ระบบสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์และไมโครโปรเซสเซอร์ (MICROPROCESSOR )
หัวใจของพีซีทั้งหมด คือ ไมโครโปรเซสเซอร์ (MICROPROCESSOR ) หรือที่เรียกว่า CPU (Central Prpcessing Unit หน่วยประมวลผลกลาง ) โดยซีพียูจะเป็นตัวที่รันโปรแกรมจริง ๆ ซึ่งรุ่นใหม่ ๆ จะทำงานได้หลากหลาย ทั้งการคำนวณทาง คณิตศาสตร์ เปรียบเทียบค่าตัวเลข เป็นต้น
ในตระกูลพีซีทั้งหมดจะใช้ไโครโปรเซสเซอร์ (MICROPROCESSOR ) จากบริษัทอินเทลเป็นหลัก 8086 เป็นตัวหนึ่งในยุคแรกเริ่มที่เป็นที่นิยมและมีตัว Clone มากมาย ตั้งแต่รุ่นแรก จนปัจจุบันมีไมโครโปรเซสเซอร์ (MICROPROCESSOR ) ดังนี้ 8086,8088,80286,80386,80486 และ PENTIUM
ไมโครโปรเซสเซอร์ (MICROPROCESSOR )
เครื่องพีซีของไอบีเอ็มรุ่นแรกจะใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ (MICROPROCESSOR ) 8086 ซีพียูรุ่นนี้ใช้ PC/XT (XT มาจาก eXTend ) พีซีรุ่น Portable และพีซีรุ่น Jr ด้วย 8088 เป็นไมโครโปรเซสเซอร์ (MICROPROCESSOR ) ขนาด 16 บิต หมายความว่า สามารถรับส่งข้อมูลในแต่ละครั้งได้ 16 บิต หรือ 2 ไบต์
ใน 8088 มีรีจิสเตอรืใช้อยู่ 14 ตัว 8088 ยังสามารถติดต่อหน่วยความจำได้ 1 MB แม้ว่า 8088 จะใช้ข้อมูลแบบ 16 บิต ภายในตัวเอง แต่การติดต่อสื่อสารกับส่วนที่เหลือของระบบบัสข้อมูลด้วยบัสข้อมูลขนาด 8 บิต และ 8088 จะมีทรานซืสเตอรือยู่ 29000 ตัว ทำงานที่ 4.77 MHz มีความเร็วในการทำงานเป็น 0.33 MIPS
ซีพียุเบอร์ 8088 ออกมาแรกสุดเบอรื 8088-1 บรรจุใน แพกเกจแบบดิป DIP :DUAL IN-LINE PACKAGE ตัวถังเป็นพลาสติก สี่เหลี่ยมผืนผ้า มีขาออกมาสองข้าง ข้างละ 20 ขา ทำงานได้ที่ความเร็วไม่สูงมากนัก ในเครื่องเลียนแบบรุ่น Turbo PC/XT มีความเร็วสูงขึ้น มาที่ 6.66 ม7.16 หรือ 8 MHz
ไมโครโปรเซสเซอร์ (MICROPROCESSOR ) 8086
8086 ใช้ในเครื่อง IBM PS /2 รุ่น 25 และ 30 และเครื่องเลียนแบบ อื่น ๆ อีกมาก 8086 แตกต่างจาก 8088 เพียงประการเดียว คือ 8086 ใช้บัสข้อมูล 16 บิตแทน 8 บืต ซึ่ง 8088 ใช้อยุ่ ความแตกต่างของบัส 8 บิต และ 16 บิต คุณสมบัติต่าง ๆ ของ 8088 สามารถนำมาใช้กับ 8086 ดังนั้นในเรื่องการทำโปรแกรมจะเหมือนกัน
ไมโครโปรเซสเซอร์ (MICROPROCESSOR ) 80286
