1 / 61

ŠIUOLAIKINIŲ KOMPIUTERIŲ ARCHITEKTŪRA (nuotoliniams)

ŠIUOLAIKINIŲ KOMPIUTERIŲ ARCHITEKTŪRA (nuotoliniams). Doc. Stasys Maciulevičius Kompiuterių katedra stasys@ecdl.lt. Trylikt osios paskaitos turinys. Valdymo schemų rinkinys Pavyzdžiai Kompiuterio m aitinimas Nepertraukiamo maitinimo šaltiniai NMŠ (UPS) tipai

cate
Download Presentation

ŠIUOLAIKINIŲ KOMPIUTERIŲ ARCHITEKTŪRA (nuotoliniams)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ŠIUOLAIKINIŲ KOMPIUTERIŲ ARCHITEKTŪRA(nuotoliniams) Doc. Stasys Maciulevičius Kompiuterių katedra stasys@ecdl.lt

  2. Tryliktosios paskaitos turinys • Valdymo schemų rinkinys • Pavyzdžiai • Kompiuterio maitinimas • Nepertraukiamo maitinimo šaltiniai • NMŠ (UPS) tipai • Kompiuterio aušinimas • Ventiliatoriai, radiatoriai, aušinimas skysčiu ©S.Maciulevičius

  3. Keturioliktosios paskaitos turinys • Nešiojamieji kompiuteriai: pradžia • Nešiojamų kompiuterių klasės • Internetiniai kompiuteriai • Energijos naudojimas • Energijos taupymo technologijos • Intel mobiliųjų platformos • AMD mobiliųjų platformos ©S.Maciulevičius

  4. Nešiojami kompiuteriai, jų ypatumai ©S.Maciulevičius ©S.Maciulevičius 4

  5. Pradžia • Po to, kai atsirado pirmieji personaliniai kompiuteriai, netrukus kilo nešiojamo kompiuterio kūrimo idėja • Pirmasis komercinis pernešamas kompiuteris buvo IBM 5100, pasirodęs 1975 rudenį • Šis kompiuteris svėrė apie 24 kg ir kainavo nuo $8,975 iki $19,975 • IBM 5100 turėjo 16bitų procesoriaus modulį PALM (Put All Logic in Microcode),kelių šimtų KB talpos ROM sisteminei programinei įrangai, tiesiogiai adresavo 64 KB atminties, turėjo penkių colių ekraną, magnetinių juostų įtaisą. ©S.Maciulevičius

  6. Osborne 1 • Pirmuoju nešiojamu kompiuteriu dauguma kompiuterijos istorikų laiko Osborne • Šis kompiuteris pasirodė 1981, svėrė 23.5 svarų (10.7 kg) ir kainavo $1795 • Osborne 1 turėjo Z80 procesorių, penkių colių ekraną, modemo prievadą, du 5 1/4 colio lanksčių diskelių įtaisus, bateriją. ©S.Maciulevičius

  7. Osborne1 ©S.Maciulevičius

  8. Epson HX-20 • Maždaug tuo pat metu pradėtas kurti, bet tik 1983 m. pasirodė ir“laptop” klasės nešiojamas kompiuteris Epson HX-20 • Jisturėjo 120×32pikselių LCD ekraną (4 eilutės po 20 simbolių), įkraunamą baterijąir kalkuliatoriaus dydžio spausdintuvą 1,6 kg sveriančiame korpuse • Epson HX-20turėjo 16 KB RAM, išplečiamą iki 32 KB, mikrokasetės įtaisą. ©S.Maciulevičius

  9. Epson HX-20 ©S.Maciulevičius

  10. Laptop ir notebook • Su nešiojamaisiais kompiuteriais nuo seno siejamos dvi sąvokos anglų kalba - laptop ir notebook • Laptop - ant kelių laikyti tinkamas kompiuteris • Notebook – lengvas asmeninis kompiuteris, pakeičiantis stalinį, telpantis krepšyje; šis pavadinimas dabar ir yra pagrindinai naudojamas ©S.Maciulevičius

