ПРОЦЕССОР Процессор CPU от англ Central Processing Unit

ПРОЦЕССОР Процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) – это электронная схема, выполняющая обработку информации и управляющая работой всех устройств ПК. Из истории: 1959 г Роберт Нойс (основатель фирмы Intel) изобрел метод получения чипа (микросхемы). В 1971 г. фирма Intel разработала первый процессор Intel-4004. В 1973 г. Intel-8008. В 1974 г. Intel-8080. В 1975 г. Появился 1 -ый в мире персональный компьютер Альтаир-8800 на базе Intel-8080.

Современный микропроцессор выполнен в виде сверхбольшой интегральной схемы (СБИС), представляющий кремниевую пластинку на которой размещены электронные компоненты. (сверхбольшая – не размер, а количество электронных компонентов). 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 Назначение: Выполняет арифметические и логические операции над данными и управляет работой всех устройств. Количество фирм, разрабатывающих и производящих процессоры для IBM-совместимых компьютеров, невелико. В настоящее время известны: Intel, Cyrix, AMD, Nex. Gen, Texas Instrument. . .

Кроме процессоров, которые составляют основу IBM-совместимых ПК, существует целый класс процессоров, составляющих параллельную платформу (среди самых известных – ПК американской фирмы Apple, для которых используются процессоры типа Power PC, имеющие принципиально другую архитектуру, выпускаемые фирмой Motorola и др. ). Производительность ПК на основе процессоров Power PC значительно выше, чем у IBM-совместимых, поэтому, несмотря на значительную разницу в цене, для профессиональных приложений им отдают предпочтение.

Характеристики процессора: Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет за одну секунду (измеряется в МГц). 1 МГц=1 млн. опер/сек. Разрядность – количество бит (машинных слов), обрабатываемых процессором одновременно. Чем больше разрядность, тем больший объем информации обрабатывает МП за 1 такт. Машинное слово – число бит (8, 16, 32 и 64) к которым процессор имеет одновременный доступ. Степень интеграции микросхемы показывает, сколько транзисторов (самый простой элемент любой микросхемы) может поместиться на единице площади. Для процессора Pentium Intel эта величина составляет приблизительно 3 млн. на 3, 5 кв. см, у Pentium Pro – 5 млн.

Разрядность определяет и объем памяти, с которым может работать МП. Адресное пространство – максимальное количество ОЗУ, которое может обслужить процессор. Количество адресов ОЗУ, доступное процессору, определяется разрядностью адресной шины.

Сравнительные характеристики МП Тип Год Разряднос произво Тактовая частота ть дства Intel 80486 1989 75 -100 МГц 32 Pentium 1993 60 -200 МГц 32 Pentium MMX 1997 200, 233 МГц 32 Pentium II 1997 300, 350, 400 МГц 32 Core 2 Duo 2006 Core 2 Duo Quad 2008

С бурным развитием мультимедиа приложений перед разработчиками процессоров возникли проблемы увеличения скорости обработки огромных массивов данных, содержащих графическую, звуковую или видео информацию. В результате возникли дополнительно устанавливаемые специальные процессоры DSP, а недавно появились разработанные на базе процессоров Pentium так называемые MMXпроцессоры (первый из них – Pentium P 55 C). Пример технических характеристик процессора и устройства для его охлаждения (кулера) на следующих слайдах.

Внутренняя память – это микросхемы памяти, расположенные на материнской плате. Состав: Оперативная, постоянная и КЭШ. Оперативная память (RAM – Random Access Memory)– память с произвольным доступом. Состоит из отдельных ячеек. Каждая ячейка имеет свой адрес, по которому в любой момент времени к ней может обратиться МП. Основной элемент, из которого состоит ОП – конденсатор. Характеристики ОП: - хранит работающие в данный момент времени программы и данные к ним. - энергозависима, т. е. при выключении питания компьютера вся информация из ОП стирается. - характеризуется высоким быстродействием и относительно малым объемом. Объем оперативной памяти влияет на быстродействие компьютера. Современные ПК должны иметь память не менее 32 Мбайт.

В системную плату модули SIMM необходимо было вставлять только попарно, а DIMM можно выбрать по одному, что связано с разрядностью внешней шины данных процессоров Pentium. Такой способ установки предоставляет больше возможностей для варьирования объема оперативной памяти. Первоначально материнские платы поддерживали оба разъема, но уже довольно продолжительное время они комплектуются исключительно разъемами DIMM. Сейчас в качестве оперативной памяти используются модули SIMM, DIMM, RIMM, SO-DIMM и SO-RIMM, SATA-2. Все они имеют разное количество контактов. Модули SIMM сейчас встречаются только в старых моделях материнских плат, а им на смену пришли 168 контактные DIMM. Модули SO-DIMM и SO-RIMM, имеющие меньшее количество контактов, чем стандартные DIMM и RIMM, широко используются в портативных устройствах. Модули RIMM можно встретить в платах на новом чипсете Intel 820.

Постоянная память –. Постоянная память (ROM – Read Only Memory) – память только для чтения. Хранит информацию, записанную на заводе-изготовителе: системные программы, которые автоматически запускаются при включении компьютера. Они проверяют наличие основных устройств, тестируют оперативную память и загружают ОС. Характеристики ПП: • Компьютер может читать и исполнять программы из ПП, но изменить ее содержимое он не может. • Микросхемы ПП энергонезависимы. Выключение питания не приводит к потере данных. Существует две разновидности ПП: 1. однократно программируемая (нельзя изменить содержимое памяти вообще); 2. многократно программируемая – с помощью специальных устройств (программаторов) можно записать новое содержимое ПП. Перезапись содержимого такой памяти производится электрическим сигналом или ультрафиолетовым лучом. Возврат

КЭШ-память Т. к. скорость работы процессора выше, чем скорость работы ОП для согласования их работы используется принцип кэшировования. КЭШ – буфер или промежуточное ЗУ. ОП состоит из многих конденсаторов – динамическая память, а КЭШ (как и процессор) состоит из интегральных транзисторов - статическая память. Время на перезарядку транзисторов тратиться значительно меньше, следовательно скорость работы Кэш-памяти больше. Существуют два вида Кэш-памяти: 1. внутренняя (от 8 до 64 Кбайт) – размещается внутри процессора; 2. внешняя (от 256 – до 1 Мбайта) – на системной плате.

Задания: Запишите в тетрадь и решите! 1. 2. 3. 4. 5. ? Оперативная память ПК содержит 163840 машинных слов, что составляет 0, 625 Мбайт. Сколько бит содержит каждое машинное слово? Объем ОЗУ ПК составляет 1/8 часть Мбайта. Сколько машинных слов составляет оперативная память, если одно машинное слово содержит 64 бита? Свободный объем ОЗУ 640 Кбайт. Сколько страниц книги поместится в ней, если на странице: 1. 32 строки по 64 символа в строке; 2. 64 строки по 64 символа в строке. Шестнадцатеричный адрес последнего байта оперативной памяти равен 7 FF. Какой объем имеет эта оперативная память? ПК имеет ОЗУ 2 Кбайт. Указать адрес последнего байта оперативной памяти (десятичный, шестнадцатеричный, двоичный).