Введение

       За  последние несколько лет компьютер  становится всё в большей степени неотъемлемой частью почти каждого человека. Использование ПК не только существенно облегчает интелектуальный труд и помогает решать сложнейшие задачи всех уровней жизнедеятельности человека, но и способствует развитию информационных технологий науки и техники, коренным образом изменяя наше сознание.

       В век компьютеров, глобальных сетей  и телекомуникаций каждый человек, столкнувшись с этим миром, постепенно, с большим трудом, методом проб и ошибок становится квалифицированным пользователем, применяя накопленные знания в решении каждодневных больших и малых вопросов и проблем.

       В предлагаемом реферате представлен  краткий обзор новых разработок аппаратного обеспечения ПК, описание основных частей современных домашних компьютеров, принцип их действия и функциональное назначение.

       Также рассматривается ряд периферийных устройств, наиболее часто используемых в работе с домашними компьютерами.

       В реферате представлены новые технологии с использованием последних разработок наиболее известных фирм-производителей аппаратного обеспечения.

       Затронуты так же и вопросы дальнейшего  усовершенствования и модернизации ПК на началах развития новых технологий разработки и изготовления аппаратных средств. 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Аппаратное  обеспечение.

      1.1. Центральные процессоры.

       Центральный процессор (CPU) – это сложная микросхема, состоящая более чем из 10 000 000 транзисторов, которые получают команды (инструкции), выполняет их и осуществляет контроль за выполнением. Процессор состоит из арифметическо-логического устройства, счётчика команд (который является одним из ригистров процессора) и дешифратора. В процессоре имеются регистры для временного хранения информации. После запуска программы счётчик извлекает команду из памяти и отслеживает её очерёдность. Потом команда анализируется дишефратором, который определяет её тип. Тем временем счётчик готовится к извлечению следующей команды. Далее команда поступает в арифметико-логическое устройство, которое выполняет вычисления и проводит сравнения. Для ускорения работы процессора применяются различные усовершенствования: конвеер команд, паралельное выполнение, предсказания переходов. Современные процессоры работают быстрее, чем оперативная память. Поэтому в процессор встраивают КЭШ- -память небольшёго объёма, но более производительную. Все данные и команды, которые процессор запрашивает из основной памяти, также записываются в КЭШ. КЭШ-память современных процессоров является двух- или трёхуровневой. КЭШ-память первого уровня (L1) – самая маленькая по объёму (16-64 Кб), но самая быстрая. КЭШ L2 и L3 ( до 2 Мб) имеет значительно больший объём, но не редко работает на пониженой частоте и уступает по производительности. Современные микропроцессоры имеют тактовые частоты 200-600 Мгц, что означает их способность работать на скоростях 200-600 млн тактов в секунду и выполняет около милиарда команд в секунду. Первый микропроцессор Intel 4004 работал на частоте 750 кГц, содержал 2300 транзисторов, а современная Alpha 21264 легко работает на частоте 600 МГц и содержит 15,2 млн транзисторов.

       1999 год стал особенно богатым  на микропроцессорные новинки.  Основные производители представляют  процессоры следующего поколения,  с новой архитектурой ядра, более  глубокой конвейрезацией, парралелизмом и другими решениями, повышающими производительность. Этот год становится закатом платформ Socket7 ( Socket7- разновидность разъёма для процессора на материнской плате, под который ранее выпускались процессоры Pentium 1, а затем и AMD K6/K6-2) так как производители   x86-совместимых процессоров перешли на более мощный и расширенный Socket 370, в который вставляются процессоры INTEL Celeron A с высокими тактовыми частотами    (400-466mhz) и кэш-памятью второго уровня(L2) до 128 килобайт, находящейся непосредственно на ядре процессора, что обеспечивает высокую производительность в области трёхмерной графике и повышенное быстродействие в офисных приложениях.

       В настоящее время оптимально использовается процессор Celeron A 400/466, так как Pentium III с аналогичными тактовыми частотами гораздо дороже, а Celeron A – не на столько уж и слабее, а дешевле – заметно.

  Существует  такой процессор, как AMD K6-3, который действительно в состоянии попытаться обогнать Pentium III , ведь у K6-3 – кзш второго уровня расположен тоже на ядре процессора, и состовляет 256 кб., что в два раза меньше, чем у Pentium III, и частота шины у него 100 мгц, и у Pentium III – тоже 100 мгц, но тесты и испытания показывают, что Pentium III всё же немного побыстрее, так что на сегодняшний день самый перспективный процессор – Pentium III.

  В середине 1999 года корпорация INTEL подняла частоту своего Pentium III до 550 мгц, ещё и новые инструкции – всё это значительно повышает скорость работы браузеров Internet. В настоящее время насчитывается около 16 подключаемых модулей для Web браузеров и 30 узлов, оптимизированных для Pentium III. 