  11. Nešiojamieji kompiuteriai • Pagal paskirtį ir, iš dalies, pagal ekrano dydį nešiojamieji kompiuteriai dažnai skirstomi į: • stalinių pakaitalus – labai našius, bet vadintinus pernešamais, turinčius ne mažesnį kaip 15" ekraną; • standartinius – jiems būdingas nedidelis svoris ir gana geri parametrai, 13-15" ekranas; • “subnotebook” – mažesnio svorio, bet ir kuklesnių parametrų, 12" ar mažesnioekrano. ©S.Maciulevičius

  12. Nešiojamieji kompiuteriai • Pagal parametrusdažnai skiriami: • Budget – “biudžetiniai” – pigūs, nedidelio našumo standartinio dydžio; • Tablet PC – planšetiniai – turintys jutiklinį ekraną, kartais net neturintys klaviatūros; • Netbook – internetiniai – pigūs, pritaikyti naršymui Interneteir darbui su pagrindinėmis raštinėmis programomis. Paprastai jie turi 9" ar 10" ekraną. • Gaming laptop – žaidimų kompiuteriai – didesni, turintys galingą grafikos plokštę. • Rugged – specialieji – skirti dirbti sunkiomissąlygomis (esant vibracijoms, ekstremaliai temperatūrai, drėgmei ar dukėms) ©S.Maciulevičius

  13. Ultramobilieji įtaisai • Šiai klasei priklauso trijų tipų įtaisai: • MID produktai (delniniai), • internetiniai kompiuteriai (netbooks) • ultramobilieji kompiuteriai • ABI Research teigia, kad 2013 m. parduotų ultramobiliųjų įtaisų (UMD) kiekis pasieks $200 mln., o gautos pajamos – beveik $27 mlrd. ©S.Maciulevičius

  14. Ultramobilieji kompiuteriai • Fujitsu sukonstravo ultramobilųjį kompiuterį LifeBook U1010 • Jo pagrindas - Intel Ultra Mobile Platform 2007 • Panaudoti VSR Intel 945GU Express ir procesorius Intel A110, kurio dažnis 800 MHz • Pagrindinė atmintis - 1 GB, 1,8” diskas - 40 GB • Sensorinis ekranas - 5,6”, raiška - 1024 x 600 • Dydis - 171 x 133 x 27-32 mm, svoris – apie 600 g ©S.Maciulevičius

  15. LifeBook U1010 ©S.Maciulevičius

  16. Wibrain B1 • Wibrain B1 UMPC sukurtas pagal VIA Ultra Mobility platformą, panaudojus 1.2 GHz VIA C7-M procesorių, 4.8" jutiklinį ekraną, perskirtą klaviatūrą, jautrų “padą”, turi web kamerą ©S.Maciulevičius

  17. Netbook ir Nettop • Prieš kelis metus pasirodė naujossąvokos, apibūdinančios mažuosius žemiausios kainos kompiuterius – internetinius kompiuterius –netbook ir nettop • Taip vadinami lengvai naudojami, prieinami kainos požiūriu kompiuteriai, pirmiausia skirti prieigai prie Interneto • Jų naudotojai – paprasti vartotojai ir švietimo sferos asmenys, pradedantys naudotis kompiuteriais tiek namuose, tiek ir už jų ribų • Naudojimo sritys – komunikacija (e. paštas, žinutės, VOIP, socialiniai tinklai), naršymas Internete, peržiūra (nuotraukų, video), klausymasis (MP3, audio) ir mokymasis (namų darbai, rašto darbai, kalbos) ©S.Maciulevičius

  18. Netbooks • Tokių kompiuterių koncepcija kilusi iš vadinamųjų “subnotebooks”; šis terminas buvo įvestas 1999 ir pakartotinai 2008metais Intel, kai ši firma pasitraukė iš programos OLPC – “nešiojamas kompiuteris – kiekvienam vaikui” • Jie mažesni nei nešiojamieji kompiuteriai (notebooks) ir lengvesni – sveria apie 1kg. Ekrano skersmuo – 7”-10”, turi bevielį ryšį, mažesnę klaviatūrą, bet neturi CD (DVD), dažnai vietoj HD turi SSD ©S.Maciulevičius

