Стариков А.В. Основы информатики: учебное пособие (часть 1)

Подождите немного. Документ загружается.

лов), шину адреса (для передачи адресных сигналов) и шину данных (для пере-

дачи сигналов, представляющих данные). Причем адресная шина и шина дан-

ных могут быть выполнены в виде мультиплексной шины, когда одни и те же

проводники шины в разные моменты времени используются для передачи как

адресных сигналов, так и сигналов данных. Иногда микропроцессор образно

сравнивают с “сердцем” компьютера и в этом случае шины уместно сравнить с

его “кровеносными артериями”.

Генератор тактовых импульсов синхронизирует внутренние операции

компьютера путем посылки регулярных электрических сигналов по шине

управления. Генератор тактовых импульсов может быть выполнен либо в виде

специальной интегральной схемы, либо “встроен” в кристалл микропроцессора.

Некоторые генераторы вырабатывают импульсы нескольких частот, координи-

руя работу компонентов компьютера с различным быстродействием. Это дости-

гается путем использования специальных электронных схем − умножителей и

делителей частоты, выполняющих кратное некоторой целой константе умноже-

ние и деление опорной тактовой частоты соответственно.

Опорная тактовая частота, использующаяся генератором тактовых им-

пульсов, вырабатывается кварцевым резонатором (“кварцем”), находящимся

вне генератора и “запускающимся” при подаче напряжения на него. Кристалл

кварца под воздействием электрического поля начинает вибрировать с постоян-

ной частотой 14.31818 МГц (1 МГц равняется 10

колебаний в секунду). При

каждом колебании кристалл генерирует импульс напряжения. Именно эти регу-

лярно повторяющиеся импульсы вместе с другими сигналами задают темп ра-

боты устройств компьютера и обеспечивают срабатывание различных элек-

тронных компонентов.

Порты ввода-вывода используются компьютером для обмена информаци-

ей с “окружающей средой”. Существуют порты ввода (через которые информа-

ция поступает в компьютер), порты вывода (через которые информация выво-

дится из компьютера) и универсальные порты, совмещающие в себе обе эти

функции. Кроме того, все порты подразделяются на последовательные и па-

раллельные в зависимости от способа передачи байта (слова) данных: либо по-

битно (с разборкой байта на составляющие его биты и поочередной передачей

всех бит по одному “каналу”), либо целиком всего байта (в этом случае каждый

бит передается по отдельному “каналу”).

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)

предназначено для хране-

ния наиболее часто используемых программ. В настоящее время существуют

четыре различных типа ПЗУ: масочное ПЗУ, программируемое ПЗУ (ППЗУ),

стираемое программируемое ПЗУ (СППЗУ), электрически стираемое програм-

мируемое ПЗУ (ЭСППЗУ).

ПЗУ, в отличие от ОЗУ, сохраняет записанную в него информацию и после отключения

питания компьютера. В англоязычной литературе для обозначения ПЗУ используется аб-

бревиатура ROM (Read Only Memory − память только для чтения).

Запись информации в масочное ПЗУ выполняется в ходе технологическо-

го процесса изготовления микросхем ПЗУ с использованием масок-

фотошаблонов. Информация, записанная в масочное ПЗУ, может только считы-

ваться и изменение ее пользователем невозможно. Запись информации в ППЗУ

может быть выполнена пользователем лишь однократно. Наибольшее распро-

странение среди пользователей получили микросхемы ПЗУ с пережигаемыми

перемычками. Запись информации в ПЗУ данного типа выполняется с помощью

специального устройства, называемого программатором. После того, как пере-

мычки в микросхеме ППЗУ разрушены, информацию в ней уже невозможно

изменить.

Программирование СППЗУ также выполняется с помощью программато-

ра путем подачи на микросхему импульсов высокого напряжения. Информа-

цию, записанную в СППЗУ, можно стереть, если воздействовать на кристалл

интенсивным ультрафиолетовым излучением через специальное кварцевое

окошко в корпусе микросхемы. После этого микросхема СППЗУ становится

пригодной для записи новой информации.

В последнее время все большее распространение получают микросхемы

ЭСППЗУ. Их использование аналогично использованию СППЗУ с той лишь

разницей, что стирание информации в случае ЭСППЗУ производится путем по-

дачи специальных электрических импульсов в течение определенного времени.

Современная технология флэш-памяти (flash memory), разработанная фирмой

Intel, позволяет создавать микросхемы ЭСППЗУ высокой емкости, которые об-

ладают очень хорошими характеристиками (применительно к ПЗУ): время счи-

тывания информации из ячейки − 10 микросекунд, время записи − 1 миллисе-

кунда (1 мс = 10

-3

c), допустимое количество циклов “очистка-запись” −

100000.

Контрóллер прямого доступа к памяти (ПДП, DMA − Direct Memory Ac-

cess) позволяет обеспечить высокоскоростной обмен информацией между опе-

ративной памятью и устройствами ввода-вывода компьютера, минуя основной

микропроцессор. В отличие от микропроцессора, который является универсаль-

ным устройством и рассчитан на широкий класс задач, контроллер ПДП выпол-

няет всего лишь одну функцию, но очень быстро. Получив запрос на прерыва-

ние от устройства ввода-вывода, контроллер ПДП посылает сигнал микропро-

цессору, предлагая ему сделать “кратковременный” перерыв. Микропроцессор,

ответив сигналом, подтверждающим “согласие” на перерыв, временно уступает

управление шинами контроллеру ПДП, а сам переходит в состояние ожидания.

Получив в свое распоряжение шины компьютера, контроллер ПДП быстро про-

гоняет данные между ОЗУ и устройством ввода-вывода и возвращает управле-

ние микропроцессору. Таким образом, использование механизма ПДП сущест-

венно повышает производительность вычислительных систем в тех случаях, ко-

гда велик объем операций ввода-вывода.

Иногда основной микропроцессор не рассчитан на выполнение арифме-

тических операций над дробными числами (числами с плавающей точкой). В

таких случаях эти операции либо эмулируются (моделируются) с помощью про-

граммного обеспечения (при этом скорость вычислений резко снижается), либо

используется специальный (математический) сопроцессор, ориентированный на

работу с дробными числами. Во втором случае осуществляется своего рода раз-

деление труда между основным микропроцессором и сопроцессором, которое

существенно повышает скорость вычислений с плавающей точкой.

3.2 Фенóмен

персонального компьютера

Когда видишь сегодня “персоналку” стоимостью менее 500 долларов,

скрывающую в своем элегантном металлическом (иногда пластмассовом) кор-

пусе мощный 32-разрядный процессор, работающий с тактовой частотой в не-

сколько сотен мегагерц, 128-ми и более мегабайтную оперативную память, маг-

нитные диски емкостью в несколько десятков гигабайт, невольно поражаешься

тому, как сравнительно быстро “гадкий утенок” превратился в могучего “кра-

савца-лебедя” (помните эту сказку Андерсена?).

А началось все с того, что в 1975 году в январском номере американского

журнала “Popular Electronics” (Популярная электроника) была опубликована

статья с описанием микрокомпьютера “Альтаир-8800”, который мог собрать

каждый желающий из набора деталей, изготавливаемых фирмой MITS (Micro

Instrumentation and Telemetry System − произносится “Майкроинструментейшн

энд телеметри системс”). В собранном виде этот компьютер представлял собой

небольшой металлический ящик, окрашенный в голубой цвет, на передней па-

нели которого располагались ряды переключателей и индикаторных лампочек.

Внутри ящика находилась электронная “начинка”, основу которой составляла

интегральная схема микропроцессора 8080 фирмы Intel. Объем оперативной

памяти первого “Альтаира” составлял всего 256 байт. Ввод программы и дан-

ных для обработки в оперативную память осуществлялся в двоичном виде (по-

байтно) с помощью переключателей (по одному переключателю на каждую

двоичную цифру байта). Результат вычислений высвечивался на панели с по-

мощью индикаторных лампочек (также в двоичном виде, который нужно было

расшифровывать: если лампочка горит, то двоичная 1, в противном случае −

двоичный 0). Как видим, “Альтаир”, который принято считать первым персо-

нальным (бытовым?) компьютером, предназначался для людей отнюдь не роб-

кого десятка.

Отчаянные энтузиасты электронной и компьютерной техники, получив

возможность купить компьютер за четыреста долларов, сразу же воспользова-

лись ею. Среди них оказались и два друга − молодой программист фирмы

Honeywell Пол Аллен и студент-второкурсник Гарвардского университета Билл

Гейтс, которые за три недели написали и отладили компактный интерпретатор

языка Бейсик для “Альтаира”, используя в качестве инструментальной машины

От греч. phainomenon − исключительное, редкое, необычное явление.

большой компьютер. После получения перфоленты с интерпретатором Бейсика

Пол Аллен сразу же отправился в городок Альбукерке (штат Нью-Мексика),

чтобы показать программу Эду Робертсу, владельцу фирмы MITS. Программу

загрузки (загрузчик) интерпретатора с перфоленты в память компьютера Алле-

ну пришлось писать уже в самолете. Испытания интерпретатора прошли ус-

пешно, и фирма MITS стала продавать интерпретатор Бейсика по цене 500 дол-

ларов за экземпляр (сумма, превышающая стоимость самого компьютера!).

Вслед за фирмой MITS к выпуску микрокомпьютеров приступил и ряд

других фирм. Среди них наибольшего успеха добились такие фирмы, как Apple

Computers (произносится “Эпл компьютерс”), Commodore International (“Коммо-

доре интернэшнл”) и Tandy Radio Shack (“Тэнди рэдио шэк”). Однако настоя-

щий успех пришел к фирме IBM после выпуска ею в 1981 году своего персо-

нального компьютера − IBM PC. Именно с этого момента начинается новая

эпоха в истории микрокомпьютеров − “эра IBM PC-совместимых компьютеров”

[25].

3.3 “Открытая” архитектура, или все дело в принципе

До 1981 года фирма IBM была известна во всем мире как крупнейший

производитель больших компьютеров

(в настоящее время компьютеры подоб-

ного класса называют мэйнфреймами). В августе 1981 года она вступила в кон-

курентную борьбу на недавно открытом рынке персональных компьютеров

(ПК), выпустив свою первую “писишку” (IBM PC произносится как “Ай-Би-Эм

Пи-Си”). К этому времени на рынке ПК уже обосновались и “правили бал” та-

кие компьютерные фирмы, как Tandy Corporation (микрокомпьютер “Tandy

TRS-80”), Apple Computers (микрокомпьютер “Apple II”) и некоторые другие.

Однако компьютеры этих фирм имели так называемую “закрытую” архитекту-

ру, т.е. аппаратные средства ПК оставались для конечных пользователей, фило-

софски выражаясь, “вещью в себе” и любая их модификация требовала профес-

сиональных знаний в области электроники. IBM PC, построенный по принципу

“открытой” архитектуры, оказался именно тем персональным компьютером, ко-

торого ждал рынок: гибким, легко адаптируемым, способным использовать раз-

нообразные дополнительные устройства других фирм-производителей. Хотя

компоненты первых “писишек” были весьма далеки от совершенства, эти ком-

пьютеры, благодаря реализованному в них принципу “открытой” архитектуры,

одержали победу в жесткой конкурентной борьбе.

Приступая в 1980 году к разработке ПК, фирма IBM отказалась от своего

кредо, которому следовала до сих пор и которое можно сформулировать сле-

дующим образом: разрабатывая новый компьютер, делать все необходимое

“своими руками”. Это объясняется, по-видимому, тем, что руководство фирмы

В нашей стране фирма IBM получила известность в 70-е годы как производитель компь-

ютеров IBM/360 (а затем и IBM/370), послуживших прототипами отечественных ЕС

ЭВМ.

сомневалось в перспективности рынка ПК и не особенно надеялось на коммер-

ческий успех своего “мероприятия”. Средства, отпущенные на разработку ПК,

были небольшими, да и сама группа инженеров-разработчиков, обосновавшаяся

в городке Бока-Рейтон (штат Флорида), состояла всего из дюжины человек. За-

дача, поставленная перед руководителем проекта, была предельно краткой −

выпустить на рынок как можно быстрее персональный компьютер. Чтобы ре-

шить эту задачу разработчики использовали готовый микропроцессор (МП)

i8088 фирмы Intel, готовые дисководы фирмы Tandon Magnetics, готовый мони-

тор и т.д. Именно стесненность в средствах и жесткие сроки привели к реше-

нию использовать “открытую” архитектуру ПК, а также аппаратные и про-

граммные средства, разработанные вне стен IBM. В частности, контракт на соз-

дание операционной системы (ОС) для разрабатываемого ПК был заключен с

фирмой Microsoft Corporation (произносится “Майкрософт корпорейшн”), кото-

рую основали упомянутые выше Билл Гейтс и Пол Аллен [26].

Фирма IBM использовала при создании своего ПК принцип модульности

(хорошо известный разработчикам больших машин) и, кроме того, ввела в кон-

струкцию системной платы ПК гнезда (разъемы, слоты) расширения, которые

позволили подключать дополнительные устройства непосредственно к шине

компьютера. На платах, вставляемых в гнезда расширения, могут содержаться

дополнительная память, контроллеры дисководов, видеоадаптеры, адаптеры

локальной сети, модемы, различные приборные интерфейсы и многое другое.

Наличие у IBM PC гнезд расширения позволяет сравнительно просто произво-

дить замену устаревших дополнительных устройств новыми − с улучшенными

характеристиками. Достаточно смены плат управления (контроллеров) в гнез-

дах расширения и подключения нового устройства к компьютеру. Все операции

по смене плат и подключению устройства к ПК может выполнить даже неспе-

циалист. Такой подход позволяет замедлить процесс морального старения ПК,

позволяя пользователю в течение пяти и более лет поддерживать свой ПК “на

должном уровне”.

Принцип “открытой” архитектуры заключается не только (и не столько!) в

том, что фирма IBM открыла доступ к системной шине компьютера путем вве-

дения гнезд расширения (аналогичный подход был использован и в Apple II), но

и в том, что она предоставила полную техническую документацию на создан-

ный ею ПК. Более того, после окончания разработки операционной системы

DOS для IBM PC широким тиражом были изданы ее полные листинги. Такой

нетипичной для западного рынка манерой поведения фирма IBM как бы пред-

лагала другим электронным и программным фирмам принять участие в доос-

нащении созданного ею ПК.

IBM PC, завоевав успех на рынке ПК, очень скоро стал примером для

подражания. Ряд фирм-производителей микроэлектронной техники и среди них,

уже упоминавшаяся Tandy Corporation, быстро освоили производство ПК, со-

вместимых с IBM PC. Уже к 1984 году около 50 различных компаний предлага-

ли свои персональные компьютеры, совместимые с IBM PC. Такие копируемые

компьютеры стали называться “клонами” IBM PC. Как правило, они полностью

функционально совместимы со своим прототипом, но стоят дешевле и, кроме

того, часто превосходят его по таким параметрам, как быстродействие, дизайн и

т.д. Поэтому нет ничего удивительного в том, что к настоящему моменту фирма

IBM, обладающая полным арсеналом современных технологий, является хоть и

самым крупным, но не самым популярным производителем ПК своей собствен-

ной архитектуры. Довольно часто оказывалось, что первые места в рейтинге ПК

занимали модели фирм-копировщиков, а не модели фирмы IBM. На сегодняш-

ний день в ряду крупнейших производителей IBM PC-совместимых компьюте-

ров можно выделить такие фирмы, как Compaq, Dell, Gateway 2000, Hewlett-

Packard, Packard Bell, Zeos и некоторые другие.

3.4 Хронология важнейших событий

Хронологию “появления на свет” различных базовых моделей ПК фирмы

IBM можно представить следующими датами:

• август 1981 года − IBM PC на базе микропроцессора 8088 фирмы Intel с

8-разрядной шиной данных и 20-разрядной адресной шиной, что позволяет об-

ращаться к 1M (2

) адресов.

• март 1983 года − IBM PC/XT (Personal Computer/eXTended version −

“расширенный” ПК) на базе микропроцессора 8088 (оснащен винчестерским

диском емкостью 10 Мбайт).

• август 1984 года − IBM PC/AT (Personal Сomputer/Advanced Technology

− “усовершенствованный” ПК) на базе микропроцессора 80286 с 16-разрядной

шиной данных и 24-разрядной адресной шиной (16М или 2

адресов).

• конец 1986 года − PC на базе процессора 80386 (PC/386) с 32-

разрядными шиной данных и адресной шиной, что позволяет обращаться к 4Г

) адресов (т.е. более чем к 4 млрд. байт).

• 1989 год − PC на базе процессора 80486 (PC/486) со встроенным мате-

матическим сопроцессором и внутренней кэш-памятью (8 Кбайт), предназна-

ченной для промежуточного хранения часто используемых команд и данных.

• март 1993 год − PC на базе процессора Pentium c 64-разрядной шиной

данных и 32-разрядной адресной шиной, двумя блоками внутренней кэш-

памяти по 8 Кбайт для раздельного хранения команд и данных.

• ноябрь 1995 год и позднее − PC на базе процессоров Pentium Pro, Pen-

tium MMX, Pentium II, Pentium III и т.д.

Приведенный выше перечень дат нуждается в нескольких комментариях.

Прежде всего, популярную некогда модель PC/386 впервые выпустила фирма

Compaq Computer, а не фирма IBM. По-видимому, “самолюбие” достопочтен-

ной IBM было сильно задето этим событием, да и материальный урон, наноси-

мый фирмами-копировщиками, год от года становился все более и более ощу-

тимым. Так или иначе, но уже весной 1987 года IBM объявила о создании со-

вершенно нового семейства микрокомпьютеров, получившего название PS/2

(Personal System/2 − Персональная Система/2).

По замыслу руководства фирмы компьютеры этого семейства должны

были заменить все предыдущие модели IBM PC. При разработке компьютеров

этого семейства IBM постаралась избежать своих прежних просчетов, позво-

ливших другим фирмам “беззастенчиво” копировать предыдущие модели IBM

PC. На этот раз разработчики фирмы IBM готовых компонентов не применяли.

В новых компьютерах были использованы принципиально новые основные

компоненты, на которые IBM имела авторские права. Кроме того, почти во всех

моделях семейства PS/2 была использована совершенно иная, улучшенная

структура системной шины (Micro Channel Architecture − микроканальная архи-

тектура). Теперь, чтобы получить право на изготовление клона PS/2, конкурен-

ты должны были купить у фирмы IBM лицензию и выплачивать “ройялти” (от-

числения, зависящие от объема продаж). Таким образом, фирма IBM получила

возможность контролировать цены, устанавливаемые на аналоги PS/2, т.е. про-

водить, как говорится, “свою политику” на рынке персональных систем. Рынок

отреагировал соответственно. В итоге − компьютеры “Пи-Эс пополам или по-

ловинка системы”, несмотря на ряд архитектурных преимуществ, так и не полу-

чили столь же массового распространения как IBM PC.

Микропроцессоры 80386 и 80486 выпускались также с 16-разрядной ши-

ной данных (80386SX и 80486SX), что позволило удешевить использующие их

компьютеры за счет использования сравнительно недорогих 16-разрядных уст-

ройств ввода-вывода.

Для повышения производительности компьютера предпринимались по-

пытки увеличения тактовой частоты процессора, т.е. осуществления так назы-

ваемого разгона. В результате, не меняя архитектуру процессоров и технологию

их изготовления, были получены хорошие показатели (386DX2 − повышение

стандартной тактовой частоты 25 МГц вдвое, 486DX2 и 486DX4 − повышение

стандартной тактовой частоты 33 МГц в два и четыре раза соответственно).

Фирма Intel − первый и основной разработчик микропроцессоров для IBM

PC − также как и фирма IBM стала объектом пристального внимания со сторо-

ны конкурирующих фирм (Advanced Micro Devices − AMD, Cyrix и других),

производящих интегральные схемы для цифровой электроники. Чтобы избе-

жать проблем с защитой авторского права на новые архитектурные решения

при создании процессоров, руководство Intel зарегистрировало название Pen-

tium в качестве своей торговой марки. В итоге − “наступающие на пятки” кон-

куренты вынуждены были называть свои процессоры как угодно, но только не

Pentium (например, фирма AMD присвоила своим изделиям названия K5, K6,

K7 − Athlon). Интересно, что буква K в наименованиях процессоров фирмы

AMD, часто рассматривается как начальная буква в слове “killer” − имеется в

виду “убийца Pentium’ов” (своеобразная рекламная акция конкурента!).

В настоящее время тысячи фирм во всем мире тем или иным образом свя-

заны с IBM PC (выпуск ПК, комплектующих и средств коммуникации, разра-

ботка программного обеспечения и т.д.). Для многих известных ныне в компь-

ютерном мире людей именно IBM PC стал “путеводной звездой” к успеху. Так,

например, Билл Гейтс, один из основателей и нынешний президент фирмы

Microsoft Corporation, специализирующейся на разработке программного обес-

печения для персональных компьютеров, начал свое “дело” с нескольких тысяч

долларов, а спустя десятилетие стал одним из самых богатых (и молодых − сей-

час ему чуть больше сорока пяти лет) людей Америки. Другие (например, Пи-

тер Нортон − бывший президент ранее существовавшей фирмы Peter Norton

Computing, а ныне исполнительный директор фирмы Symantec, Филипп Кан −

бывший президент фирмы Borland International) также стали “живой легендой”

благодаря появлению IBM PC.

3.5 Аппаратная организация IBM PC

В состав современных моделей компьютеров, совместимых с IBM PC,

входят следующие устройства:

− системный (процессорный) блок;

− монитор;

− клавиатура;

− манипулятор “мышь”.

Дополнительно к компьютеру могут быть подключены:

− принтер;

− сканер;

− графопостроитель (плоттер);

− аудиоустройства (например, звуковые колонки);

− манипулятор “джойстик” (используется в некоторых компьютерных иг-

рах, таких как авиационные симуляторы, автомобильные гонки и т.п.);

− дигитайзер (устройство для кодирования аналоговой информации);

− устройства резервного копирования информации (например, называе-

мый стримером накопитель на кассетных магнитных лентах − НКМЛ);

− другие устройства, имеющие возможности сопряжения с компьютером.

Ниже основные из перечисленных устройств рассмотрены подробнее.

Рамки данного пособия не позволяют дать их более полное описание, автору

пришлось использовать функциональный подход, “сдобренный” в ряде случаев

перечислением некоторых технических параметров.

Следует отметить, что существует множество источников, описывающих

аппаратное обеспечение IBM PC-совместимых компьютеров с разной степенью

детализации; среди них выделим лишь некоторые [27-30].

3.5.1 Системный блок

Системный блок − основное устройство персонального компьютера,

предназначенное для ввода-вывода информации, ее обработки, хранения, пере-

дачи и тиражирования (размножения). В состав системного блока входят сле-

дующие основные компоненты:

− материнская (системная) плата;

− центральный процессор;

− оперативная память;

− видеоадаптер (видеокарта);

− накопители на магнитных дисках;

− последовательные и параллельные порты ввода-вывода.

Дополнительно в состав системного блока могут быть включены:

− накопители на компакт-дисках (приводы CD-ROM, CD-RW, CD-DVD);

− накопители на кассетных магнитных лентах (стримеры);

− звуковая карта;

− сетевая карта (сетевой контроллер или адаптер);

− внутренний модем;

− различные интерфейсные платы, использующиеся для сопряжения

внешних устройств с компьютером.

Указанные выше компоненты заключены в металлический корпус с пла-

стмассовой передней панелью и источником питания, обычная мощность кото-

рого составляет 200…250 Вт. Источник питания предназначен для преобразо-

вания переменного напряжения 220 В (или 110 В, так как в США, например, это

номинальное напряжение сети) в постоянное напряжение различного номинала

(±3.3 В, ±5 В, ±12 В), предназначенное для питания различных компонентов

компьютера (процессора, материнской платы и плат расширения, накопителей,

клавиатуры и мыши). Кроме того, в ряде случаев к источнику питания систем-

ного блока подключается сетевой кабель монитора.

Материнская плата (motherboard) − большая печатная плата, на кото-

рой установлены основные электронные компоненты компьютера, включая

центральный процессор, память, видеоадаптер и т.д. Основными характеристи-

ками материнской платы являются:

− тип поддерживаемых процессоров;

− спецификация системной и локальных шин компьютера и их организа-

ция;

− тип устанавливаемой оперативной памяти;

− тип разъема для установки центрального процессора;

− частота, на которой работает системная шина.

Центральный процессор (ЦП) − главный компонент компьютера, выпол-

ненный в виде СБИС (сверхбольшая интегральная схема − имеется в виду вы-

сокая степень интеграции элементов в кристалле, а не сами размеры схемы), и

размещенный в специальном “гнезде” на системной плате. Как правило, основ-

ной характеристикой ЦП является его внутренняя тактовая частота, от которой

зависит скорость выполнения команд. В настоящее время некоторые типы про-

цессоров имеют тактовую частоту свыше 1 ГГц (10

Гц).

Следует отметить, что при сравнении производительности различных ти-

пов процессоров используются так называемые “смеси” команд, а не только

простейшие команды типа пересылки или сложения “регистр-регистр”. Кроме

того, общая производительность компьютера зависит также от производитель-

ности всех без исключения его компонентов, среди которых особо следует вы-

делить системную шину.

Связь между собственными и подключаемыми (внешними) устройствами

материнской платы осуществляют ее шины и логические устройства для их

управления, выполненные в виде микропроцессорного набора (chip set). Разли-

чают синхронные и асинхронные шины − в зависимости от того, передаются ли

данные в соответствии с задающей тактовой частотой или в произвольные мо-

менты времени.

Системная шина IBM PC и PC/XT, иногда называемая XT-bus, обеспечи-

вает одновременную передачу 8 бит данных и позволяет обращаться к 1М адре-

сов памяти, т.е. имеет 8 бит данных/20 бит адреса (поскольку это разрядность

базового МП 8088). Кроме того, для работы с внешними устройствами шина

предоставляет по 4 линии для запросов обслуживания аппаратных прерываний

(IRQ − Interrupt Request) и прямого доступа к памяти (DMA). Как системная

шина, так и базовый МП, синхронизируются от одного тактового генератора с

частотой 4.77 МГц, равной 1/3 опорной частоты, что теоретически позволяет

достигать скорости передачи около 5 Мбайт/c.

Системная шина PC/AT, использованная в компьютерах с МП 80286 (16

бит данных/24 бита адреса), реализована в соответствии со стандартом ISA (In-

dustry Standard Architecture − промышленная стандартная архитектура). Теоре-

тически максимальная пропускная способность такой шины, работающей в

асинхронном режиме на частоте 8 МГц, составляет 16 Мбайт/с.

Шина EISA (Extended ISA − расширенная ISA) реализована в компьютерах

на базе 32-разрядных МП 80386/486. Пропускная способность этой шины мо-

жет достигать 32 Мбайт/c.

При появлении микропроцессоров 80386 и 80486 стало очевидно, что час-

тоты основной шины недостаточно для организации эффективного обмена дан-

ными между процессором и оперативной памятью. Поэтому была разработана

спецификация 32-разрядной локальной шины VLB (VESA Local Bus − локальная

шина стандарта VESA) с тактовой частотой до 50 МГц, что позволяет обеспе-

чить пропускную способность до 130 Мбайт/c. В дальнейшем к VLB стали под-

ключать высокоскоростные внешние устройства. В частности, первым внешним

устройством, использующим эту шину для своих целей, стал видеоадаптер (см.

ниже). Основным недостатком VLB, повлекшим к отказу от ее дальнейшего ис-

пользования, является сильная зависимость предельной частоты шины от коли-

чества подключенных к ней устройств (при наличии двух устройств − 40 МГц,

трех устройств − 33 МГц и т.д.).