80286 ตอนแรกนำมาใช้กับ IBM PC/AT (AT มาจาก Advance Technology ) และ รุ่นอื่น ๆ ของIBM PS/2 และเครื่องเลียนแบบอื่น ๆ 80286 มีทรานซิสเตอรื 134000 ตัว มีความเร็วในการทำงานที่ 2 MIPS ที่ 8 MHz 80286 จะเหมือนกับ 8086 ทุกประการ หมายความว่า โปรแกรมที่เขียนสำหรับ 8086 จะสามารถนำมาใช้กับ 80286 ได้โดยไม่ต้องมีการดัดแปลง ส่วนที่เพิ่มเติมสำหรับ 80286 คือการจัดการกับโปรแกรมได้เร้วกว่า และยืดหยุ่นมากกว่า 8086 สำหรับอัตราเร็วที่เพิ่มขึ้นก็เนื่องมาจากอัตราสัญญาณนาฬิกาที่เร็วกว่า โดย 80286 จะทำงานที่อัตราต่ำสุด 6 MHz ในขณะที่ 8088 ทำงานที่ 4.77 MHz
จุดเด่นที่สำคัญที่สุดของ 80286 คงเป็นส่วนที่สามารถทำงานแบบ Multitasking ทำงานหลายงานได้พร้อมกันได้ ความจริงคือว่า ในชั่วขณะหนึ่ง จะมีการปฏิบัติการเพียงอย่างเดียว เท่านั้น ในขณะที่งานอื่น ๆ จะถูกพักชั่วคราว แต่เพราะว่าซีพียูสลับการทำงานระหว่างงานต่าง ๆ ได้เร็วมาก จึงทำให้ผู้ใช้รู้สึกเหมือนว่ามีการทำงาน 2 อย่าง หรือมากกว่าในเวลาเดียวกัน
80286 มีลักษณะการทำงานอยู่ 2 แบบ คือ เรียลโหมด REAL MODE และ โปรเท็คโหมด PROTECT MODE สำหรับในเรียลโหมด 80286 จะทำงานเหมือนกับ 8086 และสามารถติดต่อหน่วยความจำได้ 1 MB แต่ในโปรเท็คโหมด 80286 สามารถที่จะติดต่อหน่วยความจำได้ถึง 16 MB และสามารถสำรองหน่วยความจำที่กำหนดล่วงหน้าสำหรับโปรแกรม ที่จะปฏิบัติการในแต่ละโปรแกรมได้ โดยป้องกันหน่วยความจำนั้นไม่ให้โปรแกรมอื่น นำไปใช้ ซึ่งหมายความว่า สามารถปฏิบัติการหลาย ๆ โปรแกรม ได้ในเวลา เดียวกัน โยไม่ต้องห่วงว่า โปรแกรมหนึ่งจะไปเปลี่ยนข้อมูลของอีกโปรแกรมหนึ่ง ระบบปฏิบัติการที่ใช้โปรเท็กโหมดของ 80286 สามารถจัดสรรหน่วยความจำระหว่างงานหลาย ๆ อย่าง ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าระบบปฏิบัติการที่ใช้ 8086
ไมโครโปรเซสเซอร์ (MICROPROCESSOR ) 80386
80386 ใช้ในเครื่องไอบีเอ็มพีเอสทู รุ่น 80 และเครื่องเลียนแบบจำนวนมาก 80386 จะมีการทำงานตามหลักการพื้นฐานเช่นเดียวกับ 8086 และมีการจัดการหน่วยความจำในโปรเทกโหมด เช่นเดียวกับรุ่น 80286 แต่จะทำงานที่สํญญาณนาฬิกา 16 –33 MHz หรือมากกว่า ภายใต้การใช้ ทรานซิสเตอร์จำนวน 250000 ตัว 80386 สามารถทำงานได้เร็วกว่า 80286 และมีอัตราความเร็วที่ 11MIPS เมื่อทำงานที่ 33 MHz นอกจากเร็วกว่านี้แล้ว 80386 มี 2 ข้อดี คือ
