Читать онлайн «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ: Учебное пособие. В 2-х разделах»

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) С. Г. Михальченко АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ Раздел 1 Учебное пособие ТОМСК — 2007  Федеральное агентство по образованию ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра промышленной электроники С. Г. Михальченко АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ Раздел 1 Учебное пособие 2007 Михальченко С. Г. Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ: Учебное пособие. В 2-х разделах. — Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2007. — Раздел 1. — 178 с. © Михальченко С. Г. , 2007 © ТУСУР, 2007  3 ОГЛАВЛЕНИЕ 1 МИКРОПРОЦЕССОРЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 5 1. 1 Основы архитектуры семейства 8086... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5 1. 1. 1 Тактовые частоты процессора и системной платы ... ... ... . . 7 1. 1. 2 Процессоры CISC и RISC ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 9 1. 1. 3 Разрядность процессора ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 9 1. 1. 4 Кэш-память... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 13 1. 1. 5 Режимы работы процессора ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 16 1. 1. 6 Модуль плавающей точкой ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 20 1. 1. 7 Технологии SIMD ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 20 1. 1. 8 Шестидесятичетырехразрядные приложения AMD64 и EM64T ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24 1. 1. 9 Суперскалярное исполнение ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 25 1. 1. 10 Система управления питанием процессоров... ... ... ... ... . 28 1. 1. 11 Типы корпусов микросхем центрального процессора... . 30 2 ПРОЦЕССОРЫ: ИСТОРИЯ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 45 2. 1 История развития процессоров семейства 8086 1978: начало эры x86... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 45 2. 2 Двухъядерные процессоры ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 57 2. 2. 1 Двухъядерное процессорное ядро Smithfield (Intel) (Pentium D; Pentium Extreme Edition 840) ... ... ... ... ... ... ... . . 58 2. 2. 2 Процессоры Pentium D и Pentium Extreme Edition... ... ... 60 2. 2. 3 Технологический процесс 65 нм ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 63 2. 2. 4 Двухъядерное процессорное ядро Presler (Intel) (Pentium D 920-950, Pentium Extreme Edition 955)... ... ... 65 2. 2. 5 Двухъядерный процессор Opteron 165 (Toledo) AMD... . 72 2. 2. 6 Двухъядерные процессоры Athlon 64 X2 (AMD)... ... ... . . 73 2. 2. 7 Линейка Athlon 64 X2... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 75 2. 3 Процессоры Core 2 Duo и Core 2 Extreme (Intel)... ... ... ... ... ... 80 2. 4 Особенности взаимодействия процессоров в многопроцессорных системах ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 87 3 МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 89 3. 1 Пропускная способность... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 90 3. 2 Чипсет ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 90 3. 3 Магистральные интерфейсы (шины) PC... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 93 3. 3. 1 Универсальные (локальные) шины ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 94  4 3. 3. 2 PCI Express... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 97 3. 3. 3 Системные шины PC ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 100 3. 3. 4 Внутренние шины чипсета ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 101 3. 3. 5 Шины памяти ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 103 3. 4 Информационные потоки ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 104 3. 5 Чипсет Intel P965... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 106 4 СОВРЕМЕННЫЕ НАБОРЫ МИКРОСХЕМ INTEL ... ... ... ... ... 111 4. 1 Обзор платформы на базе набора микросхем Intel® 845, 848, 850 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 111 4. 2 Обзор платформы на базе набора микросхем Intel® 865, 875 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 118 4. 3 Обзор платформы на базе набора микросхем Intel® 910, 915 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 122 4. 4 Обзор платформы на базе набора микросхем Intel® 925Х Express... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 127 4. 5 Обзор платформы на базе набора микросхем Intel® 945 Express и 955 Express... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 129 4. 6 Обзор платформы на базе набора микросхем Intel® 965 и Intel® 975 Express ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 133 5 МИКРОСХЕМЫ ПАМЯТИ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 139 5. 1 Виртуальная память... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 142 5. 2 Типы микросхем памяти ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 145 5. 2. 1 SRAM (статические микросхемы памяти)... ... ... ... ... ... . . 145 5. 2. 2 DRAM (динамические микросхемы памяти)... ... ... ... ... . 147 5. 2. 3 DRAM-SRAM (комбинированные типы микросхем памяти)... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 150 5. 2. 4 Обозначения корпусов микросхем и типов модулей памяти ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 153 5. 2. 5 SDRAM-память ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 154 5. 2. 6 Память РС 100/ РС 133... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 158 5. 2. 7 Память DDR 200/ DDR 266/ DDR 333... ... ... ... ... ... ... ... ... 160 5. 2. 8 RDRAM-память... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 162 5. 2. 9 РС800 RDRAM... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 164 5. 2. 10 Память DDR2 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 165 5. 3 Virtual Channel Memory ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 170 5. 3. 1 Virtual Channel SDRAM ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 174 5. 3. 2 Active Link ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 176 5. 3. 3 IRAM ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 177  5 1 МИКРОПРОЦЕССОРЫ 1. 1 Основы архитектуры семейства 8086 «Мозгом» персонального компьютера являтся микропроцес- сор, или центральный процессор — CPU (Central Processing Unit) — это специальный чип (интегральная микросхема), кото- рый выполняет все основные вычислительные операции, необхо- димые персональному компьютеру.