Контрольная работа: Реалізація суперскалярної обробки в Athlon 64.2. SpeedFan 4.27, тестування температури CPU, HHD, швидкості кулерів

Коли високопродуктивний процесор, подібний Pentium 4, працює в реальному режимі, він нагадує "Turbo 8088". Слово "Turbo" означає, що процесор має перевагу в швидкодії при виконанні 16-розрядних програм, хоча він може виконувати тільки 16-розрядні команди і звертатися до пам'яті в межах все того ж 1 Мбайт, передбаченого картою пам'яті процесора 8088. Тому, навіть якщо у вас система з Pentium 4 або Athlon XP і оперативною пам'яттю ємкістю 256 Мбайт, при виконанні Windows 3x або DOS насправді використовується тільки перший мегабайт пам'яті, а останні 127 практично не застосовуються!

У зв'язку з цим було потрібно нові операційні системи і додатки, які б могли використовувати всі переваги сучасних процесорів в 32-розрядному захищеному режимі. Проте деякі користувачі спочатку чинили опір усіляким спробам переходу до 32-розрядного середовища. Співтовариство користувачів виявилося вельми стійким в своїх привязанностях і не бажало змінювати звичок. Я, признаюся, був одним з них!

Із-за опору користувачів, 32-розрядні операційні системи, такі, як Unix і її різновиди (наприклад, Linux), OS/2 і навіть Windows NT/2000/XP, розповсюджувалися на ринку персональних комп'ютерів досить мляво. З перерахованих систем Windows XP стала по-справжньому широко поширеним програмним продуктом багато в чому завдяки величезній популярності Windows 95/98/Ме (змішані 16/32-разрядные системи).

Останньою повністю 16-розрядною операційною системою була Windows серії Зx. Хоча насправді вона працювала як надбудова DOS.

Такі 64-розрядні процесори, як Itanium і AMD Opteron, призначені для використання в могутніх промислових серверах, тоді як процесор Athlon 64 створений безпосередньо для настільних систем. Обидва процесори сумісні зі всім існуючим 32-розрядним програмним забезпеченням. Але для того, щоб скористатися властивостями процесора в повному об'ємі, буде потрібно повноцінні 64-розрядні операційні системи і додатки. Microsoft вже випустила 64-розрядні версії операційної системи Windows XP, тоді як різними компаніями створюються 64-розрядні застосування для серверів і робочих станцій.

Віртуальний реальний режим

Для зворотної сумісності 32-розрядна система Windows використовує третій режим в процесорі — віртуальний реальний режим. По суті, це режим виконання 16-розрядного середовища (реальний режим), реалізований усередині 32-розрядного захищеного режиму (тобто віртуально, а не реально). Виконуючи команди у вікні підказки DOS усередині Windows, ви створюєте віртуальний сеанс реального режиму. Оскільки захищений режим є достовірно багатозадачним, фактично можна виконувати декілька сеансів реального режиму, причому в кожному сеансі власне програмне забезпечення працює на віртуальному комп'ютері. І всі ці застосування можуть виконуватися одночасно, навіть під час роботи інших 32-розрядних програм.

Звернете увагу на те, що будь-яка програма, що виконується у віртуальному вікні реального режиму, може звертатися тільки до пам'яті об'ємом до 1 Мбайт, причому для кожної такої програми це буде перший і єдиний мегабайт пам'яті в системі. Іншими словами, якщо ви виконуєте додаток DOS у віртуальному реальному вікні, йому буде доступна пам'ять тільки об'ємом до 640 Кбайт. Так відбувається тому, що є тільки 1 Мбайт загальної оперативної пам'яті в 16-розрядному середовищі, а верхні 384 Кбайт зарезервовано для системи. Віртуальне реальне вікно повністю імітує середовище процесора 8088, і, якщо не враховувати швидкодію, програмне забезпечення виконуватиметься так, як воно виконувалося першим РС в реальному режимі. Кожна віртуальна машина отримує власний 1 Мбайт адресного простору і власний екземпляр реальних апаратних подпро грам управління апаратурою (базову систему введення-виводу), причому при цьому емулюються всі регістри і можливості реального режиму.

Віртуальний реальний режим використовується при виконанні 16-розрядних програм у вікні DOS. При запуску додатку DOS операційна система Windows створює віртуальну машину DOS, на якій це застосування може виконуватися.

Важливо відзначити, що всі процесори Intel (а також AMD і Cyrix) при включенні живлення починають працювати в реальному режимі. При завантаженні 32-розрядна операційна система автоматично перемикає процесор в 32-розрядний режим і управляє їм в цьому режимі.

Деякі додатки DOS і Windows Зx- поводяться непередбаченим чином, тобто роблять речі, які не підтримуються навіть у віртуальному реальному режимі. Діагностичне програмне забезпечення — прекрасний тому приклад: воно коректно не працюватиме у вікні реального режиму (віртуального реального) під управлінням Windows. Щоб на Pentium 4 запустити таке програмне забезпечення в первинному спрощеному режимі, необхідно перервати процес початкового завантаження системи і просто завантажити DOS. Це можна виконати в Windows 9х (виключаючи Windows Me), натискаючи клавішу <F8>, коли на екрані з'являється підказка Starting Windows.... Потім, коли з'явиться завантажувальне меню, в нім потрібно вибрати команду завантаження простій 16-розрядної операційної системи реального режиму DOS. Краще всього вибрати Safe mode command prompt, якщо ви збираєтеся використовувати діагностичні процедури (зазвичай не виконувані в захищеному режимі), які повинні бути запущені з мінімумом драйверів і іншого програмного забезпечення.

Операційна система Windows Me створювалася, як ви знаєте, на основі Windows 98. Намагаючись відучити користувачів від 16-розрядного режиму роботи, Microsoft видалила опцію завантажувального меню (Startup). Операційні системи Windows NT/2000/XP також позбавлені можливості перервати завантаження так само. Для запуску комп'ютера в режимі DOS доведеться створити завантажувальний диск, який і потім використовуватиметься для завантаження системи в реальному режимі. Як правило, цей режим потрібний для певного технічного обслуговування, зокрема для виконання апаратної діагностики або безпосереднього редагування секторів диска.

Хоча реальний режим використовується DOS і "стандартними" додатками DOS, є спеціальні програми, які "розширюють" DOS і дозволяють доступ до додаткової пам'яті XMS (понад 1 Мбайт). Вони іноді називаються розширювачами DOS і зазвичай включаються як частина програмного забезпечення DOS або Windows Зx, в якому використовуються. Протокол, що описує, як виконувати DOS в захищеному режимі, називається DPMI (DOS protected mode interface — інтерфейс захищеного режиму DOS).

Цей протокол використовувався в Windows Зx для звернення до додаткової пам'яті XMS при роботі додатків для Windows 3х. Він дозволяв 16-розрядним застосуванням використовувати пам'ять, що перевищує 1 Мбайт. Розширювачі DOS особливо часто застосовуються в іграх DOS; саме завдяки ним ігрова програма може використовувати об'єм пам'яті, набагато стандартний (1 Мбайт), що перевищує, до якого можуть адресуватися більшість програм, що працюють в реальному режимі. Ці розширювачі DOS перемикають процесор в реальний режим і назад, а у разі запуску під управлінням Windows застосовують інтерфейс DPMI, вбудований в Windows, і тим самим дозволяють іншим програмам спільно використовувати частину додаткової пам'яті XMS системи.

Є ще одне виключення: перші 64 Кбайт додаткової пам'яті в реальному режимі доступні програмам. Це результат помилки в першому комп'ютері IBM AT, пов'язаною з 21-ою лінією адреси пам'яті (А20, оскільки АТ — перший рядок адреси). Управляючи сигналом на лінії А20, програмне забезпечення реального режиму може діставати доступ до перших 64 Кбайт додаткової пам'яті — це перші 64 Кбайт пам'яті, наступні за першим мегабайтом. Ця область пам'яті називається областю верхніх адрес пам'яті (high memory area — НМЛ).

2. SpeedFan 4.27 – це безкоштовна програма, яка дозволяє контролювати температуру і швидкість обертів вентиляторів (кулерів) в системі. Програма працює практично зі всіма чіпами моніторингу, а також дозволяє змінювати швидкість обертів вентиляторів в залежності від температури в середині корпуса комп’ютера.

SpeеdFan 4.27 також може показувати S.M.A.R.T. інформацію о тих жорстких дисках, які підтримують цю функцію і показує температуру цих жорстких дисків.

Використана література:

1. Злобін Г.Г., Рикалюк Р.Є. Архітектура та апаратне забезпечення ПЕОМ: Навч. посіб. – К.: Каравела, 2006

2. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ - Петербург, 2001