Полная версия

Главная arrow Информатика arrow Информатика для экономистов

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

4.3.2. Процессоры ЭВМ

Процессор ЭВМ правильнее называть центральным процессором, так как в компьютере может быть несколько специализированных процессоров, управляющих работой отдельных устройств. Центральный процессор является главным устройством, которое управляет всем процессом обработки информации в компьютере.

Он представляет собой сверхбольшую интегральную схему – кремниевый кристалл, выращенный по специальной технологии и содержащий огромное количество определенным образом связанных между собой элементов.

Важной характеристикой процессора является его производительность. Производительность определяется скоростью выполнения команд программы и в значительной степени его тактовой частотой (количеством циклов работы устройства в единицу времени). Чем выше тактовая частота работы устройства, тем обычно выше производительность процессора.

Тактовая частота современных процессоров измеряется в ГГц (гигагерцах – 109 тактов в секунду). В 1965 г. один из основателей компании Intel Гордон Мур сформулировал так называемый закон Мура, согласно которому производительность процессора увеличивается не менее чем в два раза каждые полтора года. Несмотря на то что нет точного подтверждения этой зависимости, закон известен и принимается большинством людей, имеющих отношение к компьютерной технике, так как наглядно иллюстрирует небывалые темпы роста этой области индустрии.

В то же время па производительность оказывают влияние много других факторов. Производительность процессоров прямо зависит от размера кристалла, который в свою очередь определяется плотностью расположения элементов на нем. Чем меньше пути прохождения электронов, тем быстрее работает процессор. При уменьшении размеров процессоры потребляют меньше энергии, быстрее работают и становятся дешевле.

Одним из основных путей уменьшения размеров кристаллов и, соответственно, увеличения плотности расположения элементов является снижение норм толщины проводников. В настоящее время большинство производителей изготавливают процессоры но 45- и даже 32-нанометровой технологии. Планируется переход на производство 22-нанометровых элементов, что может существенно увеличить производительность современных ПК.

Для увеличения производительности в современных процессорах реализуется конвейерность или параллельное выполнение нескольких команд. Каждая команда делится на отдельные микрооперации, после выполнения первой микрооперации одной команды процессор приступает к выполнению начала следующей команды и т.д. Таким образом, может одновременно обрабатываться несколько команд программы. В некоторых ЭВМ в процессоре имеется несколько конвейеров, тогда его называют суперскалярным.

Еще одна характеристика процессора – разрядность – это число двоичных разрядов, обрабатываемых одновременно при выполнении одной команды. Большинство современных процессоров являются 32- и 64-разрядными.

К характеристикам процессора относятся наличие и параметры кэш-памяти – массива сверхбыстрой оперативной памяти, являющейся промежуточной между оперативным запоминающим устройством и процессором. Кэш-память позволяет увеличить производительность процессора, так как в нее помещаются из более медленной оперативной памяти блоки данных, которые обрабатываются процессором в текущий момент. Кэш-память разделяется на несколько уровней (см. п. 4.3.3).

Важной является также архитектура микропроцессора, которая определяет, какие данные он может обрабатывать, какие машинные инструкции входят в набор выполняемых им команд. По архитектуре процессоры отличаются системой команд – полным перечнем команд, которые способна выполнять данная ЭВМ. Часто различают CISC-процессоры (Common Instruction Set Computer) – процессоры с полным набором команд и RISC-процессоры (Reduced Instruction Set Computer) – процессоры с сокращенным набором команд.

Традиционно в мейнфреймах использовались CISC-процессоры, а в мини-ЭВМ – RISC-процессоры. С середины 1990-х гг. грань между CISC- и RISC-процессорами стирается, и на сегодняшний момент в CISC-процессорах используется много конструктивных решений, ранее характерных только для RlSC-процессоров.

С введением суперскалярной архитектуры и повышением тактовой частоты компьютеры с RISC-архитектурой стали достигать большей производительности, чем CISC-процессоры. Кроме того, за счет уменьшения числа элементов в кристалле процессора может быть снижено его энергопотребление. Бо́льшая часть современных процессоров основана на суперскалярной RISC-архитектуре.

Существует множество видов процессоров. Наиболее распространенными являются так называемые Intel-совме- стимые процессоры, которые используются в IBM-совместимых ПК. Самыми производительными из них на текущий момент являются процессоры линейки Intel Core i7 и процессоры семейства AMD Phenom II.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>