Внешняя разрядность процессора это

Обновлено: 04.07.2024

Центральный процессор (ЦП, CPU) - это мозг нашего компьютера. Он выполняет арифметические и логические вычисления в огромных объёмах. Центральный процессор исполняет команды пользователя, обрабатывает информацию и управляет остальными задачами компьютера. А без команд от ЦП не произойдёт ни одна задача, даже самая простая, как 2+2 к примеру.

Центральный процессор представляет из себя чип со сложнейшей микроструктурой, в котором находятся транзисторы. В современном мире (в нашем с Вами) количество этих транзисторов исчисляется в 1,5- 2 миллиарда ! Только представьте.. в эту небольшую штучку засовывают миллиард транзисторов..

На мировом современном рынке крупными и зарекомендованными производителями ЦП конечно же являются Intel и AMD . Самые настоящие конкуренты. Сейчас много от кого можно услышать, типа "Intel лучшие! AMD горячие и глючные!".. бла бла.. На мой взгляд два производителя заслуживают БЫТЬ. Лично у меня платформа на Intel , но не в коем случае не потому что " AMD - какаха .. " Как созрею- соберу на AMD. =)

Итак, из чего же делают сие чудо с миллионами транзисторов внутри? Делают их из кремния. Очищенный кремний превращают в монолитный кристалл в форме цилиндра, который весит килограммов 100.. После чего нарезают блинчики.. с примерной толщиной- 1 мм:

Вот такие блинчики доводят до идеально ровного состояния и и полируют до зеркального блеска. После всего этого предстоит задача нанесения на пластины структуру будущих процессоров. А именно, на пластины внедряется примесь, которая и будет являться транзисторами. Происходит внедрение по технологии фотолитографии .

Ну а как процессоры отличаются друг от друга? Основные отличия проявляются в техпроцессе , в разрядности , в тактовой частоте , в типе и размере кэш памяти , в количестве физических и виртуальных ядер , в наличии или отсутствии встроенного видеоядра , в коэффициенте умножения тактовой частоты , в потреблении напряжения и соответственно тепловыделения . Ну а теперь кратенько разберем каждый пунктик:

1 . Техпроцесс (технологический процесс)

- в общем, это процедура изготовления какой- либо продукции, в нашем случае- процедура и технология изготовления ЦП. Слышали такое определение, как нанометр (НМ)? Если мы с Вами возьмём метр , затем поделим его на миллиард частей, то одна часть (одна миллиардная) будет равняться нанометру . Средняя ширина человеческого волоса где то 8000 нанометров , а процессоры сейчас изготавливают по технологии 14, 10 НМ . Круто, не так ли? Так вот, чем меньше нанометров в техпроцессе, тем лучше. Почему? В первую очередь это позволяет снизить энергопотребление процессора (чем тоньше транзистор, тем меньше он "кушает"), соответственно уменьшается тепловыделение (нагрев ЦП) и у нас есть возможность устанавливать более мощные процессоры например в смартфоны, а на ПК это позволяет упростить систему охлаждения. И, наконец, это напрямую влияет на производительность ЦП. Давайте представим.. Физический размер остаётся прежним, но благодаря улучшенному техпроцессу (уменьшенному) вмещается больше элементов, соответственно и работать он будет быстрее. Из минусов, пожалуй то, что такие технологии требуют больших материальных затрат.. Вот и цены на процессоры у нас такие.. =)

2 . Разрядность процессора

- это величина, которая показывает нам сколько бит процессор может обработать за один такт. В свою очередь, такт - это самый короткий промежуток времени, в течении которого выполняется какая либо команда. Именно поэтому 64- х битные процессоры превосходят своих предшественников на 32 бита. ( 1 такт 64 бита > 1 такт 32 бита ).

3 . Тактовая частота

- это один из основных показателей производительности ЦП. По сути, это количество элементарных (самых простых, например сложение двух чисел) операций, которые процессор может обработать за одну секунду. Получается, чем выше тактовая частота процессора, тем больше он обрабатывает операций за одну секунду, следовательно добавляется быстродействие и производительность.

4 . Кэш память ЦП (или Сверхоперативная память)

- это сверхскоростная память с самой быстрой скоростью доступа! Хранятся там временные данные, которые больше всего востребовательны и чаще всего используются во время работы системы. Короче, кэш память- это своего рода буфер обмена данными между процессором и оперативной памятью компьютера. Данная память тоже состоит из группы транзисторов, что так же тянет за собой трудности в производстве и обуславливается ограничением объёма такой памяти. Но главным преимуществом кэш памяти является её скорость, что положительно сказывается опять же на быстродействии. Кэш память существенно быстрее оперативной памяти компьютера. Современные ЦП имеют два или три уровня встроенной кэш памяти, называют их L1, L2 и L3 . L1 имеет наиболее высокую скорость доступа , работает напрямую с ядром процессора и служит буфером обмена между процессором и кэш памятью L2. L2- среднячок по скорости доступа , его объём больше, чем на первом уровне (L1), служит он буфером обмена данными между L1 и L3. Ну и третий уровень, L3- более медленная память предшествующих , но часто существенно больше своим объёмом. Если кэш первого и второго уровня присутствуют у каждого ядра процессора, то L3 напротив- является общим на все ядра .

5 . Ядро ЦП

- это центральный модуль процессора, в котором производятся все расчёты. Современные процессоры обладают многоядерностью, что опять же положительно сказывается на быстродействии чипа. Такие процессоры способны распараллеливать ресурсоёмкие зачачи, тем самым справляться с задачами быстрее. Но и здесь свой подход- больше не всегда лучше. Всё зависит от оптимизации программ и игр к многоядерности. Например, чуть ранее разница в быстродействии между 2-х и 4-х ядерных процессоров могла не отличаться вовсе в силу того, что программы и игры были оптимизированы под два ядра, тем не менее оптимизация под 4 ядра даёт преимущественный прирост скорости обработки данных. Ну и, как правило, чем больше ядер- тем больше энергопотребление процессора и соответственно нужно учитывать факт бОльшего тепловыделения (нагрева) процессора. При этом так же стоит обратить внимание на систему охлаждения процессора. Однако, существуют ещё и виртуальные ядра. Слышали же наверняка- 4 ядра и 4 потока , либо 4 ядра и 8 потоков ? Так вот последнее означает, что процессор имеет 4 физических ядра, нанесённых на чип, но каждое отдельное ядро способно делить себя и на одно виртуальное, тем самым выполнять вместо одного потока- два. Конечно же такой подход не заменит нам наличие физического ядра, но всё же и это позволяет увеличить быстродействие компьютера. Когда одно ядро способно предоставить нам два потока- это называют поддержкой Hyper-Threading . Собственно, отсюда у нас и происходят процессоры, которые не поддерживают Hyper-Threading (например, 4 ядра- 4 потока), или же процессоры, поддерживающие данную функцию (например, 4 ядра- 8 потоков).

6. Видеоядро ЦП

- это встроенное устройство в ЦП, которое параллельно с основными расчётами процессора обрабатывает данные, которые отвечают за картинку на нашем мониторе. Наличие данного ядра часто "обзывается" интегрированной графикой. Отметим тот факт, что данное ядро встраивается не во все процессоры . Так же второй факт, что данное ядро не заменит нам дискретные видеокарты. Для интегрированной графики память выделяется непосредственно из оперативной память компьютера. В чём же плюсы наличия данного ядра? Если вы не собираетесь работать с программами, которые требуют колоссальные графические ресурсы (например рендеринг, работа с 3D графикой и т.д.), а так же не являетесь любителем ультрамаксималок в современных играх с высоким FPS, то данное решение позволит полноценно пользоваться компьютером в прочих надобностях при этом не тратясь на покупку дискретной видеокарты. А цены у них, сами знаете, какие..

7. Коэффициент умножения тактовой частоты процессора

- это число, на которое умножается частота шины (FSB) , в результате чего мы получаем общую частоту нашего процессора. Например, частота шины (FSB) составляет 700 Mhz, коэффициент умножения — 5, получаем: 700 x 5 = 3500 Мгц или 3,5 Ггц. Именно это число и является показателем частоты нашего процессора. Тут же можно объяснить "природу" разгона тактовой частоты процессора (тоже слышали, не так ли?). Данная процедура является энтузиазмом у некоторых пользователей, которые хотят повысить производительность процессора, повышая его тактовую частоту. Делается это и путём увеличения того же самого множителя (увеличением значения коэффициента умножения). В нашем случае, увеличивая коэффициент умножения с 5 до 5,5 даст нам 700 x 5,5 = 3850 Мгц, т.е. частота процессора увеличилась на (3850-3500) 350 Мгц.

Это один из методов разгона частоты ЦП. Производители же могут устанавливать запрет на изменение множителя. В таком случае разгон осуществляется с помощью повышения частоты системной шины материнской платы, но это уже совсем другая история..

Друзья, я считаю, на этом этапе мы можем закончить знакомство с ЦП. Основные понятия, а так же принцип работы мы с Вами разобрали.

От себя скажу следующее:

1. Что собой представляет процессор, каково его назначение?

2. Что входит в состав процессора?

3. Какие основные параметры процессора? Что характеризует тактовая частота, в каких единицах она измеряется?

4. Что такое память компьютера, в чем она измеряется?

5. Какие вы знаете виды памяти ПК? Какая между ними разница?

6. Назовите основные типы внутренней памяти? В чем их назначение?

7. Как нумеруются байты во внутренней памяти ПК?

8. В чем состоит принцип адресуемости внутренней памяти?

9. Что собой представляет ОЗУ?

10. Что собой представляет ПЗУ?

11. Что такое кэш-память? Уровни кэш-памяти?

12. В какой памяти сохраняются программы BIOS?

13. Назовите назначение энергонезависимой памяти CMOS?

14. Назовите несколько видов накопителей внешней памяти.

15. Как информация циркулирует от ВЗУ к процессору и наоборот?

Учебный текст

Основными модулями компьютера являются память и процессор. Процессор – это устройство управляющее работой всех блоков компьютера. Действия процессора определяются командами программы, хранящейся в памяти. Процессор - это электронная схема, выполняющая обработку информации.

Процессор является основной микросхемой компьютера и представляет собой небольшую плоскую полупроводниковую пластину размером примерно 2Х2 см., на которой размещается десятки млн функциональных элементов. У компьютеров 4 поколения функции процессора выполняет микропроцессор – сверхбольшая интегральная схема, реализованная в едином

полупроводниковом кристалле площадью меньше 0,1 см² .

На таком кристалле может размещаться до 5,5 млн. транзисторов. Эти элементы образуют сложную структуру и позволяют процессору производить обработку информации с очень высокой скоростью. Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к материнской плате компьютера.

Выполнять команды программы, находящейся в оперативной памяти.
Координировать работу всех устройств компьютера.

В состав процессора обязательно входят:

устройство управления (УУ) (координирует работу всех устройств компьютера);
арифметико-логическое устройство (АЛУ) (выполняет команды программы, находящейся в оперативной памяти);
регистры памяти (ячейки, в которых по очереди помещаются команды программы, по которой работает процессор и вся необходимая информация для их выполнения);
шины данных, команд, адресов (по этим магистралям происходит обмен данными между внутренними устройствами процессора и внешними по отношению к нему).

Характеристики процессора:

1. Тактовая частота – скорость передачи информации между устройствами компьютера(измеряется в МГц и ГГц 1МГц=миллион тактов в секунду). Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет за одну секунду. Такт – это промежуток времени между двумя последовательными импульсами, подаваемыми специальной микросхемой – генератором тактовой частоты (вырабатывает электрические импульсы и посылает их по проводам; чем быстрее идет электрический сигнал, тем быстрее процессор обрабатывает информацию).

Разрядность процессора - это число одновременно обрабатываемых процессором битов.

Регистр - это ячейка процессора, в которой хранится машинное слово. Машинное слово представляет собой некоторое число или команду, которые записаны в двоисном виде.

Различают внутреннюю и внешнюю разрядность.

Внутренняя разрядность процессора определяет, какое количество битов он может обрабатывать одновременно при выполнении арифметических операций.

Внешняя разрядность процессора определяет сколько битов одновременно он может принимать или передавать во внешние устройства.

3.Адресное пространство процессора - максимальное количество памяти, которое процессор может обслужить.

Одной из функций процессора является организация обмена данных между внешней памятью и оперативной памятью. Для того, чтобы в оперативной памяти найти нужные данные, процессор должен знать их адрес. Адрес к процессору передается по адресной шине. Если шина является N-разрядной, то по ней можно передать 2 N двоичных чисел.

2 N - это объем адресного пространства процессора.

Модульная организация опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.

Наверно, каждому пользователю ПК известно, что возможности компьютера не безграничны и зависят от характеристик основных устройств, входящих в его состав. Чем выше будет производительность каждого из этих устройств, тем значительней будет и общая производительность всего компьютера. Значение имеет также версия Windows, используемая на компьютере.

Сравнивая упомянутые характеристики с требованиями тех или иных программ (компьютерные игры, офисные приложения и др.), пользователь может определить, соответствует им компьютер или нет.

Основной перелом в развитии процессоров произошел в 2002 году, когда компания AMD представила впервые рынку «расширенный» процессор с 64 битной архитектурой. Не на много отстав от конкурентов, в том же году компания Intel выпускает свой процессор, заменив линейку 32 разрядных процессоров 64 разрядными.

Конечно, в настоящее время маркировки и обозначения процессоров изменились, но общая суть осталась прежней. Процессоры представлены в двух вариантах архитектуры регистров 32 и 64 бита. Современные процессоры выпускаются в 64 битном варианте исполнения архитектуры, что совсем не означает невозможность запуска на них программных решений ориентированных на 32 разрядные ЦП.

Визуально определить разрядность СРП можно по нанесенной на корпус маркировке или служебному названию изделия, например х86 от AMD или ЕМ64Т, где под маркировкой х86 подразумевается поколение процессора.

Основные понятия разрядности процессора

Для оптимизации вычислительных процессов, и получения максимума производительности, необходимо устанавливать на компьютер операционную систему с разрядностью соответствующей архитектуре процессора. Установив 32 битную операционную систему на компьютер с 64 битным процессором, вы потеряете не только в быстродействии системы, но и в объеме оперативной памяти, ОС рассчитанные на сборку 32 разрядной архитектуры «не видят» оперативную память более 4 Гб. В то же время сборка из операционной системы и процессора с одинаковыми архитектурами разрядности поддерживает объем оперативной памяти уже до 16 Гб.

В целом, для рядового пользователя ПК, разница между двумя архитектурами не принципиальна, и кроме объема оперативной памяти на использование компьютера никак не влияет. Если же информация об архитектуре необходима, можно воспользоваться сторонними программными продуктами, как пример приложение CPU-Z, позволяющее в кратчайшие сроки проанализировать архитектуру системы и выдать результат в визуально удобном для пользователя виде.

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:

Что значит CPU на процессоре

С обратной стороны CPU находятся ножки, с помощью которых он крепится к материнской плате:

Назначение и характеристика процессора

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: