Микропроцессор. Назначение, состав, основные характеристики

Учреждение образования

«Белорусский торгово-экономический  университет

потребительской кооперации»

 

Кафедра информационно-вычислительных систем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

к зачету по курсу информационные технологии

на тему

« Микропроцессор.

 Назначение, состав, основные характеристики »

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила

Студентка Гонжурова  К.В.

Руководитель

ст.преподаватель АстапкинаТ.В.

 

 

 

 

 

Гомель 2012

Микропроцессор: назначение, состав, основные характеристики. Устройства внутренней памяти и их назначение

 

Микропроцессор - главный вычислительный элемент компьютера, его «сердце».

 

   На первый взгляд, процессор  - просто выращенный по специальной  технологии кристалл кремния.  Процессор содержит в себе  множество отдельных элементов  - транзисторов, которые в совокупности  и наделяют компьютер способностью «думать». Точнее, вычислять, производя определенные математические операции с числами, в которые преобразуется любая поступающая в компьютер информация. Безусловно, один транзистор никаких особых вычислений произвести не может. Единственное, на что способен этот электронный переключатель - это пропустить сигнал дальше или задержать его. Наличие сигнала дает логическую единицу (да); его отсутствие --логический же ноль (нет).

 

   Каждый процессор включает  в себя миллионы транзисторов, но и самих процессоров для работы компьютера требуется немало. Помимо центрального процессора, который во всем мире принято обозначать аббревиатурой CPU (Central Processor Unit), схожими микросхемами оборудована практически каждая компьютерная «железяка».

 

   Процессор - это не просто  скопище транзисторов, а целая  система множества важных устройств.  На любом процессорном кристалле  находятся:

 

Состав микропроцессора

 

Собственно процессор, главное вычислительное устройство, состоящее из миллионов логических элементов - транзисторов.

 

Сопроцессор - специальный блок для операций с «плавающей точкой» (или запятой). Применяется для особо точных и сложных расчетов, а также для работы с рядом - графических программ.

 

Кэш-память первого уровня - небольшая (несколько десятков килобайт) сверхбыстрая память, предназначенная для хранения промежуточных результатов вычислений.

 

Кэш-память второго уровня - эта память чуть помедленнее, зато больше -- от 128 килобайт до 2 Мб.

 

Все эти устройства размещаются  на кристалле площадью не более 4--6 квадратных сантиметров.

 

Арифметико-логическое устройство - часть процессора, которая выполняет команды.

 

Устройство управления - часть процессора, выполняющая функции управления устройствами.

 

Основные характеристики

 

  Тактовая частота. Самый важный показатель, определяющий скорость работы процессора. Тактовая частота, измеряемая в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц), обозначает лишь то количество циклов, которые совершает работающий процессор за единицу времени (секунду).

 

   Разрядность процессора. Если тактовую частоту процессора  можно уподобить скорости течения  воды в реке, то разрядность  процессора -- ширину ее русла.  Понятно, что процессор со вдвое  большей разрядностью может «заглотнуть»  вдвое больше данных в единицу  времени -- в том случае, конечно, если это позволяет сделать специально оптимизированное программное обеспечение.

 

   Размер кэш-памяти. В эту встроенную память процессор  помещает все часто используемые  данные, чтобы не обращаться каждый  раз -- к более медленной оперативной памяти и жесткому диску.

 

   Кэш-память в процессоре  имеется двух видов. Самая быстрая  -- кэш-память первого уровня (32 кб  у процессоров Intel и до 128 кб -- в  последних моделях AMD).

 

   Существует еще  чуть менее быстрая, но зато  более объемная кэш-память второго уровня -- и именно ее объемом отличаются различные модификации процессоров. Так, в семействе Intel самый «богатый» кэш-памятью -- мощный Хеоn (2 Мб). У новых моделей Pentium 4 и у Athlon размер кэша второго уровня составляет 512 кб. В новейших моделях планируется увеличить его объем до 1 Мб.

 

   Тип ядра и  технология производства. Технология  определяется толщиной минимальных  элементов процессора, - чем более  «тонкой» становится технология, тем больше транзисторов может  уместиться на кристалле. Кроме этого, переход на новую технологию помогает снизить энергопотребление и тепловыделение процессора, что очень важно для его стабильной работы.

 

   Переход на новую  технологию, как правило, влечет  за собой и смену процессорного  «ядра»

 

   Частота системной шины. Шиной называется та аппаратная магистраль, по которой перемещаются от устройства к устройству данные. Чем выше частота шины, тем больше данных поступает за единицу времени к процессору.

 

   Частота системной  шины прямо связана и с частотой самого процессора через так называемый «коэффициент умножения». Процессорная частота - это и есть частота системной шины, умноженная процессором на некую заложенную в нем величину.

 

   Дополнительные  возможности. Большинство современных  процессоров оснащены также рядом эксклюзивных возможностей, которые влияют на скорость обработки информации. В их числе можно назвать специальные системы «мультимедийных команд», предназначенных для оптимизации работы с графикой, видео и звуком. Например, процессоры Intel оснащены системой команд SSE и SSE 2, а процессоры от AMD -- аналогичным набором команд 3DNow!

 

   Одним из самых  интересных новшеств в новых  процессорах Intel (начиная с Pentium 4) стала функция HyperThreading, позволяющая  процессору работать с двумя потоками данных одновременно. Конечно, даже оснащенный HyperThreading процессор не будет работать «за двоих», однако прирост скорости в 10--20 процентов получить вполне реально.