Учитель информатики
Для чего предназначен процессор?
Процессор организует приём данных, считывание из оперативной памяти очередной команды, её анализ и выполнение, а также отправку результатов работы на требуемое устройство.
Процессор обрабатывает поступающие к нему электрические сигналы (импульсы).
Процессор
Процессор — это устройство, предназначенное для выполнения команд. Различаются универсальные и специализированные процессоры, которые обеспечивают более быстрое решение задач в конкретной области применения, благодаря учету их специфики. Специализированные процессоры можно разделить на три наиболее крупные группы: проблемно-ориентированные, функционально-ориентированные и системные.
Под центральным процессорам (ЦП) в персональном компьютере обычно понимается микропроцессор, выполняющий наряду с обработкой информации общего назначения функции управления самой ЭВМ (запуск операций ввода-вывода, обработку прерываний и др.). Своим названием микропроцессор обязан тому обстоятельству, что он выполнен на базе одной или нескольких интегральных схем (миниатюрное электронное устройство, выполненное на базе полупроводникового кристалла).
В состав микропроцессора входят:
- • устройство управления (УУ) — формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы);
- • арифметико-логическое устройство (АЛУ) — предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией;
- • микропроцессорная память (МПП) — служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы машины;
- • интерфейсная система микропроцессора — реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК.
Устройство управления управляет процессами передачи и обработки информации в процессоре (принимает и расшифровывает команды и формирует последовательность управляющих сигналов, сигналов синхронизации и др.).
Арифметико-логическое устройство состоит обычно из двух регистров, сумматора и схем управления (местного устройства управления).
Сумматор — вычислительная схема, выполняющая процедуру сложения поступающих на ее вход двоичных кодов. АЛУ выполни-ет арифметические операции (+, —, *, 🙂 только над двоичной информацией с запятой, фиксированной после последнего разряда, т. е. только над целыми двоичными числами. Выполнение операций над двоичными числами с плавающей запятой и над двоично-кодированными десятичными числами осуществляется или с привлечением математического сопроцессора, или по специально составленным программам.
Постоянное запоминающее устройство микропрограмм хранит в своих ячейках управляющие сигналы (импульсы), необходимые для выполнения в блоках ПК операций обработки информации. Процессор может содержать локальную память различного функционального назначения (рабочие регистры, регистры общего назначения (РОН), регистры-указатели, управляющие регистры и др.). Специальная память может использоваться для буферизации команд и данных, хранения таблиц, преобразования адресов и др.
В составе процессора могут находиться специальные системные средства (служба времени, средства междупроцессорной связи, пульт управления и др.).
Для чего предназначен процессор
Процессор- самая главная часть компьютера. Он представляет собой электронный блок, чип, либо схему. С помощью процессора в компьютере происходят все операции. Он управляет потоками данных, выполняет все вычислительные операции, обрабатывает информацию.
- Написать правильный и достоверный ответ;
- Отвечать подробно и ясно, чтобы ответ принес наибольшую пользу;
- Писать грамотно, поскольку ответы без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок лучше воспринимаются.
- Списывать или копировать что-либо. Высоко ценятся ваши личные, уникальные ответы;
- Писать не по сути. «Я не знаю». «Думай сам». «Это же так просто» — подобные выражения не приносят пользы;
- Писать ответ ПРОПИСНЫМИ БУКВАМИ;
- Материться. Это невежливо и неэтично по отношению к другим пользователям.
Мореплаватель — имя существительное, употребляется в мужском роде. К нему может быть несколько синонимов.
1. Моряк. Старый моряк смотрел вдаль, думая о предстоящем опасном путешествии;
2. Аргонавт. На аргонавте были старые потертые штаны, а его рубашка пропиталась запахом моря и соли;
3. Мореход. Опытный мореход знал, что на этом месте погибло уже много кораблей, ведь под водой скрывались острые скалы;
4. Морской волк. Старый морской волк был рад, ведь ему предстояло отчалить в долгое плавание.
Рассмотрим основные понятия из архитектуры процессора и принцип его работы
1. Может показаться удивительным, но основной материал, из которого изготавливают процессоры — песок, но, если быть точнее, то кремний. Его очищают по специальной технологии и изготавливают монокристалл в форме цилиндра, который потом разрезают поперек, получая пластинки в форме блинов, толщина которых всего около 1 мм. Потом, используя технологию фотолитографии, в «блинах» создают специальные полупроводниковые структуры, которые будут использоваться в будущих «камнях»
По технологии фотолитографии ионы бора разгоняют до огромной скорости (для этого используется высоковольтный ускоритель) и пропускают через системы зеркал и высокоточных линз. Благодаря этому ионы бора, вкрапленные в пластины из кремния, создают структуру из множества транзисторов.
Сегодня такая технология производства позволяет изготавливать транзисторы размером менее 32 нанометров (можете сравнить – толщина обычного человеческого волоса равна 50.000 нм). Логично, что чем тоньше техпроцесс, тем большее количество транзисторов поместится в один процессор, соответственно, тем он будет более мощным и энергоэффективным.
2. В ходе своего развития полупроводниковые структуры постоянно эволюционируют. Поэтому принципы построения процессоров, количество входящих в их состав элементов, то, как организовано их взаимодействие, постоянно изменяются. Таким образом, CPU с одинаковыми основными принципами строения, принято называть процессорами одной архитектуры. А сами такие принципы называют архитектурой процессора (или микроархитектурой).
Несмотря на это, внутри одной и той же архитектуры некоторые процессоры могут довольно сильно отличаться друг от друга — частотами системной шины, техпроцессом производства, структурой и размером внутренней памяти и т.д.
3. Ни в коем случае нельзя судить о микропроцессоре только по такому показателю, как частота тактового сигнала, которая измеряется мега или гигагерцами. Иногда «проц», у которого тактовая частота меньше, может оказаться более продуктивным. Очень важными являются такие показатели как: количество тактов, которые необходимы для выполнения команды, количество команд, которые он может выполнять одновременно и др.
Процессор. Назначение. Состав. Основные параметры, характеризующие процессор.
Центральный процессор — исполнитель машинных инструкций, часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера, отвечающий за выполнение операций, заданных программами.
Процессор. Основные характеристики процессора
Микросхема, реализующая функции центрального процессора персонального компьютера, называется микропроцессором. Обязательными компонентами микропроцессора является арифметико – логическое устройство и блок управления.
Арифметико – логическое устройство отвечает за выполнение арифметических и логических операций, а устройство управления координирует работу всех компонентов и выполнение процессов, происходящих в компьютере.
Процессор компьютера предназначен для обработки информации. Каждый процессор имеет определенный набор базовых операций (команд), например, одной из таких операций является операция сложения двоичных чисел.
Технически процессор реализуется на большой интегральной схеме, структура которой постоянно усложняется, и количество функциональных элементов (типа диод или транзистор) на ней постоянно возрастает (от 30 тысяч в процессоре 8086 до 5 миллионов в процессоре Pentium II).
Тактовая частота задает ритм жизни компьютера. Чем выше тактовая частота, тем меньше длительность выполнения одной операции и тем выше производительность компьютера.
Под тактом мы понимаем промежуток времени, в течение которого может быть выполнена элементарная операция. Тактовую частоту можно измерить и определить ее значение. Единица измерения частоты — МГц – миллион тактов в секунду.
Другой характеристикой процессора, влияющей на его производительность, является разрядность. В общем случае производительность процессора тем выше, чем больше его разрядность. В настоящее время используются 18,16-, 32- и 64-разрядные процессоры, причем практически все современные программы рассчитаны на 32- и 64-разрядные процессоры.
Часто уточняют разрядность процессора и пишут, например, 16/20, что означает, что процессор имеет 16-разрядную шину данных и 20-разрядную шину адреса. Разрядность адресной шины определяет адресное пространство процессора, т.е. максимальный объем оперативной памяти, который может быть установлен в компьютере.
В первом отечественном персональном компьютере «Агат» (1985 г.) был установлен процессор, имевший разрядность 8/16, соответственно его адресное пространство составляло 64 Кб. Современный процессор Pentium II имеет разрядность 64/32, т.е. его адресное пространство составляет 4 Гб.
Производительность процессора является интегральной характеристикой , которая зависит от частоты процессора, его разрядности, а так же особенностей архитектуры (наличие кэш-памяти и др.). Производительность процессора нельзя вычислить, она определяется в процессе тестирования, т.е. определения скорости выполнения процессором определенных операций в какой-либо программной среде.
Этапы цикла выполнения:
Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счётчика команд, на шину адреса, и отдаёт памяти команду чтения;
Выставленное число является для памяти адресом; память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных, и сообщает о готовности;
Процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду (машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет её;
Если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает на единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счётчике команд; в результате там образуется адрес следующей команды;
Снова выполняется п. 1.
Данный цикл выполняется неизменно, и именно он называется процессом (откуда и произошло название устройства).
