Состав компьютера

Узкие места процессоров

Микропроцессор - это, скорее, сама бутылка, чем ее горлышко. Он выполняет всю работу и задает темп для всей остальной системы, определяя ее предел по производительности.

Обычно в системе проявятся слабые места других устройств прежде, чем процессор дойдет до предела своих возможностей. Производительность процессоров улучшается огромными темпами. За последнее десятилетие она была увеличена на 5000%. Другие компоненты компьютерной системы не могут угнаться за процессором. Например, скорость поиска на диске была увеличена в пять раз, а скорость обмена информацией с диском и того меньше.

При всем при этом, процессор мо кет являться важнейшим фактором, сдерживающим производительность системы. Если задачи полностью загружают ресурсы процессора, то для ускорения их решения не помогут никакие усовершенствования остальных частей системы Прекрасным примером здесь могут служить изначальные задачи, под которые и создавались первые компьютеры

- математические расчеты. Не то чтобы машины плохо справлялись с расчетами, просто мы с каждым днем хотим от них все большего и большего. Математика в инженерных расчетах, научный анализ информации, даже геометрические построения изображений на экране -все эти задачи возложены на микропроцессор. Широкий круг задач, возлагаемых на процессор, это только одна причина его приближения к пределу своих возможностей. Еще одна причина кроется в нем самом. Процессоры Intel не совсем хорошо приспособлены для проведения математических расчетов.

Эти микропроцессоры являются эквивалентом калькуляторов, реализованных в одном кристалле силикона и выполняющих четыре математических операции. (В действительности, вычисления на первых калькуляторах базировались на работе таких предшественниках процессоров.) В их командное множество включено только четыре математических операции: сложение, вычитание, умножение и деление. Большое множество команд посвящено реализации не специализированных операций, таких как манипуляции с отдельными битами информации, сравнение значений байтов и строк символов, и пошаговое выполнение программ. При решении математической задачи, такой как нахождение синуса или тангенса угла, используется многократное повторение простейших математических функций. Например, при нахождении значения синуса может понадобиться десятки тысяч элементарных шагов. Сравнительно простая задача по начертанию геометрической фигуры на экране монитора может потребовать миллионы операций. И внезапно окажется, что даже процессор, способный выполнять миллионы операций в секунду, задумывается, и система становится малопроизводительной.

Имеется две технических стратегии по преодолению этих проблем: сделать процессор еще быстрее при выполнении этих задач или сделать его более эффективным при расчете трансцендентальных и любых других расчетноемких функций. Обе эти стратегии могут использоваться при модернизации ПК.

Иногда имеется возможность заставить имеющийся в ПК процессор работать быстрее. Но большинство процессоров разрабатываются для работы на максимально возможной скорости, и компьютерная система создается из компонентов, уже ориентированных на работу на этом пределе. И хотя можно попытаться превзойти номинал частоты, что и делают производители, не дорожащие своей репутацией, система получится ненадежной. Когда микросхема работает на предельно допустимой скорости, вы не можете (по крайней мере, вам не следует) заставлять ее делать это быстрее.

Более практичной является альтернатива заменить процессор другим, способным работать на более высокой скорости. Но не думайте, что можно просто поменять одну микросхему на другую и система заработает быстрее. Дело в том, что процессор уже работает на максимальной для данной системы скорости. Нужно поменять и схемы, отвечающие за тактовую частоту. А можно установить новый процессор со всеми обеспечивающими цепями на отдельной плате в гнездо расширения.

Вы не можете проникнуть во внутрь процессора и повлиять на его производительность, но можно легко улучшить математические способности системы, установив сопроцессор (или устройство с плавающей точкой). По практическим соображениям и из-за ценовой политики, Intel разделила многие свои процессоры на два устройства. Одно - это процессор общего назначения, на котором и базируется ПК. А второе - это математический сопроцессор, специальное оптимизированное устройство для выполнения всех трансцендентальных функций. Эти два устройства были специально созданы для совместной работы, но во время появления первых процессоров было экономически невыгодно выпускать их в одном кристалле. Кристалл получался слишком большим и слишком дорогим для тех, кто не вычислял трансцендентальных функций. Только с появлением 486 оба устройства были реализованы в одном корпусе.

Если вам приходится иметь дело с расчетами трансцендентальных функций, а ваш ПК - без сопроцессора, то его установка - это самый быстрый и эффективный (хотя навряд ли самый дешевый) путь увеличения производительности системы.