1. 80386 เป็นไมโครโปรเซสเซอร์ (MICROPROCESSOR ) 32 บิต พร้อมด้วยรีจิสเตอร์ขนาด 32 บิต สามารถทำการคำนวณและติดต่อหน่วยความจำในแต่ละครั้งได้ 32 บิต แทนที่จะเป็น 16 บิต
2. 80386 จัดการหน่วยความจำได้ยืดหยุ่นมากกว่า 80286 และ 8086 และถ้าหากเป็น 80386DX แล้ว สามารถที่จะติดต่อหน่วยความจำได้ถึง 2^32 หรือมากกว่า 4000 MB 80386 จัดออกมาเป็น 2 รุ่น คือ 80386DX มีทางเดินของข้อมูลภายนอกขนาด 32 บิต และความกว้างของแอดเดรส บัสเป็น 32 บิตส่วนรุ่น 80386 SX มีทางเดินของข้อมูลภายนอกเพียง 16 บิต และความกว้างแอดเดรสเท่ากับ 24 บิต ส่วนอื่น ๆ ของทั้งสองรุ่น จะเหมือนกัน คือการติดต่อภายในใช้ขนาด 32 บิต
ไมโครโปรเซสเซอร์ (MICROPROCESSOR )80386DX และ 80386SX
เริ่มมีในปี ค.ศ. 1985 ในแพกเกจแบบ PGA (Pin Grid Array Package ) เป็นพลาสติกรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสมีขาเป็นแท่งสี่เหลี่ยมจัตุรัส อยู่รอบตัวมัน มีความสามารถทำงานแบบMultitasking บน DOS ภายใต้โปรแกรมแบบ Hypervisor คล้ายกับ Desq /386 หรือ VM/386 นับถึงวันนี้ มีบอร็ดที่ออกมารองรับการทำงานแบบ 32 บิต แล้วมากมาย เช่น ระบบ LAN หรือแม้กระทั่งบอร์ดควบคุมดิสก์ 386SX เป็นรุ่นน้องของ 386DX ภายในประมวลผลแบบ 32 บิต เช่นเดียวกัน แต่ในการรับส่งข้อมูลเป็นแบบ 16 บิต เพื่อความง่ายในการออกแบบ HARDWAREW ของเครื่องในการใช้งานกับอุปกรณ์ที่ใช้บนเครื่องรุ่น AT แบบ 16 บิต (80286 มีเส้นทางข้อมูลแบบ 16 บิต )
ไมโครโปรเซสเซอร์ (MICROPROCESSOR ) 80486
ซีพียูรุ่น 80486 นี้มีสัญญาณนาฬิกาเร็วกว่า 80386 และมีโคโปรเซสเซอรืร่วมทางคณิตศาสตรื ติดตั้งมาพร้อมกัน ( ในรุ่น 80486DX ) และมีการรวมหน่วยความจำแคชเอาไว้ภายในด้วย 80486 มีทรานซิสเตอร์ 1200000 ตัว และมีความเร็วในการทำงานเป็น 41 MIPS ที่ 50 MHz คุณลักษณะเหล่านี้ทำให้ 80486 ได้เปรียบที่สุดในเรื่องความเร็ว
หน่วยความจำแคช คือ ความเร็วในการปฏิบัติการของซีพียูทุกวันนี้ มากกว่าความเร็วของชิปแรมมาตรฐาน ถ้าซีพียูซึ่งเร็วกว่าต้องการอ่านข้อมูลจากแรม จะต้องมีการหยุดรอ ในขณะแรมคืนข้อมูลที่ต้องการมาให้ การหยุด จะทำให้ระบบช้าลงเพราะต้องคอย
