Техника - молодёжи 1996-02, страница 17

-

имеют на кристалле собственную кэш-память (называемую кэшем 1-го уровня). Она используется одновременно с внешней и предназначена для еще большего повышения производительности системы: так, например, встроенный кэш процессора Pentium общей емкостью 16 Кбайт состоит из двух частей по 8 Кбайт, предназначенных для раздельного хранения выполняемых команд и обрабатываемых данных, что делает его более эффективным, нежели "общая" кэш-память семейства процессоров Intel 486DX4, хотя объем последней — те же 16 Кбайт.

(От редакции. Кэш-г уровня, называемая та вторичной кэш-памятью, монтируется на материнской плате. О чем подробнее см. "ТМ" №11 за прошлый год. Оптимальная величина ее — 256 Кбайт, для Pentium-систем — до 512 Кбайт; дальнейшее наращивание кэша 2-го уровня не приводит к существенному повышению производительности ПК, цена же заметно возрастает. Об эффективности

следующие цифры: по данным PC Magazine, №6 за 1994 год, на ПК с ОЗУ 8 Мбайт и ЦП DX4/100 установка кэш-па-

вить ее или заменить процессор на более быстрый. Мы же советуем сделать то и другое, не забыв при этом нарастить оперативную память, ведь многие приложения Windows работают медленно потому, что пользуются для расширения памяти до требуемой величины огромными файлами подкачки, размещаемыми на жестком диске, а скорость обмена данными с винчестером во много раз ниже, нежели с ОЗУ.)

Третья из рассматриваемых здесь составляющих ЭВМ — система ввода-вывода компьютера, или системный интерфейс — представляет собой полнофункциональные средства сопряжения и связи в единое це-

тральных и периферийных процессоров, модулей основной и внешней памяти, периферийных устройств. В классе однопроцессорных конфигураций наиболее известны 6 типов интерфейсов (шин ввода-вывода): ISA, MCA, EISA, ЕМСА, VL-bus и PCI.

Первый персональный компьютер IBM PC XT (1981 г.) содержал 8-разрядную шину, работающую на частоте 4,77 МГц. В 1984 г. появился IBM PC AT с 16-разрядной 6-МГц шиной, которая сейчас известна под найме-ISA (Industry Standart Architecture

1 I

шлмим I'ifi.riTi шившим¹!

о 256 Кбайт г производительность при процессорных тестов примерно на 70%. Опыт показывает, что в ряде случаев уе

дает едва ли не больший эффект, нежели замена процессора на более мощный. Сравнивались два компьютера, оба с начинкой "от Intel", с памятью 8 Мбайт и шинами ISA и VL-bus, о коих чуть ниже, но один — с DX4/100 и без внешнего кэша, другой — с DX2/66 и кэшем 256 Кбайт. Так вот, производительность второго при проверке на тесте CPU программы Syslnfo оказалась на 9% выше по сравнению с первым. Правда, на аналогичном тесте ChecKIt процессор с утроением тактовой частоты на 17% "обошел" своего младшего собрата, работающего с ее удвоением (но не на 33%, как можно, казалось бы, ожидать). Тесты тестами, однако реально пользователь работает с конкретными приложениями. Те же два ПК в работе с пакетом Adobe Photoshop 3.0 показали практически равные результаты по трем позициям: время загрузки самой программы, время загрузки графического файла в формате TIFF объемом 5,7 Мбайт и время поворота загруженной иллюстрации на 180°. Какой практический вывод можно сделать из сказанного? Допустим, вы хотите повысить производительность своей системы. Если ваш ПК лишен u-памяти, подумайте, что 1 следует сделать прежде: устано

Воистину: быстрому коню - широкую дорогу. Технические преимущества шины PCI перед VL-bus особенно заметны в системах с ЦП Pentium и

Контроллер PCI обеспечивает обмен данными с процессором по "узкому" 32-разрядному тракту или "широкому" 64-разрядному. При этом ЦП может параллельно работать с целым рядом периферийных устройств — главных а боне

собна обслужить не более трех таких устройств, работающих на частоте 33 МГц, то PCI- до десяти.

— архитектура промышленного стандарта). Впоследствии рабочая частота шины ISA была увеличена до 8 МГц. Несмотря на многочисленные прогнозы о неминуемой смерти, эта шина живет и здравствует, оставаясь наиболее популярной и удачной в отношении совместимости.

Системная шина EISA (Extended ISA — расширенная ISA) — 32-разрядная расширенная версия ISA-шины, представленная в 1986 г., была призвана способствовать реализации потенциальных возможностей 32-разрядного МП i80386, появившегося годом раньше. Переход к EISA-шине был принципиально новым шагом в развитии системных интерфейсов — кроме роста количественных показателей (32 разряда адреса и данных против 16), этот стандарт привнес в ПЭВМ ряд новых качеств, таких, как эффективная поддержка многозадачного режима МП, средства децентрализованного обмена информацией между устройствами и другие.

В 1987 году фирмой IBM была предложена архитектура 16- и 32-разрядных МСА-шин (Micro Channel Architecture — архитектура микроканалаЬ на которой базируются старшие модели семейства вычислительных машин PS/2. Этот интерфейс несовместим с периферийными устройствами ISA, однако обладает большими возможностями. Считалось, что со временем шина МСА полностью вытеснит ISA, но этого не произошло. Впоследствии была разработана спецификация усовершенствованного, совместимого снизу вверх варианта МСА-ши-ны, получившего название ЕМСА (Enhanced МСА — улучшенная МСА). Интерфейсы МСА и ЕМСА не получили широкого распространения.

С внедрением операционных систем. Windows и OS/2, а также систем мультимедиа, требующих передавать громадное количество графических данных, стала очевидной недостаточная пропускная способность стандартных шин: так, для шины ISA она не превышает 8 Мбайт/с, а для EISA — 33 Мбайт/с, в то время как воспроизведение полноэкранного видеофильма требует передавать данные в графическую подсистему со скоростью 70 Мбайт/с.

Чтобы решить эту проблему, разработчики компьютеров PC пошли в обход стандартных шин и подключили схемы графических адаптеров и контроллеров непосредственно к локальной шине ЦП. В 1992 г. Ассоциацией по стандартизации в области видеоэлектроники (VESA) был создан стандартный унифицированный интерфейс для подключения периферийного оборудования с использованием локальной шины ЦП i80486, названный VL-bus (Video Local bus). Периферийные устройства, подключенные к ней, получают возможность производить обмен данными по 32-разрядной шине на полной тактовой частоте ЦП, что позволяет поднять пропускную способность системы ввода-вывода до 130 Мбайт/с (при тактовой частоте 33 МГц).

Качественно новым шагом в развитии системных интерфейсов стало создание в 1993 г. шины PCI (Peripheral Component Interconnect — межсоединение периферий- ⁴ ных компонентов). Исходный ее вариант был 32-разрядный, затем в спецификацию ввели требования к 64-разрядной шине. PCI отделена от шины ЦП при помощи специального моста/контроллера памяти, что позволяет ей обслуживать множество периферийных устройств, не перегружая шину ЦП. К шине PCI (см. схему) могут быть подключены другие стандартные шины (например, ISA или EISA), которые становятся ее абонентами, что обеспечивает непревзойденную совместимость PCI с существующими стандартами. 64-разрядная PCI позволяет достичь при использовании процессора i80586 (Pentium) значительно более высокой производительности, чем VL-bus, — до 264 Мбайт/с. (Для МП i80486 соответствующие показатели будут практически одинаковыми). Другое преимущество этой шины заключается в возможности автоматически задавать конфигурацию периферийных плат, что позволяет избавить пользователя от необходимости определять выделяемые им ресурсы с помощью переключателей и перемычек. Названные достоинства PCI, а также ее' открытость для модернизации позволяют предположить, что со временем этот стандарт получит повсеместное распространение, Если прежде того не будет потеснен еще более совершенным.

Здесь рассмотрены три основных способа повышения быстродействия ПЭВМ, существующие сегодня. Не исключено, что завтра появятся иные подходы к этой проблеме, связанные с новыми разработками в области Bi

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 2' 9 6