1.2 Микропроцессор

Центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) — это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.

Центральный процессор в общем случае содержит в себе:

· арифметико-логическое устройство;

· шины данных и шины адресов;

· регистры;

· счетчики команд;

· кэш — очень быструю память малого объема (от 8 до 512 Кбайт);

· математический сопроцессор чисел с плавающей точкой.

Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров. Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему — тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора. Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера.

В вычислительной системе может быть несколько параллельно работающих процессоров; такие системы называются многопроцессорными.

Среди производителей процессоров пальмовая ветвь лидера принадлежит сразу двум компаниям Intel и AMD.

Основные характеристики центрального процессора:

Тактовая частота. Тактовая частота процессора – это скорость, с которой процессор производит операции. Тактовая частота измеряется в герцах (Гц) и чем она выше, тем выше производительность процессора. Тактовая частота современных процессоров превышает 2-3 ГГц (гигагерц).

Количество ядер процессора. Современные процессоры имеют уже не одно ядро, а два, три, четыре, шесть и более ядер. Для домашних ПК, для которых не требуется очень высокая производительность достаточно одно- или двухядерного процессора (его хватит для работы с документами, мультимедиа файлами, многими трехмерными игрушками). Процессоры с большим количеством ядер нужны для «геймерских» конфигураций ПК или для профессиональной работы с 3D-моделями.

Скорость передачи данных по системной шине (частота системной шины, FSB). Чем выше частота шины, тем выше быстродействие процессора (скорость передачи данных в процессор и из него). Частота шин современных процессоров равна 800/1066/1333 МГц.

Размер системного КЭШа. Кэш процессора - это быстродействующая память, предназначенная для временного хранения программного кода и данных. Обращения к встроенной кэш-памяти происходят без состояний ожидания, поскольку она работает на частоте процессора. Чем больше кэш процессора, тем производительнее процессор.

Сокет. Сокет – это разъем, куда вставляется процессор на материнской плате. Названия сокета на процессоре и на материнской плате должны совпадать.

Комплект. Современные процессоры могут продаваться в двух комплектациях: BOX и TRAY. BOX означает, что процессор поставляется вместе с охлаждающим устройством (кулером), а TRAY – что поставляется только сам процессор, без охлаждающего устройства.

Приведем пример расшифровки маркировки процессора. Для примера возьмем Intel Core 2 Duo E8400 3Ghz/6MB/1333MHz S775 BOX:

- Производитель процессора – фирма Intel.

- E – обозначает тип энергопотребления. Тип Е – стандартный для настольных ПК тип энергопотребления (от 55 до 75 Вт).

- Количество ядер процессора – 2 (об этом говорит название модели Core 2 Duo).

- Тактовая частота процессора – 3ГГц.

- Частота системной шины (FSB)– 1333МГц.

- Размер системного КЭШа – 6Мб.

- Сокет S775.

- Комплект – BOX (есть охлаждающее устройство в комплекте).

Архитектура процессора – это очень ёмкое понятие, в составе которого можно рассматривать следующие элементы:

система команд;

способ организации вычислительного процесса;

поддержка мультипроцессорности.

Система команд [instruction set] – полный список кодов операций, которые способен выполнять процессор. По составу команд различают: CISC-архитектуру [Complex Instructions Set Computer] и RISC-архитектуру [Reduced Instructions Set Computer].

Набор команд процессора определяет его функциональное назначение, в соответствии с которым различают универсальные и специализированные процессоры.

С системой команд связано такое важное свойство, как совместимость. Два процессора называются совместимыми [compatible], если их системы команд одинаковы.

Процессор может иметь устройства, которые позволяют использовать его в многопроцессорной конфигурации. Работа в мультипроцессорном режиме обеспечивается как архитектурой процессора, так и возможностями операционной системы. Например, Windows95 не имеет такой поддержки, а Windows NT Server поддерживает четыре процессора.