แคช คือ แรมชนิดพิเศษจำนวนหนึ่งที่มีความเร็วสูง ซึ่งพอที่จะนำข้อมุลกลับเข้าซีพียูได้โดยไม่ต้องรอ ระบบ 80386 จำนวนมากจะมีแคชภายนอกเพื่อสนับสนุนการทำงานของซีพียู สำหรับ 80486 จะมีแคชภายในที่ปฏิบัติการได้ผลเร็วกว่าแคชภายนอก เพราะว่าแคชภายในนั้นจะทำงานเป็นอันหนึ่งอันเดียวกันกับซีพียู
ไมโครโปรเซสเซอร์ (MICROPROCESSOR ) 80486DX และ 80486SX
เป็นสมาชิกอีกตัวในตระกูล iapx86 คือ 80486 เป็นซีพียุที่รวมโปรเซสเซอร์ช่วยของ 386 สองตัวที่ช่วยเพิ่มความเร็ว เครื่องไว้ในแพคเกจเดียวกัน โปรเซสเซอร์เบอร์ 385 เป็นตัวควบคุมแคช Cache Controller และโปรเซสเซอร์ช่วยคำนวณ Math Co-Processor เบอร์ 387 ไมโครโค้ดภายในตัวมัน มีขนาดใหญ่และเร็วกว่า ภายในตัวมันเสมือนมีทรานซิสเตอร์อยู่ ภายในถึง 1.25 ล้านตัว ในเครื่องที่มีโปรเซสเซอร์ทั้ง 386 ,385 และ387 ที่มีความเร็ว 25 MHz กระทำการตามชุดคำสั่ง ได้ช้ากว่า 80486 ที่มีความเร็ว 25 MHz ถึงเท่าตัว
ในปี ค.ศ.1991 อินเทล ได้เริ่มปล่อยชิปตัวใหม่ออกมาเป็นซีพียุเบอรื 80486SX เป็นแบบ 32 บิต เต็มที่ มีตัวควบคุมหน่วยความจำและหน่วยความจำแคช 8 K คล้าย 80486DX แต่มีโปรเซสเซอร์ช่วยการคำนวณ ความจริงแล้วภายใน 80486SX ยังมีโปรเซสเซอร์ช่วยคำนวณอยู่ แต่ อินเทลได้ทำการดิสเอเบิลไว้ไม่ให้สามารถใช้งานได้ก่อนออกจำหน่าย และมีเฉพาะ 80486SX ที่มีความเร็ว 20 MHz เท่านั้น ทั้งนี้เพื่อผลักดันยอดขายของรุ่น 386DX ความเร็ว 20 และ 25 MHz ออกมา และเครื่อง 486SX จะดึงดูดความสนใจต่อผู้ซื้อมากมายเนื่องจากมีความเร็ว 20 MHz ที่มีราคาสมเหตุสมผล
ส่วนเครื่อง 486DX ที่มีความเร็ว 25 MHz เต็มประสืทธิภาพจะขายในราคาที่ต่ำกว่า 25000 บาทไม่ได้เลย ยิ่งแย่กว่านั้นอินเทลได้เปิดตัว ขายโปรเซสเซอร์ช่วยคำนวณ 487SX เพื่อใช้คู่กับ 486SX ทั้ง ๆ ที่ใน486DX เป็นชิปที่มีประสิทธิภาพ ไม่เฉพาะโปรเซสเซอร์ช่วยคำนวณเท่านั้น แต่เป็นโปรเซสเซอร์ที่สมบูรณ์แบบในตัวอยู่แล้ว
ไมโครโปรเซสเซอร์ 80486DX2 OVERDRIVE และ CLOCK COUPLING
80487SX เป็นชิปที่ออกมาเพื่อใช้งานร่วมกับ 80486SX ไม่ได้เป็นชิปช่วยคำนวณ แต่เป็นชิปที่ทำให้ใช้งานเครื่องพีซี ได้เต็มประสิทธิภาพของ 80486DX ในการใช้งานต้องบรรจุลงในซ็อกเกตว่างบนมาเธอร์บอร์ซึ่งเตรียมไว้ติดตั้ง 80487SX โดยเฉพาะ และไม่สามารถติดตั้งชิป 80486Dx ลงแทนที่ socket 80487sx ได้ ทั้งนี้เนื่องจากลักณะการวางขา ตำแหน่งการใช้งาน รวมทั้งลักณะ ของชิปทั้งสองไม่เหมือนกัน
ชิป 80487SX จะทำหน้าที่แทนซีพียูหลักทุกอย่าง เปรียบเสมือนการยกเลิกชิป 80486SX ออกไป ต่อมาอินเทล ได้คิดค้นชิปแบบใหม่ขึ้นมาเรียกว่า ชิปโอเวอร์ไดรฟ์ มีลักษณะสัญญาณเป็น 2 เท่า บนบอร์ด สามารถที่จะติดตั้งชิปโอเวอร์ไดรฟ์ใน 80487Sxได้
ในกรณีที่ 80487SX ติดตั้งอยู่แล้ว ต้องถอด 80487SX ออกเสียก่อน ในขณะใช้งานเครื่องที่ติดตั้งชิปโอเวอร์ไดรฟ์ ความเร็วในการถ่ายเทข้อมูล ระหว่างบัสและหน่วยความจำเท่าเดิมคือ 25 MHz แต่การทำงานภายในชิป ทั้งในเรื่องการคำนวณทงคณิตศาสตร์ การตัดสินใจ การกระทำทางลอจิก หรืออื่น ๆ ภายในตัวชิป จะมีความเร็วเป็น 2 เท่า สัญญาณนาฬิกาปกติ นั่นคือภายในตัว ชิป จะทำงานบนความเร็ว 50 MHz มองโดยรวมก็คือเมื่อติดตั้งชิปโอเวอร์ไดรฟ์ลงไป จะช่วยทำให้เครื่องพีซีทำงานเร็วขึ้นในช่วง 1/3 - ฝ ของความเร็วเดิม
ดังกล่าวมาแล้วว่า ชิปโอเวอร์ไดรฟ์สามารถติดตั้งบนซ้อกเก็ตของ 80487 Sx ได้ทันทีนั่นหมายความว่า ลักษณะการวางขาของชิปโอเวอร์ไดรฟ์ จะแตกต่างกว่าชิปโปรเซสเซอร์หลัก เช่น 80486Sx และ 80486 DX ด้วยอย่างไรก็ดี ได้มีชิปโอเวอร์ไดรฟ์รุ่นใหม่ออกมา เป็นรุ่นที่สามารถติดตั้งแทนที่บนซอกเก็ตของโปรเซสเซอร์หลักได้ทันทีเรียกว่า 80486DX2 หรือนิยมเรียกว่า
ชิปคล็อก ดอปเลอร์
80486DX2 คล้ายกับชิพโอเวอร์ไดรฟ์คือ การติดต่อการทำงานภายนอก ทำงานบนความเร็ว X MHz แต่ภายในทำงานที่ 2X MHz เช่น 80486DX2-66 ความเร็วที่ 66 MHz ทำงานในมาเธอร์บอร์ดออกแบบมาเพื่อใช้งาน ในความเร็ว 33 MHz แต่ตัวแทนขายทั้งหลาย จึงหาทางออกให้แก่เครื่องรุ่น 80486DX33 ความเร็ว 33 MHz ด้วยการติดตั้งโปรเซสเซอร์ 80486DX2 เป็นความเร็ว 66 MHz ลงไปแทน แล้วจำหน่ายว่า 486 ความเร็ว 66
คล็อกทริปเลอร์ 486DX4 BLUE LIGHTNING
