Файл: Процессор персонального компьютера. назнаение, функции, классификация процессора.pdf

Помощь всевозможных технологий — в случае если в прайсе внезапно сквозь запятую перечисляются странные для вас технологии на подобии SSE2 или же 3DNow, то знайте, собственно что это отлично. Вселенная не стоит на пространстве, вот и изготовители выдумывают различные фишки для наилучшей работы микропроцессора.

4. АРХИТЕКТУРА ПРОЦЕССОРА.

Микропроцессор произведено из ячеек. В ячейках микропроцессора данные не сберегаются, а обрабатываются. Во время обработки данные имеют все шансы переменяться разнооразными методами. Ячейки микропроцессора именуются регистрами.

Регистр делает функцию недолгого сбережения количества или же команды. Над содержимым кое-каких регистров особые электрические схемы имеют все шансы исполнять конкретные манипуляции. К примеру, "вырезать" отдельные части команды для дальнейшего их применения или же исполнять конкретные арифметические операции над количествами. Главным составляющей регистра считается электрическая схема, именуемая триггером, которая способна беречь 1 двоичную цифру (разряд).

Есть большое количество всевозможных микропроцессоров, и у всякой модели собственные регистры. У 1 микропроцессоров регистров более, у иных - меньше. Случаются регистры восьмиразрядные – в подобный регистр помещаются 8 битов, то есть раз байт. В случае если регистр шестнадцатиразрядный, то в нем имеют все шансы поместиться 2 байта. Пару взаимосвязанных байтов именуют текстом. В 32-разрядный регистр помещаются 4 байта (двойное слово).

Различные регистры микропроцессора имеют различное предназначение. Регистры совместного предназначения применяются для операций с данными (байтами, текстами и двойными словами). Адресные регистры работают для сбережения в их адресов, по коим микропроцессор имеет возможность отыскивать данные в памяти.

Есть особые регистры для самопроверок микропроцессора. Увлекателен флаговый регистр. Его биты работают как бы флагами, которые подключаются или же выключаются в особенных случаях. Когда от наименьшего количества вычитают большее, то занимают 1 единицу в старшем разряде. На подобный случай во флатовом регистре есть особый флаг, который врубается при этом мероприятии. Есть эти флажки, которые подключаются при переполнении регистров или же при их обнулении, а еще ещё некоторое количество особых флагов.

Процессор состоит из ячеек. В ячейках процессора данные не хранятся, а обрабатываются. Во время обработки данные могут изменяться разнооразными способами. Ячейки процессора называются регистрами.

Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Над содержимым некоторых регистров специальные электронные схемы могут выполнять определенные манипуляции. К примеру, "вырезать" отдельные части команды для последующего их использования или выполнять определенные арифметические операции над числами. Основным элементом регистра является электронная схема, называемая триггером, которая способна хранить одну двоичную цифру (разряд).

Существует много разнообразных процессоров, и у каждой модели свои регистры. У одних процессоров регистров больше, у других - меньше. Бывают регистры восьмиразрядные – в такой регистр помещаются 8 битов, то есть один байт. Если регистр шестнадцатиразрядный, то в нем могут поместиться два байта. Пару взаимосвязанных байтов называют словом. В 32-разрядный регистр помещаются 4 байта (двойное слово).

Разные регистры процессора имеют разное назначение. Регистры общего назначения используются для операций с данными (байтами, словами и двойными словами). Адресные регистры служат для хранения в них адресов, по которым процессор может находить данные в памяти.

Существуют специальные регистры для самопроверок процессора. Интересен флаговый регистр. Его биты служат как бы флажками, которые включаются или выключаются в особых случаях. Когда от меньшего числа вычитают большее, то занимают одну единицу в старшем разряде. На такой случай во флатовом регистре существует специальный флажок, который включается при таком событии. Есть такие флажки, которые включаются при переполнении регистров или при их обнулении, а также еще несколько специальных флажков.

