Лекции_Вычислительные машины_new. Лекция История развития вычислительной техники
 Скачать 5.16 Mb.
|
ТЕМА 3. Функциональная структура и организация процессораЛекция 4. Основные характеристики ЭВМ и эволюция системной платы фирмы Intel В конце 1973 года фирма Intel выпустила микропроцессор 8080, который синхронизировался тактовой частотой 2 МГц. Он мог адресовать к 64 Кб ячейкам памяти и работать с 8-разрядной шиной данных. На его основе фирма IBM выпустила в 1975 г. первую персональную ЭВМ модели 5100, которая стоила 9  000 дол., и поэтому была недоступна многим пользователям. В 1976 г. новая компания Apple Computer выпускает ЭВМ Apple I, а через год вторую модель стоимостью 1 600 дол., имевшую большой успех на рынке. В СССР был изготовлен аналог МП 8080 микропроцессор КР580 (ИС КР580ВМ80А, КР580ИК80А), на котором были построены первые отечественные персональные ЭВМ типа СМ-1800. Эти и другие ранние компьютеры использовали операционную систему CP/M. В 1981 г. фирма IBM выпустила на базе микропроцессора 8088 первую модель нового персонального компьютера РС с операционной системой MS-DOS фирмы Microsoft, которую прекратила выпускать в 1987 г. Микропроцессор Intel 8088 адресует к 1 Мб ячейкам памяти и является аналогом 8086 с той лишь разницей, что имеет 8-разрядную внешнюю шину данных. Тактовая частота микропроцессора 8088, равная 4.77 МГц, позволяет в два раза увеличить быстродействие РС по сравнению с моделями ЭВМ на кристалле 8080. Модель РС использовала до двух внешних накопителей на гибких магнитных дисках емкостью 360 Кб и 83-клавишную клавиатуру. Взаимодействие между блоками РС осуществлялось при помощи стандартной внешней шины ISA. Компьютеры с шиной ISA часто называют классическими персональными компьютерами семейства PC-XT [15]. На системной плате РС устанавливался микропроцессор 8088, сопроцессор 8087, ОЗУ динамического типа с временем доступа 200 нс и емкостью от 64 до 256 Кб с контролем на четность. Кроме того, на системной плате в ПЗУ "зашит" встроенный интерпретатор Бейсика, система ввода/вывода BIOS и программа самопроверки при включении POST.В поздней модели РС IBM 5140, выпущенной в 1986 году, к системному блоку кроме жидкокристаллического (ЖК) дисплея (85 столбцов, 25 строк) или обычного телевизора можно было подключать через адаптеры MDA, CGA, монохромный или цветной дисплей. В ней также были предусмотрены для связи с внешними устройствами интерфейсы: асинхронный последовательный в стандарте RS-232C и параллельный для подключения принтера. Во всех моделях РС устанавливался блок питания мощностью 63.5 Вт с вентилятором. Мощность блока питания оказалась недостаточной для усовершенствования архитектуры РС. Она не позволяла комплектовать их жесткими дисками. Разновидности архитектур и характеристики персональных компьютеров, использующих МП фирмы Intel, представлены в табл. 2.1. Таблица 2.1 Характеристики ЭВМ
В начале 1983 г. IBM выпускает на базе микропроцессора 8088 новую модель персонального компьютера XT, которая включала встроенный жесткий диск емкостью 10 Мб и стандартный последовательный интерфейс. Встроенный жесткий диск произвел революцию в технологии обработки информации на персональных ЭВМ. Это стало возможным благодаря новому блоку питания мощностью 130 Вт, охлаждаемому вентилятором. В дальнейшем новые модели XT комплектовались 101-клавишной клавиатурой, накопителем на жестком диске до 20 Мб, дисководами на 5.25" (360 Кб) и 3.5" (720 Кб), оперативным запоминающим устройством ОЗУ DRAM емкостью 256 и 640 Кб и постоянной памятью 64 Кб для хранения тестовых программ BIOS и POST. В моделях XT устанавливались НГМД с высотой в 2 раза меньше, чем в РС, что позволило XT комплектовать двумя дисководами на 5.25" и 3.5" и, даже не увеличивая объема корпуса, устанавливать до четырех различных накопителей. В СССР аналог