  19. Ultrabook ir chrombook • Tačiau pastaruoju metunetbooks vardu vadinamų internetinių kompiuterių banga slūgsta, ir 2011 metais pasirodė dvi naujos sąvokos – ultrabook ir chrombook • Ultrabook – Intel sumanytas nešiojamų kompiuterių tipas • Chrombook – Chrome OS valdomų bendrovės „Google“ pristatytų nešiojamų kompiuterių tipas ©S.Maciulevičius

  20. Ultrabook Intel specialistai sako, kad ultrabooks pasirodyme laukiama trijų fazių: • 1 fazė prasidėjo 2011 m. vasarą, Intel sukūrus žemiausios maitinimo įtampos (ULV) 2-os kartos Core procesorius • 2 fazė remsis naujosios Intel mikroarchitektūros Ivy Bridge procesoriais, kurie bus pradėti naudoti pirmajame 2012 m. pusmetyje. Ivy Bridge suteiks kompiuteriams ekonomiškumą energijos sąnaudų atžvilgiu, aukštą vaizdo našumą, patobulintą saugumą. Spartesnių sąsajų (USB 3.0 ir Thunderbolt) panaudojimas – taip pat Intel naujosios platformos vystymo planuose ©S.Maciulevičius

  21. Ultrabook • 3 fazė siejama su Haswell vardu pavadinta naująją Intel mikroarchitektūra, kuri paspartins ultrabook darbą, juos padarys ypač plonais ir lengvais, greitai reaguojančiais į vartotojo veiksmus ir saugesniais • Intel juos apibūdina taip: • Plonesni nei 21 mm • Intel Rapid Start Technology užtikrins, kad kompiuteris greitai „pabustų“ po bet kokio miego • Net ir ploniausi kompiuteriai nuo baterijos dirbs bent 5 val., o kai kurie – iki 8 val. • BIOS palaikys tokias savybes, kaip Intel Anti-Theft Technology ir Intel Identity Protection Technology ©S.Maciulevičius

  22. Ultrabook • Ultraboo pavyzdžiu gali būti 2011 m. gale pasirodęs Lenovo IdeaPad U300S: • procesorius - Core i5-2467M (1.6 GHz) • RAM - 4 GB • 128 GB SSD • kaina - $1199 • jo storis - 14.99 mm • svoris - 1.34 kg • sunaudojama energija - 30 Wh • ekranas - 13.3“, raiška - 1366×768 ©S.Maciulevičius

  23. Chromebook • Iš kitų nešiojamųjų Chromebook išsiskirs tuo, kad visus savo duomenis laikys ne kietajame diske, o „Google“ „debesyje“, visos funkcijos bus atliekamos per „Chrome“ interneto naršyklę ir jai skirtas „debesyje“ vykdomas taikomąsias programas • Chromebook“ kompiuteriai įjungti pasikraus per maždaug 8 sekundes ir automatiškai atnaujins programinę įrangą ir duomenis. Jų baterijos talpos pakaks visai dienai dirbti neprisijungus prie stacionaraus elektros tinklo. • Chromebook modeliai JAV kainuos nuo 349 iki 499 dolerių ©S.Maciulevičius

  24. E-book reader • Elektroninių knygų skaitytuvai – įtaisai, skirti elektroninėms knygoms skaityti • Tai specialūs įtaisai, pasižymintys portatyvumu, aiškiu vaizdu esant saulės šviesai, ilgu baterijos darbo laiku ©S.Maciulevičius

