Параметри процесорів

    Параметри процесорів 

    Структури різних типів процесорів можуть істотно  розрізнятися, однак із погляду користувача  найбільш важливими параметрами  є архітектура, адресний простір  пам'яті, розрядність шини даних, швидкодія.

    Архітектуру мікропроцесора (МП) визначає розрядність слота і внутрішньої шини даних МП. Перші МП ґрунтувалися на 4-розрядній архітектурі. Перші ПЕОМ використовували МП із 8-розрядною архітектурою, а сучасні МП побудовані на 32- і 64-розрядній архітектурі.

    Мікропроцесори  з 4- і 8-розрядною архітектурою використовували послідовний принцип виконання команд, при якому чергова операція починається тільки після виконання попередньої. У деяких МП із 16-розрядною архітектурою використовуються принципи паралельної роботи, при якій одночасно з виконанням поточної команди здійснюється попередня вибірка й зберігання наступних команд. У МП із 32-розрядною архітектурою 32-розрядною архітектурою використовується конвеєрний метод виконання команд, при якому кілька внутрішніх пристроїв МП працюють паралельно, здійснюючи одночасно обробку декількох послідовних команд програми.

    Адресний  простір пам'яті визначається розрядністю  адресних регістрів і адресної шини МП. У 8-розрядних МП адресні регістри зазвичай складаються  з двох 8-розрядних  регістрів, утворюючи 16-розрядну шину, яка адресує 68 КБ пам'яті. У 16-розрядних МП, як правило, використовуються 20-розрядні адресні регістри, що адресують 1 МБ пам'яті. У 32-розрядних МП використовуються 24- і 32-розрядні адресні регістри, що адресують від 16 МБ до 4 ГБ пам'яті.

    Для вибірки команд і обміну даними з  пам'яттю МП мають шину даних,  розрядність  якої, як правило, збігається з розрядністю  внутрішньої шини даних, обумовленою  архітектурою МП. Однак для спрощення  зв'язку з зовнішньою апаратурою зовнішня шина даних може мати розрядність меншу, ніж внутрішня шина й регістри даних. Наприклад, деякі МП із 16-розрядноюархітектурою мають 8-розрядну зовнішню шину даних. Вони являють собою

    спеціальні  модифікації звичайних 16-розрядних  МП і мають практично ту ж саму обчислювальну потужність.

              Одним з важливих параметрів  МП є тактова частота його  роботи й роботи системної  шини, що зазвичай задається зовнішніми  синхросигналами. Для сучасних  процесорів стандартними є частоти  системної шини 66, 100, 133 МГц, а власна  частота сягає З ГТц. Виконання найпростіших команд (наприклад, додавання двох операндів із регістрів або пересилання операндів у регістрах МП) вимагає мінімально двох періодів тактових імпульсів (для вибірки команди і її виконання). Складніші команди вимагають для виконання до 10— 20 періодів тактових імпульсів. Якщо операнди знаходяться не в регістрах, а в пам'яті, додатковий час витрачаєтьсй на вибірку операндів у регістри й записи результату в пам'ять;

              Швидкість роботи МП визначається  не тільки тактовою частотою, але й набором його команд, їхньою гнучкістю, розвинутою системою переривань.

              Відповідно до закону Мура (сформульованого  у 1965 р. Гордоном Муром, одним  із творців Intel), CPU подвоює свою  потужність і можливості кожні  18 місяців. Цей закон діє протягом уже майже сорока років.

              Однак закони фізики обмежують  конструкторів у безпосередньому  збільшенні частоти, і хоча  частоти зростають щороку, приріст  продуктивності все ж недостатній.  Ось чому інженери постійно  шукають спосіб змусити процессор виконувати більший обсяг роботи за кожен такт. Інший напрямок розвитку полягає в розширенні шини даних і регістрів. Навіть 4-бітні процесори

    здатні  складати 32-бітні числа, щоправда, виконавши  масу інструкцій;

    32-бітні  процесори вирішують це завдання за одну інструкцію. Більшість сьогоднішніх процесорів мають 32-розрядну архітектуру, на підході вже 64-розрядні.