Posted in Информатика

Информатика что такое процессор: Процессор — урок. Информатика, 7 класс.

Содержание

Процессор — урок. Информатика, 7 класс.

Процессор является центральным устройством и выполняет команды программы, которые хранятся в оперативной памяти.

Команда программы поступает в процессор по шине данных и декодируется, т. е. определяется, какие действия необходимо выполнить и какие данные для этого требуются.

 

Данные запрашиваются из оперативной памяти, для этого по шине адреса передаются их адреса, а по шине управления — сигнал на считывание.

Считанные данные передаются в процессор по шине данных.

 

Декодированная команда и данные передаются в АЛУ (арифметико-логическое устройство), где отдельно обрабатываются целочисленные данные, и отдельно — данные в форме чисел с плавающей запятой.

 

Результаты обработки передаются по шине данных в оперативную память, одновременно по шине адреса передаются адреса ячеек памяти, куда данные необходимо записать, а по шине управления передаётся сигнал на запись.

 

Быстродействие процессора существенно больше быстродействия оперативной памяти, поэтому процессор часть времени простаивает в ожидании данных. Чтобы этого не происходило, в современные компьютеры встроена более быстрая, чем оперативная память, кэш-память.

 

Кэш-память разделена на два уровня:

1. В кэш-память второго уровня считывается из оперативной памяти очередная порция команд и данных.

2. Кэш-память первого уровня разделена на две части: в одну часть считываются наиболее нужные процессору данные, а в другую часть — наиболее нужные процессору команды.

 

 

В первых компьютерах процессоры были громоздкими агрегатами, занимавшими целые шкафы и даже комнаты, и были выполнены на большом количестве отдельных компонентов.

 

С начала \(70\)-х годов \(ХХ\) века все необходимые компоненты ЦП размещают в одной полупроводниковой микросхеме — БИС или СБИС (больших или сверхбольших интегральных схемах).

БИС — плоская полупроводниковая пластина размером примерно \(20\)x\(20\) мм, заключённая в плоский корпус с рядами металлических штырьков (контактов).

Например, процессор Intel Core \(2\) Duo с \(4\) МБ кэш-памяти состоит из около \(291\) миллиона функциональных элементов, размеры которых составляют всего около \(0,13\) микрон (1 микрон = 10−6 м).

 

Производительность процессора является его интегральной характеристикой и определяет скорость выполнения приложений.

Производительность процессора прямо пропорциональна разрядности процессора, его частоте, а также количеству команд, выполняемых за один такт: Производительность ≈ Разрядность х Частота х  Кол−во команд за такт.

 

Частота соответствует количеству тактов обработки данных, которые процессор производит за \(1\) секунду.
С момента появления первого процессора частота процессоров увеличилась в \(37 000\) раз (с \(0,1\) МГц до \(3700\) МГц).
Однако увеличение производительности процессоров за счёт увеличения частоты имеет свой предел из-за тепловыделения.

Для отвода тепла от процессора применяют массивные воздушные системы охлаждения (кулеры).

  

Рис. \(1\). Кулер для процессора

Рис. \(2\). Самый первый процессор Intel \(4004\) (\(1971\) год)

 

Рис. \(3\). Intel Core \(i7 2600K Socket LGA1155\), вид снизу, контактные площадки текстолитовой платформы

 

Рис. \(4\). Разъём для установки процессора

Источники:

Рис. 1 Автор: User Smial on de.wikipedia — собственная работа, CC BY-SA 2.0 de, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1066545

Рис. 2 Автор: Thomas Nguyen — собственная работа, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=47684767

Рис. 3 Автор: Eric Gaba, Wikimedia Commons user Sting, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=18667034

Учебный курс «Информатика»

  • Роль ЭВМ в современном мире
  • Историческое развитие вычислительных машин
  • Поколения ЭВМ
  • Архитектура ЭВМ
  • Основные устройства компьютера
  • Разновидности персональных компьютеров
  • Состав системного блока ПК
  • Структура программного обеспечения компьютера
  • Системы программирования и прикладное ПО
  • Компьютерные вирусы
  • Вопросы и упражнения
  • Презентация «Как устроен компьютер»
  • Презентация «Компьютер»
  • Презентация «Магистрально-модульный принцип построения ПК»
  • Презентация «Компьютерная память»
  • Презентация «Внешняя память»
  • Презентация «Логическая структура носителя информации»
  • Презентация «Устройства ввода информации»
    • Процессор

        Процессор — центральный блок компьютера, где производится обработка информации. Он управляет работой всех устройств и производит все логические и арифметические операции.
        Основным устройством процессора является арифметическое устройство (АЛУ — арифметико-логическое устройство). Именно оно выполняет все операции над данными. В состав процессора входит и устройство управления, которое управляет всеми устройствами и отслеживает последовательность выполнения команд.
        В настоящее время процессор аппаратно реализуется в виде БИС (больших интегральных схем). Современные процессоры типа PENTIUM содержат в себе миллионы функциональных элементов. Процессор может обрабатывать числовую, текстовую, графическую, видео- и звуковую информацию.
        Процессор работает в тесном контакте с микросхемой, которая называется генератором тактовой частоты (ГТЧ). ГТЧ вырабатывает периодические импульсы, синхронизирующие работу всех узлов компьютера. Это своеобразный метроном внутри компьютера. В ритме этого метронома работает процессор. Тактовая частота равна количеству тактов в секунду. Такт — это промежуток времени между началом подачи текущего импульса и началом подачи следующего. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Ясно, что если «метроном стучит» быстрее, то и процессор работает быстрее. Тактовая частота измеряется в мегагерцах — МГц. Частота в 1 МГц соответствует миллиону тактов в 1 секунду. Вот некоторые характерные тактовые частоты микропроцессоров: 130 МГц, 266 МГц, 1000 МГц, 2000 МГц, 3 ГГц и др.


