Możliwości
rozwoju sprzętu.
Strategic Computing Initiative przewiduje osiągnięcie nastepujących
szybkości i wielkości pamięci:
1997 - 1 Tflop, 0.5 TBajta; 1998 - 3 Tflop, 1.5 TB; 2000 - 10 Tflop, 5
TB, 2002 - 30 Tflop/10 TB, 2004 100 Tflop/30 TB.
Połowa 2000: IBM RS/6000 SP ASCI White - 8,192 procesorów,
12
TFlop, 6 TB RAM, 160 TB dysk, 106 ton, w Lawrence Livermore National
Laboratory, symulacje wojskowe.
2005: IBM Blue Gene, 1 milion procesorów o prędkości
Petaflopa!
Dyski DVD, wielogłowicowe taśmy traktowane jak dyski, taśma optyczna,
pamięci holograficzne, uzycie mikroskopii tunelowej STM lub atomowej
AFM (Atomic Force Microscope).
Toshiba Terabit Molecular Technology - 5 TB na dysku CD-ROM?
Komputery kwantowe! Technologia przyszłości, które może
całkowicie zrewolucjonizować sprzęt komputerowy umożliwiając
rozwiązanie zagadnień nieobliczalnych (NP-trudnych)!
Nanotechnologia (serwer Xerox)
Technologie jutra (Toshiba)
21st Century portal, różne ciekawostki, trochę robotyki, ale
niewiele o komputerach.
Hardware accelerated, nowości sprzętowe.
Prawo
Moore'a określa szybkość rozwoju
sprzętu.
W 1965 roku Gordon Moore zauważył, że wykres wzrostu wydajności
obwodów scalonych pamięci komputerowych widać, że każda nowa
kość zawiera około dwa razy więcej elementów niż poprzednia
a
przerwa pomiędzy kolejnymi generacjami wynosi 18-24 miesięcy. Wynika
stąd eksponencjalny wzrost wydajności komputerów.
Uwaga Moore'a, znana obecnie jako prawo Moore'a, opisuje tendencje,
która jest słuszna do tej pory i używana jest do
przewidywania
przyszłych możliwości komputerów. Przez 26 lat liczba
tranzystorów w obwodzie scalonym wzrosła 3,200 razy, od
2.300 w
Intel-4004 w 1971 do 7.5 miliona w Pentium II, a teraz do 40 mln w
Pentium 4 i 170 mln w IBM Power4.
Prawo Machrone'a
"Gordon Moore miał rację, ale maszyna warta kupienia zawsze kosztuje
$5,000."
-Bill Machrone
Prawo Rock'a
Koszt sprzętu potrzebnego do wyprodukowania nowej generacji
obwodów scalonych podwaja się, co 4 lata."
-Arthur Rock
System
komputerowy
Elementy systemu, na które trzeba zwracać uwagę:
" mikroprocesor i płyta główna
- różne
procesory mają różne podstawki, uwaga przy planach
rozbudowy;
" chipset obsługujący płytę
główną - decyduje o typie obsługiwanego RAM i szynie do
grafiki;
" liczba wolnych gniazd - zależy od typu
obudowy i wielkości płyty;
" porty, oprócz standardowych
ile USB, czy jest i-link, port IrDa (podczerwony);
" pamięć RAM i pamięć podręczna L1 i L2;
" dyski twarde, kontrolery
dysków;
" dyskietki, CD-ROM/DVD i inne napędy
wymiennych nośników;
" podsystem graficzny;
" monitor;
" klawiatura;
" wskaźniki: mysz, joystick, tabliczka
graficzna;
" peryferia: kamery, dodatki.
Wydajny system komputerowy: właściwego dobór wszystkich
elementów systemu.
Zaglądać do pism komputerowych!
W komputerach z procesorami Pentium różnice wydajności
(średnie dla wielu aplikacji):
z powodu niewłaściwie dobranych kart graficznych > 40%
(aplikacje graficzne),
dodanie RAM i pamięci L2 ok. 30%,
szybszy dysk ok. 10%.
Rodzaje i przykłady komputerów:
Embedded computers, mikroprocesory wbudowane w różne
urządzenia,
np. samochody (>10), pralki, tostery, windy, maszyny do szycia.
Mikroprocesory w odzieży, np. inteligentne ubranie, buty, opony
samochodowe itp.
MIQ = Machine Intelligence Quotient, iloraz inteligencji maszynowej.
Cyborgizacja - w niedalekiej perspektywie?
