Что такое процессор 8 класс
Обновлено: 07.07.2024
Процессор - электронный блок либо
интегральная схема (микропроцессор),
исполняющая машинные инструкции (код
программ), главная часть аппаратного
обеспечения компьютера или программируемого
логического контроллера. Иногда называют
микропроцессором или просто процессором.
➲
История появления и развития первых процессоров
для компьютеров берет своё начало в середине
двадцатого века. Сейчас уже невозможно себе
представить, что как-то можно обойтись без
персональных компьютеров, но не так давно, всего
каких-то сорок лет назад, слова «компьютер» и
«процессор» были известны лишь узкому кругу
специалистов. И лишь в 1971 году произошло
знаковое событие — никому тогда ещё неизвестная
фирма Intel из американского города Санта-Клара
дала жизнь первому микропроцессору
➲
➲
Основные поставщики процессоров – это AMD и Intel.
Сносное соотношение цены и качества свойственно
для процессоров фирмы AMD. Отличная
продуктивность вычислительных операций позволяет
пользователю насладиться качеством работы игр и
скоростью обработки файлов.
Процессоры Intel обладают высокой частотой, это
крайне положительно сказывается на эффективности
работы и производительности компьютера.
Оптимальный вариант процессора
Для обработки видео, тем кто любит проводить время за
новыми играми и фильмами в HD качестве, могут подойти
высоко мощные процессоры, такие как Phenom II X4, AMD
Phenom II X6, Intel core i5 и i7.
Для обработки офисных документов, скажем так для
бюджетного варианта, достаточно процессора AMD Athlon II
X2 или Intel core i3
➲
Первые процессоры компьютеров 50-х гг. прошлого
века работали на основе механического реле, позже
появлялись модели, задействовавшие электронные
лампы, затем – транзисторы. Сами же компьютеры,
использующие данные виды процессоров,
представляли собой огромные, очень дорогие и
сложные устройства.
Компоненты процессора, отвечающие за производимые
вычисления, необходимо было соединить в одну микросхему.
Этого удалось достигнуть лишь после появления
интегральных полупроводниковых схем. Хотя в первое время
разработчики даже и не догадывались, что данная технология
может принести пользу, поэтому устройства еще довольно
продолжительное время изготавливались как набор отдельных
микросхем.
➲
➲
➲
➲
➲
➲
➲
Классифицировать микропроцессоры можно по
разным признакам. По целевому предназначению
можно выделить такие виды:
–процессоры для серверов и суперкомпьютеров;
–процессоры для персональных компьютеров;
–процессоры для ноутбуков;
–процессоры для мобильных систем;
–процессоры для встраиваемых систем.
По виду архитектуры можно выделить процессоры с
полным и сокращенным набором команд; по числу
ядер: одноядерные и многоядерные.
➲
Процессор является одним из тех устройств, которые все
время должен работать. Процессор ПК не может быть
выключен. Даже если на наш взгляд процессор ничего не
делает, все равно выполняется какая-то программа.
Процессор работает, по сравнению с другими устройствами
компьютера, с наибольшей скоростью. И самыми медленными по
сравнению с ним являются внешние устройства, в том числе и
человек. Так, например, работая с клавиатурой, человек отправляет
в компьютер в среднем один байт в секунду (нажимает на одну
клавишу в секунду) . Процессор обрабатывает такую и формацию
за 0,000001 секунды. А что же делает процессор в остальное время,
если он не может выключаться? А в остальное время он может
получать сигналы от мыши, от других компьютеров, от гибких и
жестких дисков. Он успевает несколько раз в течение секунды
подзарядить оперативную память, обслужить внутренние часы
компьютера, отдать распоряжение, как правильно отображать
информацию на экране, и выполнить множество прочих дел.