XT выпускался на базе МП К1810ВМ86 с сопроцессором К1810ВМ87, ОЗУ до 1 Мб, двух НГМД по 360 Кб, НЖМД – 10 Мб, с дисплеем с разрешающей способностью 640 200 точек. С использованием К1810ВМ86 странами содружества выпускались ЭВМ "Агат 11", "Искра 1030", "ЕС 1840", "Нейтрон И9.66". Дальнейшее производство персональных компьютеров связано с развитием технологии и изготовлением новых типов микропроцессоров, характеристики которых представлены в табл. 2.2. В середине 1960-х гг. председатель Intel (Gordon Moore), анализируя эту технологию, вывел принцип, или закон Мура, который остается верным уже больше трех десятилетий: мощность вычислений и сложность или, приблизительно, количество транзисторов в каждом чипе кремниевой интегрированной микросхемы процессора удваивается каждые два года, и стоимость каждого МП уменьшается вдвое. При этом размеры транзисторов уменьшаются примерно на 30 %, напряжение питания на 25 %, а быстродействие их увеличивается на 30 – 50 % (определяемое постоянной времени CV/I). Для уменьшения RC-задержек элементов микросхемы используются технологии с меньшим сопротивлением R-проводников (медь вместо алюминия), а для снижения межпроводниковой емкости C – изолирующие материалы с меньшей диэлектрикической проницаемостью (Low-k-диэлектрики вместо SiO2). Вслед за МП 8088 широко начинает применяться в производстве ЭВМ изготовленный ранее его аналог МП 8086, отличающийся только 16-разрядной шиной данных. Процессор 8086 имеет 16-разрядные регистры и 16-разрядную внешнюю шину данных с 20‑разрядной адресацией, которая позволяет адресовать к 1 Мб ячейкам. Процессор 8088 такой же за исключением меньшей внешней шины данных – 8 бит. В эти процессоры вводится сегментация в “реальном режиме”; 16‑разрядные регистры могут действовать как указатели на адрес в сегментах размером до 64 Kб. Четыре сегментных регистра содержат 20‑разрядный базовый адрес текущего активного сегмента, что позволяет без переключения между сегментами адресовать к ОЗУ или ПЗУ емкостью до 256 Кб. В середине 1987 года на базе микропроцессора Intel 8086 фирма IBM представила новый персональный компьютер IBM 8525 (модель 25) семейства PS/2. Микропроцессор с 16-разрядной шиной данных и тактовой рабочей частотой 8 МГц позволил уменьшить размеры компьютера на 40 % и увеличить быстродействие более чем в 2 раза по сравнению с моделями PC и XT. Система PS/2 использовала стандартное RAM на 512 Кб, расширяемое до 640 Кб. В 1988 году IBM выпускает новую разработку PS/2 (модель 30) на базе более быстродействующего микропроцессора 80286 с тактовой частотой 10 МГц с 1 состоянием ожидания при обращении к RAM. В составе модели 30 используются дисководы для гибких дисков размером 3.5" с высокой плотностью записи емкостью 1.44 Мб и жестким диском емкостью 20 Мб, последовательный порт RS-232C, параллельный порт LPT1 с односторонней передачей 8-разрядных данных. В массовом производстве компьютеров PS/2 использовались роботы. Поэтому ЭВМ семейства 2 (PS/2) изготавливаются из деталей, точно подогнанных друг к другу, с наименьшим количеством крепежных и множеством идентичных узлов. Для дисплеев PS/2 фирма IBM выпустила интегрированный видеоадаптер, который чаще называют платой VGA. Для обмена с дисплеем в ПЗУ включен набор микропрограмм VGA BIOS, предназначенных для управления схемами платы VGA, благодаря чему она может работать с любой программой для MDA, CGA и улучшенного графического адаптера EGA. В качестве аналога первых PS/2 производителями единой системы выпускались персональные компьютеры ЕС 1841, ЕС 1842 на базе МП 1810ВМ86М с сопроцессором К1810ВМ87, ОЗУ до 1 Мб, двумя НГМД на 5.25" по 720 Кб, одним НЖМД на 20 Мб и одноцветным дисплеем с разрешением 640 350 точек. Таблица 2.2 Характеристики МП и процессоров фирмы Intel
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||