Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи. Тема. Вивчення архітектури та характеристик процесора

Скачати 79.61 Kb.

Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи. Тема. Вивчення архітектури та характеристик процесора




Скачати 79.61 Kb.
Дата конвертації09.04.2017
Розмір79.61 Kb.
ТипМетодичні вказівки

Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи.

Тема. Вивчення архітектури та характеристик процесора.

Мета. Навчитися визначати основні характеристики процесора за допомогою програм CPUZ, Dr. Hardware.

Обладнання: ПК, ОС Windows, CPU –Z, Dr. Hardware, Everest, SiSoftSandra.

Теоретичні відомості.

Процесор – це пристрій, що поєднує виконання арифметичних і логічних операцій, пов’язаних з керуванням роботою комп’ютера чи окремих пристроїв.

Процесор, що виконує збережувані в оперативній пам'яті команди і керує роботою всього комп’ютера, називають центральним. Центральні процесори ІВМ – сумісних комп’ютерів виготовляють фірми Intel, AMD, VIA.

При́стрій (англ. device, appliance, нім. Vorrichtung f, Einrichtung f) - обладнання, конструктивно завершена технічна система, що має певне функціональне призначення і за допомогою якої виконується яка-небудь робота або спрощується, полегшується певний процес.
Арифме́тика (дав.-гр. ἀριϑμητική - мистецтво лічби, вчення про числа, від дав.-гр. αριθμός - число) - наука про числа, їх властивості й операції над ними.
Центральний процесор, ЦП (англ. Central processing unit, CPU) - функціональна частина комп'ютера, що призначена для інтерпретації команд.

Процесори з однаковою або майже однаковою архітектурою утворюють сім'ї. Під архітектурою процесора розуміють його структуру і склад компонентів.


Основні характеристики центрального процесора

Можливості процесора визначають за такими основними характеристиками:



  • ступенем інтеграції чи безпосередньо зв'язаною з нею технологією виробництва;

  • внутрішньою і зовнішньою розрядністю оброблюваних даних;

  • частотою тактового генератора для процесора;
    Розрядність числа в математиці - кількість числових розрядів, необхідних для запису цього числа в тій чи іншій системі числення. Розрядність числа іноді також називається його довжиною.
    Техноло́гія (від грец. τεχνολογια, що походить від грец. τεχνολογος; грец. τεχνη - майстерність, техніка; грец. λογος - (тут) передавати) - наука («корпус знань») про способи (набір і послідовність операцій, їх режими) забезпечення потреб людства за допомогою (шляхом застосування) технічних засобів (знарядь праці).
    Компонент (англ. component, нім. Komponente f) - різновид, складова частина чогось.
    Генератор тактової частоти (генератор тактових імпульсів) - електронний генератор, призначений для генерації електричних тактових імпульсів заданої частоти (зазвичай прямокутної форми) для синхронізації сигналів та процесів в цифрових пристроях - ЕОМ, електронних годинниках і таймерах, в мікропроцесорній та іншій цифровій техніці.


  • продуктивністю процесора;

  • ємністю пам'яті, до якої може адресуватися процесор;

  • ємністю кеш-пам'яті;

  • підтримуваною частотою системної шини;

  • набором команд;

  • напругою електроживлення і споживаною потужністю;

  • варіантом постачання;

  • рознімами підключення.

Ступінь інтеграції будь-якої мікросхеми, зокрема процесора, показує, скільки транзисторів уміщується в ній. Ця характеристика для процесорів Intel змінилася від десятків тисяч до сотень мільйонів транзисторів, а технологія їх виготовлення -від 3,0 до 0,09 мк.

Одна з основних характеристик процесора - кількість бітів, яку він може обробляти одночасно - внутрішня розряднлсть.

