Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Основні складові пк курсова робота Башака Андрія Ігоровича

Скачати 273.25 Kb.

Основні складові пк курсова робота Башака Андрія Ігоровича




Скачати 273.25 Kb.
Сторінка2/4
Дата конвертації28.05.2017
Розмір273.25 Kb.
1   2   3   4

Функції і будова мікропроцесора


Функції процесора:

  • обробка даних по заданій програмі шляхом виконання арифметичних і логічних операцій;

  • програмне керування роботою пристроїв комп'ютера.

Моделі процесорів включають наступні спільно працюючі пристрої:

  • Пристрій керування (УК). Здійснює координацію роботи всіх інших пристроїв, виконує функції керування пристроями, керує обчисленнями в комп'ютері.

  • Арифметико-логічний пристрій (АЛП). Так називається пристрій для цілочислових операцій. Арифметичні операції, такі як додавання, множення і ділення, а також логічні операції (OR, AND, ASL, ROL і ін.
    Додавання - бінарна арифметична операція, суть якої полягає в об'єднанні математичних об'єктів.
    Арифметичні дії є двомісними операціями на множині чисел - на вході беруть два числа (операнда), і повертають одне число як результат.
    ) обробляються за допомогою АЛП. Ці операції складають переважну більшість програмних кодів у більшості програм. Всі операції в АЛП виробляються в регістрах - спеціально відведених осередках АЛП. У процесорі може бути декілька АЛУ. Кожен здатний виконувати арифметичні або логічні операції незалежно від інших, що дозволяє виконувати кілька операцій одночасно. Арифметико-логічний пристрій виконує арифметичні і логічні дії.
    Більшість - велика частина чого-небудь, або кількісне переважання прихильників якоїсь ідеї чи рішення над їхніми противниками. Вважається найпершою засадою демократичного способу прийняття спільних рішень, головною й необхідною умовою обрання кандидата на виборну посаду.
    Арифметико-логічний пристрій (АЛП) (англ. Arithmetic Logic Unit, ALU) - блок процесора, що служить для виконання арифметичних та логічних перетворень над даними, що іменуються операндами. Цей пристрій є фундаментальною частиною будь-якого обчислювача, навіть найпростіші мікроконтролери мають його в складі свого ядра.
    Логічні операції поділяються на дві прості операції: "Так" і "Ні" ("1" і "0"). Звичайно ці два пристрої виділяються чисто умовно, конструктивно вони не розділені.

  • AGU (Address Generation Unit) - пристрій генерації адрес.
    Генерація - покоління, що представлене більш чи менш одноманітними особинами, які змінюються наступним поколінням, яке при диференціації життєвого циклу може істотно відрізнятися від попереднього. Наприклад: при чергуванні поколінь (гетерогонії, метагенезі) у тлі (Aphidoidea), галиць (Cecidomyiidae) та деяких інших комах.
    Це пристрій не менш важливе, чим АЛП, тому що він відповідає за коректну адресацію при завантаженні або збереженні даних.

  • Математичний співпроцесор (FPU). Процесор може містити кілька математичних співпроцесорів. Кожний з них здатний виконувати, щонайменше, одну операцію з крапкою, що плаває, незалежно від того, що роблять інші АЛП. Метод конвеєрної обробки даних дозволяє одному математичному співпроцесорові виконувати кілька операцій одночасно. Співпроцесор підтримує високоточні обчислення як цілочисельні, так і з крапкою, що плаває, і, крім того, містить набір корисних констант, що прискорюють обчислення. Співпроцесор працює паралельно з центральним процесором, забезпечуючи, таким чином, високу продуктивність.
    Обчи́слення - є гілкою математики, зосередженою на функціях, похідних, інтегралах, і нескінченному ряду чисел. Цей предмет являє собою важливу частину сучасної математичної освіти. Воно складається з двох основних галузей - диференціального і інтегрального численнь, які пов'язують основні теореми обчислення.
    Матема́тика (грец. μάθημα - наука, знання, вивчення) - наука, яка первісно виникла як один з напрямків пошуку істини (у грецькій філософії) у сфері просторових відношень (землеміряння - геометрії) і обчислень (арифметики), для практичних потреб людини рахувати, обчислювати, вимірювати, досліджувати форми та рух фізичних тіл.
    Обробка інформації́ - вся сукупність операцій (збирання, введення, записування, перетворення, зчитування, зберігання, знищення, реєстрація), що здійснюються за допомогою технічних і програмних засобів, включаючи обмін по каналах передачі даних [6.
    Центральний процесор, ЦП (англ. Central processing unit, CPU) - функціональна частина комп'ютера, що призначена для інтерпретації команд.