  25. NK komponentai • Pagrindiniai nešiojamųjų kompiuterių komponentai atitinka PC komponentus, tačiau yra miniatiūrizuoti, pritaikyti nešiojimo sąlygoms ir mažoms energijos sąnaudoms • Jų konstrukciniai ypatumai (galingumas, gabaritai, aušinimas) riboja našumą lyginant su staliniais analogais • Paminėsime kai kuriuos nešiojamųjų kompiuterių ypatumus ir išskirtinumus ©S.Maciulevičius

  26. NK pagrindinės plokštės • NK pagrindinės plokštės yra kiekvienam modeliui specifinės, neatitinka PC priimtų formatų (form factor) • Staliniuose kompiuteriuose paprastai naudojamos išplėtimo plokštės (nuo 3 iki 7), tuo tarpu NK tokios nenaudojamos • Todėl nešiojamjuose kompiuteriuose įvairūs kontroleriai, tinklo palaikymas, garso plokštės realizuojamos pagrindinėse plokštėse ©S.Maciulevičius

  27. NK pagrindinės plokštės Palyginkime stalinio ir nešiojamo kompiuterių pagrindinių plokščių formatą: ©S.Maciulevičius

  28. NK procesoriai • NK procesoriuose naudojamos įvairios energijos taupymo technologijos, jie išskiria mažiau šilumos nei stalinių kompiuterių procesoriai, tačiau tuo pačiu mažiau našūs • NK procesorius kuria įvairios firmos, bet pagrindinėmis išlieka Intel (Pentium M, Celeron M, Intel Core, Core 2 Duo ir Core i3/5/7, Atom) ir AMD (Athlon, Turion 64, Sempron) • Kitos firmos - VIA Technologies, Transmeta – užima nedidelę rinkos dalį ©S.Maciulevičius

  29. InStat prognozės • Artimiausiais metais mobiliųjų procesorių inovacijų pagrindinis variklis – smartfonai; todėl juose bus integruojami keli branduoliai, grafiniai procesoriai (GPU), ryšio priemonės (modemai) • 2014 metais jų bus parduota apie 4 milijardus • 2014 metais apie 75% procesorių turės kelis branduolius, dar daugiau - integruotus modemus • Sparčiausiai augs planšetinių kompiuterių rinka – 123.6% (nuo 2009 iki 2014) ©S.Maciulevičius

  30. NK atmintis • NK naudojami SO-DIMM moduliai, kurie beveik du kartus mažesni nei DIMM • Vidutiniai NK turi 3-4 GB DDR2 RAM, tuo tarpu galingi – iki 8 GB DDR3 atminties • Internetiniuose kompiuteriuose paprastai būna tik 1 GB atminties, kad jų gamybos kaina būtų maža ©S.Maciulevičius

  31. NK diskai • NK diskai būna 2.5 colio (64 mm) ar tik 1.8  colio (46 mm), tuo tarpu staliniuose kompiuteriuose —3.5  colio (89 mm) • Kai kurie naujieji NK (dažniausiai ultraportatyvūs) turi gerokai brangesnius, bet spartesnius, lengvesniusir mažiau energijos sunaudojančius SSD įtaisus, kuriuose yra flash atmintis • Šiuolaikinių NK diskų talpa nuo 250 iki 500 GB, o SSD diskai turi nuo 64 iki 256 GB ©S.Maciulevičius

  32. NK baterijos • NK dažniausiai naudojamos ličio baterijos • Vidutiniškai NK gali dirbti imdami baterijų energiją nuo dviejų iki penkių valandų, jei darbas nėra intensyvus • Baterijų trūkumas – jos palaipsniui silpsta, tad po vienerių-trejų metų (priklausomai nuo įkrovimo ir iškrovimo pobūdžio) tenka jas pakeisti • Naujausios baterijos gali maitinti kompiuterį kur kas ilgiau ©S.Maciulevičius