Схема процессора (упрощенная)
АрифметикоЛогическое
Устройство
данные
данные
Счетчик команд
Регистр команд
БЛОК
УПРАВЛЕНИЯ
данные
Кэш данных
Кэш команд
К
О
М
А
Н
Д
А
команды
Урок направлен на привитие ценностей уважения, сотрудничества, труда и творчества что достигается за счет чередования различных видов работ с обязательным последующим коллективным обсуждением; такая форма организации урока направлена на развитие у учащихся качеств доброжелательной и коммуникабельной личности, умеющей мыслить творчески и критически. Формирование у учащихся устойчивых теоретических знаний и практических навыков по Разделу 1 Технические характеристики компьютера и сетей , позволит учащимся более эффективно и профессионально использовать средства ИКТ для решения учебных и производственных задач, с обязательной опорой на здоровьесберегающие технологии.
Межпредметные связи
Математика (двоичная система счисления), русский и английский язык (стилистика и культура речи).
Предварительные
5 класс: цель обучения 5.1.1.1 объяснять на элементарном уровне назначение процессора и жесткого диска ;
6 класс: цель обучения 6.1.1.2 объяснять взаимодействие основных устройств компьютера;
7 класс: цель обучения 7.1.1.1 описывать назначение видов памяти компьютера (оперативные запоминающие устройства, постоянные запоминающие устройства, внешние запоминающие устройства, кеш-память)
Запланированные этапы урока
Запланированная деятельность на уроке
1. Активизация познавательной активности учащихся (коллективная работа).
Учитель делит учащихся на 3 группы и каждой группе дает собрать мозаику, чтобы получился квадрат и определить устройство, которое получилось на данном квадрате. Учащиеся в группе собирают мозаику в квадрат и обсуждают устройство, которое получается в квадрате.
Учитель задает вопрос, для того чтобы подвести к теме урока:
Вы работаете консультантом в компьютерном магазине, и к вам обратился покупатель, чтобы выбрать игровой компьютер. На какие параметры процессора необходимо обращать внимание при выборе компьютера?
При необходимости учитель задает наводящие вопросы, чтобы помочь учащимся сформулировать характеристики.
Учащиеся перечисляют различные характеристики.
2. Целеполагание
Учитель знакомит учащихся с темой и целями урока, перечисляет критерии оценивания (цель урока и критерии оценивания распечатаны и размещены на магнитной / маркерной доске).
Учащиеся записывают тему урока в рабочую тетрадь; знакомятся с целями урока и критериями оценивания.
Работа с глоссарием
Учитель демонстрирует термины, которые буду использоваться на протяжении урока. Предлагает учащимся записать данные термины в тетрадь.
Учащиеся записывают термины в тетрадь.
3. Изучение новой темы. Организация парной работы
Учитель простит учащихся в парах обсудить вопросы:
• Какие этапы включает в себя решение задачи?
• Какие цифры вы использовали, а какие бы использовал компьютер? Почему ?
Учитель задает вопрос:
Как вы думаете, что такое процессор, и какие функции он выполняет? Просит его обсудить в парах.
Ценности – труд и творчество, уважение, сотрудничество, образование через всю жизнь.
Учащиеся в парах обсуждают вопрос и дают на него свои ответы
Организация коллективной работы
Учитель демонстрирует видео из м/ф «Почемучка. Процессор». Затем предлагает ответить вопрос:
1. Какими характеристиками должен обладать процессор?(фрагмент мультфильма 1)
Учащиеся совместно с учителем обсуждают вопрос.
Учащиеся смотрят видео, затем отвечают на вопрос, в ответах рекомендуется использовать фразы для диалога / письма:
- В состав процессора входит …
- Устройство управления координирует…
Арифметико- логическое устройство выполняет …
Организация коллективной работы
Учитель просит учащихся после просмотренного ролика сформулировать понятие разрядность, в ответах рекомендуется использовать фразы для диалога / письма:
- В регистры памяти помещаются…
Учащиеся сами формулируют определение разрядности и записывают в тетрадь
Организация коллективной работы
Учитель демонстрирует слайды еще с двумя характеристиками, объясняет их учащимся и просит их переписать в тетрадь
Учащиеся слушают учителя, задают вопросы и делают конспект в тетрадях
Организация индивидуальной работы
Учитель демонстрирует, как можно определить характеристики. Дает учащимся задание определить характеристики на школьных компьютерах и в тетрадях сделать таблицу:
Разрядность
Тактовая частота
Архитектура
8.1.1.1 – объяснять на элементарном уровне функции процессора и его основные характеристики
Дескрипторы
может создавать определять характеристики компьютера
Ключевой принцип дифференциации – усложнение: все – смогут определить разрядность ПК ; большинство – смогут определить тактовую частоту ПК ; некоторые – смогут определять архитектуру ПК .
Учитель задает вопрос:
- Что входит в состав процессора?(фрагмент мультфильма 2)
(фрагмент мультфильма 2)
Учащиеся выполняют практическую работу, определяют характеристики ПК и в тетрадях заполняют таблицу
Организация индивидуальной работы с последующим взамооцениванием. (дифференциация)
Учащемуся необходимо выполнить задание, затем обменяться работами и выполнить взаимооценивание, используя записи, выполненные на уроке.
На данном этапе учитель осуществляет поддержку менее способных учащихся.
8.1.1.1 – объяснять на элементарном уровне функции процессора и его основные характеристики
Дескрипторы
указывает назначение процессора
указывает, что входит в состав процессора
указывает характеристики компьютера
Ключевой принцип дифференциации – усложнение: все – смогут указать назначение процессора ; большинство – смогут указать что входит
в состав процессора ; некоторые – смогут указать характеристики процессора.
Ценности – труд и творчество, уважение, сотрудничество, образование через всю жизнь
Учащиеся выполняют работу
4. Рефлексия урока:
Учитель предлагает учащимся приклеить стикеры на лепестки, показав свое настроение на проведенном уроке.
Информация о процессоре компьютера, его значении, технологии изготовления, а также о характеристиках, которые необходимо учитывать при его выборе и приобретении.
Содержание:
Что такое процессор и как он устроен
Центральный процессор (микропроцессор, центральное процессорное устройство, CPU, разг. – "проц", "камень") – сложная микросхема, являющаяся главной составной частью любого компьютера. Именно это устройство осуществляет обработку информации, выполняет команды пользователя и руководит другими частями компьютера.
Уже много лет основными производителями процессоров являются американские компании Intel и AMD (Advanced Micro Devices). Есть, конечно, и другие достойные производители, но до уровня указанных лидеров им далеко.
Intel и AMD постоянно борются за первенство в изготовлении все более производительных и доступных процессоров, вкладывая в разработки огромные средства и много сил. Их конкуренция - важный фактор, содействующий быстрому развитию этой отрасли.
Внешне центральный процессор не представляет собой ничего выдающегося – небольшая плата (где-то 7 х 7 см.) с множеством контактов с одной стороны и плоской металлической коробочкой с другой. Но на самом деле внутри этой коробочки хранится сложнейшая микроструктура из миллионов транзисторов.
Как изготавливают процессоры. Что такое техпроцесс
Основным материалом при производстве процессоров является самый обычный песок, а точнее сказать кремний, коего в составе земной коры около 30%. Из очищенного кремния сначала изготавливают большой монокристалл цилиндрической формы, который разрезают на "блины" толщиной около 1 мм.
Затем с использованием технологии фотолитографии в них создаются полупроводниковые структуры будущих процессоров.
Фотолитография чем-то напоминает процесс печати фотографий с пленки, когда свет, проходя через негатив, действует на поверхность фотобумаги и проецирует на ней изображение.
При изготовлении процессоров своеобразной фотобумагой выступают упомянутые выше кремниевые "блины". Роль света играют ионы бора, разогнанные до огромной скорости высоковольтным ускорителем. Они пропускаются через специальные "трафареты" - системы высокоточных линз и зеркал, вкрапливаются в кремний и создают в нем микроскопическую структуру из множества транзисторов.
Сегодняшние технологии позволяют создавать транзисторы размером всего 22 нанометра (толщина человеческого волоса - около 50000 нм). Со временем техпроцесс изготовления процессоров станет еще совершеннее. По прогнозам, их транзисторы уменьшатся как минимум до 14 нм.
Чем тоньше техпроцесс – тем больше транзисторов можно поместить в один процессор, тем он будет производительнее и энергоэффективнее.
Созданная таким образом полупроводниковая структура вырезается из кварцевого "блина" и помещается на текстолит. На обратную его сторону выводятся контакты для обеспечения подсоединения к материнской плате. Сверху кристал защищается от повреждения металлической крышкой (см. рис. выше).
Понятие архитектуры, ядра, ревизии процессора
Процессоры прошли сложную эволюцию и сейчас продолжают развиваться. Производители совершенствуют не только технологию изготовления, но и внутреннюю структуру процессоров. Каждое новое их поколение отличается от предыдущего строением, количеством и характеристиками входящих в их состав элементов.
Процессоры, в которых используются те же базовые принципы строения, называют процессорами одной архитектуры, а эти принципы - архитектурой (микроархитектурой) процессора.
В пределах одной архитектуры процессоры могут существенно отличаться - частотами системной шины, техпроцессом изготовления, размером и структурой внутренней памяти и некоторыми другими особенностями. О таких процессорах говорят, что они имеют разные ядра.
В рамках доработки одного ядра производители могут делать небольшие изменения с целью устранения мелких недочетов. Такие усовершенствования, которые "не тянут" на звание самостоятельных ядер, называют ревизиями.
Архитектурам и ядрам присваиваются определенные имена, а их ревизиям – цифробуквенные обозначения. Например, все модели Intel Core 2 Duo являются процессорами микроархитектуры Intel Core и производились с ядрами Allendale, Conroe, Merom, Kentsfield, Wolfdale, Yorkfield. У каждого из этих ядер были еще и разные ревизии.
Основные характеристики процессора
• Количество вычислительных ядер.
Многоядерные процессоры – это процессоры, содержащие на одном процессорном кристалле или в одном корпусе два и более вычислительных ядра.
Многоядерность, как способ повышения производительности процессоров, используется с относительно недавнего времени, но признана самым перспективным направлением их развития. Для домашних компьютеров уже существуют процессоры с 8 ядрами. Для серверов на рынке есть 12-ядерные предложения (Opteron 6100). Разработаны прототипы процессоров, содержащие около 100 ядер.
Эффективность вычислительных ядер разных моделей процессоров отличается. Но в любом случае, чем их (ядер) больше, тем процессор производительнее.
• Количество потоков.
Чем больше потоков – тем лучше. Количество потоков не всегда совпадает с количеством ядер процессора. Так, благодаря технологии Hyper-Threading, 4-ядерный процессор Intel Core i7-3820 работает в 8 потоков и во многом опережает 6-тиядерных конкурентов.
• Размер кеша 2 и 3 уровней.
Кеш - это очень быстрая внутренняя память процессора, которая используется им как буфер для временного хранения информации, обрабатываемой в конкретный момент времени. Чем кеш больше – тем лучше.
Структура не всех современных процессоров предусматривает наличие кеша 3 уровня, хотя критичным моментом это не является. Так, по результатам многих тестов производительность процессоров Intel Core 2 Quadro, выпускавшихся с 2007 г. по 2011 г. и не имеющих кеша 3 уровня, даже сейчас выглядит достойно. Правда, кеш 2 уровня у них достаточно большой.
• Частота процессора.
Здесь все просто – чем выше частота процессора, тем он производительнее.
• Скорость шины процессора (FSB, HyperTransport или QPI).
Через эту шину центральный процессор взаимодействует с материнской платой. Ее скорость (частота) измеряется в мегагерцах и чем она выше - тем лучше.
• Техпроцесс.
Понятие техпроцесса рассматривалось в предыдущем пункте этой статьи. Чем тоньше используемый техпроцесс, тем больше процессор содержит транзисторов, меньше потребляет электроэнергии и меньше греется. От техпроцесса во многом зависит еще одна важная характеристика процессора - TDP.
Termal Design Point - показатель, отображающий энергопотребление процессора, а также количество тепла, выделяемого им в процессе работы. Единицы измерения - Ватты (Вт). TDP зависит от многих факторов, среди которых главными являются количество ядер, техпроцесс изготовления и частота работы процессора.
Кроме прочих преимуществ, "холодные" процессоры (с TDP до 100 Вт) лучше поддаются разгону, когда пользователь изменяет некоторые настройки системы, вследствие чего увеличивается частота процессора. Разгон позволяет без дополнительных финансовых вложений увеличить производительность процессора на 15 – 25 %, но это уже отдельная тема.
В то же время, проблему с высоким TDP всегда можно решить приобретением эффективной системы охлаждения (см. последний пункт этой статьи).
• Наличие и производительность видеоядра.
Последние технические достижения позволили производителям, помимо вычислительных ядер, включать в состав процессоров еще и ядра графические. Такие процессоры, кроме решения своих основных задач, могут выполнять роль видеокарты. Возможностей некоторых из них вполне достаточно для игры в компьютерные игры, не говоря уже о просмотре фильмов, работе с текстом и решении остальных задач.
Если видеоигры - не главное предназначение компьютера, процессор со встроенным графическим ядром позволит сэкономить на приобретении отдельного графического адаптера.
• Тип и максимальная скорость поддерживаемой оперативной памяти.
Эти характеристики процессора необходимо учитывать при выборе оперативной памяти, с которой он будет использоваться. Нет смысла переплачивать за быстрые модули ОЗУ, если процессор не сможет реализовать все их преимущества.
Что такое сокет
Важным моментом, который нужно учитывать при выборе процессора, является то, для установки в сокет какого типа он предназначен.
Сокет (socket, разъем центрального процессора) – это щелевой или гнездовой разъём на материнской плате, в который устанавливается процессор.
Каждый процессор можно установить только на материнскую плату с подходящим разъемом, имеющим соответствующие размеры, необходимое количество и структуру контактных элементов.
Каждый новый сокет разрабатывается производителями процессоров, когда возможности старых разъемов уже не могут обеспечить нормальную работу новых изделий.
Для процессоров Intel длительное время использовался (и сейчас еще используется) сокет LGA775 (процессоры Pentium 4, Pentium D, Celeron D, Pentium EE, Core 2 Duo, Core 2 Extreme, Celeron, Xeon серии 3000, Core 2 Quad). С началом производства линейки новых процессоров были введены сокеты LGA1366, LGA1156, LGA1155 (процессоры i7, i5, i3) и др.
Разъемы для процессоров от AMD за последние годы также изменились - AM2, AM2+, AM3 и т.д. О более ранних сокетах, думаю, смысла вспоминать нет, поскольку компьютеры на их основе – уже раритет.
Если вы задумали модернизировать старый компьютер путем приобретения более производительного процессора, убедитесь, что по сокету он подойдет к вашей старой материнской плате. Иначе однозначно придется менять и ее.
Устанавливать центральный процессор в сокет системной платы нужно аккуратно, чтобы не повредить контакты.
Система охлаждения процессора
Процессор нуждается в надлежащем охлаждении, иначе он может выйти из строя.
Как известно, верхняя поверхность процессора представляет собой металлическую коробку, выполняющую, кроме защитных, еще и теплоотводные функции. Поверх процессора на материнской плате устанавливается система охлаждения. Ее теплоотводные элементы должны плотно прижиматься к поверхности процессора.
Для улучшения передачи тепла с процессора на радиатор системы охлаждения, между ними прокладывается слой термопасты – специального пастообразного вещества с высокой теплопроводностью.
При подборе системы охлаждения процессора нужно учитывать его TDP (рассматривалось выше в пункте о характеристиках процессора).
Процессоры обычно продаются в так называемом боксовом варианте поставки, когда в комплект входит штатная система охлаждения – боксовый куллер. Но иногда эффективность такого куллера является недостаточной (например, если был произведен разгон и частота процессора, а следственно и его TDP, возросла).
Нормальная температура работы процессора - до 50 градусов Цельсия (при пиковых нагрузках возможно чуть больше). Средства измерения температуры встроены в центральный процессор. При помощи специальных программ температуру можно отслеживать в режиме реального времени (например, программой SpeedFan).
Современный процессор устроен так, что при достижении им критичной температуры он отключается и не включается, пока не остынет. Это позволяет предупредить его повреждение под воздействием высокой температуры.
Перегрев возможен вследствие низкой эффективности системы охлаждения, выхода ее из строя, засорения пылью, пересыхания термопасты и др.
В этой статье мы рассмотрим, что такое процессор CPU, какие у него функции и из чего он состоит.
В каждом вычислительном устройстве (ПК, смартфон, фотоаппарат) есть центр, который отвечает за правильную работу машины ― процессор.
В широком смысле процессор ― это устройство, которое выполняет вычислительные и логические операции с данными. Чаще всего этот термин используется для обозначения центрального процессора устройства. Расшифровка CPU ― Central Processing Unit (центральное обрабатывающее устройство). Это самая важная часть компьютера. Его мозг. Он выглядит как квадрат размером приблизительно 5x5 см:
С обратной стороны CPU находятся ножки, с помощью которых он крепится к материнской плате:
От мощности центрального процессора зависит скорость обработки команд и продуктивность работы других составляющих компьютера. Например, можно купить современную видеокарту, но она не сможет показать свои возможности, если управляется слабым CPU.
Функции CPU
Какие функции выполняет центральный процессор CPU? Главная функция ― управление всеми операциями компьютера: от простейших сложений чисел на калькуляторе до запуска компьютерных игр. Если рассматривать основные функции центрального процессора подробнее, CPU:
- получает данные из оперативной памяти, выполняет с ними арифметические и логические операции, передаёт их на внешние устройства,
- формирует сигналы, необходимые для работы внутренних узлов и внешних устройств,
- временно хранит результаты выполненных операций, переданных сигналов и других данных,
- принимает запросы от внешних устройств и обрабатывает их.
Из чего состоит CPU
Центральный процессор состоит из 3-х частей:
- Ядро процессора, которое выполняет основную работу. Оно позволяет читать, расшифровывать, выполнять и отправлять инструкции. Ядро состоит из следующих частей:
- Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Выполняет основные математические и логические операции. Все вычисления производятся в двоичной системе.
- Устройство управления (УУ). Управляет работой CPU с помощью электрических сигналов. От него зависит согласованность работы всех частей процессора и его связь с внешними устройствами.
Каждое ядро может выполнять только одну задачу, хоть и за долю секунды. Одноядерный процессор выполняет каждую задачу последовательно. Для современного объёма операций этого мало, поэтому ценятся CPU с более чем одним ядром, чтобы выполнять несколько задач одновременно. Например, двухъядерный выполняет две задачи одновременно, трехъядерный ― три и т. д.
- Запоминающее устройство. Это небольшая внутренняя память центрального процессора. Она состоит из регистров и кеш-памяти. В регистрах хранятся текущие команды, данные, промежуточные результаты операции. В кеш-память загружаются часто используемые команды и данные из оперативной памяти. Обратиться в кеш быстрее, чем в оперативную память, поэтому объём кеш-памяти влияет на скорость выполнения запросов.
- Шины ― это каналы, по которым передаётся информация. Они как рельсы для перевозки данных.
Главной характеристикой процессора является производительность. Она зависит от двух параметров: тактовая частота и разрядность.
Тактовая частота ― число выполненных операций в секунду. Измеряется в мегагерцах (МГц — миллион тактов в секунду ) и гигагерцах (ГГц — миллиард тактов в секунду). Чем больше тактовая частота, тем быстрее работает машина.
Разрядность ― количество информации (байт), которое можно передать за такт. Разрядность процессора бывает 8, 16, 32, 64 бита. Современные процессоры 32-х и 64-битные.
Производители CPU
На рынке есть два основных производителя центральных процессоров ― Intel и AMD.
Продукты Intel — дорогие, но имеют высокую производительность. Потребляют меньше энергии, следовательно меньше перегреваются. Имеют хорошую связь с оперативной памятью.
Продукты AMD значительно отстают от Intel, однако стоят дешевле. Они требуют много энергии и хуже взаимодействуют с оперативной памятью по сравнению с процессорами от Intel.
Читайте также: