|
Единственным
устройством обработки информации является процессор.
Сегодня 95% процессоров применяемых в
IBM
совместимых компьютерах являются процессорами марок «Intel»
и «AMD».
Несмотря на соперничество этих компаний в завоевании
процессорного рынка процессоры обоих марок имеют много
общего, а благодаря этому соперничеству процессоры
развиваются настолько быстро, что каждые три месяца
появляются новые модели процессоров от одного или
другого производителя.
Рис. 4-2-001.
Внешний вид процессоров производства
INTEL
и
AMD.
В состав любого процессора
входят следующие основные блоки:
- арифметико-логическое
устройство;
- устройства управления;
- регистры процессорной
памяти.
Техническими
характеристиками процессора являются: тактовая частота,
разрядность, объем адресуемой памяти и количество
транзисторов на кристалле.
Тактовая частота –
параметр, численно равный количеству тактовых импульсов
электрического тока проходящих через схемы процессора за
одну секунду. Единицей измерения тактовой частоты
является 1 Герц, но обычно тактовая частота измеряется в
Мега Герцах, а теперь уже в Гига Герцах, например
тактовая частота 3 ГГц означает, что через схемы
процессора за одну секунду проходит 3 миллиарда тактовых
импульсов электрического тока.
Тактовая частота процессора
непосредственно связана с быстродействием компьютера в
целом. Дело в том, что любой процессор выполняет одну
элементарную операцию за определенное число тактовых
импульсов. Например, первые процессоры семейства «Intel»
выполняли одну элементарную операцию за 12 тактовых
импульсов, а процессоры Pentium,
принадлежащие тому же семейству, но появившиеся гораздо
позже, выполняют одну элементарную операцию уже за 1
тактовый импульс. Другими словами при частоте 100
МегаГерц процессор Pentium,
выполняет 100 миллионов элементарных операций за одну
секунду, в то время как первенцы
Intel при той же частоте смогли бы выполнять не
более 8,5 миллионов элементарных операций за 1 секунду.
Разрядность – параметр,
показывающий, какое количество бит информации может
обработать процессор одновременно. Первые процессоры
были 4 разрядными (см. таблицу 1 приложения), затем
разрядность процессора росла, и сегодня в персональных
компьютерах применяются 64 разрядные процессоры, что
позволило значительно увеличить общую производительность
компьютера.
Адресуемая память – объем
оперативной памяти, к которой может обращаться
процессор. Например, первые процессоры могли обращаться
только к 64 килобайтам (приблизительно 64000 байт)
оперативной памяти, с тех пор объемы адресуемой памяти
выросли во много раз и составляют у современных
процессоров 4 Терабайта (приблизительно 4 триллиона
байт).
Вообще говоря объем
адресуемой памяти зависит от разрядности процессора и
вычисляется как два в степени равной разрядности
процессора.
Помимо характеристик
процессора, обеспечивающих производительность
вычислительной системы, есть еще чисто технические
характеристики, которые собственно и обеспечивают
характеристики, влияющие на вычислительный процесс.
Таковыми являются: техпроцесс и количество транзисторов.
Транзистор – это полупроводниковый прибор, из которых
собственно и состоит процессор. Технологический процесс
определяет толщину слоя полупроводника, на котором
базируются эти транзисторы. Современные процессоры
выполняются по технологическому процессу 45 нм
(читается 45 нанометров), 1 нм составляет миллиардную
долю метра или миллионную долю миллиметра, таким
образом, если мы разделим 1 миллиметр на миллион равных
частей, то толщина слоя полупроводника в процессоре
будет составлять все 45 таких частей.
Совсем недавно появилась
еще одна важная характеристика процессоров – число ядер.
Сегодня, в персональных компьютерах, успешно работают
процессоры, имеющие одно, два и даже четыре ядра. Каждое
ядро процессора способно самостоятельно вести
вычислительный процесс. Этот параметр значительно влияет
на производительность всей вычислительной системы, та
как наличие нескольких ядер позволяет разделить
вычислительный процесс на два или четыре потока
соответственно. Таким образом, многоядерность процессора
позволяет осуществить истинную многозадачность
операционной системы.
Значение процессора как
важнейшего компонента компьютера привело к тому, что тип
компьютера определяется типом лежащего в его основе
процессора.
В частности,
IBM-совместимые ПК используют процессоры фирмы Intel,
которая является крупнейшим производителем процессоров в
мире. Эти процессоры образуют целое семейство со все
большей производительностью.
Компьютеры Maсintosh фирмы
Apple основаны на процессорах фирмы Motorola.
В последнее время на рынке
успешно продвигаются компьютеры на базе процессоров
PowerPC, производимых совместно фирмами IBM, Apple и
Motorola.
Многие компьютеры кроме
основного имеют дополнительные процессоры, выполняющие
специальные функции. Например - математический
сопроцессор для обработки вещественных чисел,
графический сопроцессор для повышения эффективности
обработки изображений, особенно реалистичных трехмерных.
Мощные
суперкомпьютеры включают в себя сотни и тысячи
взаимодействующих процессоров, что позволяет им решать
невероятно сложные задачи. |
