Прылады, якія ўваходзяць у склад працэсара: апісанне, функцыі

Сёння ў дамах пераважнай большасці жыхароў развітых краін ёсць па некалькі кампутараў, а таксама планшэтаў і іншых мабільных прылад. «Сэрцам» любога з іх з'яўляецца працэсар (ЦП або CPU). Ён мае складаную будову. Каб зразумець, як працуе ПК, варта даведацца, што ўваходзіць у склад працэсара.

Прызначэнне і функцыі

Перш чым вывучаць прылады, якія ўваходзяць у склад працэсара, варта даведацца, для чаго ён прызначаны. Такім чынам, працэсар - цэнтральнае прылада ПК. Яго прызначэнне - гэта:

• кіраваць працай ЭВМ, вынікаючы зададзенай праграме;
• выконваць аперацыі апрацоўкі інфармацыі.

Прылады, якія ўваходзяць у склад працэсара

На дадзены момант ЦП ўяўляе сабой спецыяльную інтэгральную мікрасхему.

Прылады, якія ўваходзяць у склад працэсара, - гэта:

• рэгістр;
• кэш-памяць;
• шыны дадзеных і адрасоў;
• АЛУ (арыфметыка-лагічнае прылада);
• матэматычны супрацэсара.

рэгістр

Гэта блок вочак памяці, якія ўтвараюць звышхуткіх аператыўную памяць ўнутры ЦП. Ён выкарыстоўваецца ім самім і недаступны праграмістам. Аб'ём памяці складае ўсяго некалькі сотняў байт.

Рэгістры ЦП дзеляцца на 2 тыпу: агульнага прызначэння і адмысловыя.

Рэгістры 1-га тыпу выкарыстоўваюцца, калі выконваюцца аперацыі лагічнага і арыфметычнага тыпу або аперацыі такіх дадатковых набораў інструкцый, як SSE, MMX і пр.

У рэгістрах другога тыпу ўтрымліваюцца сістэмныя дадзеныя, якія патрабуюцца для працы працэсара. Да іх ставяцца рэгістры кіравання, сістэмных адрасоў, адладкі і пр. Доступ да іх жорстка рэгламентаваны.

Акрамя таго, да такіх прыладам ставіцца лічыльнік каманд, які змяшчае адрас каманды, да выканання якой ЦП прыступіць на наступным такце працы.

Кэш-памяць

Прылады, якія ўваходзяць у склад працэсара, досыць разнастайныя. Да іх адносіцца і кэш. Ён уяўляе сабой сверхоперативную памяць. Мэта яе выкарыстання - паскорыць працу ПК. Для гэтага пры доступе ЦП ў памяць перш за ўсё вырабляецца праверка, захоўваюцца Ці ў кэш запытаныя дадзеныя. З гэтай мэтай параўноўваюць адрас паступіў запыту са значэннямі ўсіх тэгаў кэша, дзе могуць захоўвацца гэтыя дадзеныя. Супадзення кэш-лініі з тэгам называецца трапленнем (cache hit). У зваротным жа выпадку фіксуецца кэш-промах. Cache hit дазваляе працэсару неадкладна вырабіць чытанне або ажыццявіць запіс дадзеных у лініі з супалі тэгам. Мерай эфектыўнасці cache для абранага алгарытму (праграмы) з'яўляецца стаўленне ліку удавшихся зваротаў да кэшу да агульнай колькасці запытаў працэсара да памяці, званае рэйтынгам трапленняў.

ALU

Хоць некаторыя прылады, якія ўваходзяць у склад працэсара, маюць уласную памяць, АЛУ ўяўляе сабой спецыяльную камбінацыйную схему без элементаў ўласнай памяці. Яе прызначэннем з'яўляецца рэалізацыя найважнейшых аперацый працэсу апрацоўкі дадзеных:

• прымае на 2 ўваходу 2 аперанда (змесціва 2 рэгістраў і інш.);
• фарміруе і выдае на выхад вынік аперацыі.

Яна заключаецца ў выкананні набору простых арыфметычных аперацый (АТ), якія падраздзяляюцца на 3 асноўныя катэгорыі: лагічныя, арыфметычныя і аперацыі над бітамі. АТ - гэта працэдуры апрацоўкі дадзеных (адніманне, складанне, множанне або дзяленне), аргументы і вынік якіх уяўляюць сабой колькасці. Яны адрозніваюцца ад лагічных аперацый. Пад імі маюцца на ўвазе працэдуры, якія ажыццяўляюць пабудову складаных выказванняў (І, НЕ, АБО).

Арыфметыка-лагічнае прылада складаецца з рэгістраў, элемента кіравання і суматара з лагічнымі схемамі. Яно функцыянуе ў адпаведнасці з кодамі аперацый, што выконваюцца над зменнымі, якія змяшчаюцца ў рэгістры.

Шыны дадзеных і адрасоў

Гэтыя прылады, якія ўваходзяць у склад працэсара, ўяўляюць сабой набор правадыроў. Першае з іх прызначана для перадачы адрасу вочка памяці, у якую перасылаюцца дадзеныя. Па кожным з іх перадаецца 1 біт. Ён адпавядае 1 лічбе ў адрасе. Павелічэнне колькасці правадыроў, якія выкарыстоўваюцца для фарміравання адрасы, дае магчымасць маркіраваць большая колькасць вочак. Разраднасцю шыны вызначаецца максімальны аб'ём памяці, які можа быць адрасуем працэсарам.

Калі шыну дадзеных параўнаць з аўтастрадай і лічыць яе разраднасць з колькасцю палос руху, тады шына адрасу асацыюецца з нумарацыяй вуліц або дамоў. Лік яе ліній роўна колькасці лічбаў (знакаў) у нумары дома. Такім чынам, калі на канкрэтнай вуліцы нумары дамоў складаюцца больш чым з 2 дзесятковых лічбаў, то лік размешчаных на ёй дамоў не можа перавышаць 100 (т. Е. 102). Пры 3-знакавых нумарах лік магчымых адрасоў павялічваецца да 103.

Шыны адрасы і дадзеных з'яўляюцца незалежнымі, і распрацоўшчыкі мікрасхем самі выбіраюць іх разраднасць па сваім меркаванні. У той жа час чым у шыне дадзеных больш разрадаў, тым іх больш і ў шыне адрасу. Іх разраднасць - паказчык магчымасцяў канкрэтнага працэсара. У прыватнасці, у шыне дадзеных ёю вызначаецца здольнасць працэсара ў пытанні абмену інфармацыяй, а разраднасць шыны адрасу паказвае на аб'ём памяці, з якім у яе ёсць магчымасць працаваць.

матэматычны супрацэсара

Працягваючы разглядаць, што ўваходзіць у склад працэсара кампутара, нельга не сказаць некалькі слоў і пра гэту прыладу. Яно прызначана для пашырэння магчымасцяў ЦП і забеспячэння яго функцыянальнасці з дапамогай модуля так званых аперацый з якая плавае коскі, для працэсараў, якія не маюць інтэграванага модуля.

Матэматычны супрацэсара не адносіцца да ліку абавязковых элементаў ПК, і ад яго можна адмовіцца. Раней шматлікія вытворцы так і паступалі, зыходзячы з меркаванняў эканоміі.

Аднак пры вырашэнні задач, якія патрабуюць выканання мноства матэматычных вылічэнняў (пры навуковых або інжынерных разліках), давялося вырашаць пытанне аб павышэнні прадукцыйнасці ПК.

Калі раней модуль матэматычнага супрацэсара ўсталёўвалі на матчыну плату ў якасці асобнага чыпа, то ў сучасных персанальных кампутарах выкарыстанне гэтай прылады ў такім фармаце не патрабуецца, так як яно першапачаткова ўбудавана ў цэнтральны працэсар.

Іншыя прылады ПК

Персанальны кампутар - гэта вельмі складаная і зладжана працуе сістэма.

Усе магчымыя прылады, якія ўваходзяць у склад кампутара, пералічыць у двух словах немагчыма.

Акрамя працэсара, ПК ўключае ў сябе таксама:

• матчыну плату з раздымам падлучэння ЦП;
• назапашвальнікі на цвёрдым і гнуткім магнітных дысках ;
• блок сілкавання;
• аператыўную памяць;
• назапашвальнікі на кампакт- і dvd-дысках;
• раздымы (парты) для дадатковых прылад і інш.

Акрамя таго, выкарыстоўваюцца розныя перыферычныя прылады, такія як:

• кампутарная мыш;
• клавіятура;
• мікрафон;
• дынамікі і пр.

Цяпер вы ведаеце, што ўсе магчымыя прылады, якія ўваходзяць у склад кампутара, - гэта часткі складанай сістэмы, кіраванай працэсарам. Яго роля цяжка пераацаніць, бо ад яго нармальнага функцыянавання залежыць праца ПК. На дадзены момант спецыялісты прагназуюць, што ў бліжэйшыя дзесяцігоддзі матэрыяльная частка працэсараў зведае істотныя змены. Гэта звязана з тым, што тэхналагічны працэс састарэе, на змену звыклым ПК прыйдуць квантавыя, біялагічныя і інш. Кампутары.