В. П. Дьяконов, А. Н. Черничин Новые информационные технологии Часть Основы и аппаратное обеспечение Под общей редакцией проф. В. П. Дьяконова Смоленск 2003

Вид материала

Документы

Содержание 2.2. Микропроцессоры других фирм 2.2.2. Процессоры PowerPC 2.2.3. Микропроцессоры фирм Digital и Cyrix 2.2.4. Процессоры с малым потреблением электроэнергии 2.3. Микропроцесоры для карманных компьютеров 2.3.2. Микропроцессор Strong ARM SA-1110 2.3.3. Микропроцессор Xscale 2.4. Работа микропроцессора 2.4.2. Шины и разрядность микропроцессора Шина на материнской плате компьютера – это множество плоских проводников. К шинам подключены специальные буферные микросхемы Шина данных Шина адресов 2.4.3. Арифметико-логическое устройство 2.4.4. Регистры микропроцессора 2.4.5. Блок управления памятью 2.4.6. Порты ввода/вывода 2.4.7. Блок команд 2.4.9. Математический сопроцессор 2.4.10. Кэш-память первого уровня 2.5. Эмпирические законы и перспективы развития микроэлектроники ... Полное содержание

Подобный материал:

• Высшее образование новые педагогические и информационные технологии в системе образования, 4841.75kb.
• Перевод с норвежского М. П. Дьяконовой Под редакцией М. А. Дьяконова Предисловие проф., 5465.89kb.
• Литература: Калугина Т. А. Новые информационные технологии в сфере образования: методологические, 14.35kb.
• Юрия Михайловича Лахтина, прочитанной на 3-х Лахтинских чтениях 21 сентября 2003 года, 1244.48kb.
• Под общей редакцией проф. Малого В. П., проф. Кратенко И. С. Харьков 2008, 8344.22kb.
• Информационные технологии и управление в технических системах всех форм обучения Под, 793.84kb.
• Леонид Владимирович Дьяконов указатель, 8647.04kb.
• Международный общественный благотворительный, 2426.77kb.
• 2. технические основы информационных технологий в экономике, 988.43kb.
• Учебник под редакцией, 9200.03kb.

2.2. Микропроцессоры других фирм

Кроме Intel микропроцессоры для ПК выпускают и другие фирмы. Полезно оценить и их возможности.

2.2.1. Процессоры фирмы Advanced Micro Device

Конкурентами процессорам Pentium стали RISC-микропроцессоры K5 фирмы AMD (Advanced Micro Device). Процессоры рассчитаны под тот же разъем (Socket 7, 321 контакт), что и микропроцессоры Pentium, и на то же напряжение питания. По набору битовых команд они полностью совместимы с Pentium. С 1994 по первый квартал 1997 год фирма AMD выпустила и продала свыше 40 миллионов процессоров AMD-K5, что сделало ее второй по объему выпуска процессоров компанией в мире (первое место устойчиво удерживает Intel).

Новейший процессор AMD-K6-MMX увидел свет в конце 1996 года. Он имел следующие особенности:

• производительность, соперничающую с Pentium Pro,
  
• совместимость с операционными системами Windows 95/NT и другими,
  
• суперскалярную архитектуру, обеспечивающую выполнение разом до 6 команд,
  
• 64-Кбайтный кэш - по 32 Кбайта на данные и команды,
  
• высокопроизводительный математический сопроцессор,
  
• поддержку технологии MMX,
  
• установку в самый распространенный разъем Socket 7 (для Pentium),
  
• керамический корпус с матрицей выводов CPGA,
  
• 8,8 млн. транзисторов на кристалле, выполнен по технологии с разрешением 0,35 мкм.
  

Сердцем процессора является централизованный планировщик. Он содержит необходимую логику выполнения команд, изменения последовательности данных, переименования регистров, выдачи или отзыва RISC-инструкций и спекулятивного (с изменением последовательности) выполнения команд. Планировщик может просматривать окно, содержащее до 12 инструкций и за один такт выдавать до шести и отзывать до четырех RISC-инструкций. Процессор имеет 7 исполнительных блоков, ориентированных на быстрое выполнение операций с плавающей точкой и инструкций технологии MMX.

Процессор седьмого поколения корпорации AMD K7 (Athlon) - один из самых мощных процессоров своего времени. Он имеет самый большой кэш с объемом 128 Кбайт (по 64 Кбайта на инструкции и данные). Кэш второго уровня с объемом 512 Кбайт работает на частоте 1/2 или 2/5 от частоты процессора. Системная шина EV-6 имела частоту 200 МГц с перспективой ее удвоения. Был выпущен ряд вариантов этого мощного процессора с частотами от 0,5 до 1 ГГц и даже выше. Внешне процессор напоминал Pentium III, но имел иное расположение контактов.

2.2.2. Процессоры PowerPC

Выдающимся событием в компьютерной индустрии обещал стать альянс трех фирм (Apple, IBM и Motorola) в создании нового поколения микропроцессоров класса PowerPC, которые должны были «врезать по мозгам» явно зарвавшейся фирме Intel. Первым стал 32-разрядный упрощенный процессор PowerPC 601, который и впрямь временно обскакал первые модели Pentium по производительности. Однако повышение тактовых частот Pentium с 60 до 200 МГц быстро свело достоинства этого процессора на нет.

Вслед за PowerPC 601, уже нашедшим применение в ПК, были выпущены процессоры 602 и 603 (последний с пониженной потребляемой мощностью). Они за один цикл выполняют две и три команды соответственно. Затем появился PowerPC 604. А в 1995 г. стал доступен новейший 64-разрядный микропроцессор PowerPC 620. Последний имеет кэш-память первого уровня с емкостью 64 Кбайт. Процессор изготовляется по технологии с разрешением 0,5 мкм.

Естественно, что и старшая модель PowerPC 620 совместима с предшествующими моделями по программному обеспечению. Хотя PowerPC 620 превосходит по производительности Pentium Pro, он используется только в довольно дорогих ПК, которые трудно отнести к офисным или домашним ПК. В Intel-совместимых компьютерах класса IBM PC процессоры данного класса не применяются.

2.2.3. Микропроцессоры фирм Digital и Cyrix

Разумеется, микропроцессоры выпускаются и рядом других фирм. Из мощных и высокопроизводительных микропроцессоров надо отметить микропроцессоры Alpha фирмы Digital класса RISC. Но эти приборы не предназначены для массовых ПК и широкого распространения в России не получили. В то же время компьютеры на этих процессорах широко используются в киноиндустрии для создания спецэффектов.

Совсем иную нишу – дешевых ПК – заняли процессоры фирмы Cyrix – M1, M-II, M-II+, M3 и др. Однако у нас эти процессоры мало известны и применяются очень редко. Их нишу заняли процессоры Celeron корпорации Intel.

2.2.4. Процессоры с малым потреблением электроэнергии

Позиции AMD на рынке ноутбуков заметно окрепли после создания мобильных процессоров Athlon XP и Duron. Процессор Athlon XP с частотой до 1,6 ГГц и оригинальной архитектурой QuantiSpeed™. Выпускается по новейшей 0,13-микронной технологии. Выполнен в корпусе под разъем Soket A и оптимизирован под операционную систему Windows XP. Процессор использует технологию AMD Power Now для обеспечения минимума потребляемой электроэнергии.

Мобильный процессор AMD Duron предназначен для дешевых ноутбуков. Тем не менее, имея тактовые частоты 0,95, 1, 1,1 и 1,2 ГГц, он способен реализовать высокую скорость выполнения подавляющего большинства программ.. Он также оптимизирован под операционную систему Windows XP и использует технологию электросбережения AMD Power Now.

Новый 64-разрядный процессор класса x86-64 процессор AMD Opteron™ основан на процессорном ядре AMD 8-го поколения. Он предназначен для запуска существующих 32-разрядных приложений с непревзойденной производительностью и обеспечения клиентам плавного перехода к 64-разрядной технологии.