Elektroniczne dodatki w ciele człowieka: układy monitorujące pracę
organizmu, rozruszniki serca, bioprotezy ...
Mikroprocesory w mózgu? Coraz więcej jest
implantów słuchu, wzroku, czuciowych, zapobiegających atakom
szału.
Szczurowi wszczepiono elektroniczny hipokamp w 2003 roku.
Super
miniaturki : komputery które się nosi!
Wearable computers: ciągła informacja o otoczeniu, bezpośrednia
łączność, wspomaganie pamięci. Tworzenie własnego obrazu
rzeczywistości, "poszerzona rzeczywistość" (augumented reality) a nie
wirtualna
Elektroniczna odzież - Philips i Levis robią kurtki z wszytym telefonem
komórkowym, odtwarzaczem MP3, ekranem i dostępem do
Internetu,
monitorem rytmu serca.
Możliwość wymiany elektronicznych wizytówek przez dotyk rąk
Life shirt (życiodajna koszula) firmy Vivometrics, mierzy 40
parametrów, np. zużycie tlenu czy poziom płynu
osierdziowego.
Komputery w butach, baterie ładowane mechanicznie
Komputerki kieszonkowe
Zróżnicowana kategoria:
" Komputerki naręczne, w zegarkach.
" Notesy menedżerskie.
" P/PC, Palmtopy, komputerki trzymane w
dłoni.
" H/PC, Handheld PC, komputerki trzymane
w ręce.
" PDA - Personal Digital Assistants,
osobisty asystent cyfrowy.
" Tablet PC
" Zintegrowane urządzenia
komputerowo-komunikacyjne: jeszcze telefon czy już komputer?
Palmtopy, P/PC
" Działają głównie z systemami
operacyjnymi PalmOS, Windows CE lub własnymi.
" Mają często rysiki i rozpoznają pismo
ręczne.
" Bogate oprogramowanie.
" Zapewniają pełną wymianę
plików (ale nie
programów) z komputerami osobistymi PC dla wielu typowych
programów.
" Mają możliwości wczytywania
programów dla nich napisanych.
" Akumulatory wytrzymują tygodnie bez
ładowania.
" Przykłady palmtopów.
PSION, PocketPC, Phillips Velo, Cassiopea (Casio),
HP Journada z MS Windows for Pocket PC, kolorowy ekran.
Komputery
przenośne
Portable computers - pierwsze komputery przenośne, ciężkie!
Laptop - podołkowce; kiepskie ekrany, dość ciężkie.
Panel computer - komputer panelowy.
Cały komputer mieści się w panelu LCD, większy od notebooka, ale
mniejszy od normalnego PC.
Notebooki
Notebook, laptop - wielkością zbliżone do kartki formatu A4, waga 1-5
kg.
Notebooki Apple i i-booki Apple Dell Polska
Inne znane firmy: Compaq, HP, IBM - Thinkpad, Toshiba, Fujitsu.
Nietypowe notebooki:
Ultralekkie: <1.5 kg, np. Hitachi Vsionbook, Mitsubishi AmiTY
(Pedion); Sharp Actius
Sony Vaio SuperSlim, Sony Vaio Direct; Toshiba Portege 7000, Portege
3000 & 6000 info;
HP Sojourn
Sparcbook, notebook na mikroprocesorach Sparc. Notebooki
projekcyjne: odłączane ekrany, wystarczy położyć na rzutnik do folii:
np. Siemens-Nixdorf Polska - notebook SCENIC Mobile 710 PCMCIA (PC
Card) - karty do notebooków
Komputery
osobiste
PC: powstały w 1981 roku wraz z modelem IBM-PC
IBM-PC: płyta systemowa, zawierająca mikroprocesor, pamięć, układy
wspomagające (ostatnio często zintegrowany kontroler dysków,
kartę graficzną, dźwiękową, czasami kartę sieciową).
Obudowy desktop, tower (wieża).
BIOS - podstawowy system wejścia/wyjścia, definiuje urządzenia
znajdujące się w komputerze, czasami zawiera dodatki, np. programy
antywirusowe.
Najnowsze wersje BIOSu Intela i innych firm znaleźć można w Internecie.
Aktualne informacje o systemie: w bateryjnie podtrzymywanej pamięci
RAM.
Karty rozszerzeń w złączach PCI lub ISA.
RAM: stare 512 KB, 640KB lub 1MB (starsze)
typowe: 64, 128, 256 lub 512 MB RAM (lub więcej).
