В чем состоит выполнение программ центральным процессором

Обновлено: 07.07.2024

Внутренняя структура процессора и процесс выполнения инструкций

Базовая аппаратная система компьютера состоит из пяти компонентов: арифметического блока, контроллера, памяти и устройств ввода и вывода. Компоненты, такие как арифметические блоки и контроллеры, объединены вместе и вместе называются центральным процессором (ЦП).

(1) Контроль процедуры

ЦП контролирует последовательность выполнения программ, выполняя инструкции, что является важной функцией ЦП.

(2) Управление работой

Для реализации функции инструкции требуется несколько сигналов операции.ЦП генерирует сигнал операции для каждой инструкции и отправляет сигнал операции различным компонентам, а также управляет соответствующими компонентами для работы в соответствии с функциональными требованиями инструкции.

(3) Контроль времени

ЦП выполняет управление временем для различных операций, то есть управления временем. ЦП должен строго контролировать весь процесс выполнения каждой инструкции, то есть время появления, продолжительность и временная последовательность сигнала операции во время выполнения инструкции должны строго контролироваться.

(4) Обработка данных

ЦП обрабатывает данные с помощью арифметических и логических операций, а результаты обработки данных используются людьми. Следовательно, обработка данных также является наиболее фундаментальной задачей центрального процессора.

ЦП в основном состоит из арифметического блока, контроллера, внутренней шины комбинации регистров и других компонентов.

Калькулятор

Арифметический блок состоит из арифметико-логического блока (Арифметико-логический блок, ALU), регистра накопления (AC), регистра буфера данных (DR) и регистра состояния состояния. Он является компонентом обработки данных и выполняет различные арифметические и логические операции компьютера. . По сравнению с контроллером арифметический блок принимает команду контроллера действовать, то есть все операции, выполняемые арифметическим блоком, направляются управляющим сигналом, выдаваемым контроллером, поэтому он является исполнительным компонентом.

Арифметико-логический блок (АЛУ)

ALU - важный компонент арифметического устройства, отвечающий за обработку данных и выполнение арифметических и логических операций с данными.

Регистр накопления (AC)

AC обычно для краткости называется аккумулятором.Это регистр общего назначения, функция которого заключается в обеспечении рабочей области для ALU, когда арифметико-логический блок арифметического блока выполняет арифметические или логические операции. Окончательный результат вычислений помещается в AC, поэтому в арифметическом блоке есть как минимум один регистр накопления.

Регистр буфера данных (DR)

При выполнении операций чтения и записи во внутренней памяти используйте DR для временного хранения инструкции или слова данных, считанного и записанного внутренней памятью, чтобы изолировать данные, считанные и записанные в разные периоды времени. DR используется в качестве станции передачи данных между ЦП, памятью и периферийным оборудованием; как буфер рабочей скорости между ЦП, памятью и периферийным оборудованием; в арифметическом блоке с одной структурой аккумулятора DR также может использоваться как регистр операнда .

Государственный регистр состояния (ПСР)

PSW сохраняет содержимое различных кодов условий, установленных по результатам выполнения или тестирования арифметических инструкций и логических инструкций, которые в основном разделены на флаги состояния и флаги управления. Эти флаги обычно сохраняются триггером, который сохраняет состояние после выполнения текущей инструкции. Обычно арифметическая операция дает результат операции, а логическая операция дает решение.

Контроллер

Арифметический блок может только выполнять вычисления, а контроллер служит для управления работой всего ЦП, определяя автоматизацию рабочего процесса компьютера. Он должен не только обеспечивать правильное выполнение программы, но и уметь обрабатывать аномальные события. Контроллер обычно включает в себя несколько частей, таких как логика управления командами, логика управления синхронизацией, логика управления шиной и логика управления прерываниями.

Логика управления синхронизацией должна обеспечивать необходимые управляющие сигналы для каждой инструкции в хронологическом порядке. Логика шины - это схема управления информационным трактом, которая обслуживает несколько функциональных компонентов. Логика управления прерываниями используется для управления различными запросами прерывания и постановки запросов прерывания в очередь в соответствии с уровнем приоритета и передачи их ЦП для обработки один за другим.

Логика управления инструкциями должна завершать операции выборки инструкций, анализа инструкций и выполнения инструкций.Процесс делится на этапы выборки инструкций, инструкций декодирования, выполнения в соответствии с кодами операций инструкции и формирования следующей инструкции.

Регистр инструкций (IR)

Когда ЦП выполняет команду, он сначала извлекает ее из внутренней памяти в буферный регистр, а затем отправляет в IR для временного хранения. Декодер команд генерирует различные инструкции микроопераций в соответствии с содержимым IR, контролирует работу других компонентов и завершает все Желаемая функция.

Счетчик программ (ПК)

ПК имеет две функции: регистрацию информации и подсчет, также известные как счетчик команд. Выполнение программы делится на две ситуации: последовательное выполнение, но выполнение передачи. Когда программа начинает выполняться, начальный адрес программы отправляется на ПК. Адрес определяется, когда программа загружается в контент, поэтому контент ПК является адресом первой инструкции программы. При выполнении инструкции ЦП автоматически изменяет содержимое ПК, чтобы он всегда поддерживал адрес следующей инструкции, которая должна быть выполнена.

Адресный регистр (AR)

AR сохраняет адрес блока памяти, к которому в настоящее время обращается ЦП. Из-за разницы в скорости работы памяти и ЦП необходимо использовать AR для хранения адресной информации до тех пор, пока не будут завершены операции чтения и записи памяти.

Декодер инструкций (ID)

Инструкции делятся на две части: код операции и адресный код.Для выполнения любой данной инструкции необходимо проанализировать код операции, чтобы идентифицировать завершенную операцию. Идентификатор предназначен для анализа и объяснения поля кода операции в инструкции, идентификации операции, указанной в инструкции, отправки конкретных управляющих сигналов операционному контроллеру, управления работой каждого компонента и выполнения требуемых функций.

Зарегистрировать группу

Группу регистров можно разделить на специальные регистры и общие регистры. Регистры в арифметическом блоке и контроллере являются специализированными регистрами, и их функции фиксированы. Регистры общего назначения широко используются и могут определяться программистом, их количество варьируется от процессора к процессору.

Инструкция MOV

Этап снятия пальцев:

В программный счетчик ПК загружается адрес 101 первой инструкции, содержимое ПК помещается на шину адреса команд, инструкция декодируется и запускается команда чтения. Команда MOV считывается с адреса 101 и загружается в регистр команд IR через шину команд IBus.Содержимое программного счетчика PC увеличивается на 1 и становится 102, готовым для следующей команды. Код операции в регистре инструкций IR декодируется, и ЦП распознает, что это инструкция MOV, и этап выборки инструкции завершается.

Этап выполнения:

Операционный контроллер OC отправляет управляющий сигнал в общий регистр и выбирает R1 (10) в качестве исходного регистра и RO (00) в качестве целевого регистра. OC отправляет управляющий сигнал в ALU, назначает ALU для выполнения операции передачи, открывает трехступенчатый вентиль выхода ALU и отправляет выход ALU (10) на шину данных DBus. На DBus могут быть только одни данные в любой момент. Данные в DBus вводятся в регистр буфера данных DR, а данные в DR вводятся в целевой регистр RO. Содержимое RO изменяется с 00 на 10, пока не будет выполнена инструкция MOV.

Инструкция LAD

Этап снятия пальцев:

Этап выборки инструкции LAD точно такой же, как и у инструкции MOV.

Этап выполнения:

OC выдает команду управления, открывает трехступенчатый вентиль выхода IR, помещает прямой адресный код 6 в команду на шину данных DBus, загружает адресный регистр AR, считывает число 100 в блоке хранения чисел 6 в DBus и устанавливает Войдите в буферный регистр DR. Загрузите число 100 в DR в общий регистр R1, исходное значение 10 в R1 перезаписывается, и теперь выполняется инструкция LAD.

ДОБАВИТЬ инструкцию

Этап снятия пальцев:

Фаза выборки инструкции ADD такая же, как и для других инструкций.

Этап выполнения:

Операционный контроллер OC отправляет управляющий сигнал в общий регистр, выбирая R1 (100) в качестве исходного регистра и R2 (20) в качестве целевого регистра. ALU выполняет операцию сложения R1 и R2, открывает выходной трехступенчатый вентиль ALU, помещает результат операции 120 на шину данных DBus и затем вводит буферный регистр DR. Сигнал переноса, сгенерированный ALU, сохраняется в регистре слова состояния PSW, значение 120 в DR загружается в R2, а исходный номер 20 R2 перезаписывается. На этом выполнение инструкции ADD заканчивается.

Инструкция СТО

Этап снятия пальцев:

Фаза выборки команды STO такая же, как и у других команд.

Этап выполнения:

Операционный контроллер OC отправляет управляющий сигнал в общий регистр и выбирает R3 (30) в качестве адреса памяти данных. Откройте трехсторонний вентиль выхода регистра общего назначения, поместите адрес 30 в DBus и загрузите его в адресный регистр AR и декодируйте адрес. Операционный контроллер OC отправляет управляющий сигнал в общий регистр, выбирает R2 (120) в качестве данных записи цифровой памяти и помещает их в DBus. Запишите значение 120 в блок 30 хранения данных, и исходные данные 40 будут удалены. На этом выполнение инструкции STO заканчивается.

Инструкция JMP

Этап снятия пальцев:

Цикл выборки инструкции JMP такой же, как и у других инструкций.

Этап выполнения:

OC выдает команду управления, открывает трехступенчатый вентиль выхода IR, отправляет адресный код 101 в IR в DBus и вводит адресный код 101 на DBus в счетчик программ ПК, и первоначальный адрес 106 в ПК заменяется. Таким образом, следующая инструкция не выбирается из блока 106, а передается в блок 101. На этом цикл выполнения инструкции JMP заканчивается.

Вышеупомянутый контент представляет собой краткое изложение и сортировку функций ЦП, составления и инструкций по выполнению.Есть недостатки, и я надеюсь, что каждый сможет их критиковать и исправлять.

Инструмент проще, чем машина. Зачастую инструментом работают руками, а машину приводит в действие паровая сила или животное.

Компьютер тоже можно назвать машиной, только вместо паровой силы здесь электричество. Но программирование сделало компьютер таким же простым, как любой инструмент.

Процессор — это сердце/мозг любого компьютера. Его основное назначение — арифметические и логические операции, и прежде чем погрузиться в дебри процессора, нужно разобраться в его основных компонентах и принципах их работы.

Два основных компонента процессора

Устройство управления

Устройство управления (УУ) помогает процессору контролировать и выполнять инструкции. УУ сообщает компонентам, что именно нужно делать. В соответствии с инструкциями он координирует работу с другими частями компьютера, включая второй основной компонент — арифметико-логическое устройство (АЛУ). Все инструкции вначале поступают именно на устройство управления.

Существует два типа реализации УУ:

УУ на жёсткой логике (англ. hardwired control units). Характер работы определяется внутренним электрическим строением — устройством печатной платы или кристалла. Соответственно, модификация такого УУ без физического вмешательства невозможна.
УУ с микропрограммным управлением (англ. microprogrammable control units). Может быть запрограммирован для тех или иных целей. Программная часть сохраняется в памяти УУ.

УУ на жёсткой логике быстрее, но УУ с микропрограммным управлением обладает более гибкой функциональностью.

Арифметико-логическое устройство

Это устройство, как ни странно, выполняет все арифметические и логические операции, например сложение, вычитание, логическое ИЛИ и т. п. АЛУ состоит из логических элементов, которые и выполняют эти операции.

27–28 ноября, Москва, Беcплатно

Большинство логических элементов имеют два входа и один выход.

Ниже приведена схема полусумматора, у которой два входа и два выхода. A и B здесь являются входами, S — выходом, C — переносом (в старший разряд).

Схема арифметического полусумматора

Хранение информации — регистры и память

Как говорилось ранее, процессор выполняет поступающие на него команды. Команды в большинстве случаев работают с данными, которые могут быть промежуточными, входными или выходными. Все эти данные вместе с инструкциями сохраняются в регистрах и памяти.

Регистры

Регистр — минимальная ячейка памяти данных. Регистры состоят из триггеров (англ. latches/flip-flops). Триггеры, в свою очередь, состоят из логических элементов и могут хранить в себе 1 бит информации.

Прим. перев. Триггеры могут быть синхронные и асинхронные. Асинхронные могут менять своё состояние в любой момент, а синхронные только во время положительного/отрицательного перепада на входе синхронизации.

