Архитектура ЭВМ: От Истории к Современности, Анализ Процессоров и Систем Памяти

В быстро меняющемся мире технологий понимание фундаментальных принципов, лежащих в основе работы каждого современного компьютера, становится не просто академическим интересом, но и ключевым навыком для любого специалиста. От мельчайших логических операций, формирующих способы адресации команд, до колоссальных вычислительных мощностей суперкомпьютеров, наша цифровая реальность построена на сложной и непрерывно развивающейся архитектуре электронных вычислительных машин. Данная работа предлагает комплексное исследование этих основополагающих аспектов, стремясь не только заглянуть в исторические вехи, но и глубоко проанализировать современное состояние вычислительной техники. Мы последовательно пройдем путь от тонкостей обращения к данным в памяти, через захватывающую историю поколений ЭВМ, детально рассмотрим знаковую архитектуру IBM PC AT, сравним гигантов микропроцессорной индустрии Intel и IBM, и завершим погружение в сложную, но логичную иерархию систем памяти. Это позволит сформировать целостное представление о том, как взаимосвязаны аппаратные решения и как они формируют мощь и функциональность вычислительных систем настоящего и будущего.

Способы Адресации Команд в ЭВМ и Их Эффективность

Понятие и Классификация Способов Адресации

В основе любой вычислительной системы лежит способность процессора эффективно находить и обрабатывать данные. Именно здесь на сцену выходят способы адресации – своеобразные «навигационные карты», которые определяют, как процессор указывает местоположение операндов (данных, над которыми производится операция) или следующей команды для выполнения. Это не просто технический аспект; от выбора способа адресации напрямую зависит скорость работы программы, ее компактность и гибкость.

Классификация способов адресации охватывает широкий спектр методов, каждый из которых имеет свои уникальные характеристики и области применения: от простейших, где операнд подразумевается, до сложных, где адрес динамически вычисляется в процессе выполнения. Понимание этой классификации критически важно для проектирования эффективных компьютерных архитектур и оптимизации программного обеспечения. Какие же критерии определяют эффективность каждого из них?

Критерии Эффективности Адресации

Когда речь заходит об эффективности способов адресации, мы должны учитывать две основные категории затрат: аппаратные и временные. Эти метрики позволяют количественно оценить, насколько «дорогим» или «быстрым» является тот или иной метод.

Аппаратные затраты (C) включают:

• Затраты аппаратных средств для вычисления исполнительных адресов (C_ВА): Это ресурсы процессора, необходимые для выполнения арифметических и логических операций, чтобы преобразовать адрес, указанный в команде, в фактический физический адрес операнда в памяти. Чем сложнее алгоритм вычисления, тем больше аппаратных средств требуется.
• Затраты памяти на хранение адресных кодов команд (C_ЗУ): Это объем памяти, который занимают сами адресные поля в машинных командах. Чем больше информации об адресе требуется хранить непосредственно в команде, тем длиннее команда и тем больше памяти она занимает.

Исторически и на практике, C_ЗУ обычно значительно превышает C_ВА. Это означает, что экономия памяти, занимаемой кодами адресов, часто является более приоритетной задачей, чем минимизация аппаратных средств для их вычисления, что в итоге влияет на общую стоимость и производительность системы.

Временные затраты (T) определяются суммой:

• Времени формирования исполнительного адреса (T_ФИА): Это время, необходимое процессору для вычисления конечного адреса операнда. Для некоторых способов адресации это может быть нулевое время (если адрес уже готов), для других — несколько тактов процессора.
• Времени выборки или записи операнда (T_ЗУ): Это время, затрачиваемое на непосредственное обращение к памяти для чтения или записи данных по сформированному исполнительному адресу. Это время часто является «узким местом», поскольку скорость работы памяти значительно ниже скорости работы процессора.

Таким образом, общие временные затраты T = TФИА + TЗУ. Очевидно, что цель состоит в минимизации обеих составляющих.

Детальный Анализ Основных Способов Адресации

Рассмотрим теперь конкретные способы адресации, оценивая их с точки зрения упомянутых критериев:

• Неявная адресация:
  • Принцип работы: Местоположение операнда жестко фиксировано и определяется самим кодом операции. В команде нет явного адресного поля; операнд подразумевается (например, вершина стека или определенный регистр).
  • Преимущества: Максимально сокращает длину команды, так как нет необходимости хранить адрес. C_ЗУ минимальны.
  • Недостатки: Ограниченная гибкость, применимо только для специфических операций. T_ФИА = 0, T_ЗУ зависит от типа неявного операнда.
  • Эффективность: Крайне эффективна для стековых машин или операций с аккумулятором, где контекст операнда известен заранее.
• Непосредственная адресация:
  • Принцип работы: Значение самого операнда (константа) является частью машинной команды. Процессору не требуется дополнительно обращаться к памяти для его выборки.
  • Преимущества: Отсутствие T_ЗУ для выборки операнда, поскольку он уже находится в команде. T_ФИА = 0. Уменьшает время выполнения программы.
  • Недостатки: Размер операнда ограничен длиной адресного поля команды. Если константа большая, это может увеличить C_ЗУ.
  • Эффективность: Идеален для работы с небольшими константами, такими как ADD AX, 5 (добавить 5 к регистру AX).
• Прямая адресация:
  • Принцип работы: В адресной части команды содержится непосредственный исполнительный (физический) адрес операнда в памяти.
  • Преимущества: T_ФИА = 0, так как адрес уже готов. Простота реализации.
  • Недостатки: Требует большой разрядности адресного поля для доступа к большой памяти, что значительно увеличивает C_ЗУ (длину машинной команды). Может привести к неэффективному использованию памяти команд.
  • Эффективность: Подходит для небольших адресных пространств или когда адрес фиксирован и известен.
• Косвенная адресация:
  • Принцип работы: Адресный код команды указывает на ячейку памяти, в которой хранится фактический адрес операнда или следующей команды.
  • Преимущества: Позволяет адресовать большую память при коротком адресном поле команды (экономия C_ЗУ). Полезна для указателей и сложных структур данных.
  • Недостатки: Требует дополнительного обращения к памяти для выборки фактического адреса, что увеличивает T_ЗУ на один цикл. Следовательно, T = TФИА + 2*TЗУ (одно обращение за адресом, второе за операндом).
  • Детализация: Дополнительное время, необходимое для косвенной адресации, обычно обусловлено одним дополнительным циклом обращения к памяти для выборки фактического адреса операнда. Это снижает общую скорость выполнения.
• Относительная адресация:
  • Принцип работы: В команде указывается смещение (относительный адрес), которое прибавляется к значению специального регистра (например, указателя команд PC или базового регистра) для формирования исполнительного адреса.
  • Преимущества: Короткие команды передачи управления (например, JUMP +10). Создает «перемещаемые» программы, которые могут быть загружены в любое место памяти без модификации адресов.
  • Недостатки: T_ФИА может быть увеличено из-за операции сложения для вычисления физического адреса.
  • Эффективность: Широко используется для ветвлений и доступа к данным, расположенным относительно текущей позиции кода или базового сегмента.
• Регистровая адресация:
  • Принцип работы: Операнд находится в одном из внутренних регистров процессора.
  • Преимущества: Самый быстрый способ доступа к данным. T_ФИА = 0, T_ЗУ = 0 (нет обращения к внешней памяти). Доступ к данным в регистрах процессора обычно занимает один такт (цикл) работы процессора, что значительно быстрее по сравнению с обращением к оперативной памяти, которое может занимать десятки или сотни тактов.
  • Недостатки: Ограниченное количество регистров.
  • Эффективность: Критически важна для высокопроизводительных вычислений, когда данные активно используются и должны быть максимально близки к процессорным ядрам.
• Индексная адресация:
  • Принцип работы: Исполнительный адрес вычисляется суммированием значения смещения (указанного в команде) и содержимого индексного регистра.
  • Преимущества: Идеален для работы с элементами таблиц, массивов и циклических операций. Позволяет легко перебирать элементы.
  • Недостатки: Требует наличия индексных регистров и может увеличивать T_ФИА.
  • Эффективность: Основа для многих высокоуровневых операций с данными.
• Базовая адресация:
  • Принцип работы: Исполнительный адрес формируется путем сложения значения сдвига (указанного в команде) с содержимым базового регистра.
  • Преимущества: Используется для доступа к структурам данных в памяти, когда базовый адрес структуры хранится в регистре, а сдвиг указывает на конкретное поле. Также позволяет создавать перемещаемые программы.
  • Недостатки: Аналогично индексной, может увеличивать T_ФИА.
  • Эффективность: Широко применяется в операционных системах для управления памятью и в компиляторах для работы с объектно-ориентированными структурами.
• Стековая адресация:
  • Принцип работы: Команды неявно адресуются к элементу стека, расположенному на его вершине. Операции PUSH и POP изменяют указатель стека.
  • Преимущества: Упрощает компиляцию выражений, реализацию подпрограмм и передачу параметров.
  • Недостатки: Только последовательный доступ к элементам.
  • Эффективность: Фундаментальна для реализации вызовов функций, локальных переменных и других механизмов выполнения программ.

Выбор конкретного способа адресации — это всегда компромисс между сложностью аппаратуры, длиной команды, скоростью доступа к данным и гибкостью программирования. Современные процессоры поддерживают множество способов, позволяя компиляторам и программистам выбирать наиболее оптимальный для каждой конкретной задачи.

Эволюция Поколений ЭВМ: Исторический Экскурс и Современность

История вычислительной техники — это летопись стремительного прогресса, где каждое новое поколение ЭВМ не просто прибавляло мощности, но и радикально меняло подходы к взаимодействию человека с машиной. Деление на поколения, хотя и условно, помогает осмыслить эти грандиозные скачки, основанные на революционных изменениях в элементной базе и архитектурных концепциях.

Первое Поколение (1940-е – 1950-е гг.)

На заре компьютерной эры, когда мир только отходил от Второй мировой войны, родилось первое поколение ЭВМ. Эти машины были гигантами как по своим размерам, так и по вкладу в становление науки о вычислениях.

• Элементная база: В сердце этих машин лежали тысячи электронных вакуумных ламп. Каждый ламповый триод, работая как переключатель, генерировал огромное количество тепла и был подвержен частым отказам.
• Характеристики: Представьте себе машину размером с большую комнату, такую как ENIAC. Он весил около 30 тонн, занимал 167 м² площади и содержал 17 468 вакуумных ламп. Его быстродействие составляло всего около 300 операций в секунду. Эти системы отличались огромным тепловыделением, низким быстродействием (от сотен до нескольких тысяч операций в секунду) и крайне малым объемом памяти, что делало их эксплуатацию дорогостоящей и сложной.
• Архитектурные особенности: Именно в этот период произошло становление машин с фон-неймановской архитектурой, которая предусматривала хранение программы и данных в одной памяти. Ввод информации осуществлялся с помощью перфокарт, а программирование часто требовало ручной коммутации штекеров и настройки наборных полей, что делало процесс чрезвычайно трудоемким.
• Значимость: Большинство машин этого периода были экспериментальными. Это была эпоха проб и ошибок, заложившая фундамент для всего дальнейшего развития.
• Примеры:
  • ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), запущенный в 1946 году, был первой крупномасштабной электронной цифровой вычислительной машиной.
  • UNIVAC I (Universal Automatic Computer I), выпущенный в 1951 году, стал одним из первых коммерческих компьютеров. Он использовал 5200 электровакуумных ламп, весил 13 тонн, потреблял 125 кВт электроэнергии и мог выполнять около 1905 операций в секунду при тактовой частоте 2,25 МГц. Его основная память состояла из 1000 72-битных слов. В 1952 году IBM выпустила свою первую ЭВМ с магнитной барабанной памятью объемом 20480 байт и производительностью 8000 операций в секунду, что для того времени было значительным прорывом.

Второе Поколение (конец 1950-х – 1960-е гг.)

Революция пришла с изобретением транзистора, открыв эру второго поколения ЭВМ.

• Элементная база: Вакуумные лампы уступили место компактным и более надежным полупроводниковым элементам — транзисторам.
• Характеристики: Использование транзисторов привело к значительному уменьшению размеров компьютеров, снижению энергопотребления и, что самое важное, к резкому повышению быстродействия — до десятков тысяч и даже миллионов операций в секунду. Параллельно с аппаратными улучшениями шло развитие операционных систем и языков программирования высокого уровня (Fortran, COBOL), что значительно упростило взаимодействие с машинами.
• Архитектурные особенности: Появилась возможность изменять состав внешних устройств. Для оперативной памяти начали использовать ферритовые сердечники и магнитные пленки, а для внешней — дисковые накопители. Именно в это время возникли концепции сверхоперативных запоминающих устройств (СОЗУ) и кэш-памяти, хотя их полноценная реализация пришла позже.
• Примеры:
  • TX-0 (Transistorized Experimental computer), созданный в 1956 году в MIT, был одним из первых полностью транзисторных компьютеров с объемом памяти на магнитных сердечниках в 64К 18-битных слов.
  • IBM 7070 (1958) стала первой транзисторной ЭВМ IBM с хранимой программой, имела от 5000 до 9990 слов основной памяти и скорость около 27 тысяч инструкций в секунду.
  • Советская машина М-20 (1958) достигала 20 тысяч операций в секунду.

Третье Поколение (1960-е – 1970-е / начало 1980-х гг.)

Подлинный прорыв в миниатюризации и стандартизации пришелся на третье поколение, когда в вычислительной технике воцарились интегральные схемы.

• Элементная база: Основу составляли интегральные схемы (ИС), которые позволяли размещать десятки, а затем и сотни транзисторов на одном кремниевом кристалле.
• Характеристики: Размеры компьютеров продолжали уменьшаться, а быстродействие выросло до миллионов и десятков миллионов операций в секунду. Существенно увеличились объемы основной и внешней памяти. Появились развитые операционные системы с мультипрограммным режимом, позволявшие выполнять несколько задач одновременно, что значительно повысило эффективность использования дорогостоящих вычислительных ресурсов.
• Архитектурные особенности: Произошло развитие конфигурации внешних устройств, а также стандартизация средств сопряжения, что облегчило подключение периферии. Магнитные диски стали широко используемым внешним запоминающим устройством.
• Примеры:
  • Серия IBM System/360, анонсированная в 1964 году, стала одним из самых дорогих проектов НИОКР 1960-х годов (около 5 млрд долларов США, что эквивалентно 30 млрд в ценах 2005 года). Эта серия заложила стандарты, такие как 8-битный байт, который до сих пор является основой компьютерной индустрии. Модели, такие как Model 30, имели от 8 до 64 КБ основной памяти на магнитных сердечниках.
  • ЕС ЭВМ (Единая система электронных вычислительных машин) — советский аналог IBM System/360, производилась с 1969 года. Эти машины имели быстродействие от десятков тысяч до миллионов операций в секунду, а объем оперативной памяти составлял от 64 КБ до 16 МБ.

