Способы указания адреса расположения информации

Команда ЭВМ обычно состоит из двух частей – операционной и адресной. Операционная часть (иначе она еще называется кодом операции – КОП) указывает, какое действие необходимо выполнить с информацией. Адресная часть описывает, где используемая информация хранится. У нескольких немногочисленных команд управления работой машины адресная часть может отсутствовать, например, в команде останова; операционная часть имеется, всегда.

Код операции можно представить себе как некоторый условный номер в общем списке системы команд. В основном этот список построен в соответствии с определенными внутренними закономерностями, хотя они не всегда очевидны.

Адресная часть обладает значительно большим разнообразием и ее следует рассмотреть подробнее.

Прежде всего отметим, что команды могут быть одно-, двух- и трехадресные в зависимости от числа участвующих в них операндов.

Первые ЭВМ имели наиболее простую и наглядную трехадресную систему команд. Например: взять числа из адресов памяти А1 и А2, сложить их и сумму поместить в адрес A3. Если для операции требовалось меньшее число адресов, то лишние просто не использовались. Скажем, в операции переписи указывались лишь ячейки источника и приемника информации А1 и A3, а содержимое А2 не имело никакого значения.

Трехадресная команда легко расшифровывалась и была удобна в использовании, но с ростом объемов ОЗУ ее длина становилась непомерно большой. Действительно, длина команды складывается из длины трех адресов и кода операции. Отсюда следует, например, что для скромного ОЗУ из 1024 ячеек только для записи адресной части одной команды требуется 3*10 = 30 двоичных разрядов, что для технической реализации не очень удобно. Поэтому появились двухадресные машины, длина команды в которых сокращалась за счет исключения адреса записи результата. В таких ЭВМ результат операции оставался в специальном регистре (сумматоре) и был пригоден для использования в последующих вычислениях. В некоторых машинах результат записывался вместо одного из операндов.

Дальнейшее упрощение команды привело к созданию одноадресных машин. Рассмотрим систему команд такой ЭВМ на конкретном простом примере. Пусть надо сложить числа, хранящиеся в ячейках с адресами ОЗУ А1 и А2, а сумму поместить в ячейку с адресом A3. Для решения этой задачи одноадресной машине потребуется выполнить три команды:

• извлечь содержимое ячейки А1 в сумматор;

• сложить сумматор с числом из А2;

• записать результат из сумматора в A3.

Может показаться, что одноадресной машине для решения задачи потребуется втрое больше команд, чем трехадресной. На самом деле это не всегда так. Попробуйте самостоятельно спланировать программу вычисления выражения А5 = (А1 + А2)*АЗ/А4 и вы обнаружите, что потребуется три трехадресных команды и всего пять одноадресных. Таким образом, одноадресная машина в чем-то даже эффективнее, так как она не производит ненужной записи в память промежуточных результатов.

Ради полноты изложения следует сказать о возможности реализации безадресной (нуль-адресной) машины, использующей особый способ организации памяти -стек. Понимание принципов устройства такой машины потребовало бы некоторых достаточно подробных разъяснений. Сейчас безадресные ЭВМ практически не применяются. Поэтому ограничимся лишь упоминанием того факта, что устроенная подобным образом система команд лежала в основе некоторых программируемых микрокалькуляторов (например, типа “БЗ-21” и “БЗ-34” и им подобных).

До сих пор в описании структуры машинной команды мы пользовались интуитивным понятием об адресе информации. Рассмотрим теперь вопрос об адресации элементов ОЗУ более подробно и строго. Наиболее просто была организована память в ЭВМ первых двух поколений. Она состояла из отдельных ячеек, содержимое каждой из которых считывалось или записывалось как единое целое. Каждая ячейка памяти имела свой номер, который и получил название адреса. Очевидно, что адреса соседних ячеек ОЗУ являются последовательными целыми числами, т.е. отличаются на единицу. В рассматриваемых ЭВМ использовались данные только одного типа (вещественные числа), причем их длина равнялась длине машинной команды и совпадала с разрядностью памяти и всех остальных устройств машины. Для примера укажем, что ячейка типичной ЭВМ второго поколения состояла из 36 двоичных разрядов.

