Б 3
Б 3. Характеристики процесора та внутрішньої пам'яті комп'ютера (швидкість, розрядність, обсяг пам'яті)
Надзвичайно швидкий розвиток обчислювальної техніки призводить до того, що одночасно у використанні перебуває велика кількість комп'ютерів з досить різноманітними характеристиками. Тому дуже корисно знати, якими є основні характеристики вузлів комп'ютера, на що вони впливають і як їх підбирати. Тут будуть розглянуті параметри найважливіших пристроїв комп'ютера, таких якпроцесортавнутрішня пам'ять.
Саме тому зараз набула широкого поширення інша характеристика швидкості роботи процесора - його тактова частота. Розглянемо цю величину докладніше. Будь-яка операція процесора (машинна команда) складається з окремих елементарних дій - тактов. Для організації послідовного виконання необхідних тактів один за одним, в комп'ютері є спеціальний генератор імпульсів, кожен з яких ініціює черговий такт машинної команди (який саме визначається пристроєм процесора і логікою виконуваної операції). Очевидно, що чим частіше випливають імпульси від генератора, тим швидше буде виконано операцію, що складається з фіксованого числа тактів. Зі сказаного слід, що тактова частота визначається кількістю імпульсів на секунду і вимірюється вмегагерцах- тобто. мільйонів імпульсів за 1 сек. Зрозуміло, тактова частота не може бути довільно високою, оскільки в якийсь момент процесор може просто не встигнути виконати черговий такт до приходу наступного імпульсу. Проте інженери роблять усе можливе підвищення значення цієї характеристики процесора, і зараз тактова частота найсучасніших процесорів вже перевищує 1000 МГц, тобто. 1 ГГц (1гігагерц).
Слід чітко уявляти, що порівняння тактових частот дозволяє надійно визначити, який із двох процесорів більш швидкодіючий тільки в тому випадку, якщо обидва процесори влаштовані приблизно однаково. Якщо ж спробувати порівняти процесори, виготовлені різними виробниками та працюють за різними принципами, можна отримати абсолютно неправильні висновки. Справді, якщо в одному з процесорів команда виконується за 2 такти, а в іншому – за 3, то при абсолютно однаковій частоті перший працюватиме у півтора рази швидше! Крім того, не потрібно забувати, що продуктивність сучасної комп'ютерної системи визначається не тільки швидкодією окремо взятого процесора, а й швидкостями роботи інших вузлів комп'ютера і навіть способами організації всієї системи в цілому: очевидно, що надмірно швидкий процесор буде змушений постійно простоювати, чекаючи, наприклад, повільно працюючу пам'ять; або інший приклад – дуже часто просте збільшення обсягу ОЗП дає набагато більший ефект, ніж заміна процесора більш швидким.
Перейдемо тепер до опису основних характеристикпам'ятікомп'ютера.
Ще однією важливою характеристикою пам'яті єчас доступуабошвидкість пам'яті. Цей параметр визначається часом виконання операцій запису чи зчитування даних; він залежить від принципу дії та технології виготовлення запам'ятовуючих елементів.
Залишаючи осторонь цілий ряд інших технологічних характеристик сучасних пристроїв, що запам'ятовують, не можна, проте, пройти повзстатичногоідинамічногопристрою мікросхем пам'яті. Статичний осередок пам'яті – це спеціальна напівпровідникова схема (інженери називають її тригер), що володіє двома стійкимистанами. Одне приймається за логічний нуль, а інше – за одиницю. Ці стани дійсно настільки стійкі, що при відсутності зовнішніх впливів (і, звичайно, підключеному напруги живлення!) можуть зберігатися як завгодно довго. Динамічні осередки пам'яті, навпаки, не мають цієї властивості. Такі осередки фактично є конденсатор, утворений елементами напівпровідникових мікросхем. З деяким спрощенням можна сказати, що логічній одиниці відповідає заряджений конденсатор, а нулю – незаряджений. Істотною властивістю динамічного осередку пам'яті є наявність поступового мимовільного розряду конденсатора через зовнішні схеми, що призводить до втрати інформації. Щоб цього не відбувалося, конденсатори динамічної пам'яті необхідно періодично заряджати (такий процес прийнято називати регенерацією ОЗУ ). Обидва види мікросхем успішно конкурують між собою, оскільки жодна з них не є ідеальною. З одного боку, статична пам'ять значно простіше експлуатації, т.к. не вимагає регенерації, і наближається швидкодія до процесорних мікросхем. З іншого боку, вона має менший інформаційний об'єм і більшу вартість (справді виготовлення конденсатора значно простіше, ніж тригерної схеми і вимагає на кремнієвій пластині набагато менше місця), сильніше нагрівається при роботі. Насправді в даний моментвибір мікросхем для побудови ОЗУ завжди вирішується на користь динамічної пам'яті. І все ж швидкодіюча статична пам'ять у сучасному комп'ютері теж обов'язково є: вона називається кеш-пам'яттю.
У сучасних комп'ютерах кеш будується за дворівневою схемою. При цьому первинний кеш вбудований безпосередньо всередину процесора, а вторинний зазвичайвстановлюється на системній платі. Як і для ОЗУ, збільшення об'єму кеш підвищує ефективність роботи комп'ютерної системи.