Около 5% рынка микропроцессоров в настоящее время занимают процессоры молодой компании Transmeta - Crusoe. Эти процессоры имеют минимальные размеры и тепловыделение при полноценной вычислительной мощности. Это достигается благодаря применению гибкой системы энергосбережения, позволяющей не просто «усыплять» процессор при длительных паузах в работе, но и регулировать его мощность в зависимости от выполняемых операций. Они широко применяются в сверхкомпактных ноутбуках. В настоящее время наиболее мощная серийная версия поставляется с частотой 700 МГц, и ожидается ее повышение до 1 ГГц.

2.3. Микропроцесоры для карманных компьютеров

2.3.1. Особенности выбора процессоров для карманных компьютеров

До появления платформы карманных компьютеров Pocket PC в выборе микропроцессоров для КПК царил полный произвол. Нередко основным критерием является вовсе на производительность процессора, а его малое потребление электроэнергии. По этому параметру RISC процессоры обычно более предпочтительны.

В КПК класса Palm использовались довольно медленные, но экономичные процессоры, такие, как DragonBall с системой команд микропроцессоров Motorola 68000, на которых были построены хорошо зарекомендовавшие себя ПК «Маки» (Apple Macintosh). Наибольшее применение поначалу имел процессор MC68EZ328 (DragonBall EZ). Это 32- разрядный процессор с тактовой частотой 16,58 или 20 МГц, но c 16- разрядной шиной данных.

Сейчас фирма Motorola производит новый процессор семейства DragonBall – MC68VZ328 (DragonBall VZ), созданный на основе Motorola DragonBall EZ (MC68EZ328). Этот процессор имеет повышенную тактовую частоту – 33 МГц и расширенную поддержку внешних устройств.

С появлением КПК на основе операционной системы Windows CE в КПК стали использоваться более мощные процессоры SH3 корпорации Hitachi с частотой 133 МГц и VR122 корпорации NEC с частотой 150 МГц. Но с приходом платформы Pocket PC 2002 выбор процессоров сузился до одного процессора - Intel Strong ARM SA-1110 c частотой 206 МГц.

Для КПК с новой операционной системы Windows CE.net может применяться широкий круг микропроцессоров:


Класс процессора Поддерживаемые типы процессоров


ARM ARM720T, AEM920T, ARM 1020T, Strong

ARM, Xscale

MIPS MIPS II/32, MIPS 16, MIPS IV/64

SHx SH-3, SH-3 DSP, SH-4

X86 486, 586, Geode, Pentium, Pentium II/III/4

2.3.2. Микропроцессор Strong ARM SA-1110^

Ввиду особой роли микропроцессора Strong ARM SA-1110 стоит рассмотреть его возможности более подробно. Этот процессор служит для создания различных мультимедиа устройств.

Strong ARM SA-1110 - 32-разрядный RISC процессор с тактовой частотой 206 МГц. Процессор поддерживает 100-мегагерцовую шину данных и память SDRAM и SMROM. Встроенная в процессор кэш-память уровня L2 имеет размер 8 Кбайт для данных и 16 Кбайт для инструкций. Имеется также мини-кэш Minicashe уровня L1 с емкостью 512 байт с повышенной скоростью работы. С помощью контроллера памяти Memory&PCMCIA Controller поддерживается работа со многими видами памяти. Реализуются до 28 прерываний (модуль Interrupt Controller) и прямой доступ к памяти (модуль DMA).

Для КПК важна поддержка технологий энергосбережения, осуществляемая модулем Power Manager. Процессор содержит также модули осциллятора, системного таймера, буфера данных и др. Модули периферийного контроля поддерживают жидкокристаллический дисплей, инфракрасный порт IrDA, последовательные порты RS-232 и USB, интерфейс кодеков.

Процессор заключен в 256-контактный миниатюрный BGA корпус. Вычислительная мощность процессора вполне достаточна для быстрого декодирование файлов MP3 музыки и файлов MPEG-4 сжатого видео.

2.3.3. Микропроцессор Xscale^

В начале 2002 года состоялся дебют новейшего микропроцессора для КПК - Xscale от Intel. Эти 32-разрядные микропроцессоры являются развитием StrongARM и программно с ними совместимы. Выпускается два варианта новых процессоров – PXA210 и PXA250 (Cotulla и Sabinal соответственно). Обе модели имеют кэш на 64 Кбайт, встроенный контроллер памяти и контроллер ЖК-дисплея. Модель PXA210 работает на тактовых частотах от 200 МГц, а рабочие частоты PXA250 (рис. 2.6) начинаются с 400 МГц. Планируется выпуск вариантов процессора с тактовой частотой 1 ГГц.


Рис. 2.6. Микропроцессор Xscale PXA250 корпорации Intel


В этих процессорах ради экономии электрической энергии частота работы сделана плавающей. Она автоматически понижается, если КПК используется не на всю свою мощь, и повышается до номинального значения, если процессор ведет интенсивные вычисления.

С такими процессорами уже выпускаются КПК класса Pocket PC 2002. Первые модели таких КПК уже появились на прилавках магазинов. Любопытно, что реальная скорость их лишь на 10-15% выше скорости работы КПК на процессоре Strong ARM SA-1110. Причина этого кроется в отставании программного обеспечения для новых процессоров, которое включало бы в работу возможности новейших микропроцессоров в полной мере.

2.4. Работа микропроцессора

2.4.1. Устройство и назначение микропроцессора

Микропроцессор - это миниатюрное устройство для выполнения различных логических и арифметических операций без участия человека по заданной для него программе, которая (как и данные) хранится в памяти – чаще всего оперативной.

Можно рассмотреть несколько наиболее важных блоков микропроцессора и уточнить их функции и работу. Все эти блоки располагаются на системной (или материнской) плате компьютера.

2.4.2. Шины и разрядность микропроцессора

Микропроцессор подключается к системной шине, как и прочие блоки компьютера. Для выделения каждого устройства оно наделяется уникальным адресом – как квартиры, дома и улицы в большом городе. Недаром современные ПК имеют так называемую шинную архитектуру, которая позволяет в неограниченном количестве наращивать ПК все новым и новым периферийным оборудованием.

Шина на материнской плате компьютера – это множество плоских проводников. К шинам подключены специальные буферные микросхемы.Удобства ради принято делить системную шину на три шины.

Шина данных – двунаправленная шина, по которой данные от различных периферийных устройств подаются в процессор или, напротив, посылаются от процессора в эти устройства.

Шина адресов – однонаправленная шина, по которой от процессора посылаются сигналы, указывающие на адрес того или иного периферийного устройства.

Управляющая шина – двунаправленная шина, по которой передаются управляющие сигналы, обеспечивающие заданную последовательность работы микропроцессора и различных периферийных устройств компьютера.

По проводам шин данных и адресов идут двоичные электрические сигналы. Число проводов задает разрядность шин. В общем случае она различна для данных и адресов. Чем выше разрядность шины данных, тем больше информации передается за раз по ней. Разрядность шины адресов определяет максимальный адрес адресуемой ячейки памяти. Рабочие частоты шин современных микропроцессоров лежат в пределах от 66 до 800 МГц.

Помимо внешних шин, микропроцессор обычно имеет свои встроенные шины, которые формируются на его чипе. Размеры чипа (кристалла микропроцессора) малы, а потому такие шины могут иметь более высокие частоты работы.

2.4.3. Арифметико-логическое устройство

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) построено на множестве логических схем и служит для выполнения арифметических и логических операций. Процессор позволяет в пределах своей разрядности складывать, вычитать, умножать и делить целые числа. Он позволяет также выполнять различные операции (например, сдвига или перемещения) для работы с числами повышенной разрядности и др.

Кроме того (и это, пожалуй, самое важное), процессор позволяет выполнять все эти и многие другие операции по программе, выбираемой из внешнего запоминающего устройства, и использовать данные, хранящиеся в нем. Таким образом, процессор наделен средствами общения с памятью и другими внешними устройствами. Процессор реализует также ветвления по программе (безусловные и условные переходы) и циклы.

2.4.4. Регистры микропроцессора

Для выполнения большинства операций нужно где-то хранить входные данные, промежуточные и итоговые результаты вычислений. Для этого процессор имеет свои быстродействующие устройства памяти, называемые регистрами. Числа в них раскладываются как бы по полочкам – разрядам так называемых регистров. Регистры имеют порты ввода и вывода данных. Микропроцессор имеет множество регистровых операций, например, очистки регистров, перемещения чисел из одного регистра в другой и т.д.

Имеются также регистры, в которых создаются и хранятся адреса ячеек ОЗУ с программами и данными – регистры адресации. Детали организации регистров и их специальные названия едва ли нужны большинству пользователей, но программисты должны их знать. Так же, как и язык программирования микропроцессоров Ассемблер, который переводит символические команды программ в машинные коды.

2.4.5. Блок управления памятью

Во время работы процессор постоянно взаимодействует с памятью. Он получает из памяти коды команд и данные для вычислений и направляет в заданные ячейки памяти результаты вычислений. Для обеспечения этого процессор содержит блок управления памятью. Именно в этом блоке формируются адреса ячеек памяти, с которыми работает микропроцессор. Для работы с памятью большого размера используется страничная организация памяти – при ней адрес задается номером страницы - сегментом и смещением внутри выбранного сегмента. Начиная с процессоров Pentium III стала возможной линейная адресация к ячейкам памяти. Она требует меньшего числа команд на задание адреса и выполняется быстрее.

2.4.6. Порты ввода/вывода

Для обмена содержимым регистров микропроцессора с внешней памятью и иными периферийными устройствами служат порты ввода/вывода. Это название пришло от морских портов, имеющих маяки, буи, причалы, подъемные краны и прочее оборудование для приема и разгрузки или загрузки судов.

Аналогично этому порты микропроцессора - это совокупность аппаратных и программных средств для ввода и вывода данных. Порты обычно адресуются и имеют свои номера. Они могут передавать данные одновременно по нескольким шинам (параллельные порты) или по одной шине в режиме передачи данных с разделением во времени (последовательные порты).

2.4.7. Блок команд

В процессор «зашито» множество команд, которые выполняются программно с помощью АЛУ. Их немного больше 200. Это команды предшествующих поколений микропроцессоров 8086, 8088, 286, 386 и 486. Однако в новые процессоры включен целый ряд новых команд (см. выше описание процессоров). Выполнение команд микропроцессора и возложено на блок команд.

2.4.8. Конвейер

В современных микропроцессорах предусмотрены структурные методы повышения скорости работы. Один из таких методов – конвейерная обработка информации. Это означает, что процессор имеет устройство – конвейер, в которое поступает сразу ряд команд. Пока в конце конвейера завершается выполнение первой поступившей в конвейер команды, в него поступают новые команды и начинается их обработка. Таким образом, в конвейере идет одновременное (или, как говорят, параллельное) выполнение ряда команд.

2.4.9. Математический сопроцессор

Математический сопроцессор – это «машина», мало уступающая самому процессору по сложности схемы и числу компонентов. Он призван устранить главный недостаток микропроцессора – резкое снижение скорости вычислений для данных, представленных числами с плавающей точкой. Такие данные повсеместно встречаются при графических построениях или при работе с мультимедиа.

Начиная с процессоров 486 математический сопроцессор включается в состав собственно микропроцессора и берет на себя все функции быстрых вычислений, как только обнаруживается, что данные представлены в форме чисел с плавающей точкой. Кроме того, математический сопроцессор реализует довольно сложные алгоритмы точного (около 20 верных знаков) вычисления различных математических функций, например, квадратного корня, логарифма, синуса, косинуса и т.д. Множество таких команд используется при реализации трехмерной графики.

2.4.10. Кэш-память первого уровня

Кэш - это сверхбыстрая память, хранящая наиболее часто используемые в ближайшее время команды микропроцессора. Если процессор повторно должен выполнить какую-то цепочку команд, то он берет их уже из быстрого кэша, а не из медленной памяти. Это обеспечивает повышение скорости работы микропроцессора.

В компьютере кэш-память имеет ряд уровней (Levels). Пока мы говорим о кэш-памяти первого уровня - L1. Важно, что она расположена на том же кристалле, что и сам процессор, а потому работает на частоте процессора (иногда на половинной частоте). Это очень быстрая память. Но она занимает много места на кристалле процессора, поэтому ее объем ограничен – обычно 16, 32 или 64 Кбайта. Лишь процессоры AMD Athlon имеют кэш-уровень L1 на 128 Кбайт.

В дальнейшем мы продолжим рассмотрение работы микропроцессоров, но уже в составе ПК (см. следующую главу).

2.5. Эмпирические законы и перспективы развития микроэлектроники

2.5.1. Закон Мура

Когда-то в далеком 1965 году один из основателей корпорации Intel Гордон Мур довольно неосторожно изрек: «… число транзисторов на чипе и производительность микропроцессоров будут удваиваться каждые два года». Говорят, что он поначалу говорил даже об одном годе. Сам Мур и не претендовал на то, что эта эмпирическая закономерность будет строгим математическим законом. Однако специалисты Intel сделали это высказывание своим знаменем и постарались выдерживать его десятилетиями.

Как выглядит закон Мура, применительно к микропроцессорам, показывает приведенная ниже таблица.

Тип микропроцессора	Тыс. транзисторов	Год разработки	Параметр y
4004	N0=2,3	1971	0
8008	3,5	1972	1
8080	6	1974	3
8088	29	1979	8
286	134	1982	11
386	275	1986	15
486	1200	1989	18
Pentium	3500	1993	22
Pentium PRO	5500	1995	24
Pentium II	7500	1997	26
Pentium III	9500	1999	28
Pentium 4	42000	2000	29
Pentium 4 M	75000	2001	30

2.5.2. Закон Мура с позиций математики

С позиций математики закон Мура представляется простым выражением:

,

где N0 – количество транзисторов на кристалле N в некоторый год y (условно считаем его нулевым), N(y) – число транзисторов на кристалле спустя y лет и yy – срок (в годах и долях года), за который число транзисторов возрастает вдвое.

Насколько данные таблицы соответствуют представленной формуле? И возможен ли по ним прогноз? Попробуем ответить по возможности строго на эти вопросы. Для этого, используя программу компьютерной математики Mathcad, нанесем на график в логарифмическом масштабе точки, соответствующие приведенным в таблице данным. Подберем отрезки прямых, которые максимально близко проходят через эти точки (рис. 2.7).




Рис. 2.7. Графическое представление закона Мура в системе Mathcad


Обработка представленных данных дает поразительные результаты. Оказывается, целых 22 года число транзисторов и впрямь увеличивалось вдвое за каждые yy=2 года. При этом исходные точки укладываются почти точно на представляющую их приближенную зависимость.

Однако с появлением процессоров класса Pentium действие даже скорректированного закона Мура стало грубо нарушаться. Попробуем подобрать прямую для хорошего представления реалий роста числа транзисторов после этого периода, задав в качестве отсчета момент появления процессоров Pentium – точку (22, 1200). Оказывается (жирная прямая на рис. 3), время удвоения возросло почти вдвое и составило yy=4 года. Это стало свидетельством предкризисной ситуации в развитии технологии микропроцессоров.

Но затем, при переходе от производства процессора Pentium III к Pentium 4 в 1999 году, кривая роста числа транзисторов во времени резко скакнула вверх начиная с точки (28, 9500). Это, очевидно, связано с вводом новых технологических решений и переходом на технологию 0,13 мкм. Время удвоения при этом уменьшилось до рекордно малой величины в 0,6 года, но его оценка пока математически весьма недостоверна из-за малого объема выборки данных после 1999 года – всего 3 точки.

2.5.3. Прогнозы на основании закона Мура

Если усреднить представленные данные по числу транзисторов с помощью нелинейной регрессии, то время их удвоения составит 1,67 года. Прогноз по этим усредненным данным на первые десять лет выглядит вполне реалистичным (рис. 2.8 - левый график).

Рис. 2.8. Прогнозы числа транзисторов в микропроцессоре


К 2010 году можно ожидать появления микропроцессоров, на кристалле которых будет до 3 миллиардов транзисторов. Это близко к оценкам, о которых говорил Президент корпорации Intel Крейг Барретт в своем выступлении на форуме разработчиков Intel.

