6.2.2. Характеристики процессора
Персональные компьютеры (ПК) строятся на базе микропроцессоров. Микропроцессор – это сверхбольшая интегральная схема, созданная в едином полупроводниковом кристалле с применением микроэлектронной технологии.
Характеристики процессора определяются его типом. В настоящее время персональные компьютеры создаются на базе микропроцессоров различных фирм (DEC, IBM, Motorola и т.д.). Наибольшее распространение при выпуске ПК получили микропроцессоры фирмы Intel (Integrated Electronics), первой выпустившей 16‑разрядный микропроцессор.
Если за основу принять классификацию процессоров фирмы Intel, то процессоры разных поколений сначала просто нумеровались: Intel 8086 – первый процессор семейства, Intel 80286 – процессор второго поколения (первый процессор, в котором был реализован защищенный режим работы с аппаратной поддержкой виртуальной памяти и мультизадачности), Intel 80386 – процессор третьего поколения (первый 32‑разрядный процессор семейства), Intel 486 – процессор четвертого поколения (первый микропроцессор семейства с внутренней кэш-памятью, со встроенным математическим сопроцессором и конвейеризацией вычислений). Процессор пятого поколения, включающий параллельные конвейеры для обработки данных (суперскалярный процессор) и средства предсказания ветвления, получил собственное имя – Pentium (P5). Процессоры P5 (Pentium, Pentium MMX) отходят в прошлое. Современными являются процессоры поколения P6 (Intel Pentium Pro, Intel Pentium II, Intel Pentium III, Intel Celeron). Разработаны процессоры следующего поколения – P7, имеющие принципиально новую архитектуру.
Другие фирмы также выпускают микропроцессоры, которые можно отнести к тем же поколениям, под собственными марками (AMD, IBM, Cyrix).
Основными характеристиками процессоров являются аппаратно поддерживаемые типы данных и система (набор) команд, которые процессор может выполнять, обрабатывая эти данные. Большинство используемых в настоящее время ПК строятся на базе 32‑разрядных процессоров, имеющих 32‑разрядные регистры и 32‑разрядную шину данных (все современные микропроцессоры способны обрабатывать 32‑разрядные целые числа и массивы чисел, символы и символьные строки). Кроме того, в систему команд включаются команды обработки 64‑разрядных данных. Разрядность самых «длинных» данных, которые может обрабатывать процессор, называется его разрядностью.
Еще одна характеристика процессоров – объем памяти, которую они могут адресовать. Чем больше объем памяти, с которой может работать процессор, тем больше команд может содержать выполняемая программа, и тем больше объем данных, которые процессор может обработать. Адресное пространство процессора – это количество адресов, к которым может обратиться процессор, используя все разряды шины адреса; это максимальный объем внутренней памяти, с которым может работать машина. Он однозначно определяется разрядностью шины адреса. В современных микропроцессорах используется 32‑разрядная адресация памяти, т.е. процессоры могут адресовать 232 ячеек памяти (байтов), что соответствует 4 Гб (гигабайтам). Для мощных серверов реализована поддержка 64‑разрядных адресов.
Обязательным требованием к современным процессорам является аппаратная поддержка виртуальной памяти (расширения оперативной памяти за счет памяти на дисках), мультизадачности (организации параллельного выполнения нескольких программ) и средств защиты.
Процессоры расширяются специальными блоками, ориентированными на поддержку различных технологий.
Математический сопроцессор предназначен для ускорения обработки числовых данных различных типов. В процессорах Intel устройство FPU (Floating Point Unit) предназначено для обработки чисел с плавающей точкой в трех форматах, двоичных целых чисел со знаком длиной 64 разряда, 80‑разрядных двоично-десятичных чисел.
Расширение MMX (MultiMedia eXtention – расширение мультимедиа) ускоряет обработку мультимедийных данных (графики, звука) и операций, связанных с обменом данными по сети. Команды MMX позволяют выполнять одну и ту же операцию одновременно над массивом данных. В современных компьютерах используются более мощные расширения команд – системы команд SIMD (Single Instruction – Multiple Data – процессор выполняет один поток команд, одиночные инструкции (операции), применяемые к массиву данных).
Еще одна важная характеристика процессоров – тактовая частота, измеряемая в мегагерцах (МГц), характеризующая быстродействие процессора. С помощью тактовых сигналов осуществляется согласование работы устройств процессора. Таким образом, чем больше тактовая частота, тем быстрее работает процессор.
Тактовая частота и обозначение поддерживаемых процессором технологий обычно указываются в названии процессора: P300MMX, P‑II‑266, P‑III‑450, например. В настоящее время некоторые фирмы (например AMD для K5, Cyrix, IDT) «завышают» тактовую частоту процессора в его названии (P‑rating), поскольку эти процессоры должны при своей истинной (более низкой) тактовой частоте работать сравнимо с процессорами Intel указанной в названии тактовой частоты.
Наличие кэш-памяти позволяет сократить при выполнении процессором программ количество обращений к памяти и конфликтных ситуаций, связанных с необходимостью передавать данные по общей шине, которая соединяет несколько устройств, каждое из которых может пытаться передавать данные одновременно с другими, следовательно, сокращается и время выполнения программы.
Конвейеризация вычислений основана на распараллеливании во времени выполнения различными функциональными блоками процессора своих функций. Выполнение каждой команды разбивается на этапы, каждый этап выполняется своим функциональным блоком (например, опережающая выборка команд, дешифрация команд, вычисление адреса операнда (данных) и его считывание, собственно выполнение команды и сохранение результатов). Таким образом, процессор может одновременно выполнять несколько «втянутых» в конвейер команд.
- Основы информатики и информационных технологий
- Оглавление
- Глава 8. Сети и сетевые технологии 112
- Глава 9. Ащита информации 129
- Предисловие
- Раздел 1. Введение в информатику
- Глава 1. Информатика и предмет ее исследования
- Глава 2. Понятие информации
- 2.1. Определение и свойства информации
- 2.2. Особенности экономической информации
- Глава 3. Роль информации в управлении
- 3.1. Одноконтурная схема управления экономическими системами
- 3.2. Информация и информационные системы в управлении
- Глава 4. Кодирование и представление информации
- 4.1. Основные определения
- 4.2. Связь между системами счисления
- 4.3. Системы счисления, используемые в эвм
- 4.4. Внутреннее представление данных в памяти компьютера
- 4.4.1. Представление чисел
- 4.4.2. Представление текстовых данных
- 4.4.3. Представление мультимедийной информации
- 4.5. Представление данных во внешней памяти компьютера
- Глава 5. Основы алгоритмизации
- 5.1. Определение и свойства алгоритмов
- 5.2. Основные этапы и методы разработки алгоритмов
- 5.3. Основные способы описания алгоритмов
- Раздел 2. Основы информационных технологий
- Глава 6. Аппаратное обеспечение вычислительных систем
- 6.1. Понятие архитектуры и принципы устройства вычислительных систем
- 6.2. Устройство персонального компьютера
- 6.2.1. Конфигурация персонального компьютера
- 6.2.2. Характеристики процессора
- 6.2.3. Организация памяти персонального компьютера
- 6.2.4. Устройства ввода/вывода
- 6.2.5. Внешние запоминающие устройства
- 6.3. Тенденции совершенствования архитектуры
- Глава 7. Программное обеспечение
- 7.1. Понятие программы
- 7.2. Классификация программного обеспечения
- 7.3. Системное программное обеспечение
- 7.3.1. Операционные системы
- Определение и функции операционных систем
- Классификация операционных систем
- Функция управления процессами
- Управление основными ресурсами
- Управление данными. Файловая система
- Управление внешними устройствами и организация ввода/вывода
- Интерфейс с пользователем
- 7.3.2. Операционные оболочки
- 7.3.3. Средства контроля и диагностики
- 7.3.4. Системы программирования
- 7.4. Системы управления базами данных
- 7.4.1. Основные понятия
- 7.4.2. Реляционный подход к управлению бд
- «Магазины»
- «Владельцы»
- «Магазины-Владельцы»
- «Поставки»
- «Товар»
- «Поставки»
- 7.4.3. Назначение и классификация субд
- 7.4.4. Средства описания и манипулирования данными в субд
- 7.4.5. Объектно-ориентированные субд
- 7.4.6. Категории пользователей
- 7.5. Прикладное программное обеспечение
- Глава 8. Сети и сетевые технологии
- 8.1. Определение, назначение и классификация сетей
- 8.2. Способы передачи информации, коммутация и маршрутизация в сетях
- 8.3. Организация взаимодействия в сетях
- 8.4. Топология сетей и методы доступа
- 8.5. Глобальная сеть Internet
- 8.5.1. Идентификация компьютеров в сети
- 8.5.2. Услуги Internet
- 8.5.3. Всемирная паутина World Wide Web
- 8.5.4. Электронная почта
- 8.5.5. Навигационные средства для Internet
- 8.6. Корпоративные сети на основе технологий Internet
- Глава 9. Защита информации
- 9.1. Информация как продукт
- 9.2. Концепция защищенной вс
- 9.2.1. Основные понятия
- 9.2.2. Этапы разработки системы защиты
- 9.2.3. Общая классификация вторжений и характеристика угроз
- 9.2.4. Система защиты
- 9.2.5. Защита объектов на регистрационном уровне и контроль доступа
- 9.3. Криптографические средства защиты информации
- 9.3.1. Основные понятия
- 9.3.2. Криптографические протоколы
- 9.3.3. Электронно-цифровые подписи и открытые сделки
- 9.3.4. Использование криптографической защиты в программных продуктах
- 9.3.5. Условия и ограничения использования криптографической защиты
- 9.4. Программные закладки и вирусы
- 9.5. Хакеры и проблема безопасности информационных систем
- 9.6. Защита информации от потери в результате сбоев
- 9.7. Правовая защита информации и программного обеспечения
- Глава 10. Интегрированные пакеты прикладных программ офисного назначения
- 10.1. Общая характеристика офисных пакетов
- 10.2. Основы редактирования текстовых документов
- 10.3. Использование электронных таблиц
- 10.4. Системы электронного перевода
- 10.5. Системы оптического распознавания текстов
- 10.6. Интеграция систем распознавания текстов, компьютерного перевода и офисных пакетов
- 10.7. Электронные презентации
- 10.8. Графические редакторы
- 10.9. Правовые системы
- 10.10. Учетные системы
- Глава 11. Системы аналитической обработки данных и искусственного интеллекта
- 11.1. Средства анализа данных математических пакетов
- 11.2. Введение в системы искусственного интеллекта
- 11.2.1. Основы экспертных систем
- 11.2.2. Представление и использование нечетких знаний
- 11.2.3. Нейронные системы и сети
- 11.2.4. Системы извлечения знаний
- 11.2.5. Инструментальные средства создания интеллектуальных приложений
- Раздел 3. Современные информационные технологии в экономике и управлении
- Глава 12. Основные понятия
- Глава 13. Эволюция информационных технологий
- Глава 14. Классификация информационных систем
- Глава 15. Корпоративные системы
- 15.1. Типовые технические решения
- 15.2. Корпоративные информационные порталы
- 15.3. Серверы BizTalk как основа средств интеграции информационных систем
- Глава 16. Методы и средства разработки информационных систем
- 16.1. Жизненный цикл информационных систем
- 16.1.1. Процессы жизненного цикла ис
- 16.1.2. Модели жизненного цикла
- 16.2. Методы и средства структурного анализа
- 16.3. Объектно-ориентированный подход к разработке информационных систем
- 16.4. Компонентно-ориентированные средства разработки ис
- Глава 17. Стандарты создания информационных систем
- 17.1. Стандарты кодирования и представления информации
- 17.1.1. Единая система классификации и кодирования технико-экономической и социальной информации
- 17.1.2. Нормативная база системы классификации и кодирования
- 17.2. Унификация и стандартизация документов
- 17.3. Поддержка стандартов управления бизнес-системами
- 17.3.1. Информационные технологии и реинжиниринг
- 17.3.2 Описание стандарта mrp II
- Стратегическое планирование
- Бизнес-планирование
- Планирование объемов продаж и производства
- Планирование ресурсов
- Главный план-график производства
- Общее планирование мощностей
- Mrp, или планирование потребностей в материалах
- Crp, или планирование потребностей в мощностях
- Drp, или планирование потребностей в распределении
- Глава 18. Основы электронной коммерции
- 18.1. Этапы развития электронной коммерции
- 18.2. Секторы рынка электронной коммерции
- 18.3. Инструментарий электронной коммерции
- 18.4. Электронные платежные системы
- Глава 19. Введение в мобильный бизнес
- 19.1. Возможности мобильного бизнеса
- 19.2. Обзор существующих технологий мобильного бизнеса
- 19.2.1. Терминальные устройства
- 19.2.2. Современные технологии построения цифровых каналов связи
- 19.2.3. Стандарты мобильного Internet
- 19.2.4. Проблемы мобильного Internet
- 19.2.5. Операционные системы для мобильных устройств
- 19.2.6. Средства разработки приложений мобильного бизнеса
- Библиографический список