Устройство и ремонт персонального компьютера (стр. 18 )

Итак, сравнение скоростей автомобилей по количеству оборотов их двигателей не вполне корректно. Адекватно оценить их скорость невозможно, поскольку она зависит не только от вышеупомянутой величины.

К сожалению, по отношению к компьютерам такую ошибку допускают довольно часто. Использование частоты вращения двигателей при сравнении скоростей двух автомобилей подобно использованию тактовой частоты при сравнении быстродействия двух компьютеров. Более важной, чем частота вращения, характеристикой двигателя является его мощность, т. е. та полезная работа, которую он может совершить за единицу времени. Кроме этого, вы должны учесть вес машины, коэффициент трения, передаточное число трансмиссии, потери мощности и т. д. Как видите, даже в таком относительно простом деле, как сравнение двух автомобилей, приходится учитывать множество обстоятельств, хотя весьма велик соблазн, просто посмотреть, где на приборной панели проведена красная черта, означающая предельные обороты двигателя. Ну а лучше всего, конечно, сравнить скорости автомобилей непосредственно на дороге. Что же касается компьютеров, запустите на них специальные измерительные программы или тесты.

Большой 8-цилиндровый двигатель выполняет за один оборот такт больше полезной работы, чем 6-цилиндровый. Точно так же Pentium за один такт выполняет больше операций, чем процессор 486, т. е. его эффективность выше. Одним словом, производительность компьютера — это не только мегагерцы.

Двигатели лучше всего сравнивать по числу лошадиных сил. Осталось лишь придумать соответствующий эквивалент для процессоров. Попытку ввести “лошадиные силы” для компьютеров предприняла фирма Intel, которая разработала ряд измерительных тестов, с помощью которых можно выполнить сравнительную оценку производительности систем на базе процессоров Intel и получить так называемый ICOMP-индекс (Intel Comparative Microprocessor Performance). Для оценки производительности 32 х разрядных систем применяется индекс ICOMP 2.0. В табл. приведены индексы ICOMP 2.0 для некоторых процессоров.

Процессор	Индекс ICOMP 2.0	Процессор	Индекс ICOMP 2.0
Pentium 75	67
Pentium 100	90	Pentium-MMX 200	182
Pentium 120	100	Pentium-MMX 233	203
Pentium 133	111	Pentium Pro 180	197
Pentium 150	114	Pentium Pro 200	220
Pentium 166	127	Pentium II 233	267
Pentium 200	142	Pentium II 266	303
Pentium-MMX166	160	Pentium II 300	He подсчитан

ICOMP - индекс выводится в результате нескольких независимых испытаний и довольно объективно характеризует относительную производительность процессора. При подсчете ICOMP-индексов учитываются операции с плавающей запятой, поэтому процессоры со встроенными сопроцессорами всегда имеют некоторое преимущество. Конечно, на производительность процессора влияет и тактовая частота. Она является системной функцией и обычно контролируется кварцевым резонатором. Обычно тактовый сигнал для процессора получают путем деления частоты опорного кварцевого генератора на определенное число. Коэффициент деления зависит от типа процессора, вспомогательных микросхем и построения всей системной платы. Например, в компьютерах IBM PC и XT частота кварцевого генератора равна 14,31818 МГц. Она делится на 3 специальной микросхемой — формирователем тактовых сигналов 8284, и в результате рабочая частота процессора составляет 4,77 МГц. В компьютерах IBM AT частота опорного генератора может быть равной 12 или 16 МГц. После деления ее на 2 в процессоре 80286 его тактовая частота оказывается равной соответственно 6 или 8 МГц.

В современных компьютерах используется синтезатор переменной частоты, обычно расположенный в системной плате и контролирующий ее быстродействие. Большинство системных плат 486 и Pentium имеет три или четыре варианта быстродействия. Сегодня выпускается множество версий процессоров, работающих на различных частотах на основе быстродействия конкретной материнской платы. Например, быстродействие большинства процессоров 486 и Pentium в несколько раз больше быстродействия системной платы. В табл. показано быстродействие процессоров Pentium и системных плат к ним.

