Mikrokomputery: komponenty fizyczne, które określają wydajność mikrokomputera

4 najważniejsze fizyczne komponenty, które określają wydajność mikrokomputera, są następujące:

Zaangażowanie menedżera w definiowanie wymagań i wybór sprzętu mikrokomputerowego jest większe niż w przypadku większych systemów. Ponieważ bezpośrednia interakcja ze sprzętem mikrokomputerów jest częstsza niż w przypadku większych systemów, menedżer musi wiedzieć więcej o sprzęcie mikrokomputerowym.

Mikrokomputery mają różne kształty i rozmiary, od komputerów stacjonarnych po notebooki. Każdy z mikrokomputerów ma wszystkie funkcjonalne elementy większego systemu komputerowego.

Ma następujące szerokie fizyczne składniki, które determinują jego wydajność:

1. Płyta główna

2. Karty kontrolera urządzenia

3. Urządzenia do przechowywania wtórnego lub masowego

4. Wyświetlacz i inne urządzenia

1. Płyta główna:

Płyta główna komputera ma na ogół mikroprocesorowy układ scalony (zwany również procesorem), układy pamięci pierwotnej (zwane również układami pamięci RAM lub układów pamięci losowej), pamięć tylko do odczytu (ROM) do trwałego przechowywania danych i instrukcji oraz inne układy scalone i obwody do wykonywania taktowania, wejścia / wyjścia i innych funkcji wsparcia.

Różne elementy płyty głównej są połączone ze sobą za pomocą zestawu równoległych połączeń elektrycznych. Zbiór takich połączeń nazywa się autobusem. Istnieje wiele gniazd do podłączania różnych kart kontrolerów urządzeń do podłączania wyświetlacza i innych urządzeń, takich jak drukarki, urządzenia pamięci masowej, takie jak stacja dyskietek, dysk twardy i dysk kompaktowy (CD), modem itp.

2. Karty kontrolerów urządzeń:

Większość komputerów oferuje wybór w odniesieniu do typu i konfiguracji urządzeń, które użytkownik może chcieć podłączyć do komputera, oprócz standardowych urządzeń, takich jak klawiatura. W tym celu na płycie głównej znajdują się gniazda (zwane również gniazdami rozszerzeń), w których zamontowane są karty kontrolerów urządzeń, które mają zostać podłączone do komputera.

Można jednak zauważyć, że czasami dla niektórych urządzeń sama płyta główna ma niezbędne obwody do sterowania urządzeniami standardowego typu. Ma to na celu zwiększenie szybkości komunikacji między urządzeniem a procesorem. Osiąga się to jednak kosztem elastyczności korzystania z inaczej skonfigurowanego urządzenia.

3. Urządzenia pamięci masowej:

Pamięć masowa zwykle znajdująca się na komputerze zawiera stację dyskietek, dysk twardy i dysk CD (compact disk). Dyskietka ma tę zaletę, że ma nośnik pamięci (dyskietkę), którą można wyjąć z napędu, podczas gdy medium przechowywania na dysku twardym zwykle nie można usunąć. W rezultacie gęstość zapisu może być większa.

Pojemność pamięci na dysku twardym jest zatem kilkaset razy większa niż pojemność dyskietki. Napędy CD próbują połączyć zarówno cechy wysokiej gęstości, jak i możliwości usuwania. Jednak popularne dyski CD są tylko do odczytu (dlatego są określane jako CD-ROM) i są użyteczne tylko w przypadku przechowywania, w którym zawartość prawdopodobnie nie ulegnie zmianie. Każda płyta CD ma pojemność prawie równą pojemności współczesnego dysku twardego.

4. Wyświetlacz i inne urządzenia:

Komputer może mieć urządzenia wejściowe, takie jak klawiatura, mysz, skaner, pióro świetlne, głośnik itp. Może on posiadać drukarkę (-y) oprócz wyświetlacza (monitora lub VDU) podłączoną do niej w celu uzyskania z niej wyjścia. Do celów komunikacji może mieć podłączony modem i uzyskać lepszą jakość dźwięku; może również mieć system głośników.

Wydajność komputera:

Wydajność komputera zależy od wielu czynników, w tym procesora, pamięci RAM i podłączonych do niego urządzeń peryferyjnych. Urządzenia peryferyjne są wolne w porównaniu do procesora i pamięci RAM. Ich wydajność zależy od wydajności procesora i pamięci RAM.

Dlatego mówi się, że szybkie mikrokomputery są zbudowane na szybkich procesorach z większą i szybszą pamięcią RAM. Szybkość procesora jest funkcją wielu czynników. Niektóre z najważniejszych są wymienione poniżej.

(a) Szybkość zegara:

Przetwarzanie każdej instrukcji programu obejmuje dwa cykle zwane cyklem instrukcji i cyklem wykonania. Cykle te są synchronizowane przez określoną liczbę impulsów elektronicznych generowanych przez zegar wbudowany w układ procesora.

Prędkość tego zegara wpływa więc w dużym stopniu na szybkość wykonywania instrukcji. Za każdym razem, gdy ten zegar kliknie (i kliknie 133 miliony razy na sekundę w przypadku procesora 133 MHz), część cyklu zostanie wykonana. Tak więc, inne rzeczy są równe, wyższa prędkość zegara, szybsze jest wykonanie instrukcji.

(b) Pamięć cache:

Pamięć RAM nie jest w stanie dopasować szybkości zegara systemowego, a zatem pomiędzy RAM i procesorem jest wykorzystywana większa pamięć RAM, aby poprawić szybkość przesyłania danych i instrukcji pomiędzy procesorem i pamięcią RAM. Taka pamięć nazywana jest pamięcią cache.

Podstawowa pamięć podręczna (poziom 1) jest wbudowana w procesor i działa z własną wewnętrzną częstotliwością zegara. Pamięć podręczna drugiej (poziom 2) jest zamontowana na płycie głównej i działa z prędkością płyty głównej, która jest zwykle niższa niż procesora. Rozmiar i szybkość pamięci podręcznej wpływa na szybkość dostępu i szybkość przetwarzania.

(c) Architektura:

Każdy mikroprocesor jest w stanie wykonać określoną liczbę instrukcji. Instrukcja w zestawie instrukcji może polegać na dodawaniu, odejmowaniu, ładowaniu itp. Niektóre architektury zmniejszyły zestaw instrukcji do tak małego rozmiaru, że procesor może przetwarzać jedną instrukcję w jednym czasie zegarowym. Taka architektura nazywa się architekturą Reduced Instruction Set Computer (RISC).

Twierdzi się, że procesory oparte na takiej architekturze są szybsze. Jednak zwiększenie prędkości procesorów i złożoność architektury spowodowały, że kontrowersje te pozostały. Dzięki wbudowaniu rozszerzenia Multimedia firmy Intel Corp. (zwanego technologią MMX) szybkość przetwarzania obrazów znacznie się poprawiła w przypadku procesorów wykorzystujących technologię MMX. Współczesne mikroprocesory używają wieloetapowych potoków do przetwarzania więcej niż jednej instrukcji naraz.

Osiąga się to przez proces odgadywania przez CPU następnej instrukcji i jeśli przypuszczenie idzie nie tak, proces jest odwracany i wykonywana jest właściwa instrukcja. Lepiej zaprojektowane procesory mają mniejsze prawdopodobieństwo takiego wystąpienia.

(d) Gęstość tranzystorów:

Wyższa gęstość tranzystorów w układzie procesora, szybsza jest obsługa instrukcji przez układ. Nowoczesny procesor (dający prędkość zegara 200 MHz) pakuje swoje tranzystory tak blisko siebie, że odległość między dwoma tranzystorami wynosi około 0, 35 mikronów (jeden mikron jest równy 1/100 średnicy ludzkiego włosa).

Innymi słowy, około 300 tranzystorów jest pakowanych w przestrzeń równą średnicy ludzkiego włosa. Dzisiejszy układ Intel Pentium ma prawie 4, 5 miliona tranzystorów w obrębie jednego cala kwadratowego krzemu.

Może być ważne, aby pamiętać, że czynniki te odgrywają ważną rolę w określaniu maksymalnej możliwej prędkości procesora i wydajności komputera. Rzeczywista przepustowość komputera jest ograniczona szybkością używanych urządzeń.

Wydajność zależy również od rodzaju oprogramowania, które jest używane na komputerze. W przypadku niektórych typów aplikacji nie ma znaczącej różnicy, jeśli używa się procesora 66 MHz lub procesora 200 MHz. Jeśli oprogramowanie nie jest w stanie prawidłowo wykorzystać szybkości procesora, szybszy komputer może nie mieć znaczącej różnicy w wydajności .

Na przykład dla aplikacji do przetwarzania tekstu szybkość pisania jest czynnikiem ograniczającym szybkość procesora, podczas gdy w aplikacji przetwarzania obrazu procesor MMX znacznie zwiększa prędkość.