Mikrocomputer: Physische Komponenten, die die Leistung eines Mikrocomputers bestimmen
Die 4 wichtigsten physikalischen Komponenten, die die Leistung eines Mikrocomputers bestimmen, lauten wie folgt:
Der Manager ist stärker an der Definition der Anforderungen und der Auswahl der Mikrocomputerhardware beteiligt als bei größeren Systemen. Da die direkte Interaktion mit der Hardware von Mikrocomputern häufiger ist als bei größeren Systemen, muss ein Manager mehr über die Mikrocomputerhardware wissen.
Mikrocomputer gibt es in verschiedenen Formen und Größen, vom Desktop bis zum Notebook. Jeder Mikrocomputer verfügt über alle Funktionskomponenten eines größeren Computersystems.
Es verfügt über die folgenden umfassenden physischen Komponenten, die seine Leistung bestimmen:
1. Motherboard
2. Controller-Karten
3. Sekundär- oder Massenspeichergeräte
4. Anzeige und andere Geräte
1. Motherboard:
Die Hauptplatine eines PCs weist im Allgemeinen einen Mikroprozessorchip (auch CPU genannt), Primärspeicherchips (auch RAM- oder Direktzugriffsspeicherchips), Festwertspeicher (ROM) zum dauerhaften Speichern von Daten und Anweisungen sowie andere Chips und Schaltungen auf zur Durchführung von Timing, Eingabe / Ausgabe und anderen Unterstützungsfunktionen.
Die verschiedenen Komponenten einer Hauptplatine sind durch einen Satz paralleler elektrischer Verbindungen miteinander verbunden. Der Satz solcher Verbindungen wird als Bus bezeichnet. Es gibt eine Reihe von Steckplätzen zum Anschließen verschiedener Gerätecontrollerkarten zum Anschließen von Anzeigegeräten und anderen Geräten, z. B. Drucker, Massenspeichergeräte wie Diskettenlaufwerk, Festplattenlaufwerk und CD-ROM-Laufwerk, Modem usw.
2. Gerätecontrollerkarten:
Die meisten PCs bieten Auswahlmöglichkeiten hinsichtlich Typ und Konfiguration der Geräte, die ein Benutzer an den PC anschließen möchte, zusätzlich zu den Standardgeräten wie der Tastatur. Zu diesem Zweck gibt es auf der Hauptplatine Steckplätze (auch Erweiterungssteckplätze genannt), in denen die Controller-Karten für die am PC anzuschließenden Geräte montiert sind.
Es kann jedoch angemerkt werden, dass das Motherboard für bestimmte Geräte manchmal die notwendigen Schaltungen zur Steuerung der Standardgeräte besitzt. Dies geschieht, um die Kommunikationsgeschwindigkeit zwischen dem Gerät und der CPU zu erhöhen. Es wird jedoch auf Kosten der Flexibilität die Verwendung eines anders konfigurierten Geräts erreicht.
3. Massenspeichergeräte:
Der Massenspeicher, der sich in der Regel auf einem PC befindet, umfasst ein Diskettenlaufwerk, ein Festplattenlaufwerk und ein CD-Laufwerk. Das Diskettenlaufwerk hat den Vorteil, dass das Speichermedium (Diskette) vom Laufwerk entfernbar ist, während das Speichermedium auf einer Festplatte im Allgemeinen nicht entfernbar ist. Infolgedessen kann die Aufzeichnungsdichte höher sein.
Die Speicherkapazität einer Festplatte beträgt somit einige hundert Mal die Kapazität einer Diskette. Die CD-Laufwerke versuchen, die Funktionen hoher Dichte und Entfernbarkeit zu kombinieren. Die gängigen CD-Laufwerke können jedoch nur gelesen werden (deshalb werden sie als CD-ROM bezeichnet) und sind nur bei einer Speicherung nützlich, bei der der Inhalt wahrscheinlich nicht geändert wird. Jede CD hat eine Speicherkapazität, die fast der einer zeitgenössischen Festplatte entspricht.
4. Anzeige und andere Geräte:
Ein PC kann über Eingabegeräte wie Tastatur, Maus, Scanner, Lichtstift, Lautsprecher usw. verfügen. Möglicherweise sind zusätzlich zu der Anzeigeeinheit (Monitor oder der VDU) Drucker angebracht, um eine Ausgabe davon zu erhalten. Zur Kommunikation kann ein Modem angeschlossen sein und eine bessere Tonausgabe erzielen; Es kann auch ein Lautsprechersystem vorhanden sein.
Leistung des PCs:
Die Leistung eines PCs hängt von einer Reihe von Faktoren ab, darunter CPU, Arbeitsspeicher und daran angeschlossene Peripheriegeräte. Die Peripheriegeräte sind im Vergleich zu CPU und RAM langsam. Ihre Leistung hängt wiederum von der Leistung der CPU und des Arbeitsspeichers ab.
Deshalb heißt es, dass die schnellen Mikrocomputer auf schnellen CPUs mit größeren und schnelleren RAMs aufbauen. Die CPU-Geschwindigkeit hängt von vielen Faktoren ab. Einige der wichtigsten sind unten aufgeführt.