Очень часто программа предназначалась для обработки по одним и тем же формулам определенного количества содержимого последовательно расположенных ячеек (в языках высокого уровня такого рода структуры получили впоследствии название массивов). В ЭВМ первых двух поколении были предусмотрены особые механизмы циклической обработки массивов информации. С этой целью в машинных командах помимо обычных адресов можно было использовать модифицируемые, у которых специальный управляющий бит был установлен в единицу. К помеченным таким образом модифицируемым адресам при выполнении команды прибавлялось значение из специальных индексных ячеек. Меняя содержимое индексных ячеек, можно было получать доступ к различным элементам массива. Особо подчеркнем, что формирование результирующего адреса осуществлялось в УУ в момент исполнения команды, поэтому исходная команда в ОЗУ сохранялась без изменений.

Описанный механизм модификации адресов существенно упрощал написание циклических программ, таких как нахождение суммы последовательных ячеек ОЗУ, копирование отдельных участков памяти и т.п.

В ЭВМ третьего поколения идеология построения памяти существенно изменилась: минимальная порция информации для обмена с ОЗУ была установлена равной 8 двоичных разрядов, т.е. один байт. Стало возможным обрабатывать несколько типов данных: символы текста (1 байт), целые числа (2 байта), вещественные числа обычной или двойной точности (4 или 8 байт соответственно). В связи с этим была введена новая условная единица измерения информации – машинное слово. Оно равнялось 4 байтам и соответствовало длине стандартного вещественного числа. Все объемы информации начали измеряться в единицах, кратных слову: двойное слово, полуслово и т.п. Естественно, что адрес (номер ячейки ОЗУ) в машинах с байтовой организацией стал относится к отдельному байту; байты памяти имеют возрастающие на единицу номера. Слово состоит из нескольких последовательно расположенных байтов. В качестве адреса слова удобно принимать адрес одного из образующих его байтов (обычно используется младший байт, имеющий наименьший номер). Таким образом, адреса слов меняются уже не через единицу; их приращение зависит от длины машинного слова в байтах и равняется четырем.

Размер машинного слова был, по-видимому, выбран исходя из форматов обрабатываемой информации, а не в связи с разрядностью каких-либо устройств. Для подтверждения этого приведем несколько фактов о типичных ЭВМ третьего поколения из семейства ЕС. Арифметико-логическое устройство модели “ЕС-1022” имело 16 двоичных разрядов, “ЕС-1033” – 32 разряда, а “ЕС-1050” – 64 разряда. В то же время за одно обращение к оперативной памяти в “ЕС-1022” и “ЕС-1033” выбиралось 4 байта, в “ЕС-1050” – 8 байт (а в “ЕС-1045” – 16 байт). Таким образом, разнообразие цифр свидетельствует, что 32 разряда (4 байта) не являлись каким-то технически выделенным объемом информации.

В машинах третьего поколения появились и еще несколько особенностей: разная длина команд в зависимости от способа адресации данных, наличие специальной сверхоперативной регистровой памяти, вычисление эффективного адреса ОЗУ как суммы нескольких регистров и т.п. Все это получило дальнейшее развитие в компьютерах четвертого поколения, для которых разрядность микропроцессора стала одной из важнейших характеристик. Рассмотрение особенностей строения памяти ЭВМ четвертого поколения отложим до следующего раздела.

Корпуса компьютеров

А Вы знаете, что корпуса первых компьютеров изготавливались из кирпича или железобетона? Оно и понятно, ведь эти компы занимали целые комнаты, а значит их корпусами были сами здания, где, заодно, находился и обслуживающий персонал. На сегодняшний день все намного проще и меньше. Персональный компьютер может уместиться под столом.

Итак, из чего состоит корпус (case) персонального компьютера? Его основа – это рама (1) к которой крепятся: блок питания (2), панель крепления материнской платы (3), передняя панель (4), а также секции для дисководов. Секции используются двух типов: для CD – ROM’ов – размером 5, 25” (5), для FDD – размером 3, 5” (6). Оба типа секций можно использовать для жестких дисков. Ну и конечно же крышки. В новых компьютерах спецификации ATX их две: левая и правая (снимаются они раздельно), а вот в более старых компах крышка всего одна – П–образная. Рама, панель крепления материнской платы, корпус блока питания, секции накопителей – все это изготавливается из алюминия или дюралюминия, передняя же, лицевая панель – из пластмассы. Частенько встречаются корпуса с легкосъемными лицевыми панелями, которые покупатели сами, в домашних условиях могут менять, в зависимости от настроения. Вообще следует отметить тот факт, что на сегодняшний день на рынке выбор корпусов довольно широк. С одной стороны это хорошо, ведь есть из чего выбрать, но с другой стороны – этот выбор настолько огромен, что добавляет головной боли.

Существует два основных типа корпусов: Desktop (настольный, горизонтального расположения) и Tower (вертикального расположения). Следует отметить, что понемногу эти типы корпусов начинают перемешиваться так как появились desktop’ы с вертикальным расположением, а Tower вообще всегда можно поставить на стол и он станет настольным: ) Ну не будем отвлекаться.

Desktop

Настольный блок. Как правило такой компьютер ставится на стол, а монитор сверху. С одной стороны это удобно, ведь освобождается место под столом для ног и не надо наклонятся для того, что бы вставить диск в CD – ROM. Но с другой стороны занимается больше места на столе. Поэтому недавно появились десктопы с возможностью поставить их горизонтально то есть пользователь может выбрать наиболее подходящее ему положение блока. Только вот в этом случае необходимы специальные CD – ROM’ы, так не каждый такой накопитель сможет загрузить диск в положении под 90 градусов. Высота десктопов как правило равна 20 см, ширина и длинна по 45 см, количество 5, 25” секций 2 – 3, а 3, 5” секций 1 – 2. В России, в прочем как и в Эстонии (если кто не знает – я из Нарвы), корпуса типа Desktop не получили распространения. Зато на Западе таких компов полным полно, особенно выпуска середины 90х годов.

Slimline

Этот тип корпуса есть Desktop, только более тонкий. Ввиду этого для таких корпусов были разработаны специальный форм–фактор материнских плат. Дело в том, что высота корпуса не позволяет устанавливать платы расширения перпендикулярно материнской плате. Поэтому придумали такую фишку, как карта адаптера. На материнской плате находится один общий разъем для подключения карты адаптера, на которой уже находятся разъемы шин к которым подключаются карты расширения. Вот и получается, что эти карты расположены параллельно материнской плате. Поскольку корпуса Slimline выпускаются, как правило самими производителями компьютеров, которые эти корпуса и набивают требухой, то карты адаптера изготавливаются специально под высоту данного корпуса, что позволяет изготовить его как можно тоньше. С точки зрения оптимальности Slimline имеют больше недостатков, чем достоинств. Во-первых, из-за того, что эти корпуса слишком тонкие, в них можно установить по одной – две 5, 25” и 3, 5” секции. Маловато будет. Во-вторых из-за того, что все детали такого компьютера находятся максимально близко друг к другу, охлаждение их недостаточное и как следствие – перегрев. К тому же цена таких компов, мягко говоря кусается. Следует отметить тот факт, что компьютеры типа Slimline одни из самых экономичных, так как блоки питания их редко превышают мощность в 150 Вт. Толщина этого типа блоков примерно 8 см, ширина – 35 см, длина – 45 см. Кстати, на фото можно увидеть пример вертикального расположения корпуса типа Slimline.

Хочу отметить тот факт, что граница между Desktop и Slimline несколько размыта. Например, компьютер фирмы Hewlett – Packard серии VectraVL имеет высоту 12, 5 см, карту адаптера и 4 секции под приводы. Казалось бы для Slimline толстоват, а до Desktop еще не дотягивает? Так вот, можно сделать такой вывод: неестественно тонкие корпуса – это Slimline (до 8 см), все же остальные – Desktop’ы. Это касается и приведенного мною примера. На этом я закончу рассказывать о десктопах и начну повествование о башнях, то бишь Tower’рах. Первый и пожалуй самый маленький представитель этого семейства – Mini – Tower.

