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

Параллельно развиваются процессоры, взявшие за базу стековую вычислительную модель.

Давайте, проанализируем технологию приготовления микропроцессоров.

В современнейших компах микропроцессоры исполнены в облике малогабаритного модуля (размерами в пределах 5Ч5Ч0,3 см) вставляющегося в ZIF-сокет. Важно гигантская доля передовых микропроцессоров продана в облике 1-го полупроводникового кристалла, содержащего миллионы, а с кое-какого времени в том числе и млрд транзисторов. В первых компах микропроцессоры были впечатляющих объемов агрегатами, занимавшими тотчас цельные шкафы, полки и в том числе и комнаты, и были исполнены на большенном числе отдельных компонент.

В начале 1970-х годов спасибо прорыву в технологии сотворения БИС и СБИС (больших и сверхбольших интегральных схем, соответственно), микросхем, стало вероятным расположить все нужные составляющие центрального микропроцессоров в одном полупроводниковом приборе. Были замечены например именуемые процессоры.

На нынешний денек эти текста как процессор и микропроцессор буквально стали синонимами, но за это время это было не так, вследствие того собственно что обыденные (большие) и микропроцессорные электронно-вычислительные машины (ЭВМ) шедшие рука об руку еще, по последней мере, 10-15 лет, и лишь только в начале 1 тыс. девятьсот 80-х годов процессоры мощью принудили уволиться собственных старших братьев. Надобно заявить, собственно что переход к процессорам дозволил затем сделать индивидуальные компы (ПК), которые ныне заполнили практически любой дом, они есть у всякого.

1-ый процессор Intel 4004 был представлен пятнадцатого ноября 1 тыс. девятьсот 70 первого года компанией Intеl. Он содержал 2300 транзисторов, трудился на тактовой частоте 740 кГц и стоил 300 долл.

За годы существования технологии процессоров было эксплуатировано большое количество всевозможных их зодчеств. Почти все из их (в освеженном и улучшенном виде) применяются и в реальное время. К примеру, Intel x86, развившаяся вначале в 32-битную IA-32, а позднее в 64-битную x86-64 (которая у Intel именуется EM64T). Микропроцессоры зодчества x86 вначале применялись лишь только в индивидуальных компах (ПК) фирмы IBM (IBM PC), но в реальное время всё больше деятельно применяются во всех областях компьютерной промышленности, от суперкомпьютеров до встраиваемых заключений. Еще возможно перечислить эти зодчества как Alpha, POWER, SPARC, PA-RISC, MIPS (RISC - архитектуры) и IA-64 (EPIC-архитектура).

Основная масса микропроцессоров применяемых в реальное время считаются Intеl-совместимыми, то есть имеют свод правил и многое другое, как микропроцессоры фирмы Intel.

Более известные микропроцессоры сейчас изготовляют компании Intel, AMD и IBM. Между микропроцессоров от Intel: 8086, i286 (в компьютерном сленге именуется «двойка», «двушка»), i386 («тройка», «трёшка»), i486 («четвёрка»), Pentium («пень», «пенёк», «второй пень», «третий пень» и т. д. Имеется еще возврат заглавий: Pentium III именуют «тройкой», Pentium 4 - «четвёркой»), Pentium II, Pentium III, Celeron (упрощённый вариант Pentium), Pentium 4, Core 2 Quad, Core i7, Xeon (серия микропроцессоров для серверов), Itanium, Atom (серия микропроцессоров для встраиваемой техники) и др. AMD содержит в собственной линейке микропроцессоры зодчества x86 (аналоги 80386 и 80486, род K6 и род K7 - Athlon, Duron, Sempron) и x86-64 (Athlon 64, Athlon 64 X2, Phenom, Opteron и др.).

Центральный микропроцессор (ЦП) — исполнитель машинных руководств, доля аппаратного обеспечивания компа или же программируемого закономерного контроллера, отвечающий за выполнение операций, данных программками.

2 направленности использования ЦП:

Применяются в совокупы схемных составляющих в облике микрокомпьютера, то есть системы, собранной на одной или же нескольких платах и содержащей именно центральный микропроцессор оперативную память и модули ввода-вывода;

Центральный микропроцессор, выставляя себя собой род большущих интегральных схем, встраиваемых как интегральное единое в обеспечивающую систему по усмотрению инженеров - проектировщиков.

По системы центральные микропроцессоры разделяются на:

Однокристальные (вся логика располагается в 1 кристалле, они имеют долговременную разрядность и неизменный комплект команд);

На процессорных деталях (разрядность и система команд имеет возможность переменяться и определяться в процессе разработки применительно к что прикладной области, где станет применяться этот центральный процессор).

