7. Назначение процессора. Его характеристики, производители.

До 2002 г. главным компонентом персонального компьютера, определяющим производительность компьютерной системы, являлся микропроцессор, или центральный процессор – CPU (Central Processing Unit). Микропроцессор выполняет вычисления и обработку данных и, как правило, является одной из самых дорогостоящих микросхем компьютера. Во всех PC-совместимых компьютерах используются процессоры, совместимые с семейством микросхем Intel, но выпускаются и проектируются они как самой фирмой Intel, так и компаниями AMD. Ранее были Cyrix и VIA.

В состав микропроцессора входят:

1. Устройство управления (УУ): формирует и подаёт во все блоки машины в нужные моменты времени определённые сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций; формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки компьютера; опорную последовательность импульсов устройство управления получает от генератора тактовых импульсов.

2. Арифметико-логическое устройство (АЛУ): предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.

3. Микропроцессорная память (МПП): предназначена для кратковременного хранения записи и выдачи информации непосредственно в ближайшие такты работы машины, используемой в вычислениях; МПП строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия машины, ибо основная память (ОсП) не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора.

Регистры – быстродействующие ячейки памяти различной длины.

4. Интерфейсная система микропроцессора: предназначена для сопряжения с другими устройствами ПК; включает в себя внутренний интерфейс МП, буферные запоминающие регистры и схемы управления портами ввода-вывода (ПВВ) и системной шиной.

Интерфейс (interface) – совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие.

Порт ввода-вывода (I/O port – Input / Output port) — аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору другое устройство ПК.

5. Генератор тактовых импульсов: генерирует последовательность электрических импульсов; частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины. Промежуток времени между соседними импульсами определяет время одного такта работы машины или просто такт работы машины. Частота генератора тактовых импульсов (число тактов в секунду: 1МГц =1млн тактов в сек.) является одной из основных характеристик персонального компьютера и во многом определяет скорость его работы, ибо каждая операция в машине выполняется за определённое количество тактов.

Общая производительность системы определяется не только так называемой тактовой частотой, т.е. скоростью, с которой работают элементы на материнской плате, но и количеством данных, обрабатываемых в единицу времени.

К основным характеристикам процессора относятся:

• Быстродействие, определяемое тактовой частотой процессора — (количеством операций выполняемых за 1 сек., измеряемое в Мегагерцах (10⁶) и Гигагерцах (10⁹)).Чем выше частота, тем выше возможности процессора по обработке данных. Самые первые процессоры для компьютеров платформы IBM PC имели частоту 4,7 МГц (1981 г.). В истории развития частоты процессоров следующие: 40 МГц, 66 МГц, 100 МГц, 130 МГц, 166 МГц, 200 МГц, 333 МГц, 400 МГц, 600 МГц, 800 МГц, 1000 МГц и т. д. до 4ГГц. Тактовая частота отражает уровень промышленной технологии, по которой изготавливался данный процессор. Она также характеризирует и компьютер, поэтому по названию модели микропроцессора можно составить достаточно полное представление о том, к какому классу принадлежит компьютер.

Бурное развитие процессов началось с выпуска модели Pentium. За относительно короткий срок с 1994 по 2002 год тактовая частота процессоров для персональных компьютеров выросла в 50 раз: от 60 МГц до 3 ГГц.

За первые 14 лет существования платформы IBM PC частота процессора выросла всего лишь в 12 раз (с 5 до 60 МГц), а за годы (2002 – 2005) можно говорить лишь о росте на 20 – 30%

Таким образом, «революционный» период развития процессоров фактически завершился в 2002 г. с этого момента процессор больше не является компонентом, однозначно определяющим производительность компьютерной системы. отныне на переднем крае технологий находятся не процессоры, а видеоадаптеры.

• Разрядность процессора определяет, сколько битов в процессоре могут обрабатываться за один такт. Разрядность процессора определяется разрядностью регистров, в которые помещаются обрабатываемые данные. Например, если регистр имеет разрядность 2 байта, то разрядность процессора равна 16 (2x8); если 4 байта, то 32; если 8 байтов, то 64.

Первый микропроцессор на свете был 4-разрядным (INTEL 4004). Его создали в 1971 г. для использования в японских электронных калькуляторах. Позже появились 8-разрядные микропроцессоры, на базе которых в 70-е и 80-е годы производилось множество моделей бытовых ПК (APPLE, ATARI, COMMODORE, SPECTRUM, SHARP и многие другие). Затем появились 16-разрядные процессоры.

Переход на 32-разрядные процессоры INTEL 80386 произошёл в конце 80-х годов прошлого века. С тех пор разрядность процессоров в основном не менялась и производительность компьютерных систем зависела большей частью от рабочей частоты.

В последние годы началось внедрение 64-разрядных процессоров.