(a) Taktgeschwindigkeit:
Die Verarbeitung jeder Programmanweisung beinhaltet zwei Zyklen, die als Befehlszyklus und Ausführungszyklus bezeichnet werden. Diese Zyklen werden durch eine bestimmte Anzahl von elektronischen Impulsen synchronisiert, die von einem in den CPU-Chip eingebauten Takt erzeugt werden.
Die Geschwindigkeit dieser Uhr hat somit einen großen Einfluss auf die Ausführungsgeschwindigkeit des Befehls. Jedes Mal, wenn diese Uhr klickt (und bei 133 MHz-CPU-Chips 133 Millionen Mal pro Sekunde), wird ein Teil des Zyklus ausgeführt. Wenn das Gleiche ist, je höher die Taktrate, desto schneller ist die Ausführung des Befehls.
(b) Cache-Speicher:
Der RAM kann die Geschwindigkeit des Systemtakts nicht anpassen, und somit wird ein schnellerer RAM zwischen dem RAM und dem Prozessor verwendet, um die Kommunikationsgeschwindigkeit von Daten und Anweisungen zwischen dem Prozessor und dem RAM zu verbessern. Ein solcher Speicher wird Cache-Speicher genannt.
Der primäre Cache (Level 1) ist in die CPU integriert und läuft mit dem internen Takt des Chips. Der sekundäre Cache (Level 2) ist auf der Hauptplatine montiert und läuft mit der Geschwindigkeit der Hauptplatine, die normalerweise niedriger ist als die der CPU. Die Größe und Geschwindigkeit des Cache-Speichers beeinflusst die Zugriffsgeschwindigkeit und damit auch die Verarbeitungsgeschwindigkeit.
(c) Architektur:
Jeder Mikroprozessor kann eine bestimmte Anzahl von Anweisungen ausführen. Die Anweisung in dem Befehlssatz kann das Hinzufügen, Subtrahieren, Laden usw. sein. Bei einigen Architekturen wurde der Befehlssatz auf eine so kleine Größe reduziert, dass der Prozessor eine Anweisung in einer Taktzeit verarbeiten kann. Eine solche Architektur wird als RISC-Architektur (Reduced Instruction Set Computer) bezeichnet.
Es wird behauptet, dass die auf einer solchen Architektur basierenden CPUs schneller sind. Steigende CPU-Geschwindigkeiten und Komplexität der Architektur haben diese Kontroverse jedoch ruhen lassen. Mit der Einbettung der Multimedia-Befehlserweiterung von Intel Corp. (MMX-Technologie) wird die Verarbeitungsgeschwindigkeit von Bildern bei CPU-Chips mit MMX-Technologie erheblich verbessert. Moderne Mikroprozessoren verwenden mehrstufige Pipelines, um jeweils mehr als einen Befehl zu verarbeiten.
Dies wird dadurch erreicht, dass die CPU die nächste Anweisung erraten und wenn die Annahme falsch ist, wird der Prozess umgekehrt und die richtige Anweisung ausgeführt. Besser konzipierte CPUs haben eine geringere Wahrscheinlichkeit für ein solches Auftreten.
(d) Dichte der Transistoren:
Je höher die Dichte der Transistoren auf dem CPU-Chip ist, desto schneller ist die Verarbeitung von Anweisungen durch den Chip. Eine moderne CPU (die eine Taktfrequenz von 200 MHz ergibt) packt ihre Transistoren so nahe aneinander, dass der Abstand zwischen zwei Transistoren etwa 0, 35 Mikrometer beträgt (ein Mikrometer entspricht 1/100 des Durchmessers des menschlichen Haares).
Mit anderen Worten, ungefähr 300 Transistoren sind in einem Raum gepackt, der dem Durchmesser des menschlichen Haares entspricht. Der heutige Intel Pentium-Chip verfügt über fast 4, 5 Millionen Transistoren innerhalb eines Quadratzolls aus Silizium.
Es kann wichtig sein zu bedenken, dass diese Faktoren bei der Bestimmung der maximal möglichen Geschwindigkeit der CPU und der Leistung des PCs eine Rolle spielen. Der tatsächliche Durchsatz des PCs ist durch die Geschwindigkeit der verwendeten Geräte begrenzt.
Die Leistung wird auch von der Art der Anwendungssoftware bestimmt, die auf dem PC verwendet wird. Bei bestimmten Arten von Anwendungssoftware macht es keinen signifikanten Unterschied, wenn eine 66-MHz-CPU oder eine 200-MHz-CPU verwendet wird. Wenn die Software die CPU-Geschwindigkeit nicht ordnungsgemäß verwenden kann, kann der schnellere PC keinen signifikanten Unterschied in der Leistung bewirken .
Für eine Textverarbeitungsanwendung ist beispielsweise die Schreibgeschwindigkeit ein begrenzender Faktor für die Geschwindigkeit der CPU, wohingegen in einer Bildverarbeitungsanwendung die MMX-Technologie-CPU die Geschwindigkeit erheblich verbessern soll.
