MMP – architektura wieloprocesorowa (nawet do kilku tysięcy procesorów), każdy procesor ma własną pamięć i własną kopię.

Problem ze skalowalnością – komputer z n-procesorami powinien wykonać zadanie n razy szybciej niż komputer z jednym procesorem; zadanie musi być podzielone na osobne wątki.

Mała szybkość transmisji danych między CPU a pamięcią (szczególnie w SMP).

Otwarta architektura urządzeń wejścia/wyjścia – możliwość rozbudowy zestawu i dostosowania do posiadanego oprogramowania.

Płyta główna – tablica obwodów drukowanych łączących wszystkie elementy komputera i dostosowana do posiadanego oprogramowania. Stanowi również miejsce, do którego mogą być dołączane urządzenia wewnętrzne.

Najważniejsze urządzenia montowane na płycie głównej:

• procesor

• chipset

• magistrale – gniazda rozszerzeń

$$\left. \ \begin{matrix} - \text{\ pami}ec\text{\ g}lo\text{wna\ RAM\ i\ ROM} \\ - \text{\ karta\ graficzna} \\ \begin{matrix} - \text{\ karta\ sieciowa} \\ \begin{matrix} - \text{\ modem} \\ - \text{\ karta\ d}z\text{wi}e\text{kowa} \\ \end{matrix} \\ \end{matrix} \\ \end{matrix}\text{\ \ \ \ \ \ } \right\}\text{do}la\text{czone\ poprzez\ gniazda\ rozszerze}n$$

• porty we/wy

ATX (Advanced Technology Extended – Intel 1995):

• gniazda wyprowadzeń zintegrowane z płytą główną (klawiatura, USB, porty szeregowe i równoległe)

• porty umieszczane na tylnej części obudowy (mniej kabli)

• ściśle określona lokalizacja procesora

• jednoczęściowe gniazdo zasilania (brak możliwości pomyłki – AT)

• funkcja soft Power – kontrola zasilania z poziomu SO (hibernacja)

• wydajniejsze chłodzenie.

Standardowy rozmiar płyty formatu ATX: 305x244 lub 305x262.

Formaty płyt ATX:

• Flex ATX

• Micro ATX

• ATX

• Extended ATX/SSI EEB

• SSI MEB

BTX (Balanced Technology Extended – Intel 1994):

• zmieniony układ elementów w stosunku do ATX – wydajniejsze chłodzenie

• nie przyjął się – bojkot producentów płyt głównych.

Procesor – układ scalony bardzo dużej skali integracji.

Podstawowe zadania procesora:

• wykonywanie obliczeń

• przesyłanie danych

Najważniejsze parametry procesora:

• częstotliwość zegara (taktowania)

• długość słowa w bitach

• wielkość pamięci cache (1.1 i 1.2)

• rodzaj podstawki (gniazda)

• częstotliwość magistrali łączącej procesor z płytą główną

• technologia wykonania

Oznaczenia procesora – przykładowe informacje:

• architektura jądra (nazwa handlowa)

• rozmiar pamięci podręcznej L2

• maksymalna dopuszczalna temperatura pracy procesora

• napięcie pracy jądra

• rodzaj obudowy

• numer modelu

Częstotliwość taktowania procesora – parametr informujący o liczbie operacji (nie rozkazów), które może wykonać układ elektroniczny w ciągu sekundy; na wykonanie rozkazu składa się kilka operacji (taktów); ścisły związek z FSB.

Długość słowa w bitach przetwarzana przez procesor.

Maksymalna liczba 3-bitowa to 111, czyli 7.

Jak prowadzić obliczenia na liczbach >7, np. 14?

• zastosować dwa słowa 3-bitowe (111 111)

• zastosować jedno słowo (6-bitowe, 010000)

W wypadku a wykonanie większej liczby rozkazów niż w b (dłuższy czas operacji).

W wypadku b bardziej skomplikowany procesor (cena!).

Aby w pełni wykorzystać długość słowa maszynowego musi być odpowiednie oprogramowanie (system + aplikacje).

Pamięć cache – tzw. pamięć wspomagająca (buforowa), służy do tymczasowego przechowywania informacji.

Odczyt z pamięci -> procesor, kopia do cache

Powtórny odczyt najpierw z cache (bardzo szybko)

Dwa lub trzy poziomy pamięci cache:

• pamięć wewnętrzna L1 (level 1) – zintegrowana z procesorem

• pamięć L2 – umieszczona w jednym chipie z procesorem na płycie głównej

• pamięć zewnętrzna L3 – j.w.

zwykle L1<L2<L3

Gniazdo procesora – interfejs między procesorem a płytą główną determinuje rodzaj procesora. Typ gniazda musi być zgodny z danym procesorem.