 Самой ожидаемой  новинкой второй половины этого  года является AMD K7, в котором реализована поддержка 200-мегагерцевой системной шины Alpha EV6 с тактовой частотой 200 Мгц (для сравнениях в продукции INTEL частота шины от 66 до 100 Мгц) и дополнительным набором команд 3D Now! для улучшения трёхмерной графики. Имеется и кэш L2, размером 512кб, а в дальнейшем планируется и увеличение до 3мб. Тактовая частота этого процессора 600 мгц, выполнен процессор по 0,25 микронной технологии, а в дальнейшем планируется внедрить и более мелкую геометрическую технологию.Этот сверхсовременный процессор и устонавливается тоже на специально для него разработанный фирмой AMD разъём – Slot A, который по внешнему виду похож на    Slot 1, исполизуемый Пентиумами II/III. Кстати, по результатам теста Pentium III оказался заметно мощнее, чем AMD K7, так что INTEL всё же опередил AMD. 
 
 

1.2. Оперативная  память современного ПК.

Из возможных кондидатов на роль памяти для будущих систем фирма Intel выбрала память типа DRD-RAM (Direct Rambus D-RAM) и получила поддержку от всех ведущих мировых производителей памяти, которая, лицензировав соответствующую технологию у фирмы Rambus способны быстро наладить производство в нужных объёмах. Первым чипсетом, поддерживающим память Direct Rambus DRAM, будет i440 jx фирмы Intel для процессора Pentium III. Такая память является по сути разновидностью синхронной памяти, но снабжена специальным более быстродействующи м интерфейсом. Каждая микросхема DRD-RAM имеет внутреннюю многобанковую структуру с чередованием (16 банков), что и обеспечивает высокую пропускную способность. Тактовая частота составляет 400 МГц, но обмен осуществляется по обоим фронтам импульсов, то есть с частотой 800 МГц. Данные, шириной 16 бит поступают с интервалом 1,25 наносекунд, так что пропускная способность составляет 1,6 Гбт / сек. Может использоваться несколько (до 4) каналов; пропускная способность при этом возрастает до 3,2 ; 4,8 или 6,4 Гбт / сек.

    Высокоскоростная  шина соединяет только контроллер  памяти и DRD-

-RAM, а сам контроллер соединяется с шиной процессора обычным образом: контроллер согласует частоту и разрядность процессорной шины и DRD-RAM, формируя 64-разрядное слово из 16-разрядных (при одном канале), передавая его в процессор с частотой процессорной шины.  
 

      1.3. Видеоадаптеры графические ускорители.

Прогресс в  области трёхмерных видеоускорителей предсказывали ещё в прошлом  1998-м году, однако никто не предпологал, что он будет столь значительным. Ни один из выпущенных в этом году видеоадаптеров не ограничивается работой с двухмерной графикой – все они в большей или меньшей степени поддерживают функции построения трёхмерных изображений. Лидер прошлого года 3D-FX (Voodoo) недолго порожал всех принципиально новой и красивой графикой, но современные ускорители при меньшей стоимости в несколько раз быстрее, при этом все новые 2D-3D ускорители выпускаются в виде видеоадаптеров, следовательно они постепенно становятся неотъемлемой частью современного домашнего компьютера.

В настоящее  время уже не стоит вопрос о  том, нужен ли в компьютере 3D ускоритель, а речь идёт о том, какой мощнее и быстрее. Согласно стандарту PC’99 (компьютер 99-го года), аппаратное ускорение трёхмерной графики рекомендуется даже для офисных компьютеров, не говоря уже о домашних.

Производители делового програмного обеспечения  теперь усиленно работают над применением  новых графических функций в  офисных приложениях.

Производители же игр и другого програмного обеспечения совершенно свободны от таких раздумий, ибо теперь они могут сделать гораздо более реалистичными происходящие на экране события. На сей день разговоры о настоящем погружении в виртуальную реальность получают некоторый смысл.

В начале этого (1999) года на новых материнских платах стал появляться дополнительный слот AGP ( Aceleration Graphic Port), разработанный специально для установки графических ускорителей, который представляет собой “расширенный” слот PCI, но с более высокой скоростью обмена данными и с прямым доступом к оперативной памяти, что позволяет работать с текстурами в оперативной, а не в видио памяти, так как видеопамять ограничена, а оперативную всегда можно расширить, установив дополнительные модули. К стати для нормальной работы современного ускорителя необходимо устонавливать не менее 64 мб оперативной памяти, а рекомендуется – 128 мб. Но не даром ускорители “отрезают” столько памяти, ведь в них реализовано очень много новшеств, например:

• фильтрация текстур (сглаживание “квадратиков” при приближении объекта)
• высококачественное затенение или затуманивание, что придаёт реальность графике
• прозрачность объектов, масштабирование и геометрические искажения
• Z-буферизация (срезание текстур в невидимой части)
• повышение FPS (фрагментов в секунду (в настоящее время норма – от 70 и выше))
• поддержка 16 или 32-х разрядной цветовой политры (16,7 млн. цветов)
• увеличение экранного разрешения (до 1800x1600) без потери плавности движений

и многое другое. 

1.4.Звуковые  платы и DSP.

Основной прорыв в направлении аудиоинформации произошёл тогда, когда звуковые карты стали стандартным оборудованием обычного персонального компьютера. С тех пор звуковые средства ПК постоянно совершенствовались: улучшалось качество звука, из монофонического он стал стерео-(и более)-фоническим. В области синтеза музыки бытовые звуковые карты достигли результатов, которые ранее можно было получить только при использовании профессиональной звуковой аппаратуры.

Внедрено объёмное звучание. В конце 1998 года при переходе звуковых карт на более быструю шину PCI, появился вполне нормальный трёхмерный звук. Вообще говоря, появился объёмний звук уже давно, (он заключался в подмешивании противоположного канала противофазно другому, в результате создавался эффект звучания за пределами колонок, но терялось разделение стереоканалов) , но оставалось желать лучшего. Но сейчас появились даже две конкурирующие технологии: A3D компании Aureal и EAX от ведущей компании Creative. Сначала лидером являлся стандарт A3D, достоинством которого явлалось то, что A3D обеспечивал нормальное 3D звучание даже на двух колонках. EAX в свою очередь был менее распространённым, слабо поддерживалась новым програмным обеспечением и для получения хорошего объёмного звука было необходимо использование четырёх колонок. Однако, теперь считается, что для достижения нормального звучания необходимо использовать именно четыре колонки, да и некоторые фирмы лицензировали EAX и начали выпуск недорогих звуковых карт с такой поддержкой.

Большинство современных  звуковых плат снабжены так называемым DSP процессором.

DSP процессор (Digital Sound Processor) представляет собой специализированный чип, способный изменять и обрабатывать звук не только без использования центрального процессора системы, но ещё и в реальном времени, что програмно добиться невозможно. DSP, в зависимости от набора функций, обычно наделён, например, многополосным зквалайзером (обычно 10 полос), эффектами симуляции помещений и залов, реверберацией, многослойным “эхо”, линией задержки (что необходимо для избежания аккустической обратной связи при использовании микрофона), повышением и понижением тональности звука (естественно без изменения скорости) методом гранулирования и повтора мельчайших фрагментов звука и многим другим.

В общем, в настоящее  время достаточно дорогая звуковая плата (особенно есле их две) способна по истине заменить дорогую студийную аппаратуру и даже во многом превзойти, использовав естественно соответствующее програмное обеспечение (Cool edit pro, Sound forge, Sonic foundry ACID (идеальный сэмплер), Steinberg cubase, Cakewalk pro audio, Steinberg wavelab, ReBirth, Retro AS-1 и многие другие). К стати, в настоящее время не один человек, имеющий дело с созданием музыки не сможет обойтись без компьютера, так как редактирование звуков в синтезаторах производится преимущественно через компьютер (точнее – подключение синтезатора через разъём MPU-401 звуковой карты), и сведение звуков (сэмплов) тоже в соответствующем програмном обеспечении. 
 

2. Переход  от шинных к гибридным.

Когда-то компьютеры типа IBM PC в специальной литературе приводились как пример шинной архитектуры, однако с течением времени они стали приобритать всё большее сходство с одноплатными компьютерами. В этой главе речь пойдёт о технологиях AMR и NSP.

Персональные  ЭВМ профессионального назначения обычно базировались на шинной архитектуре. Основой этой технологии является наличие стандартной шины, к которой подключены все контроллеры. В идеале на материнской плате шинного компьютера должен находиться только контроллер шины, а всё остольное помещаться на отдельные платы. В большей части ПК материнская плата всегда содержала процессор, некоторое количество ОЗУ и контроллер клавиатуры, так что изначально система была гибридной.

Первой на отдельную  шину пересела оперативная память. Потом появилась шина PCI. Тихо и незаметно на системную плату перекочевали последовательные и параллельные порты, а так же контроллеры жестких и гибких дисков. Все они были интегрированы в набор микросхем поддержки, как и контроллер шины ISA. Контроллер новой последовательной шины USB никогда и не был отдельным устройством. Функционально все эти устройства объединены с набором микросхем поддержки, так что в этом плане современный PC-совместимый компьютер гораздо ближе к одноплатным, чем к шинным устройствам.