Mini - Tower

Что можно сказать об этом типе корпуса? Размеры его достигают лишь 45(в)х20(ш)х45(д). Что мне это напоминает… Ага, положите Mini – Tower на бок и получите по размерам Desktop (существуют даже корпуса, в которых можно вынуть блок с секциями и развернуть его на 90 градусов, что позволяет использовать их и как Mini – Tower и как Desktop). Между прочим, Mini – Tower’ы частенько ставят рядом с монитором на стол. Размеры корпуса позволяют разместить в нем только по паре 5, 25” и 3, 5” секций. Особо не разбежишься. Кроме того, скученность компонентов внутри блока не позволяют как следует охлаждать их. Можно поставить дополнительный кулер, но опять же, из-за малого внутреннего объема, он будет маленьким, а значит и малопроизводительным. С другой стороны, ввиду того, что высота не большая, эти корпуса довольно устойчивы. В общем, для слабых по производительности компьютеров этот тип корпусов очень даже подходит. К тому же, как и Slimline, Mini – Tower довольно экономичен, так как мощность его блока питания редко превышает 200 Вт. Кстати, собирать компьютер с корпусом Mini – Tower – одна морока. Места мало, блок питания постоянно мешает, не удобно ставить жесткий диск под флоппи – дисководом. Короче, сомнительное это удовольствие, иметь комп с таким корпусом!

Midi - Tower

Midi – Tower. Этот тип корпуса по сути дела увеличенный в высоту Mini – Tower и является самым распространенным типом. Почему? Наверно потому, что он вобрал в себя наибольшее количество плюсов. Давайте подробнее. Размеры Midi – Tower’ов: высота примерно 50 см, ширина – 20 см, а длинна – 45 см. Это позволяет ставить системные блоки как под стол, так и на него. Жизненное пространство внутри корпуса позволяет разместить внутри порядка 3 – 4 секций размером 5, 25” и 2 секции размером 3, 5”. Такие корпуса позволяют установить два накопителя CD – ROM и два жесткий диска, не говоря уж про FDD. Спросите зачем два сидюка? Так один обычный, а другой пишущий или один пишущий и DVD – ROM. Короче, с этим типом корпуса Вы можете дать немного воли свой фантазии, правда полет которой будет частично зависеть от толщины Вашего кошелька. Следует отметить и тот факт, что большее пространство позволяет потоком воздуха лучше охлаждать компоненты компьютера. Это значит, что компьютер в таком корпусе проработает дольше, так как температурный режим влияет на долговечность и работоспособность полупроводников. До кучи есть возможность установки дополнительного, приемлемых размеров, кулера под 3, 5” секциями, что очень не маловажно! Блоки питания таких корпусов имеют большую мощность, порядка 250 – 300 Вт, а иногда и 350 Вт. Для владельцев 15” мониторов это весьма приятный факт, так как многие мониторы такого размера по электропитанию подключаются не в обычную розетку, а имеют специальную вилку для подключения к блоку питания корпуса компьютера.

Big - Tower (Full - Tower)

У Big – Tower’ов есть только один недостаток – это высота (правда, к недостаткам можно отнести и несколько больший вес, чем у предыдущих корпусов). Итак, высота не малая, порядка 63 см (ширина 20 см, длина 48 см). Не под каждый стол влезет такой корпус. Но он стоит того, что бы переделать Ваш стол. Кстати, я знаю случай, когда бигтауэр ставили на стол сверху для того, чтобы зарыть экран монитора от попадания лучей солнца. Места внутри не просто много, а чудовищно много. Только стандартными путями можно установить два - три кулера, не говоря о том, что полно места для самостоятельной установки еще черт знает сколько вентиляторов. Для владельцев систем на базе процессоров от фирмы AMD, выбор Big – Tower’а - прекрасное решение проблемы перегрева процессора. Кроме того, этот корпус имеет 6 (а иногда и 7) секций размером 5, 25” и 2 секции размером 3, 5”. Мягко говоря, в случае использования компьютера в домашних условиях, этот корпус позволит развернуться Вашей фантазии уже в полную силу. Мощность блока питания достигает 350 Вт. Собирать компьютер в корпусе Big – Tower просто одно удовольствие: места много, блок питания не мешает, более того, он находится как бы в отдельной части корпуса. Дело в том, что корпус Big – Tower как бы разделен по горизонтали на две части: в верхней части находится блок питания и секции дисководов, а в нижней части – место для материнской платы с ее компонентами. В каждую часть можно установить по дополнительному кулеру, которые не будут друг другу мешать. Короче говоря, приобретя компьютер в корпусе Big – Tower Вы не пожалеете о содеянном.