  33. Kam pagrindinai naudojami nešiojami kompiuteriai ©S.Maciulevičius

  34. Nešiojamų kompiuterių procesoriai ©S.Maciulevičius ©S.Maciulevičius 34

  35. Intel mobilusis Pentium • 1997 metais išleistas pirmasis Intel mobilus Pentium su MMX procesorius (150 ir 160 MHz, 1998 m. pasiekė 266 MHz) • Procesoriuje panaudota įtampos mažinimo technologija (Voltage Reduction Technology) įgalino sumažinti energijos sunaudojimą iki 17 W • 1999 metais išleistas Mobile Celeron (266 ir 300 MHz, vėliau - 466 MHz) ©S.Maciulevičius

  36. Pentium su MMX modulis ©S.Maciulevičius

  37. Intel mobiliejiprocesoriai • Šiuolaikiniai Intel procesoriai Core i3/5/7 kuriami Nehalem mikroarchitektūros pagrindu ir panašūs į staliniams kompiuteriams skirtus modelius. • Skiriasi mažesne L3 talpa, juose naudojamas integruotas dviejų kanalų DDR3 kontroleris, palaikantis 800 ir 1066 MHz (o ne iki 1333 МHz), specifinėmis energijos sąnaudų mažinimo nuostatomis ir gerokai mažesne išskiriama šiluma ©S.Maciulevičius

  38. Intel Atom • Intel Atom – atskira mobiliųjų procesorių kategorija; jie orientuojami į portatyvius interneto prieigos ir įterptinius įtaisus • Atomai – internetinių kompiuterių (nettops ir netbooks) standartas de-facto • Turi x86 komandų sistemą, tačiau sukurti naudojant “senąją” mikroarchitektūrą, naudotą Pentiumuose iki 1995 metų. Atsisakyta o-o-o principo dėl mažesnių energijos sąnaudų ©S.Maciulevičius

  39. Intel Atom • Procesorius turi 16 pakopų konvejerį ir gali per taktą užbaigti po dvi komandas; to pakanka, įvertinant CPU paskirtį • Kai kurie Atom palaiko Hyper-Threading technologiją, 64 bitų išplėtimus EM64T ir netgi virtualizacijos technologiją VT • Nxxx serijos procesoriuose realizuota Enhanced SpeedStep technologija, kurios kituose modeliuose nėra • Atom sunaudojama galia – nuo 0,65 iki 10 W ©S.Maciulevičius

  40. AMD mobiliejiprocesoriai • AMD pateikėPhenom II, Turion II, Athlon II ir V Series procesorius, o ypač ploniems kompiuteriams - Turion II Neo, Athlon II Neo ir V Series • Visi modeliai gaminami naudojant 45 nm technologiją • Skirtingai nei staliniai, mobilieji Phenom II neturi trečio lygmens kešo ©S.Maciulevičius

  41. VIA mobiliejiprocesoriai • Tuoj po Atom pasirodė VIA 1branduolio CPU Nano, kuriame derinami tradicinis ekonomiškumas ir geras našumas. • VIA Nano procesoriai skiriami į dvi šeimas: • indeksą L turintys modeliai skirti staliniams ir nešiojamiems PC, • o mažos įtampos (indeksą U turintys modeliai) – internetiniams ir ultraportatyviems kompiuteriams (UMPC). • Nano 3000, pradėta leisti 2009 m., turi SSE4 komandas, 20 % galingesniir20 % ekonomiškesni už pirmtakus (1000/2000 serijos) ©S.Maciulevičius

  42. ARM mobiliejiprocesoriai • Naujoji ARM architektūra Cortex-A9 skirta 1-4 branduolių procesoriams, joje paspartinti slankaus kablelio skaičiavimai • Pirmieji šios architektūros procesoriai – NVIDIA Tegra 2 – 2 branduolių procesoriai su grafikos branduoliu • Asus 2011 m. ketina Tegra 2 naudoti gaminamuose planšetiniuose kompiuteriuose EP90. Jie turės 1024 х 600 pikselių ekraną, 8 - 32 GB SSD kaupiklį, Wi-Fi ir Bluetooth 2.1 palaikymą ©S.Maciulevičius

  43. Nešiojamo kompiuterio maitinimas • Neretai dirbant kompiuteriu susidaro tokios situacijos, kai procesorius būna mažai apkrautas, pavyzdžiui: • vartotojui kažkas paskambino telefonu, kai jis redagavo dokumentą; • vartotojas atidžiai skaito kompiuterio ekrane dokumentą; • Tokiu atveju kompiuteris galėtų “pailsėti”, ir visiškai pakaktų, kad kompiuteris griebtųsi darbo visu pajėgumu, atgydamas per kelias milisekundes. • Todėl visi šiuolaikinių kompiuterių ir procesorių gamintojų įdiegia įvairias priemones kompiuterio sunaudojamai energijai taupyti ©S.Maciulevičius

  44. Nešiojamo kompiuterio maitinimas • Dar Intel 486SL procesoriuje buvo idėtos schemos, skirtos maitinimui valdyti (Power Management). Vėliau šios schemos tapo būtina visų Intel (ir kitų firmų) mobiliųjų procesorių dalimi. • Maitinimo optimizavimo savybė vadinama System Management Mode (SMM)– sistemos valdymo režimu. • SMM schemos integruotos procesoriaus kristale ir valdo procesoriaus naudojamą galią priklausomai nuo jo aktyvumo laipsnio. • SMM nustato, kada turi būti sumažintas procesoriaus maitinimas, kaip jis išjungiamas. ©S.Maciulevičius

  45. Kas naudoja energiją? ©S.Maciulevičius

  46. SpeedStep technologija Intel SpeedStep (Geyserville) technologija skirta mobiliesiems kompiuteriams, kuriems svarbu taupiai naudoti baterijos energiją Šios technologijos procesoriai gali dirbti dviem režimais – ekonomišku (Battery Optimisedmode), kai kompiuteris energiją gauna iš baterijos, ir įprastu (Maximum Performance mode), kai jis maitinamas iš elektros tinklo ©S.Maciulevičius

  47. SpeedStep technologija Įprastu režimu procesorius dirba maksimalia sparta, o dirbant ekonomišku režimu procesoriaus dažnis ir maitinimo įtampa sumažinami, siekiant taupiai naudoti baterijos energiją Perjungimas iš ekonomiško režimo prie įprasto vyksta automatiškai, kai kompiuteris įjuniamas į elektros tinklą. Tai trunka 1/2000 s. Perjungimas iš ekonomiško režimo prie įprasto gali būti atliktas (priverstinai) ir maitinant iš baterijos. ©S.Maciulevičius

  48. SpeedStep technologija Pavyzdžiui, nustatyta, kad maksimaliu dažniu (650 MHz) dirbantis Pentium III mobilusis procesorius (maitinamas 1,6 V įtampa) suvartoja 14,4 W, o sumažinus dažnį iki 500 MHz ir įtampą iki 1,35 V – tik 7,9 W ©S.Maciulevičius

  49. Enhanced SpeedStep technologija EnhancedSpeedSteptechnologija (Centrino) skiriasi nuo paprastos: • Įtampa dinamiškai keičiama gana plačiose ribose (pvz., nuo 0.9V iki 1.5V). Keitimo gaištis - apie 100µs. Reakcijos laikas - apie 10-15µs • Mechanizmas iš valdymo schemų rinkinio perkeltas į procesorių • Intel Enhanced SpeedStep™ technologijoje ypatingas dėmesys atkreiptas į įvykių (pertraukčių, kešo sekimo) fiksavimą keitimo metu ©S.Maciulevičius

  50. AMD PowerNow! technologija Ši technologija taip pat optimaliai išnaudoja akumuliatoriaus energiją, dinamiškai keisdama darbo dažnį ir maitinimo įtampą. PowerNow! technologijaremiasi tuo, kad skirtingos programos reikalauja iš procesoriaus skirtingo našumo. Pavyzdžiui, tekstų tvarkymui reikia mažesnio našumo, nei paveikslų redagavimui ar kai kurioms kitoms multimedijos programoms. Papildoma nauda – sistema dirba tyliau ir mažiau kaista. ©S.Maciulevičius

More Related