У всякого на подобии микропроцессоров есть личный конкретный состав регистров, и у всякого регистра свое предназначение. Состав регистров микропроцессора и их предназначение именуются зодчеством микропроцессора. Чем труднее микропроцессор, что труднее его зодчество. В микропроцессорах передовых компов есть некоторое количество 10-ов регистров. Регистр дает собой совокупа триггеров, связанных приятель с ином определённым образом совместной системой управления. Есть некоторое количествонесколько типов регистров, отличающихся различным обликом производимых операций.

Кое-какие значимые регистры имеют конкретные наименования, к примеру:

сумматор — регистр АЛУ, участвующий в выполнении всякой операции (принцип его работы рассмотрен в разделе 5.8);

счетчик команд — регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу еще один производимой команды; работает для самодействующей подборки программки из поочередных ячеек памяти;

регистр команд — регистр УУ для сбережения кода команды на этап времени, важный для ее выполнения. Доля его разрядов применяется для сбережения кода операции, другие — для сбережения кодов адресов операндов.

5. СИСТЕМА КОМАНДР ПРОЦЕССОРА.

Мы показали воздействие лишь только 3-х команд (инструкций) микропроцессора, но на самом деле аналогичных команд в пределах тыс.. У всякой команды есть спой код (номер). К примеру есть команда 000, есть команда 001, 002 и т. д. Для всякого микропроцессора есть особый документ, в котором коротко описано, какая руководство для чего необходима, еще каким кодом она записывается и как ее идет по стопам применить, - данный документ именуется системой команд микропроцессора. У всякого микропроцессора своя система команд. У 1-го микропроцессора, к примеру, команда 079 имеет возможность наметить: “К. количеству, которое располагается в регистре А, добавить количество, которое располагается в регистре В, и итог забыть в регистре А”.

Иной микропроцессор, имеет возможность быть, в общем не содержит регистров А и В и именуются они иначе, и команда 079 делает с другое воздействие. В данном случае беседуют о том, собственно что эти микропроцессоры имеют различные системы команд.

У компов 4-ого поколения функции центрального: микропроцессора делает процессор (МП) - сверхбольшая интегральная схема (СБИС), реализованная в едином полупроводниковом кристалле (кремния или же германия) площадью меньше 0,1 см.кв. Уровень интеграции ориентируется объемом кристалла и численностью реализованных в нем транзисторов. Так, центральный микропроцессор имеет 1,2 млн. транзисторов, а Pentium - 5,5 млн. транзисторов.

Познание модели процессора, установленного на системной плате компа, разрешает признать, к какому классу оснащения принадлежит компьютер.

6. ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ.

Тактовая частота обработки инфы. Тактом именуют перерыв времени менаду началом подачи 2-ух поочередных импульсов электронного тока, синхронизирующих работу, всевозможных приборов компа. Особые импульсы для отсчета времени для всех электронных приборов производит тактовый генератор частоты, находящийся на СИСТЕМНОЙ плате. Его ключевой вещество дает собой кристалл кварца, владеющий устойчивостью резонансной частоты. Тактовая частота ориентируется как численность тактов в секунду и измеряется в мгц (1МГц = 1 млн тактов/с). Тактовая частота воздействует на скорость работы, быстродействие МП. Переход к процессору с большей тактовой частотой значит увеличение высочайшей обработки большущего размера инфы. Говоря о быстродействии микропроцессора, имеют в облику численность операций производимых им в секунду

Раз из методик увеличения быстродействия процессора - внедрение кэш-памяти. Это разрешает избежать циклов ожидания в работе процессора, пока же вся информация из надлежащих схем памяти установится на системной шине данных компа. Этим образом кэш-память функционально предопределена для согласования скорости - работы относительно неспешных приборов с сравнительно скорым процессором. Спасибо превосходству в зодчестве микропроцессоры с наименьшей тактовой частотой имеют все шансы владеть большее быстродействие.

Для определения производительности процессора в реальное время оценивают 4 нюанса – целочисленные вычисления, вычисления с плавающей запятой, графика, видео, по сравнению их с производительностью микропроцессора i486 SX-25 МГц, чьи характеристики в 1992 г. были приняты за 100. Подчеркнем, собственно что речь идет о производительности самих микропроцессоров, а не всей компьютерной системы в общем, которая находится в зависимости, не лишь только от центрального микропроцессора, а например же от большого количества иных моментов.

Для совершенствования характеристик при выполнении операций с плавающей запятой, на которые массивные универсальные процессоры растрачивают достаточное численность времени, сотворено и использует особое прибор – математический сопроцессор. Это интегральная схема, работающая во содействии центральным процессором. Она предопределена лишь только для выполнения математических операций. В их нет дела, в случае если работа на компе производится с базами данных или же с нормальными текстовыми редакторами, но в случае если трудятся с электрическими таблицами, с трехмерной графикой, издательскими пакетами, пакетами САПР, особыми программками по математическому моделированию, то недоступность математического сопроцессора не нужно. В следствие этого все процессоры компании, начиная с i486, имеют интегрированные сопроцессоры, собственно что видно увеличивает их производительность.

7. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОРОВ.

По численности большущих интегральных схем (БИС) в микропроцессорном наборе:

Однокристальный (вся зодчество микропроцессора на одной БИС);

Многокристальный (получены методом разбиения совместной активной схемы горизонтальными плоскостями). Плюсы: автономные части имеют все шансы трудиться порознь – быстродействие (распараллеливание);

Многокристальные секционные (получены методом разбиения совместной активной схемы вертикальными плоскостями).

По предназначению:

Универсальные (широкий круг задач, владеют универсальной (расширенной) системой команд, они демонстрируют приблизительно однообразное быстродействие при заключении разного класса задач);

Специальные (проблемно-ориентированные микропроцессоры, демонстрируют наибольшую производительность при заключении конкретного круга задач);

А. Цифровые сигнальные (фильтрация сигнала, свертка 2-ух сигналов, ужесточение, лимитирование, модификация сигналов;

Б. Коммуникационные (область применения – системы связи: сетевые микропроцессоры (в трактах телекоммуникационных систем));

В. Медийные /мультимедийные (выполнение числовых операций с этими типами данных, как видео и звук).

По облику обрабатываемых входных сигналов:

Цифровые;

Аналоговые.

По нраву временной организации работы:

Синхронные (начало и крышка выполнения операций задаётся устройством управления);

Асинхронные (начало операции лишь только фактическому завершению предшествующей операции).

По численности производимых программ:

Однопрограммные;

Мультипрограммные.

8. РАЗРЯДНОСТЬ ПРОЦЕССОРА.

Еще один параметр, влияющий на производительность – это его разрядность.

Разрядность процессора говорит о том, какое необходимо количество бит информации он примет и обработает через свои регистры за один такт. Первые процессоры х86 были 16 разрядными, начиная с процессора 80386 они имеют 32-разрядную архитектуру.

Современные процессоры в основном 64 разрядные, но они поддерживают и архитектуру х86.

В 2002 году произошёл резкий скачок в эволюционном развитии разрядности процессоров.

Компания «AMD» выпустила на рынок процессоры с расширенной 64-битной архитектурой вместо стандартной 32-битной. Компания «Intel выпустила 64-битный процессор с обозначением – «EM64T».

То есть основные внутренние регистры процессора увеличили свою разрядность в 2 раза – было 32 бита, стало 64. На сегодняшний день все выпускаемые процессоры имеют 64-битную разрядность, но на них также можно запускать 32-разрядные программные продукты. 32 и 64-разрядные процессоры имеют разную маркировку. У 32-р. Маркировка «х86», где «86» означает поколение процессора. 64-разр. маркируются символами «х64, EM64T, AMD64».

Чтобы иметь возможность использовать 64-разр. процессор во всю силу вам необходимо установить на компьютер 64-битную ОС, она обозначается теми же символами «х64».

На компьютере, построенном на 32-разрядном x86 процессоре, с установленной 32-битной операционной системой – объем доступной оперативной памяти будет ограничен 4 Гб. Ну а в 64-битной операционной системе установленной на 64-разрядный процессор – объем поддерживаемой оперативной памяти специально логически ограничен до 16 Тб.