Наиболее распространенные типы цп
Сегодня самыми распространенными типами центральных процессоров являются процессоры серии Pentium, разработанные фирмой Intel, и процессоры серии PowerPC, совместно разработанные компаниями Motorola и IBM. Процессоры Pentium нашли наиболее широкое применение в настольных ПК, а процессоры PowerPC используются в разработках Apple Computer Corporation. Эти ЦП выпускаются обычно в виде небольших плоских прямоугольных пластин с игольчатыми контактами, совместимыми с конструкциями современных плат. Для повышения производительности эти процессоры за одно обращение могут считывать из основной памяти блоки из многих байтов. В частности, они обычно выбирают из памяти сразу несколько команд и во многих случаях оказываются способны выполнять больше одной команды одновременно.
Процессоры Pentium и PowerPC представляют два различных подхода к конструированию центральных процессоров. В частности, процессоры Pentium имеют CISC-архитектуру, тогда как процессоры PowerPC являются примером использования RISC-архитектуры.
Полезно будет рассмотреть назначение регистров с точки зрения общих функций памяти компьютера. Регистры предназначены для хранения тех данных, с которыми машине необходимо работать непосредственно сейчас; основная память используется для хранения тех данных, которые понадобятся для работы в ближайшем будущем; а массовая память применяется для хранения данных, с которыми в ближайшее время вряд ли потребуется работать.
Во многих машинах к этой иерархической структуре присоединен дополнительный уровень, который называется сверхоперативной памятью (кэш). Кэш — это раздел высокоскоростной памяти с временем доступа, сравнимым со временем доступа к регистрам центрального процессора. Часто кэш непосредственно входит в состав ЦП. В эту специальную область памяти машина стремится скопировать именно ту часть основной памяти, в которой содержатся данные, необходимые для работы на данный момент. В этом случае обмен данными будет осуществляться не между регистрами и основной памятью, как это обычно бывает, а между регистрами и кэшем. Затем, в подходящий момент, все выполненные изменения одновременно передаются в основную память машины.
Интерфейс между цп и основной памятью
Для передачи битовых комбинаций между ЦП и основной памятью машины эти устройства соединяются группой проводов, которая называется шиной (рис. 2.1). Именно через эту шину центральный процессор извлекает (или считывает) данные из основной памяти, направляя в нее адрес необходимой ячейки памяти вместе с сигналом считывания. Аналогичным образом ЦП помещает (или записывает) данные в память, указав адрес ячейки назначения и записываемую информацию, сопровождаемые сигналом записи.
Рис 2.1
Получив представление об этом механизме, можно понять, что даже такая простая операция, как сложение данных, сохраняемых в основной памяти машины, включает гораздо больше действий, чем собственно выполнение операции сложения. Такая процедура требует согласованных совместных действий как блока управления, координирующего передачу информации между регистрами и основной памятью, так и арифметико-логического блока, выполняющего собственно операцию сложения по команде, поступающей от блока управления. Весь процесс сложения двух сохраняемых в основной памяти чисел можно разделить на пять этапов, как показано на рис. 2.2.
Этап 1. Выбрать первое слагаемое из основной памяти и поместить его в регистр.
Этап 2. Выбрать второе слагаемое из основной памяти и поместить его в другой регистр.
Этап 3. Активизировать электронную схему суммирования, указав используемые на этапах 1 и 2 регистры в качестве входных и задав еще один регистр в качестве выходного, предназначенного для размещения результата.
Этап 4. Сохранить результат выполнения операции в основной памяти.
Этап 5. Завершить выполнение операции.
Рис 2.2