Характеристики мікропроцесорів

Мікропроцесори відрізняються, в основному, типом (моделлю), розрядністю, об’ємом оперативної пам’яті і тактовою частотою. Однакові моделі мікропроцесорів можуть мати різну тактову частоту − чим вище тактова частота, тим вище продуктивність.

Тактова частота вказує, скільки елементарних операцій (тактів) мікропроцесор виконує за одну секунду. Тактова частота вимірюється в мегагерцах (Мг). Слід зазначити, що різні моделі мікропроцесорів виконують однакові операції (наприклад, додавання або множення) за різне число тактів. Чим вище модель мікропроцесора, тим менше тактів треба для виконання тих самих операцій.

Розрядність визначає довжину машинного слова (порції інформації, що обробляється за один такт) в бітах.

Об’єм оперативної пам’яті − це об’єм пам’яті, яким може керувати мікропроцесор в процесі роботи.

Саме від цих характеристик і характеристик елементів, які входять до його складу, залежить швидкодія та продуктивність комп’ютера в цілому.

Пам’ять ЕОМ

Існує декілька видів пам'яті, кожна з яких відіграє свою роль в обчислювальній системі. Зовнішня (повільна) пам'ять забезпечує збереження інформації на різних носіях, таких, як гнучкий магнітний диск, жорсткий магнітний диск, оптичний лазерний диск, магнітна стрічка. Робота з носіями відбувається в пристроях, які називаються дисководами або накопичувачами. Час запису та відтворення на них порівняно великий. Найголовніша властивість зовнішніх пристроїв пам'яті, − це їх енергонезалежність, тобто здатність зберігати інформацію, не споживаючи електроенергії.

Пам'ять, яка розташована всередині електронної схеми комп'ютера, дістала назву внутрішня або основна. Це пам'ять, що реалізується на електронних мікросхемах, як показано на рис. 2.5, її обсяг невеличкий порівняно з пристроями зовнішньої пам'яті, але швидкість запису та читання інформації надзвичайно велика, тому вона інколи називається швидкою. Серед основної пам'яті розрізняють оперативну та постійну пам'ять.

Рис. 2.5. Пам'ять

Оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП) − це матриця активних елементів, що дозволяє звертатися до будь-якої комірки пам'яті в довільний момент часу, швидко змінювати її вміст, через що вона має назву Random Acces Memory(RАМ). Цю пам'ять ще називають короткочасною, коли комп'ютер ввімкнений, в ній зберігаються частини операційної системи, запущені програми з якими працює користувач. Чим більший розмір ОЗП, тим швидше працює комп'ютер. Усі дані з ОЗП зникають після вимкнення ПК.

Оперативну пам'ять розділяють на динамічну та статичну, в залежності від способу зберігання бітів інформації. В комірках статичної пам'яті зберігання інформації визначається станом особливих напівпровідникових пристроїв − тригерів, в елементах динамічної пам'яті біти інформації зберігаються у вигляді заряду на конденсаторі.

Всередині електронної схеми комп'ютера існує ще один різновид пам'яті − постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП), в мікросхеми якого інформація "вшивається" на заводі та зберігається протягом всього часу існування комп'ютера. Тут зберігаються різні тестуючі, системні програми та мови програмування.

В останніх моделях комп'ютерів для узгодження роботи дуже швидких процесорів з відносно повільними пристроями динамічної пам'яті застосовується спеціальний пристрій − кеш-пам'ять, яка за принципом зберігання інформації є статичною. В перекладі з англійської „cache” означає „схованка”. Це значення можна тлумачити по-різному: як проміжний запам'ятовуючий пристрій, що зберігає вміст часто використовуваних комірок пам'яті, так і те, що робота кеш-пам'яті непомітна для користувача. Для узгодження швидкої роботи процесора з пам'яттю було б логічним застосувати більш швидку статичну пам'ять, але в такому разі вона виявиться занадто дорогою. Тому оптимальним у плані вартості та швидкодії стало застосування технології кеш-пам'яті. Адже деякі ділянки оперативної пам'яті використовуються процесором неодноразово і, якщо дані з них розмістити в кеш-пам'яті, то швидкість прочитання буде значно підвищена. Лише коли при зверненні процесора до кеш-пам'яті, він не знаходить там потрібні дані, то шукає їх в оперативній пам'яті або ж рядки кеш-пам'яті поновлюються. Відповідний контролер кеш-пам'яті повинен дбати про те, щоб команди та дані, необхідні мікропроцесору в певний момент, з'явилися в кеш-пам'яті саме до цього часу. При цьому в кеш-пам'яті поновлюються ті рядки, які застосовувалися процесором не так часто. Частіше кеш-пам'ять реалізується всередині процесора, але всі системні плати передбачають встановлення зовнішньої по відношенню до процесора кеш-пам'яті.

У персональних комп'ютерах технологія використання кеш-пам'яті знаходить застосування перш за все при обміні даними між мікропроцесором та оперативною пам'яттю, а також між основною пам'яттю та зовнішньою (накопичувачами на магнітних носіях).