Dysk stały, kilka standardów oprogramowania, budowa modułowa
(karty),
możliwość podłączenia do lokalnych sieci.
Komputery osobiste IBM-PC
Komputery na procesorach Intela, zwykle z systemami Windows: platforma
WinTel.
Przykłady: Compaq Computers PL | Dell Optiplex | Dell Server,
IBM PL, Optimus,
Inne znane firmy: Digital Equipment, Micron Electronics, Texas
Instruments ... Adax, TCH
Testy procesorów:
Komputer Zegar MHz
SPEC 2000
Sun Ultra 10 333
126
Intel PIII 650
204
Intel PIII 800
273
Sun Enterprise 450
274
AMD Athlon 1000
290
Intel PIII 1000
304
Intel PIII 1130
320
IBM RS 6000 44P 270
327
SGI Origin 3200 400
382
Compaq Alpha GS320-6/
731
405
Compaq Alpha DS20-E6/
667
514
Intel P4
Porty:
co do czego przyłączamy?
Typ
Zastosowanie
Prędkość MB/s
Uwagi
RS 232
myszy,
łączenie komputerów
0.02
zanika
Centronics
drukarki
0.1-1
drukarki, 3 tryby
IrDA
palmtopy,
drukarki, klawiatury
0.1-0.5
na podczerwieni
BlueTooth
komunikacja
0.72
radiowe
Wi-Fi (802.11b)
modemy
11
radiowe
USB
urządzenia wskazujące,
skanery,
1,5
USB2
monitory (sterowanie i
dźwięk)
60
zastapi porty
szeregowe/równoległe
Firewire 1394 (i-link)
wideo,
dyski
50
szybki rozwój
PC Card
modemy,
karty sieciowe, dyski, inne
1
urządzenia przenośne
CardBus
modemy,
karty sieciowe, dyski, inne
16,5 urządzenia przenośne
32-bitowe
MIDI
instrumenty, karty
dźwiękowe
0.1
tylko muzyczne
Sprzęgi USB
(Universal Serial Bus),
szybkość 1.5 MB/sek (12 Mb/s), zgodne z plug-and-play, można dołączać
urządzenia bez restartu;
Możliwość łączenia łańcuszka urządzeń: skanery, drukarki, klawiatury,
myszy, audio, kamery Internetowe itp.
Bardzo wygodne, nie blokują procesora, podłączenie "na gorąco", warto
kupować urządzenia USB.
Huby USB - możliwość przyłaczenia wielu urządzeń przez hub
(rozdzielacz).
Zasilanie: też wędruje przez USB.
Dwa rodzaje wtyczek/gniazd + USB-on-go
USB 2.0 od końca 2001 roku w komputerach, szybkość 60 MB/sek (480
Mb/s), zgodne z USB 1.0.
Sprzęg szeregowy Firewire (IEEE 1394, i-link): 10-50 MB/sek., ma być do
128 MB/s w przyszłości.
Podłączanie kamkoderów i cyfrowego wideo (DVD) do komputera.
Wyprowadzenia sygnału MPEG-2 z cyfrowej TV satelitarnej do komputera.
Dyski twarde z tym sprzęgiem.
Popierany przez Microsoft, łączy z dyskami, magnetowidami, kamerami
cyfrowymi, streamerami.
Od 1998 roku montowane w niektórych komputerach (np. Sony
Vaio, niektóre komputery Compaq).
Od końca 2001 nowy standard 1394b o szybkości 3.2 Gb/s.
Sprzęgi bezprzewodowe na podczerwieni stosowane w notebookach,
palmtopach i drukarkach.
Standard IrDa 1.0, 115 Kb/sek. lub IrDa 1.1 (fast IrDa), 4Mb/sek=0.5
MB/sek.
Sprzęgi PCMCIA, PC-Card I-III, również urządzenia SCSI
dołączane przez karty PC-Card.
Adaptery PCMCIA do kart pamięci CompactFlash oraz kart SmartMedia.
Dwa komputery najlepiej łączyć przez Firewire, Windows XP nie
potrzebuje żadnych sterowników ani programów,
pokazuje
udostępnione dyski/katalogi w otoczeniu sieciowym.
Łączenie przez USB2 wymaga specjalnego kabla z elektroniką i
sterownika.
Rezygnacja z szyny ISA w komputerach z PCI, dołączenie układu
Super I/O zawierającego port szeregowy,
równoległy,
podczerwień, oraz kontroler dyskietek i klawiatury.