Центральный микропроцессор имеет: 1. арифметико-логическое устройство; 2. покрышки данных и покрышки адресов; 3. регистры; 4. счетчики команд; 5. кэш — довольно резвую память мелкого размера (от 8 до 512 Кбайт); 6. математический сопроцессор количеств с плавающей точкой.

2 ведущих на подобии зодчества:

CISC (complex instruction set computing) – зодчество с абсолютным набором машинных команд;

RISC (reduced instruction set computing) – зодчество с упрощённым набором команд, для сильных трудящихся станций.

Главные свойства центрального микропроцессора:

образ зодчества или же серия (CISC, RISC, Intel x86);

система поддерживаемых команд (х86, IA-32, IA 64);

расширения системы команд (ММХ – все х86 микропроцессоры, SSE – Pentium 3, SSE2 – Pentium 4, 3Dnow! – микропроцессоры AMD);

конструктивное выполнение (Slot 1, Slot 2, Slot А – модульная система с дискретными схемами; Socket 340, Socket 478, Socket A – встроенная в кристалл кэш-память 2го уровня);

тактовая частота (МГц, ГГц);

частота системной покрышки.

2. ТИПЫ ПРОЦЕССОРОВ

CISC-процессоры

Complex Instruction Set Computer - вычисления с глубочайшим набором команд. Процессорная зодчество, базирующаяся на усложнённом комплекте команд. Показательными адептами CISC считается род процессоров Intel x86 (хотя уже большое количество лет эти микропроцессоры считаются CISC лишь только по наружной системе команд).

RISC-процессоры

Reduced Instruction Set Computer - вычисления с наименьшим набором команд. Зодчество микропроцессоров, построенная на базе укороченного комплекта команд. Характеризуется наличием команд фиксированной длины, большущего числа регистров, операций на подобии регистр-регистр, а еще отсутствием косвенной адресации. Концепция RISC разработана Джоном Коком (John Cocke) из IBM Research, заглавие выдумано Дэвидом Паттерсоном (David Patterson).

Между первых реализаций данной зодчества были микропроцессоры MIPS, PowerPC, SPARC, Alpha, PA-RISC. В мобильных устройствах обширно применяются ARM-процессоры.

MISC-процессоры

Minimum Instruction Set Computer - вычисления с наименьшим набором команд. Последующее становление мыслях команды Чака Мура, который считает, собственно что принцип простоты, первичный для RISC-процессоров, очень проворно отошёл на задний проект. В пылу борьбы за наибольшее быстродействие, RISC настигнул и обогнал почти все CISC микропроцессоры по трудности. Зодчество MISC основывается на стековой вычислительной модели с ограниченным количеством команд (примерно двадцать-тридцать команд).

Многоядерные микропроцессоры

Содержат некоторое количество процессорных ядер в одном корпусе (на одном или же нескольких кристаллах).

Микропроцессоры, предназначенные для работы одной копии операционной системы на нескольких ядрах, предполагают собой высокоинтегрированную реализацию мультипроцессорности.

Двухъядерность микропроцессоров подключает эти мнения, как присутствие закономерных и телесных ядер: к примеру двухъядерный микропроцессор Intel Core Duo произведено из 1-го физиологического ядра, которое в собственную очередь разбито на 2 закономерных. Микропроцессор Intel Core 2 Quad произведеносостоит из 2-ух телесных ядер, любое из коих в собственную очередь разбито на 2 закономерных ядра, собственно что значимо воздействует на скорость его работы.

Десятого сентября 2 тыс. седьмого года были выпущены в перепродажу нативные (в облике 1-го кристалла) четырёхъядерные микропроцессоры для серверов AMD Opteron, имевшие в процессе разработки кодовое заглавие AMD Opteron Barcelona. девятнадцатое ноября 2 тыс. седьмого года получился в перепродажу четырёхъядерный микропроцессор для семейных компов AMD Phenom. Эти микропроцессоры воплотят в жизнь свежую микроархитектуру K8L (K10).

20 седьмого сентября 2 тыс. шестого года Intеl показала образец 80-ядерного микропроцессора. Предполагалось, собственно что общее изготовка аналогичных микропроцессоров будет вполне вероятно не прежде перехода на 32-нанометровый техпроцесс, а это в собственную очередь ожидалось к 2 тыс. десятому году.

На этот момент массово доступны двух-, четырёх- и шестиядерные микропроцессоры, в частности Intel Core 2 Duo на 65-нм ядре Conroe (позднее на 45-нм ядре Wolfdale) и Athlon 64 X2 на основе микроархитектуры K8. В ноябре 2006 года получился 1-ый четырёхъядерный микропроцессор Intel Core 2 Quad на ядре Kentsfield, представляющий собой сборку из 2-ух кристаллов Conroe в одном корпусе. Будущем поколением сего микропроцессора стал Intel Core 2 Quad на ядре Yorkfield (45 нм), архитектурно похожем с Kentsfield но имеющем вящий объём кэша и трудящиеся частоты.

Фирма AMD пошла по собственному личному пути, вырабатывавшее четырёхъядерные микропроцессоры единственным кристаллом (в различие от Intel, 1-ые четырехъядерные микропроцессоры которой предполагают собой практически клейку 2-ух двухъядерных кристаллов). Не обращая внимания на всю сознательность аналогичного расклада 1-ый «четырёхъядерник» компании, получивший заглавие AMD Phenom X4, вышел не очень успешным. Его отставание от передовых ему микропроцессоров соперника составляло от 5 до 30 и больше % в зависимости от модели и определенных задач.

К 1-2 кварталу 2 тыс. девятова года обе фирмы обновили собственные линейки четырёхъядерных микропроцессоров. Intel предположила род Core i7, состоящее из трёх моделей, работающих на различных частотах. Ведущими главными причинами фурора предоставленного микропроцессора считаетсяявляется внедрение трёхканального контроллера памяти (типа DDR-3) и технологии эмулирования 8 ядер (полезно для кое-каких нестандартных задач). Не считая такого, спасибо совместной оптимизации зодчества получилось в значимой степени увеличить коэффициент нужного воздействия микропроцессора во множества типах задач. Слабенькой стороной платформы, использующей Core i7, считается её излишняя высочайшая цена, например как для установки предоставленного микропроцессора важна дорогостоящая материнская оплата на чипсете Intel X58 и трёхканальный комплект памяти на подобии DDR3, еще имеющий на этот момент высшую цена.

Фирма AMD в собственную очередь предположила линейку микропроцессоров Phenom II X4. При разработке данных микропроцессором фирма приняла к сведению собственные главной значимости промахи: был увеличен объём кэша (явно недостающий у первого «Фенома»), а создание микропроцессора было переведено на 45 нм техпроцесс, позволивший понизить тепловыделение и важно увеличить трудящиеся частоты. В целом, AMD Phenom II X4 по производительности стоит вровень с микропроцессорами Intel предшествующего поколения (ядро Yorkfield) и очень важно отстаёт от Intel Core i7. Впрочем, принимая во забота небольшую цена платформы на основе сего микропроцессора, его рыночные возможности смотрятся куда больше разноцветно, чем у предшественника.

3. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССОРА.

Численность ядер - данный значительный параметр демонстрирует количество в одно и тоже время работающих программ. Но не размышляйте, то собственно что в случае если вы запустите Word и Winamp на компе с одним ядром, собственно что у вас программки трудятся в одно и тоже время. Они трудятся целеустремленно переключаясь с одной на иную. Численность ядер в последнее время крепко вошло в главные свойства микропроцессора, собственно что почти все неверно считают, собственно что в случае если ядер болеебольше, то всякий раз станет прирост производительности;

Частота микропроцессора - это скорость с которой случается замен данными меж микропроцессором и системной шиной компа. Её довольно обожают свидетельствовать торговцы в прайс листах. Измеряется она буквально еще как тактовая частота и по понятным основаниям всякий раз ниже;

Коэффициент умножения (или умножение) – необходим, для дабы получить тактовую частоту микропроцессора. Частоту покрышки для вас надо помножить коэффициент. Припоминать нужно только лишь только то, собственно что в микропроцессорах Intel есть 1 довольно нужная разработка с увлекательным заглавием Quad Pumping — например вот она разрешает передать 4 блока данных за такт, в следствие этого рекламщики используют данным и преумножают в 4 раза физиологическую частоту шины;

Тепловыделение микропроцессора — измеряется в ватах. Обычным языком в случае если заявить, то демонстрирует какой мощности у вас обязан быть вентилятор(кулер), дабы гарантировать бесперебойную работу;

Предельная рабочая жар — всё то, собственно что вы прочли о тепловыделении возможно отнести и к температуре. В случае если вы превысите максимально, то микропроцессор перегреется, и абсолютно вполне вероятно компьютер или же выключится или же сам начнет перезагружаться;