Но вот прогноз на следующее десятилетие выглядит скорее фантастическим, чем реальным: судя по нему, к 2020 году число транзисторов на кристалле достигнет примерно 140 миллиардов (рис. 2.8 -правый график)! Но кто знает, может, так и будет? Ведь создатели первых микропроцессоров 4004 вряд ли могли предполагать, что через 30 лет число транзисторов в микропроцессорах увеличится в
34 000 раз, а частота работы их возрастет более чем в 28 000 раз!

Физическим ограничением на рост числа транзисторов может оказаться очередной предел геометрического разрешения в производстве интегральных микросхем. Даже с учетом внедряемой новейшей технологии литографии со сверхжестким ультрафиолетовым излучением (EVU) этот барьер перемещается от 0,1 мкм до 0,03-0,05 мкм. При этом толщина подзатворного диэлектрика микроскопических полевых транзисторов, уже ныне составляющая менее 5 атомных слоев, достигнет предельного значения в один атомный слой.

Наконец, главный козырь к приостановке действия закона Мура - компьютерные системы из дискретных систем, скорее всего, превратятся в распределенные системы. В результате надобность в сверхмощных одиночных процессорах попросту отпадет. И закону Мура придется подчиниться другому, тоже отнюдь не точному в математическом смысле закону о переходе количества в качество.

3.5.4. Законы Меткалфа и фотона

Президент Intel огласил еще два эмпирических закона, которыми Intel руководствуется в планировании своей работы. Второй закон - это закон Меткалфа, названный в честь Боба Меткалфа из Массачусетского технологического института. Он звучит так: ценность компьютерной сети повышается в квадратичной пропорции по отношению к числу узлов в этой сети.

Именно поэтому Интернет в наше время является самым важным и ценным коммуникационным средством. Каждый раз, когда количество узлов в Интернете удваивается, ценность этой сети увеличивается в четыре раза. Сегодняшняя эта сеть имеет порядка 400-500 миллионов пользователей. В течение ближайших нескольких лет количество пользователей Интернета увеличится до одного миллиарда, и тогда ценность этой сети как средства доступа к информации, коммуникации и коммерции станет намного выше.

И еще один закон, так называемый закон фотона: пропускную способность волоконно-оптического канала передачи информации можно удваивать примерно каждые 10 месяцев. Уже сегодня между странами и континентами протянуто более 500 миллионов миль волоконной оптики. Полезная пропускная способность этого волокна удваивается почти каждый год.

В целом можно предвидеть, что нынешний «информационный взрыв» касается аппаратных средств не только в области вычислительной техники, но и в области связи и телекоммуникаций. Очевидно, что интеграция этих средств стала знамением нашего времени и что именно она будет определять прогресс в новых информационных технологиях на ближайшие два десятилетия.

Методические указания

Обратите особое внимание на принципиальные возможности микропроцессоров и эволюцию их развития. Проследите, как менялось общение процессоров с памятью и какие средства вводились для повышения их быстродействия и снижения потребления электроэнергии. Ответьте на 10 главных вопросов. Составьте дополнительные вопросы и кратко ответьте на них.

10 главных вопросов

1. Расскажите историю развития микропроцессоров до появления Pentium II корпорации Intel.
   
2. Каковы главные особенности нового поколения микропроцессоров класса Pentium II, III и 4 корпорации Intel?
   
3. Какие типы микропроцессоров Celeron вы знаете и в чем их особенности?
   
4. Какие новые команды введены в процессоры Pentium MMX, Pentium II и Pentium III?
   
5. Что нового реализовано в процессорах Pentium 4?
   
6. Каковы особенности микропроцессоров других фирм?
   
7. Какие узлы содержит микропроцессор и каковы их функции?
   
8. В чем основные особенности мобильных процессоров?
   
9. Какие особенности характерны для микропроцессоров карманных компьютеров?
   
10. Какие эмпирические законы относятся к развитию микропроцесоров и в чем их суть?