Центральний процесор склад призначення характеристики. Реферат: Процесори. Призначення. Основні характеристики

Найважливіший компонент будь-якого комп'ютера - його процесор (мікропроцесор) - програмно-керований пристрій обробки інформації, виконаний у вигляді однієї або декількох великих або надвеликих інтегральних схем.

До складу процесора входять наступні компоненти:

§ пристрій керування - формує і подає в усі елементи ПК в потрібні моменти часу певні сигнали управління (керуючі імпульси), обумовлені специфікою виконуваної операції і результатами попередніх операцій;

§ арифметичне-логічний пристрій (АЛП) - призначено для виконання всіх арифметичних і логічних операцій над числовою і символьної інформацією;

§ співпроцесор - додатковий блок, необхідний для складних математичних обчислень і при роботі з графічними і мультимедійними програмами;

§ регістри загального призначення - швидкодіючі комірки пам'яті, що використовуються в основному як різні лічильники та покажчики на адресний простір ПК, звернення до яких дозволяє значно збільшити швидкодію виконуваної програми;

§ кеш-пам'ять - блок високошвидкісної пам'яті для короткочасного зберігання, запису та видачі інформації, що обробляється в даний момент часу або використовуваної в обчисленнях. Це дозволяє підвищити продуктивність процесора;

§ шина даних - інтерфейсна система, яка реалізує обмін даними з іншими пристроями ПК;

§ генератор тактових сигналів (Імпульсів);

§ контролер переривань;

Основними характеристиками процесора є:

Тактова частота - кількість елементарних операцій (тактів), які процесор виконує в одну секунду. Тактова частота вимірюється в мегагерцах (МГц) або гігагерцах (ГГц). Чим вище тактова частота, тим швидше працює процесор. Це твердження вірне для одного покоління процесорів, оскільки в різних моделях процесорів для виконання певних дій треба різну кількість тактів.

Розрядність - кількість двійкових розрядів (бітів) інформації, яка обробляється (або передається) за один такт. Розрядність також визначає кількість двійкових розрядів, яке може бути використане в процесорі для адресації оперативної пам'яті.

Процесори також характеризуються: типом процесорного «ядра» (Технологією виробництва, яка визначається товщиною мінімальних елементів мікропроцесора); частотою шини, на якій вони працюють; розміром кеш-пам'яті; приналежністю до певного сімейства (А також поколінню і модифікації); «Форм-фактором» (Стандартом пристрої і зовнішнього вигляду) і додатковими можливостями (Наприклад, наявністю спеціальної системи «мультимедійних команд», призначених для оптимізації роботи з графікою, відео і звуком).

На сьогоднішній день практично всі настільні IBM PC-сумісні комп'ютери мають процесори двох основних виробників (двох сімейств) - Intel і AMD.

За всю історію розвитку IBM PC, в сімействі мікро процесорів Intel змінилося вісім основних поколінь (від i8088 до Pentium IV). Крім того, корпорація Intel випускала і випускає побічні покоління процесорів Pentium (Pentium Pro, Pentium MMX, Intel Celeron і ін.). Покоління мікропроцесорів Intel відрізняються швидкістю роботи, архітектурою, форм-фаторов і т.д. Причому в кожному поколінні випускаються різні модифікації.

Конкурентом мікропроцесорів Intel на сьогоднішній день є сімейство мікропроцесорів AMD: Athlon, Sempron, Opteron (Shanghai), Phenom.

Мікропроцесори Intel і AMD не сумісні (хоча і ті, і інші відповідають IBM PC-сумісності і підтримують одні й ті ж програми) і вимагають відповідні материнські плати, а іноді і пам'ять.

Для ПК типу Macintosh (Apple) виробляються власні процесори сімейства Mac.

Вступ.

процесор є основним «мозковим» вузлом, в завдання якого входить виконання програмного коду, що знаходиться в пам'яті. В даний час під словом «процесор» мають на увазі мікропроцесор - мікросхему, яка, крім власного процесора може містити і інші вузли - наприклад кеш-пам'ять. Процесор в певній послідовності вибирає з пам'яті інструкції і виконує їх. Інструкції процесора призначені для пересилання, і обробки аналізу даних, розташованих в просторах пам'яті і портів введення / виводу, а також організації розгалужень і переходів в обчислювальні процесори. У комп'ютер і обов'язково має бути присутній центральний процесор, (CPU - CentralProcessingUnit) який виконує основну програму. У багатопроцесорної системі функції центрального процесора розподіляються між декількома зазвичай ідентичними процесорами для підвищення загальної продуктивності системи, а один з них призначається головним. На допомогу центрального процесора в комп'ютер часто вводять співпроцесори , Орієнтовані на ефективне виконання на будь-яких специфічних функцій. Широко поширені математичні співпроцесори , Ефективно обробні числові дані в форматі з плаваючою точкою ; графічні співпроцесори , Які виконують геометричні побудови і обробку графічних зображень: співпроцесори введення / виведення , Розвантажує центральний процесор від нескладних, але численних операцій взаємодії з периферійними пристроями. Можливо і інші співпроцесори, але всі вони несамостійні - виконання основного обчислювального процесора здійснюється центральним процесором, який відповідно до програми видає «завдання» співпроцесора на виконання їх «партій».

1. Процесори. Призначення. Основні характеристики.

центральний процесор.

Центральний процесор (ЦП) - функціонально-яке закінчила програмно - керований пристрій обробки інформації, виконаний на одній або декількох НВІС. У сучасних персональних комп'ютерах різних фірм застосовуються процесори двох основних архітектур:

· Повна система команд змінної довжини - ComplexInstructionSetComputer (CISC);

· Скорочений набір команд фіксованої довжини - ReducedInstructionSetComputer (RISC).

Весь ряд процесорів фірми Intel, що встановлюються в персональні комп'ютери IBM, мають архітектуру CISC, а процесори Motorola, використовувані фірмою Apple для своїх персональних комп'ютерів, мають архітектуру RISC. Обидві архітектури мають свої переваги і недоліки. Так CISC - процесори мають великий набір команд (до 400), з яких програміст може вибрати команду, найбільш підходящу йому даному випадку. Недоліком цієї архітектури є те, що великий набір команд ускладнює внутрішній устрій управління процесором, збільшує час виконання команди микропрограммном рівні. Команди мають різну довжину і час виконання.

RISC - архітектура має обмежений набір команд і кожна команда виконується за один такт роботи процесора. Невелике число команд спрощує пристрій управління процесора. До недоліків RISC - архітектури можна віднести те, що якщо необхідної команди в наборі немає, програміст змушений реалізувати її за допомогою декількох команд з наявного набору, збільшуючи розмір програмного коду.

Спрощена схема процесора, що відображає основні особливості архітектури мікрорівня, наведена на рис.1. Найбільш складним функціональним пристроєм процесора є пристрій керування виконанням команд. воно містить

команд

Шина шина шина

Адреси даних управ

· буфер команд , Який зберігає одну або кілька чергових команд програми; читає такі команди з пристрою, що запам'ятовує, поки виконується чергова команда, зменшуючи час її вибірки з пам'яті;

· дешифратор команд розшифровує код операції черговий команди і перетворює його на адресу початку прошивки, яка реалізує виконання команди;

· Управління вибіркою черговий мікрокоманд являє собою невеликий процесор, що працює за принципом фон Неймана, має свій лічильник мікрокоманд, який автоматично вибирає чергову мікрокоманду з ПЗУ мікрокоманд;

· Постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ) микрокоманд - це пристрій, що запам'ятовує, в яке інформація записується одноразово і потім може тільки зчитуватися; відмінною рисою ПЗУ є те., що записана в нього інформація зберігається скільки завгодно довго і не вимагає постійного напруги живлення.

Поступив від дешифратора команд адреса записується в лічильник мікрокоманд пристрою вибірки, і починається процес обробки послідовності мікрокоманд. Кожен розряд мікрокоманд пов'язаний з одним керуючим входом будь-якого функціонального пристрою. Так, наприклад, керуючі входи регістра зберігання «Скидання», «запис», «Читання» з'єднані з відповідними розрядами мікрокоманд. Загальна кількість розрядів мікрокоманд може становити від декількох сотень до декількох тисяч і дорівнює загальній кількості керуючих входів всіх функціональних пристроїв процесора. Частина розрядів мікрокоманд подається на пристрій управління вибіркою черговий мікрокоманд і використовується для організації умовних переходів і циклів, так як алгоритми обробки команд можуть бути досить складними.

Вибірка черговий мікрокоманд здійснюється через певний інтервал часу, який, в свою чергу, залежить від часу виконання попередньої мікрокоманд. Частота, з якою здійснюється вибірка мікрокоманд, називається тактовою частотою процесора. Тактова частота є важливою характеристикою процесора, так як визначає швидкість виконання процесором команд, і, в кінцевому підсумку, швидкодія процесора.

Арифметико-логічний пристрій (АЛУ) призначене для виконання арифметичних і логічних операцій перетворення інформації. Функціонально АЛП складається з декількох спеціальних регістрів, полноразрядного сумарного і схем місцевого управління.

Регістри загального призначення (РОН) використовуються для тимчасового зберігання операндів виконується команди і результатів обчислень, а також зберігають адреси осередків пам'яті або портів введення-виведення для команд, які звертаються до пам'яті і зовнішніх пристроїв. Необхідно відзначити, що якщо операнди команди зберігаються в РОН, то час виконання команди значно скорочується. Одна з причин, чому програмісти іноді звертаються до програмування на мові машинних команд, це найбільш повне використання РОН для отримання максимального швидкодії при виконання програм, критичних за часом.

Розглянемо коротко характеристики процесорів, використовуваних в сучасних ПК типу IBMPC. Процесори для цих ПК випускають багато фірм, але законодавцем моди тут є фірма Intel. Її останньою розробкою є процесор IntelCore, випуск якого розпочато на початку 2006 р .. До основних особливостей архітектури IntelCore можна віднести наступні:

Має спеціальний внутрішній КЕШ розміром 2 Мбайта;

Додана арбітражна шина, яка зменшує навантаження системної шини;

Внутрішня мікроархітектура процесора базується на двох ядрах - паралельно працюють конвеєрах команд (суперскалярна архітектура), які виконують відразу кілька команд в 12 різних фазах обробки (читання, дешифрування, завантаження операндів, виконання і т.д.). Конвеєри закінчуються двома АЛУ: АЛУ, які працюють на подвоєною частоті процесора для коротких арифметичних і логічних команд, і АЛУ для виконання повільних команд;

Введено управління живленням ядра, яке включає в себе блок температурного контролю, здатний управляти окремо харчуванням кожного ядра.

фірма AMD ( Advanced Micro Devices ) випускає процесори, сумісні за системою команд з IntelPentium 4 - Athlon (К7). Цей процесор виконаний по суперскалярной архітектурі з трьома конвеєрами команд, що працюють паралельно і здатними обробляти до дев'яти інструкції за один цикл роботи процесора. Тестування процесора К7 і його порівняння з Pentium4показивает, що К7 не поступається йому і навіть перевершує його в деяких випадках. вартість процесора Athlon на 20 - 30% дешевше процесора Intel. Процесор К7 вимагає для своєї роботи власної шини, несумісною з шиною процесора Pentium4. Тому заміна одного типу процесора іншим вимагає і заміни системної плати, на якій розташований набір мікросхем основних функціональних пристроїв ПК.

2. покоління процесора .

У IBM-сумісних ПК застосовуються процесори (CPU - CentralProcessorUnit), сумісні з сімейством 80х86 фірми Intel. В оригінальній IBMPC використовувався процесор 8088 з 16-розрядні (386,486, Pentium, PentiumPro) і з 64-розрядних розширенням MMX, включають в себе підмножини системи команд і архітектури нижчестоящих моделей, забезпечуючи сумісність з раніше написаним ПО. Незважаючи на те що з 1995 - 96 років «рядовим» процесором став Pentium, обростає всілякими розширеннями, процесор 8088 заслуговує на окрему увагу, принаймні, з двох причин. По-перше, з нього-то і почалося масове PC-будова, в тому числі і в нашій країні (хоча всесвітній «бум» припав на процесори 80286). По-друге, зі знання його характерних властивостей приходить розуміння ряду особливостей процесорів, в тому числі п'ятого і шостого покоління.

Процесори від 8088 до Pentium, що застосовуються в PC, є однокристальними мікропроцесорами - власне процесор розташовується на одному кристалі в одному корпусі (мікросхемі). Процесор Pentium2, строго кажучи, однокристальним не є - тут кристал процесора і кілька кристалів вторинного кеша зібрані на загальному картриджі, хоча для споживачів це не так і суттєво - всі функції виконують один виріб. Залежно від складності процесора (числа висновків), його потужності, що розсіюється і призначення застосовуються різні типи корпусів:

DIP - DualIn- linePackage, керамічний корпус з дворядним розташуванням штирьковий висновків;

PGA - PinGridArray, керамічний корпус з матрицею штирьковий висновків;

PQFP - PlasticQuadFlatPack, пластиковий корпус з висновками по сторонам квадрата;

SPGA - StaggeredPGA, корпус з шаховим розташуванням висновків;

SQFP - SmallQuadFlatPack, мініатюрний корпус з висновками по сторонам квадрата

PPGA - PlasticPinGridArray, термостійкий пластмасовий корпус SPGA;

TCP - TapeCarrierPackage, мініатюрний корпус з розташованими по периметру стрічковими висновками;

S.E.C.C. - SingleEdgeConnectorCartridge, картридж процесора Pentium 2 - друкована плата з крайовим роз'їздом, на якому змонтовані кристали процесора, кеш-пам'яті, що охолоджує радіатор і вентилятор.

Процесори в корпусах DIP займали багато місця, на їх зміну прийшли компактні корпуси PGA, PPGAі SPGA, які зазвичай встановлюються в ZIFsocket (ZeroInsertionForce) - колодка (сокет) з нульовим зусиллям вставки. Корпуси PQFP, SQFP призначені для установки в спеціальні колодки або припаювання до плати. Найбільш компактні з багатоконтактні, корпусах ТСР призначені для припаювання до системної плати портативних систем.

3.Память процесорів.

Памятьпроцессора призначена для короткочасного і довготривалого зберігання інформації - кодів команд і даних. Інформація в пам'яті зберігається в довічних кодах, кожен біт - елементарна осередок - може приймати значення «0» або «1». Кожна комірка пам'яті має свою адресу, однозначно її ідентифікує в певній системі координат. Мінімальною адресується одиницею зберігання інформації в пам'яті зазвичай є байт, що складається, як правило, з 8 біт.

Існують процесори і комп'ютери з розрядністю оброблюваного слова не кратна 8 (наприклад, 5, 7, 9 ...), і їх байти НЕ восьмібітних, але в світі РС зіткнення з ними малоймовірно. Також в деяких системах (зазвичай комунікаційних) сукупність восьми сусідніх біт даних називають октетом. Назва «октет» зазвичай має на увазі, що ці 8 біт не мають явного адреси, а характеризуються тільки своїм місцем розташування в довгому ланцюжку біт.

Згодом появи великих (за розмірами) комп'ютерів склався розподіл пам'яті на внутрішню і зовнішню. Під внутрішньої мається на увазі пам'ять, розташована всередині процесорного «шафи» (або щільно до нього примикає). Сюди входила і електронна і магнітна пам'ять (на магнітних сердечниках). Зовнішня пам'ять надавала собою окремі пристрої з рухомими носіями - накопичувачі на магнітних дисках (а спочатку - на барабанах) і стрічці. Згодом всі пристрої комп'ютера вдалося поселити в один невеликий корпус, і колишню класифікацію пам'яті стосовно РС можна переформулювати так:

· Внутрішня пам'ять - електронна (напівпровідникова) пам'ять, що встановлюється на системній платі або на платах розширення;

· Зовнішня пам'ять - пам'ять, реалізована у вигляді пристроїв з різними принципами збереження інформації і зазвичай з рухомим носіями. В даний час сюди входять пристрої магнітної (дискової і стрічкової) пам'яті, оптичної і магнитооптической пам'яті. Пристрої зовнішньої пам'яті можуть розміщуватися як в системному блоці комп'ютера, так і в окремих корпусах, що досягають іноді і розмірів невеликого шафи.

Для процесора безпосередньо доступною є внутрішня пам'ять, доступ до якої здійснюється за адресою, заданому програмою. Для внутрішньої пам'яті характерний одновимірний (лінійний) адреса, який є одним двійковечисло певної розрядності. Внутрішня пам'ять поділяється на оперативну, інформація в якій може зміняться процесором в будь-який момент часу, і постійну, інформацію якої процесор може тільки зчитувати. Звернення до осередків оперативної пам'яті може відбуватися в будь-якому порядку, причому як з читання, так і по запису, і оперативну пам'ять називають пам'яттю з довільним доступом - RandomAccessMemory (RAM) - на відміну від постійної пам'яті (ReadOnlyMemory, ROM). Зовнішня пам'ять адресується складнішим чином - кожна її осередок має свою адресу всередині деякого блоку, який, в свою чергу, має багатомірний адресу. Під час фізичних операцій обміну даними блок може бути лічений або записаний тільки цілком.

4. Маркування. Основні проектувальники і виробники.

Процесори фірм AMD, IBM, Cyrix і Texas Instruments.

Фірма AMD традиційно випускає процесори, сумісні з передовими моделями від Intel. Ці процесори зазвичай з'являються дещо пізніше, але вбирають в себе досягнення, реалізовані Intel в більш пізніх моделях. Процесори класу 486 фірми AMD сумісні з моделями Intel.Наібольшій інтерес представляють процесори сімейства EnhancedAm486® і Am5X86 тм, що представляють вершину досягнень, реалізованих в рамках шини 486 процесора (PentiumOverDrive, звичайно, їх кілька перевершує, але його ціна менш приваблива). Їх відмінність економічність споживання - харчування зниженою напругою, наявність розвинених засобів SMM і управління споживанням, більш широке застосування політики зворотного запису первинного кеша.

Процесори використовують множення частоти на коефіцієнт 2,3 і навіть 4, який може знижуватися заземленням виведення CLKMUL.

Процесори мають можливість зниження енергоспоживання в неробочому режимі (аналогічні засоби з'явилися в процесорах Pentium починаючи тільки з 2-го покоління). За сигналом STOPCLK # процесор вивантажує буфери запису і входить в режим StopGrant, в якому припиняється тактирование більшості вузлів процесора, що викликає зниження споживання. У цьому стані він припиняє виконання інструкцій і не обслуговує переривання, але продовжує стеження за шиною даних, відстеження кеш-попадання. З цього стану процесор виходить зі зняття сигналу STOPCLK #, спільно з використанням режиму SMM, реалізує механізм розширеного управління харчування APM (AdvancedPowerManagement).

У стан зниженого споживання AutoHALTPowerDowen процесор переходить при виконанні інструкції HALT. У цьому стан процесор реагує на всі переривання і також продовжує стеження за шиною.

Зі стану StopGrant зупинкою зовнішньої синхронізації процесор можна перевести в режим StopClok, в якому він споживає мінімальну потужність. У цьому режимі він не виконує ніяких функцій, але при відновлення синхронізації повернеться в стан StopGrant, з якого можна вийти в нормальний режим роботи.

Розширені засоби SMM, реалізовані в процесорі, підтримують рестарт інструкцій введення / виведення і зміна базового адреси SMRAM.

Процесори EnhancedAm486 мають позначення виду

A80486 DX4 - 120 ля назви (зліва направо) розшифровуються таким чином:

Тіпакорпуса: A \u003d PGA-186, S \u003d SQFP-208.

Типу пристрою: 80486 Am486.

Версія: DX4 \u003d з влаштуванням частоти і FPU, DX2 \u003d з подвоєнням частоти і FPU.

Частота (внутрішня), МГц: 120, 100, 80, 75 або 66.

Сімейство: S \u003d ENHANCED (з розширеними можливостями).

Напруга живлення: V \u003d харчування 3,3 У, входи допускають рівень сигналу 5 В.

Розмір кешу: 8 \u003d 8 Кбайт.

Тіпкеша: В \u003d Write Back.

Ці процесори можуть встановлювати практично в будь-які системні плати з сокетами 1, 2 або 3, мають регулятор напруги живлення процесора, що забезпечує номінальну напругу 3,3 В. Плати, які не підтримують розширений режим шини, будуть використовувати процесори тільки в режимі наскрізний запису кеша. Більш сучасні плати реалізують всі переваги даних процесорів.

Процесори Am5x86-P75, вони ж AMD-X5-133 - самі високопродуктивні процесори класу 486 - мають іншу систему позначення. Тут напис виду AMD-X5 - 133 ADWрасшіфровивается наступним чином:

AMD-X5 - позначення процесора з учетверенное частоти.

Частота (внутрішня) - 133 МГц.

Тіпкорпуса: A \u003d PGA-168, S \u003d SQFP-208.

Напруга живлення: D \u003d 3,45 B, F \u003d 3,3 B.

Допустима температура корпусу: W \u003d 55 o C, Z \u003d 85 o C.

Хоча ці процесори по інтерфейсу ідентичні процесорам EnhancedAm486, їх вдається використовувати далеко не на всіх системних платежах 486. Іноді причина криється в версії BIOS, заміна якої призводить до бажаного результату. Іноді доводиться знижувати коефіцієнт множення (якщо на платі є джампер, що дозволяє подати низький рівень на висновок CLIKMUL). Правда, при цьому процесор стає аналогом DX-100 або DX4-120 в залежності від обраної вхідний частоти.

Крім процесорів Intelі AMD, з шиною 486процессора є продукти і інших фірм. До них належать такі:

Процесори фірми Cyrix :

Cx486DX має в порівнянні з іншими більш ефективний FPU.Процессори Cx486DX2-66 і Cx486DX4-100 мають кеш зі зворотним записом (WB), за параметрами близькі до відповідних моделям AMD.

CYRIX 5x86-100 і 5x86-120 за внутрішньою архітектурою наближаються до п'ятого покоління (мають, наприклад, динамічне пророкування розгалужень), але зовнішню шину 486 процесора з розширеним режимом (кеш працює зі зворотним записом). Їх продуктивність істотно вище 486-х процесорів Intel і AMD з такими ж тактовою частотою. Проблеми з установкою цього процесора зазвичай пов'язана з відсутністю його підтримкою конкретної версією BIOS. Крім того, з цим процесором можуть «зависати» деякі програми, зокрема написані за допомогою системи Clipper. Фірма Cyrix пояснює це явище тим, що затримки, реалізовані на програмних циклах, в цьому процесорі матимуть значно менше значення, ніж в процесорах четвертого покоління (зворотна сторона пророкувань розгалужень). Для «лікування» цього «недуги» пропонуються спеціальні програми-сповільнювачі, очевидно, що відключають архітектурні «надмірності», а, наприклад, для використання пакета 3D-Studio з даними процесорам пропонуються Patch-файли ( «заплатки»).

Процесори фірми IBM .

486BL2, 486Bl3 (BlueLighting- блискавка) - варіант 486SX з 2-3-кратним множенням частоти без BurstMode, харчування 3,3 У і знижене споживання. За звучною назвою не варті будь-які серйозні переваги.

Незважаючи на позначення, процесори 486SLCі 486DLC призначені для заміни 386SX і 386DX відповідно - їх корпус і інтерфейс до стандартної шині 486 процесорів відношення не мають.

Процесори фірми Texas Instruments .

TIDX2-80 і TIDX4-100 близькі до аналогічних 486-м процесорам AMD.

ВИСНОВОК

Центральний процесор (ЦП) - функціонально-яке закінчила програмно - керований пристрій обробки інформації, виконаний на одній або декількох НВІС. . Процесор в певній послідовності вибирає з пам'яті інструкції і виконує їх

У багатопроцесорної системі функції центрального процесора розподіляються між декількома зазвичай ідентичними процесорами для підвищення загальної продуктивності системи, а один з них призначається главним.Характерістіка пристроїв, які використовуються в сучасних ПК типу IBMPC, процесори для цих ПК випускають багато фірм, але законодавцем моди тут є фірма Intel . Її останньою розробкою є процесор IntelCore, випуск якого розпочато на початку 2006 р

Фірма Intel поставляє спрощені варіанти процесорів Pentium 4 під назвою Celeron, який в два рази дешевше базового варіанту процесора. Але слід зазначити, що останні моделі процесорів Celeron ні в чому не поступаються «старшому братові» і навіть в деяких випадках перевершують його.

Процесори мають можливість зниження енергоспоживання в неробочому режимі (аналогічні засоби з'явилися в процесорах Pentium починаючи тільки з 2-го покоління).

Список використаної літератури.

1. Воройскій Ф. С. Інформатика. Енциклопедія словник довідник: введення в сучасні інформаційні і телекомунікаційні технології в термінах і фактах. - М .: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 768 с.

2. Грідіна Е. А. Сучасна російська мова. Словотвір: теорія, алгоритми аналізу, тренінг. Навчальний посібник / Т. А. Грідіна, Н. І. Коновалова. - 2-е вид. - М .: Наука: Флінта, 2008. - 160 с.

3. Магілья П. К. Практикум з інформатики, -Ізд. 2-е, 2005

4. Маккормік Д. Сікрет роботи в Windows, Word, WordExcel. Повне керівництво для початківців: Пер. з англ.І. Тимонина. - Харків: «Книжковий клуб" Клуб сімейного доступу "», 2008ю - 240 с.: Ил.

5. Макарова, Інформатика. Практикум з технології роботи на компьютере.- За редакцією / Макарової, -Ізд. 3-е, 2005.

6. Соболь Б. В. Інформатика: підручник / Б. В. Соболь та ін-Изд. 3-е, дод. і перераб. - Ростов н / Д: Фенікс, 2007. - 446 с.

7. Етимологічний словник російської мови для школярів та студентів. Більше 1000 слів / Уклад. Е. грубо. - М .: Локид - прес, 2007. - 576 с.

8. Ягудін Р. М. Російська мова. Граматика. Орфографія. Пунктуація. : Справ. - 4-е видання, стер. - Уфа: Башкортостан, 2005. -280 с.

ВСТУП ………………………………………………………………….
Процесори. Призначення. Основні характеристики.............................
2. Покоління процесора ..........................................................
3. Пам'ять процесора .................................. ..............................
4. Маркування. Основні проектувальники і виробники ...............
Висновок ........................................................................... ...
Список Використаної Літератури. ..................................... .......

ЗМІСТ

Вступ.

процесор є основним «мозковим» вузлом, в завдання якого входить виконання програмного коду, що знаходиться в пам'яті. В даний час під словом «процесор» мають на увазі мікропроцесор - мікросхему, яка, крім власного процесора може містити і інші вузли - наприклад кеш-пам'ять. Процесор в певній послідовності вибирає з пам'яті інструкції і виконує їх. Інструкції процесора призначені для пересилання, і обробки аналізу даних, розташованих в просторах пам'яті і портів введення / виводу, а також організації розгалужень і переходів в обчислювальні процесори. У комп'ютер і обов'язково має бути присутній центральний процесор, (CPU - Central Processing Unit) який виконує основну програму. У багатопроцесорної системі функції центрального процесора розподіляються між декількома зазвичай ідентичними процесорами для підвищення загальної продуктивності системи, а один з них призначається головним. На допомогу центрального процесора в комп'ютер часто вводять співпроцесори, Орієнтовані на ефективне виконання на будь-яких специфічних функцій. Широко поширені математичні співпроцесори, Ефективно обробні числові дані в форматі з плаваючою точкою ; графічні співпроцесори, Які виконують геометричні побудови і обробку графічних зображень: співпроцесори введення / виведення, Розвантажує центральний процесор від нескладних, але численних операцій взаємодії з периферійними пристроями. Можливо і інші співпроцесори, але всі вони несамостійні - виконання основного обчислювального процесора здійснюється центральним процесором, який відповідно до програми видає «завдання» співпроцесора на виконання їх «партій».

1. Процесори. Призначення. Основні характеристики.

Центральний процесор.

Повна система команд змінної довжини - Complex Instruction Set Computer (CISC);

Скорочений набір команд фіксованої довжини - Reduced Instruction Set Computer (RISC).

Регістр загального призначення

микрокоманд
дешифратор

контролер

Шина шина шина

Адреси даних управ

рис.1

буфер команд, Який зберігає одну або кілька чергових команд програми; читає такі команди з пристрою, що запам'ятовує, поки виконується чергова команда, зменшуючи час її вибірки з пам'яті;

дешифратор команд розшифровує код операції черговий команди і перетворює його на адресу початку прошивки, яка реалізує виконання команди;

Управління вибіркою черговий мікрокомандявляє собою невеликий процесор, що працює за принципом фон Неймана, має свій лічильник мікрокоманд, який автоматично вибирає чергову мікрокоманду з ПЗУ мікрокоманд;

Постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ) микрокоманд - це пристрій, що запам'ятовує, в яке інформація записується одноразово і потім може тільки зчитуватися; відмінною рисою ПЗУ є те., що записана в нього інформація зберігається скільки завгодно довго і не вимагає постійного напруги живлення.

Розглянемо коротко характеристики процесорів, використовуваних в сучасних ПК типу IBM PC. Процесори для цих ПК випускають багато фірм, але законодавцем моди тут є фірма Intel. Її останньою розробкою є процесор Intel Core, випуск якого розпочато на початку 2006 р .. До основних особливостей архітектури Intel Core можна віднести наступні:

Має спеціальний внутрішній КЕШ розміром 2 Мбайта;

Додана арбітражна шина, яка зменшує навантаження системної шини;

фірма AMD (Advanced Micro Devices) випускає процесори, сумісні за системою команд з Intel Pentium 4 - Athlon (К7). Цей процесор виконаний по суперскалярной архітектурі з трьома конвеєрами команд, що працюють паралельно і здатними обробляти до дев'яти інструкції за один цикл роботи процесора. Тестування процесора К7 і його порівняння з Pentium 4показивает, що К7 не поступається йому і навіть перевершує його в деяких випадках. Вартість процесора Athlon на 20 - 30% дешевше процесора Intel. Процесор К7 вимагає для своєї роботи власної шини, несумісною з шиною процесора Pentium 4. Тому заміна одного типу процесора іншим вимагає і заміни системної плати, на якій розташований набір мікросхем основних функціональних пристроїв ПК.

покоління процесора.

Інформація про процесор комп'ютера, його значення, технології виготовлення, а також про характеристики, які необхідно враховувати при його виборі і придбанні.

Що таке процесор і як він улаштований

центральний процесор (Мікропроцесор, центральний процесорний пристрій, CPU, розм. - "проц", "камінь") - складна мікросхема, що є головною складовою частиною будь-якого комп'ютера. Саме цей пристрій здійснює обробку інформації, виконує команди користувача і керує іншими частинами комп'ютера.

Уже багато років основними виробниками процесорів є американські компанії Intel і AMD (Advanced Micro Devices). Є, звичайно, й інші гідні виробники, але до рівня зазначених лідерів їм далеко.

Intel і AMD постійно борються за першість у виготовленні все більш продуктивних і доступних процесорів, вкладаючи в розробки величезні кошти і багато сил. Їх конкуренція - важливий фактор, що сприяє швидкому розвитку цієї галузі.

зовні центральний процесор не являє собою нічого видатного - невелика плата (десь 7 х 7 см.) з безліччю контактів з одного боку і плоскою металевою коробочкою з іншого. Але насправді всередині цієї коробочки зберігається складна мікроструктура з мільйонів транзисторів.

Як виготовляють процесори. Що таке техпроцес

Основним матеріалом при виробництві процесорів є самий звичайний пісок, а точніше сказати кремній, Якого в складі земної кори близько 30%. З очищеного кремнію спочатку виготовляють великий монокристал циліндричної форми, який розрізають на "млинці" товщиною близько 1 мм.

Потім з використанням технології фотолітографії в них створюються напівпровідникові структури майбутніх процесорів.

фотолітографія чимось нагадує процес друку фотографій з плівки, коли світло, проходячи через негатив, діє на поверхню фотопаперу і проектує на ній зображення.

При виготовленні процесорів своєрідною фотопапером виступають згадані вище кремнієві "млинці". Роль світла грають іони бору, розігнані до величезній швидкості високовольтним прискорювачем. Вони пропускаються через спеціальні "трафарети" - системи високоточних лінз і дзеркал, вкраплюються в кремній і створюють в ньому мікроскопічну структуру з безлічі транзисторів.

Сьогоднішні технології дозволяють створювати транзистори розміром всього 22 нанометра (товщина людської волосини - близько 50000 нм). Згодом техпроцес виготовлення процесорів стане ще досконаліше. За прогнозами, їх транзистори зменшаться як мінімум до 14 нм.

чим тонше техпроцес - тим більше транзисторів можна помістити в один процесор, тим він буде продуктивніше і енергоефективніше.

Створена таким чином напівпровідникова структура вирізається з кварцового "млинця" і поміщається на текстоліт. На зворотний його бік виводяться контакти для забезпечення приєднання до материнської плати . Зверху кристал захищається від пошкодження металевою кришкою (див. Рис. Вище).

Поняття архітектури, ядра, ревізії процесора

Процесори пройшли складну еволюцію і зараз продовжують розвиватися. Виробники удосконалюють не лише технологію виготовлення, а й внутрішню структуру процесорів. Кожне нове їх покоління відрізняється від попереднього будовою, кількістю і характеристиками входять до їх складу елементів.

Процесори, в яких використовуються ті ж базові принципи будови, називають процесорами однієї архітектури, а ці принципи - архітектурою (Мікроархітектури) процесора.

У межах однієї архітектури процесори можуть істотно відрізнятися - частотами системної шини, техпроцесом виготовлення, розміром і структурою внутрішньої пам'яті і деякими іншими особливостями. Про таких процесорах кажуть, що вони мають різні ядра.

В рамках доопрацювання одного ядра виробники можуть робити невеликі зміни з метою усунення дрібних недоліків. Такі удосконалення, які "не тягнуть" на звання самостійних ядер, називають ревізіями.

Архитектурам і ядер надаються певні імена, а їх ревізій - цифробуквене позначення. Наприклад, всі моделі Intel Core 2 Duo є процесорами мікроархітектури Intel Core і проводилися з ядрами Allendale, Conroe, Merom, Kentsfield, Wolfdale, Yorkfield. У кожного з цих ядер були ще й різні ревізії.

Основні характеристики процесора

Кількість обчислювальних ядер .

Багатоядерні процесори - це процесори, що містять на одному процесорному кристалі або в одному корпусі два і більше обчислювальних ядра.

Багатоядерність, як спосіб підвищення продуктивності процесорів, використовується з відносно недавнього часу, але визнана найперспективнішим напрямком їх розвитку. Для домашніх комп'ютерів вже існують процесори з 8 ядрами. Для серверів на ринку є 12-ядерні пропозиції (Opteron 6100). Розроблено прототипи процесорів, що містять близько 100 ядер.

Ефективність обчислювальних ядер різних моделей процесорів відрізняється. Але в будь-якому випадку, чим їх (ядер) більше, тим процесор продуктивніше.

кількість потоків .

Чим більше потоків - тим краще. Кількість потоків не завжди збігається з кількістю ядер процесора. Так, завдяки технології Hyper-Threading, 4-ядерний процесор Intel Core i7-3820 працює в 8 потоків і багато в чому випереджає 6-тіядерних конкурентів.

Розмір кеша 2 і 3 рівнів .

Кеш - це дуже швидка внутрішня пам'ять процесора, яка використовується ним як буфер для тимчасового зберігання інформації, що обробляється в конкретний момент часу. Чим кеш більше - тим краще.

Структура не всіх сучасних процесорів передбачає наявність кеша 3 рівня, хоча критичним моментом це не є. Так, за результатами багатьох тестів продуктивність процесорів Intel Core 2 Quadro, що випускалися з 2007 р по 2011 р і не мають кеша 3 рівня, навіть зараз виглядає достойно. Правда, кеш 2 рівня у них досить великий.

Частота процесора .

Тут все просто - чим вище частота процесора, тим він продуктивніше.

Швидкість шини процесора (FSB, HyperTransport або QPI).

Через цю шину центральний процесор взаємодіє з материнською платою. Її швидкість (частота) вимірюється в мегагерцах і чим вона вища - тим краще.

техпроцес .

Поняття техпроцесу розглядалося в попередньому пункті цієї статті. Чим тонше використовуваний техпроцес, тим більше процесор містить транзисторів, менше споживає електроенергії і менше гріється. Від техпроцесу багато в чому залежить ще одна важлива характеристика процесора - TDP.

TDP .

Termal Design Point - показник, що відображає енергоспоживання процесора, а також кількість тепла, що виділяється їм в процесі роботи. Одиниці виміру - Примор'я (Вт). TDP залежить від багатьох факторів, серед яких головними є кількість ядер, техпроцес виготовлення і частота роботи процесора.

Крім інших переваг, "холодні" процесори (з TDP до 100 Вт) краще піддаються розгону, коли користувач змінює деякі налаштування системи, внаслідок чого збільшується частота процесора. Розгін дозволяє без додаткових фінансових вкладень збільшити продуктивність процесора на 15 - 25%, але це вже окрема тема.

У той же час, проблему з високим TDP завжди можна вирішити придбанням ефективної системи охолодження (див. Останній пункт цієї статті).

Наявність і продуктивність відеоядра .

Останні технічні досягнення дозволили виробникам, крім обчислювальних ядер, включати до складу процесорів ще і ядра графічні. Такі процесори, крім вирішення своїх основних завдань, можуть виконувати роль відеокарти. Можливостей деяких з них цілком достатньо для гри в комп'ютерні ігри, Не кажучи вже про перегляд фільмів, роботі з текстом і вирішенні інших завдань.

Якщо відеоігри - не головне призначення комп'ютера, процесор з вбудованим графічним ядром дозволить заощадити на придбанні окремого графічного адаптера.

Тип і максимальна швидкість підтримуваної оперативної пам'яті .

Ці характеристики процесора необхідно враховувати при виборі оперативної пам'яті, з якої він буде використовуватися. Немає сенсу переплачувати за швидкі модулі ОЗУ, якщо процесор не зможе реалізувати всі їх переваги.

Що таке сокет

Важливим моментом, який потрібно враховувати при виборі процесора, є те, для установки в сокет якого типу він призначений.

сокет (Socket, роз'єм центрального процесора) - це щілинний або гніздовий роз'єм на материнській платі, в який встановлюється процесор.

Кожен процесор можна встановити тільки на материнську плату з відповідним роз'ємом, які мають відповідні розміри, необхідну кількість і структуру контактних елементів.

Кожен новий сокет розробляється виробниками процесорів, коли можливості старих роз'ємів вже не можуть забезпечити нормальну роботу нових виробів.

Для процесорів Intel тривалий час використовувався (і зараз ще використовується) сокет LGA775 ( процесори Pentium 4, Pentium D, Celeron D, Pentium EE, Core 2 Duo, Core 2 Extreme, Celeron, Xeon серії 3000, Core 2 Quad). З початком виробництва лінійки нових процесорів були введені сокети LGA1366, LGA1156, LGA1155 (процесори i7, i5, i3) і ін.

Роз'єми для процесорів від AMD за останні роки також змінилися - AM2, AM2 +, AM3 і т.д. Про більш ранніх сокетах, думаю, сенсу згадувати немає, оскільки комп'ютери на їх основі - вже раритет.

Якщо ви задумали модернізувати старий комп'ютер шляхом придбання більш продуктивного процесора, Переконайтеся, що по сокету він підійде до вашої старої материнської плати. Інакше однозначно доведеться міняти і її.

Встановлювати центральний процесор в сокет системної плати потрібно акуратно, щоб не пошкодити контакти.

Система охолодження процесора

Процесор має потребу в належному охолодженні, інакше він може вийти з ладу.

Як відомо, верхня поверхня процесора являє собою металеву коробку, що виконує, крім захисних, ще й теплоотводних функції. Поверх процесора на материнській платі встановлюється система охолодження. Її теплоотводних елементи повинні щільно притискатися до поверхні процесора.

Для поліпшення передачі тепла з процесора на радіатор системи охолодження, між ними прокладається шар термопасти - спеціального пастоподібного речовини з високою теплопровідністю.

При підборі системи охолодження процесора потрібно враховувати його TDP (розглядалося вище в пункті про характеристики процесора).

Процесори зазвичай продаються в так званому боксовом варіанті поставки, Коли в комплект входить штатна система охолодження - боксового куллер. Але іноді ефективність такого кулера є недостатньою (наприклад, якщо був проведений розгін і частота процесора, а слідчо і його TDP, зросла).

Нормальна температура роботи процесора - до 50 градусів Цельсія (при пікових навантаженнях можливо трохи більше). Засоби вимірювання температури вбудовані в центральний процесор. За допомогою спеціальних програм температуру можна відстежувати в режимі реального часу (наприклад, програмою SpeedFan).

Сучасний процесор влаштований так, що при досягненні ним критичної температури він відключається і не включається, поки не охолоне. Це дозволяє попередити його пошкодження під впливом високої температури.

Перегрів можливий внаслідок низької ефективності системи охолодження, виходу її з ладу, засмічення пилом, пересихання термопасти і ін.

Інформатика та інформація: визначення інформатики; поняття інформації, її св-ва, визначення кількості і одиниці вимірювання.

Науковим фундаментом процесу інформатизації суспільства є нова наукова дисципліна - інформатика. Існує безліч визначень інформатики, що пов'язано з багатогранністю її функцій, можливостей, засобів і методів. Інформатика - це галузь людської діяльності, пов'язана з процесами перетворення інформації за допомогою комп'ютерів і їх взаємодією з середовищем застосування.

Термін інформатика виник в 60 - 70 роках у Франції для назви області, що займається обробкою інформації за допомогою електронних обчислювальних машин.

мета інформатики - отримання узагальнених знань про технічний, програмному забезпеченні персонального комп'ютера, придбання навичок з побудови алгоритмів і програм та їх вирішенні на ЕОМ.

завдання інформатики:

1. Дослідження інформаційних процесів будь-якої природи.

2. Розробці інформаційної техніки і створення новітньої технології з переробки інформації.

3. Рішення наукових, економічних та інженерних задач з використанням ПЕОМ.

Головна функція інформатики полягає в розробці методів і засобів перетворення інформації і їх використання в організації технологічного процесу переробки інформації.

Термін інформатика використовується не тільки для відображення досягнень комп'ютерної техніки, а й пов'язується з процесами передачі і обробки інформації.

поняття інформації є основним поняттям інформатики. Будь-яка діяльність людини являє собою процес збору та переробки інформації, прийняття на її основі рішень і їх виконання. інформація-відомості про об'єкти і явища навколишнього середовища, їх параметри, властивості і стан, які зменшують наявну про них ступінь невизначеності, неповноти знань.

властивості інформації:

1. Релевантність - здатність інформації відповідати потребам споживача.

2. Повнота - властивість інформації вичерпно характеризувати даний об'єкт.

3. Своєчасність - здатність інформації відповідати потребам споживача в потрібний момент часу.

4. Достовірність - властивість інформації не мати прихованих помилок.

5. Доступність - властивість інформації, що характеризує можливість її отримання даними споживачем.

6. Захищеність - властивість, що характеризує неможливість несанкціонованого використання або зміни.

7. Ергономічність - властивість, що характеризує зручність форми і об'єму інформації з точки зору даного споживача.

кількістю інформаціїназивають числову характеристику сигналу, яка відображатиме ту ступінь невизначеності (неповноту знань), яка зникає після отримання повідомлення у вигляді даного сигналу. Цей захід невизначеності в теорії інформації називають ентропією,а спосіб вимірювання кількості інформації називають - ентропійним . Кількість інформації, яку можна отримати при відповіді на питання типу «так-ні», називається бітом (Англ. Bit - скорочене від binary digit - двійкова одиниця). Біт - мінімальна одиниця кількості інформації, тому що отримати інформацію меншу, ніж 1 біт, неможливо. Зв'язок між кількістю інформації і числом станів системи встановлюється формулою Хартлі:

де i - кількість інформації в бітах;

N - число можливих станів.

Ту ж формулу можна представити інакше:

Група з 8 бітів інформації називається байтом . Якщо біт - мінімальна одиниця інформації, то байт її основна одиниця. Існують похідні одиниці інформації: кілобайт (Кбайт, Кбт), мегабайт (Мбайт, Мбт) і гігабайт (Гбайт, Гбт).

1 Кбт \u003d 1024 байта \u003d 2 10 (1024) байтів.

1 Мбт \u003d 1024 Кбайта \u003d 2 20 (1024 1024) байтів.

1 Гбт \u003d 1024 Мбайт \u003d 2 30 (1024 1024 1024) байтів.

Ці одиниці найчастіше використовують для вказівки обсягу пам'яті ЕОМ

Інформаційні процеси та їх характеристика: визначення інформаційних процесів, процесів збору, передачі, накопичення, обробки інформації, їх загальна характеристика з прикладами.

Процеси, які здійснюють збір, передачу, обробку та накопичення інформації, називаються інформаційними.

1. Збір інформації - це процес отримання інформації з зовнішнього світу і приведення її до вигляду, стандартному для даної інформаційної системи

Обмін інформацією між сприймає інформацію системою і навколишнім середовищем здійснюється за допомогою сигналів. В якості носія сигналу можуть виступати звук, світло, електричний струм, магнітне поле і т.д.

Процес обробки сигналу можна охарактеризувати наступними кроками:

1. Первинний сигнал за допомогою датчика перетворюється в еквівалентну їй електричний сигнал (електричний струм).

2. Вторинний (електричний) сигнал отціфровивается спеціальним пристроєм - аналогово-цифровим перетворювачем (АЦП). АЦП величиною електричного сигналу ставить у відповідність деяке число. Датчик і АЦП, пов'язані разом складають цифровий вимірювальний прилад.

3. Якщо цей прилад оснастити пристроєм для зберігання виміряної величини - регістром, то по команді від ЕОМ можна ввести це число в машину і піддати необхідній обробці.

Сучасні системи збору інформації можуть включати в себе тисячі цифрових вимірювальних приладів і всіляких пристроїв введення інформації (від людини до ЕОМ, від ЕОМ до ЕОМ і т.д.).

2. Передача (обмін) інформації - це процес, в ході якого джерело інформації її передає, а одержувач - приймає. Якщо в повідомленнях виявлені помилки, то організовується повторна передача цієї інформації. В результаті обміну інформацією між джерелом і одержувачем встановлюється своєрідний «інформаційний баланс», при якому в ідеальному випадку одержувач буде мати у своєму розпорядженні тією ж інформацією, що і джерело.

Обмін інформацією проводиться за допомогою сигналів, що є її матеріальним носієм. Джерелами інформації можуть бути будь-які об'єкти реального світу, що володіють певними властивостями і здібностями. Якщо об'єкт відноситься до неживої природи, то він виробляє сигнали, безпосередньо відображають його властивості. Якщо об'єктом - джерелом є людина, то виробляються їм сигнали можуть не тільки безпосередньо відображати його властивості, але і відповідати тим знакам, які людина виробляє з метою обміну інформацією.

Передача інформації здійснюється різними способами: За допомогою кур'єра, пересилання поштою, доставка транспортними засобами, дистанційна передача по каналах зв'язку. Дистанційна передача по каналах зв'язку скорочує час передачі даних. Для її здійснення необхідні спеціальні технічні засоби. Деякі технічні засоби збору та реєстрації, збираючи автоматично інформацію з датчиків, встановлених на робочих місцях, передають її в ЕОМ. Дистанційно може передаватися як первинна інформація з місць її виникнення, так і результатная в зворотному напрямку. В цьому випадку результатная інформація відбивається на різних пристроях: дисплеях, табло, друкувальних пристроях. Надходження інформації по каналах зв'язку в центр обробки в основному здійснюється двома способами: на машинному носії або безпосередньо в ЕОМ за допомогою спеціальних програмних і апаратних засобів.

3. Накопиченняінформації - процес формування вихідного, несистематизованих масиву інформації. Прийняту інформацію одержувач може використовувати неодноразово. З цією метою він повинен зафіксувати її на матеріальному носії (магнітному, фото, кіно та ін.). Серед записаних сигналів можуть бути такі, які відображають цінну або часто використовувану інформацію. Частина інформації в даний момент часу особливої \u200b\u200bцінності може не представляти, хоча, можливо, буде потрібно надалі. Накопичення і зберігання інформації викликано багаторазовим її використанням, застосуванням постійної інформації, необхідністю комплектації первинних даних для їх обробки.

4. Обробка інформації - це упорядкований процес її перетворення у відповідності з алгоритмом розв'язання задачі. Процес рішення визначається прийнятим обчислювальним алгоритмом.

Машинна обробка інформації передбачає послідовно-паралельне в часі рішення обчислювальних задач. Це можливо при наявності певної організації обчислювального процесу. Обчислювальна завдання формується джерелом обчислювальних задач (ІВЗ). Обчислювальна завдання по мірі необхідності вирішення звертається із запитами в обчислювальну систему.

Архітектура ЕОМ: визначення комп'ютера, архітектури та структури ЕОМ; основа і принцип дії комп'ютера, поняття команди; загальні логічні принципи роботи комп'ютера; головні пристрої комп'ютера і їх функції.

Комп'ютер (англ. Computer - обчислювач) являє собою програмований електронний пристрій, здатний обробляти дані і робити обчислення, а також виконувати інші завдання маніпулювання символами. Існує два основні класи комп'ютерів: цифрові комп'ютери, що обробляють дані у вигляді двійкових кодів; аналогові комп'ютери, обробні безупинно мінливі фізичні величини (електричну напругу, час і т.д.), які є аналогами обчислюваних величин.

Основу комп'ютерів утворює апаратура (HardWare ), Побудована, в основному, з використанням електронних і електромеханічних елементів і пристроїв. Принцип дії комп'ютерів полягає у виконанні програм (SoftWare ) - заздалегідь заданих, чітко визначених послідовностей арифметичних, логічних і інших операцій.

Будь-яка комп'ютерна програма являє собою послідовність окремих команд.

команда - це опис операції, яку повинен виконати комп'ютер. Як правило, у команди є свій код (умовне позначення), вихідні дані (Операнди) і результат. Результат команди виробляється по точно визначеним для даної команди правилам, закладеним в конструкцію комп'ютера.

Сукупність команд, які виконуються комп'ютером, називається системою команд цього комп'ютера. Комп'ютери працюють з дуже високою швидкістю, що становить мільйони - сотні мільйонів операцій в секунду.

При розгляді комп'ютерних пристроїв прийнято розрізняти їх архітектуру і структуру.

архітектурою комп'ютера називається його опис на деякому загальному рівні, що включає опис користувальницьких можливостей програмування, системи команд, системи адресації, організації пам'яті і т.д. архітектура визначає принципи дії, інформаційні зв'язки і взаємне з'єднання основних логічних вузлів комп'ютера: процесора, оперативного ЗУ, зовнішніх ЗУ і периферійних пристроїв. Спільність архітектури різних комп'ютерів забезпечує їх сумісність з точки зору користувача.

структура комп'ютера - це сукупність його функціональних елементів і зв'язків між ними. Елементами можуть бути самі різні пристрої - від основних логічних вузлів комп'ютера до найпростіших схем. Структура комп'ютера графічно представляється у вигляді структурних схем, за допомогою яких можна дати опис комп'ютера на будь-якому рівні деталізації.

Різноманітність сучасних комп'ютерів дуже велике. Але їх структури засновані на загальних логічних принципах , Що дозволяють виділити в будь-якому комп'ютері наступні головні пристрої :

· пам'ять (Пристрої, ЗУ), що складається з перенумерованих осередків;

· процесор , Що включає в себе пристрій керування (УУ ) і арифметико-логічний пристрій (АЛУ );

· пристрій введення;

· пристрій виведення .

Ці пристрої з'єднані каналами зв'язку , за якими передається інформація.

Основні пристрої комп'ютера та зв'язку між ними представлені на схемі (рисунок. 5.1). Жирними стрілками показані шляхи та напрямки руху інформації, а простими стрілками - шляхи та напрямки передачі керуючих сигналів.

Малюнок. 5.1. Загальна схема комп'ютера

Функції пам'яті:

· Запам'ятовування інформації;

Функції процесора:

Центральний процесор: призначення, функції та принципи роботи центрального процесора; визначення основних елементів процесора; основні його характеристики.

центральний процесор (CPU, від англ. Central Processing Unit) - це основний робочий компонент комп'ютера, який виконує арифметичні і логічні операції, задані програмою, управляє обчислювальним процесом і координує роботу всіх пристроїв комп'ютера. Центральний процесор в загальному випадку містить у собі:

· арифметико-логічний пристрій;

· шини даних і шини адрес;

· регістри;

· лічильники команд ;

· кеш - дуже швидку пам'ять малого обсягу (від 8 до 512 Кбайт);

· Математичний співпроцесор чисел з плаваючою точкою.

функції процесора:

· Обробка даних по заданою програмою шляхом виконання арифметичних і логічних операцій;

· Програмне керування роботою пристроїв комп'ютера.

Та частина процесора, яка виконує команди, називається арифметико-логічним пристроєм (АЛУ ), А інша його частина, що виконує функції управління пристроями, називається пристроєм управління (УУ ). Зазвичай ці два пристрої виділяються чисто умовно, конструктивно вони не розділені.

У складі процесора є ряд спеціалізованих додаткових комірок пам'яті, званих регістрами .

регістр виконує функцію короткочасного зберігання числа або команди. Над вмістом деяких регістрів спеціальні електронні схеми можуть виконувати деякі маніпуляції. Наприклад, "вирізати" окремі частини команди для подальшого їх використання або виконувати певні арифметичні операції над числами. Основним елементом регістра є електронна схема, яка називається тригером , Яка здатна зберігати одну двійкову цифру (розряд двійкового коду). регістр являє собою сукупність тригерів, пов'язаних один з одним певним чином загальною системою управління. Існує кілька типів регістрів, що відрізняються видом виконуваних операцій. Деякі важливі регістри мають свої назви, наприклад:

· суматор - регістр АЛП, що бере участь у виконанні кожної операції;

· лічильник команд - регістр УУ, вміст якого відповідає адресі черговий виконуваної команди; служить для автоматичної вибірки програми з послідовних комірок пам'яті;

· регістр команд - регістр УУ для зберігання коду команди на період часу, необхідний для її виконання. Частина його розрядів використовується для зберігання коду операції, інші - для збереження кодів адрес операндів.

команда - це опис елементарної операції, яку повинен виконати комп'ютер.

У загальному випадку, команда містить наступну інформацію:

· код виконуваної операції;

· Вказівки по визначенню операндів (Або їх адрес);

· Вказівки з розміщення одержуваного результату.

Залежно від кількості операндів, команди бувають:

· Одноадресні;

· Двоадресного;

· Трехадресние;

· Переменноадресние.

Пам'ять ЕОМ: визначення та функції пам'яті, запам'ятовуючих елементів (ЗУ), основні характеристики ЗУ; класифікація ЗУ за способом організації доступу; визначення оперативної, сверхоперативной, зовнішньої пам'яті.

пам'ять - сукупність окремих пристроїв, які запам'ятовують, зберігають, видають інформацію. Функції пам'яті:

· Прийом інформації з інших пристроїв;

· Запам'ятовування інформації;

· Видача інформації за запитом в інші пристрої машини.

Окремі пристрої пам'яті називають запам'ятовують (ЗУ). Пам'ять комп'ютера побудована з двійкових запам'ятовуючих елементів - бітів , Об'єднаних в групи по 8 бітів, які називаються байтами . (Одиниці виміру пам'яті збігаються з одиницями виміру інформації). Всі байти пронумеровані. Номер байта називається його адресою . Байти можуть об'єднуватися в осередки, які називаються також словами . Широко використовуються і більш великі похідні одиниці обсягу пам'яті: Кілобайт, мегабайт, Гігабайт, А також, в останнім часом, терабайт і петабайт.

Продуктивність комп'ютерів в значній мірі визначається складом і характеристиками окремих запам'ятовуючих пристроїв, які розрізняють за принципом дії, технічними характеристиками, призначенням. Основні операції з пам'яттю - процедура запису, процедура читання (вибірка). Процедури записи і читання також називають зверненням до пам'яті. За одне звернення до пам'яті «обробляється» для різних пристроїв різні одиниці даних (байт, слово, подвійне слово, блок). Основні технічні характеристики – ємність , швидкодія (Час звернення до ЗУ) .В деяких ЗУ зчитування даних супроводжується їх руйнуванням. У цьому випадку цикл звернення до пам'яті завжди повинен містити регенерацію даних (ЗУ динамічного типу). Цей цикл складається з трьох кроків: час від початку операції звернення до того моменту, як дані стануть доступні (час доступу); Ø зчитування; Ø регенерація; Ø процедура запису: Ø час доступу; Ø час підготовки (приведення в вихідний стан поверхні магнітного диска при запису) Ø запис;

Залежно від виду реалізованих операцій пам'ять буває двосторонньої (Пам'ять з будь-яким зверненням) і односторонньої . Друга сторона дозволяє виробляти читання-запис. Одностороння пам'ять призначена тільки для читання або тільки для запису.

За способом організації доступу до даних все ЗУ поділяються на:

· ЗУ з довільним доступом . Цикл звернення таких пристроїв не залежить від того, в якому фізичному місці ЗУ знаходяться необхідні дані. Такий спосіб доступу характерний для напівпровідникових ЗУ. Число записаних одночасно бітів даних за одне звернення називають шириною вибірки (доступу). До таких пристроїв відносяться ті ЗУ, доступ до яких повинен бути дуже швидким (оперативна пам'ять, сверхоперативная пам'ять)

· ЗУ з прямим або циклічним доступом . У таких пристроях носій інформації безперервно обертається. В результаті необхідні дані доступні для читання-запису через деякий фіксований проміжок часу. Такі ЗУ називають ЗУ циклічного доступу (наприклад, жорсткий диск).

· ЗУ з послідовним доступом . При послідовному доступі, перш ніж знайти потрібну ділянку ЗУ, потрібно «переглянути» або всі попередні ділянки пам'яті, або попередній послідовно один за іншим (накопичувач на магнітній стрічці).

Розрізняють два основних види пам'яті - внутрішню і зовнішню

Оперативна пам'ять (ОП) Забезпечує зберігання інформації, яка безпосередньо використовується процесором (АЛУ, УУ) в ході виконання програм, отже її характеристики безпосереднім чином впливають на продуктивність комп'ютера. Швидкодія пам'яті менше швидкодії процесора (7нс - час звернення до пам'яті, до процесора в 5 разів менше). В сучасних комп'ютерах існує сверхоперативная пам'ять (кеш ) - буфер між процесором і ОП. Кеш має невелику ємність і забезпечує тимчасове зберігання активних ділянок програм, активних ділянок даних, деякою службової інформації для управління обчислювальним процесом. Обмін між кеш і ОП відбувається по блоках. Приблизно на тому ж рівні розташовується регістр, ємність якого мала, але швидкодія найвище і вписано в цикл роботи процесора.

В ОП зберігаються не всі кошти, які необхідні для вирішення даного завдання, отже завжди повинна бути зовнішня пам'ять (ВП) великого обсягу, яка забезпечує надійне зберігання всіх даних, необхідних для вирішення даного завдання. ВП принципово процесору недоступна. Обмін між ВП і ОП реалізується системами управління пам'яті (апаратно-програмні засоби), які користувачеві недоступні. ВП має ємність на кілька порядків більше, ніж у ОП, час звернення до ВП обчислюється в мкс.