Rozwiązanie przejściowe bo gniazda ISA znikną całkowicie, pozostaną
gniazda na szynie PCI z portami USB czy FireWire.
Przejściówki pomiędzy różnymi sprzęgami:
USB-FireWire-IrDa-PCCard-Ethernet: dołączane bez restartu czy
otwierania komputera.
Np. połączenie telefonu komórkowego z komputerem przez IrDa
-
wymaga montowania portu IrDa w komputerze, lub przejściówki
USB-IrDa.
Przejściówki między kartami pamięci w różnych
standardach, np. SmartMedia, MemoryStick, CompactFlash i portem PC-Card
lub USB.
Device Bay - nowy standard uniwersalnego gniazda (kieszeni) do łączenia
elementów i peryferii, jeszcze nierozpowszechniony.
Magistrale, kontrolery i interfejsy dysków
Magistrale pozwalające przyłączać dyski:
PCI, Peripherial Computer Interface, magistrale lokalne.
ISA (Industry Standard Architecture) - wymiera,
Stare: IBM MCA (Microchannel Architecture); Vesa, EISA (Extended ISA);
Kontroler (sterownik) dysku decyduje często o jego szybkości.
Kontroluje fizyczny sposób zapisu na nośniku magnetycznym.
Zwykle na płycie głównej, czasami na karcie PCI.
Przesyła dane do procesora przez magistralę za pomocą określonego
interfejsu.
Magistrale (złącza) na płycie głównej, doporowadzające
sygnały do procesora/pamięci:
Nazwa
Zastosowanie
Prędkość MB/s
Uwagi
ISA modemy, karty sieciowe, dźwiękowe,
sprzęgi ...
0,2-1
powoli zanika, zwykle
wbudowany w płytę
PCI,
grafika, dźwięk, modemy, multimedia
16,6/33,3/132
PCI-64
grafika, dźwięk, modemy,
multimedia
266
obecny standard
AGP
grafika
66
standard w komputerach z
P II/III
Fibre Channel dyski, urządzenia
cyfrowe
100
drogi, rzadki, możliwe są b.
długie kable
Interfejsy dysków i innych urządzeń: co do czego przyłączamy?
Wewnątrz komputera połączenie z magistralą dokonuje się za pomocą
interfejsów:
Typ
Zastosowanie
Prędkość MB/s
Uwagi
ATA/EIDE
0,4-4
Fast ATA
16,6
standard dla dysków,
Ultra ATA dyski, CD-ROM,
DVD
33/66/100
Ultra ATA - nadal
popularny
SATA and SATA II
150
nowy standard dla
dysków,
Serial ATA dyski, CD-ROM, DVD, skanery
... 300
cienkie kable
SCSI
0,8-10
Ultra SCSI
40
Ultra 2 SCSI Wide/LVD
80
dawny standard dla
szybkich dysków
Ultra 3 SCSI dyski stałe i wymienne,
skanery 160
wysokiej klasy, drogi
ATA (AT Attachment, czyli przyczepiony do komputera AT), oraz EIDE
(Enhanced Integrated Drive Electronics) oznacza dysk z wbudowanym
kontrolerem w odpowiednim standarcie.
Dyski z interfejsami SCSI dwukrotnie droższe od IDE, ale mogą być
szybsze, wykonują kilka operacji równocześnie, mają duże
bufory
pamięci (0.5-2MB).
Kontrolery SCSI obsługują wiele urządzeń (7 do 15), za to spowalniają
rozruch systemu.
ATAPI (AT Attachment Packet Interface), część interfejsu EIDE, określa
polecenia dla urządzeń zewnętrznych (np. CD-ROM), używa jej system
operacyjny do sterowania takimi urządzeniami.
OEM - Original Equipment Manufacture, wersje sprzętu sprzedawane razem
z komputerem.
Master /
Slave
Relacja pomiędzy dwoma urządzeniami, z których pierwsze -
master
(ang. mistrz) - jest nadrzędne w stosunku do urządzenia drugiego -
slave (ang. niewolnik). Z relacj± master/slave najczęściej
mamy
do czynienia przy podłączaniu dwóch urządzeń
(dysków
twardych, napędów CD-ROM czy napędów DVD-ROM lub
nagrywarek) do kanału IDE. Aby komputer mógł
odróżniać
dzielące ten sam kanał urządzenia, jedno z nich dostaje rolę master, a
drugie slave. Przyporządkowania tego dokonuje się za pomoc±
znajdujących się na nich zworek.