Центральный микропроцессор

 

Реферат по информатике:

Центральный микропроцессор 
 

2009г

Уральский государственный  экономический университет

Выполнил: Ахметова А., ТНТ-09 

 

Содержание

1. Центральный процессор……………………………………………………………………………..3-4

2. Основные функции  микропроцессора…………………………………………………………..5

3. Характеристики  ЦП……………………………………………………………………………………6-11

3.1. Тактовая частота  ЦП…………………………………………………………………………………6-7

3.2. Разрядность ЦП…………………………………………………………………………………………..7

3.3. Интерфейс с  системной шиной ЦП…………………………………………………………….8

3.4. Кэш-память ЦП…………………………………………………………………………………………….9

3.5. Набор команд  ЦП…………………………………………………………………………………10-11

3.6 Разъём ЦП…………………………………………………………………………………………………..11

3.7. Температура ЦП…………………………………………………………………………………………11

4. Российские микропроцессоры……………………………………………………………….12-13

5. Список литературы……………………………………………………………………………………….14 
 
 
 
 
 
 
 

Ценральный  микропроцессор

Центральный микропроцессор (CPU) – программно управляемое устройство, предназначенное для обработки информации под управлением программы, находящейся сейчас в оперативной памяти. Конструктивно представляет собой небольшую микросхему, находящуюся внутри системного блока и установленную на материнской плате, связанную с материнской платой интерфейсом процессорного разъема .

Центральный микропроцессор - неоспоримо самая  главная часть компьютера. Микропроцессор исполняет самую главную роль в быстродействии компьютера - вычисление результатов программы.

Современные ЦП, выполняемые в виде отдельных  микросхем (чипов), реализующих все  особенности, присущие данного рода устройствам, называют микропроцессорами. С середины 1980-х последние практически  вытеснили прочие виды ЦП, вследствие чего термин стал всё чаще и чаще восприниматься как обыкновенный синоним  слова «микропроцессор». Тем не менее, это не так: центральные процессорные устройства некоторых суперкомпьютеров даже сегодня представляют собой  сложные комплексы больших (БИС) и сверхбольших интегральных схем (СБИС).

Изначально  термин Центральное процессорное устройство описывал специализированный класс  логических машин, предназначенных  для выполнения сложных компьютерных программ. Вследствие довольно точного  соответствия этого назначения функциям существовавших в то время компьютерных процессоров, он естественным образом  был перенесён на сами компьютеры. Начало применения термина и его  аббревиатуры по отношению к компьютерным системам было положено в 1960-е годы. Устройство, архитектура и реализация процессоров с тех пор неоднократно менялись, однако их основные исполняемые функции остались теми же, что и прежде.

Ранние ЦП создавались в виде уникальных составных  частей для уникальных, и даже единственных в своём роде, компьютерных систем. Позднее от дорогостоящего способа  разработки процессоров, предназначенных  для выполнения одной единственной или нескольких узкоспециализированных программ, производители компьютеров  перешли к серийному изготовлению типовых классов многоцелевых процессорных устройств. Тенденция к стандартизации компьютерных комплектующих зародилась в эпоху бурного развития полупроводниковых  элементов, мейнфреймов и миникомпьютеров, а с появлением интегральных схем она стала ещё более популярной. Создание микросхем позволило ещё  больше увеличить сложность ЦП с  одновременным уменьшением их физических размеров. Стандартизация и миниатюризация процессоров привели к глубокому  проникновению основанных на них  цифровых устройств в повседневную жизнь человека. Современные процессоры можно найти не только в таких  высокотехнологичных устройствах, как компьютеры, но и в автомобилях, калькуляторах, мобильных телефонах  и даже в детских игрушках. Чаще всего они представлены микроконтроллерами, где помимо вычислительного устройства на кристалле расположены дополнительные компоненты (память программ и данных, интерфейсы, порты ввода/вывода, таймеры, и др.). Большинство современных  процессоров для персональных компьютеров  в общем основаны на той или  иной версии циклического процесса последовательной обработки информации, изобретённого  Джоном фон Нейманом. 
 

Основные функции микропроцессора 

• выборка  команд из ОЗУ; 

•декодирование  команд (т.е. определение назначения команды, способа ее исполнения и  адресов операндов); 

• выполнение операций, закодированных в командах; 

• управление пересылкой информации между своими внутренними регистрами, оперативной  памятью и внешними (периферийными) устройствами; 

• обработка  внутрипроцессорных и программных  прерываний; 

• обработка  сигналов от внешних устройств и  реализация соответствующих прерываний; 

• управление различными устройствами, входящими  в состав компьютера. 
 
 
 
 
 

Характеристики  центрального микропроцессора

Тактовая  частота процессора:

Тактовая  частота - это частота “телодвижений” микропроцессора в определённый отрезок времени.

Тактовая  частота процессора определяет скорость работы и "отклика" устройства. Соответственно, чем частота выше, тем быстрее  будет работать ваше устройство.

Измеряется  она в герцах (мегагерцах, гигагерцах).

Частота процессора зависит от типа устройства - у ноутбуков  она измеряется в гигагерцах, а  у смартфонов и навигаторов - в  мегагерцах.

Ноутбуки:

Для выполнения стандартных офисных задач хватит процессора с частотой 1,8 ГГц, а вот  для работы с более требовательными  к ресурсам программами понадобится  процессор с частотой от 2 ГГц.

КПК, смартфоны, навигаторы:

Стандартом  является частота 400 МГц.

Чем выше тактовая частота процессора, тем выше его  производительность.

Существует  два типа тактовой частоты — внутренняя и внешняя.

Внутренняя  тактовая частота — это тактовая частота, с которой происходит работа внутри процессора.

