Процессор

В ПК устройством, которое обрабатывает все виды информации (числовую, текстовую, графическую, видео- и звуковую), является МИКРОПРОЦЕССОР или ПРОЦЕССОР.

Процессор - это сердце ПК. Он вызывает данные с диска в ОЗУ, забирает их к себе, обрабатывает, а потом опять отправляет в ОЗУ и сохраняет в виде файлов на жестком диске. Микропоцессор аппаратно реализуется в виде сверхбольшой интегральной схемы (СБИС) - плоской полупроводниковой пластины размером примерно 5х5 см.

На процессоре установлен большой медный ребристый радиатор, охлаждаемый вентилятором. Конструктивно процессор состоит из ячеек, в которых данные могут не только храниться, но и изменяться. Внутренние ячейки процессора называют регистрами.

Современный микроПроцессор проектируется несколько лет, составлен из миллионов элементов и может производиться тиражами десятки и млн. штук в год. Фирмы-производители: - Intel (лидер); - AMD; - VIA; - Motorola; - Transmeta.

Так как процессор является электронным устройством, то различные виды информации должны обрабатываться в нем в форме последовательностей электрических импульсов. Такие последовательности электрических импульсов можно записать в виде последовательностей 0 и 1 (есть импульс - 1, нет импульса - 0), которые называются МАШИННЫМ ЯЗЫКОМ, состоящем из МАШИННЫХ КОМАНД - ИНСТРУКЦИЙ процессора.

Адресная шина. У процессоров Intel Pentium адресная шина 32-разрядная, то есть состоит из 32 параллельных линий. Комбинация из 32 нулей и единиц образует 32-разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней и подключается процессор для копирования данных из ячейки в один из своих регистров.

Шина данных. По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В компьютерах, собранных на базе процессоров Intel Pentium, шина данных 64-разрядная, то есть состоит из 64 линий, по которым за один раз на обработку поступают сразу 8 байтов.

Шина команд. Для того чтобы процессор мог обрабатывать данные, ему нужны команды. Он должен знать, что следует сделать с теми байтами, которые хранятся в его регистрах. Эти команды поступают в процессор тоже из оперативной памяти В большинстве современных процессоров шина команд 32-разрядная (например, в процессоре Intel Pentium), хотя существуют 64-разрядные процессоры и даже 128- разрядные.

Система команд процессора - это совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными. Процессоры, относящиеся к одному семейству, имеют одинаковые или близкие системы команд. Процессоры, относящиеся к разным семействам, различаются по системе команд и невзаимозаменяемыми.

Разные процессоры имеют разные системы команд. Если процессоры относятся к одному семейству, то более новые модели могут выполнять все инструкции своих предшественников. Это называется СОВМЕСТИМОСТЬЮ СВЕРХУ ВНИЗ.

Основными параметрами процессоров являются: рабочее напряжение, рабочее напряжение, разрядность, разрядность, рабочая тактовая частота, рабочая тактовая частота, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты, размер кэш-памяти. размер кэш-памяти.

Рабочее напряжение процессора обеспечивает материнская плата, поэтому разным маркам процессоров соответствуют разные материнские платы (их надо выбирать совместно). По мере развития процессорной техники происходит постепенное понижение рабочего напряжения.

Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт). Первые процессоры х86 были 16- разрядными. Начиная с процессора они имеют 32- разрядную архитектуру. Современные процессоры семейства Intel Pentium остаются 32-разрядными, хотя и работают с 64-разрядной шиной данных

Тактовые сигналы процессор получает от материнской платы, которая, в отличие от процессора, представляет собой не кристалл кремния, а большой набор проводников и микросхем. По чисто физическим причинам материнская плата не может работать со столь высокими частотами, как процессор. Сегодня ее предел составляет МГц.

Для получения более высоких частот в процессоре происходит внутреннее умножение частоты на коэффициент 3; 3,5; 4; 4,5; 5 и более.

Процессор быстро производит операции внутри себя, но медленно работает с внешними устройствами, например ОЗУ. Для ускорения работы данные КЭШИРУЮТ, т.е., запоминают на время работы во внутренней КЭШ-ПАМЯТИ процессора. Это как бы «сверхоперативная память». Когда процессору нужны данные, он сначала обращается в кэш-память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память.

МАТЕМАТИЧЕСКИЙ СОПРОЦЕССОР Для работы с действительными числами используется МАТЕМАТИЧЕСКИЙ СОПРОЦЕССОР.