    Память компьютера

        Вся вводимая информация попадает в запоминающее устройство или память машины, где она хранится до момента, когда понадобится.
        Носитель информации – это физическая среда, в которой она фиксируется.
        В роли носителя могут выступать бумага, фотопленка, клетки мозга, перфокарты, перфоленты, магнитные ленты и диски или ячейки памяти компьютера. Современная техника предлагает все новые и новые разновидности носителей информации. Для кодирования информации в них используются электрические, магнитные и оптические свойства материалов. Разрабатываются носители, в которых информация фиксируется даже на уровне отдельных молекул.

        Память ЭВМ бывает внутренней и внешней. Внутренняя память включает в себя постоянную и оперативную.
        Постоянная память (ПЗУ — постоянное запоминающее устройство). Особенностью ПЗУ является то, что из него в процессе работы можно только считывать информацию, а записывать нельзя. Характерной чертой ПЗУ является сохранение информации при отключенном питании компьютера. Записанная в ПЗУ информация заносится один раз (обычно в заводских условиях) и сохраняется постоянно (при включенном и выключенном компьютере) в течении всего периода эксплуатации ПК и не может быть изменена в процессе работы. ПЗУ — быстрая, энергонезависимая память. В ПЗУ хранится информация, присутствие которой постоянно необходимо в компьютере. Обычно это компоненты операционной системы (программы контроля оборудования, программа первоначальной загрузки ЭВМ и пр.)
        В современных ПК есть быстрая память еще одного вида, имеющая специальное назначение. Это видеопамять. Видеопамять хранит код изображения, выводимого на дисплей.
        Оперативная память (ОП) — это устройство компьютера, предназначенное для хранения данных (исходных, промежуточных и конечных) и программ (набора команд). Всё, что вы вводите в ЭВМ, запоминается в ОЗУ (оперативно-запоминающем устройстве). Английское название ОЗУ — Random Access Memory (RAM), что переводится как «память с произвольным доступом». Этим названием подчеркивается тот факт, что процессор может обращаться к ячейкам памяти в произвольном порядке, при этом время чтения/записи информации для всех ячеек одинаково (оно измеряется микросекундами).
        В информацию, хранящуюся в ОЗУ, можно внести изменения. При выключении ПК вся информация в ОЗУ стирается. Эту память называют оперативной, т.к. она позволяет с очень большой скоростью записывать и передавать информацию. Однако объём ОП ограничен, поэтому существует необходимость подключить внешнюю память. Физически ОП изготавливается в виде БИС, имеющих различную информационную ёмкость.
        Для ускорения доступа к данным используется специальное устройство, называемое кэш-памятью. Кэш-память — это «сверхоперативная» память сравнительно небольшого объема (обычно до 520000 символов), построенная на иной элементной базе, чем оперативная память. В кэш-памяти хранятся наиболее часто используемые участки оперативной памяти. При обращении процессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти. Поскольку время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к оперативной памяти, то среднее время доступа к памяти уменьшается.
        Внешняя память как бы заменяет книги с описанными в них программами и алгоритмами. К устройствам внешней памяти или ВЗУ (внешним запоминающим устройствам) относятся:
        • Накопители на гибких магнитных дисках
        • Накопители на жестких магнитных дисках
        • Дисководы для работы с лазерными компакт дисками
        • Магнитооптические системы
        • Стримеры
        • Флеш-диски
        Основное назначение внешней памяти — долговременное хранение большого количества информации. Для пользователя имеют существенное значение некоторые технико-экономические показатели внешних запоминающих устройств и носителей информации: информационная ёмкость, скорость обмена информацией, надёжность её хранения и стоимость.



    Магнитные носители

        Первые компьютеры использовали в качестве внешней памяти обычные магнитофоны. Сегодня магнитофоны используются лишь для резервного копирования содержимого жёстких магнитных дисков (МД), т.к. на дисках можно потерять информацию «благодаря» компьютерным «вирусам». Магнитофон со специальными возможностями, который записывает информацию с компьютера на специальную кассету с магнитной лентой (МЛ), называется

    стриммером. Кассета стриммера имеет очень большой объём и позволяет хранить информацию со всего жёсткого диска.
        В основу записи, хранения и считывания информации на магнитные носители положен магнитный принцип: в процессе записи носитель перемещается относительно головки с сердечником из магнитомягкого материала, электрические импульсы создают в головке магнитное поле, которое последовательно намагничивает или не намагничивает элементы носителя.
        При считывании информации намагниченные участки носителя вызывают в головке импульс тока, что позволяет качественно распознать информацию. Способ записи и считывания информации на МЛ и МД аналогичен работе обычного магнитофона.
        Жёсткий диск — это пластинка из немагнитного материала, на поверхность которой нанесён магнитный слой. Среднее время его безотказной работы — сотни тысяч часов. Жёсткие магнитные диски состоят из нескольких дисков, размещённых на одной оси и вращающихся с большой угловой скоростью (несколько тысяч оборотов в секунду), заключённых в металлический корпус. Головки считывания/записи передвигаются сразу по всем поверхностям дисков.
        Жесткий магнитный диск (ЖМД), или винчестер, предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых пакетов программ, текстовых редакторов и т. д. Современные ЖМД имеют скорость вращения от 3600 до 7200 об/мин. Это может быть стеклянный диск (с металлической поверхностной пленкой, например кобальтовой), не чувствительный к температуре. Информационная емкость — до 48 млрд. символов.

    Это интересно!

        Сравнительно новое понятие: флеш-диск. Это устройство для долговременного хранения данных, с возможностью многократной перезаписи, реализованное на микросхемах памяти (т.е. также, как ОЗУ). Достоинства: малая мощность, надёжность в работе, малогабаритность, устойчивость к ударам, отсутствие механических и движущихся частей, объем памяти от 2 до 200 Мб и даже до 1,7 Гб. Недостаток — высокая цена устройства. Несмотря на дороговизну, похоже, что флеш-диски со временем вытеснят винчестеры.

