Центральное процессорное устройство

Центральное процессорное устройство – мозг компьютера, его задача выполнять программы (выполнять алгоритм решения задачи, согласно программе вычислений).

Процессор состоит из нескольких частей:

• Устройство Управления – отвечает за вызов команды из памяти, определение типа команды и реализацию микропрограммного исполнения команды;

• Арифметико Логическое Устройство – выполняет все операции по обработке всех видов данных в том числе арифметические и логические операции;

• Внутримашинный интерфейс (интерфейс) – осуществляет связь и регулирует трафик внутри процессора;

• Кэш-память 1^го уровня – представляет собой быстродействующий буфер между процессором и ОП, содержит копию текущего фрагмента исполняемой программы;

• Блок регистров, регистровый файл – реализует сверхбыстродействующую память для хранения промежуточных результатов и некоторых команд управления.

В настоящее время все эти модули удается сделать в виде единой интегральной микросхемы – микропроцессора.

Системный интерфейс (внутримашинный системный интерфейс) – система связи и сопряжения узлов и блоков ЭВМ между собой - представляет собой совокупность электрических линий связи (проводов), схем сопряжения с компонентами компьютера, протоколов (алгоритмов) передачи и преобразования сигналов.

Существует два варианта организации внутримашинного интерфейса.

1. Многосвязный интерфейс: каждый блок ПК связан с прочими блоками своими локальными проводами; интерфейс применяется, как правило, только в простейших бытовых.

2.Односвязный интерфейс: все блоки ПК связаны друг с другом через общую или системную шину.

В подавляющем большинстве современных ПК в качестве системного интерфейса используется системная шина. Структура и состав системной шины были рассмотрены ранее. Важнейшими функциональными характеристиками системной шины являются : количество обслуживаемых ею устройств и ее пропускная способность , т.е. максимально возможная скорость передачи информации . Пропускная способность шины зависит от ее разрядности ( есть шины 8-,16-,32- и 64- разрядные) и тактовой частоты , на которой шина работает .

В качестве системной шины в разных ПК использовались и могут использоваться:

шины расширений - шины общего назначения, позволяющие подключать большое число самых разнообразных устройств;

локальные шины, специализирующиеся на обслуживании небольшого количества устройств определенного класса.

Необходимо отметить возрастающую тенденцию перехода к сетевым решениям при проектировании шинных интерфейсов компьютера. Так интерфейс жесткого диска эволюционировал от параллельных решений типа 80-ти жильной IDE, EIDE, SCSI к последовательному интерфейсу Serial ATA с 4^х жильным кабелем, т.е. от пропускной способности 33 Мбит/с к 600 Мбит/с. Знаменитая параллельная шина PCI, придя на смену шине ISA и EISA, эволюционировала в последовательную шину PCI Express с ее рекордной пропускной способностью на уровне 5 Гбит/с в полно дуплексном режиме по 4^х жильному кабелю. Другими словами прослеживается общая тенденция перехода к последовательной, асинхронной передаче данных. А уж появление в архитектуре компьютера мостов, свитчей и маршрутизаторов и, подавно, переводит компьютер в новое качество, как устройства для обработки разнородной информации.