Обеспечивает работу процессора с оперативной памятью и с видеоподсистемой, это

Обновлено: 21.11.2024

Что влияет на производительность компьютеров

В целом производительность компьютера зависит от того, насколько хорошо он работает вместе. Постоянная модернизация одной части компьютера при оставлении устаревших частей не сильно улучшит производительность, если вообще улучшит. Ниже мы обсудим некоторые из наиболее важных частей компьютера в отношении его скорости и вычислительной мощности. Описание этих частей ни в коем случае не является полным и служит только для того, чтобы дать новым пользователям некоторое представление о том, что означают различные характеристики компьютера. Следует также отметить, что последний раз эта веб-страница обновлялась в январе 2003 г., но те же факторы все еще могут применяться в 2006 г. Процессор, память и видеокарта являются наиболее важными компонентами, определяющими производительность внутри компьютера. Любая информация об аппаратных средствах устареет примерно через шесть месяцев или около того. Цель этого раздела — понять, что означает каждая спецификация и что делает каждая ее часть.

< tr>

Справочная таблица
Бит (b)	Наименьшая возможная единица хранения. 1 или 0.
Байт (B)	8 бит
Килобайт (КБ)	1000* байт
Мегабайт ( МБ)	1000 КБ
Гигабайт (ГБ)	1000 МБ
* Обычно для удобства используется приблизительное значение 1000. Фактическое значение равно 1024.

Частота процессора (МГц, кэш-память L1 L2, x86 и другие типы чипов)
Средний настольный ПК (1,5–2,5 ГГц)
Средний ноутбук или Macintosh (1,0 ГГц)

Тактовая частота, также известная как скорость процессора, часто рассматривается как основной фактор, влияющий на общую производительность компьютера. В редких случаях это так, но средний пользователь редко использует 100 процентов мощности своего центрального процессора. (ЦПУ). Такие вещи, как кодирование видео или шифрование файлов, или все, что связано с большими и сложными числами, требует большой мощности процессора. Большинство пользователей проводят большую часть своего времени за набором текста, чтением электронной почты или просмотром веб-страниц. В это время ЦП компьютера, вероятно, колеблется в пределах 1 или 2 процентов от его общей скорости. Время запуска, вероятно, является единственным периодом, когда ЦП испытывает нагрузку, и даже в этом случае оно часто ограничено скоростью жесткого диска.

Мегагерц (МГц) или гигагерц (ГГц или 1000 МГц) — это количество раз, которое ЦП может переключать между 1 и 0. Это движущая сила мощности процессора (при прочих равных условиях). Чипы с большей частотой МГц потребляют больше энергии и выделяют больше тепла.
Кэш уровня 1 (L1) и уровня 2 (L2) обычно представляет собой встроенную оперативную память, которая работает очень быстро. SRAM отличается от системной RAM и используется только в процессорах. Он хранит данные непосредственно перед и после их обработки. SRAM очень дорогая; большинство чипов сегодня имеют только 128 килобайт кэш-памяти L1 и 256-512 КБ кэш-памяти L2. (Это то, что отличает чип Pentium 3 или 4 от процессора Celeron)
x86 — это тип архитектуры всех компьютеров под управлением Windows. Все процессоры, продаваемые сегодня для компьютеров под управлением ОС Windows (операционной системы), являются 32-битными, то есть они обрабатывают 32 бита информации за каждый такт (чип с частотой 1 ГГц выполняет 1 миллиард тактов в секунду). Не все процессоры x86. Например, в компьютерах Apple используется микросхема Motorola под названием PowerPC, которая бывает как 64-битной, так и 128-битной. Это одна из причин, по которой компьютеры Apple могут превосходить высокопроизводительные ПК, несмотря на более низкую скорость процессора. В настоящее время Intel и AMD разрабатывают 64-битные чипы x86. Недостаток архитектуры с более высоким разрядом заключается в том, что необходимо вносить изменения в любое программное обеспечение, с которым можно работать в новом дизайне; это одна из причин, по которой программное обеспечение Mac не будет работать без специального программного обеспечения на ПК, и наоборот.

Скорость и размер оперативной памяти системы (МГц и мегабайты)
Средний рабочий стол — 256 мегабайт
Средний ноутбук — 128 мегабайт

Объем и скорость оперативной памяти на вашем компьютере сильно влияют на производительность вашего компьютера. Если вы пытаетесь запустить Windows XP с 64 МБ ОЗУ, это, вероятно, даже не сработает. Когда компьютер использует всю доступную оперативную память, он должен начать использовать жесткий диск для кэширования данных, что происходит намного медленнее. Постоянная передача данных между ОЗУ и виртуальной памятью (памятью жесткого диска) значительно замедляет работу компьютера. Особенно при попытке загрузить приложения или файлы.
Эти два типа различаются технологией, которую они используют для хранения данных, динамическая RAM является более распространенным типом. Динамическая оперативная память должна обновляться тысячи раз в секунду. Статическое ОЗУ не нужно обновлять, что делает его быстрее; но это также дороже, чем динамическая память.Оба типа ОЗУ энергозависимы, то есть теряют свое содержимое при отключении питания.
Также может влиять скорость вашей оперативной памяти. Нормальная скорость оперативной памяти в большинстве компьютеров сегодня составляет 100 pc (100 МГц). Это работает нормально для большинства приложений. Геймеры или высокопроизводительные компьютеры, вероятно, используют оперативную память DDR (удвоенная скорость передачи данных). Он новее и дороже, но работает значительно быстрее (266 МГц). Обратите внимание, что все компьютеры не могут использовать оперативную память DDR. Для получения информации о системной оперативной памяти см.:

Скорость и размер диска (об/мин и гигабайты)
Средний рабочий стол (40 гигабайт)
Средний ноутбук (20 гигабайт)

Важнейшим фактором производительности вашего компьютера является скорость жесткого диска. Насколько быстро жесткий диск может находить (среднее время поиска), читать, записывать и передавать данные, будет иметь большое значение для производительности вашего компьютера. Большинство жестких дисков сегодня вращаются со скоростью 7200 об/мин, старые модели и ноутбуки по-прежнему вращаются со скоростью 5200 об/мин, что является одной из причин, по которой ноутбуки часто кажутся вялыми по сравнению с настольными компьютерами.
Размер вашего жесткого диска очень мало влияет на производительность компьютера. Пока у вас достаточно свободного места для виртуальной памяти и если диск дефрагментирован, он будет работать хорошо, независимо от размера. Для получения дополнительной информации о жестких дисках см.:

Видеокарта - (встроенная видеопамять, тип чипа и скорость)
Средний настольный компьютер (младшая карта AGP 32–64 МБ)
Средний ноутбук (встроенный чип 16 МБ)

Всякий раз, когда ваш компьютер выводит изображение на экран, что-то должно его отобразить. Если компьютер делает это с помощью программного обеспечения, оно часто работает медленно и влияет на производительность остальной части компьютера. Кроме того, изображение не будет отображаться столь же четко или плавно, как в случае с видео. Даже недорогая видеокарта значительно повысит производительность компьютера, передав большую задачу по рендерингу изображений на экране с процессора на видеокарту. Если вы работаете с большими файлами изображений, видео или играете в игры, вам понадобится более мощная видеокарта.

Видеокарты используют собственную оперативную память, называемую видеопамятью. Чем больше у компьютера видеопамяти, тем больше текстур и изображений карта может запомнить за один раз. Графические карты высокого класса для настольных компьютеров теперь имеют до 64 мегабайт видеопамяти, ноутбуки часто имеют только 8 или 16 мегабайт видеопамяти. Чтобы узнать больше о видеокартах, см.:

В микропроцессорной системе или микроконтроллере один блок процессора отвечает за ввод, вывод, вычисления и управление.

Связанные термины:

Скачать в формате PDF

Об этой странице

Компьютерные системы

Микропроцессорная система состоит из устройств ввода, хранения, обработки и вывода данных под управлением ЦП.

Основным блоком настольного ПК является модульная система, состоящая из материнской платы, блока питания и дисководов.

На материнской плате установлен микропроцессор (ЦП), ОЗУ, ПЗУ BIOS, контроллеры шины и интерфейсы ввода-вывода.

ЦП взаимодействует с основными системными микросхемами через общий набор линий адресной шины и шины данных.

Микроконтроллер обеспечивает большинство функций обычной микропроцессорной системы на одном кристалле.

Вычислительные платформы

4.3.3 Конфигурации системной шины

Микропроцессорная система часто имеет более одной шины. Как показано на рис. 4.14, высокоскоростные устройства могут быть подключены к высокопроизводительной шине, а низкоскоростные — к другой шине. Небольшой логический блок, известный как мост, позволяет шинам соединяться друг с другом. Для этого есть три причины:

Шины с более высокой скоростью могут обеспечивать более широкое подключение для передачи данных.

Для высокоскоростной шины обычно требуются более дорогие схемы и разъемы. Стоимость низкоскоростных устройств можно снизить, используя более низкую скорость и более дешевую шину.

Мост может позволить шинам работать независимо, тем самым обеспечивая некоторый параллелизм в операциях ввода-вывода.

Рисунок 4.14. Система с несколькими шинами.

Автобусные мосты

Давайте рассмотрим работу шинного моста между быстрой и медленной шинами, как показано на рис. 4.15. Мост является ведомым на быстрой шине и хозяином на медленной. Мост принимает команды от быстрой шины, на которой он является ведомым, и выдает эти команды на медленную шину. Он также возвращает результаты с медленной шины на быструю, например, возвращает результаты чтения с медленной шины на быструю.

Рисунок 4.15. UML-диаграмма состояния работы шинного моста.

Верхняя последовательность состояний обрабатывает запись с быстрой шины на медленную. Эти состояния должны считывать данные с быстрой шины и устанавливать рукопожатие для медленной шины.Операции на быстрой и медленной сторонах шинного моста должны максимально перекрываться, чтобы уменьшить задержку при передаче данных между шинами. Точно так же нижняя последовательность состояний считывает данные с медленной шины и записывает данные на быструю шину.

Мост также служит транслятором протокола между двумя мостами. Если мосты очень близки по работе протокола и скорости, может быть достаточно простого конечного автомата. Если существуют большие различия в протоколе и времени между двумя шинами, мосту может потребоваться использовать регистры для временного хранения некоторых значений данных.

Шина ARM

Поскольку ЦП ARM производится разными поставщиками, шина, предоставляемая вне чипа, может варьироваться от чипа к чипу. ARM создала отдельную спецификацию шины для однокристальных систем. Шина AMBA [ARM99A] поддерживает ЦП, память и периферийные устройства, интегрированные в систему на кремнии. Как показано на рис. 4.16, спецификация AMBA включает две шины. Высокопроизводительная шина AMBA (AHB) оптимизирована для высокоскоростной передачи и напрямую подключена к ЦП. Он поддерживает несколько высокопроизводительных функций: конвейерную обработку, пакетную передачу, разделенные транзакции и несколько мастеров шины.

Рисунок 4.16. Элементы шинной системы ARM AMBA.

Для подключения AHB к шине периферийных устройств AMBA (APB) можно использовать мост. Эта шина спроектирована так, чтобы быть простой и легкой в реализации; он также потребляет относительно мало энергии. APB предполагает, что все периферийные устройства работают как ведомые, что упрощает логику, необходимую как для периферийных устройств, так и для контроллера шины. Он также не выполняет конвейерные операции, что упрощает логику шины.

Микрокомпьютерные шины и ссылки

Простые двухточечные переводы I.B

Все микропроцессорные системы имеют сильную иерархическую зависимость. Процессор (мастер) считывает и записывает информацию с каждым устройством, которое не может общаться напрямую. Для простого цикла записи (рис. 2а) требуется набор линий данных Di для информации (например, 8, 16 или 32 бита) и одна линия для синхронизации (строб записи WRS). Минимальное время установки t_с и время хранения t_ч данных по отношению к WRS, а также время записи t_w, зависит от технологии и статического или динамического (запускаемого фронтом) характера элементов хранения.

РИСУНОК 2. Простые циклы.

Для цикла чтения в ответ на запрос (чтение строба RDS) новые данные доступны с временем доступа t_a (рис. 2b). Обычно коммуникационная шина находится в нейтральном неактивном состоянии, пока выбор не был выполнен, и можно определить время активации t_on и время отключения т_выкл.

Процессоры выполняют циклы чтения и записи. Линии данных Di могут быть мультиплексированы, если выходы имеют три состояния, когда они не выбраны. Две отдельные линии WRS и RDS, которые никогда не активируются одновременно, могут управлять передачей (рис. 2c). Этому решению отдают предпочтение несколько производителей, и оно использовалось, например, на ранней шине IBM-PC. Другим решением является наличие одной стробирующей линии ST и линии направления RD ― /WR (рис. 2г). Когда RD ― / WR активен, импульс на линии ST запускает передачу записи от ведущего к ведомому; в противном случае это цикл чтения.

Все эти циклы называются синхронными, поскольку цикл передачи выполняется за заданный промежуток времени, зависящий от продолжительности строба. Если ведомое устройство работает слишком медленно, данные могут быть потеряны; нужен сигнал обратной связи. Первое решение состоит в том, чтобы активировать сигнал только тогда, когда цикл необходимо замедлить (сигнал ОЖИДАНИЕ, рис. 3а). Лучшим решением, используемым на всех 32-битных микропроцессорах, является ожидание положительного подтверждения AK в ответ на строб ST (рис. 3b). Если ведомое устройство не может предоставить информацию, должно быть сгенерировано отрицательное подтверждение NK (часто называемая ошибка шины) либо ведомым устройством, либо специальной схемой. Сигналы на рис. 3 и 4 - активный высокий уровень. Они часто инвертируются (активный низкий уровень) по электрическим причинам.

РИСУНОК 3. Асинхронные (рукопожатные) протоколы.

РИСУНОК 4. Адресные переводы.

Оборудование PIC

1.1.1 Процессор

В микропроцессорной системе или микроконтроллере один блок процессора отвечает за ввод, вывод, вычисления и управление. Он не может работать без программы, списка инструкций, который хранится в памяти. Программа состоит из последовательности двоичных кодов, которые ЦП извлекает из памяти и выполняет по очереди (рис. 1.2). Процесс управляется схемой кварцевых часов, создающей фиксированную частоту, которая определяет скорость системы.

