Основные характеристики цп
Рабочее напряжение– напряжение, на котором работает микросхема процессора.
Разрядность ЦП– разрядность ЦП показывает, сколько двоичных битов информации обрабатывается за один такт (64 или 128).
Тактовая частота– определяет скорость выполнения одной операции (количество элементарных операций в 1сек), задается генератором тактовых импульсов (ГТИ).
Коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты– позволяет повысить скорость выполнения операций за счет внутренних резервов процессора. Коэффициент может принимать следующие значения:3; 3,5; 4; 4,5; 5 и более.
Размер КЭШ памяти. КЭШ память хранит наиболее часто используемые процессором команды и данные. Данная память используется для согласования скоростей работы ОП и ЦП.
Наличие математического сопроцессора, который позволяет значительно ускорить выполнение таких операций, как умножение и возведение в степень.
Системы команд цп
ЦП характеризуется системой команд – это совокупность всех возможных команд, выполняемых процессором. Существует две системы команд: CISC и RISC.
CISC (Complete Instruction Set Computer) - расширенная (полная) система команд насчитывает более тысячи различных команд.
RISC (Reduced Instruction Set Computer) – сокращенная система команд: количество команд значительно меньше, и каждая команда выполняется быстрее. В современных компьютерах чаще используется система RISC.
Система прерываний
Существуют средства, которые позволяют прервать нормальную работу процессора. Рассмотрим следующие классы прерываний:
Программные прерывания– генерируются при выполнении команд в случае возникновения следующих ситуаций:
арифметическое переполнение;
деление на нуль;
попытка выполнить команду с несуществующим кодом операции;
обращение по адресу, выходящему за пределы физического адресного пространства и т.д.
Прерывания таймера– генерируются таймером, используются ОС для выполнения некоторых регулярных операций.
Прерывания ввода-вывода – используются для организации ввода-вывода данных.
Аварийные прерывания– генерируются специальными средствами контроля работоспособности ПК при обнаружении сбоя.
Для каждого класса прерывания существует программа обработки прерывания. Получив сигнал прерывания, процессор останавливает исполнение текущей последовательности команд и переходит к выполнению программы обработки данного прерывания.
Прерывания ввода-вывода
Когда внешнее устройство (ВУ) готово к сеансу ввода-вывода, устройство управления ВУ посылает сигнал прерывания центральному процессору. При поступлении сигнала прерывания:
ЦП запоминает информацию о текущем состоянии выполняемой программы;
в счетчик команд ЦП записывается начальный адрес программы - обработчика прерываний;
из ОП считывается первая команда обработчика прерываний, и ЦП начинает выполнение этой программы;
после выполнения последней команды обработчика прерываний ЦП возвращается к выполнению основной программы (см. рис. 3).
Рис. 3. Обработка прерывания ввода-вывода
Оперативная память (оп)
ОП - это устройство для временного хранения данных. ОП обнуляется при включении и выключении компьютера. ОП представляет собой набор ячеек, доступ к которым может осуществляться в произвольном порядке. Поэтому память получила название Random Access Memory(RAM- память произвольного доступа). Существует несколько типов оперативной памяти. Основные типы оперативной памяти - это статическая память (Static RAM-SRAM) и динамическая память (Dynamic RAM-DRAM).
Рис. 4. Основные типы оперативной памяти
Статическая и динамическая памяти различаются по принципу физической организации. Динамическая память DRAMосновывается на полупроводниковых конденсаторах, в которых информация хранится ограниченное время. В микросхемахDRAMвыполняется регенерация информации. На базеDRAMформируется ОЗУ (оперативно-запоминающее устройство).
Статическая память SRAMбазируется на электрических схемах (триггерах). Статическая памятьSRAMимеет более высокое быстродействие, чемDRAM. Информация вSRAMможет храниться сколь угодно долго. На базеDRAMсоздается КЭШ - память.
Существуют различные модификации статической и динамической памяти. SDRAM(SynchronousDRAM– синхронная динамическая память) – память с синхронным доступом, работающая быстрее обычной асинхронной памяти.SDRAMиспользует тактовый генератор для синхронизации всех сигналов, применяемых в микросхеме памяти. Модули памяти с такими микросхемами получили названиеDIMM.
DDRSDRAM(DoubleDataRate) – память позволяет передавать данные по обоим фронтам каждого тактового импульса, что удваивает пропускную способность памяти.