        Гибкие магнитные диски используются для обмена программами между компьютерами и при поставке программных продуктов. Гибкие МД (ГМД) предназначены для переноса документов и программ с одного компьютера на другой, хранения архивных копий и информации, не используемой постоянно на компьютере.
        Гибкие диски помещаются в конверт из плотной бумаги или в пластмассовый корпус. В центре диска имеется отверстие для обеспечения вращения диска в дисководе. В защитном конверте имеется продолговатое отверстие, через которое производится запись/считывание информации. На боковой кромке дискет находится маленький вырез, позволяющий производить запись, но если вырез заклеить, запись становится невозможной (диск защищён). В некоторых дискетах защиту от записи обеспечивает предохранительная защелка в левом нижнем углу пластмассового корпуса.
        Гибкий МД диаметром 5,25 дюйма использовались до середины 80-х годов 20 века и могли хранить до 1,5 млн. символов информации. Дискеты размером 5,25 дюйм не обеспечивали хорошей физической защиты носителю. В настоящее время ещё используются ГМД диаметром 3,5 дюйма, которые имеют емкость 1,8 млн. символов. Защита магнитного слоя является особенно актуальной, поэтому сам диск спрятан в прочный пластмассовый корпус, а зона контакта головок с его поверхностью закрыта от случайных прикосновений специальной шторкой, которая автоматически отодвигается только внутри дисковода.

    Это интересно!

        Любой магнитный диск первоначально к работе не готов. Для приведения его в рабочее состояние он должен быть отформатирован, т. е. должна быть создана структура диска. Информация на ГМД хранится на магнитных концентрических дорожках, разделенных на сектора, отмеченных магнитными метками, а у ЖМД есть еще и цилиндры — совокупность дорожек, расположенных друг над другом на всех рабочих поверхностях дисков. Все дорожки магнитных дисков на внешних цилиндрах больше, чем на внутренних. Следовательно, при одинаковом количестве секторов на каждой из них плотность записи на внутренних дорожках должна быть больше, чем на внешних. Количество секторов, емкость сектора, а, следовательно, и информационная емкость диска зависят от типа дисковода и режима форматирования, а также от качества самих дисков.

        Недостатками магнитных носителей являются способность разрушения магнитного слоя при частом считывании информации и от воздействия магнитных полей и явление «жевания» ленты. Достоинство — возможность записывать информацию множество раз.



    Оптические носители

        Существуют накопители на оптических дисках (CD-ROM), где информация записывается лазером. Внешне они ничем не отличаются от звуковых компакт-дисков. Диски CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) обладают емкостью до 3 млрд. символов информации, высокой надежностью хранения информации, долговечностью (прогнозируемый срок его службы при качественном исполнении — до 30-50 лет).

    Это интересно!

        Процесс изготовления с CD-ROM состоит из нескольких этапов. Сначала подготавливают информацию для мастер-диска (первого образца), изготавливают его и матрицу тиражирования. Закодированная информация наносится на мастер-диск лазерным лучом, который создает на его поверхности микроскопические впадины, разделяемые плоскими участками. Цифровая информация представляется чередованием впадин (не отражающих пятен) и отражающих свет островков. Копии негатива мастер-диска (матрицы) используются для прессования самих компакт-дисков. Тиражируемый компакт-диск состоит из отражающего и защитного слоев. В качестве отражающей поверхности обычно используется тонко запыленный алюминий. В отличие от магнитных дисков, дорожки которых представляют собой концентрические окружности, CD-ROM имеет всего одну физическую дорожку в форме спирали, идущей от наружного края диска к внутреннему (как на грампластинке).

        CD-ROM накопители используют оптический принцип чтения информации. Лазерный луч падает на поверхность вращающегося CD-ROM диска и луч отражается в нём с интенсивностью, соответствующей значениям 0 и 1. Лазерный луч попадает на отражающий свет островок, отклоняется на фотодетектор, интерпретирующий его как двоичную единицу. Луч лазера, попадающий во впадину, рассеивается и поглощается — фотодетектор фиксирует двоичный ноль.
        Для загрузки компакт-диска в дисковод используется либо одна из разновидностей выдвижной панели, либо специальная прозрачная кассета. Выпускают устройства, которые позволяют самостоятельно записывать специальные компакт-диски. В отличие от обычных, данные диски имеют отражающий слой из золота. Это, так называемые, перезаписываемые CD-R. Подобные диски обычно служат как мастер-диски для дальнейшего тиражирования или создания архивов.
        Резерв повышения емкости — повышение плотности записи путем уменьшения длины волны лазера. Так появились компакт-диски, способные хранить почти 5 млрд. символов информации на одной стороне и 10 млрд. символов — на двух сторонах. Планируется также создание двухслойной схемы записи, т.е. когда на одной стороне носителя будут две разнесенные по глубине поверхности с записанными данными. В этом случае информационная емкость компакт диска возрастает до 9 млрд. символов на одной стороне.
        Недостатком CD-ROM диска является занесение информации на носитель только один раз. Достоинство CD-ROM диска — бесконечное считывание информации без потерь.
        Похоже, ставшие привычными компакт-диски CD-ROM вскоре отойдут в прошлое. Уже широко используются компакт-диски с возможностью перезаписи (CD-RW, CD-ReWritablie). CD-RW диски сняли принципиальное ограничение CD-ROM, связанное с возможностью лишь с однократной записи информации. Запись на CD-R диске возможна только один раз и производится пользователем с помощью компактного и недорогого записывающего дисковода.
        Появились цифровые лазерные DVD-диски. Основное их отличие — это более высокая плотность записи. Так, преобладающим на компьютерном рынке является диск диаметром 120 мм и ёмкостью до 5 миллиардов символов. Считается, что ёмкость DVD-дисков может достигать 15 миллиардов символов.
        Различают DVD-ROM и DVD-RAM диски. DVD-ROM только для чтения. DVD-RAM для чтения и записи. Для чтения DVD-дисков требуется специальный дисковод, который читает и CD-ROM тоже.