ในปลายปี ค.ศ.1993 ชิปความเร็วสูงสุดนั้นได้มีการเปลี่ยนแปลง เมื่อ intel และ ibm ได้หันมาร่วมจับมือทำธุรกิจด้านชิป นั้นคือ IBM สามารถผลิตชิป 386 และ 486 ออกมาได้ โดยใช้ INTEL เป็นฉากกำบังกั้น เพื่อก้าวย่างในการผลิตชิปของตน โดย IBM ได้ก่อกำเนิด ชิปเบอร์ 486SLC ออกมา ซึ่งคล้ายกับ 486SX ของอินเทล ได้หันมาพัฒนาชิปโดยอาศัยแนวความคิดเดียวกับ clock doubler หันมาผลิตชิป 486 Dx -25 MHz มีลักษณะแบบ Clock Tripler โดยเรียกชิปนี้ว่า Blue lightning อันเป็นชิปที่มีลักษณะคล้ายชิป Clock Douler คือสามารถใส่ชิป clock tripler ลงในบอร์ดความเร็วต่ำได้ แต่ความเร็วภายในทำงานที่ความเร็วสูงกว่า ผลกระทบของชิปแบบ คล็อกทริปเลอร์ ทำให้ศักยภาพโดยรวมของเครื่องเดิมที่ใช้ซีพียู แบบ 486DX-25 MHz สูงขึ้นประหนึ่ง ดังเครื่องที่มีความเร็ว 75 MHz โดยเพียงเปลี่ยนซีพียูเท่านั้น และในอนาคต IBM จะผลิตชิปที่ความเร็ว 33 MHz ให้เป็นชิปแบบ คล็อกทริปเลอร์ ซึ่งนั่นก็คือ เป็นชิปที่มีความเร็ว 99 MHz ต่อมา อินเทลได้ชิงตัดหน้าด้วยการออกชิป 486DX4-99 MHz ออกมาก่อน เป็นชิปที่ทำการสื่อสารกับมาเธอร์บอร์ด ด้วยความเร็ว 33 MHz แต่ภายใน ซีพียู ทำงานที่ความเร็ว 99 MHz และเป็นผลพลอยได้สำหรับเหล่าผู้ใช้เดิม ที่ใช้เครื่อง 486 ความเร็ว 33 MHz โดยเพียงแต่แค่เปลี่ยนชิปเท่านั้น และในลักษณะเดียวกันนี้เอง อินเทล ยังมีโครงการจะผันซีพียู PENTIUM ของตน ซึ่งแต่เดิมทำงานที่ความเร็ว 50 MHz ให้เป็นความเร็วที่ 100 Mhz อีกด้วย
ไมโครโปรเซสเซอร์ (MICROPROCESSOR ) PENTIUM
อินเทลได้แนะนำไมโครโปรเซสเซอร์ (MICROPROCESSOR ) รุ่นใหม่ ของตระกูล 8086 อีกตัวคือ PENTIUM หรือ 80586 เดิม ซึ่งมีความเร็วมากกว่าชิปรุ่นก่อนมาก และออกแบบคุณสมบัติใหม่ ๆ บางอย่างออกมา เพื่อโปรแกรมไฟล์ เซิฟเวอร์ ลักษณะใหม่ ๆ ได้แก่ บัสข้อมูลภายนอกแบบ64 บิต ความสามารถติดต่อหน่วยความจำได้มากกว่าเดิม การปฏิบัติงานที่ดีขึ้น การคิดเลข และโปรแกรมกราฟฟิค
ความเร็วสูงกว่าอย่างแท้จริง เพนเทียมเริ่มเปิดตัวที่ความเร็ว 60 และ 66 MHz จะเห็นว่าความเร็วทั้งสอระดับ ไม่แตกต่างกัน ทั้งนี้เป็นผลเนื่อวลงมาจากความยุ่งยากในการผลิต แต่เมื่อเทียบเปอร์เซนต์แล้วเหล่าผู้ผลิตสามารถผลิต 66 MHz ได้มากกว่า ขณะที่อินเทลยืนยันที่จะผลิต 60 MHz ออกมา ทำให้เกิดการสั่นคลอน เพราะว่า ชิป 66 MHz สามารถรันได้ทั้ง 60 และ 66 MHz แต่ 60 MHz ไม่สามารถทำได้
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น