Методичні вказівки:

Більшість процесорів для IВМ РС-сумісних ПК випускаються в двох форм-факторах: Socket і Slot (в даний час випуск останнього припинений).

Якщо процесор виконаний в керамічному корпусі квадратної форми з висновками, розташованими в матричному або шаховому порядку на одній поверхні корпусу, то говорять, що процесор виконаний в Socket форм-факторі і встановлюється відповідно в роз’єм типу Socket.

Назва роз’єму для установки процесора в корпусі типу Socket складається, як правило, зі слова Socket і цифри, залежної або від типу корпусу, або від кількості висновків на процесорі.

Крім виду корпусу і роз’єму для установки в материнську плату процесори також розрізняються за типом, зовнішній частоті системної шини FSB (Front Side Bus), внутрішній частоті ядра процесора, одержуваної множенням зовнішньої, напругою живлення процесора і розмірами вбудованої кеш-пам’яті першого рівня (Level 1 або L1) і, можливо, другого рівня (Level 2 або L2).

Крім власне архітектури процесора, одним їх основних факторів, що визначають розміри кеш-пам’яті, частоту ядра, а, отже, і швидкість процесора, є технологічний процес, по якому процесор був проведений.

Техпроцес – це масштаб технології, яка визначає розміри напівпровідникових елементів, складових основу внутрішніх ланцюгів процесора (ці ланцюги складаються із з’єднаних відповідним чином між собою транзисторів). Удосконалення технології та пропорційне зменшення розмірів транзисторів сприяють поліпшенню характеристик процесорів. Для порівняння, у ядра Willamette, виконаного по техпроцесу 0.18 мкм - 42 мільйони транзисторів, а у ядра Prescott, техпроцес 0.09 мкм - 125 мільйонів. Найсучаснішим є мідний 0.065-мікронних процес, по якому виробляються процесори Pentium 4 і деякі інші чіпи.

Рисунок 1 – Схема процесора при сильному збільшенні.

Центральний процесор призначений для покрокового виконання зберігається в пам’яті комп’ютера програми. Програма, що виконується центральним процесором, складається із записаних в двійковому вигляді машинних команд. Сукупність усіх машинних команд, які можуть бути "зрозумілі’’ і виконані процесором, називається системою команд процесора. Систему команд процесора можна також назвати його мовою. Машинні команди зазвичай відповідають елементарним операціям, наприклад, помістити дані в задану комірку оперативної пам’яті, вважати дані з осередки, виконати арифметичну або логічну операцію над даними, дати сигнал деякого пристрою до обміну даними з оперативною пам’яттю. Система команд процесора є важливою частиною архітектури комп’ютера. Якщо системи команд двох процесорів різні; то машинна програма, призначена для одного процесора, не зможе бути виконана іншим.

Цикл роботи центрального процесора складається з наступних кроків:

1. читання чергової команди з оперативної пам’яті;

2. аналіз ліченої команди (визначення типу команди, адрес для читання даних і запису результату);

3. читання даних з оперативної пам’яті, необхідних для виконання команди;

4. виконання команди;

5. запис результатів в оперативну пам’ять;

6. обчислення адреси чергової команди.

У сучасних комп’ютерах центральний процесор зазвичай являє собою кристал складної структури, що містить десятки мільйонів взаємодіючих найпростіших функціональних елементів.

Роботою центрального процесора управляє спеціальний пристрій, який так і називається - пристрій керування. У його функції входить організація обміну даними процесора з оперативною пам’яттю, координація роботи всіх логічних компонент процесора при виконанні команди, визначення адреси наступної виконуваної команди.

Сучасні процесори оснащені так званої буферної або кеш-пам’яттю. У кеш-пам’ять центрального процесора копіюються фрагменти оперативної пам’яті, які містять найбільш часто використовувані команди і дані. Це дозволяє мінімізувати обмін інформацією процесора з оперативною пам’яттю і, в результаті, підвищити швидкодію комп’ютера. Кеш-пам’ять є більш швидкою, ніж оперативна, але її об’єм зазвичай не перевершує декількох мегабайт. У багатьох процесорах реалізовані алгоритми, що намагаються передбачити, які дані в найближчому майбутньому можуть знадобитися процесору, і отже повинні бути заздалегідь перенесені з оперативної в буферну пам’ять.

Тривалість операцій, які виконуються центральним процесором, вимірюється в тактах. Одному такту відповідає час виконання елементарної операції обробки даних. Число виконуваних за секунду тактів називається тактовою частотою процесора. Чим вище тактова частота, тим більше операцій за одиницю часу виконує процесор, тим більше його швидкодія. Тактова частота сучасних процесорів досягає кількох гігагерц (ГГц). Один гігагерц відповідає мільярду тактів в секунду. Слід зауважити, що продуктивність процесора визначається не тільки тактовою частотою, але й кількістю регістрів, об’ємом кеш-пам’яті, швидкодією арифметико-логічного пристрою, ефективністю алгоритмів керування та іншими особливостями архітектури процесора. Всі ці фактори слід враховувати при порівнянні швидкодії процесорів різної конструкції. Говорити про те, що один процесор швидше іншого, оскільки у нього більша тактова частота, можна лише в тому випадку, якщо цей процесор не поступається за іншими показниками.

Приклад. Нехай тактова частота першого процесора 1 ГГц, другого - 2 ГГц, а виконання арифметичних операцій, в силу особливостей конструкції процесорів, вимагає в чотири рази більше тактів другого процесора, ніж першого. У цьому випадку обчислювальна програма виконається швидше на комп’ютері з першим процесором.

Контрольні питання:

1. Що таке система команд процесора?

2. Назвіть кроки циклу роботи процесора.

3. Яку роль відіграє кеш-пам’ять?

4. Як визначають технологічний процес виробництва мікропроцесорів?

5. На які чинники впливає технологічний процес?

6. Які основні типи роз’ємів використовуються в даний час?

7. Які процесори застосовуються в сучасних I ВМ РС-сумісних ПК?

Відповіді до контрольних питань