  • Дешифратор інструкцій (команд). Аналізує інструкції з метою виділення операндів і адрес, по яких розміщаються результати. Потім випливає повідомлення іншому незалежному пристроєві про те, що необхідно зробити для виконання інструкції. Дешифратор допускає виконання декількох інструкцій одночасно для завантаження усіх виконуючих пристроїв.
    Дешифра́тор або деко́дер (англ. decoder) - логічний пристрій, який перетворює код числа, що поступило на вхід, в сигнал на одному з його виходів. Вихідними функціями дешифратора є різноманітні конституенти одиниці: Q 0 ¯ Q 1 ¯ … Q n , Q 0 ¯ Q 1 ¯ , … , Q n − 1 ¯ Q n ¯ , … , Q 0 Q 1 … Q n }}}}\dots Q_,}}}},\dots ,}}}},\dots ,Q_Q_\dots Q_} .


  • Кеш-пам'ять. Особлива високошвидкісна пам'ять процесора. Кеш використовується як буфер для прискорення обміну даними між процесором і оперативною пам'яттю, а також для збереження копій інструкцій і даних, що недавно використовувалися процесором. Значення з кеш-пам'яті витягаються прямо, без звертання до основної пам'яті.

    1. Кеш першого рівня (L1 cache). Кеш-пам'ять, що знаходиться усередині процесора. Вона швидше всіх інших типів пам'яті, але менше по обсязі. Зберігає зовсім недавно використану інформацію, що може бути використана при виконанні коротких програмних циклів.

    2. Кеш другого рівня (L2 cache). Також знаходиться усередині процесора. Інформація, що зберігається в ній, використовується рідше, ніж інформація, що зберігається в кеш-пам'яті першого рівня, але зате по обсязі пам'яті він більше. Також у даний час у процесорах використовується кеш третього рівня.

    3. Основна пам'ять. Набагато більше по обсязі, чим кеш-пам'ять, і значно менш швидкодіюча.

  • Шина - це канал пересилання даних, використовуваний спільно різними блоками системи. Шина може являти собою набір провідних ліній у друкованій платі, проводу, припаяні до виводів роз’ємів, у які вставляються друковані плати, або плоский кабель.
    Стрічковий кабель, Плоский кабель, Шлейф (англ. Ribbon cable) - багатожильний кабель, в якому жили розташовані паралельно в одній площині, і кожна жила має круглу ізоляцію.
    Друко́вана пла́та, ДП (англ. Printed circuit board, PCB) - пластина, виконана з діелектрика (склотекстоліт, текстоліт, гетинакс, ситал тощо), на якій або/і всередині якої сформований хоча б один шар з провідними доріжками.
    Інформація передається по шині у виді груп бітів. До складу шини для кожного біта слова може бути передбачена окрема лінія (паралельна шина), або всі біти слова можуть послідовно в часі використовувати одну лінію (послідовна шина).

Типи шин:

    1. Шина даних. Служить для пересилання даних між процесором і пам'яттю або процесором і пристроями введення-виведення. Ці дані можуть являти собою як команди мікропроцесора, так і інформацію, що він посилає в порти введення-виведення або приймає звідти.

    2. Шина адрес. Використовується ЦП для вибору необхідної комірки пам'яті або пристрою введення-виведення шляхом установки на шині конкретної адреси, що відповідає однієї з комірок пам'яті або одного з елементів введення-виведення, що входять у систему.

    3. Шина керування. По ній передаються керуючі сигнали, призначені пам'яті і пристроям введення-виведення. Ці сигнали вказують напрямок передачі даних (у процесор або з нього).
      Передача даних (обмін даними, цифрова передача, цифровий зв'язок) - фізичне перенесення даних цифрового (бітового) потоку у вигляді сигналів від точки до точки або від точки до множини точок засобами електрозв'язку каналом зв'язку; як правило, для подальшої обробки засобами обчислювальної техніки.


  • BTB (Branch Target Buffer) - буфер цілей розгалуження. У цій таблиці знаходяться всі адреси, куди буде або може бути зроблений перехід.

  • Регістри - це внутрішня пам'ять процесора. Являють собою ряд спеціалізованих додаткових комірок пам'яті, а також внутрішні носії інформації мікропроцесора. Регістр є пристроєм тимчасового збереження даних, числа або команди і використовується з метою полегшення арифметичних, логічних і пересильних операцій. Основним елементом регістра є електронна схема, називана тригером, що здатна зберігати одну двоїчну цифру (розряд).
    Елеме́нт (лат. elementum - стихія, первинна речовина) - нерозкладний (у даній системі) компонент складних тіл, матеріальних систем, теоретичних побудов; будь-який об'єкт, пов'язаний певними відношеннями з іншими об'єктами в єдиний комплекс.
    Носі́й інформа́ції (англ. data medium) - матеріальний об'єкт природного або штучного походження, який здатен містити, зберігати і передавати інформацію.
    Електронна схема - це система з'єднаних між собою окремих електронних компонентів, таких як резистори, конденсатори, діоди, транзистори та індуктивності. Різні комбінації компонентів дозволяють виконувати безліч як простих, так і складних операцій, таких як підсилення сигналу, обробки та передачі інформації і т.д.


Деякі важливі регістри мають свої назви, наприклад:

  1. суматор — регістр АЛП, що бере участь у виконанні кожної операції.

  2. лічильник команд — регістр УП, уміст якого відповідає адресі чергової виконуваної команди; служить для автоматичної вибірки програми з послідовних комірок пам'яті.

  3. регістр команд — регістр УП для збереження коду команди на період часу, необхідний для її виконання. Частина його розрядів використовується для збереження коду операції, інші — для збереження кодів адрес операндів.



Еволюція процесорів

Через велику популярність процесорів фірми Intel, розглянемо еволюцію серію процесорів саме цієї фірми.

У 1969 році інженери Intel на чолі з Гордоном Муром і Робертом Нойсом розробили мікропроцесор загального призначення, призначений для застосування в калькуляторах.

Популярність (від лат. populares, від populus - народ) - висока ступінь популярності чогось або когось у певній галузі. На виникнення популярності в деяких випадках впливає мода, і навпаки. Так само, як і мода, популярність прив'язана до певного і, як правило, невеликого відрізку часу.
Го́рдон Ерл Мур (англ. Gordon Earle Moore, * 3 січня 1929 року в Сан-Франциско, Каліфорнія) - засновник компанії Intel, основоположник «закону Мура».
Роберт Нортон Нойс (англ. Robert Norton Noyce, * 12 грудня 1927(19271212) - † 3 червня 1990) - американський інженер, один з винахідників інтегральної схеми (1959), один із засновників Fairchild Semiconductor (1957), засновник, спільно з Г.
Це був однокристальний мікропроцесор, що одержав назву 4004 (4-розрядна шина даних і 16-контактний корпус). Нова технологія, практично відразу, лягла в основу створення програмувальних калькуляторів з величезним, по тим часам (від 4-х до 64-х кілобайт) обсягом оперативної пам'яті, здатних обробляти масиви даних.
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).

Наступний процесор - восьмирозрядний і8008 (1972 рік) - був швидше попередника в два рази. і8008 послужив основою для прототипу процесора персональних комп'ютерів. У 1974 році був створений і8080 - перший "класичний" процесор.

У 1976 році фірма Intel почала успішно працювати над мікропроцесором 8086. Розмір його регістрів у порівнянні з 8080 був збільшений у два рази, що дало можливість збільшити його продуктивність у 10 разів. Крім того розмір інформаційних шин був збільшений до 16 розрядів, що дало можливість збільшити швидкість передачі інформації на мікропроцесор і з нього в два рази. Розмір його адресної шини також був істотно збільшений - до 20 біт. Це дозволило 86-му прямо контролювати 1М оперативної пам'яті.

Інформаці́йні техноло́гії, ІТ (використовується також загальніший / вищий за ієрархією термін інформаційно-комунікаційні технології (Information and Communication Technologies, ICT) - сукупність методів, виробничих процесів і програмно-технічних засобів, інтегрованих з метою збирання, опрацювання, зберігання, розповсюдження, показу і використання інформації в інтересах її користувачів.
Контроль (фр. contrôle, от contrerôle - подвійний список): Перевірка, облік, спостереження за чим-небудь. Установи, особи, що перевіряють діяльність будь-якої іншої організації або відповідальної особи, звітність тощо.

У 1982 році Intel створила процесор 80286. Замість 20-розрядної адресної шини 8088/8086, 80286 мав 24-розрядну шину. Ці додаткові 4 розряди давали можливість збільшити максимум адресної пам'яті до 16 М.

Intel 80386 був створений у 1985 році. Зі збільшенням шини даних до 32 біт, число адресних ліній також було збільшено до 32. Саме по собі це розширення дозволило мікропроцесорові прямо звертатися до 4Гб фізичної пам'яті. Крім того він міг працювати з 16 трильйонами байт віртуальної пам'яті. Існує модифікація процесора Intel80386 — 386SX.

Мод (скор. від «модифікація», моддинґ ігор) - доповнення до відеогри, написане, як правило, сторонніми розробниками або любителями за допомогою SDK, який додається до гри або спеціальних, розроблених для модифікації любительських програм.
Головна відмінність його від 80386 це 16-бітний вхід/вихід шини даних. Як наслідок його внутрішні регістри заповнюються в два кроки.

Усі процесори сімейства 486 мають 32-розрядну архітектуру, внутрішню кеш-пам'ять 8 Кб (у DX4 - 16 КВ). Моделі SX не мають убудованого співпроцесора, він був винесений на плату. Моделі DX2 реалізують механізм внутрішнього подвоєння частоти (наприклад, процесор 486DX2-66 установлюється на 33-мегагерцову системну плату), що дозволяє підняти швидкодію практично в два рази, тому що ефективність кешування внутрішньої кеш-пам'яті складає майже 90 відсотків.

Кеш (від англ. cache - схованка) - особлива швидкісна пам'ять або частина ОЗП, де зберігаються копії часто використовуваних даних. Забезпечує до них швидкий доступ. Кеш пам'ять зберігає вміст і адресу даних, до яких часто звертається процесор.
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.
Процесори сімейства DX4 486DX4-75 і 486DX4-100 призначені для установки на 25-ти і 33-мегагерцові плати.



Створені в середині 1989 і 1995 року процесори Pentium і Pentium Pro значно відрізнялися по своїй архітектурі від своїх попередників. В основу архітектури була покладена суперскалярна архітектура, що і дала можливість одержати п'ятикратне одержання продуктивності Pentium у порівнянні з моделлю 80486.
Суперскалярність - архітектура обчислювального ядра, що використовує кілька декодерів команд, які можуть навантажувати роботою декілька виконавчих блоків. Планування виконання потоку команд є динамічним і здійснюється самим обчислювальним ядром.
Архітектор (грец. arkhitektōn: apxi + tektōn - будівник) - фахівець, який за допомогою матеріально-технічних ресурсів створює проект організації простору. Професія охоплює організацію всіх рівнів просторового середовища: від малих форм до великих територіальних систем.
Хоча Pentium проектувався як 32-розрядний, для зв'язку з іншими компонентами системи використовувалася зовнішня 64-розрядна шина.
Проектува́ння - процес створення проекту, прототипу, прообразу майбутнього об'єкта, стану та способів його виготовлення. У проектуванні застосовують системний підхід, який полягає у встановлені структури системи, типу зв'язків, визначені атрибутів, аналізуванні впливів зовнішнього середовища.
Компонент (англ. component, нім. Komponente f) - різновид, складова частина чогось.




Процесор

Розрядність шини даних

Робоча частота,

МГц

i4004

4

0.75

i8008

8

0.8

i8080

8

2

i8086

16

5; 8; 10

i8088

16

5; 8

i80286

16

8; 10; 12; 16

i80386 DX

32

20; 25; 33; 40

i80386 SX

16

20; 25; 33

i80486 DX

32

25; 33; 50; 66; 75; 100; 120

i80486 SX

32

16; 20; 25; 33

Pentium

32

60; 66; 75; 90; 100; 120; 133; 166; 200

Pentium Pro

32

166; 180; 200



1   2   3   4


Скачати 273.25 Kb.

  • Пристрій керування (УК).
  • Арифметико-логічний пристрій
  • AGU (Address Generation Unit)
  • Математичний співпроцесор (FPU).
  • Дешифратор інструкцій (команд)
  • Кеш першого рівня (L1 cache).
  • Кеш другого рівня (L2 cache).
  • Основна память.
  • Типи шин: Шина даних.
  • Шина керування.
  • BTB (Branch Target Buffer)
  • Деякі важливі регістри мають свої назви, наприклад: суматор
  • Еволюція процесорів
  • Процесор Розрядність шини даних Робоча частота, МГц