Dla danego typu gniazda charakterystyczny jest kształt, napięcie rdzenia, prędkość magistrali systemowej oraz inne cechy.

Slot wygląda jak sloty ISA, PCI i AGP.

Socjet – poziomo położona prostokątna płytka, zawierająca dziurki na piny procesora lub piny, na które wkłada się procesor.

Najczęściej obecnie spotykanym gniazdem montowanym na płytach głównych jest gniazdo typu ZIP.

FSB (Front Side Bus) – magistrala łącząca procesor z płytą główną (chipsetem – mostek północny).

Częstotliwość taktowania FSB to 66 MHz, 100 MHz, 133 MHz, 166 MHz, 200 MHz itd. Częstotliwość zegara procesora jest wielokrotnością częstotliwości szyny FSB, w niektórych modelach można ustawiać ręcznie (zworki na płycie głównej) lub jest blokowane.

Gdy f_FSB rośnie, to szybkość przesyłu informacji rośnie.

Np. f_FSB=66 MHz, to 8 bajtów (64 bity) przesłane jest z szybkością 8x66MHz=526 MB/s

Hypertransport – magistrala systemowa AMD, może służyć do komunikacji nie tylko procesor-chipset (rozwiązanie bardziej uniwersalne niż FSB).

Trzy wersje:

• HT 1.0 (200 MHz)

• HT 2.0 (1,4 GHz)

• HT 3.0 (2,6 GHz) – 20,8 GHz/s

Rdzeń (jądro, serce każdego procesora) – jądra poszczególnych modeli procesorów różnią się przede wszystkim technologią wykonania, liczbą tranzystorów oraz zaimplementowanymi zestawami funkcji.

Tendencje w produkcji: coraz mniejsze rozmiary oraz mniejszy pobór mocy.

Uwaga! Zasada kompatybilności w dół!

Tendencje rozwojowe:

• 100 W/cm² – graniczna gęstość mocy

• efekt miniaturyzacji

• efekt wzrostu częstotliwości taktowania procesorów

• nowe zadanie to zmniejszenie zapotrzebowania chipów na prąd

• wzrost znaczenia przetwarzania równoległego

• nowe architektury – magnetyzm, spin, nanorurki

Nanorurki są strukturami o średnicy wewnętrznej wynoszącej od ułamka do kilkuset nanometrów oraz długości rzędu nawet kilku tysięcy nanometrów. Nanorurkę można wyobrazić sobie jako jedną warstwę grafitu zwiniętą w rulon.

W zależności od swojej struktury nanorurki mogą zachowywać się jak metal albo półprzewodnik. Ścieżki o szerokości 0,8-1,2 nm (50 nm – elektrono litografia).

Chipsety – układy zarządzające komunikacją pomiędzy procesorem, pamięcią, magistralami dołączającymi urządzenia I/O (wyrównywanie szybkości działania różnych urządzeń). W znacznym stopniu decydują o funkcjonalności komputera (możliwościach rozbudowy). Zbudowane zwykle z układów scalonych zwanych mostkami (mostek północny i południowy).

Mostek północny – zadania:

• obsługa procesora

• obsługa pamięci operacyjnej (RAM)

• obsługa kart graficznych

Mostek południowy – zadania:

• obsługa wszelkiego rodzaju urządzeń peryferyjnych I/O (urządzenia USB, Fire Wire, napędy dyskowe, karty rozszerzeń)

Kompatybilność: chipset – procesor

Brak kompatybilności – zmiana płyty głównej

Modułowa konstrukcja PC – ta umożliwia jego rozbudowę.

Standard Open Architecture – możliwość dołączania do komputera (PC) urządzeń różnych producentów.

Po co są układy we/wy?

• różne formaty dostarczanej informacji

• różne parametry elektryczne sygnałów w systemie urządzenia

• różne szybkości transmisji informacji

Interfejs – urządzenie pozwalające na połączenie ze sobą dwóch innych urządzeń, które bez niego nie mogą ze sobą współpracować.

Trzy rodzaje interfejsu:

• mechaniczny – zgodność układu

• elektryczny – elektrycznie poprawna współpraca obydwu układów

• logiczny – możliwość wymiany informacji między układami (sterownik)

W praktyce składa się z np. kontrolerów, kabli, wbudowanego oprogramowania itd.

Kontroler (sterownik sprzętowy) – układ elektroniczny kontrolujący wymianę informacji między urządzeniami.

Wymiana informacji wewnątrz elementów (modułów) komputera poprzez magistrale.

Magistrale – różnorodny, lecz zestandaryzowany zestaw wewnętrznych interfejsów komputerów do transmisji między ich modułami.

Urządzenia zewnętrzne dołączone są poprzez porty (gniazda).

Urządzenia wewnętrzne dołączane są poprzez gniazda rozszerzeń.