Во время процесса процессор считывает последовательность команд, содержащихся в памяти, и исполняет их. Такая последовательность команд называется программой и представляет алгоритм работы процессора. Очерёдность считывания команд изменяется в случае, если процессор считывает команду перехода — тогда адрес следующей команды может оказаться другим. Другим примером изменения процесса может служить случай получения команды останова или переключение в режим обработки прерывания.
Команды центрального процессора являются самым нижним уровнем управления компьютером, поэтому выполнение каждой команды неизбежно и безусловно. Не производится никакой проверки на допустимость выполняемых действий, в частности, не проверяется возможная потеря ценных данных. Чтобы компьютер выполнял только допустимые действия, команды должны быть соответствующим образом организованы в виде необходимой программы.
Скорость перехода от одного этапа цикла к другому определяется тактовым генератором. Тактовый генератор вырабатывает импульсы, служащие ритмом для центрального процессора. Частота тактовых импульсов называется тактовой частотой.
Шины. Типы и назначение.
Шины – обеспечивают связь между всеми собственными и подключенными устройствами материнской платы.Различают: системные и локальные.
Системные шины – ее основная обязанность является передача между базовыми микропроцессорам и основными электронными компонентами компьютера.
Термин «шина» означает, что все разъемы соединены параллельно токопроводящими дорожками материнской платы, по кот-ым подается питание, тактовые синхронизирующие импульсы, сигналы запроса прерываний, а также адреса и данные.
1 шина ISA –появилась в начавле 80-х годов ( промышленный стандарт архитектуры). Пропускная способность – 5.5 мб/сек.
Шина EISA – позволила увеличить кол-во разъемов, производительность 46 мб/сек.
Шина MCA – производительность 46 мб/сек.
Локальная шина – непосредственно связывают процессор с контролерами периферийных устройств и используется для повышения скорости обмена с накопителями и видеоадаптерами.
1 шина VLB – связало процессор и оперативную память в обход системной шины, в дальнейшем в нее «врезали» интерфейс для подключения видеоадаптера. Пропускная способность – до 130 мб/сек, тактовая частота до 50 мгц.
Недостатком является то, что при подключении к ней новых устройств существенно снижалась ее пропускная способность ( приближается к ISA).
Шина PCI –стандарт подключения внешних компонентов. Была введена в компьютерах, выполненных на базе микропроцессор pentium. Пропускная способность – 133мб/сек., тактовая частота –33 мгц.
Шина P&P (Plug and Play) – важным нововведением этого стандарта стало поддержка режима play and plug/ Суть режима состоит в том, что после физического подключения внешнего устройства к разъему шины PCI происходит обмен данными между устройством и материнской платой, в результате кото-ого устройство автоматически получает номер используемого прерывания и номер канала прямого доступа.
Шина USB (универсальная последовательная магистраль). Пропускная способность – 12мб/сек. Данная шина определяет способ взаимодействия компьютера с периферийными устройствами и позволяет подключать до 127 устройств.
Достоинства – практически исключает конфликты между различным оборудованием.
Позволяет подключать/отключать в «горячем» режиме и позволяет объединять несколько компьютеров в простейшую локальную сеть, без применения спецоборудования.
Шина IEEE – пропускная способность –400 мб/сек, но подключать позволяет до 60 устройств, для работы с видеоустройствами.
Шина AGP, AGP2x, AGP4x – для подключения с видеоадаптерами.
AGP2x – пропус. Способность до 500 мб/сек.
AGP4x –до 1 гб/сек.
Шина PCMCIA – стандарт международной ассоциации производителей плат памяти для компьютеров. Используется в нормативных компьютерах для подключения расширителей памяти, модемов, контролеров дисков и стримеров, сетевых адаптеров и других устройств.
«+»системные магистрали, выполненные по данному стандарту имеет минимальное энеюргопотребление.
Шина SCSI – один из самых старых и распространенных интерфейсов для подключения периферии. Эти шина похожа на сеть, т.к. каждое из устройств, кот-ое к ней подключено, должно иметь свой уникальный адрес.
Чипсет — микропроцессорный комплект. Одна из микросхем, входящая в чипсет задает тактовые импульсы, определяющие кол-во тактов.
В настоящее время большинство материнских плат имеют чипсеты, выполненных на базе 2 микросхем, называемых «северными» и «южными» мостами. «Северный мост» — управляет взаимодействием процессора, оперативной памяти, шины PCI, AGP. Отвечает за всю «начинку». «Южный» мост –выполняет роль контролера клавиатурs, мыши, жестких и гибких дисков, шины USB и т.д.
От типа чипсета напрямую зависят самые важные хар-ки материнской платы: скорость передачи данных, число поддерживаемых моделей процессора, параметры работы с памятью и т.д.