Тип процессора/быстродействие Pentium 60	Кратность тактовой частоты 1x	Тактовая частота системной платы, МГц 60
Pentium 66	1x	66
Pentium 75	1,5x	50
Pentium 90	1,5x	60
Pentium 100	1,5x	66
Pentium 120	2x	60
Pentium 133	2x	66
Pentium 150	2,5x	60
Pentium/Pentium Pro/MMX 166	2,5x	66
Pentium/Pentium Pro 1 80	3x	60
Pentium/Pentium Pro/MMX 200	3x	66
Pentium-MMX/Pentium II 233	3,5x	66
Pentium II 266	4x	66
Pentium II 300	4,5x	66

При равных прочих условиях (типах процессоров, количестве циклов ожидания при обращении к памяти и разрядностях шин данных) два компьютера можно сравнивать по их тактовым частотам. Однако делать это надо осторожно: быстродействие компьютера зависит и от других факторов (в частности, от тех, на которые влияет структура памяти). Например, компьютер с более низкой тактовой частотой может работать быстрее, чем вы ожидаете, а система с более высоким значением номинальной тактовой частоты будет иметь меньшее быстродействие, чем следовало бы. Определяющим фактором при этом становится конструкция и элементарная база оперативной памяти системы.

В процессе изготовления процессоры проверяют при различных тактовых частотах, значениях температуры и давления. После этого на них наносится маркировка. В ней указывается максимальная рабочая частота во всем диапазоне температур и давлений, которые могут встретиться в обычных условиях. Система обозначений довольно проста. Например, на процессоре моего компьютера написано A80486DX2-66. Буква А на микросхемах фирмы Intel обозначает тип корпуса, в данном случае это керамический корпус типа PGA (Pin Grid Array). 80486DX2 — тип микросхемы (процессор 486DX с удвоенной тактовой частотой). Число 66 означает, что максимальная тактовая частота равна 66 МГц. Поскольку в самом процессоре частота удваивается, рабочая частота системной платы не должна превышать 33 МГц. Процессор может работать и на более низких частотах; например, при частоте системной платы 25 МГц его собственная тактовая частота будет равна 50 МГц.

Большинство системных плат 486 может работать на частоте 40 МГц, и в этом случае тактовая частота процессора DX2 будет равна 80 МГц. Большинство новых процессоров, маркированных тактовой частотой 66 МГц, неплохо работает на частоте 40/80 МГц. Однако при выполнении ответственной работы, когда крайне важна надежность системы, компьютер, работающий на пределе своих возможностей, совершает огромное количество ошибок.

На некоторых микросхемах последняя часть маркировки не очень похожа на обозначение частоты. Например, для устаревших МП типа 8086 шифр —3 означает, что его максимальная тактовая частота равна 6 МГц. Такая кодировка чаще всего встречается на старых микросхемах, выпущенных еще до введения нынешнего стандарта на условные обозначения.

Микросхемы процессоров часто снабжаются теплоотводами, и маркировка при этом может оказаться закрытой. (Теплоотвод — это металлическое приспособление, охлаждающее электронные приборы.) Большинство процессоров, работающих на частоте 50 МГц и выше, должно иметь теплоотводы, предотвращающие их перегрев.

4.1.3. Режимы работы процессора

Процессоры могут работать в различных режимах. Под термином “режим” подразумевается способы, которым процессор создает и обеспечивает для себя рабочую среду. Режим работы процессора задает способ адресации к оперативной памяти и способ управления отдельными задачами. Процессоры персональных компьютеров могут работать в трех режимах: реальном, защищенном и виртуальном режимах.

4.1.3.1. Реальный режим

Первоначально персональные компьютеры фирмы IBM могли адресовать только 1 Мбайт оперативной памяти. Это решение, принятое в начале развития персональных компьютеров, продолжало соблюдаться и в последующее время — в каждом компьютере следующего поколения процессор должен был уметь работать в режиме совместимости с процессором Intel 8086. Этот режим назвали реальным режимом. Когда процессор работает в реальном режиме, может обращаться к памяти только в пределах 1 Мбайта (как и процессор Intel 8086,), и не может использовать 32 х разрядные и 64 х разрядные операции. Процессор попадает в реальный режим сразу же после запуска. В реальном режиме работают операционные системы DOS и стандартные DOS - приложения.

4.1.3.2. Защищенный режим

Начиная с процессоров Intel 80286 и компьютеров типа IBM PC/AT, появляется защищенный режим. Это более мощный режим работы процессора по сравнению с реальным режимом. Он используется в современных многозадачных операционных системах. Защищенный режим имеет много преимуществ: