Architektura systemów komputerowych Ćwiczenie 2 2.pdf · 27 dr Artur Bartoszewski -Architektura...

1 dr Artur Bartoszewski - Architektura systemów komputerowych - ćwiczenia

Architektura systemów komputerowych

Ćwiczenie 2

Komputer widziany „oczami użytkownika”

Płyta główna

parametry

złącza i magistrale

podstawki

montaż

Procesor

ewolucja procesorów

wielordzeniowość

technologia i TPD

procesory mobilne


Wybór płyty głównej

Jeżeli stoisz przed koniecznością wyboru płyty głównej, a nie wiesz, co wybrać,

proponuję, abyś zapoznał się z testami dostępnymi w Internecie lub prasie

komputerowej.

Oto kilka serwisów:

http://www.pclab.pl

http://www.frazpc.pl

http://www.twojepc.pl

http://www.chip.pl

Na co jednak zwracać uwagę?


Płyta główna – standard ATX

Początki ATX

Nowsza wersja standardu


Zadanie: wybór płyty głównej

a) Zobacz jakie informacje podawane są w opisach handlowych płyt głównych.

b) Wypisz najważniejsze cechy, na które należy zwracać uwagę przy wyborze płyty

głównej.

c) Do danych podawanych przez producentów i handlowców przypisz wagi:

10 punktów – „podstawa”, nigdy nie kupuj płyty która nie spełnia tego

kryterium;

5 punktów – „dobrze by to mieć”

0 punktów – całkiem nieistotne


Wybór płyty głównej

obsługę nowych procesorów (warto wybrać rozwiązanie na tyle przyszłościowe, że będzie

można w przyszłości pomyśleć o możliwości instalacji szybszych układów),

architekturę PCI Express 16 x,

możliwość podłączenia minimum czterech urządzeń SATA,

kontroler IDE 133 — dla starszych urządzeń (przynajmniej jeden, jeśli posiadasz urządzenie

ATA, jeśli nie, to możesz całkowicie zrezygnować z tego standardu),

kontroler RAID — przydaje się przy rozbudowanych konfiguracjach (wystarczy ten

zintegrowany z kontrolerem SATA),

obsługę pamięci DDR2, oczywiście, w trybie dwukanałowym, ewentualnie DDR3,

USB2 — co najmniej 6 lub 8 portów,

zintegrowaną kartę sieciową lub dwie karty (co już staje się standardem),

zintegrowaną kartę muzyczną z obsługą dźwięku 5:1 lub wg 7:1,

interfejs Bluetooth (wiele płyt posiada wbudowany, bez dodatkowych kosztów; w

ostateczności, jeśli będzie potrzebny, zawsze można takowy zakupić i podłączyć do portu

USB),

FireWire, (przydaje się, gdy posiadasz kamerę cyfrową DV),

bezprzewodowe karty sieciowe WiFi.


Płyta główna – gniazda procesora


Czy można zamontować procesor do płyty z inną podstawką?

Oczywiście, nie można

używać w tym samym czasie

procesora w gnieździe socket

A i pod socket 754.

Gdy używasz podstawki 754,

musisz osadzić pamięć w

gniazdach na karcie

rozszerzającej, a nie na płycie

głównej.


Montaż płyty głównej we wnętrzu obudowy



Pamiętaj, że prawie każdy materiał pod wpływem temperatury zmienia swoją

objętość i jeżeli płyta jest bardzo mocno przykręcona, powstają naprężenia

mogą pojawić się mikropęknięcia. Jeżeli w obudowie miałeś do wyboru użycie

metalowych lub plastikowych dystansów, warto zastosować te drugie, gdyż Są bardziej

elastyczne niż ich metalowe odpowiedniki i pozwalają pracować całej płycie, w

zależności od temperatury.


Zachowaj ostrożność!

Przy dokręcaniu płyty głównej musisz zachować szczególną ostrożność, by śrubokręt

nie zeskoczył i nie porysował jej.

Na rysunku widać przykład uszkodzenia płyty głównej powstałego przy jej

przykręcaniu. Śrubokręt zeskoczył ze śruby, porysował płytę i zerwał ścieżkę. Taki

rodzaj awarii nie podlega reklamacji, a w większości przypadków płyta z takim

uszkodzeniem nie działa.


Zachowaj ostrożność!


Zaślepki

Większość płyt głównych ma własną zaślepkę, która odpowiada układowi ich portów.


Korekta ewentualnych ustawień płyty głównej

Większość współczesnych płyt głównych konfigurujemy z poziomu BIOS-u.

Konfiguracja sprzętowa może się jednak pojawić (zwłaszcza w bardziej

zaawansowanych opcjach)


Pamięć operacyjna

Systemy 32-bitowe (XP, Vista, Linux i wszystkie inne) adresują maksymalnie 4GB

pamięci RAM (w rzeczywistości nieco mniej.

Rozwiązaniem są tu systemy 64-bitowe. Pamiętaj jednak, że programy 64-bitowe

nie są dostępne (zwykłe, 32-bitowe działają w Windows 64, ale pod emulacją więc

wolniej).

Niektóre Chipsety mały problem z 4GB RAM-u (przepełnienie magistrali FSB

powodowało duży spadek wydajności).


Ewolucja procesorów


Core i7 – 4 rdzenie i więcej

Czterordzeniowy procesor Intela Core 2

Quad Q6600, Q6400 i Q6300 to właściwie

dwa procesory Core 2 Duo w jednej

obudowie.

„Prawdziwym” czterordzeniowym

procesorem jest Phenom firmy AMD


Core i7 – 4 rdzenie i więcej

Core i7 jest pierwszym procesorem

wykorzystującym mikroarchitekturę

Nehalem,będącą następczynią Core.

Nowe procesory, które trafiły na rynek w

listopadzie, są układami 4-rdzeniowymi, ale

dzięki odreanimowanej i usprawnionej

technologii HyperThreading system

operacyjny i aplikacje widzą je jako 8-

rdzeniowe.


Core i7

Dotychczas stosowaną szynę FSB zastąpiła magistrala QPI (Intel QuickPath

Interconnect). Zasada jej działania jest bardzo zbliżona do zasady działania szyny

HyperTransport w procesorachAMD.

Kolejna zmiana to umieszczenie kontrolera pamięci w procesorze, a nie - jak było do

tej pory - w chipsecie.To rozwiązanie od lat z powodzeniem stosuje AMD.

Ciekawostką jest to, że zintegrowany z procesorem kontroler obsługuje nie dwa, a

trzy kanały pamięci. A zatem w systemie może być sześć kości pamięci zamiast

czterech. Kontroler obsługuje tylko najwolniejsze pamięci DDR3 o częstotliwości

do 1066 MHz.

Nehalem został dodatkowo wyposażony w pamięć podręczną trzeciego poziomu.

Core i7 ma jej aż 8 MB. Ograniczona została natomiast pamięć L2. Obecnie każdy z

rdzeni będzie miał do dyspozycji zaledwie 256 KB pamięci L2.

Wszystkie elementy procesora znajdują się w jednym kawałku krzemu, co dotąd nie

było stosowane przez Intela.


Ile rdzeni?

Procesor dla graczy

Procesor czterordzeniowy jest najwydajniejszy. Jest to prawdą, jeżeli mamy

do czynienia z aplikacjami profesjonalnymi, np. do tworzenia animacji i grafiki,

takimi jak 3ds Max i Cinema 4D.

Jednak programiści piszący gry wciąż jeszcze „przymierzają się” do wykorzystania

wielu rdzeni.

W wypadku starszych, ciągle popularnych gier nadal największy wpływ na liczbę

uzyskiwanych klatek ma częstotliwość rdzeni, a nie ich liczba.

Jeśli chce się przyspieszyć, obecnie dostępne gry, wystarczy tańszy procesor z

dwoma rdzeniami. Za oszczędzone pieniądze lepiej przeznaczyć na szybszą kartę

graficzną.

Ta sytuacja będzie się jednak z czasem zmieniała.


Ile rdzeni?

Propozycja AMD - a może 3 rdzenie?


Energooszczędność: ile zapłacimy za prąd

TDP, czyli Thermal Design Power, to wartość, która mówi nam, ile prądu pobiera

procesor.

Im jest wyższa, tym więcej zapłacimy za prąd.

Procesory o wysokim TDP wymagają lepszego układu chłodzenia, który dość

głośno pracuje.

Procesory o niskim TDP to podstawa w wypadku sprzętu mobilnego, ale w

komputerach stacjonarnych też się przydają, chociażby w modelach typu

media center stojących w salonie, gdzie poziom hałasu jest istotny.


Energooszczędność: ile zapłacimy za prąd

Z testu Chipa (styczeń 2009)

Najmniej energooszczędnym układem jest się leciwy już Core 2 Ouad 06700 (17.

miejsce w teście CHIP-a) z TDP 133 W.

Powyżej 100 W zużywa 11 procesorów przetestowanych . Najmniej prądu

potrzebują układy Celeron 420 (85. miejsce), 430 (82. miejsce) oraz 440 (77.

miejsce) - tylko 35 W.

Z parametrem TDP pośrednio powiązane jest też napięcie zasilające.

Im jest ono niższe, tym mniej prądu powinien pobierać procesor.

Napięciem na poziomie 1,1 V charakteryzowały się układy Core 2 Duo E7300

(21. miejsce), Phenom X4 935oe (50. miejsce) oraz X4 gisoe (59. miejsce).

Najwięcej, bo aż 1,45 V potrzebował Core 2 Quad 09300 (15. miejsce) oraz

0945O (9. miejsce).


Co daje 45 nm?

Nowe układy Intela wytwarzane są w procesie technologicznym 45 nm,

natomiast Phenomy firmy AMD powstają przy wykorzystaniu starszego procesu

65 nm.

Im mniejszy jest proces technologiczny, tym; procesor pobiera mniej prądu, a co

za tym I idzie - mniej się grzeje. Wynika z tego także możliwość zastosowania

wyższego taktowania układów, co skwapliwie robi Intel.

To też atut z punktu widzenia overclockerów, którzy mają większe pole do

popisu.


Co daje 45 nm?

Dla przykładu: wykonany w technologii 65 nm AMD Phenom X4 o częstotliwości

2400 MHz ma wskaźnik TDP (maksymalnej ilości wydzielanego ciepła) na poziomie

125 W, zaś Intel Core 2 Quad 9300 o taktowaniu 2500 MHz - jedynie 75 W. Różnica

wynosi więc aż 50 W.

Widać też poprawę w zakresie wydzielanego ciepła, gdy porównujemy kolejne

generacje procesorów Intela.

TDP procesora Core 2 Extreme QX6700 - wynosi 133 W.

Natomiast wykonanego w nowym procesie produkcyjnym modelu

Quad Q9450 jedynie na 95 W.

Dodajmy, że oba układy mają niemal identyczne taktowanie rdzeni, a

nowszy procesor ma przy tym szybszą magistralę i większą pojemność

pamięci L2.


PAMIEC CACHE

Ponieważ pamięć operacyjna jest stosunkowo wolna, przetwarzane akurat dane

procesor przechowuje w pamięci cache. Odwołania do RAM są tylko wówczas,

gdy w cache'u nie ma potrzebnych danych.

Generalnie, im większy bufor, tym lepiej.

Problem w tym, że superszybkie układy (pracujące z pełną

częstotliwością procesora i o maksymalnie niskich

opóźnieniach) są bardzo drogie. Cache stanowi często

więcej niż połowę tranzystorów użytych do budowy

danego CPU.

By zracjonalizować koszty, stosuje się hierarchię pamięci

cache - od poziomu pierwszego (L1), znajdującego się

„najbliżej" procesora, do poziomu trzeciego (L3).


Zadanie:

Pamięć CACHE L2 czy L3?

Sprawdź w Internecie - w jakie pamięci CACHE wyposażone są główne linie

procesorów Intela i AMD?


PAMIEC CACHE - L2 czy L3

Pojemność cache L1 jest mała i zazwyczaj identyczna w całej linii układów.

Większe różnice są w wypadku pamięci buforu L2 i L3.

• Najmniejszy bufor L2 - po 256 KB - mają znajdujące się pod koniec

stawki Semprony firmy AMD, m.in. zajmujący ostatnie miejsce układ

3000+.

• Natomiast na szczycie rankingu są najnowsze, czterordzeniowe

procesory Intela, które mają sumarycznie aż po 12 MB cache'u L2.

• Ciekawostką są procesory AMD Phenom, które dysponują niewielką

pamięcią drugiego poziomu (4 x 512 KB), za to mają 2 MB buforu L3.

Intel zamierza wprowadzić trzeci poziom cache w następnej generacji

procesorów.


CHIP radzi

Przykład testu procesorów


CHIP radzi

Trochę nowszy test


Procesory dla mini PC i nettopów

Najpopularniejsze rozwiązania:

VIA Nano

Atom (Intel)

Porównanie:

• VIA NANO L 2100 (1,8 CHz) Intel

• Cinebench - 1094 punkty

• Pobór energii - 34 watów

• Atom 230 (1,6 CHz)

• Cinebench - 870 punktów

• Pobór energii - 29 watów



VIA Nano to procesor typu out-of-order execution (OoOE). Nie przetwarza on

instrukcji w seriach, ale układa je pod względem powiązań. Jest to popularne

rozwiązanie w układach, w których stawia się na jak największą moc obliczeniową.

Atom to procesor, który wykorzystuje technologię przetwarzania instrukcji w

seriach (in-order exe-cution), co pozwala na osiągnięcie wysokiej

energooszczędności.



Pod względem wydajności jednordzeniowy Atom może się równać zaledwie z

układem Pentium M taktowanym zegarem 900 MHz. Poprawę wydajności ma

zapewniać za to procesorowi Intela efektywne wykorzystanie technologii Hy-

perThreading. Atom może uzyskać dzięki temu aż o 60% większą wydajność.

Zapowiadany przez Intela dwurdzeniowy

procesor Atom 330 bazuje na bardzo

prostym pomyśle: producent umieścił dwa

rdzenie obok siebie w jednym układzie.

Dzięki zastosowaniu technologii Hyper

Threading każdy z obu rdzeni zgłasza po

dwie jednostki logiczne – w efekcie

systemy operacyjne rozpoznają Atoma

330 jako czterordzeniowca


Ciekawostka: Atom w stacjonarnych komputerach

Galaxy postanowiło wydać pełnowymiarową płytę ATX dla procesorów Intel Atom.

Niestety płyta nie obsłuży dwurdzeniowej wersji Intel Atom N330.

Do tej pory Atom był wykorzystywany

tylko w laptopach (Eee PC, MSI Wind,

AcerAspire One) lub mini desktopach

(Eee Box).

Procesory z serii Atom cechuje między

innymi mały pobór energii.

Płyta główna będzie wyposażona w 5

slotów PCI, 2 sloty na pamięć RAM, 4

porty SATA, 1 port PCI-Express 16x

oraz VGA i PS/2


Zadanie:

Znajomy (fan gier komputerowych) poprosił Cię o radę. Jaki procesor i jaką płytę

główną ma wybrać. Pamiętaj, że chodzi o komputer dobry, jednak nie można zbyt

przepłacić.

Uzasadnij swój wybór.


Literatura:

• Danowski B.; Chabiński A.; Montaż komputera PC. Helion; Gliwice 2007.

• Danowski B.; PyrchaA.; Sam składam komputer. Wydanie III. Helion; Gliwice 2007.

• Chip; Nr. 06/2008

• Chip; Nr. 07/2008

• Chip; Nr. 12/2008

• Chip; Nr. 01/2009

Architektura systemów komputerowych Ćwiczenie 2 2.pdf · 27 dr Artur Bartoszewski -Architektura...

Documents

Transcript of Architektura systemów komputerowych Ćwiczenie 2 2.pdf · 27 dr Artur Bartoszewski -Architektura...