File Server

А теперь поговорим о самых дорогих корпусах. Разнообразие размеров довольно широко, но примерно: высота от 73 см, ширина 30 – 35 см, а длина около 55 см. Требования к корпусам типа File Server очень высокие, оно и ясно – ведь там будут установлены не обычные персональные компьютеры, а сервера и от их бесперебойной работы частично будет зависеть работа интернета. Для серверов разрабатывают специальные многопроцессорные материнские платы. Также в корпус устанавливают несколько жестких дисков. Секций для них бывает порядка семи. А теперь прикиньте, какие требования к системе охлаждения должны быть, ведь расположенные один над другим винты разогревают друг друга. Кроме этого, высокие требования предъявляются блоку питания. Давайте прикинем: жесткий диск при запуске потребляет примерно 7 А. Если в корпусе 7 винтов, то суммарный ток будет равен 49 А. При напряжении в 12 В потребуется мощность в 588 Вт. Не кисло, да! И это еще без учета других компонентов. Конечно, по 7 винтов в сервера никто не ставит, но ведь возможность то такая остается. Кроме этого, большое количество вращающихся механизмов увеличивают вибрацию. А ведь сервер должен работать круглосуточно. Исходя из всех этих требований и получается очень высокая цена на корпуса типа File Server.

Спецификация АТХ.

В середине 1995 года фирма Intel предложила новую спецификацию на конструкцию корпуса. В настоящее время практически все типы (за исключением пожалуй File Server) корпусов соответствует спецификации ATX. Что это означает? Дело в том, что старые компы буквально напичканы шлейфами, которые мешают нормальной циркуляции воздуха в корпусе. В новой спецификации порты ввода/вывода, разъемы мыши и клавиатуры PS/2, а в случае встроенного музыкального чипа, то и аудиовходы/выходы и игровой порт находятся в одном блоке в верхнем левом углу материнской плате. В том же месте корпуса должно быть предусмотрено отверстие. Потом, разъемы подключения шлейфов жестких дисков и накопителей CD – ROM расположены максимально близко к ним. Кроме того, корпуса ATX оборудованы новым блоком питания, который отличается от своих предшественников не только размерами, но и разъемом для подключения питания к материнской плате предотвращающий неправильное включение питания. Да и сами материнские платы форм – фактора ATX стали немного больше.

Ну а теперь немного практики. Какой же корпус выбрать? Для начала определитесь, где он у Вас будет стоять – под столом или на столе. Если на столе, то где именно. Короче, выберите либо Desktop, либо один из разновидностей Tower’ов. Кроме этого, обратите внимание, как изготовлена рама, а точнее сварная она или клепанная. Последние, как правило дешевле, но… Со временем, если Вы будете периодически переносить системный блок, заклепки разболтаются и из-под них начнет сыпаться металлическая труха, которая может перемкнуть какие-нибудь контакты на платах. Вам это нужно? Сварные рамы несколько дороже, но и зато намного надежней. Не гонитесь за дешевизной, многие дешевые корпуса имеют слабые блоки питания, которые выходят из строя удручающе быстро. К этому следует добавить, что в таких корпусах зачастую не точно просверлены отверстия для крепления материнской платы. А это уже чревато ее выходом из строя вследствие касания контактов о металлическую панель крепления, так как не всегда имеется возможность закрепить плату достаточно надежно. Проверьте вращение кулера блока питания, он должен всасывать воздух в корпус, а не наоборот (встречаются и такие блоки). В противном случае, в корпусе будет создаваться постоянно разряжение и это приведет к нарастанию пыли на поверхностях плат, что отнюдь не самый лучший для них режим работы. Проверьте плотность прилегания боковых крышек к корпусу. И еще: никогда не берите в магазине корпус с вмятиной. Пускай она будет даже не значительной и продавец будет уверять Вас, что тут ничего страшного нет. Через очень короткое время он забудет о ней и когда Вы понесете вдруг свой комп в гарантийный ремонт, то придется Вам доказывать, что это не Вы роняли системный блок, а таким его уже приобрели.

А теперь я составлю некую обобщающую таблицу. Хочу предупредить, что размеры даны лишь приблизительно, так как каждый производитель оставляет за собой право незначительно отступать от стандартов в ту или иную сторону.

тип корпуса	высота	ширина	длина
Desktop	20 см	45 см	45 см
Slimline	8 см	35 см	45 см
Mini - Tower	45 см	20 см	45 см
Midi - Tower	50 см	20 см	45 см
Big - Tower	63 см	20 см	48 см
File Server	73 см	35 см	55 см

Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112Следующая