Технические характеристики процессора
Центром любого компьютера является процессор.
Производители процесоров – фирмы AMD, INTEL, VIA. Для размещения процессора на системной плате имеется процессорный разъем (Socket1, Socket 7, Socket 370 и пр). Процессор характеризуется архитектурой, набором выполняемых команд, скоростью их выполнения и длиной машинного слова (бит, полубайт, байт, два, четыре или восемь байтов. Архитектура определяет типы обрабатываемых данных, регистры, стеки, систему адресации и т.п. Последовательность операций центрального процессора (ЦП) определяется программным кодом, составленным программистом. Данные для выполнения текущих операций хранятся в регистрах ЦП.
Время исполнения инструкций измеряется в тактах. Количество инструкций, которые процессор может выполнить за одну секунду, зависит от его тактовой частоты. Она измеряется в Гигагерцах (ГГц). Один мегагерц – это миллион тактов в секунду.
Математический сопроцессор обеспечивает высокоскоростную математическую обработку данных. В современных процессорах математический сопроцессор встроен в основной процессор. Обязательными компонентами процессора являются арифметико-логическое устройство (АЛУ) и устройство управления (УУ).
Разрядность регистров является важной характеристикой процессора. Современные ЦП имеют 64 разрядную архитектуру регистров.
Быстрая кэш-память
Для ускорения доступа к оперативной памяти используется специальная сверхбыстродействующая кэш-память. При обращении микропроцессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш памяти.
Кэш-память (Cache) — это локальная память процессора для временного хранения наиболее часто используемых команд и данных, выполняющей роль связующего буфера между быстрыми устройствами микропроцессора и более медленной оперативной памятью (Рис.5, 6). Большинство современных ПК имеют трехуровневый кэшL1, L2 иL3 .
Рис.5 Кэш выполняет роль буферной памяти
Первый уровеньL1 и Второй уровень L2 (внутренний кэш) –располагаются на кристалле процессора и работают на его тактовой частоте и делятся на кэш команд и кэш данных.
Третий уровеньL3(внешний кэш) – устанавливается на системной плате и работает на частоте шины и является своеобразным буфером между оперативной памятью и КэшемL2.
Кэш работает на основе предсказаний .
Ниже представлены основные значения параметров абстрактного современного центрального процессора.
Тактовая частота 1,4 – 3,4 ГГц
Тактовая частота системной шины 266 – 800 Мгц
Технология изготовления 0,09 – 0,13 мкм
Объем Кэш L1 8 – 128 кб
Объем Кэш L2128 кб – 1 Мб
Разрядность шины Кэша 64 бита, 256 бит
Количество транзисторов 37,6 млн – 169 млн
Напряжение 1,25 – 1,5 Вт
Серверные процессоры имеют Кэш L3 > 1Mб
Двухядерные процессоры
Фактически два процессора в одном корпусе и, соответственно, двукратный прирост производительности. Каждое ядро обладает своей собственной кэш-памятью и одним контроллером оперативной памяти обеспечивающем бесперебойную загрузку обоих ядер без простоев. Если приложение способно функционировать с двумя потоками, то прирост производительности близок к 100%. Процессоры ориентированы на использование в графических станциях (для работы с 3D-графикой), в универсальных домашних ПК для работы с офисными приложениями, приложениями по обработке цифровых фотографий.