double arrow

Центральный процессор

Центральный процессор [processor, CPU] – устройство, непосредственно осуществляющее процесс обработки данных. Основная задача процессора – это интерпретация команд и рассылка соответствующих управляющих сигналов к другим устройствам. Процессоры в ПЭВМ выполнены в виде одной микросхемы и потому называются также микропроцессорами.

Основные характеристики процессора:

§ тактовая частота;

§ длина слова (разрядность);

§ архитектура.

Тактовая частота процессора[CPU speed (clock, frequency)] – это число элементарных операций - тактов, выполняемых в течение одной секунды. В современных ПЭВМ под тактовой частотой понимается внутренняя частота. Обмен данными с внешним миром осуществляется на частоте системной шины, которая всегда меньше внутренней частоты процессора. Тактовая частота грубо характеризует скорость работы процессора.

Длина слова (разрядность процессора)– это максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут передаваться или обрабатываться одновременно за один такт. Все современные микропроцессоры 32- или 64-разрядные.

Пример

Применительно к ПЭВМ понятие «разрядность» включает:

§ разрядность внутренних регистров (внутренняя длина слова);

§ разрядность шины данных (внешняя длина слова);

§ разрядность шины адреса.

Разрядность внутренних регистров определяет формат команд процессора и размер данных, с которыми можно оперировать в командах.

Разрядность шины данных определяет скорость передачи информации между процессором и другими устройствами.

Разрядность шины адреса определяет размер адресного пространства, т.е. максимальное число байтов, к которым можно осуществить доступ. Например, если разрядность шины адреса равна 16, то возможный размер памяти в ЭВМ равен 2 16 =65536 или 64 кб.

g

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

§ систему команд;

§ способ организации вычислительного процесса;

§ поддержку 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].

Большинство ЭВМ использует CISC-архитектуру. Команды процессора с такой архитектурой многочисленны и имеют различное число операндов, то есть время и порядок выполнения разных команд могут очень сильно отличаться. Основная идея архитектуры RISC заключается в том, чтобы так упростить команды процессора, чтобы они могли быть выполнены за один такт. Это достигается за счёт сокращения их числа и упрощения самих команд. Это позволяет более эффективно использовать конвейерную архитектуру.

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

Универсальный процессор способен реализовать любой алгоритм и используется в качестве центрального процессора. Специализированный процессор служит для решения задач определённого класса; среди таких процессоров можно выделить математические и графические процессоры.

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

Пример

Программа, написанная в системе команд процессора Intel 8086 без изменений может быть перенесена на процессоры Intel 80286, 80386, 80486, Pentium I, Pentium II, Pentium III. Поэтому все эти процессоры называются совместимыми снизу вверх. Сверху вниз эти процессоры несовместимы, так как, например, Pentium III имеет команды, которые не поддерживаются процессором Pentium I.

g

Для повышения эффективности вычислительного процесса в современных микропроцессорах, как правило, применяется конвейерная и суперскалярная обработки данных.

Процессор может иметь устройства, которые позволяют использовать его в многопроцессорной конфигурации.

Пример

Архитектура микропроцессора Pentium имеет следующие особенности:

§ суперскалярная конвейерная архитектура;

§ конвейерное вычисление с плавающей точкой;

§ поддержка мультипроцессорности;

§ повышенная разрядность внешней шины данных.

Разрядность регистров – 32 бит, шины адреса - 32 бит, шины данных -
64 бит. Производительность микропроцессора Pentium I с тактовой частотой
66 МГц оценивается в 112 MIPS. Оценка производительности различных микропроцессоров приведена в табл. 3.2 [www.citforum.ru].

Таблица 3.2

Сравнение микропроцессоров

Процессор Частота, МГц Тип SPECint92 SPECfp92  
  PA RISC   RISC    
  Alpha 21164   RISC    
  PowerPC   RISC    
  PowerPC   RISC    
  Pentium II   CISC    
  Pentium I   CISC    
  Pentium I   CISC    
  Intel 486 DX2   CISC    
             

 

Микропроцессор Celeron в отличие от Pentium не может работать в мультипроцессорном режиме. Современные микропроцессоры имеют внутреннюю частоту порядка 900 МГц.

g


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: