Інструкція до лабораторної роботи № 4 Тема: “Дослідження властивостей процесора.”

Мета: дослідити особливості будови процесорів, їх характеристик, провести порівняльний аналіз двох процесорів.

Прилади та обладнання: персональний комп’ютер, операційна система Windows NT4/2000/XP, пакет програм Testcpu, мультимедійний проектор.

Допуск до проведення лабораторної роботи: Виконання тестів з використанням комп’ютерної програми або письмового виконання наявно вказаних тестових завдань.

Тест 1: Перелічіть характеристики процесорів

Тест 2: Які форм-фактори використовуються для процесорів.

Короткі теоретичні відомості

В останні декілька років склалася тенденція ідентифікувати персональні комп’ютери по типу та швидкості мікропроцесорів або CPU (Central Processing Unit). Наприклад, якщо говориться персональний комп’ютер “Pentium IV” або “Celeron-1.8”, то мається на увазі тип мікропроцесора встановленого в комп’ютері і тактову частоту мікропроцесора.

Тактова частота – показник, який визначає з якою максимальною швидкістю здатний працювати даний процесор. Швидкість мікропроцесора виміряється в (МГц)- скорочено від мегагерц (мільйон герц, або імпульсів в секунду).

Центральний процесор – це основний електронний модуль який виконує в комп’ютерній системі основну вичислю вальну роботу і керує взаємодією між всіма блоками і системами комп’ютера. Центральний процесор находиться в функціональному центрі комп’ютерної системи, обкружений апаратними функціональними блоками і підсистемами. Сучасні процесори виконують сотні мільйонів операцій в секунду. Центральний процесор працю циклічно і спрощено його роботу можна описати наступним чином. На початку чергового циклу процесор читає оперативної пам’яті команду, розшифровує її і виконує. Отриманий результат записується в задану комірку пам’яті. Після чого ініціюється новий цикл вибірки і обробки команди.

Центральний процесор оперує цілочисленними методами. Якщо необхідно виконувати обчислення з дуже високим ступенем точності в роботу включається вбудований в центральний процесор модуль математичного співпроцесора , або процесора з плаваючою комою. Наявність математичного співпроцесора дозволяє комп’ютеру дуже швидко виконувати обчислення з плаваючою комою.

Основними характеристиками центрального процесора є: тактова частота, швидкість виконання команд і розрядність шин даних і адреса. Всі сучасні процесори комплектуються 64- розрядною шиною даних. По розрядності адресної шини процесора можна судити про адресний простір пам’яті. Наприклад, якщо ширина шини адреса складає 32-розряди, то процесору доступний простір пам’яті 4 Гбайти.

Синхронізація центрального процесора. Всі процеси, пов’язані з обчисленням обробкою і пересилкою даних між електронними модулями комп’ютера повинні бути взаємо погоджені в часі тобто синхронізовані. Синхронізація всіх вузлів комп’ютера здійснюється за допомогою тактового генератора. Він формує періодичні послідовні тактові імпульси які направляються в центральний процесор, в систему пам’яті і всі інші підсистеми комп’ютера. Наприклад, тактова частота одного із перших процесорів 8088 складає 4.7 МГц, а тактова частота сучасного процесора Pentium-IV 2.6 ГГц.

Необхідно розрізняти частоту тактового генератора і процесора. В процесор подаються сигнали синхронізації з системної плати від тактового генератора, а необхідна для роботи внутріпроцесорна частота отримується при помноженні зовнішньої частоти (частоти системної плати) в спеціально вбудованому блоці множення. Вона і синхронізує обчислювальні процеси в процесорі. Таким чином якщо системна плата може працювати на фіксованій частоті наприклад 133 МГц, то процесор може синхронізуватися частотою 750 МГц . Типові значення частот синхронізації на системній платі – 66, 75, 83, 100, 133..., і т.д.

Р-рейтинг - для співставлення показників продуктивності процесорів Intel, а також процесорів виготовлених іншими фірмами введений спеціальний показник -Р рейтинг (коефіцієнт оцінки продуктивності. Р рейтинг виникає після виконання типових тестових завдань на комп’ютерах стандартної конфігурації, що дозволяє співставляти результати. По результатах тих чи інших тестів складається Integer Index – оціночний коефіцієнт швидкодії процесора, який здійснюється з коефіцієнтом процесора Intel, визначений по аналітичній методиці. Робоча частота процесора оригінала стає Р-рейтингом процесора клона. В відповідності з такою системою позначень, наприклад процесор, який отримав робочий рейтинг Р166+, повинен мати туж продуктивність, що процесор Pentium з часотою 166 МГц або (Р166). Знак “+” в закінченні позначення вказує, що дані виробу кращі ніж свій Pentium – аналог по ряді показників.

Кеш-пам’ять процесора – для прискорення доступу до оперативної пам’яті і підвищення продуктивності роботи комп’ютера в центральному процесорі вбудований модуль кеш-пам’яті або просто кеш. Це проміжна пам’ять між процесором і оперативною пам’яттю. Кеш-пам’ять маломістке, але більш швидше, ніж оперативна пам’ять, зберігання даних. Кеш-пам’ять працює наступним чином. Всі свої запити процесор адресує одночасно оперативній пам’яті і в кеш-пам’ять. Якщо адреса звернення в оперативну пам’ять і в кеш-пам’ять ідентичні то констатується попадання в кеш-пам’ять. В цьому випадку дані або команди зчитуються із біль швидкої пам’яті, що збільшує загальну продуктивність комп’ютера. Якщо кеш-пам’ять не має інформації по шуканому адресу, процесор звертається за нею до оперативної пам’яті. В цьому випадку швидкість обміну даними зменшується. Кеш-пам’ять може бути вбудованою в центральний процесор або винесена з нього. Вбудована в процесор кеш-пам’ять працює на частоті ядра і є найбільш швидкою, або кеш-пам’яттю першого рівня (позначається L1-Level1), має найбільшу ємність 32 Кбайти. За допомогою спеціальної шини, вбудованої в центральний процесор, до нього підключається кеш-пам’ять другого рівня (L2), яка може працювати частоті рівній половині частоти ядра. В сучасних комп’ютерах частота кеш-пам’яті другого рівня і центрального процесора співпадають. Ємність кеш-пам’яті другого рівня, як правило, рівна 128 Кбайт-2Мбайт.