Микропроцессор 1 Процессор – устройство,

Микропроцессор 1

Процессор – устройство, обеспечивающее преобразование информации и управление другими устройствами компьютера ( «МОЗГ» компьютера) 2

Современный процессор представляет собой микросхему, или чип (англ. chip), выполненную на миниатюрной кремниевой пластине – кристалле. Поэтому его принято называть – микропроцессор. на куске камня сделали много-много маленьких транзисторов, которые вместе умеют правильно и быстро считать 3

В современных компьютерах весьма распространенными являются микропроцессоры фирмы INTEL, более известные по их товарной марке Pentium, существуют и другие, не менее известные фирмы, выпускающие центральные процессоры. Прежде всего это Advanced Micro Device (AMD), Cyrix и IBM. . Микропроцессор Intel Pentium 4 — наиболее совершенный и мощный процессор выпуска 2001 г. с тактовой частотой до 2 Гигагерц=1 ГГерц=1000 МГц=1000*1 млн. тактов в сек. , представлен на рисунке примерно в натуральную величину. Он предназначен для работы приложений, требующих высокой производительности процессора, таких, как передача видео и звука по Интернет, создание видео-материалов, распознавание речи, обработка трехмерной графики, игры. Встроенный сопроцессор - это специализированный проц, работающий вместе с центральным процессором и предназначенный для выполнения операций с плавающей точкой. Такой сопроцессор был очень полезен для работы с различными электронными таблицами и математическими программами 4

Микропроцессор Pentium 4. Вид сверху (слева) и вид снизу (справа) 5

Микропроцессор представляет собой сверхбольшую интегральную схему, реализованную на одном полупроводниковом кристалле, тонкой пластинке кристаллического кремния, площадью x мм 2. Это центральное устройство компьютера для выполнения операций обработки данных по заданной программе (выполнение арифметический и логических операций) и программного управления другими устройствами (управлять работой ЭВМ по заданной программе). В состав процессора входят уср-ва: УУ-устр-во управления, АЛУ – арифметико-логическое устр-во, регистры процессорной памяти. УУ управляет работой всех устр-в компьютера по заданной программе. АЛУ- выполняет арифметические и логические операции по командам программы. Регистры –внутренняя память процессора. Каждый из регистров служит черновиком, используя который процессор выполняет расчеты и сохраняет промежуточные результаты. У каждого регистра есть определенное назначение. 6

Устройства процессора Основные функции Управление работой ЭВМ Устройство управления по заданной программе Арифметико-логическое Выполнение операций устройство обработки информации Хранение промежуточных Регистры памяти результатов 7

Регистры Назначение В нем последовательно меняются адреса Счетчик команд (Сч. К) исполняемых команд В него при выполнении программы Регистр команд (РК) помещается текущая выполняемая команда В него первоначально помещается Регистр результата (РР) результат выполненной операции Регистр общего назначения (РОН 1, В него при выполнении команд РОН 2) помещаются операнды (слагаемые, сомножители и т. д. ) Фиксирует знак результата очередной Регистр признака результата (W) операции 8

Характеристики микропроцессора 9

Технические характеристики микропроцессора Производительность МП Тактовая частота Разрядность Адресное пространство 10

Производительность – количество элементарных операций, выполняемых за одну секунду. Производительность определяет быстродействие компьютера в целом. 11

Тактовая частота – количество тактов в секунду (Такт – чрезвычайно малый промежуток времени, измеряемый микросекундами, в течении которого может быть выполнена элементарная операция). Единица измерения тактовой частоты – Гц (герц) 1 КГц=1000 Гц 1 МГц=1000 КГц 1 ГГц=1000 МГц 1 Мгц=1 млн. такт. в сек. Под воздействием электрического напряжения в кристалле кварца возникают колебания электрического тока с частотой, определяемой формой и размером кристалла. Частота этого переменного тока и называется тактовой частотой. Микросхемы обычного компьютера работают на частоте нескольких миллионов герц. (Герц — одно колебание в секунду. ) 12

Разрядность – размер минимальной порции информации, обрабатываемой процессором за один такт. максимальное кол-во разрядов двоичного кода, которые могут обрабатываться или передаваться процессором одновременно. Разрядность процессора определяется разрядностью регистров, в которые помещаются обрабатываемые данные. Если регистр имеет размер 2 байта, то разрядность процессора равна 16 (8*2 бита). Чем больше разрядность процессора, тем больше информации он может получить и обработать за один период времени, а значит, тем он быстрее. То же самое и с разрядностью системной шины, чем больше разрядность - тем больше ее пропускная способность, тем больше информации она может доставить процессору. Причем разрядность процессора и системной шины не обязательно должны совпадать. Эта порция информации, часто называемая машинным словом, представлена последовательностью двоичных разрядов (бит). Процессор в зависимости от его типа может иметь одновременный доступ к 8, 16, 32, 64 битам. Адресное пространство (3 -я характеристика процессора)– диапазон адресов, к которым может обратиться процессор, используя адресный код. Размер адресного кода = разрядности адресной шины (16 разрядная адресная шина , АП = 216 адресов) По адресной шине П. передает адресный код – двоичное число, обозначающее адрес ячейки памяти или внешнего устройства, куда направляется информация по шине данных. 13

Выполнение команды можно проследить по схеме: Общая схема компьютера Как пpавило, этот процесс разбивается на следующие этапы: • из ячейки памяти, адрес которой хранится в счетчике команд, выбирается очередная команда; содержимое счетчика команд при этом увеличивается на длину команды; • выбранная команда передается в устройство управления на регистр команд; • устройство управления расшифровывает адресное поле команды; • по сигналам УУ операнды считываются из памяти и записываются в АЛУ на специальные регистры операндов; • УУ расшифровывает код операции и выдает в АЛУ сигнал выполнить соответствующую операцию над данными; • результат операции либо остается в процессоре, либо отправляется в память, если в команде был указан адрес результата; • все предыдущие этапы повторяются до достижения команды "стоп". 14

II. Процессор, реализует машинный цикл: извлечь команду, декодировать и выполнить команду IBM PC 4004 4 -х разрядный (70 -е годы) IBM PC XT (e. XTended) INTEL 1978 г. 8086 16 - разрядный, 4. 77 Мгц IBM PC AT 1982 г. 80286 16 -разрядный (Advanced technology) 20 Мгц 1989 г. 80486 DX 33 Мгц 1993 г. Pentium (P 5) 66 Мгц 64 -разрядный 1995 г. Pentium Pro (кодовое 200 Мгц 64 -разрядный название P 6) 1997 г. Pentium MMX. 233 МГц увеличивающий производительность компьютера в мультимедиа- приложениях 1997 Pentium II 450 МГц 64 -разрядный 2000 г. до сег. дня Pentium 4. 3, 4 Ггц 64 -разрядный 15

1. Процессор А)Максимальное число двоичных разрядов , которые могут обрабатываться и передаваться одновременно, число битов регистра процессора 2. АЛУ Б)Скорость подачи электронных импульсов, Скорость обработки информации внутри процессора 3. УУ В)Арифметико - логическое устройство 4. Тактовая частота Г)Диапазон адресов, которые можно передать по адресной шине 5. Регистр Д)Интегральная схема на полупроводниковом кристалле 6. Разрядность Е)Ячейка памяти процессора для хранения данных и команд 7. Адресное пространство Ж)Устройство выполнения команд программы в Оперативной Памяти 16

17