Четвертое Поколение (1970-е / середина 1980-х – 1990-е гг. / по настоящее время)

Пришествие больших и сверхбольших интегральных схем (БИС и СБИС) и появление микропроцессоров (с 1969 г.) ознаменовало собой четвертое поколение, которое в конечном итоге привело к революции персональных компьютеров.

• Элементная база: Миллионы транзисторов на одном кристалле позволили создавать мощные микропроцессоры, интегрирующие в себе все функции центрального процессора.
• Характеристик��: Быстродействие достигло миллионов и сотен миллионов операций в секунду и выше. Широкое распространение получили концепции виртуальной памяти (позволяющей программам использовать больше памяти, чем физически доступно) и многопроцессорных систем с параллельным выполнением операций.
• Значимость: Главным достижением этого поколения стало появление и широкое распространение персональных компьютеров (ПК), сделавших вычислительную мощь доступной для широкого круга пользователей. Именно здесь началась цифровая трансформация общества, изменившая повседневную жизнь каждого человека.

Пятое Поколение (1990-е – настоящее время)

Пятое поколение ЭВМ — это не столько новый виток в элементной базе, сколько изменение парадигмы использования вычислительной техники, ориентированное на искусственный интеллект.

• Направленность: Основная цель — создание систем искусственного интеллекта (ИИ), способных к обучению, рассуждению и пониманию.
• Основные требования: Для этого потребовалось разработать развитый человеко-машинный интерфейс (распознавание речи, образов, естественного языка), а также развитие логического программирования для создания баз знаний и систем ИИ. Это также повлекло за собой поиск новых технологий в производстве и архитектурах компьютеров.
• Архитектурные особенности: Изначально предполагалась двухблочная архитектура: собственно компьютер и «интеллектуальный интерфейс» для понимания естественного языка. Рассматривались перспективы использования оптоэлектронных ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой.
  • Детализация: Изначально японский проект «Пятое поколение ЭВМ» (1982-1992) был амбициозной программой по созданию компьютеров, ориентированных на искусственный интеллект, но завершился без достижения всех поставленных целей из-за технологических ограничений и отсутствия четких научных методик того времени.
  • Детализация: Тем не менее, исследования в рамках проекта способствовали развитию методов представления знаний и параллельного логического вывода в области искусственного интеллекта, заложив основу для будущих прорывов.
  • Детализация: Современное «пятое поколение» характеризуется широкой интеграцией ИИ, машинного обучения и массового параллелизма, часто с использованием специализированного оборудования, такого как графические процессоры (GPU) в суперкомпьютерах. Эти системы строятся на кластерных архитектурах, объединяющих тысячи машин, или используют массивно-параллельные процессоры. Например, в сентябре 2023 года в МГУ был открыт новый суперкомпьютер с архитектурой, оптимизированной для ИИ-исследований, достигающий 400 AI Петафлопс, что демонстрирует текущие приоритеты в развитии вычислительной техники.

Таким образом, эволюция поколений ЭВМ — это не просто смена компонентов, но и изменение философии вычислений, от чистого счета к интеллектуальному взаимодействию, формирующему наше цифровое будущее. Почему же именно эти изменения оказали такое влияние на развитие индустрии?

Архитектура Персонального Компьютера IBM PC AT: Детальный Анализ

В истории вычислительной техники есть несколько знаковых машин, которые не просто представляли собой вершину технологий своего времени, но и заложили основу для будущих поколений. Одной из таких, безусловно, является IBM PC AT (Advanced Technology), выпущенный в 1984 году. Этот персональный компьютер, представляющий третье поколение семейства IBM PC, не просто обеспечил значительный прирост производительности; он ввел множество архитектурных решений и функций, которые сохраняются и поныне, обеспечивая преемственность и совместимость в мире x86-систем. Компьютеры поколения IBM PC AT по праву считаются прародителями всех современных ПК.

Микропроцессор Intel 80286

Сердцем IBM PC AT стал микропроцессор Intel 80286. Он был значительно мощнее своего предшественника, Intel 8088/8086, и открывал новые возможности:

• Рабочая частота: Процессор работал на частоте 6 или 8 МГц. Хотя по современным меркам это кажется ничтожным, по сравнению с 4.77 МГц IBM PC/XT, это был существенный скачок.
• Шины данных и адреса:
  • Имел 16-разрядную шину данных, что позволяло ему обрабатывать данные вдвое быстрее, чем 8-разрядный 8088.
  • Использовал 24-разрядную системную шину адреса, что стало критически важным нововведением. Это позволяло адресовать до 16 МБ оперативной памяти (2²⁴ байт), в то время как предшественники были ограничены 1 МБ.
• Режимы работы:
  • Поддержка защищенного режима: 80286 был первым процессором Intel, который мог работать в защищенном режиме, предоставляя механизмы аппаратной защиты памяти и более эффективной многозадачности. Это была его ключевая особенность.
  • Проблемы совместимости с DOS: Несмотря на возможности защищенного режима, операционная система DOS, доминировавшая в то время, не была спроектирована для его использования. Переключение между реальным и защищенным режимами было сложным и медленным, что на практике ограничивало применение этих новых возможностей для большинства программ.

Системы Памяти IBM PC AT

Организация памяти в IBM PC AT также претерпела значительные изменения:

• Оперативная память (ОЗУ):
  • Базовая модель поставлялась с 256 КБ оперативной памяти, что было в четыре раза больше, чем у базового IBM PC.
  • Предусматривалась возможность расширения до 512 КБ или 3 МБ. Максимальный объем ОЗУ мог достигать 16 МБ благодаря 24-разрядной шине адреса 80286.
  • Детализация: Расширение памяти до 3 МБ и более часто достигалось с помощью специальных карт расширения, таких как «512KB Memory Expansion Option» или «0.5MB to 3MB Memory Expansion Adapter», которые могли содержать дополнительные 256 КБ или 512 КБ чипы RAM. Некоторые сторонние карты могли поддерживать до 12 МБ расширенной памяти, позволяя максимально использовать адресное пространство 80286.
• Постоянная память (ПЗУ / BIOS):
  • В ПЗУ содержалась программа BIOS Setup, которая позволяла программно конфигурировать аппаратные средства компьютера (например, тип дисковода, объем памяти). Это было революционно, так как раньше для таких настроек приходилось использовать физические перемычки на материнской плате.
• CMOS-память:
  • На системной плате IBM PC AT впервые появилась микросхема CMOS-памяти, которая питалась от небольшой батарейки. Эта память хранила все настройки BIOS Setup, которые пользователь устанавливал, и поддерживала часы реального времени (RTC), что позволяло компьютеру «помнить» дату и время даже после выключения.

Шины и Интерфейсы

Система шин IBM PC AT также была значительно модернизирована:

• Системная шина: Включала 16-разрядную шину данных и 24-разрядную шину адреса, напрямую соответствующие возможностям процессора 80286.
• Шина расширения: С IBM PC AT была введена новая шина AT-bus, известная также как ISA 16 бит. Она была механически совместима со старой 8-битной шиной ISA (использовавшейся в IBM PC/XT), что позволяло подключать старые карты расширения. Однако новая шина предоставляла 16-разрядную передачу данных, значительно увеличивая пропускную способность.
  • Детализация: Шина ISA 16 бит (AT-bus) была представлена с IBM PC/AT в 1984 году и широко использовалась в ПК до начала 2000-х годов. Её доминирование продолжалось примерно до середины 1990-х годов, прежде чем она была постепенно вытеснена более современными стандартами, такими как PCI Express. Тем не менее, её влияние на архитектуру ПК было огромным.

Периферийные Устройства и Информационные Потоки

Изменения коснулись и периферийных устройств, а также базовых информационных потоков:

• Клавиатура: Появилась новая 84-клавишная клавиатура с отделенным цифровым блоком и светодиодными индикаторами (Caps Lock, Num Lock, Scroll Lock), которая стала стандартом де-факто для многих лет.
• Видеоадаптер: Опционально предлагался Professional Graphics Controller (PGC). Этот адаптер был предназначен для высокопроизводительных графических приложений (прежде всего CAD) и предлагал разрешение 640×480 пикселей с поддержкой до 256 цветов.
  • Детализация: PGC, выпущенный в 1984 году, был одним из первых графических адаптеров для ПК с аппаратным ускорением 2D и 3D графики. Он имел собственный микропроцессор Intel 8088, 68 КБ ROM и 320 КБ RAM, что позволяло ему выполнять часть графических операций независимо от основного CPU.
• BIOS (Basic Input/Output System): BIOS представлял собой совокупность программ, выполняющихся сразу после включения питания.
  • Процедура POST (Power-On Self-Test): Автоматическое тестирование всех основных устройств компьютера.
  • Загрузка операционной системы: BIOS загружал операционную систему (обычно DOS) в оперативную память.
• Звуковые сигналы BIOS: При обнаружении неисправностей во время POST, BIOS подает специфические звуковые сигналы, которые помогают диагностировать проблемы. Это критически важный инструмент для первичной диагностики, особенно когда видеосистема еще не инициализирована.
  • Детализация: Примеры звуковых сигналов BIOS для IBM PC AT (и многих совместимых систем) включают:
    • Один короткий сигнал: Система в порядке, загрузка продолжается.
    • Два коротких сигнала: Ошибка POST, детали которой обычно отображаются на экране.
    • Один длинный и два коротких сигнала: Проблема с видеоадаптером (MDA, CGA).
    • Один длинный и три коротких сигнала: Ошибка видеоадаптера (EGA/VGA).
    • Непрерывный сигнал: Неисправность источника питания.
    • Повторяющиеся короткие сигналы: Проблема с блоком питания или материнской платой.
    • Один длинный повторяющийся сигнал: Неисправность ОЗУ.
    • Пять коротких сигналов: Проблема с процессором.
    • Шесть коротких сигналов: Ошибка контроллера клавиатуры или DMA.
    • Семь коротких сигналов: Ошибка процессора или видеокарты.
    • Восемь коротких сигналов: Ошибка видеопамяти.
    • Девять коротких сигналов: Ошибка ПЗУ BIOS.
    • Десять коротких сигналов: Ошибка чтения/записи CMOS-памяти.
    • Одиннадцать коротких сигналов: Ошибка кэша L2.

Вклад IBM PC AT в Развитие Компьютерной Техники

IBM PC AT стал поворотным пунктом:

• Прародитель x86-совместимых компьютеров: Его архитектура стала образцом для бесчисленных «клонов» и совместимых машин, что сформировало массовый рынок персональных компьютеров.
• Значительный прирост производительности: Обеспечил прирост в 3-6 раз по сравнению с IBM PC/XT, сделав ПК пригодными для более сложных задач.
• Стимулирование открытой архитектуры: Открытая архитектура IBM PC способствовала появлению множества сторонних производителей аппаратного и программного обеспечения. Это привело к тому, что фокус инноваций постепенно сместился от самой IBM к другим игрокам, таким как Intel (в области микропроцессоров) и Microsoft (в области операционных систем), заложив основу современного IT-ландшафта.

Таким образом, IBM PC AT не просто был компьютером; он стал катализатором, который навсегда изменил мир персональных вычислений. Это позволяет перейти к следующему важному аспекту – сравнению двух гигантов микропроцессорной индустрии.

Сравнительный Анализ Микропроцессоров: Intel x86 и IBM POWER

Микропроцессор — это мозг любой вычислительной системы, и его архитектура определяет производительность, энергоэффективность и области применения. В истории компьютерной индустрии доминировали две мощные архитектуры, каждая из которых оставила свой неизгладимый след: x86 от Intel, ставшая де-факто стандартом для персональных компьютеров, и POWER от IBM, снискавшая славу в мире высокопроизводительных систем. Детальное сравнение ключевых представителей этих семейств позволяет понять принципы их эволюции и вклад в развитие вычислительной техники.

Эволюция Микропроцессоров Intel x86

Микропроцессоры Intel x86 (а позднее IA-32) характеризуются приверженностью принципу обратной совместимости, что означает возможность запуска программ, написанных для более старых моделей, без модификаций. Это было ключевым фактором их успеха на массовом рынке ПК.

