Центральный процессор (ЦП; CPU – Central Processing Unit (центральный обрабатывающий модуль)) – центральный блок ЭВМ, управляющий работой всех компонентов ЭВМ и выполняющий операции над информацией. Операции производятся в регистрах, составляющих микропроцессорную память.
Основные функции ЦП:
— выполнение команд программы, расположенной в ОЗУ; команда состоит из кода, определяющего, что эта команда делает, и операндов, над которыми эта команда осуществляется;
— управление пересылкой информации между микропроцессорной памятью, ОЗУ и периферийными устройствами;
Основными параметрами МП являются тактовая частота, разрядность и рабочее напряжение.
Тактовая частота определяет количество элементарных операций (тактов), выполняемых МП за единицу времени. Тактовая частота современных МП измеряется в ГГц (1 Гц соответствует выполнению одной операции за одну секунду, 1 ГГц = 109 Гц). Чем больше тактовая частота, тем больше команд может выполнить МП, и тем больше его производительность. Первые МП, использовавшиеся в персональных компьютерах, работали на частоте 4,77 МГц (1 МГц = 106 Гц). В настоящее время рабочие частоты современных МП превосходят 2 ГГц (2011 г.).
КАК работает ПРОЦЕССОР? ОБЪЯСНЯЕМ
Разрядность процессора показывает, сколько бит данных МП может принять и обработать в своих регистрах за один такт. Разрядность процессора определяется разрядностью внутренней шины, то есть количеством проводников в шине, по которым передаются команды. Современные МП семейства Intel имеют 64 разряда.
Рабочее напряжение процессора обеспечивается материнской платой, поэтому разным маркам процессоров соответствуют разные материнские платы. Рабочее напряжение процессоров не превышает 3 В. Снижение рабочего напряжения позволяет уменьшить размеры МП, а также уменьшить тепловыделение в МП, что повышает его производительность без угрозы перегрева.
— управление компонентами ЭВМ.
АЛУ – арифметико-логическое устройство — выполняет все арифметические (сложение, вычитание, умножение, деление) и логические (конъюнкция, дизъюнкция и др.) операции над целыми двоичными числами и символьной информацией.
ДБ – другие блоки (математический сопроцессор, модуль предсказания ветвлений);
ИМП – интерфейс микропроцессора — предназначен для связи и согласования МП с системной шиной ЭВМ. Принятые команды и данные временно помещаются в кэш-память второго уровня. Размер кэш-памяти второго уровня – 256-2048 Кбайт.
УС – устройство синхронизации — определяет дискретные интервалы времени – такты работы МП между выборками очередной команды. Частота, с которой осуществляется выборка команд, называется тактовой частотой.
УУ – устройство управления — выполняет команды, поступающие в МП в следующей последовательности:
1) выборка из регистра-счетчика адреса ячейки ОЗУ, где хранится очередная команда программы;
2) выборка из ячеек ОЗУ кода очередной команды и приема считанной команды в регистр команд;
3) расшифровка кода команды дешифратором команды (ДК);
4) формирование полных адресов операндов;
5) выборка операндов из ОЗУ или МПП и выполнение заданной команды обработки этих операндов;
6) запись результатов команды в память;
7) формирование адреса следующей команды программы.
ДК – Дешифратор команд — Анализирует команды в целях выделения операндов и адресов, по которым размещаются результаты. Затем следует сообщение другому независимому устройству о том, что необходимо сделать для выполнения инструкции.
Кэш L1 – кэш-память первого уровня – в ней временно хранятся команды, поступающие в УУ, освобождая шину для выполнения других операций. Размер кэш-памяти первого уровня 8-32 Кбайт.
Кэш L2 – кэш-память второго уровня — также находится внутри процессора. Информация, хранящаяся в ней, используется реже, чем информация, хранящаяся в кэш-памяти первого уровня, но зато по объёму памяти он больше.
МПП – микропроцессорная память — включает 14 основных двухбайтовых запоминающих регистров и множество (до 256) дополнительных регистров. Регистры – это быстродействующие ячейки памяти различного размера. Основные регистры можно разделить на 4 группы:
1. РОН — Регистры общего назначения: AX, BX, CX, DX. Можно работать с регистром целиком или отдельно с каждой его половинкой: регистром старшего (high) байта – AH, BH, и регистром младшего (low) байта – AL, BL, CL, DL. Например, структура регистра AX имеет вид
Структура регистра AX
Универсальные регистры имеют свое предназначение:
АХ – регистр-аккумулятор, с его помощью осуществляется ввод-вывод данных в МП, а при выполнении операций умножения и деления АХ используется для хранения первого числа, участвующего в операции (множимого, делимого) и результата операций (произведения, частного) после ее завершения;
ВХ часто используется для хранения адреса базы в сегменте данных и начального адреса поля памяти при работе с массивами;
СХ – регистр-счетчик, используется как счетчик числа повторений при циклических операциях;
DX – используется как расширение регистра-аккумулятора при работе с 32-разрядными числами и при выполнении операции умножения и деления.
2. СР — Сегментные регистры -используются для хранения начальных адресов полей памяти (сегментов), отведенных в программах для хранения команд кода (регистр CS), данных (DS), стека (SS), дополнительной области памяти данных при обмене между сегментами (ES).
3. РС — Регистры смещений IP, SP, ВР, SI, DI предназначены для хранения относительных адресов ячеек памяти внутри сегментов (смещений относительно начала сегментов).
4. РФ — Регистр флагов — FL содержит одноразрядные флаги, управляющие выполнением программы в ЭВМ. Флаги принимают значения 0 или 1. Значения флагов устанавливаются независимо друг от друга. Всего в регистре 9 флагов: 6 – статусные, отражающие результаты операций (флаги переноса, нуля, переполнения и др.); 3 – управляющие, определяющие режим выполнения программы (флаги пошагового выполнения программы, прерываний и направления обработки данных).
14. Взаимодействие основных устройств процессора при выполнении машинных команд (на примерах арифметических команд и команд управления).
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”.
15. Принцип программного управления ЭВМ. Структура машинной команды. Адресность команд.
Принцип программного управления заключается в том, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды.
А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти.
Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного переходов, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды “стоп”.
Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.
Машинная команда представляет собой код, определяющий операцию вычислительной машины и данные, участвующие в операции. Команда должна содержать в явной или неявной форме информацию об адресе результата операции, и об адресе следующей команды.
Машинная операция – это действия машины по преобразованию информации, выполняемые под воздействием одной команды.
Программа – последовательность команд, отображающих все действия, необходимые для решения задачи по некоторому алгоритму.
Машинный такт – период тактовой частоты работы процессора.
Машинный цикл – количество машинных тактов, требуемых для выполнения одной команды.
По характеру выполняемых операций различают следующие основные группы команд:
· арифметические операции над числами с фиксированной или плавающей точкой;
· команды двоично-десятичной арифметики;
· логические (поразрядные) операции;
· управление работой центрального процессора.
Машинная команда состоит из операционной и адресной частей. Эти части могут состоять из нескольких полей. В общем виде машинная команда имеет следующую структуру:
Операционная часть содержит код, задающий вид операции (сложение, умножение, передача и т.д.).
Адресная часть содержит информацию об адресах операндов, результата операции и следующей команды.
Структура команды определяется составом, назначением и расположением полей в команде.
Формат команды – это структура команды с разметкой номеров разрядов, определяющих границы отдельных полей команды.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru
Лекция 5. Процессоры
Процессор занимает в архитектуре ЭВМ центральное место, осуществляя управление взаимодействием всех основных компонент, входящих в состав ЭВМ. Он непосредственно осуществляет обработку информации и программное управление данными процессом: дешифрует и выполняет команды программ, организует обращение к оперативной памяти (ОП), в нужных случаях инициирует операции ввода/вывода и работу периферийных устройств, воспринимает и обрабатывает запросы, поступающие как от устройств ЭВМ, так и из внешней среды (организация системы прерываний).
Выполнение каждой команды состоит из выполнения более мелких операций микрокоманд, выполняющих определенные элементарные действия. Набор микрокоманд определяется системой команд и логической структурой конкретной ЭВМ. Таким образом, каждая команда ЭВМ реализуется соответствующей микропрограммой, хранящейся в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ).
Для определения временных соотношений между микрокомандами устанавливается единица времени (такт), в течение которой выполняется самая продолжительная микрокоманда. Поэтому выполнение одной команды ЭВМ требует, как правило, нескольких тактов, в течение каждого из которых выполняется одна или несколько микрокоманд микропрограммы, реализующей данную команду ЭВМ. Границы тактов задаются синхроимпульсами, генерируемыми специальным устройством процессора тактовым генератором; тактовая частота (измеряемая в МГц) в значительной степени определяет быстродействие ЭВМ.
Микропроцессор ПК представляет собой, по существу, миниатюрную вычислительную машину, размещенную в одной сверхбольшой интегральной схеме (СБИС). На одном кристалле сверхчистого кремния с помощью сложного, многоступенчатого и высокоточного технологического процесса создано несколько миллионов транзисторов и других схемных элементов, соединительные провода и точки подключения внешних выводов
В настоящее время микросхема, кроме собственно процессора может содержать и другие дополнительные устройства, в том числе:
Система управления шиной;
Средства поддержки виртуальной памяти;
Средства защиты памяти.
Процессор в определенной последовательности выбирает из памяти инструкции и выполняет их. Инструкции процессора предназначены для пересылки, обработки и анализа данных, расположенных в пространствах памяти и портов ввода/вывода, а также организации ветвлений и переходов в вычислительном процессе. В компьютере обязательно должен присутствовать центральный процессора (CPU Central Processing Unit), который исполняет основную программу
Укрупненная схема центрального процессора (ЦП) представлена на рис.4.1, где изображены только основные его блоки: управляющие регистры (УР), устройство управления (УУ), ПЗУ, арифметико-логическое устройство (АЛУ), регистровая память (РП), кэш-память и интерфейсный блок (ИБ). Наряду с перечисленными ЦП содержит ряд других блоков (прерывания, защиты ОП, контроля и диагностики и др.), которые здесь не рассматриваются.
Рис. 4.1. Функциональная схема центрального процессора
Блок УУ вырабатывает последовательность управляющих сигналов, инициирующих выполнение соответствующей последовательности микрокоманд (находящихся в ПЗУ), реализующей текущую команду. Наряду с этим УУ координирует функционирование всех устройств ЭВМ посредством посылки управляющих сигналов: обмен данными ЦП ОП, хранение и обработка информации, интерфейс с пользователем, тестирование и диагностика и др.
Поэтому УУ целесообразно рассматривать как отдельный блок ЦП; однако на практике большинство управляющих схем распределены по всей ЭВМ. Они связаны большим числом управляющих линий, передающих сигналы для синхронизации операций во всех устройствах ЭВМ и принимающих сигналы о их состоянии. Важной составной частью УУ является панель или консоль, динамически отображающая работу УУ (а значит и ЭВМ) и позволяющая оператору визуально ее отслеживать и влиять (при необходимости) на последующий ход обработки. В ПК функции консоли с более ограниченными возможностями выполняют клавиатура и дисплей, отображающая, в основном, ход вычислительного процесса, а не работу собственно устройств компьютера.
Блок УР предназначен для временного хранения управляющей информации и содержит регистры и счетчики, участвующие совместно с УУ в управлении вычислительным процессом: регистр состояния ЦП, счетчики команд и тактов, регистр (вектор) запросов прерываний и др. Примером регистра состояния ЦП служит слово состояния программы (ССП); счетчик команд (СК) представляет собой регистр, хранящий в ОП адрес выполняемой команды (в период выполнения команды его содержимое обновляется на адрес следующей команды); регистр команд (РК) содержит выполняемую команду.
Блок РП содержит регистры сверхоперативной памяти (более высокого быстродействия, чем ОП) небольшого объема, позволяющие повысить быстродействие и логические возможности ЦП. Эти регистры служат для хранения операндов, результатов операций.