По функциональному назначению триггеры делятся на несколько групп:

RS-триггер: сохраняет своё состояние при нулевых уровнях на обоих входах и изменяет его при установке единице на одном из входов (Reset/Set — Сброс/Установка).
JK-триггер: идентичен RS-триггеру за исключением того, что при подаче единиц сразу на два входа триггер меняет своё состояние на противоположное (счётный режим).
T-триггер: меняет своё состояние на противоположное при каждом такте на его единственном входе.
D-триггер: запоминает состояние на входе в момент синхронизации. Асинхронные D-триггеры смысла не имеют.

Для хранения промежуточных данных ОЗУ не подходит, т. к. это замедлит работу процессора. Промежуточные данные отсылаются в регистры по шине. В них могут храниться команды, выходные данные и даже адреса ячеек памяти.

Принцип действия RS-триггера

Память (ОЗУ)

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство, англ. RAM) — это большая группа этих самых регистров, соединённых вместе. Память у такого хранилища непостоянная и данные оттуда пропадают при отключении питания. ОЗУ принимает адрес ячейки памяти, в которую нужно поместить данные, сами данные и флаг записи/чтения, который приводит в действие триггеры.

Прим. перев. Оперативная память бывает статической и динамической — SRAM и DRAM соответственно. В статической памяти ячейками являются триггеры, а в динамической — конденсаторы. SRAM быстрее, а DRAM дешевле.

Команды (инструкции)

Команды — это фактические действия, которые компьютер должен выполнять. Они бывают нескольких типов:

Арифметические: сложение, вычитание, умножение и т. д.
Логические: И (логическое умножение/конъюнкция), ИЛИ (логическое суммирование/дизъюнкция), отрицание и т. д.
Информационные: move , input , outptut , load и store .
Команды перехода: goto , if . goto , call и return .
Команда останова: halt .

Прим. перев. На самом деле все арифметические операции в АЛУ могут быть созданы на основе всего двух: сложение и сдвиг. Однако чем больше базовых операций поддерживает АЛУ, тем оно быстрее.

Инструкции предоставляются компьютеру на языке ассемблера или генерируются компилятором высокоуровневых языков.

В процессоре инструкции реализуются на аппаратном уровне. За один такт одноядерный процессор может выполнить одну элементарную (базовую) инструкцию.

Группу инструкций принято называть набором команд (англ. instruction set).

Тактирование процессора

Быстродействие компьютера определяется тактовой частотой его процессора. Тактовая частота — количество тактов (соответственно и исполняемых команд) за секунду.

Частота нынешних процессоров измеряется в ГГц (Гигагерцы). 1 ГГц = 10⁹ Гц — миллиард операций в секунду.

Чтобы уменьшить время выполнения программы, нужно либо оптимизировать (уменьшить) её, либо увеличить тактовую частоту. У части процессоров есть возможность увеличить частоту (разогнать процессор), однако такие действия физически влияют на процессор и нередко вызывают перегрев и выход из строя.

Выполнение инструкций

Инструкции хранятся в ОЗУ в последовательном порядке. Для гипотетического процессора инструкция состоит из кода операции и адреса памяти/регистра. Внутри управляющего устройства есть два регистра инструкций, в которые загружается код команды и адрес текущей исполняемой команды. Ещё в процессоре есть дополнительные регистры, которые хранят в себе последние 4 бита выполненных инструкций.

Ниже рассмотрен пример набора команд, который суммирует два числа:

LOAD_A 8 . Это команда сохраняет в ОЗУ данные, скажем, <1100 1000> . Первые 4 бита — код операции. Именно он определяет инструкцию. Эти данные помещаются в регистры инструкций УУ. Команда декодируется в инструкцию load_A — поместить данные 1000 (последние 4 бита команды) в регистр A .
LOAD_B 2 . Ситуация, аналогичная прошлой. Здесь помещается число 2 ( 0010 ) в регистр B .
ADD B A . Команда суммирует два числа (точнее прибавляет значение регистра B в регистр A ). УУ сообщает АЛУ, что нужно выполнить операцию суммирования и поместить результат обратно в регистр A .
STORE_A 23 . Сохраняем значение регистра A в ячейку памяти с адресом 23 .

Вот такие операции нужны, чтобы сложить два числа.

Все данные между процессором, регистрами, памятью и I/O-устройствами (устройствами ввода-вывода) передаются по шинам. Чтобы загрузить в память только что обработанные данные, процессор помещает адрес в шину адреса и данные в шину данных. Потом нужно дать разрешение на запись на шине управления.

У процессора есть механизм сохранения инструкций в кэш. Как мы выяснили ранее, за секунду процессор может выполнить миллиарды инструкций. Поэтому если бы каждая инструкция хранилась в ОЗУ, то её изъятие оттуда занимало бы больше времени, чем её обработка. Поэтому для ускорения работы процессор хранит часть инструкций и данных в кэше.

Если данные в кэше и памяти не совпадают, то они помечаются грязными битами (англ. dirty bit).

Поток инструкций

Современные процессоры могут параллельно обрабатывать несколько команд. Пока одна инструкция находится в стадии декодирования, процессор может успеть получить другую инструкцию.

Однако такое решение подходит только для тех инструкций, которые не зависят друг от друга.

Если процессор многоядерный, это означает, что фактически в нём находятся несколько отдельных процессоров с некоторыми общими ресурсами, например кэшем.

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:

Чтобы непрофессионалу стало понятно, как работает центральный процессор компьютера, рассмотрим из каких блоков он состоит:

- блок управления процессором;

- регистры команд и данных;

- арифметико-логические устройства (выполняют арифметические и логические операции);

- блок операций с действительными числами, то есть с числами с плавающей точкой или проще говоря с дробями (FPU);

- буферная память (кэш) первого уровня (отдельно для команд и данных);

- буферная память (кэш) второго уровня для хранения промежуточных результатов вычислений;

- в большинстве современных процессоров имеется и кэш третьего уровня;

- интерфейс системной шины.

Принцип работы процессора

Алгоритм работы центрального процессора компьютера можно представить как последовательность следующих действий.

- Блок управления процессором берет из оперативной памяти, в которую загружена программа, определенные значения (данные) и команды которые необходимо выполнить (инструкции). Эти данные загружаются в кэш-память процессора.

- Из буферной памяти процессора (кэша) инструкции и полученные данные записываются в регистры. Инструкции помещаются в регистры команд, а значения в регистры данных.

- Арифметико-логическое устройство считывает инструкции и данные из соответствующих регистров процессора и выполняет эти команды над полученными числами.

- Результаты снова записываются в регистры и если вычисления закончены в буферную память процессора. Регистров у процессора совсем немного, поэтому он вынужден хранить промежуточные результаты в кэш-памяти различного уровня.

- Новые данные и команды, необходимые для расчетов, загружаются в кеш верхнего уровня (из третьего во второй, из второго в первый), а неиспользуемые данные наоборот в кэш нижнего уровня.

- Если цикл вычислений закончен, результат записывается в оперативную память компьютера для высвобождения места в буферной памяти процессора для новых вычислений. То же самой происходит при переполнении данными кэш-памяти: неиспользуемые данные перемещаются в кеш нижнего уровня или в оперативную память.

Последовательность этих операций образует операционный поток процессора. Во время работы процессор сильно нагревается. Чтобы этого не происходило нужно своевременно делать чистку ноутбука на дому.

Чтобы ускорить работу центрального процессора и увеличить производительность вычислений, постоянно разрабатывают новые архитектурные решения, увеличивающие КПД процессора. Среди них конвейерное выполнение операций, трассировка, то есть попытка предвидеть дальнейшие действия программы, параллельная отработка команд (инструкций), многопоточность а также многоядерность.

Многоядерный процессор имеет несколько вычислительных ядер, то есть несколько арифметико-логических блоков, блоков вычислений с плавающей точкой и регистров, а также кэш первого уровня, объединенных каждый в свое ядро. Ядра имеют общую буферную память второго и третьего уровня. Появление кэш-памяти третьего уровня как раз и было вызвано многоядерностью и соответственно потребностью в большем объеме быстрой буферной памяти для хранения промежуточных результатов вычислений.

Основными показателями, влияющими на скорость обработки данных процессором является число вычислительных ядер, длина конвейера, тактовая частота и объем кэш памяти. Чтобы увеличить производительность компьютера часто требуется сменить именно процессор, а это влечет и замену материнской платы и оперативной памяти. Выполнить апгрейд, настройку и ремонт компьютера на дому в Москве помогут специалисты нашего сервисного центра, если вас пугает процесс самостоятельной сборки и модернизации компьютера.

Читайте также: