Центральный процессор и система охлаждения процессора. Одной из первостепенных задач, возлагаемых на набор микросхем системной логики, остается организация взаимодействия центрального процессора и ОЗУ

Подсистема памяти

Одной из первостепенных задач, возлагаемых на набор микросхем системной логики, остается организация взаимодействия центрального процессора и ОЗУ. Подсистема памяти оказывает огромное влияние на производительность ПК в целом: чем меньше объем ОЗУ, тем чаще операционной системе придется считывать данные с жесткого диска, быстродействие которого гораздо ниже, чем у системной памяти. Однако не менее важна для производительности системы сбалансированность возможностей процессора и ОЗУ. Современные процессоры Pentium 4 имеют 64_разрядные 533_МГц или 800_МГц шины, обеспечивающие пропускную способность 4,26 и 6,4 Гбайт/с, а последние модели Athlon XP с 333_ и 400_МГц шинами — 2,7 и 3,2 Гбайт/с. Подсистема памяти должна иметь соответствующее быстродействие, так как при меньшей производительности ресурсы ЦП реализуются не полностью из-за простоев в ожидании данных.

Центральный процессор (CPU, central processing unit)-это основное устройство компьютера, которое обеспечивает задаваемую программой обработку данных и представляет собой, по существу, миниатюрную вычислительную машину, размещенную в одной сверхбольшой интегральной схеме. На одном кристалле сверхчистого кремния с помощью сложного, многоступенчатого и сверхточного процесса создано несколько миллионов транзисторов и других схемных элементов, соединительные провода и точки внешних выводов.

На системной плате выполняется два типа операций – обмен данными и вычисления. Вычислительной деятельностью занимается центральный процессор.

Двухъядерный процессор – процессор, содержащий на кристалле два вычислительных ядра (Dual –Core), способных сразу работать с двумя потоками данных. Примеры таких процессоров –AMD Atlon X2, Intel Pentium В (май 2009).

Микропроцессор понимает только специальный машинный язык, в котором имеются лишь нули и единицы. Все программы, написанные на языках программирования высокого уровня преобразуются в машинный язык посредством специальных программ-переводчиков – трансляторов и интерпретаторов.

Производительность процессора и параметры её определяющие.

Главная характеристика процессора — его производительность. Определяется параметрами

· процессорного ядра,

· подсистемы памяти,

· процессорной шины.

Быстродействие процессорного ядра определяется:

· разрядностью,

· тактовой частотой

· количеством операций, выполняемых за один такт.

У подсистемы памяти, относящейся непосредственно к процессору и выполняющей роль кэша для внешней памяти, — эффективностью кэширования.

У шины — пропускной способностью.

Разрядность показывает, сколько двоичных разрядов (бит) информации обрабатывается (или передается) за один такт, а также - сколько двоичных разрядов может быть использовано в процессоре для адресации оперативной памяти.

Чем больше разрядность процессора, тем более длинное слово (большая порция данных) обрабатывается за один такт. Это преимущество может быть использовано в программном обеспечении для повышения производительности. Большая длина слова дает и другое, не менее важное преимущество — большее адресное пространство для памяти. Так, 8-разрядный процессор имеет объем прямоадресуемой памяти 256 байт (28), 16-разрядный — 64 Кбайт (216), 32-разрядный — 4 Гбайт (232), 64_разрядный — 1,6Ч109 Гбайт (264).

Архитектура x86 прошла 2 этапа — 16-и 32-разрядный, и на данный момент -третий этап ¾ 64-разрядная архитектура

Тактоваячастота указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор может выполнить в одну секунду, то есть чем выше тактовая частота вашего компьютера, тем быстрее он может работать. Тактовая частота измеряется в гигагерцах (1 ГГц = 1 000 000 000 Гц). Но следует помнить, что тактовая частота служит лишь относительным показателем производительности процессора, поскольку схемные различия приводят к тому, что в некоторых из них за один такт выполняется работа, на которую другие расходуют несколько тактов.

Увеличение тактовой частоты — это главный способ повышения производительности процессоров. В основном рост достигается за счет совершенствования техпроцесса (чем меньше размер транзистора, тем на более высокой частоте он способен работать). Но процессор включает в себя миллионы транзисторов, образующих сложные электронные схемы, увеличивающие задержки прохождения сигнала. Максимальное значение тактовой частоты в этом случае лимитируется уже схемными задержками. Минимизация схемных задержек осуществляется с помощью конвейерной архитектуры. Разбивая процесс обработки инструкций на небольшие стадии, можно упростить соответствующие схемы и уменьшить задержки. В конвейере происходит одновременное выполнение нескольких инструкций, находящихся на разных стадиях (с отставанием на шаг друг от друга). При этом, чем длиннее конвейер (чем больше у него стадий), тем меньшая работа делается за один такт и тем быстрее ее можно сделать. То есть для достижения максимально высоких тактовых частот надо увеличивать длину конвейера.