Блок АЛУ служит для выполнения арифметических и логических операций над данными, поступающими из ОП и хранящимися в РП и работает под управлением УУ. АЛУ служит для выполнения любой операции, задаваемой ему УУ. В общем случае обрабатываемая в ЭВМ информация состоит из слов, содержащих фиксированное число n битов (например, n=8,16,32,64,128,бит). В этом случае АЛУ должно иметь возможность производить операции над n-битными словами: поступают из ОП на регистры АЛУ, а УУ указывает операцию, которую необходимо над ними произвести; результат каждой арифметико-логической операции сохраняется в специальном регистре-сумматоре.
Сумматор соединен с элементарными логическими схемами (вентилями) для выполнения необходимых операций над его содержимым и содержимым других регистров.
Интерфейсный блок (ИБ) обеспечивает обмен информацией ЦП с ОП и защиту участков ОП от несанкционированного для текущей программы доступа, а также связь ЦП с периферийными устройствами и другими внешними по отношению к нему устройствами (ВУ). В частности, ИБ содержит два регистра, обеспечивающие связь с ОП регистр адреса памяти (РАП) и регистр данных памяти (РДП). Первый регистр используется для хранения адреса ячейки ОП, с которой производится обмен данными, а второй содержит собственно данные обмена.
Блок контроля и диагностики (БКД) предназначен для обнаружения сбоев и отказов узлов ЦП, восстановления работы текущей программы после сбоев и локализации неисправностей при отказах.
С учетом сказанного представим общую схему выполнения программ процессором. Выполнение программы, находящейся в ОП, начинается с того, что в счетчик команд (СК) засылается адрес первой ее команды; содержимое СК пересылается в РАП и в ОП посылается сигнал управления считыванием.
Через некоторое время (соответствующее времени доступа к ОП) адресуемое слово (в данном случае первая команда программы) извлекается из ОП и загружается в РДП; затем содержимое РДП пересылается в СК. На этой стадии команда готова для декодирования ее УУ и выполнения. Если команда содержит операцию, которая должна быть выполнена АЛУ, то необходимо получить следующие операнды.
Если операнд находится в ОП (а он может быть также в УР), его необходимо выбрать из памяти. Для этого в РАП пересылается адрес операнда и начинается цикл чтения. Операнд, выбранный из памяти в РДП, может быть передан в АЛУ. Выбрав таким образом один или несколько операндов, АЛУ может выполнить требуемую операцию, сохранив ее результат в одном из РОН.
Если результат операции необходимо запомнить в ОП, он должен быть послан в РДП. Адрес ячейки, в которую необходимо поместить результат, пересылается в РАП и начинается цикл записи. Между тем содержимое СК увеличивается, указывая следующую команду, которая должна выполняться.
Таким образом, как только завершится выполнение текущей команды, может сразу начаться выборка на выполнение следующей команды программы. Помимо передачи данных между ОП и ЦП необходимо обеспечить обмен данными с ВУ, что делают машинные команды, управляющие вводом/выводом.
Естественный порядок выполнения программы может нарушаться при поступлении сигнала прерывания. Прерывание является требованием на обслуживание, которое осуществляется ЦП, выполняющим соответствующую программу обработки прерывания (ПОП). Так как прерывание и его обработка могут изменить внутреннее состояние ЦП, то оно сохраняется в ОП перед началом работы ПОП. Сохранение состояния достигается пересылкой содержимого РК, УР и некоторой управляющей информации в ОП. После завершения ПОП состояние ЦП восстанавливается, позволяя продолжить выполнение прерванной программы.
В многопроцессорной системе функции центрального процессора распределяются между несколькими идентичными процессорами для повышения общей производительности системы, а один назначается главным. В помощь центральному процессору в компьютер часто вводят сопроцессоры, ориентированные на эффективное исполнение каких либо специфических функций (математические сопроцессоры, графические сопроцессоры, сопроцессоры ввода-вывода), разгружающие центральный процессор, от несложных, но многочисленных операций взаимодействия с периферийными устройствами.
Мировой промышленностью выпускаются разнообразные типы центральных микропроцессоров. В табл. 4.1 показаны некоторые из процессоров, выпускаемых и выпускавшихся в недавнем прошлом компанией Intel — лидером в этой области.
Таблица 4.1. Примеры центральных микропроцессоров
Число транзисторов на кристалле
Разрядность шины данных
Источник: studfile.net
Центральный процессор — что это
Что такое процессор, как устроен, из чего состоит и для чего он нужен. Как выглядит и как работает процессор, какой лучше выбрать.
Что такое процессор компьютера
Процессор (также говорят “Центральный процессор”, ЦП или ЦПУ – более корректное полное название) – некоторый электронный блок или интегральная схема, которая выполняет машинные команды. В качестве команд выступают коды программ. Если говорить более простыми словами, то каждое действие, совершаемое в устройстве, обрабатывается процессором. Обработка инструкций – его главная задача. Нажатие клавиши мыши, любой кнопки и другое (даже самые незначительные действия) – все это является некоторой инструкцией, которая записана в машинном коде.
Когда мы хотим поговорить с кем-то по видеосвязи, мы используем специальные программы. В свою очередь, эти программы используют камеру и микрофон, подключенные к компьютеру (или внедренные в ноутбук). При совершении вызова, программа запрашивает у системы разрешение на использование нужных ей устройств – подключенной камеры и микрофона.
Такой запрос, который посылается к процессору, имеет свое собственное представление в машинном коде. И после того, как ЦП получает такую команду (происходит все в порядке очереди), он, образно говоря, дает распоряжение системе на включение необходимых устройств (запрашиваемой камеры и микрофона). Распоряжения также представляют собой машинный код и результаты логических/арифметических вычислений ЦП.
Во время написания сообщения или работы с документами на компьютере, определенно, приходится использовать клавиатуру. И в таком случае тоже задействуется ЦП. Именно благодаря ему каждая буква, которая нажимается пользователем, появляется на экране монитора или ноутбука. И если даже при выполнении таких действий не обойтись без процессора, то что и говорить о запуске игр или просмотре видео и прочих операциях. Процессор – “сердце” любого компьютера.
Для чего предназначен процессор
Единственное и самое важное предназначение ЦПУ – управление любыми действиями, происходящими на компьютере. Без него невозможно существование такого сложного механизма, как компьютер (сложный, потому что буквально состоит из нескольких механизмов: клавиатура, мышь, монитор, микрофон и т.д.). Необходимо нечто, что будет обрабатывать любые данные и процессы, связывать несколько устройств, практически в одно целое и организовывать их слаженную, совместную и одновременную работу.
ЦПУ выступает в роли “дирижера”, который может управлять работой подключенных дополнительных устройств (клавиатура, мышь и другие), а также следит за любыми действиями на компьютере. Вернее, именно через него проходят и осуществляются любые действия и процессы.
Как выглядит процессор
Обычно процессор компьютера выглядит как небольшая квадратная плата размером не больше, чем спичечный коробок. На одной стороне располагается огромное количество контактов, а другая почти всегда закрыта металлической крышкой.
Как устроен процессор
Процессор состоит главным образом из 3 компонентов: арифметико-логическое устройство, устройство управления (АЛУ и УУ соответственно) и регистры памяти. Рассмотрим каждое подробнее.
Арифметико-логическое устройство
Как можно догадаться по названию это нечто, производящее все логические и арифметические вычисления. Часть ЦП, которая занимается только подсчетом и операциями, такими как вычитание, сложение, логические операции (“или”, “и”, “не”, “исключающее или” и другие).
Устройство управления
Этот компонент ЦПУ предназначен для работы с командами. Простыми словами, это “менеджер”, который принимает инструкции, прочитывает их и принимает различные решения. Такое устройство отдает распоряжения и управляет работой других компонентов компьютера.
Существует несколько видов УУ:
- Построенный на жесткой логике;
- Микропрограммируемый.
Первый тип УУ невозможно модифицировать и изменять его поведение и реакцию на различные команды без физического вмешательства. Это объясняется тем, что характер работы задается устройством печатной платы или кристаллом (более глубокие элементы внутреннего строения УУ). Второй тип как раз таки больше поддается различным изменениям, так как его можно запрограммировать под любые задачи. Стоит отметить, что УУ, построенный на жесткой логике, работает быстрее, в то время как микропрограммируемый УУ более гибкий.
Регистры
Фактически, регистры – внутренние ячейки памяти процессора. 1 регистр – это минимальная ячейка в памяти, которая состоит из логических элементов. Такие ячейки были придуманы с целью ускорения работы процессора с данными. Зачастую ЦПУ нужно сохранять какую-либо информацию (адреса ячеек в памяти, инструкции и другие данные) на момент, пока она не пригодится вновь.
И существует множество операций, которые проходят через ЦП и требуют неоднократного использования одних и тех же данных. Так вот регистры и призваны для сохранения таких данных. Они находятся “ближе” к процессору, чем постоянная память или ОЗУ и, таким образом, позволяют брать данные и записывать новые значительно быстрее. Особенно, если одну и ту же информацию необходимо использовать процессору многократно.
Вся работа между регистрами, устройствами ввода-вывода, памятью и компонентами процессора происходит по шине данных и шине адреса. Первая отвечает за хранение непосредственно информации, а вторая за адреса ячеек, в которых и хранится эта информация.
Каждый регистр состоит из триггеров, которых существует 2 вида: асинхронный и синхронный. По функциональному назначению их разделяют на 4 группы: RS-триггер, JK-триггер, T-триггер и D-триггер.
Как работает процессор
Рассмотрим схему, которая описывает весь цикл работы ЦП над определенной задачей.
- Из некоторой “кучи” команд выбирается та, до которой дошла очередь. Порядок очереди определяется с помощью специального счетчика. Команда берется из определенной ячейки в памяти, а счетчик команд увеличивается на 1 (взяли команду, увеличиваем счетчик на 1, чтобы очередь дошла до следующей);
- Команда, которая была выбрана, отправляется в устройство управления. УУ считывает адресное поле, выбранной команды из памяти, и полученные операнды направляются в АЛУ на специальные регистры;
- УУ продолжает читать код команды и распознает операции, которые записаны в коде. Далее выдается сигнал в АЛУ для выполнения найденных операций;
- На этом этапе происходит вычисление операций в АЛУ и сохранение результата в самом ЦПУ. Если в команде присутствовал адрес ячейки для хранения результата, он будет помещен в нее;
- Этапы 1-4 повторяются в порядке очереди до тех пор, пока УУ не “наткнется” на команду “стоп”, которая и означает конец инструкций.
Виды процессоров
Чтобы понять, что же такое виды процессоров, необходимо обозначить понятие архитектуры. Архитектура – совместимость процессора с различными наборами команд. Каждый процессор при решении задачи и выполнении каких-либо операций руководствуется базовым набором, заложенных в нем архитектурой команд.
- CISC-платформа (CISC – Complex Instruction Set Computer). Одна из наиболее самых архитектур, которая представлена семейством х86. Такая архитектура подразумевает наличие сложных наборов команд. Благодаря этому платформа х86 является универсальной, так как поддерживает инструкции на любой случай. Кроме того, это еще и высокопроизводительный вариант, в сравнении с другими платформами. Но у такой архитектуры есть и свои минусы: запутанность команд и плохая энергоэффективность;
- RISC-платформа (RISC – Reduced Instruction Set Computer). Более усовершенствованная версия CISC. Идея данной платформы – использовать только самые необходимые и упрощенные команды, избавиться от сложности и запутанности. RISC-процессоры более просты и оптимизированы, энергоэффективны и меньше, чем их CISC “коллеги”;
- MISC-платформа (MISC – Minimum Instruction Set Computer) – архитектура с минимальным набором команд, используемых для совершения операций. Идея MISC, как и RISC-платформы также заключается в минимизации числа команд для проектирования более простых и оптимизированных чипов. Фактически, та же самая архитектура, что и RISC, но еще более настроенная на простоту;
- VLIW-платформа (Very Long Instruction Word) – архитектура с несколькими вычислительными устройствами (АЛУ). Во многом по своей логике является продолжением RISC. Ключевое отличие – акцент на принципе параллельных вычислений, когда сразу несколько операций могут выполняться одновременно.
Основные производители
С каждым годом количество производителей меняется. Одни появляются и даже начинают бороться за рынок, но настолько безуспешно, что о них большинство даже и не догадывается, ведь сегодня уже есть 2 гегемона. Другие терпят убытки и признают производство невыгодным, а затем и “сворачиваются”. И если говорить о наиболее известных и надежных производителях в наши дни, можно сформировать примерно такой список:
Для мобильных устройств:
- Qualcomm;
- Apple;
- Samsung;
- MediaTek;
- Huawei;
- Nvidia;
- Spreadtrum;
- Allwinner.
Характеристики процессора
Практически любой процессор можно охарактеризовать тремя критериями.
- Тактовая частота. Это показатель, который отображает, какое количество задач в секунду может решать процессор. Чем больше это число, тем быстрее будет работать компьютер (или другое устройство), ведь тогда процессор сможет быстрее проводить вычисления и другие операции. За 1 такт процессор успевает выполнить какую-то часть своей задачи. Больше тактов – быстрее работа. Частота измеряется в мегагерцах (МГц). 1 МГц = 1 млн. тактов в секунду;
- Разрядность. Разрядность процессора – наибольшее число разрядов двоичного кода, с которым может работать процессор. ЦП, имеющий более высокую разрядность, может работать с более сложной и объемной информацией;
- Ядра и потоки. Ядро – физически обособленная часть процессора, которая имеет собственное вычислительное устройство и способно выполнять операции. Например, процессор, имеющий 1 ядро и 1 поток (или виртуальное ядро), может работать только над 1 операцией. Он переключается между инструкциями в порядке очереди и пока не выполнит существующую, не начнет выполнять следующую. Если ядер больше, например 4 (и 1 поток), то операций, которые могут выполняться одновременно также 4. Такие ЦПУ называются многоядерными. Что такое потоки? Теоретически, это то же самое, что и ядра. При наличии, например, 1 ядра и 2 потоков (ядро разбивается на 2 части) сразу 2 задачи (1*2) могут выполняться одновременно. Это называется гиперпоточностью. Когда ядро может виртуально разделяться на части и выполнять параллельно несколько задач. Если ядер 8, каждое из которых может работать над 2 операциями одновременно, получаем 8*2 = 16 операций “за 1 подход”.
Как выбрать процессор
В зависимости от задач, выбор ЦПУ может отличаться. Но общие ориентиры таковы: больше тактовая частота – лучше, больше ядер (и/или потоков) – лучше. Есть более мелкие аспекты (работа с памятью и др.), на которые стоит обращать внимание, но основа именно в этом.
И все же, лучший выбор процессора для игр и максимальной производительности – Intel. Они лучше работают с оперативной памятью, более мощны при выполнении одной задачи, в играх, обладают небольшим энергопотреблением, но и являются достаточно дорогими.
Если бюджет ограничен, лучше смотреть в сторону AMD. Здесь и богатые возможности для разгона (повышения производительности), более мощные интегрированные видеоядра, чем у Intel ну и более адекватное соотношение цены/качества.
Несколько лет работал в салонах сотовой связи двух крупных операторов. Хорошо разбираюсь в тарифах и вижу все подводные камни. Люблю гаджеты, особенно на Android.
Задать вопрос
Вопрос эксперту
Почему выбирать процессор для компьютера только из AMD и Intel?
Именно AMD и Intel производят процессоры, которым пользуется подавляющее большинство людей. Есть и другие разработчики, такие как IBM, но их процессоры используются для других целей.
Как насчет мобильной платформы? Какой процессор лучше?
Лучшие результаты показывают чипы от Apple, далее Qualcomm и Samsung. Qualcomm – лучший вариант для Android.
Процессор характеризует только частота, разрядность и ядра?
Есть и другие критерии, требующие более глубокого изучения темы. Но основа заключается именно в этих трех.
Источник: tarifkin.ru