Мікросхе́ма, інтегральна мікросхема (англ. integrated circuit) - електронна схема, що реалізована у вигляді напівпровідникового кристалу (чипу) та виконує певну функцію. Винайдена у 1958 році американськими винахідниками Джеком Кілбі та Робертом Нойсом.
Постачання - частина логістики, яке охоплює власне закупівлю, складування, транспортування, оприходування товарів, внутрішню перевірку й зберігання закупленого. Використовується також як синонім терміну Закупівельна логістика, або вхідна логістика.
Транзи́стор (англ. transfer - «переносити» і англ. resistor - «опір») - напівпровідниковий елемент електронної техніки, який дозволяє керувати струмом, що протікає через нього, за допомогою зміни вхідної напруги або струму, поданих на базу, або інший електрод.
Мільйон - число, назва величини 10 6 = 1000000 =1000000} .
Кількість - в Арістотелівській логіці друга з 10 категорій (класів, розрядів, які спрощують процес розумового визначення будь-якої речі), побічна обставина матеріальних речей , за допомогою якої вони поширюються в просторі, вимірюються якоюсь математичною нормою і здатні бути поділеними на окремі частини.
Внутрішня розрядпість процесорів Pentium становить 32, а процесорів Itanium і процесорів Sun Ultrasparc та IBM Power 4 - 64. Зовнішню розрядиість процесора визначають за розрядністю системної шини. Зовнішня розрядність процесорів сім'ї Pentium становить 64, а процесорів Itanium - 128.



Найважливіші характеристики процесора - частота тактового генератора і залежний від неї такт роботи процесора - машинний такт. Протягом машинного такту виконується одна або декілька мікрооперацій процесора. Чим коротший машинний такт, тим вища продуктивність процесора, що виражається кількістю виконуваних команд (операцій) за одиницю часу.

Продуктивність процесорів сучасних комп'ютерів становить від декількох мільйонів до декількох мільярдів операцій за секунду, при цьому значення машинного такту становить 10...100 нс, а частота тактового генератора перевищила 3 ГГц. Продуктивність процесора визначається не тільки тактовою частотою, але й кількістю команд, виконуваних за один такт.
Мільярд (англ. billion, фр. milliard) - число, назва величини 10 9 = 1000000000 =1000000000} . Скорочення - «млрд». Після скорочень «млн» (мільйон) і «млрд» (мільярд) крапка не ставиться. На скорочення тис.
Та́ктова частота́ - основна одиниця виміру частоти тактів у синхронних колах, що визначає кількість елементарних операцій (тактів), що виконуються системою за 1 секунду.(За підручником І.Л. Володіна, В.В. Володін 9 клас)
Продуктивність процесора зазвичай визначають одиницею виміру MIPS (Million Instructions Per Second - мільйон операцій за секунду). Однак визначити значення цієї характеристики окремо для процесора дуже важко, тому вимірюють продуктивність усього комп'ютера. Існує багато тестових програм (benchmarks) для перевірки продуктивності комп'ютера, що здебільшого призначені для перевірки продуктивності окремих груп команд (наприклад, тести SPECini і SPECfp - для перевірки продуктивності комп'ютера щодо виконання команд, які обробляють цілі числа з плаваючою точкою) або для певних класів завдань (наприклад, тест SPECweb для програм, що працюють з Internet). Вибираючи процесор за показниками його продуктивності, варто мати на увазі, що виробники наводять переважно результати тих тестів, які їх процесор виконав найкраще. Але комп'ютер може, по-перше, виконувати не ті класи задач, для яких ці результати отримано, а по-друге, на продуктивність комп'ютера, крім центрального процесора, можуть впливати й інші пристрої (особливо оперативна пам'ять), а також використовувана операційна система.
Виробни́цтво - процес створення матеріальних і суспільних благ, необхідних для існування і розвитку. Створюючи певні блага люди вступають у зв'язки і взаємодію – виробничі відносини. Тому виробництво є завжди суспільним.
Ці́лі чи́сла - в математиці елементи множини Z = =\lbrace \ldots -3,\,-2,\,-1,\,0,\,1,\,2,\,3\,\ldots \rbrace } яка утворюється замиканням натуральних чисел відносно віднімання. Таким чином, цілі числа замкнуті відносно додавання, віднімання та множення.
Операці́йна систе́ма, скорочено ОС (англ. operating system, OS) - це базовий комплекс програм, що виконує управління апаратною складовою комп'ютера або віртуальної машини; забезпечує керування обчислювальним процесом і організовує взаємодію з користувачем.

Ємність пам'яті, до якої може адресуватися процесор, визначається шириною адресної шини. Ширина адресної шини процесорів перших IBM-сумісних комп'ютерів становила 20 біт, а максимальна ємність пам'яті - відповідно 1 Мбайт. Максимальна ємність пам'яті сучасних комп'ютерів дорівнює 64 Гбайт (за ширини адресної шини 36 біт). Ширина адресної шини процесорів Itanium становить 64, а максимальна ємність адресованої пам'яті - відповідно 264 байт.

Отже, процесори можуть адресувати набагато більше фактично встановленої пам'яті (чи пам'яті, яку можна встановити) на материнській платі, що зумовлено конструктивними і технологічними особливостями її виробництва.

Матери́нська пла́та, систе́мна пла́та, ба́зова пла́та (англ. motherboard), відома також як головна плата (mainboard) - плата, на якій містяться основні компоненти комп'ютера, що забезпечують логіку. Плата є основою не лише персонального комп'ютера, а також смартфонів, гральних консолей.
Тому обмеження ємності оперативної пам'яті визначається не процесором, а кількістю слотів для підключення до материнської плати і припустимих типів оперативної пам'яті.

Істотний вплив на продуктивність процесора справляють кількість рівнів ієрархи кеш-пам'яті і ємність кеш-пам'яті кожного рівня.



Підтримувана частота системної шини (деякі процесори підтримують кілька частот) визначає швидкість обміну даними між процесором та іншими пристроями (насамперед оперативною пам'яттю). Натепер найбільш використовувані частоти 400, 533 і 800 МГц.

Важливою характеристикою процесора є використовуваний набір команд. Так, якщо процесор-клон AMD чи VIA не підтримує розширення мультимедійних команд SSE2 і SSE3, то програми, що використовують ці розширення, не будуть працювати з таким процесором.

Мультиме́діа (лат. Multum + Medium) - комбінування різних форм представлення інформації на одному носієві, наприклад текстової, звукової і графічної, або, останнім часом все частіше - анімації і відео.
Пра́ця - цілеспрямована діяльність людей зі створення матеріальних і духовних благ, необхідних для задоволення потреб кожного індивіда і суспільства в цілому.



Напруга електроживлення і споживана потужність є істотними для моделей процесорів, призначених для портативних комп'ютерів, оскільки вони визначають час автономної роботи комп'ютера (на батарейках). Так, модель Itanium 2 з низькою напругою електроживлення (1,5 В) споживає 2 Вт (звичайний процесор Pentium II споживав 130 Вт), моделі Mobil Pentium 4 мають напруги живлення 1,2...1,55 В і споживану потужність 2...З Вт, а моделі Pentium М - напруги живлення 1,18 та 1 В і відповідно споживану потужність - і і 0,5 Вт. Для зниження споживання електроенергії процесором під час його бездіяльності використовується «сплячий» режим зі зниженою напругою електроживлення.
Батаре́я, Електри́чна батаре́я (для невеликих компонентів частіше Батаре́йка, також Елеме́нт жи́влення) - електричний або електронний компонент, джерело живлення, яке містить запас енергії і робить доступною її в електричній формі для пристроїв, підключених до нього.
Спожива́ч - фізична особа, яка купує, замовляє, використовує, або має намір придбати чи замовити продукцію для особистих потреб, безпосередньо не пов'язаних з підприємницькою діяльністю, або виконанням обов'язків найманого працівника.

Для процесорів, починаючи з Intel 80486, через збільшення споживаної потужності процесора виникла потреба в охолоджувальній системі у вигляді вентилятора для поліпшення відведення тепла від спеціальних ребристих пластин. Процесор постачається як без вентилятора (у цьому разі вентилятор купують окремо), так і разом з вентилятором - так званий «коробковий» (boxed) варіант постачання. Останні моделі процесорів мають систему стеження за температурою та її регулюванням.

Відведення, абдукція (abductio) - рух кінцівки або ока, спрямоване від середньої лінії тіла. Виконується абдуктором.
Температу́ра (від лат. temperatura - належне змішування, нормальний стан) - фізична величина, яка описує стан термодинамічної системи.

Центральний процесор підключається до системної шини і схеми електроживлення материнської плати.

Існують два способи підключення процесора до материнської плати.

За першим способом процесор вставляють у гніздо материнської плати за допомогою багатоконтактних рознімів. Так підключають процесори Pentium IV, Itanium 2, AMD і VIA. Наприклад, щоб підключити Pentium IV, використовують 478-контактне гніздо (Socket 478) зі спеціальним притискним важелем, що забезпечує міцне кріплення процесора в гнізді, а для підключення Itanium 2 підходить 611-контактне гніздо.

Другим способом передбачено розміщення процесора (наприклад, Pentium II) з вентилятором на спеціальній карті, що вставляється в слот розширення материнської плати.

Слот розширення - щілинний (англ. slot означає «щілину») роз'єм, зазвичай в комп'ютері, з'єднаний з системною шиною і призначений для установки додаткових модулів (карт розширення), що розширюють конфігурацію пристрою.


Завдання до виконання.

  1. Виконати установку програм згідно інструкцій в дистрибутиві.
    Дистрибутив (англ. distribute - розповсюджувати) - форма розповсюдження програмного забезпечення.


  2. Виконайте запуск програм.

  3. Визначити основні характеристики процесора у вікні кожної програми

  4. Визначити характеристики кеш – пам'яті процесора.

  5. Порівняйте отримані результати.

Контрольні запитання.
Питання - форма думки, виражена в мові пропозицією, яку виголошують або пишуть, коли хочуть що-небудь запитати, тобто отримати інформацію, що цікавить. В українській мові, якщо питання виголошують, то використовують питальну інтонацію, а якщо пишуть, то в кінці ставлять знак питання і використовують питальні частки: чи, не… чи, що, як, чи що, то хіба, невже, що якщо, а, так, правда, чи не так, так, але ж, чи не так, вірно; питальні займенникові слова: хто, що, який, який, чий, який, скільки, як, де, куди, звідки, коли, чому, навіщо, наскільки. За допомогою цих засобів будь-яка непитальна пропозиція може стати питанням або перезапитом. Задаючи питання зазвичай чекаємо відповіді. Виняток становить лише риторичне питання, на яке відповідь не потрібна.


  1. Які функції виконує процесор?

  2. Чим схожі процесори, що належать до одного сімейства? Які сімейства знайомі Вам?

  3. Елементарна структура процесора.

  4. Назвіть та охарактеризуйте основні характеристики процесорів:

  • Ступінь інтеграції чи безпосередньо зв'язана з нею технологія виробництва;

  • внутрішня і зовнішня розрядністю оброблюваних даних;

  • частота тактового генератора для процесора;

  • продуктивність процесора;

  • ємність пам'яті, до якої може адресуватися процесор;

  • ємність кеш-пам'яті;

  • підтримувана частота системної шини;

  • набір команд;

  • напруга електроживлення і споживана потужність;

  • варіант постачання;

  • рознім підключення.




  1. Охарактеризуйте режими роботи процесора.

  2. Як відбувається розподіл і сегментація адресного простору при роботі процесора з памяттю?
    Сегмента́ція (від лат. segmentum ‘відрізок, смуга’ від лат. seco ‘ріжу, розсікаю’ + лат. -atio ‘іменниковий суфікс із значенням результат виконання процессу’) - у загальному значенні - процес або результат розподілу чого-небудь на окремі частини, сегменти.


  3. Як відбувається взаємодія процесора з портами і пристроями вводу – виводу?

  4. Що являє собою система команд процесора, класифікація інструкцій?

  5. Дайте пояснення поняттям «багатопроцесорна система».

мал.1. Характеристика процесора в програмі CPU-Z..


Мал.2 Характеристика кеш – пам'яті процесора в програмі CPU-Z.

Мал. 3. Характеристика процесора в програмі Dr.Hardware.




Скачати 79.61 Kb.

  • ПК, ОС Windows, CPU –Z, Dr. Hardware , Everest, SiSoftSandra. Теоретичні відомості.
  • Завдання до вико нання . Виконати установку програм згідно інструкцій в дистрибутиві