Архитектура компьютера. Тема 4

Тема 4. Процессоры

Тема 4. Процессоры

1. Основные характеристики процессоров

2. Классификация процессоров

3. Процессор Pentium IV

4. Двухъядерные процессоры

1. Основные характеристики процессоров

Процессор – интегральная микросхема, которая осуществляет обработку информации в ходе выполнения заданной программы, а также управляет всем вычислительным процессом и координирует действия других устройств вычислительной системы.

Система команд процессора

1. Команды передачи данных

2. Арифметические операции (основная – сложение: вычитание сводится к сложению, умножение и деление выполняются по специальным командам)

3. Логические операции: сравнение, И, ИЛИ, НЕ; анализ отдельных битов кода, их сброс и установка

4. Сдвиги двоичного кода влево и вправо

5. Команды ввода и вывода для обмена с внешними устройствами

6. Команды управления, реализующие нелинейные алгоритмы: условный переход, безусловный переход, обращение к подпрограмме (переход с возвратом), организация циклов.

Существует 2 направления построения системы команд:

CISC (Complex Instruction Set Computer) – компьютер с полным набором команд;

RISC (Reduced Instruction Set Computer) – компьютер с ограниченным набором команд. Основную часть времени компьютеру приходится выполнять небольшую часть из своего набора команд, остальные используются эпизодически, поэтому если наиболее часто используемые команды представить в виде простых, коротких тщательно оптимизированных операций, то получится эффективный и быстродействующий процессор.

Характеристики процессора

• Степень интеграции микросхемы (чипа) показывает, сколько транзисторов может вместиться в определенном объеме. Увеличение количества транзисторов приводит к необходимости изменения технологии изготовления микросхем, не изменяя размер.

• Внутренняя разрядность данных – это количество бит, которые одновременно может обрабатывать процессор внутри себя (16, 32, 64 –разрядные процессоры).

• Внешняя разрядность данных - это количество бит, которыми может обмениваться процессор с другими элементами материнской платы

Процессор выполняет определенные операции (запись, чтение, обработку данных) в точно отведенные единицы времени (такты), что необходимо для синхронизации процесса. Обработка информации тем быстрее, чем выше тактовая частота. Различают внутреннюю и внешнюю частоту.

• Внутренняя тактовая частота определяет в значительной мере скорость работы процессора и измеряется в МГц. Внутренняя тактовая частота определяется умножением внешней частоты на множитель, представляющий собой интервал из арифметической прогрессии с шагом 0,5. Например, 1005=500 Мгц, 663,5=233 Мгц

• Внешняя тактовая частота (частота шины процессора) формируется генератором импульсов на системной плате. По шине процессора производится обмен данными между процессором, памятью и другими устройствами. Современные процессоры имеют следующие характеристики шин: адресная шина – 32-разрядная, шина данных – 64-разрядная, шина команд – 32-, 64-,128-разрядная.

Разъем для установки процессора располагается на системной плате. Разъемы различаются по внешнему виду и числу контактов. Существуют два типа разъемов:

• Socket (гнездо) – представляет собой разъем, в который вставляются контакты процессора, расположенные на нем снизу по периметру.

• Slot (щель, желоб) – представляет собой длинный ряд контактов в пластмассовой рамке. Процессор для такого разъема расположен на специальной плате с рядом контактов на одной стороне. Эта плата вставляется вертикально.