• Intel i386 (выпущен 1985 г.):
  • Первый 32-битный микропроцессор для персональных компьютеров. Это был колоссальный скачок от 16-битных предшественников.
  • Имел полную 32-разрядную архитектуру с 32-разрядными регистрами и шинами, что позволило адресовать до 4 ГБ физической памяти.
  • Работал на частотах от 12 до 40 МГц.
  • Ключевые инновации: Внедрил страничное преобразование памяти, улучшенную поддержку многозадачности и аппаратной защиты, а также виртуальный режим 8086, позволявший эффективно эмулировать несколько экземпляров 8086-процессора для старых программ.
  • Обладал увеличенным буфером предвыборки команд (16 байт), что повышало эффективность конвейера.
  • Использовался в таких системах, как IBM AT 386 и IBM PS/2-80, заложив основу для Windows-систем.
• Intel i486 (развитие 386):
  • Представлял собой высокопроизводительное устройство, полностью совместимое с 386, но значительно оптимизированное.
  • Конвейерная обработка: Наиболее часто выполняемые команды исполнялись за один такт (цикл), что обеспечивало быстродействие, сравнимое с RISC-процессорами того времени.
    • Детализация: Это достигалось благодаря пятиступенчатому конвейеру, где все стадии были привязаны к одному циклу, что сокращало время выполнения инструкций.
  • Интеграция на кристалле: Впервые интегрировал на одном кристалле центральный процессор, блок обработки данных с плавающей запятой (FPU), диспетчер памяти (MMU), блок предварительной выборки команд и данных, интерфейс магистрали и 8 КБ кэш-памяти первого уровня (L1), единой для данных и инструкций. Эта интеграция значительно снижала задержки и повышала общую производительность.
  • Улучшенный FPU и встроенный кэш удваивали производительность целочисленных операций по сравнению с i386 на той же тактовой частоте.
• Intel Pentium (выпущен 1993 г.):
  • Процессор пятого поколения Intel. Отказавшись от числового индекса, Intel представила новое имя, ставшее нарицательным.
  • Ключевые отличия от 486:
    • 64-битная шина данных: Удвоила пропускную способность передачи данных между процессором и памятью.
    • Суперскалярная архитектура: Возможность выполнения двух команд за один такт благодаря двум параллельным конвейерам (u- и v-конвейеры).
    • Симметричная многопроцессорная работа (SMP): Возможность использования нескольких процессоров Pentium в одной системе.
    • Раздельное кэширование: В отличие от унифицированного кэша i486, Pentium имел раздельный L1 кэш для программного кода и данных.
    • Детализация: Размер кэша L1 был удвоен по сравнению с i486, с 8 КБ для данных и 8 КБ для инструкций, что в сумме составляло 16 КБ.
    • Улучшенный FPU: Значительно повысил производительность операций с плавающей запятой.
    • Механизм предсказания адресов ветвления: Минимизировал простои конвейера при условных переходах.
  • Дал жизнь последней универсальной платформе для ПК — Socket 7.
• Intel Pentium Pro (выпущен 1995 г.):
  • Процессор шестого поколения Intel (микроархитектура P6), знаменовавший собой кардинальные изменения.
  • Позиционирование: Изначально ориентирован на серверы и рабочие станции, поддерживал многопроцессорные конфигурации (до 4 процессоров).
  • Принципиально новая архитектура: Разработан независимо от процессоров пятого поколения, что позволило внедрить революционные концепции.
  • Технологии динамического исполнения: Включали изменение порядка исполнения инструкций (out-of-order execution), множественное предсказание ветвлений, анализ потока данных и спекулятивное исполнение (speculative execution) для повышения эффективности использования ресурсов процессора.
  • Двойная независимая шина (Dual Independent Bus — DIB): Устраняла ограничения пропускной способности памяти, обеспечивая параллельный доступ к системной шине и кэшу L2.
  • Интегрированный в процессор кэш L2 (256 или 512 КБ) работал на частоте ядра, что было уникальным для того времени решением и обеспечивало крайне низкие задержки.
  • RISC-подобный микрокод: Машинные коды x86-ассемблера внутри процессора декодировались в более простые, RISC-подобные микрооперации, что позволяло эффективно применять оптимизации динамического исполнения.

Архитектура Микропроцессоров IBM POWER

В то время как Intel доминировала на рынке ПК, IBM развивала собственную мощную архитектуру, ориентированную на высокопроизводительные вычисления.

• Архитектура POWER: Это сокращение от Performance Optimization With Enhanced RISC, что четко указывает на её природу. POWER — это микропроцессорная архитектура RISC (Reduced Instruction Set Computer), разработанная и постоянно развиваемая компанией IBM.
• Применение: Процессоры POWER используются в широком спектре устройств: от серверов и суперкомпьютеров (например, Summit и Sierra, одни из мощнейших суперкомпьютеров мира) до встраиваемых систем и рабочих станций.
• Ключевые особенности:
  • Высокая производительность и масштабируемость: Архитектура POWER спроектирована для работы в многопроцессорных и многопоточных средах.
  • Эффективность в многопоточных нагрузках: Благодаря развитым механизмам аппаратной поддержки м��огопоточности, POWER-процессоры демонстрируют отличные результаты в параллельных вычислениях.
  • Поддержка больших объемов памяти: Способность эффективно работать с терабайтами оперативной памяти.
  • Встроенные функции шифрования и безопасности: Интеграция аппаратных ускорителей для криптографических операций и механизмов защиты данных.
• Передовые техпроцессы: IBM демонстрирует лидерство в применении передовых техпроцессов.
  • Детализация: Например, в мае 2021 года IBM представила первый в мире 2-нанометровый чип на транзисторах, способный разместить 50 миллиардов транзисторов на площади размером с ноготь. Это обещает повышение производительности на 45% или снижение энергопотребления на 75% по сравнению с 7-нм чипами, что является показателем постоянного стремления IBM к технологическому превосходству.
• Поколения: Семейство POWER постоянно обновляется: POWER, POWER2, POWER3, POWER4, POWER5, POWER6, POWER7, POWER8, POWER9, POWER10.
  • POWER9: Производился по 14-нм техпроцессу, содержал 8 миллиардов транзисторов, имел до 24 ядер, 120 МБ кэша L3 и скорость доступа к L3 до 7 ТБ/с.
  • POWER10: Производится с использованием 7-нм техпроцесса, содержит 18 миллиардов транзисторов, демонстрирует трехкратное преимущество в энергоэффективности по сравнению с POWER9, что критически важно для суперкомпьютеров и дата-центров.
• Экономические аспекты: Процессоры IBM POWER и системы на их основе, как правило, дороже конкурентов и требуют специализированного оборудования и программного обеспечения, но предлагают бескомпромиссную производительность и надежность для критически важных задач.

Вклад в Развитие Вычислительной Техники

• Intel x86: Стал доминирующей архитектурой для персональных компьютеров, обеспечивая массовость, повсеместную совместимость и постоянный рост производительности через увеличение разрядности, интеграцию функций и развитие микроархитектур. Его влияние на цифровую жизнь миллиардов людей неоспоримо.
• IBM POWER: Внес значительный вклад в развитие высокопроизводительных вычислений (HPC), серверов и суперкомпьютеров. Предлагая решения с высокой параллельностью, масштабируемостью и энергоэффективностью, IBM POWER часто опережает конкурентов в применении передовых техпроцессов, формируя будущее научных исследований и корпоративных решений.

Это сравнение подчеркивает две различные, но равнозначно важные ветви развития микропроцессорной техники, каждая из которых играет свою уникальную роль в глобальной вычислительной инфраструктуре. И как же все эти мощные процессоры взаимодействуют с различными типами памяти, составляющими основу любой ЭВМ?

Иерархическая Структура Памяти в Современных ЭВМ

Представьте себе мозг, который хранит все воспоминания, но при этом для мгновенной обработки информации использует лишь самые актуальные данные, держа их «под рукой». Примерно так же работает и иерархическая структура памяти в современных электронных вычислительных машинах. Это сложная, многоуровневая система устройств, предназначенных для запоминания, хранения и выдачи информации, которая умело сочетает в себе огромную емкость с высочайшим быстродействием и экономической эффективностью.

Общие Принципы Иерархии Памяти

Иерархия памяти основана на фундаментальном компромиссе: чем ближе память к центральному процессору, тем она быстрее и дороже, но тем меньше её объем. И наоборот, чем дальше от процессора, тем она медленнее и дешевле, но тем больше её емкость.

• Определение иерархии памяти: Это многоуровневая организация различных типов запоминающих устройств, расположенных по принципу «пирамиды» в зависимости от их скорости, объема и стоимости.
• Соотношение объема, скорости и стоимости:
  • При движении по уровням иерархии от процессора вниз:
    • Увеличивается объем памяти.
    • Снижается скорость доступа (увеличивается время доступа).
    • Уменьшается стоимость хранения единицы информации.
• Принцип локальности по обращению («правило 90/10»): Этот эмпирический принцип гласит, что в течение коротких промежутков времени программы склонны обращаться лишь к небольшой части своего адресного пространства. Это позволяет эффективно использовать кэш-память, перенося в неё наиболее часто используемые данные и инструкции.

Уровни Иерархии Памяти

Рассмотрим каждый уровень иерархии памяти, двигаясь от самого быстрого и близкого к процессору к самым медленным и объемным:

• 1. Регистры Процессора (Сверхоперативная Память, СОЗУ):
  • Роль: Являются неотъемлемой частью самого процессора. Они обеспечивают мгновенное временное хранение программных объектов, операндов, их адресов и промежуточных результатов операций. Без регистров процессор не смог бы выполнять никакие вычисления.
  • Характеристики:
    • Объем: Наименьший объем в иерархии — всего единицы или десятки машинных слов. Например, в современных 64-битных процессорах регистры общего назначения имеют размер 64 бита (8 байт).
    • Быстродействие: Максимальное быстродействие, соизмеримое с быстродействием процессора. Доступ к регистрам происходит за один такт работы процессора, без каких-либо задержек, связанных с внешней памятью.
• 2. Кэш-память (Cache):
  • Роль: Промежуточная высокоскоростная память, стратегически расположенная между процессором и оперативной памятью. Её главная задача — хранить наиболее часто используемые данные и команды, тем самым согласуя полосу пропускания процессора и ОЗУ и значительно уменьшая среднее время доступа к данным. Кэш работает «прозрачно» для программиста, управляясь аппаратными механизмами.
  • Классификация: Современная кэш-память имеет многоуровневую структуру:
    • L1 (первого уровня): Самый быстрый и маленький кэш. Расположен непосредственно в каждом ядре процессора и часто разделен на кэш для данных и кэш для инструкций. Хранит данные и команды, обрабатываемые в текущий момент. Объем обычно от 32 КБ до 128 КБ на ядро.
    • L2 (второго уровня): Больше по объему, чем L1. Также находится рядом с ядрами и может обслуживать одно или несколько ядер одновременно. Объем обычно от 256 КБ до 2 МБ.
    • L3 (третьего уровня): Самый удаленный от процессорных ядер уровень кэша, имеет наибольший объем и обычно является общим для всех ядер процессора (или группы ядер). Объем обычно от 4 МБ до 64 МБ и более.
  • Принцип работы: Когда процессор запрашивает данные, он сначала проверяет кэш. Если данные найдены («кэш-попадание»), они мгновенно считываются. Если данных нет («кэш-промах»), они выбираются из следующего уровня памяти (например, ОЗУ) и копируются в кэш для будущего использования. Данные между кэшем и памятью передаются блоками (линиями кэша).
  • Тип памяти: Реализуется на статической оперативной памяти (SRAM), которая быстрее, дороже и имеет меньшую плотность, чем динамическая память.
• 3. Оперативная Память (ОЗУ / RAM — Random Access Memory):
  • Роль: Внутренняя энергозависимая память с произвольным доступом, которая служит для временного хранения программ, исходных данных, промежуточных и конечных результатов, непосредственно используемых процессором во время работы.
  • Классификация (по способу хранения информации):
    • Динамическая память (DRAM — Dynamic RAM): Основной тип ОЗУ в современных ПК. Запоминающим элементом является конденсатор, который хранит заряд. Из-за токов утечки конденсатор требует периодической регенерации (подзарядки) для сохранения данных. Она более дешевая и имеет более высокую плотность (больше данных на меньшей площади), чем SRAM.
    • Статическая память (SRAM — Static RAM): В отличие от DRAM, запоминающим элементом является триггер (состоящий из 4-6 транзисторов), который не требует регенерации для сохранения данных (при условии наличия питания). SRAM значительно быстрее и дороже DRAM, но при этом менее плотная. Используется в кэш-памяти.
  • Принципы работы: Обеспечивает произвольный доступ к любой ячейке памяти за примерно одинаковое время.
  • Характеристики:
    • Объем: В современных персональных компьютерах (по состоянию на конец 2025 года) комфортный объем ОЗУ для работы и учебы составляет не менее 16 ГБ. Для игр рекомендуется 32 ГБ, а для профессиональной работы с фото, видео и 3D-моделированием оптимальным объемом считается 64 ГБ и более.
    • Быстродействие: Зависит от тактовой частоты (измеряется в МГц) и таймингов (временных задержек, таких как CAS Latency (CL), RAS Precharge (RP), Row Active Time (RCD), которые указывают на количество тактов, необходимых для выполнения различных операций). Современная ОЗУ представлена стандартами DDR4, работающими на частотах от 2133 до 4600 МГц, и DDR5, которая начинается с 4800 МГц и может достигать 6400 МГц и выше (до 8000 МГц в режиме оверклокинга).
    • Энергозависимость: Теряет свое содержимое при отключении питания.
• 4. Постоянная Память (ПЗУ / ROM — Read Only Memory):
  • Роль: Энергонезависимая память, используемая для хранения неизменяемой системной информации. Это включает программы BIOS (Basic Input/Output System), программы начальной загрузки операционной системы, программы тестирования устройств (POST) и некоторые драйверы базовой системы ввода-вывода.
  • Классификация: Современные типы ПЗУ включают Flash Memory (перепрограммируемая постоянная память, используемая в SSD, USB-флешках и микросхемах BIOS) и EEPROM (электрически стираемая программируемая постоянная память).
  • Принципы работы: В классическом ПЗУ информация «зашивается» при изготовлении, и из неё можно только считывать. Flash-память допускает многократную перезапись, что позволяет обновлять BIOS.
  • Дополнительная роль: В BIOS также содержится программа настройки конфигурации компьютера (SETUP), позволяющая пользователю установить или изменить характеристики устройств.
• 5. Внешняя Память (ВЗУ):
  • Роль: Представляет собой долговременное хранилище больших объемов данных, которое не зависит от питания и сохраняет информацию даже после выключения компьютера.
  • Примеры:
    • Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД/винчестеры): Традиционные механические устройства.
    • Твердотельные накопители (SSD/Flash): Современные высокоскоростные накопители на основе Flash-памяти.
    • Оптические диски (CD/DVD/Blu-ray): Для хранения и распространения мультимедиа и данных.
    • Магнитные ленты: Для архивного хранения и резервного копирования огромных объемов данных.
  • Характеристики:
    • Обладает большой емкостью (от десятков гигабайт до терабайт и более), что делает её идеальной для хранения операционных систем, программ, документов, мультимедиа.
    • Значительно меньшим быстродействием по сравнению с ОЗУ.
    • Детализация: В 2025 году для системного диска рекомендуется SSD объемом не менее 240 ГБ (хотя 500 ГБ — более комфортный минимум). Для хранения больших объемов данных — от 500 ГБ и выше. Для игрового ПК накопитель на 1 ТБ уже стал минимумом, а 2 ТБ считается более практичным решением. Традиционные HDD по-прежнему предлагают больший объем по более низкой цене, часто используясь для хранения резервных копий и мультимедиа.
  • Принципы работы: Может быть с произвольным доступом (HDD, SSD) или последовательным доступом (магнитные ленты).

Единицы Измерения Памяти и Дополнительные Характеристики

Для количественного измерения информации и объема памяти используются следующие единицы:

• Бит (bit): Минимальная единица информации, представляющая собой двоичный разряд (0 или 1).
• Байт (byte): Основная единица хранения и обработки цифровой информации, равная 8 битам.
• Килобайт (КБ / KB): 1024 байта (2¹⁰ байт).
• Мегабайт (МБ / MB): 1024 килобайта (2²⁰ байт).
• Гигабайт (ГБ / GB): 1024 мегабайта (2³⁰ байт).
• Терабайт (ТБ / TB): 1024 гигабайта (2⁴⁰ байт).
• Существуют и более крупные единицы: петабайт (ПБ), эксабайт (ЭБ), зеттабайт (ЗБ), йоттабайт (ЙБ).

Дополнительные характеристики памяти:

• Время доступа: Промежуток времени между выдачей запроса на чтение и моментом поступления запрошенного слова из памяти. Чем меньше время доступа, тем быстрее память.
• Длительность цикла памяти: Минимальное время между двумя последовательными обращениями к памяти. Эта характеристика важна для оценки максимально возможной частоты обращений к памяти.

Иерархическая структура памяти, с её многообразием типов и характеристик, является краеугольным камнем архитектуры современных ЭВМ, обеспечивая баланс между скоростью, объемом и стоимостью, необходимый для эффективной работы сложных программ и операционных систем.

Заключение

Путешествие по миру архитектуры ЭВМ, от базовых способов адресации до сложной иерархии памяти, демонстрирует глубокую взаимосвязь между аппаратными решениями и программной логикой, формирующими основу всех современных вычислительных систем. Мы увидели, как каждый шаг в эволюции компьютеров, от ламповых гигантов первого поколения до интеллектуально-ориентированных систем современности, был обусловлен не только технологическими прорывами в элементной базе, но и стремлением к повышению эффективности, скорости и удобства использования.

Анализ различных способов адресации команд показал, что выбор метода указания операндов — это не просто технический нюанс, а стратегическое решение, напрямую влияющее на затраты оборудования и, что более критично, на скорость выполнения программ. От мгновенной регистровой адресации до более медленной, но гибкой косвенной, каждый способ находит свое применение, оптимизируя потоки данных в пределах процессора и памяти.

Эволюция поколений ЭВМ явилась убедительным доказательством того, что прогресс в вычислительной технике — это непрерывный процесс, двигаемый инновациями в микроэлектронике и архитектурных концепциях. Мы проследили путь от машин, занимающих целые залы, к сверхмощным микропроцессорам, что привело к появлению персональных компьютеров и, в конечном итоге, к фокусу на искусственном интеллекте и массовом параллелизме, как это видно на примере суперкомпьютеров МГУ, демонстрирующих петафлопсные мощности в задачах ИИ.

Детальное исследование архитектуры IBM PC AT выявило его ключевую роль как прародителя всех современных x86-совместимых компьютеров. Введение 16-разрядных шин, 24-разрядной адресации, CMOS-памяти и шины ISA 16 бит не только обеспечило значительный прирост производительности, но и заложило стандарты, многие из которых сохраняют актуальность и поныне, обеспечивая необходимую совместимость в постоянно меняющемся мире технологий.

Сравнительный анализ микропроцессоров Intel x86 и IBM POWER подчеркнул два различных, но одинаково значимых подхода к созданию вычислительных ядер. Процессоры Intel, эволюционируя от i386 до Pentium Pro, последовательно увеличивали разрядность, интегрировали кэш и FPU, внедряли суперскалярные и динамические архитектуры, формируя доминирующую платформу для ПК. В то же время, архитектура IBM POWER, с её RISC-природой и акцентом на масштабируемость и параллелизм, стала флагманом в сегменте серверов и суперкомпьютеров, демонстрируя лидерство в применении передовых техпроцессов, таких как 2-нм чипы.

Наконец, погружение в иерархическую структуру памяти позволило понять, как многоуровневая организация (от сверхбыстрых регистров процессора и многоуровневого кэша до оперативной и внешней памяти) обеспечивает оптимальный баланс между скоростью, объемом и стоимостью. Актуальные данные на 2025 год по объемам ОЗУ и SSD показывают, что требования к памяти продолжают расти, подтверждая её критическую роль в производительности современных систем.

В совокупности, эти аспекты формируют полное и глубокое понимание архитектуры ЭВМ – дисциплины, которая продолжает динамично развиваться, постоянно переосмысливая границы возможного и определяя наше цифровое будущее. Для студента технического вуза это знание является не просто академической базой, но и фундаментом для дальнейших инноваций и профессионального роста.

Список использованной литературы

1. Ассемблер Intel x86-64 | Режимы адресации. Косвенная адресация. URL: https://metanit.com/assembler/x86-64/2.3.php (дата обращения: 13.10.2025).
2. Бабаев А. Таблица звуковых сигналов BIOS материнской платы. URL: https://babaev.net/bios-beep-codes-table-motherboard/ (дата обращения: 13.10.2025).
3. Введение. Роль и значение ВТ в современном обществе. Области применения персональных компьютеров. URL: https://studfile.net/preview/417243/page:3/ (дата обращения: 13.10.2025).
4. Глубокое погружение в технические характеристики оперативной памяти ПК. URL: https://smart.md/blog/glubokoe-pogruzhenie-v-tehnicheskie-harakteristiki-operativnoj-pamyati-pk/ (дата обращения: 13.10.2025).
5. Годовщина выпуска IBM PC: Как один компьютер изменил мир технологий. URL: https://habr.com/ru/news/835703/ (дата обращения: 13.10.2025).
6. Единицы измерения информации. URL: https://wj3.ru/blog/edinitsy-izmereniya-informatsii/ (дата обращения: 13.10.2025).
7. Единицы измерения цифровой информации и объёмы данных. Рассказывают специалисты Лаборатории Памяти. URL: https://lab-memory.ru/articles/ediniczyi-izmereniya-czifrovoj-informaczii/ (дата обращения: 13.10.2025).
8. Звуковые сигналы BIOS. URL: https://appspb.ru/remont-materinskih-plat/zvukovye-signaly-bios.html (дата обращения: 13.10.2025).
9. IBM PC в промышленности. URL: https://www.itweek.ru/tech/article/detail.php?ID=119436 (дата обращения: 13.10.2025).
10. IBM PC/AT. URL: https://habr.com/ru/articles/535492/ (дата обращения: 13.10.2025).
11. IBM Power CPU Vs Intel. URL: https://ms.codes/ibm-power-cpu-vs-intel/ (дата обращения: 13.10.2025).
12. IBM Processor. URL: https://www.ru.all-batteries.com/ibm-processor/ (дата обращения: 13.10.2025).
13. IBM-архитектура: процессор, адреса памяти, последовательный и параллельный порт. URL: https://studfile.net/preview/1039866/page:11/ (дата обращения: 13.10.2025).
14. История IBM PC. URL: https://habr.com/ru/companies/selectel/articles/689038/ (дата обращения: 13.10.2025).
15. История развития вычислительной техники : поколения ЭВМ. URL: https://prog-cpp.ru/history/ (дата обращения: 13.10.2025).
16. Как устроена оперативная память и как она работает. URL: https://club.dns-shop.ru/blog/t-103-operativnaya-pamyat/19632-kak-ustroena-operativnaya-pamyat-i-kak-ona-rabotaet/ (дата обращения: 13.10.2025).
17. Категория:Микропроцессоры фирмы IBM. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Категория:Микропроцессоры_фирмы_IBM (дата обращения: 13.10.2025).
18. Кеш память: зачем нужна и как она влияет на производительность процессора. URL: https://www.skysmart.ru/articles/it/kesh-pamyat-chto-eto-i-kak-ona-rabotaet/ (дата обращения: 13.10.2025).
19. Классификация и иерархическая структура памяти ЭВМ. Основная память ЭВМ. ОЗУ. ПЗУ. СОЗУ. URL: https://skarlupka.ru/informatics/24-klassifikaciya-i-ierarhicheskaya-struktura-pamyati-evm-osnovnaya-pamyat-evm-ozu-pzu-sozu.html (дата обращения: 13.10.2025).
20. Компьютерная память. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Компьютерная_память (дата обращения: 13.10.2025).
21. Кэш память: что это такое и как она работает — Подробное объяснение. URL: https://skyeng.ru/articles/kesh-pamyat/ (дата обращения: 13.10.2025).
22. Кэш-память. Архитектура ЭВМ. Лекция 11. URL: https://www.intuit.ru/studies/courses/2165/596/lecture/13938 (дата обращения: 13.10.2025).
23. Логические и арифметические основы и принципы работы ЭВМ. Лекция 11: Система кодирования команд. Способы адресации. URL: https://www.intuit.ru/studies/courses/2165/596/lecture/13936 (дата обращения: 13.10.2025).
24. Майер Р.В. Информатика: Кодирование информации. Принципы работы ЭВМ. URL: https://studfile.net/preview/6920556/page:31/ (дата обращения: 13.10.2025).
25. Микроархитектуры процессоров. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем. URL: https://siblec.ru/vychislitelnye-sistemy/struktura-mikroprotsessorov/mikroarxitektury-protsessorov (дата обращения: 13.10.2025).
26. Новая история x86: от 386 до Pentium. URL: https://itc.ua/articles/novaya-istoriya-x86-от-386-до-pentium/ (дата обращения: 13.10.2025).
27. Обзор новых типов памяти для серверов и систем хранения данных. URL: https://habr.com/ru/companies/selectel/articles/538054/ (дата обращения: 13.10.2025).
28. Объем или частота, сколько нужно оперативной памяти в 2020 году?. URL: https://habr.com/ru/companies/kingston_technology/articles/518656/ (дата обращения: 13.10.2025).
29. Основные признаки отличия поколений ЭВМ. URL: https://videouroki.net/razrabotki/osnovnye-priznaki-otlichiya-pokolenii-evm.html (дата обращения: 13.10.2025).
30. Память компьютера: виды, классификация, предназначение. URL: https://otus.ru/journal/vidy-pamyati-kompyutera/ (дата обращения: 13.10.2025).
31. Память ЭВМ. URL: https://slovar.cc/rus/bse/1393730.html (дата обращения: 13.10.2025).
32. Пентагон — Ремонт ноутбуков в Москве | Сервисный центр Rembook. URL: https://rembook.ru/kompyutery/pentium (дата обращения: 13.10.2025).
33. Поколения компьютеров — история развития вычислительной техники. URL: https://triz-ri.ru/novosti/pokoleniya-kompyuterov-istoriya-razvitiya-vychislitelnoy-tehniki (дата обращения: 13.10.2025).
34. Поколения ЭВМ. URL: https://e-mogilev.by/content/file/informatics/inform-1-1.htm (дата обращения: 13.10.2025).
35. Поколения ЭВМ: характеристики, размеры, годы применения — Цифровой океан. URL: https://digitalocean.ru/blog/generations-of-computers-characteristics-sizes-and-years-of-application (дата обращения: 13.10.2025).
36. Полная история процессоров Pentium — от А до M. URL: https://habr.com/ru/companies/selectel/articles/563450/ (дата обращения: 13.10.2025).
37. Понятие о единицах измерения информации и объема памяти эвм. URL: https://infourok.ru/ponyatie-o-edinicah-izmereniya-informacii-i-obema-pamyati-evm-3047248.html (дата обращения: 13.10.2025).
38. Последовательность звуковых сигналов БИОС AWARD, AMI, IBM, AST, Phoenix, Compaq, DELL, Quadtel. URL: https://nastroyka.info/posledovatelnost-zvukovyh-signalov-bios-award-ami-ibm-ast-phoenix-compaq-dell-quadtel/ (дата обращения: 13.10.2025).
39. POWER. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/POWER (дата обращения: 13.10.2025).
40. Power 9: подробности о процессорах на новой архитектуре от IBM. URL: https://habr.com/ru/companies/ibm/articles/310328/ (дата обращения: 13.10.2025).
41. Производительность процессоров — рейтинг (таблица). URL: https://itskills.ru/processor-rating/ (дата обращения: 13.10.2025).
42. Развитие процессоров Intel: 1971-1993. URL: https://overclockers.ru/lab/show/15942/Razvitie-processorov-Intel-1971-1993 (дата обращения: 13.10.2025).
43. Расшифровка звуковых сигналов компьютеров и ноутбуков. URL: https://f1comp.ru/kompyutery/rasshifrovka-zvukovyx-signalov-kompyuterov-i-noutbukov/ (дата обращения: 13.10.2025).
44. Режимы адресации — Микропроцессоры. URL: https://e-mogilev.by/content/file/microprocessors/Microprocessors-2.5.htm (дата обращения: 13.10.2025).
45. Сравнение процессоров Intel сore-i7, Intel Xeon, Intel Xeon Phi и IBM Power 8 на примере задачи восстановления начальных данных. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sravnenie-protsessorov-intel-sore-i7-intel-xeon-intel-xeon-phi-i-ibm-power-8-na-primere-zadachi-vosstanovleniya-nachalnyh-dannyh (дата обращения: 13.10.2025).
46. Способы адресации операндов. Косвенная и косвенная регистровая адресации. URL: https://vssit.ucoz.ru/index/sposoby_adresacii_operandov_kosvennaja_i_kosvennaja_registrovaja_adresacii/0-22 (дата обращения: 13.10.2025).
47. Статическая и динамическая память. URL: https://studfile.net/preview/417243/page:13/ (дата обращения: 13.10.2025).
48. Учебный курс. Часть 14. Режимы адресации. URL: https://www.fasmworld.ru/node/14 (дата обращения: 13.10.2025).
49. Форматы команд и способы адресации ЭВМ. URL: https://ppt-online.org/462151 (дата обращения: 13.10.2025).
50. Функции и назначение постоянной памяти в компьютере. URL: https://skyeng.ru/articles/funkcii-i-naznachenie-postoyannoj-pamyati-v-kompyutere/ (дата обращения: 13.10.2025).
51. IBM PC/AT. URL: https://evmhistory.ru/ibmpcat (дата обращения: 13.10.2025).
52. Подробности о процессорах IBM POWER10: SMT8, OMI DDR5, PCIe 5.0 и PowerAXON 2.0. URL: https://www.servernews.ru/1012170 (дата обращения: 13.10.2025).
53. Способы адресации команд. Ответы на экзаменационные вопросы [ОргЭВМ, 2017, Холод]. URL: https://studfile.net/preview/456935/page:47/ (дата обращения: 13.10.2025).
54. BIOS: диагностика неисправностей звуковые сигналы. URL: https://hetmanrecovery.com/ru/recovery_news/bios-beep-codes-diagnosis.htm (дата обращения: 13.10.2025).
55. Компания IBM создала первый в мире 2 нм процессор и изготовила тестовые образцы. URL: https://habr.com/ru/companies/selectel/articles/556096/ (дата обращения: 13.10.2025).