок процессоров Athlon на ядре Thunderbird. Новое ядро имеет встроенный в процессор кэш 2-го уровня, работающий на частоте ядра (объём - 256 Кб). Кэш L1 оставлен без изменений. Максимальная рабочая частота процессора достигла 1.4 ГГц. Техпроцесс остался тем же - 0.18 мкм. Напряжение питания составило 1.7-1.75 В. Снизилось энергопотребление. Thunderbird получил новый разъём - Socket A.

          Процессоры АМD Duron

      На  ядре Thunderbird был выпущен и бюджетный  процессор Duron. Техпроцесс - 0.18 мкм, напряжение питания - 1.5 В. Работает Duron, как и  его старший брат, на шине EV6, что является большим плюсом, по сравнению со 100 МГц (не говоря уже о 66 МГц) шиной у процессоров Celeron. Имея такой же, как у процессоров Athlon, кэш 1-го уровня, кэш L2 у Duron "урезали" до 64 Кб. При этом данные кэша L1 не дублируются в L2, поэтому эффективный объём кэша можно принять равным суммарному объёму L1 и L2 - 192 Кб. Устанавливается Duron в Socket A.

          Процессоры AMD Athlon 4

      В 2001 году компания AMD анонсировала новый  микропроцессор   на новом ядре Palomino. В отличие от своего предшественника на ядре Thunderbird, в новом процессоре было пересмотрено расположение всех его модулей в целях уменьшения энергопотребления (удалось снизить на 20%). Значительно улучшилась система кэширования, появился блок аппаратной предвыборки данных, позволяющий более эффективно работать с памятью, был расширен набор инструкций 3DNow!. Одновременно с Palomino был объявлен и бюджетный процессор на ядре Morgan с традиционно урезанным вчетверо кэшем 2-го уровня.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      5 Операционные системы, оболочки, среды. Их функции.

      ОС  – это та база, которая обеспечивает не только функционирование прикладного ПО и его взаимодействие с аппаратными средствами, но и позволяет человеку с удобством управлять всеми процессами и компьютером в целом.

     Оболочка  операционной системы - интерпретатор команд операционной системы (ОС), обеспечивающий интерфейс для взаимодействия пользователя с функциями системы.

     В общем случае, различают ОС с двумя типами интерфейса для взаимодействия с пользователем: интерфейс командной строки (CLI) или консольный интерфейс и графический пользовательский интерфейс (GUI).

      Для обеспечения интерфейса командной  строки в ОС часто используются командные  интерпретаторы, которые могут представлять собой самостоятельные языки  программирования, с собственным  синтаксисом и отличительными функциональными возможностями.

      В операционные системы MS-DOS и Windows 9x включён командный интерпретатор command.com, в Windows NT включён cmd.exe. В большом семействе командных оболочек UNIX популярны bash, csh, ksh и другие.

      Как правило, при низкоуровневой настройке  ОС у пользователя есть возможность менять командный интерпретатор, используемый по умолчанию.

      Оболочка  исполняет команды своего языка, заданные в командной строке или поступающие из стандартного ввода или указанного файла.

      В качестве команд интерпретируются вызовы системных или прикладных утилит, а также управляющие конструкции. Кроме того, оболочка отвечает за раскрытие шаблонов имен файлов и за перенаправление и связывание ввода-вывода утилит.

      В совокупности с набором утилит, оболочка представляет собой операционную среду, полноценный язык программирования и мощное средство решения как системных, так и некоторых прикладных задач, в особенности, автоматизации часто выполняемых последовательностей команд.

      Наряду  со стандартными, в открытых ОС применяются  также альтернативные оболочки «csh» и «tcsh», отличающиеся синтаксисом управляющих конструкций и поведением переменных.

      Некоторые альтернативные ОС поставляются с интерпретаторами собственных языков командных файлов (такими, как язык командных файлов ОС «MS-DOS» и «Microsoft Windows NT», язык «REXX» в ОС «OS/2» и т. п.)

      Операционная  среда - комплекс программного обеспечения, предоставляющего средства разработки и выполнения прикладных программ.  
Операционная среда включает операционную систему, интерфейсы прикладных программ, прикладные программы, сетевые службы, базы данных и языки программирования.

      5.1 История разработки и совершенствования основных операционных систем компании Microsoft.

      История развития операционных систем, близких  к современным, начинается с середины 60-ых гг. ХХ в. – с перехода от отдельных полупроводниковых элементов к интегральным схемам, что в конечном счёте привело к появлению нового поколения компьютеров. С того времени по начало 70-х были реализованы практически все основные механизмы, используемые в современных ОС: мультипрограммирование, мультипроцессирование, поддержка многотерминального многопользовательского режима, виртуальная память, файловые системы, разграничение доступа и сетевая работа.