Внешняя тактовая частота  или частота системной  шины — это тактовая частота, с которой происходит обмен данными между процессором и оперативной памятью компьютера.

Разрядность центрального микропроцессора:

Разрядность процессора определяется разрядностью его регистров.

Компьютер может оперировать одновременно ограниченным набором единиц информации. Этот набор зависит от разрядности  внутренних регистров. Разряд — это хранилище единицы информации. За один рабочий такт компьютер может обработать количество информации, которое может поместиться в регистрах. Если регистры могут хранить 8 единиц информации, то они 8-разрядне, и процессор 8-разрядный, если регистры 16-разрядные, то и процессор 16-разрядный и т.д. Чем большая разрядность процессора, тем большее количество информации он может обработать за один такт, а значит, тем быстрее работает процессор. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Интерфейс с системной шиной  центрального микропроцессора:

Шина PCI (Peripheral Component Interconnect) - шина соединения периферийных компонентов, являющаяся мостом между системной шиной процессора и шиной ввода-вывода ISA. В каждом обмене по шине участвуют два устройства - инициатор обмена (ведущий шины) и целевое устройство (ведомый шины). Шина ISA (Industry Standard Architecture) - шина расширения, ставшая промышленным стандартом. Она обеспечивает возможность отображения 8- и 16-разрядных регистров на пространство ввода-вывода и памяти. Абоненты шины могут использовать три 8-битных канала DMA, а на 16-битной шине доступны еще три 16-разрядных канала. Канал DMA используется для обеспечения арбитража управления шиной, а адаптер Bus-Master формирует все адресные и управляющие сигналы шины. Шина AGP (Accelerated Graphic Port) - специализированная 32-битная системная шина для видеокарты.

Системная шина Continuum 400 (Xbus) и ее интерфейсы выполняют  следующие функции:

-передача информации между платами "ЦП-память" и картами мостов PCI (PCIB);

-передача информации между двумя платами "ЦП-память";

-обнаружение и изоляция сбоев как самой шины, так и расположенных на ней плат. 
 
 
 
 

Кэш-память:

Центральный микропроцессор всегда работает с памятью. Но скорость оперативной памяти не особенно велика, чтобы микропроцессор, при работе с ней, раскрывал целиком  свой вычислительный потенциал. Поэтому, у микропроцессоров бытует своя собственная  небольшая, но прыткая память. Её именуют  “Кеш”. Обычно, такой памяти на микропроцессоре  от 256Кб до 2Мб. Кеш хранит в себе те данные, которые могут понадобиться микропроцессору в близкий момент. Оттого, перед тем как исполнить  операцию с данными, микропроцессор ищет их сперва в кеше. Кеш отделяют на уровни: обычно, в микропроцессорах используется двухуровневая система (т.н. Кеш L1 и L2). Кеш первого уровня отличается малым размером (но большой  скоростью), а второго уровня - большим  размером. Кеш третьего же уровня очень  велосипед, но медленен и встречается  лишь в отдельных моделях ЦП. Кеш  во многом обусловливает стоимость  микропроцессора, т.к занимает значительную (время от времени огромную) часть  кремниевой подложки ЦП. В принципе, чем больше кеш, тем шустрее работает микропроцессор. Но далеко не во всех случаях  это так. Зачастую, разница продуктивности между микропроцессором с кешем 128Кб и ЦП с кешем в 1Мб L2 несоизмерима мала, в сравнении с увеличившейся  стоимостью микропроцессора. Так что  не стоит гнаться за громадными значениями Кеша L2 (Например, микропроцессоры Athlon 64 с 512Kb L2 вполне успешно конкурируют  с микропроцессорами Pentium 4, обладающими  кешом L2 2Mb.) 
 
 

Набор команд центрального микропроцессора:

Система команд процессора включает в себя следующие четыре основные группы команд:

-команды пересылки данных;

-арифметические команды;

-логические команды;

-команды переходов.

Команды пересылки данных не требуют выполнения никаких операций над операндами. Операнды просто пересылаются (точнее, копируются) из источника (Source) в приемник (Destination). Источником и приемником могут быть внутренние регистры процессора, ячейки памяти или устройства ввода/вывода. АЛУ в данном случае не используется.

Арифметические  команды выполняют операции сложения, вычитания, умножения, деления, увеличения на единицу (инкрементирования), уменьшения на единицу (декрементирования) и т.д. Этим командам требуется один или два входных операнда. Формируют команды один выходной операнд.

Логические  команды производят над операндами логические операции, например, логическое И, логическое ИЛИ, исключающее ИЛИ, очистку, инверсию, разнообразные сдвиги (вправо, влево, арифметический сдвиг, циклический сдвиг). Этим командам, как и арифметическим, требуется один или два входных операнда, и формируют они один выходной операнд.

Команды переходов предназначены для изменения обычного порядка последовательного выполнения команд. С их помощью организуются переходы на подпрограммы и возвраты из них, всевозможные циклы, ветвления программ, пропуски фрагментов программ и т.д. Команды переходов всегда меняют содержимое счетчика команд. Переходы могут быть условными и безусловными. Именно эти команды позволяют строить сложные алгоритмы обработки информации.

Разъём  центрального микропроцессора:

Разъём  центрального процессора — гнездовой или щелевой разъём, предназначенный для облегчения установки центрального процессора. Использование разъёма вместо прямого распаивания процессора на материнской плате упрощает замену процессора для модернизации или ремонта компьютера. Разъём может быть предназначен для установки собственно процессора или CPU-карты (например, в Pegasos). Каждый разъём допускает установку только определённого типа процессора или CPU-карты.

 Температура центрального микропроцессора:

Максимальная  рабочая температура (от 54.8 до 105 C)