Рисунок 1.2. Выполнение микропроцессорной программы.

Инструкции хранятся в пронумерованных ячейках памяти и копируются в регистр команд ЦП через шину данных. Здесь инструкция управляет выбором требуемой операции в блоке управления процессора. Программные коды находятся в памяти процессором путем вывода номера адреса инструкции на адресную шину. Адрес генерируется в программном счетчике, регистре, который начинается с нуля и увеличивается или изменяется в течение каждого командного цикла. Шины представляют собой параллельные соединения, которые передают адрес или слово данных за одну операцию. Для помощи в этом процессе также необходим набор линий управления от ЦП; они настраиваются в соответствии с требованиями текущей инструкции и запускают схемы передачи данных для вывода и приема данных в соответствующее время. В обычной микропроцессорной системе соединения шины состоят из параллельных дорожек на материнской плате, но находятся внутри микросхемы микроконтроллера.

Декодирование инструкции — это аппаратный процесс, использующий блок логических вентилей для настройки линий управления процессорного блока и для получения «операндов» инструкции. Операнды — это данные, с которыми нужно работать (или информация о том, где их найти), которые следуют большинству инструкций. Как правило, над операндами выполняется вычисление или логическая операция, а результат сохраняется в памяти или устанавливается действие ввода-вывода. Каждая полная инструкция может состоять из одного, двух или более байтов, включая сам код операции (инструкции) (код операции) и операнд/ы (один байт = 8 бит).

Например, сравните текстовый процессор и игровое приложение. В текстовом процессоре нажатия клавиш считываются через порт ввода клавиатуры, сохраняются в виде кодов символов в памяти и отправляются на порт вывода экрана для отображения. В компьютерной игре входные сигналы с панели управления обрабатываются и используются для изменения графики на экране. Графика в основном генерируется путем сопоставления блока памяти с экраном, где цвет одного пикселя управляется определенным словом данных. Текстовый процессор требует гораздо меньше памяти, а графическая память должна быть большой и быстрой.

Обработка данных

5.7.1 Аппаратное обеспечение системы памяти

Обычная микропроцессорная система содержит отдельные микросхемы ЦП и памяти. Подобное расположение можно использовать, если нам нужна дополнительная память в системе PIC и нет недостатка в выводах ввода-вывода. Схема системы показана на рисунке 5.5 на основе PIC 16F877A. Для расширения памяти до 64 Кбайт используется пара традиционных чипов ОЗУ по 32 КБ. Часы и соединения для программирования не включены в схему, так как они не нужны для моделирования, но должны быть добавлены в любую аппаратную реализацию.

Рисунок 5.5. Параллельная система памяти.

Каждая микросхема ОЗУ имеет восемь контактов ввода-вывода данных (D0–D7) и пятнадцать адресных контактов (A0–A14), поэтому каждая ячейка содержит 8 бит, и всего 2 15 = 32 768 ячеек. Чтобы выбрать чип для доступа, вывод Chip Enable (!CE) должен иметь низкий уровень. Для записи местоположения предоставляется адресный код, данные представлены в D0–D7, а разрешение записи (!WE) имеет импульсный низкий уровень. Для чтения данных активируется выходной сигнал (!OE) (низкий уровень) в дополнение к разрешению чипа, после чего данные по адресу могут быть считаны обратно.

В демонстрационном проекте VSM (PARMEM2) порт C используется в качестве шины данных, а порт D — в качестве адресной шины. Чтобы уменьшить количество контактов ввода-вывода, необходимых для адресации внешней памяти, адресные защелки (U3 и U5) используются для хранения старшего байта 15-битного адреса (D7 не используется).

Две микросхемы памяти в тестовой системе выбираются поочередно с помощью декодера адреса путем переключения RB2. Это позволяет реализовать в прошивке различные схемы памяти, где микросхемы могут использоваться по одной или вместе для хранения 16-битных данных. Таким образом, память может быть организована как 64k×8 байт или 32k×16-битных слов. В тестовой программе доступ ко всем адресам осуществляется по очереди путем увеличения младшего адреса с 00 до FF для каждого старшего адреса (выбор страницы памяти) и использования одного и того же адреса для одновременной записи и чтения соответствующих адресов в обоих чипах.

Этот тип работы системы шин, когда выходы микросхем памяти подключены к одним и тем же линиям данных (порт C), зависит от наличия буферов с тремя состояниями на выходе микросхем ОЗУ, управляемых разрешающими входами. . Их можно переключить, чтобы разрешить ввод данных (!CE и !WE=низкий уровень), вывод данных (!CE и !OE=низкий уровень) или отключить (!CE и !OE=высокий уровень). В отключенном состоянии выходы ОЗУ фактически отключены от шины данных. Одновременно должен быть включен только один чип RAM, в противном случае на шине возникнет конкуренция, когда разные байты данных будут пытаться использовать шину одновременно.

Микропроцессоры, калькуляторы и компьютеры

Автобусы

Шины микропроцессорной системы, как было показано ранее, состоят из линий, которые подключены к каждой части системы, так что сигналы доступны на многих микросхемах одновременно и могут передаваться между любой парой микросхем. Тремя основными шинами являются адресная шина, шина данных и шина управления. Поскольку понимание работы шины жизненно важно для понимания работы любой микропроцессорной системы, мы сосредоточимся на каждой шине по очереди, начиная с адресной шины.

Определение

Адресная шина состоит из линий, соединяющих адресные контакты микропроцессора и адресные контакты каждой микросхемы памяти в микропроцессорной системе. В любой системе, кроме очень простой, адресная шина будет подключаться и к другим устройствам, но на данный момент мы проигнорируем эти другие соединения.

Для современных компьютеров память не устанавливается отдельными микросхемами. Чипы собраны в блоки, называемые модулями памяти с двойным расположением выводов (DIMM), которые используют стандартное штекерное соединение. Из-за быстрого развития конструкции памяти эти модули DIMM выпускаются во многих версиях, поэтому при выборе памяти требуется большая осторожность, и если вы хотите обновить память в компьютере, вам следует обратиться к таблицам, предоставленным дистрибьюторами, такими как Crucial или Kingston. . На момент написания статьи используемый в настоящее время тип модуля DIMM помечен как DDR3, а для платы DIMM требуется 240-контактный держатель.

При каждом из 65 536 возможных адресных номеров 16-битной системы каждая микросхема памяти будет давать доступ к 1 биту, и этот доступ обеспечивается через линии шины данных. Комбинация адресной шины и шины данных обеспечивает адресацию и поток данных, но для определения направления данных требуется еще одна линия.

Эта дополнительная линия является линией чтения/записи, одной из линий шины управления (некоторые микропроцессоры используют отдельные выходы для чтения и записи). Когда линия чтения/записи находится на одном логическом уровне, сигнал на каждой микросхеме памяти разрешает все соединения со входами блоков памяти, так что память записывается любыми битами, присутствующими на линиях данных. Если сигнал чтения/записи изменяется на противоположный логический уровень, то внутренний вентиль в микросхемах памяти подключается к выходу каждой ячейки памяти, а не к входу, в результате чего логический уровень ячейки влияет на линию данных (размещение битов на строки данных). Кроме того, обычно имеется одна или несколько строк включения/выключения, чтобы память можно было отключить, когда адресация используется для других целей.

Обзор

Микросхемы памяти подключены к линиям шины, и, поскольку микросхема довольно часто хранит данные в 1-битных блоках, может потребоваться одна микросхема памяти для каждого бита полного байта. В современных компьютерах микросхемы собраны в модули DIMM, которые можно легко подключить к компьютеру. В дополнение к линиям адреса и данных память должна использовать сигналы чтения/записи для определения направления потока данных, а также сигналы включения/выключения, позволяющие изолировать всю память, когда адресная шина используется для других целей.< /p>

На практике микросхемы динамической памяти используют несколько иную систему адресации: каждый адрес состоит из номера столбца и номера строки. Это сделано для того, чтобы упростить обновление, и номера адресов на адресной шине должны быть преобразованы в этот формат с помощью микросхемы диспетчера памяти. Это не влияет на достоверность описания использования памяти в этой главе.

Рисунок 13.3. Подключение простого микропроцессора к микросхеме ПЗУ 8К

Рисунок 13.4. Подключение 16 КБ ОЗУ и 16 КБ ПЗУ, чтобы каждый блок памяти мог использовать разные номера адресов

Нижние 14 адресных линий, от A0 до A13, подключены к обоим наборам микросхем, представленных здесь отдельными блоками. Линия A14, однако, подключена к контактам включения микросхемы, которые, как следует из названия, включают или отключают микросхемы. В течение первых 16 КБ адресов линия A14 имеет низкий уровень, поэтому ПЗУ включено (представляя, что контакт включения активен при низком уровне), а ОЗУ отключено. Для следующих 16К адресов в строках от A0 до A13 строка A14 имеет высокий уровень, поэтому ПЗУ отключено, а ОЗУ включено. Это позволяет одним и тем же 14 адресным линиям осуществлять адресацию как ПЗУ, так и ОЗУ. Такая простая схема возможна только тогда, когда и ПЗУ, и ОЗУ занимают одинаковый объем памяти и требуют одинакового количества адресных строк.

Обзор

ЦП и блок питания защищены от непогоды и животных закрытой дверцей.

Связанные термины:

Скачать в формате PDF

Об этой странице

Рабочие процедуры промышленной системы управления

(1) адресные пространства PCI

ЦП и все устройства PCI должны иметь доступ к общей памяти. Драйверы устройств управляют устройствами PCI и передают информацию между ними, используя эту память. Как правило, эта разделяемая память содержит регистры управления и состояния устройства, которые используются для управления устройством и чтения его состояния. Например, драйвер устройства PCI SCSI может прочитать свой регистр состояния, чтобы узнать, готово ли устройство к записи блока информации, или он может записать в управляющий регистр, чтобы запустить устройство после его включения.

Системная память ЦП может использоваться для этой общей памяти, но в этом случае каждый раз, когда устройство PCI обращается к памяти, ЦП должен будет останавливаться, ожидая завершения. Доступ к памяти обычно ограничивается одним системным компонентом за раз. Это замедлит работу системы. Это не позволяет периферийным устройствам системы бесконтрольно обращаться к основной памяти. Это было бы очень опасно; неисправное устройство может сделать систему очень нестабильной.

Периферийные устройства имеют собственные области памяти. ЦП может получить доступ к этим пространствам, но доступ устройств к системной памяти очень строго контролируется с помощью каналов DMA (прямой доступ к памяти). Устройства ISA имеют доступ к двум адресным пространствам; ISA I/O (ввод/вывод) и память ISA. В большинстве современных микропроцессоров PCI должен состоять из трех элементов: ввода-вывода PCI, памяти PCI и пространства конфигурации PCI.

Некоторые микропроцессоры, например процессор Alpha AXP, не имеют естественного доступа к адресным пространствам, отличным от системного адресного пространства. Этот процессор использует наборы микросхем поддержки для доступа к другим адресным пространствам, таким как пространство конфигурации PCI, с помощью схемы разреженного отображения адресов, которая крадет часть большого виртуального адресного пространства и сопоставляет его с адресными пространствами PCI.

Кластерные вычисления

IV.A Оборудование узла кластера

Узел обработки кластера включает в себя все средства и функции, необходимые для выполнения полных вычислений. Узлы чаще всего структурированы либо как однопроцессорные системы, либо как SMP, хотя некоторые кластеры, особенно группы, включают узлы, которые были системами с распределенной общей памятью (DSM). Узлы различаются архитектурой используемых микропроцессоров, количеством и организацией микропроцессоров, емкостью первичной и вторичной памяти и внутренней логической структурой межсоединений. Узлы стандартных кластеров, продаваемых в первую очередь для основных вычислительных сред, должны также включать стандартные интерфейсы для внешних устройств, которые обеспечивают взаимодействие с множеством компонентов, разработанных сторонними поставщиками. Использование интерфейса с высокой пропускной способностью позволяет настраивать кластеры практически без изменений в подсистеме узла, сводя к минимуму любые дополнительные затраты, связанные с каждым узлом. Ключевые элементы узла кратко обсуждаются ниже. Следует понимать, что эта технология быстро развивается и что конкретные устройства, представленные в качестве примеров, скорее всего, будут улучшены по своим эксплуатационным характеристикам или будут полностью заменены в ближайшем будущем.

Центральный процессор . ЦП представляет собой одиночный микропроцессор с интегральной схемой СБИС, возможно объединенный в MCM (многочиповый модуль) с одной или несколькими микросхемами кэш-памяти. ЦП выполняет последовательности двоичных инструкций, работающих с двоичными данными, обычно 32- или 64-битной длины. Хотя многие инструкции выполняются над внутренними данными, хранящимися в регистрах, получение новых данных из системы памяти является важным аспектом работы микропроцессора, требующим наличия одной или нескольких высокоскоростных кэш-памятей для минимизации среднего времени загрузки/сохранения. В кластерах используются как 32-разрядные, так и 64-разрядные архитектуры, самые популярные из которых основаны на семействе 32-разрядных процессоров Intel X86, а наиболее производительные — на базе 64-разрядных семейств Compaq Alpha или IBM RS6000. Первые товарные кластеры класса Beowulf включали микропроцессоры Intel 80486, работающие на частоте 100 МГц. Сегодня потомки этого чипа, включая Intel Pentium III и AMD K7 Athelon, имеют тактовую частоту более 1 ГГц. ЦП подключается к внутренней шине памяти для высокоскоростной передачи данных между памятью и ЦП, а также к внешней шине ввода-вывода, которая обеспечивает интерфейсы для вторичного хранилища и сетевых модулей управления.

Основная память. Хранит рабочие данные и программные инструкции для обработки ЦП. Это часть более крупной иерархии памяти, которая включает в себя высокоскоростную кэш-память, расположенную ближе к ЦП, и постоянное запоминающее устройство высокой плотности, из которого он получает исходные данные и сохраняет окончательные результаты.В течение последних двух десятилетий в оперативной памяти доминировала технология DRAM, представляющая собой плотно упакованные массивы коммутируемых емкостных ячеек, встроенных в кремниевые пластины. Чипы DRAM, содержащие 256 Мбит данных, доступны с гигабитными чипами, которые станут обычным явлением в ближайшем будущем. Типичные узлы кластера поддерживают емкость основной памяти от 64 Мбайт до 1 Гбайт, хотя большие узлы SMP или DSM предоставляют больше. В последние годы DRAM претерпела значительные изменения, обеспечив более высокую пропускную способность, а также более высокую плотность, уменьшив, если не устранив узкое место между ЦП и его основной памятью.

Вторичное хранилище. Включает в себя набор устройств, обеспечивающих постоянное хранение большого объема данных. Вторичное хранилище служит нескольким целям в зависимости от использования содержащихся в нем данных. Он предоставляет все функции, как пользовательские приложения, так и инструменты операционной системы, которые управляют работой и вычислениями ЦП. Он предоставляет наборы данных, с которыми должны работать пользовательские задачи, и является основным хранилищем окончательных результатов пользовательских вычислений. Он поддерживает данные конфигурации, касающиеся настройки и рабочих параметров вычислительного узла, а также информацию об остальных устройствах кластера и их реляционных ролях. Поскольку большинство систем памяти поддерживают абстракцию виртуальной памяти, предоставляя логическую память, во много раз превышающую фактическую установленную физическую основную память, вторичное хранилище временно содержит те сегменты логического адресного пространства и связанные данные, которые не помещаются в существующую физическую основную память. В отличие от основной памяти, данные, хранящиеся на дополнительных устройствах хранения, сохраняются даже при отключении питания системы. Это энергонезависимое свойство позволяет архивировать данные на неопределенный срок. Основным типом компонента, обеспечивающим вторичное хранилище, является почтенный жесткий диск с его ранним происхождением в конце 1950-х годов, основанный на магнитном хранении (например, кассетной ленте) одного или нескольких дисков, вращающихся на одном шпинделе с высокой скоростью, доступ к которым осуществляется с помощью магнитной детекторной головки. радикально перемещался внутрь и наружу по поверхности диска, напоминая рычаг старого проигрывателя грампластинок. Современные жесткие диски обеспечивают много десятков гигабайт при умеренной стоимости и времени доступа порядка нескольких миллисекунд. Другие технологии используются для обеспечения более специализированных форм вторичного хранения, особенно для переносимости данных и безопасного постоянного архивного хранения. CD-ROM, созданные на основе исходных цифровых музыкальных носителей, обеспечивают примерно 600 Мбайт памяти по цене менее 1 доллара за диск, а возможность чтения-записи в настоящее время становится обычным явлением, хотя для кластерных систем это не так важно. Долговечные и относительно миниатюрные гибкие диски, содержащие всего 1,4 МБ, по-прежнему используются даже в кластерах, главным образом для первоначальной установки, настройки и загрузки.

Внешние интерфейсы. Выполняют три важные роли, связанные с работой кластеров и управлением ими. Они обеспечивают прямой пользовательский интерактивный доступ и контроль, они позволяют вводить данные приложений и передавать результаты на устройства за пределами системы, и они подключаются к сети взаимосвязи кластера и, таким образом, к другим узлам в кластере. Несмотря на то, что существует множество различных типов интерфейсов (просто посмотрите на количество сокетов на задней панели типичного ПК), PCI универсален как для ПК, так и для мейнфреймов, соединяя ЦП с множеством устройств управления интерфейсом. Шина PCI имеет четыре различные конфигурации, использующие 32- или 64-битные соединения с тактовой частотой 33 или 66 МГц и пиковой пропускной способностью 4 Гбит/с. Большинство контроллеров сетевого интерфейса (NIC) совместимы с одной или несколькими из этих форм PCI. Вполне вероятно, что в будущем новый стандарт внешнего интерфейса Infiniband заменит PCI, чтобы обеспечить более высокую пропускную способность и меньшую задержку между ЦП и внешними устройствами.

ОЗУ – это оперативная память, которая используется в качестве кратковременного хранилища памяти.

Процессор, также известный как ЦП, предоставляет инструкции и вычислительную мощность, необходимые компьютеру для выполнения своей работы.

Оперативная память и ЦП работают синхронно и дополняют друг друга, чтобы мощность и производительность соответствовали потребностям вашего малого бизнеса.

Ключом к выбору ПК для малого бизнеса является поиск устройства бизнес-класса с Intel vPro® Essentials, оснащенного новейшим процессором Intel® Core™.

Выбирая лучшие ПК для малого бизнеса, ищите хороший баланс между скоростью процессора и объемом оперативной памяти. Устройства бизнес-класса на платформе Intel vPro® Essentials могут обеспечить большую уверенность по сравнению с потребительскими устройствами, поскольку они имеют встроенную аппаратную защиту, которая защитит ваши данные и ваши идеи лучше, чем только программное обеспечение. Эти варианты в сочетании с объемом оперативной памяти помогут вам решить сегодняшние задачи и использовать возможности завтрашнего дня.

Десятилетия покупок компьютеров заставили многих людей поверить в то, что увеличение объема оперативной памяти — это лучшее решение для повышения производительности ПК. Хотя это, несомненно, важно, это не единственное решение для повышения производительности или даже обязательно правильное, в зависимости от ваших потребностей. 1 2

Старому компьютеру (которому более пяти лет) требуется дополнительное время для загрузки, загрузки веб-страниц и запуска программ, что может неожиданно сказаться на вашей прибыли в плане снижения производительности труда сотрудников. В одном исследовании Intel исследователи обнаружили, что более медленные компьютеры снижают производительность труда сотрудников на целых 29%, что может стоить работодателю до 17 000 долларов потери производительности за каждый старый компьютер на рабочем месте. 3 Это же исследование также показало, что ожидание запуска старого ПК каждое утро может занимать до 11 часов в год. 4

Помимо потери производительности, более медленный компьютер приводит к разочарованию сотрудников, что делает ваши инвестиции в оборудование не столько проблемой удержания сотрудников, сколько проблемой технологии. Поэтому зачастую разумным вложением средств является наличие мощных компонентов, позволяющих вашим компьютерам малого бизнеса обрабатывать больше данных, запускать программы с большим объемом данных и держать открытыми больше вкладок браузера.

Что ОЗУ делает… и не делает…

Оперативная память (оперативное запоминающее устройство) используется компьютерами в качестве кратковременной памяти для размещения данных для быстрого доступа. Чем больше оперативной памяти у компьютера, тем больше данных он обычно может обрабатывать в любой момент. Думайте об оперативной памяти как о рабочем пространстве: очевидно, что на гигантском верстаке работать легче, чем на крошечном чайном подносе.

Хотя увеличение объема ОЗУ может быть полезным, преимущества увеличения объема ОЗУ ограничены. Одним из таких ограничений является физический аспект: ваша материнская плата может содержать только определенный объем оперативной памяти, поэтому, если вы обновляете более старую машину, объем оперативной памяти которой уже приближается к максимальному, у вас может не быть много места для роста. Еще одним таким ограничением является вычислительная мощность. Вся краткосрочная память в мире не облегчит работу ваших сотрудников, если у вас нет вычислительной мощности, чтобы воспользоваться ею.

Мощность процессора

Процессор, также известный как ЦП, предоставляет инструкции и вычислительную мощность, необходимые компьютеру для выполнения своей работы. Чем мощнее и современнее ваш процессор, тем быстрее ваш компьютер сможет выполнять свои задачи.

Получив более мощный процессор, вы поможете своему компьютеру думать и работать быстрее. Одного этого может быть достаточно, чтобы оптимизировать мощность уже имеющейся у вас оперативной памяти и помочь вам максимизировать ваши инвестиции в любую новую оперативную память, которую вы добавляете. Если больше оперативной памяти похоже на большее рабочее место, то более быстрый процессор похож на приглашение друга помочь вам с вашей работой.

Защитите свои данные с помощью аппаратной безопасности

Когда вы выбираете устройство бизнес-класса с процессором Intel® Core™ на платформе Intel vPro® Essentials, оно содержит готовые функции безопасности ниже операционной системы, которые позволяют вашему малому бизнесу добиться большей защиты от угрозы безопасности, чем только программное обеспечение.

Предвидеть будущие потребности

Оперативная память и ЦП — каждый работает дополняя друг друга, а также производительность вашей материнской платы, жесткого диска и других компонентов компьютера.

Возможно, вы захотите выбрать новейший процессор Intel® Core™, который вы знаете и которому доверяете сегодня, и добавить больше оперативной памяти по мере увеличения рабочей нагрузки сотрудников. 5

Связанные темы

Выбор подходящих ПК и ноутбуков

Выбирая устройства, которые лучше всего подходят для вашего малого бизнеса, вот три вопроса, которые вы должны задать себе и своей команде, чтобы убедиться, что компьютеры, которые вы покупаете, подходят правильно.

Нужна ли вам техническая переподготовка?

Сотрудники, ожидающие по несколько минут, пока их компьютеры загрузятся каждое утро, компьютерные сбои, утечки данных и технологии, которые просто не справляются, могут повлиять на производительность и прибыль.

Вредит ли аппаратное обеспечение вашего ПК вашей прибыли?

Однако когда дело доходит до прибыли вашего бизнеса, попытка выжать из оборудования все, что можно, не всегда является разумным шагом. Хотя использование старых компьютеров до тех пор, пока они не изнашиваются, может показаться разумным способом сэкономить, в долгосрочной перспективе это может стоить вам денег, производительности и клиентов.

Информация о продукте и эффективности

©Корпорация Intel. Intel, логотип Intel и другие товарные знаки Intel являются товарными знаками корпорации Intel или ее дочерних компаний. Другие имена и торговые марки могут быть заявлены как собственность других лиц.

Читайте также: