Процессор. Что такое процессор
Процессор – это главная микросхема компьютера, его 'мозг'. Он выполняет программный код, находящийся в памяти и руководит работой всех устройств компьютера. Чем выше скорость работы процессора, тем выше быстродействие компьютера. Процессор имеет специальные ячейки, которые называются регистрами. Именно в регистры помещаются команды, которые выполняются процессором, а также данные, которыми оперируют команды. Работа процессора состоит в выборе из памяти в определенной последовательности команд и данных для их последующего выполнения.
Во время процесса процессор считывает последовательность команд, содержащихся в памяти, и исполняет их. Такая последовательность команд называется программой и представляет алгоритм полезной работы процессора. Очерёдность считывания команд изменяется в случае, если процессор считывает команду перехода — тогда адрес следующей команды может оказаться другим. Другим примером изменения процесса может служить случай получения команды останова или переключение в режим обработки аппаратного прерывания.
Команды центрального процессора являются самым нижним уровнем управления компьютером, поэтому выполнение каждой команды неизбежно и безусловно. Не производится никакой проверки на допустимость выполняемых действий, в частности, не проверяется возможная потеря ценных данных. Чтобы компьютер выполнял только допустимые действия, команды должны быть соответствующим образом организованы в виде необходимой программы. Скорость перехода от одного этапа цикла к другому определяется тактовым генератором. Тактовый генератор вырабатывает импульсы, служащие ритмом для центрального процессора. Частота тактовых импульсов называется тактовой частотой.
Основными характеристиками процессоров являются:
разрядность и быстродействие.
Быстродействие – это параметр, показывающий количество тактов, выполняемых процессором в секунду. Измеряется в мегагерцах (МГц), 1 МГц = 1 000 000 тактов в секунду. Чем данный параметр выше тем быстрее процессор.
Разрядность – это параметр который является важным для таких устройств компьютера, как внутренние регистры, шина ввода вывода данных, шина адреса памяти.
Типы процессоров:
CISC-процессоры
Complex Instruction Set Computing — вычисления со сложным набором команд. Процессорная архитектура, основанная на усложнённом наборе команд. Типичными представителями CISC является семейство микропроцессоров Intel x86 (хотя уже много лет эти процессоры являются CISC только по внешней системе команд).
RISC-процессоры
Reduced Instruction Set Computing (technology) — вычисления с сокращённым набором команд. Архитектура процессоров, построенная на основе сокращённого набора команд. Характеризуется наличием команд фиксированной длины, большого количества регистров, операций типа регистр-регистр, а также отсутствием косвенной адресации. Концепция RISC разработана Джоном Коком (John Cocke) из IBM Research, название придумано Дэвидом Паттерсоном (David Patterson). Самая распространённая реализация этой архитектуры представлена процессорами серии PowerPC, включая G3, G4 и G5. Довольно известная реализация данной архитектуры — процессоры серий MIPS и Alpha.
MISC-процессоры
Minimum Instruction Set Computing — вычисления с минимальным набором команд. Дальнейшее развитие идей команды Чака Мура, который полагает, что принцип простоты, изначальный для RISC процессоров, слишком быстро отошёл на задний план. В пылу борьбы за максимальное быстродействие, RISC догнал и перегнал многие CISC процессоры по сложности. Архитектура MISC строится на стековой вычислительной модели с ограниченным числом команд (примерно 20–30 команд).
Многоядерные процессоры
Содержат несколько процессорных ядер в одном корпусе (на одном или нескольких кристаллах). Процессоры, предназначенные для работы одной копии операционной системы на нескольких ядрах, представляют собой высокоинтегрированную реализацию системы «Мультипроцессор». На данный момент массово доступны процессоры с двумя ядрами, в частности Intel Core 2 Duo на ядре Conroe и Athlon64X2 на базе микроархитектуры K8.
В ноябре 2006 года вышел первый четырёхъядерный процессор Intel Core 2 Quad на ядре Kentsfield, представляющий собой сборку из двух кристаллов Conroe в одном корпусе. Двухядерность поцессоров включает такие понятия, как наличие логических и физических ядер: например двухядерный процессор Intel Core Duo состоит из одного физического ядра, которое в свою очередь разделено на два логических. Процессор Intel Core 2 Duo состоит из двух физических ядер, что существенно влияет на скорость его работы.
10 сентября 2007 года были выпущены в продажу нативные (в виде одного кристалла) четырёхьядерные процессоры для серверов AMD Quad-Core Opteron, имевшие в процессе разработки кодовое название AMD Opteron Barсelona[1]. 19 ноября 2007 вышел в продажу четырёхьядерный процессор для домашних компьютеров AMD Quad-Core Phenom[2]. Эти процесоры реализуют новую микроархитектуру K8L (K10). 27 сентября 2006 года Intel продемонстрировала прототип 80-ядерного процессора[3]. Предполагается, что массовое производство подобных процессоров станет возможно не раньше перехода на 32-нанометровый техпроцесс, а это в свою очередь ожидается к 2010 году.
Этапы выполнения цикла комманд:
- процессор выставляет число, хранящееся в регистре счётчика команд, на шину адреса, и отдаёт памяти команду чтения;
- выставленное число является для памяти адресом; память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных, и сообщает о готовности;
- процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду (машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет её;
- если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает на единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счётчике команд; в результате там образуется адрес следующей команды;
- снова выполняется с первого пункта.
Процессор. Новинки
Процессор Intel® Core™ i7 Extreme Edition
- тактовая частота 3,20 ГГц (для каждого ядра)
- 8 потоков с технологией Intel® HT
- 8 МБ кэш-памяти Intel® Smart Cache
- 3 канала памяти DDR3 1066 МГц
Четырехъядерные процессоры Intel Core i7 имеют рекордную производительность и включают инновационные процессорные технологии:
- технология Intel® Turbo Boost максимально повышает производительность ресурсоемких приложений, динамически увеличивая производительность в соответствии нагрузкой – производительность выше там, где это требуется.
- технология Intel® Hyper-Threading позволяет многопоточным приложениям выполнять больше задач параллельно. С 8 потоками, доступными операционной системе, многозадачность становится еще проще.
- технология Intel® Smart Cache обеспечивает высокую производительность и эффективность кэш-памяти. Оптимизированы для самых современных многопоточных игр.
- технология Intel® QuickPath Interconnect разработана для повышения пропускной способности и снижения времени задержки. Она позволяет достигнуть скоростей передачи данных до 25,6 ГБ/с с процессорами Extreme Edition.
- встроенный контроллер памяти поддерживает три канала памяти DDR3 1066 МГц, благодаря чему пропускная способность памяти достигает 25,6 ГБ/с. Низкое время задержки и высокая пропускная способность контроллера памяти обеспечивают потрясающую производительность приложений, оперирующих большими объемами данных.
- технология Intel® HD Boost значительно повышает производительность разнообразных мультимедийных и ресурсоемких приложений. 128-разрядные команды SSE запускаются по одной за тактовый цикл, позволяя достичь нового уровня эффективности с приложениями, оптимизированными для набора команд SSE4.
Процессор. Производители процессоров
INTELСоздана в 1968 г. Бобом Нойсом и Гордоном Муром. В выпуске журнала Electronic News от 15 ноября 1971 года корпорация Intel представила микропроцессор 4004 и объявила о начале новой эры в микроэлектронике. Процессор Intel 4004 стал первым микропроцессором общего назначения на рынке, компонентом, который инженеры могут приобретать и дополнять программным обеспечением для выполнения различных функций в разнообразных электронных устройствах.
AMDВедущий глобальный поставщик инновационных микропроцессоров и графических решений Компания AMD была основана в 1969 году, ее штаб-квартира находится г. Саннивейл (штат Калифорния). AMD разрабатывает и выпускает инновационные микропроцессоры и графические решения для вычислительных устройств, коммуникационного оборудования и бытовой электроники.
Процессор. История процессоров
В конце 70-х годов в США началось использование одних из первых процессоров для персональных компьютеров. Это были процессор Z-80 компании Zilog, прародителем которого является процессор 8080, другим процессором был 6502 компании MOS Technologies.
Первым общедоступным микропроцессором был 4-разрядный Intel 4004. Его сменили 8-разрядный Intel 8080 и 16-разрядный 8086, заложившие основы архитектуры всех современных настольных процессоров. Но из-за распространённости 8-разрядных модулей памяти был выпущен 8088, клон 8086 с 8-разрядной шиной памяти. Затем проследовала его модификация 80186. В процессоре 80286 появился защищённый режим с 24-битной адресацией, позволявший использовать до 16 МБ памяти. Процессор Intel 80386 появился в 1985 году и привнёс улучшенный защищённый режим, 32-битную адресацию, позволившую использовать до 4 ГБ оперативной памяти и поддержку механизма виртуальной памяти. Эта линейка процессоров построена на регистровой вычислительной модели.
| Год выпуска | Модель | Характеристики процессора |
| Ноябрь 1971 | Intel 4004 | рабочая частота – 108 кГц транзисторов – 2300 шт. технология – 10-микрон шина данных – 4 разряда адресное пространство – 640 байт |
| Апрель 1972 | Intel 8008 | рабочая частота – 200 кГц транзисторов – 3500 шт. технология – 10-микрон шина данных – 8 разрядов адресное пространство – 16 Кбайт |
| Апрель 1974 | Intel 8080 | рабочая частота – 200 кГц транзисторов – 6000 шт. технология – 10-микрон шина данных – 8 разрядов адресное пространство – 64 Кбайт На базе данного процессора был собран первый персональный компьютер Altair 8800 |
| Июль 1976 | Zilog Z-80 | рабочая частота – 2,5 МГц транзисторов – 8500 шт. технология – 10-микрон адресное пространство – 64 Кбайт |
| Март 1976 | Intel 8085 | рабочая частота – 5 МГц транзисторов – 6500 шт. технология – 3-микрон |
| 1976 | MOS Technologies, Motorola 6502 | шина данных – 8 разрядов |
| Июнь 1978 | Intel 8086 | рабочая частота – 5 МГц транзисторов – 29000 шт. технология – 10-микрон шина данных – 16 разрядов адресное пространство – 1 Мбайт |
| 1976 | Intel 8088 | рабочая частота – 5 МГц транзисторов – 29000 шт. технология – 10-микрон шина данных – 8 разрядов адресное пространство – 1 Мбайт |
