Центральный процессор (CPU)

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР (CPU).
Центральный процессор является главной частью аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера.
CPU выполняет все логические и арифметические операции, которые задает программа, а так же выполняет управление всеми устройствами компьютера

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР (CPU).
Имеет определенный набор базовых операций (команд) - например, одной из таких операций является операция сложения двоичных чисел.
Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему — тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора.
Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера.

Архитектура процессора ПК
Архитектура процессора – это способность процессора выполнять набор машинных кодов
Архитектура процессора – это отражение основных принципов внутренней организации определенных типов процессоров

Ядро процессора
Процессоры с одинаковой архитектурой могут существенно отличаться друг от друга.
Эти различия обусловлены разнообразием процессорных ядер, которые обладают определенным набором характеристик.
Наиболее частым отличием является:
различные частоты системной шины,
размеры кэша второго уровня
технологическим характеристикам, по которым изготовлены процессоры.
Очень часто смена ядра в процессорах из одного и того же семейства, требует также замены процессорного разъема. А это влечет за собой проблемы с совместимостью материнских плат.
Производители постоянно совершенствуют ядра и вносят постоянные, но не значительные изменения в ядре.
Такие нововведения называют ревизией ядер и, как правило, обозначаются цифробуквенными комбинациями.

Кеш или быстрая память
Кеш или быстрая память – это обязательная составляющая всех современных процессоров. Кеш является буфером между процессором и контроллером достаточно медленной системной памяти. В буфере хранятся блоки данных, отрабатываемых в данный момент, и процессору не нужно постоянно обращаться к медленной системной памяти.
В процессорах, используемых сегодня, кэш поделен на несколько уровней:
первый уровень L1 - производит работу с ядром процессора (разделен на две части – это кэш данных и кэш инструкций);
второй уровень L2 (взаимодействует с L1) – (больше по объему и не разделен на кэш инструкций и кэш данных).
У некоторых процессоров существует L3 – третий уровень, он еще больше второго уровня, но на порядок медленнее, так как шина между вторым и третьим уровнем уже, чем между первым и вторым. Тем не менее, скорость третьего уровня все равно гораздо выше, нежели скорость системной памяти.

Разъем процессора
Разъем процессора может быть щелевой и гнездовой В любом случае его предназначение – это установка центрального процессора.
Применение разъема облегчает замену процессора при модернизации и снятие на время ремонта ПК.
Разъемы могут предназначаться для установки CPU-карты и самого процессора.
Разъемы различают по предназначению для определенных типов процессоров или CPU-карт.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССОРА
Тактовая частота.
Разрядность процессора.
Производительность процессора.
Наличие и характеристики кэш-памяти.
Параллельное выполнение команд.
Технология изготовления процессоров.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССОРА
Тактовая частота — количество циклов работы устройства за единицу времени (выше частота - выше производительность)
Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц) (1 МГц = 1 млн. тактов в секунду)

Разрядность процессора - это число двоичных разрядов, обрабатываемых одновременно при выполнении одной команды (4-х разрядный процессор – обработка не более 4 разрядов одной командой).
Часто уточняют разрядность процессора и пишут, например, 16/20, что означает, что процессор имеет 16-разрядную шину данных и 20-разрядную шину адреса.
Современный процессор Pentium 4 имеет разрядность 64/32, то есть одновременно процессор обрабатывает 64 бита, а адресное пространство составляет 68 719 476 736 байт = 64 Гигабайт.
Основные характеристики процессора

Производительность процессора определяется скоростью выполнения команд.
Является интегральной характеристикой, которая зависит от частоты процессора, его разрядности, а также особенностей архитектуры (наличие кэш-памяти и др.).
Производительность процессора нельзя вычислить, она определяется в процессе тестирования, т. е. определения скорости выполнения процессором определенных операций в какой-либо программной среде.
Для характеристики производительности используют:
МИПС – 1млн оп/сек и МФЛОПС - 1млн оп/сек над дробными числами
Основные характеристики процессора

Наличие и характеристики кэш-памяти
Кэш-память используется для ускорения доступа к данным, размещенным в ОЗУ.
Применяется кэш-память первого и второго уровней.
Кэш-память первого имеет меньший объём, размещается непосредственно в процессоре, обладает большим быстродействием.
Основные характеристики процессора

Параллельное выполнение команд
Каждая команда реализуется процессором за несколько циклов работы.
Когда выполнение одной команды переходит к следующему циклу, процессор одновременно может начать обрабатывать другую команду.
За счет организации конвейера команд позволяет скорость работы процессора намного возрастает.
Основные характеристики процессора

Уменьшение размеров и увеличение плотности размещения элементов.
Увеличение разрядности.
Параллельное выполнение команд.
Оптимизация кэш-памяти.
Основные направления совершенствования процессора