Процессор компьютера.

Процессор – это центральное устройство компьютера. Он выполняет находящиеся в оперативной памяти команды программы и «общается» с внешними устройствами благодаря шинам адреса, данных и управления.

К обязательным компонентам процессора относятся арифметико-логического (исполнительное) устройство (АЛУ) и устройство управления (УУ). Выполнение процессором команды предусматривает: арифметические действия, логические операции, передачу управления (условную и безусловную), перемещение данных из одного места памяти в другое и координацию взаимодействия различных устройств ЭВМ. Выделяют 4 этапа обработки команды процессором: выборка, декодирование, выполнение и запись результата.

У компьютеров четвертого поколения функции центрального процессора выполняет микропроцессор (МП) – сверхбольшая интегральная схема (СБИС), реализованная в едином полупроводниковом кристалле кремния или германия площадью меньше 0,1 кв.см. Знание модели МП, установленного на системной плате ком­пьютера, позволяет судить, к какому классу оборудования принад­лежит компьютер. Микропроцессоры различаются рядом важных характеристик:

1. Тактовая частота обработки информации. Тактом называют интервал времени между началом подачи двух последовательных импульсов электрического тока, синхронизирующих работу различных устройств компьютера. Тактовая частота определяется как количество тактов в секунду и измеряется в мегагерцах (1 МГц = 1 млн тактов/с). Тактовая частота влияет на скорость работы, быстродействие МП. Специальные импульсы для от­счета времени для всех электронных устройств вырабатывает так­товый генератор частоты, расположенный на системной плате. Его главный элемент представляет собой кристалл кварца, обладаю­щий стабильностью резонансной частоты. Переход к микропроцессору с большей тактовой частотой означает повышение скорости обработки информации. Говоря о быстродействии процессора, имеют в виду количество операций, выполняемых им в секунду. Один из способов повышения быстродействия МП — исполь­зование кэш-памяти. Это позволяет избежать циклов ожидания в работе МП, пока информация из соответствующих схем памяти ус­тановится на системной шине данных компьютера. Таким образом, кэш-память функционально предназначена для согласования ско­рости работы сравнительно медленных устройств с относительно быстрым МП. Благодаря преимуществам в архитектуре процес­соры с меньшей тактовой частотой могут иметь большее быстро­действие. Для улучшения показателей при выполнении операций с пла­вающей запятой, на которые даже самые мощные универсальные микропроцессоры тратят достаточно много времени, создано и ис­пользуется специальное устройство — математический сопроцес­сор. Это интегральная схема, работающая во взаимодействии с центральным МП. Она предназначена только для выполнения математических операций. В них нет нужды, если работа на компь­ютере выполняется с базами данных или с обычными текстовыми редакторами, но если работают с электронными таблицами, с трех­мерной графикой, издательскими пакетами, пакетами САПР, спе­циальными программами по математическому моделированию, то отсутствие математического сопроцессора нежелательно. Поэтому все МП фирмы intel, начиная с 486, имеют встроенные сопроцес­соры, что заметно повышает их производительность.

2. Разрядность. Это число одновременно обрабатываемых процессоров битов. Процессор может быть 8-, 16-, 32-, 64-разрядным. Вместе с быстродействием разрядность характеризует объем информации, перерабатываемый процессором за единицу времени.

3. Адресное пространство (адресация памяти). Одна из функций процессора состоит в перемещении данных, в организации их обмена с внешними устройствами и оперативной памятью. При этом процессор формирует код устройства, а для ОЗУ — адрес ячейки памяти. Код адреса передается по адресной шине. Объем физически адресуемой МП оперативной памяти называется его адресным пространством, Он определяется раз­рядностью внешней шины адреса. Поэтому раз­рядность процессора часто уточняют, записывая, например для 180386 — 32/32, что означает: МП имеет 32-разрядную шину данных и 32-разрядную шину адреса, то есть одновременно обра­батывает 32 бита информации, а объем адресного пространства микропроцессора составляет 2³² = 4 Гбайта.