Современное поколение персональных компьютеров

| Категория реферата: Рефераты по информатике, программированию
| Теги реферата: диплом купить, диплом шаблон
| Добавил(а) на сайт: Матвей.

1999 год стал особенно богатым на микропроцессорные новинки. Основные производители представляют процессоры следующего поколения, с новой архитектурой ядра, более глубокой конвейрезацией, парралелизмом и другими решениями, повышающими производительность. Этот год становится закатом платформ Socket7 ( Socket7- разновидность разъёма для процессора на материнской плате, под который ранее выпускались процессоры Pentium 1, а затем и AMD K6/K6-2) так как производители x86-совместимых процессоров перешли на более мощный и расширенный Socket 370, в который вставляются процессоры INTEL Celeron A с высокими тактовыми частотами (400-466mhz) и кэш-памятью второго уровня(L2) до 128 килобайт, находящейся непосредственно на ядре процессора, что обеспечивает высокую производительность в области трёхмерной графике и повышенное быстродействие в офисных приложениях.

В настоящее время оптимально использовается процессор Celeron A 400/466, так как Pentium III с аналогичными тактовыми частотами гораздо дороже, а
Celeron A – не на столько уж и слабее, а дешевле – заметно.
Существует такой процессор, как AMD K6-3, который действительно в состоянии попытаться обогнать Pentium III , ведь у K6-3 – кзш второго уровня расположен тоже на ядре процессора, и состовляет 256 кб., что в два раза меньше, чем у Pentium III, и частота шины у него 100 мгц, и у Pentium
III – тоже 100 мгц, но тесты и испытания показывают, что Pentium III всё же немного побыстрее, так что на сегодняшний день самый перспективный процессор – Pentium III.
В середине 1999 года корпорация INTEL подняла частоту своего Pentium III до 550 мгц, ещё и новые инструкции – всё это значительно повышает скорость работы браузеров Internet. В настоящее время насчитывается около 16 подключаемых модулей для Web браузеров и 30 узлов, оптимизированных для
Pentium III.
Самой ожидаемой новинкой второй половины этого года является AMD K7, в котором реализована поддержка 200-мегагерцевой системной шины Alpha EV6 с тактовой частотой 200 Мгц (для сравнениях в продукции INTEL частота шины от
66 до 100 Мгц) и дополнительным набором команд 3D Now! для улучшения трёхмерной графики. Имеется и кэш L2, размером 512кб, а в дальнейшем планируется и увеличение до 3мб. Тактовая частота этого процессора 600 мгц, выполнен процессор по 0,25 микронной технологии, а в дальнейшем планируется внедрить и более мелкую геометрическую технологию.Этот сверхсовременный процессор и устонавливается тоже на специально для него разработанный фирмой AMD разъём – Slot A, который по внешнему виду похож на Slot 1, исполизуемый Пентиумами II/III. Кстати, по результатам теста Pentium III оказался заметно мощнее, чем AMD K7, так что INTEL всё же опередил AMD.

1.2. Оперативная память современного ПК.

Из возможных кондидатов на роль памяти для будущих систем фирма Intel выбрала память типа DRD-RAM (Direct Rambus D-RAM) и получила поддержку от всех ведущих мировых производителей памяти, которая, лицензировав соответствующую технологию у фирмы Rambus способны быстро наладить производство в нужных объёмах. Первым чипсетом, поддерживающим память
Direct Rambus DRAM, будет i440 jx фирмы Intel для процессора Pentium III.
Такая память является по сути разновидностью синхронной памяти, но снабжена специальным более быстродействующи м интерфейсом. Каждая микросхема DRD-RAM имеет внутреннюю многобанковую структуру с чередованием (16 банков), что и обеспечивает высокую пропускную способность. Тактовая частота составляет
400 МГц, но обмен осуществляется по обоим фронтам импульсов, то есть с частотой 800 МГц. Данные, шириной 16 бит поступают с интервалом 1,25 наносекунд, так что пропускная способность составляет 1,6 Гбт / сек. Может использоваться несколько (до 4) каналов; пропускная способность при этом возрастает до 3,2 ; 4,8 или 6,4 Гбт / сек.

Высокоскоростная шина соединяет только контроллер памяти и DRD-
-RAM, а сам контроллер соединяется с шиной процессора обычным образом: контроллер согласует частоту и разрядность процессорной шины и DRD-RAM, формируя 64-разрядное слово из 16-разрядных (при одном канале), передавая его в процессор с частотой процессорной шины.

1.3. Видеоадаптеры графические ускорители.
Прогресс в области трёхмерных видеоускорителей предсказывали ещё в прошлом 1998-м году, однако никто не предпологал, что он будет столь значительным. Ни один из выпущенных в этом году видеоадаптеров не ограничивается работой с двухмерной графикой – все они в большей или меньшей степени поддерживают функции построения трёхмерных изображений.
Лидер прошлого года 3D-FX (Voodoo) недолго порожал всех принципиально новой и красивой графикой, но современные ускорители при меньшей стоимости в несколько раз быстрее, при этом все новые 2D-3D ускорители выпускаются в виде видеоадаптеров, следовательно они постепенно становятся неотъемлемой частью современного домашнего компьютера.
В настоящее время уже не стоит вопрос о том, нужен ли в компьютере 3D ускоритель, а речь идёт о том, какой мощнее и быстрее. Согласно стандарту
PC’99 (компьютер 99-го года), аппаратное ускорение трёхмерной графики рекомендуется даже для офисных компьютеров, не говоря уже о домашних.
Производители делового програмного обеспечения теперь усиленно работают над применением новых графических функций в офисных приложениях.
Производители же игр и другого програмного обеспечения совершенно свободны от таких раздумий, ибо теперь они могут сделать гораздо более реалистичными происходящие на экране события. На сей день разговоры о настоящем погружении в виртуальную реальность получают некоторый смысл.
В начале этого (1999) года на новых материнских платах стал появляться дополнительный слот AGP ( Aceleration Graphic Port), разработанный специально для установки графических ускорителей, который представляет собой “расширенный” слот PCI, но с более высокой скоростью обмена данными и с прямым доступом к оперативной памяти, что позволяет работать с текстурами в оперативной, а не в видио памяти, так как видеопамять ограничена, а оперативную всегда можно расширить, установив дополнительные модули. К стати для нормальной работы современного ускорителя необходимо устонавливать не менее 64 мб оперативной памяти, а рекомендуется – 128 мб.
Но не даром ускорители “отрезают” столько памяти, ведь в них реализовано очень много новшеств, например:
- фильтрация текстур (сглаживание “квадратиков” при приближении объекта)
- высококачественное затенение или затуманивание, что придаёт реальность графике
- прозрачность объектов, масштабирование и геометрические искажения
- Z-буферизация (срезание текстур в невидимой части)
- повышение FPS (фрагментов в секунду (в настоящее время норма – от 70 и выше))
- поддержка 16 или 32-х разрядной цветовой политры (16,7 млн. цветов)
- увеличение экранного разрешения (до 1800x1600) без потери плавности движений и многое другое.

1.4.Звуковые платы и DSP.
Основной прорыв в направлении аудиоинформации произошёл тогда, когда звуковые карты стали стандартным оборудованием обычного персонального компьютера. С тех пор звуковые средства ПК постоянно совершенствовались: улучшалось качество звука, из монофонического он стал стерео-(и более)- фоническим. В области синтеза музыки бытовые звуковые карты достигли результатов, которые ранее можно было получить только при использовании профессиональной звуковой аппаратуры.
Внедрено объёмное звучание. В конце 1998 года при переходе звуковых карт на более быструю шину PCI, появился вполне нормальный трёхмерный звук.
Вообще говоря, появился объёмний звук уже давно, (он заключался в подмешивании противоположного канала противофазно другому, в результате создавался эффект звучания за пределами колонок, но терялось разделение стереоканалов) , но оставалось желать лучшего. Но сейчас появились даже две конкурирующие технологии: A3D компании Aureal и EAX от ведущей компании
Creative. Сначала лидером являлся стандарт A3D, достоинством которого явлалось то, что A3D обеспечивал нормальное 3D звучание даже на двух колонках. EAX в свою очередь был менее распространённым, слабо поддерживалась новым програмным обеспечением и для получения хорошего объёмного звука было необходимо использование четырёх колонок. Однако, теперь считается, что для достижения нормального звучания необходимо использовать именно четыре колонки, да и некоторые фирмы лицензировали EAX и начали выпуск недорогих звуковых карт с такой поддержкой.
Большинство современных звуковых плат снабжены так называемым DSP процессором.
DSP процессор (Digital Sound Processor) представляет собой специализированный чип, способный изменять и обрабатывать звук не только без использования центрального процессора системы, но ещё и в реальном времени, что програмно добиться невозможно. DSP, в зависимости от набора функций, обычно наделён, например, многополосным зквалайзером (обычно 10 полос), эффектами симуляции помещений и залов, реверберацией, многослойным
“эхо”, линией задержки (что необходимо для избежания аккустической обратной связи при использовании микрофона), повышением и понижением тональности звука (естественно без изменения скорости) методом гранулирования и повтора мельчайших фрагментов звука и многим другим.
В общем, в настоящее время достаточно дорогая звуковая плата (особенно есле их две) способна по истине заменить дорогую студийную аппаратуру и даже во многом превзойти, использовав естественно соответствующее програмное обеспечение (Cool edit pro, Sound forge, Sonic foundry ACID
(идеальный сэмплер), Steinberg cubase, Cakewalk pro audio, Steinberg wavelab, ReBirth, Retro AS-1 и многие другие). К стати, в настоящее время не один человек, имеющий дело с созданием музыки не сможет обойтись без компьютера, так как редактирование звуков в синтезаторах производится преимущественно через компьютер (точнее – подключение синтезатора через разъём MPU-401 звуковой карты), и сведение звуков (сэмплов) тоже в соответствующем програмном обеспечении.

2. Переход от шинных к гибридным.

Когда-то компьютеры типа IBM PC в специальной литературе приводились как пример шинной архитектуры, однако с течением времени они стали приобритать всё большее сходство с одноплатными компьютерами. В этой главе речь пойдёт о технологиях AMR и NSP.

Персональные ЭВМ профессионального назначения обычно базировались на шинной архитектуре. Основой этой технологии является наличие стандартной шины, к которой подключены все контроллеры. В идеале на материнской плате шинного компьютера должен находиться только контроллер шины, а всё остольное помещаться на отдельные платы. В большей части ПК материнская плата всегда содержала процессор, некоторое количество ОЗУ и контроллер клавиатуры, так что изначально система была гибридной.

Первой на отдельную шину пересела оперативная память. Потом появилась шина PCI. Тихо и незаметно на системную плату перекочевали последовательные и параллельные порты, а так же контроллеры жестких и гибких дисков. Все они были интегрированы в набор микросхем поддержки, как и контроллер шины ISA.
Контроллер новой последовательной шины USB никогда и не был отдельным устройством. Функционально все эти устройства объединены с набором микросхем поддержки, так что в этом плане современный PC-совместимый компьютер гораздо ближе к одноплатным, чем к шинным устройствам.

Совсем недавно на собственную шину переместились видеоадаптеры. В прочем, AGP-это не конкурент шины PCI, а её расширение, позволяющее видеоадаптеру считывать информацию из системной памяти по отдельному, более быстрому тракту. Но AGP предназначено только для видеокарт и никакое другое устройство в этот разъём установить нельзя, а выпуск видеоадаптнров для обычной шины постепенно прекращаются.

Всё новые и новые устройства начинают входить в стандартную комплектацию компьютера. Они либо просто перемещаются на материнскую плату, объеденяясь с другими компонентами, либо получают собственные интерфейсы, лучше приспособленные, чем стандартная системная шина. В ближайшее время такая судьба ожидает модемы и звуковые карты.

2.1. Спецификации AC’97.
Данная спкцификация описывает технологию работы PC с аналоговым сигналом, в первую очередь со звуком, отсюда и название – Audio Codec. Функционально
AC’97 состоит из двух раздельных микросхем: одна работает с цифровым сигналом, вторая – с аналоговым. Это улучшает соотношение сигнал / шум.
Собственно AC’97 называется чип, выполняющий функции аналого-цифрового преобразователя.Вторая часть, называемая Digital CA’97 controller отвечает за все операции с цифровым звуком: микширование каналов, изменение частоты выборки и т.д. Стандартизирован так же и интерфейс с помощью которого должно происходить общение этих двух микросхем, пятипроводной двунаправленой AC-link. Когда готовилась следующая версия спецификаций
AC’97 2.0 разработчики учли, что с двумя типами сигналов работает не только звуковая карта, но и модем. Таким образом, начиная с версии 2.0 данной спецификации описывает уже три возможных конфигурациии: модем, звуковая картв и объединение этих двух устройств именно на AC’97 2.0 и базируется технология AMR.

2.2.AMR модем и AMR звуковой тракт.
AMR (Audio Modem Raiser) – это контроллер, который встраивается непосредственно в набор поддержки. На материнскую плату выносится общая часть модема и звуковой карты, а именно ЦАП и АЦП. На материнской плате появляется очень короткий слот, куда вставляется специальный модуль, а уже на нём расположены остальные блоки для реализации функций модема и звуковой карты. На карте также будут находиться все внешние разъёмы: для подключения колонок, микрофона, телефонной линии и т.д. В соответствии спецификациям
AC’97 и наличие контроллера прямо в чипсете позволяет надеяться на получение весьма неплохих по характеристикам модема и звуковой карты за низкую цену.

2.3. NSP.
Сразу же после начала выпуска процессоров семейства Pentium на страницах прессы замелькала абривиатура NSP. Расшифровывается она как Native Signal
Processor и означает обработку всех сигналов силами центрального процессора. Фирма Intel потратила много сил, что бы убедить произволителей и покупателей в том, что достаточно лишь купить процессор Pentium – и не придётся тратиться на специализированные микросхемы. Сам процессор, дескать, справится одновременно с функциями и модема, и с воспроизведением высококачественного стереозвука и т.д. Вскоре про NSP забыли: не так велика была скорость имеющихся процессоров.

Сейчас же NSP может снова вернуться к нам в обновлённом виде – под прикрытием AMR. Процессоры ныне стали гараздо производительнее. AMR, в отличае от NSP позволяет снаять с процессора наиболее сложные операции по преобразованию цифро-аналогово сигнала.

3. DVD – прорыв в большую память.

DVD – многофункциональный цифровой оптический диск с высокой плотностью записи информации. В зависимости от их вида и назначения различают следующие типы дисков:
- DVD-video – для записи цифровых сигналов звука и изображения, подвергнутых процедуре сжатия цифрового потока;
- DVD-audio – для записи высококачественного нескомпрессированного цифрового звука с параметрами дискретизации 24бит / 96кГц (что в два раза превосходит компакт-диск);
- DVD-ROM – для записи компьютерных программ и другой цифровой мультимедиа информации;
- DVD-R – диски с возможностью однократной записи информации;
- DVD-RW – с возможностью многократной перезаписи данных.
По конструктивному исполнению DVD-диски делятся на 4 различных типа. Они бывают одно- и двухслойными, при этом информация может записываться на одной или на двух сторонах диска. Цифра в наименовании – это округленное значение ёмкости.
- DVD-5 – Однослойные односторонние диски с ёмкостью 4,7 Гбт. Имеют стандартные для CD размеры: диаметр 12 см и толщину 1,2 мм. Запись данных осуществляется только на одной стороне диска.
- DVD-9 – Двухслойные односторонние диски ёмкостью 8,5 Гбт. Имеют два информационных слоя; внутренний слой, на поверхность которого наносится второй внешний информационный слой из специального полупрозрачного материала.
- DVD-10 – Двухсторонний диск с одним информационным слоем. Обладает ёмкостью 9,4гб.
- DVD-18 – Двухсторонний диск с двумя информационными слоями, ёмкость

17гбт.
Двухслойные DVD-диски имеют имеют два информационных слоя толщиной по 0,6мм каждый. Внутренний информационный слой выполняется по стандартам технологии пресования пит (микроуглубления на дорожках диска, прожигаемые лазерным лучём) и напыление отражающего слоя. Затем поверх него наносится второй – полупрозрачный слой толщиной 0,6 мм , на котором формируется второй информащионный слой. Общая толщина двухслойных дисков составляет 1,2мм, что соответствует размерам стандартного CD. Для считывания двухслойных DVD- дисков применяются специальные универсальные оптические головки с переменным фокусным расстоянием, которые могут быть перефокусированы по глубине: либо на внутреннем, либо на внешнем информационных слоях. При считывании двухслойного DVD-диска универсальная оптическая система DVD-
ROM’a в начале будет фокусировать луч лазера на внутренних информационных треках диска, при этом луч будет проходить через полупрозрачный внешний слой. После окончания данных на этом слое луч перефокусируется на наружный слой.

Высокая информационная ёмкость DVD-диска обусловлена увеличением плотности записи информации на диск более чем в 7 раз по сравнению со стандартными оптическими дисками (4,7 Гбт у самого простого варианта диска, в то время как у простого CD всего 0,65 Гбт). Это стало возможным благодаря следующим технологическим новшевствам:
- В DVD-диске существенно уменьшены геометрические размеры пит с 0,83мкм

(CD) до 0,4мкм (DVD).
- Резко уменьшен шаг “спирали” между соседними дорожками пит – с 1,6мкм

(CD) до 0,74мкм (CD).
Для надёжного считывания этих данных для DVD-ROM’ов потребовалось разработать значительно более прецизионные оптические лазерные головки.
Кроме того, для считывания более мелких пит используется лазерный луч с меньшей длиной волны 0,635-0,650 мкм и увеличены до 0,6 апертуры линзы. Это позволило сфокусировать лазерный луч в пятно гораздо меньших размеров и обеспечить надёжное считывание микрорельефа DVD-дисков.

Компания Hewlett Packard объявила о выпуске первого дисковода DVD с возможностью перезаписи, изготовленного по технологии DVD+RW. Современные мультимедийные приложения нуждаются во всё больших объёмах сменной памяти, и появление перезаписываемых дисков DVD ёмкостью 3 гигабайта на сегодняшний день является очень удачным решением этой проблемы. В объёме 3 гб можно запомнить, например, 100 минут сверхвысококачественного цифрового видео или
50 часов музыки в максимальном качестве в формате MP3. Этот объём равен
2000 дискет, что показывает, на сколько за последние десять лет продвинулась технология сменной памяти.

4. Новый высокоскоростной цифровой интерфейс.