Компоненты современного компьютера

Современный персональный компьютер включает следующие компоненты:

• центральный процессор;

• математический сопроцессор;

• внутренняя память;

• периферийные устройства.

• внешняя память.

Центральный процессор

Центральный процессор (ЦП) (Central Process Unit, CPU)  - это логическое устройство для принятия решений и выполнения арифметических действий. Процессор включает в себя устройство управления (УУ) (Control Unit, CU), арифметико-логическое устройство (АЛУ) (Arithmetic and Logic Unit, ALU ), регистры и память, называемую кэш память. АЛУ – часть процессора, выполняющая арифметические и логические операции. Современные центральные процессоры выполняются с использованием микроэлектронной технологии, и является микропроцессорами.

Процессор персонального компьютера это функциональная часть компьютера, выполненная на микросхеме и предназначенная для выполнения основных операций по обработке данных и управлению работой других устройств. Процессор персонального компьютера размещается на материнской или системной плате.

Регистры являются главными носителями информации внутри процессора. Управление компьютером осуществляется по заранее подготовленной программе, представляющей собой последовательность инструкций, команд, расположенный линейно друг за другом в основной памяти. Программа выполняется покомандно, в порядке их записи.

Основными параметрами процессоров являются: разрядность, тактовая частота или быстродействие, размер кэш памяти.

Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать за одни раз (один такт). Разрядность - это количество проводников, по которым информация в виде двоичного кода параллельно, то есть одновременно, поступает в процессор (каждый разряд по отдельному проводнику). Первые процессоры персональных компьютеров были 8-разрядными, а современные процессоры семейства Intel Pentium являются 32-разрядными.

Главными носителями информации внутри процессора являются регистры. Каждый регистр можно рассматривать как высокоскоростную память внутри процессора размером 8, 16 или 2 бита.

В основе работы процессора лежит такой же тактовый принцип, что и в обычных часах. Исполнение каждой команды занимает определенное количество тактов. Тактовые импульсы в механических часах задает пружинный маятник, а в компьютере - микросхема. Чем выше частота тактов, поступающих на процессор, тем больше команд он может исполнить в единицу времени, тем выше его производительность. Тактовая частота измеряется в МегаГерцах (МГц). 1 МГц=1 млн. тактов в секунду. Первые процессоры персональных компьютеров могли работать с частотой не выше 4,77 МГц, а современные процессоры работают с частотой превосходящей более 1000 МГц (более 1 ГигаГц) и 32-х разрядную архитектуру. Единица измерения «герц» названа в честь великого немецкого физика Генриха Герца. Слова «Генрих Герц» были первыми словами знаменитой первой радиограммы, переданной изобретателем радио Александром Степановичем Поповым в 1896 году.

Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами, например с основной памятью. Для того чтобы уменьшить количество обращения к основной памяти, внутри процессора создают буферную область - так называемую кэш память. Когда процессору нужны данные, он сначала обращается в кэш память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение в основную память. Принимая данные и основной памяти, процессор заносит его одновременно в кэш память. «Удачные» обращения в кэш-память называет попаданиями в кэш. Процент попаданий тем выше, чем больше размер кэш-памяти, поэтом высокопроизводительные процессоры комплектуют повышенным объемом памяти. Таким образом, кэш память обеспечивает самую быструю передачу информации процессору. Наличие кэш памяти увеличивает производительность микропроцессора и сокращает время доступа к используемым командам и данным.

Слово «кэш» в компьютерных науках впервые использовалось в 1968 г. в статье, посвящённой усовершенствованию памяти ЭВМ IBM System/360. Первоначально использовался термин «высокоскоростной буфер», но для большей образности был предложен термин «кэш». С тех пор данный термин вошёл в научных лексикон специалистов в области компьютерной техники.