Структура і функціонування процесора

• Центральний процесор CPU (центральний процесор ) представлений на системній платі однією-двома інтегральними мікросхемами (ІМС). ЦП управляє взаємодією між усіма блоками і підсистемами комп’ютера.
• У ПК може працювати декілька процесорів. Один процесор управляє введенням/ виводом даних і називається «процесором введення-виведення».
• Обчислення з математичними числами виконуються математичним співпроцесором.
• Графічний процесор забезпечує швидке виведення зображення на екран дисплея. ЦП управляє всією комп’ютерною системою

• Перший МП 4004 був випущений компанією Intel в 1971 році. До цих пір ЦП збирали з безлічі дискретних компонентів: електронних ламп, транзисторів, мікросхем з малим ступенем інтеграції . Робоча частота i4004 становила 108 кГц. Цей МП призначався для використання в програмованих калькуляторах .
• МП стали застосовуватися в ПК починаючи з моделі i8080 , яка була представлена ​​фірмою Intel в 1974 році. На цьому МП був зібраний перший ПК Altair 8800

Покоління процесорів

Класифікація мікропроцесорів

Класифікація мікропроцесорів

• Мікроконтролери є спеціалізованими мікропроцесорами, які орієнтовані на реалізацію пристроїв керування, вбудованих у різноманітну апаратуру. Характерною особливістю структури мікроконтролерів є розміщення на одному кристалі з центральним процесором внутрішньої пам’яті і великого набору периферійних пристроїв.
• Цифрові процесори сигналів (ЦПС) представляють клас спеціалізованих мікропроцесорів, орієнтованих на цифрову обробку вхідних аналогових сигналів. Специфічною особливістю алгоритмів обробки аналогових сигналів є необхідність послідовного виконання ряду команд множення-підсумовування з накопиченням проміжного результату в регістрі-акумуляторі. Тому архітектура ЦПС орієнтована на реалізацію швидкого виконання операцій такого роду. Набір команд цих процесорів містить спеціальні команди MAC (Multiplication with Accumlation), які реалізують ці операції.

Характеристики мікропроцесора

• Найважливіший параметр процесора — набір команд, який він уміє виконувати. Зрозуміло , всі процесори , на базі яких будується PC- сумісний комп’ютер , повинні вміти виконувати однаковий набір команд.
• Комп’ютерна програма — послідовність деяких команд , кожну з цих команд має вміти виконати процесор. Процесори , на базі яких будуються Інший (не ПК) комп’ютери , виконують свої , зовсім інші набори команд.

Характеристики мікропроцесора

• Тактова частота
Тактова частота (МГц) визначається параметрами кварцового резонатора , що представляє собою кристал кварцу в олов’яної оболонці . Під впливом електричної напруги в кристалі кварцу виникають коливання електричного струму з частою , яка визначається формою і розмірами кристала. Частота цього змінного струму і називається тактовою частотою. Найменшою одиницею часу для процесора , як для логічного пристрою є період тактової частоти або просто такт. На кожну операцію (виконання команди ) процесор витрачає деяку кількість тактів .

Чим вище тактова частота процесора, тим продуктивніше він працює , так як в одиницю часу відбувається більшу кількість тактів і виконується більшу кількість команд.

Середня кількість операцій виконується за один такт роботи процесора прийнято називати продуктивністю . Чим менше тактів витрачає в середньому процесор на виконання команди , тим вище його ефективність (продуктивність) навіть при незмінній тактовій частоті.

Характеристики мікропроцесора

• Розрядність шини даних і шини адреси
• Шина даних — набір з’єднань , для передачі і прийому даних. Чим більше сигналів одночасно надходить на шину , тим більше даних по ній передається за певний інтервал часу, і тим швидше вона працює. У процесорі 286 для прийому і передачі двійкових даних використовується 16 сполук , тому їх шина даних вважається 16 — розрядної . Сучасні процесори (починаючи з Pentium ) мають 64 -х розрядну шину даних , тому вони можуть передавати в системну пам’ять по 64 біта за один такт.
• Кількість бітів даних , які може обробити процесор за один прийом , характеризується розрядністю внутрішніх регістрів .
• Регістр — це по суті комірка пам’яті всередині процесора, наприклад , процесор може складати числа, записані в двох різних регістрах , а результат записувати в третій регістр. Розрядність регістрів описує розрядність оброблюваних процесором даних. Розрядність регістрів визначає також характеристики програмного забезпечення і команд, які виконуються процесором . Наприклад , процесори з 32 — розрядними внутрішніми регістрами можуть виконувати 32 — розрядні команди , які обробляють дані 32- розрядними порціями , а процесори з 16 — розрядними регістрами цього робити не можуть.

Характеристики мікропроцесора

• Крім того в залежності від структури регістрів розрізняють два основних типи процесорів:
• 1 ) RISC — Reduced (Restricted) Instruction Set Computer — процесори (комп’ютери ) з скороченою системою команд. Ці процесори зазвичай мають набір однорідних регістрів універсального призначення; їх система команд відрізняється відносною простотою.
• 2 ) CISC — Complete Instruction Set Computer— процесори (комп’ютери) з повним набором інструкцій , до яких відноситься і сімейство х86. Склад і призначення їх регістрів істотно неоднорідні, широкий набір команд ускладнює декодування інструкцій , на що витрачаються апаратні ресурси . Зростає число тактів , необхідне для виконання інструкцій.