Назначение и характеристики микропроцессора

Понятие о процессоре
Процессор – это устройство, обеспечивающее преобразование информации и управление другими устройствами компьютера

История развития компьютеров

Электронно-вакуумная лампа
Недостатки
Большой размер
Потребление большого количества энергии
Сильное выделение тепла
Низкая надежность
IBM 701 – первая машина, построенная на электронно-вакуумных лампах

Транзисторы
Уменьшение размеров
Снижение потребляемой энергии
Уменьшение выделяемого тепла
Повышение надежности устройств
НО!!! Схемы все равно приходилось собирать вручную!!!

Интегральные схемы (микросхемы)
Получение на одной пластине связанных между собой элементов.
Многочисленные компоненты микросхемы формируются на кристалле кремния.

Интегральные схемы
Сокращение габаритов изделий
Устранение необходимости пайки
Повышение надежности
Быстрота работы

Первый процессор Intel-4004
Это был 4-битный микропроцессор.
Эти 4 бита позволяли кодировать все цифры и символы, что было достаточно для математических расчетов.
Микропроцессор мог складывать, вычитать и умножать точно так же как это делают его старшие братья, хотя и не так быстро.

Несколько слов о том, как был разработан Intel-4004
Чип был разработан Тедом Хоффом из Intel Corporation.
Первое упоминание о нем появилось в 1969 году в отчете по работам с несуществующей теперь японской компанией Busicom.
Японцы заказали изготовить двенадцать типов микросхем для использования их в калькуляторах различных моделей.
Малый объем каждой партии микросхем увеличивал стоимость их разработки.
Однако Хоффу удалось создать такой чип, который мог использоваться во всех калькуляторах.
Микросхема работала прекрасно и открыла век дешевых калькуляторов.
Она явилась прекрасной базой для разработки программируемых устройств того времени.

Официально микропроцессор 4004 появился на рынке в конце 1971 года.
Микросхема стоимостью двести долларов выполняла 60 тыс. операций в секунду, содержала 2300 транзисторов и была размером меньше ногтя большого пальца руки.
Она обладала вычислительными возможностями первого электронного компьютера - ENIAC.
Для сравнения: ENIAC, появившийся в 1946 году, имел тогда 18 тыс. ламп и занимал помещение объемом почти 1000 кубических метров.

Восьмибитные чипы
Солидные машины работают не только с цифрами, но так же и с текстами.
Микропроцессор 4004 не обладал всеми этими способностями.
Изготавливая микропроцессор для более широких целей, необходимо было увеличить размер его регистров.
В результате в 1972 году появился восьмибитный микропроцессор Intel 8008.

«Развитие» микропроцессора
К 1981 году семейство микропроцессоров Intel пополнилось
16-разрядным процессором 8086 и 8-разрядным 8088.
Впервые в истории эти два микропроцессора всего за один год были внедрены в 2500 продуктах.
Один из них - IBM PC.

Микропроцессор
Функционально законченное устройство обработки информации, выполненное в виде одной или нескольких БИС (большая интегральная схема) или СБИС (сверхбольшая интегральная схема)

Плата, построенная на БИС
Плата, построенная на БИС
Процессор– сверхбольшая интегральная схема в едином полупроводниковом кристалле

Расположение микропроцессора на материнской плате

Процессоры

Современный процессор

Беспроводной процессор

Характеристики микропроцессора
Производительность – количество элементарных операций (сложение), выполненных в секунду.
Тактовая частота – количество тактов в секунду (в ГЦ - герцах).
Разрядность – размер минимальной порции информации, обрабатываемой процессором за один такт (в битах)
Чем выше разрядность, тем с большим объемом памяти работает процессор

Хронология развития микропроцессоров

Хронология развития микропроцессоров

Хронология развития микропроцессоров

Хронология развития микропроцессоров

Хронология развития микропроцессоров

Двухядерные процессоры Intel Conroe
Фактически двухядерный процессор представляет собой два процессора, объединенных в одном чипе.
В отличие от одноядерного, двухядерный процессор может работать с многопоточными приложениями, его операционная система умеет распределять программные потоки отдельно по каждому ядру.
Это, в свою очередь, увеличивает производительность без роста потребления энергии.
Двухядерные процессоры Intel Conroe