    Магнитооптические носители

        Одно из достижений XX столетья — магнитооптические диски. В них используются достоинства магнитных и оптических носителей: многократность записи и многократность считывания. Магнитооптические диски могут оказаться одним из самых жизнеспособных устройств, предназначенных для хранения данных. Дело в том, что CD-ROM удобны для хранения информации, а в работе с ней они оказываются медленнее, чем жесткие магнитные диски. Поэтому обычно с компакт-дисков информацию переписывают на МД, с которым и работают. Такая система не годится, если работа связана с базами данных, которые ввиду большой информационной емкости как раз выгоднее размещать на CD-ROM. Кроме того, компакт-диски, используемые в настоящий момент на практике, не являются перезаписываемыми. Магнитооптические диски лишены этих недостатков. Здесь объединены достижения магнитной и оптической технологий. На них можно записывать информацию и быстро считывать ее. Они сохраняют все преимущества ГМД (переносимость, возможность отдельного хранения, увеличение памяти компьютера) при огромной информационной емкости.
        В магнитооптических системах магнитная запись производится на поверхность компакт-диска, предварительно сильно разогретую лазерным лучём. Первые магнитооптические диски внешне напоминали дискету 3,5 дюйм. Затем были созданы диски размером 5,25 дюйм, которые также помещались в пластиковый корпус. После этого появились магнитооптические диски без корпуса, т.е. точно такие же, как обычные лазерные аудио-диски и об этих достижениях было сказано выше.


    Устройства ввода-вывода информации

        Устройства ввода-вывода информации организуют диалог пользователя с ЭВМ.
        Чтобы ЭВМ выполняла полезные функции по обработке информации, её нужно прежде всего ввести. Клавиатура — самое известное и распространённое устройство ввода информации в компьютер. На физическом уровне оно представляет собой совокупность механических датчиков, воспринимающих давление на клавиши и замыкающих тем или иным способом определённую электрическую цепь. К устройствам ввода информации в ЭВМ относится и графический манипулятор — «мышка». Он позволяет управлять состоянием объектов, выведенных на экран: меню, световых кнопок и др. Разновидностью графического манипулятора «мышь» является «трекбол», здесь движение манипулятора осуществляется с помощью большого шарика внутри. Он не требует коврика, не занимает много места на столе, шарик вращают рукой.
        Существует большое количество других конструкций мыши, например:
        1. Беспроводная мышь — сигналы от мыши передаются с помощью радиопередатчика.
        2. Оптическаямышь – использует специальный коврик и луч света вместо шарика.
        3. Ножная мышь.
        Джойстик (используется в игровых приставках) вводит координатно-числовую информацию, необходимую для реализации игр, с помощью пальцев рук; графический планшет (дигитайзер) обеспечивает ввод данных (координат точек и кривых) с большой точностью; устройство «световое перо», которое захватывает и перемещает точку или курсор на экране дисплея, тоже позволяет вводить информацию в компьютер; сканер — устройство ввода, сканирующее по строкам любой рисунок и передающее информацию о нём в персональный компьютер (используется в издательствах, в хорошо оснащённых фотолабораториях).
    Принцип работы сканера заключается в следующем: сканируемое изображение освещается белым светом. Отражённый свет через уменьшающую линзу попадает на фоточувствительный полупроводниковый элемент. Каждая строка сканирования соответствует определённым значениям напряжения на нём, затем значения напряжения преобразуются в цифровую форму. Сканеры бывают ручные, планшетные и барабанные. Ручные практически не выпускаются. Наивысшее качество обеспечивают барабанные сканеры. Различают черно-белые и цветные сканеры. Сканер вводит изображение как множество точек, указав для каждой координаты и номер цвета. По этим данным вводится в память копии изображения. Если вводить текст с помощью сканера, то необходимы специальные программы.
        На заре развития вычислительной техники использовались устройства ввода-вывода информации с перфокарт и перфолент. Люди старой закалки хорошо помнят рулоны перфолент и колоды перфокарт, которые в течение нескольких секунд изрубались в лапшу неисправным считывателем. Они обладали серьёзными недостатками: бумага быстро рвалась, и трудно было исправит ошибки.
        Печатающие устройства, напоминающие обычные печатающие машинки, ранее также использовались для ввода-вывода информации. Но из-за сильного шума при работе этих устройств пользователи отказались от них.
        Дисплей является устройством ввода-вывода текстовой и графической информации, так как в своём составе имеет монитор и клавиатуру. Находят применение три типа монитора: на жидких кристаллах с плоским экраном, газоплазменные мониторы и мониторы с электронно-лучевой трубкой. Мониторы бывают цветными и монохромными.
        Принтеры выводят на бумагу документы и программы (существует несколько разновидностей принтеров: матричные, где печать осуществляется с помощью тонких металлических стержней, ударяющих по бумаге через красящую ленту; струйные, где печать осуществляется микрокаплями специальных чернил, выдуваемых на бумагу с помощью сопел; лазерные принтеры, обеспечивающие самое высокое качество печати, используют принцип ксерографии: изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички красителя). Другие устройства вывода информации на бумагу — графопостроители распечатывают чертежи и графики на бумагу. Колонки предназначены для акустического вывода (воспроизведения) звуковой информации, как уже хранящейся в памяти ПК в виде файлов, так и поступающей в ПК с внешних музыкальных устройств. Все эти устройства иначе называются периферийными.
        Для ввода информации в ЭВМ сейчас используют цифровые видеокамеры и фотоаппараты, всё чаще используются речевые ввод и вывод. Трудно представить, что станет общепринятым завтра. Появились переносные компьютеры без клавиатуры, которые могут распознавать и вводить рукописный текст. Изображение можно выводить на инфошлем — два миниатюрных экрана перед глазами создают стереоизображение. Инфоперчатки могут передавать в компьютер изображения пальцев человека и, получая информацию от компьютера, оказывать сопротивление движениям человека. Инфоскафандры способны воспринимать положение тела человека и по командам компьютера имитировать прикосновение или давление на кожу человека. Все эти инфоустройства позволяют создавать так называемые искусственные реальности (виртуальный мир), где человек оперирует в воображаемом, созданном компьютером мире, получая через свои органы чувств соответствующие комплексы ощущений.

    Презентация по теме «Процессор» — информатика, презентации

    библиотека
    материалов

    Содержание слайдов

    Номер слайда 1

    Процессор

    Номер слайда 2

    Процессор Процессор представляет собой вычислительный и управляющий элемент компьютера, специально выращенный полупроводниковый кристалл.

    Номер слайда 3

    ЦП процессор. Именно ЦП процессор обрабатывает всю информацию, находящуюся в своей памяти и руководит работой других компонентов персонального компьютера. Мозг – процессор. Мощность процессора определяется скоростью сопоставления информации и нужных команд для её обработки.

    Номер слайда 4

    Процессор – это основной элемент компьютера, с помощью которого обрабатывается информация, находящаяся как в собственной памяти, так и в памяти других устройств. Помимо этого, он также руководит работой других устройств. Чем мощнее процессор, тем быстрее работает компьютер в целом.

    Номер слайда 5

    Работа различных приложений основана на выполнении определенной последовательности команд и данных, размещенных в так называемых регистрах процессора.

    Номер слайда 6

    От чего зависит производительность. Тактовая частота, измеряющаяся в мегагерцах это количество выполняемых операций в секунду. Однако по факту, выполнение одной операции может быть разделено на несколько тактов, при этом возможно фактическое снижение ее значения. Однако при мощности современных процессоров незначительное снижение тактовой частоты в ходе выполнения сложных операций совершенно незаметно.

    Реферат по информатике на тему «Процессоры и моделирование работы процессоров»

    Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение города Калининграда средняя образовательная школа №25 с углубленным изучением отдельных предметов им. И.В. Грачева

    Реферат

    по теме: «Процессоры и моделирование работы процессора»

    Реферат составил:

    Ученик 10Б класса

    Фисюк Максим

    Проверил:

    учитель информатики

    первой категории

    Чернышова И.В.

    Калининград

    2020 г.

    Содержание Стр.

    Введение……………………………………………….…………………. 3

    1 История развития процессоров…………………….…………………. 4

    2 Алгоритм работы процессора……………………….………………… 10

    2.1 Устройство процессора…………………….……………………….. 10

    2.2 Алгоритм работы процессора…………………………………………………… 11

    2.3 Прерывание процессора…………………………………………………………… 12

    3 Моделирование работы процессора…………………………………………….. 15

    Заключение…………………………………………………………………………………… 17

    Список источников…………………………………………………………………… 18

    Введение

    Одним из основных устройств современного персонального компьютера является центральный процессор. Который, на первый взгляд, просто выращенный по специальной технологии кристалл кремния. Однако этот кристалл содержит в себе множество отдельных элементов – транзисторов, которые в совокупности и наделяют компьютер способностью «думать».

    История создания микропроцессора началась еще в 50-х годах, когда на смену электронным лампам пришли компактные «электронные переключатели» — транзисторы, затем – интегральные схемы, в которых впервые удалось объединить на одном кристалле кремния сотни крохотных транзисторов. Но все-таки отсчет летоисчисления компьютерной эры ведут с 1971 года, с момента появления первого микропроцессора.

    За три десятка лет, прошедших с этого знаменательного дня, процессоры сильно изменились. Современный процессор — это не просто набор транзисторов, а целая система множества важных устройств.

    1 История развития процессоров

    В настоящее время существуют много фирм по производству процессоров для персональных компьютеров. Это Intel, AMD, Cyrix, VIA, Centaur/IDT, NexGen, и многие другие. Однако наиболее популярными являются Intel и AMD. Развитие процессоров этих ведущих фирм мы и постараемся рассмотреть.

    Однако прежде чем углубляться в историю производства процессоров необходимо дать характеристику некоторым техническим терминам характеризующих процессор.

    Тактовая частота – это скорость работы процессора, а именно количество операций выполненных на протяжении 1 секунды.

    Поколения – поколения процессоров отличаются друг от друга скоростью работы, архитектурой, исполнением и внешним видом. Если просмотреть поколения процессоров фирмы Intel то их было 8 (8088, 286, 386, 486, Pentium, PentiumII, PentiumIII, PentiumIV).

    Модификация –у ведущих и постоянно конкурирующих фирм Intel и AMD есть две модификации процессоров. У Intel это Pentium и Celeron, у AMD это Athlon и Duron. Pentium и Athlon это дорогие процессоры для графических станций или серверов, а Celeron и Duron это процессоры для домашних компьютеров.

    Технология производства – под технологией производства в данном случае понимают размер минимальных элементов процессора. Так в 1999 году фирмы перешли на новую, 0,13 – микронную технологию.

    КЭШ-память первого уровня – небольшая (несколько десятков килобайт) сверхбыстрая память, предназначенная для хранения промежуточных результатов вычислений.

    КЭШ-память второго уровня – эта память более медленная, но она больше от 128 до 512 кбайт.

    Центральный процессор (ЦП; также центра́льное процессорное устройство — ЦПУ; англ. centralprocessingunit, CPU, дословно — центральное обрабатывающее устройство, часто просто процессор) — электронный блок либо интегральная схема, исполняющая машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Иногда называют микропроцессором или просто процессором.

    Изначально термин центральное процессорное устройство описывал специализированный класс логических машин, предназначенных для выполнения сложных компьютерных программ. Вследствие довольно точного соответствия этого назначения функциям существовавших в то время компьютерных процессоров он естественным образом был перенесён на сами компьютеры. Начало применения термина и его аббревиатуры по отношению к компьютерным системам было положено в 1960-е годы. Устройство, архитектура и реализация процессоров с тех пор неоднократно менялись, однако их основные исполняемые функции остались теми же, что и прежде.

    Главными характеристиками ЦПУ являются: тактовая частота, производительность, энергопотребление, нормы литографического процесса, используемого при производстве (для микропроцессоров), и архитектура.

    Ранние ЦП создавались в виде уникальных составных частей для уникальных и даже единственных в своём роде компьютерных систем. Позднее от дорогостоящего способа разработки процессоров, предназначенных для выполнения одной единственной или нескольких узкоспециализированных программ, производители компьютеров перешли к серийному изготовлению типовых классов многоцелевых процессорных устройств. Тенденция к стандартизации компьютерных комплектующих зародилась в эпоху бурного развития полупроводниковых элементов, мейнфреймов и мини-компьютеров, а с появлением интегральных схем она стала ещё более популярной. Создание микросхем позволило ещё больше увеличить сложность ЦП с одновременным уменьшением их физических размеров. Стандартизация и миниатюризация процессоров привели к глубокому проникновению основанных на них цифровых устройств в повседневную жизнь человека. Современные процессоры можно найти не только в таких высокотехнологичных устройствах, как компьютеры, но и в автомобилях, калькуляторах, мобильных телефонах и даже в детских игрушках. Чаще всего они представлены микроконтроллерами, где, помимо вычислительного устройства, на кристалле расположены дополнительные компоненты (память программ и данных, интерфейсы, порты ввода-вывода, таймеры и др.). Современные вычислительные возможности микроконтроллера сравнимы с процессорами персональных ЭВМ десятилетней давности, а чаще даже значительно превосходят их показатели.

    История развития производства процессоров полностью соответствует истории развития технологии производства прочих электронных компонентов и схем.

    Первым этапом, затронувшим период с 1940-х по конец 1950-х годов, было создание процессоров с использованием электромеханических реле, ферритовых сердечников (устройств памяти) и вакуумных ламп. Они устанавливались в специальные разъёмы на модулях, собранных в стойки. Большое количество таких стоек, соединённых проводниками, в сумме представляло процессор. Отличительными особенностями были низкая надёжность, низкое быстродействие и большое тепловыделение.

    Вторым этапом, с середины 1950-х до середины 1960-х, стало внедрение транзисторов. Транзисторы монтировались уже на близкие к современным по виду платы, устанавливавшиеся в стойки. Как и ранее, в среднем процессор состоял из нескольких таких стоек. Возросло быстродействие, повысилась надёжность, уменьшилось энергопотребление.

    Третьим этапом, наступившим в середине 1960-х годов, стало использование микросхем. Первоначально использовались микросхемы низкой степени интеграции, содержавшие простые транзисторные и резисторные сборки, затем, по мере развития технологии, стали использоваться микросхемы, реализующие отдельные элементы цифровой схемотехники (сначала элементарные ключи и логические элементы, затем более сложные элементы — элементарные регистры, счётчики, сумматоры), позднее появились микросхемы, содержащие функциональные блоки процессора — микропрограммное устройство, арифметическо-логическое устройство, регистры, устройства работы с шинами данных и команд.

    Четвёртым этапом, в начале 1970-х годов, стало создание, благодаря прорыву в технологии, БИС и СБИС (больших и сверхбольших интегральных схем, соответственно), микропроцессора — микросхемы, на кристалле которой физически были расположены все основные элементы и блоки процессора. Фирма Intel в 1971 году создала первый в мире 4-разрядный микропроцессор 4004, предназначенный для использования в микрокалькуляторах. Постепенно практически все процессоры стали выпускаться в формате микропроцессоров. Исключением долгое время оставались только малосерийные процессоры, аппаратно оптимизированные для решения специальных задач (например, суперкомпьютеры или процессоры для решения ряда военных задач) либо процессоры, к которым предъявлялись особые требования по надёжности, быстродействию или защите от электромагнитных импульсов и ионизирующей радиации. Постепенно, с удешевлением и распространением современных технологий, эти процессоры также начинают изготавливаться в формате микропроцессора.

    Сейчас слова «микропроцессор» и «процессор» практически стали синонимами, но тогда это было не так, потому что обычные (большие) и микропроцессорные ЭВМ мирно сосуществовали ещё, по крайней мере, 10—15 лет, и только в начале 1980-х годов микропроцессоры вытеснили своих старших собратьев. Тем не менее, центральные процессорные устройства некоторых суперкомпьютеров даже сегодня представляют собой сложные комплексы, построенные на основе микросхем большой и сверхбольшой степени интеграции.

    Переход к микропроцессорам позволил потом создать персональные компьютеры, которые проникли почти в каждый дом.

    Первым общедоступным микропроцессором был 4-разрядный Intel 4004, представленный 15 ноября 1971 года корпорацией Intel. Он содержал 2300 транзисторов, работал на тактовой частоте 92,6 кГц и стоил 300 долларов.

    Далее его сменили 8-разрядный Intel 8080 и 16-разрядный 8086, заложившие основы архитектуры всех современных настольных процессоров. Из-за распространённости 8-разрядных модулей памяти был выпущен дешёвый 8088, упрощенная версия 8086 с 8-разрядной шиной данных.

    Затем последовала его модификация, 80186.

    В процессоре 80286 появился защищённый режим с 24-битной адресацией, позволявший использовать до 16 Мб памяти.

    Процессор Intel 80386 появился в 1985 году и привнёс улучшенный защищённый режим, 32-битную адресацию, позволившую использовать до 4 Гб оперативной памяти и поддержку механизма виртуальной памяти. Эта линейка процессоров построена на регистровой вычислительной модели.

    Параллельно развиваются микропроцессоры, взявшие за основу стековую вычислительную модель.

    За годы существования микропроцессоров было разработано множество различных их архитектур. Многие из них (в дополненном и усовершенствованном виде) используются и поныне. Например, Intel x86, развившаяся вначале в 32-битную IA-32, а позже в 64-битную x86-64 (которая у Intel называется EM64T). Процессоры архитектуры x86 вначале использовались только в персональных компьютерах компании IBM (IBM PC), но в настоящее время всё более активно используются во всех областях компьютерной индустрии, от суперкомпьютеров до встраиваемых решений. Также можно перечислить такие архитектуры, как Alpha, POWER, SPARC, PA-RISC, MIPS (RISC-архитектуры) и IA-64 (EPIC-архитектура).

    В современных компьютерах процессоры выполнены в виде компактного модуля (размерами около 5×5×0,3 см), вставляющегося в ZIF-сокет (AMD) или на подпружинивающую конструкцию — LGA (Intel). Особенностью разъёма LGA является то, что выводы перенесены с корпуса процессора на сам разъём — socket, находящийся на материнской плате. Большая часть современных процессоров реализована в виде одного полупроводникового кристалла, содержащего миллионы, а с недавнего времени даже миллиарды транзисторов.

    2 Алгоритм работы процессора

    2.1 Устройство процессора

    Основные функциональные компоненты процессора

    1. Ядро: Сердце современного процессора — исполняющий модуль. Pentium имеет два параллельных целочисленных потока, позволяющих читать, интерпретировать, выполнять и отправлять две инструкции одновременно.

    2. Предсказатель ветвлений: Модуль предсказания ветвлений пытается угадать, какая последовательность будет выполняться каждый раз когда программа содержит условный переход, так чтобы устройства предварительной выборки и декодирования получали бы инструкции готовыми предварительно.

    3. Блок плавающей точки. Третий выполняющий модуль внутри Pentium, выполняющий нецелочисленные вычисления

    4. Первичный кэш: Pentium имеет два внутричиповых кэша по 8kb, по одному для данных и инструкций, которые намного быстрее большего внешнего вторичного кэша.

    5. Шинный интерфейс: принимает смесь кода и данных в CPU, разделяет их до готовности к использованию, и вновь соединяет, отправляя наружу.

    Рис. 1 Внутреннее строение процессора

    Все элементы процессора синхронизируются с использованием частоты часов, которые определяют скорость выполнения операций. Самые первые процессоры работали на частоте 100kHz, сегодня рядовая частота процессора — 2000MHz, иначе говоря, часики тикают 2000 миллионов раз в секунду, а каждый тик влечет за собой выполнение многих действий. Счетчик Команд (PC) — внутренний указатель, содержащий адрес следующей выполняемой команды. Когда приходит время для ее исполнения, Управляющий Модуль помещает инструкцию из памяти в регистр инструкций (IR). В то же самое время Счетчик команд увеличивается, так чтобы указывать на последующую инструкцию, а процессор выполняет инструкцию в IR. Некоторые инструкции управляют самим Управляющим Модулем, так если инструкция гласит ‘перейти на адрес 2749’, величина 2749 записывается в Счетчик Команд, чтобы процессор выполнял эту инструкцию следующей.

    Многие инструкции задействуют Арифметико-логическое Устройство (АЛУ), работающее совместно с Регистрами Общего Назначения — место для временного хранения, которое может загружать и выгружать данные из памяти. Типичной инструкцией АЛУ может служить добавление содержимого ячейки памяти к регистру общего назначения. АЛУ также устанавливает биты Регистра Состояний (Statusregister — SR) при выполнении инструкций для хранения информации о ее результате. Например, SR имеет биты, указывающие на нулевой результат, переполнение, перенос и так далее. Модуль Управления использует информацию в SR для выполнения условных операций, таких как ‘перейти по адресу 7410 если выполнение предыдущей инструкции вызвало переполнение’.

    Это почти все что касается самого общего рассказа о процессорах — почти любая операция может быть выполнена последовательностью простых инструкций, подобных описанным.

    2.2 Алгоритм работы процессора

    Весь алгоритм работы процессора можно описать в трех строчках

    НЦ

    | чтение команды из памяти по адресу, записанному в СК

    | увеличение СК на длину прочитанной команды

    | выполнение прочитанной команды

    КЦ

    Однако для полного представления необходимо определить логические схемы выполнения тех или иных команд, вычисления величин, а это уже функции Арифметико-логического Устройства.

    Арифметико-логическое устройство (АЛУ)— блок процессора, который под управлением устройства управления (УУ) служит для выполнения арифметических и логических преобразований (начиная от элементарных) над данными, называемыми в этом случае операндами. Разрядность операндов обычно называют размером или длиной машинного слова.

    2.3 Прерывания процессора

    При работе процессорной системы могут возникать особые случаи, когда процессор вынужден прерывать работу текущей программы и переходить к обработке этого особого случая, более срочного и важного. Причинами прерывания текущей программы может быть:

    • внешний сигнал по шине управления — маскируемых прерываний и немаскируемого прерывания;

    • аномальная ситуация, сложившаяся при выполнении команды программы и препятствующую ее дальнейшему выполнению;

    • находящаяся в программе команда прерывания.

    Первая из указанных выше причин относится к аппаратным прерываниям, а две другие — к программным прерываниям. Отметим, что аппаратные прерывания непредсказуемы и могут возникать в любые моменты времени.

    С помощью аппаратных прерываний осуществляется взаимодействие процессора с устройствами ввода-вывода ( клавиатурой, диском, модемом и т.п.), таймером и внутренними часами, сообщается о возникновении ошибки на шине или в памяти, об аварийном выключении сети и т.п. При возникновении аппаратного прерывания процессор выявляет его источник, сохраняет минимальный контекст текущей программы (включая адрес возврата), и переключается на специальную программу — обработчик прерывания ( interrupthandler). Эта программа правильно реагирует на возникшую ситуацию (например, помещает символ с клавиатуры в буфер, считывает сектор с диска и т.п.), что называется 1обслуживанием прерывания. После обслуживания прерывания процессор возвращается к прерванной программе, как будто прерываний не было.

    Программные прерывания обычно называются особыми случаями, или исключениями (exception). Особые случаи возникают, например, при делении на ноль, нарушения при защите по привилегиям, превышении длины сегмента, выходе за границу массива. Как правило, предсказать эти исключения невозможно. Однако встречающаяся в программе 1команда прерывания вполне предсказуема и находится под управлением программиста. Реакция процессора на программное прерывание такое же, как и на аппаратное прерывание, однако его обработка производится 1обработчиком особого случая (exceptionhandler).

    Все особые случаи квалифицируются на:

    Нарушение(fault). Особый случай, который процессор может обнаружить до возникновения фактической ошибки (например — нарушение правил привилегий). После обработки нарушения можно продолжить программу, осуществив повторное выполнение (рестарт) виноватой команды. Иногда это исключение называют отказом.

    Ловушка(trap). Особый случай, который возникает после окончания виноватой программы. После обслуживания ловушки процессор продолжает выполнение программы с команды, находящейся после виноватой. Типичный пример — команда прерывания INT n в процессорах семейства x86 или прерывание при переполнении.

    Авария(abort) — возникает при столь серьезной ошибке, что контекст программы теряется и продолжать ее невозможно. Причину аварии установить нельзя, поэтому рестарт невозможен и ее необходимо прекратить. Иногда авария называется выходом из процесса.

    Обработка всех прерывания и особых случаев происходит, в общем, одинаково и состоит из двух основных этапов. На первом этапе процессор выполняет некоторые «рефлексивные» операции, которые одинаковы для всех прерываний и исключений, и которыми программист управлять не может. На втором этапе запускается созданный программистом обработчик прерывания или исключения. Все служебные действия процессор производит автоматически.

    3 Моделирование работы процессора

    Разгон компьютеров — процесс увеличения тактовой частоты (и напряжения) компонента компьютера сверх штатных режимов с целью увеличения скорости его работы. Повышение частоты может достигать максимального значения, при котором сохраняется стабильность работы системы в необходимом для пользователя режиме. При разгоне повышается тепловыделение, энергопотребление, шум, уменьшается рабочий ресурс.

    Конечная цель разгона — повышение производительности оборудования. Побочными эффектами могут быть повышение шума и тепловыделения, нестабильности, особенно при условии несоблюдения правил, подразумевающих усиление охлаждающего оборудования, улучшения питания компонентов, тонкой настройки разгона.

    Противоположную цель ставит андерклокинг — снизить частоту работы оборудования (и, иногда, необходимого для неё напряжения) и этим достичь снижения тепловыделения, шума, а иногда и нестабильности. Может быть особенно актуальным для тихих помещений, экономии энергии или заряда батареи.

    Могут быть разогнана центральные процессоры, память, видеокарты, матплаты, роутеры и прочее.

    Классическим методом разгона может быть задание параметров через интерфейс BIOS оборудования и установку там более высоких значений частот работы компонентов системы, нежели штатные. Другой метод — перепрошивка BIOS’а альтернативной от штатной микропрограммой, имеющей уже другие параметры частот и напряжения по умолчанию. Третий метод — повышение частот через операционную систему с помощью специального разгонного программного обеспечения.

    Для улучшения охлаждения и снижения уровня шума ставят жидкостное охлаждение, более эффективные и не всегда менее шумные вентиляторы взамен штатных, меняют термопасту, ставят более производительные кулеры. Некоторые типы центральных процессоров подвергаются конструктивной доработке с целью снижения теплового сопротивления между кристаллом и кулером путём удаления защитной крышки процессора и замены термопасты на более новую или на жидкий металл, но уже в самом процессоре, иногда может встречаться припой, который превосходит термопасту по теплопроводности («скальпирование»). Для проверки стабильности используется программное обеспечение, приводящее оборудование в предельный режим нагрузки в тот момент, когда оно уже работает на повышенных частотах.

    Для тестов стабильности компонентов компьютеров используются программное обеспечение такое как: Prime95, AIDA64, Super PI, LINPACK, SiSoft Sandra, BOINC, Memtest86+, OCCT.

    Заключение

    Переход на новые технологии изготовления процессоров, разработка новых алгоритмов их работы является перспективным продвижением данной отрасли. По прогнозам ученых скорость процессоров через 10 лет может достичь 20-ти кратного увеличения по сравнению с современными процессорами.

    Автоматизм работы процессора, возможность выполнения длинных последовательных команд без участия человека – одна из основных отличительных особенностей ЭВМ как универсальной машины по обработке информации.

    Список источников

    1. https://www.bestreferat.ru/referat-61622.html

    2. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B5%D1%81%D1%81%D0%BE%D1%80

    3. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D0%B7%D0%B3%D0%BE%D0%BD_%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B2

    характеристика процессора 7 класс информатика

    Центральный процессор — CPU (central processing unit, что дословно значит «центральное процессорное устройство») — это главный вычислительный электронный блок компьютера. Именно процессор отвечает за обработку всех данных в системе и глобально управляет работой аппаратного обеспечения компьютера.Из чего состоит процессор? Внешне — это небольшая четырехугольная пластина, с одной стороны оснащенная рядами «штырьков» или «ножек» — электрических контактов, которые вставляются в процессорный разъем (сокет) на материнской плате. Внутреннее устройство представляет собой миллионы микроскопических транзисторов, объединенных в единый комплекс — сложнейшую электрическую цепь. Именно они, подобно мозговым клеткам, и выполняют всю вычислительную работу. Транзисторы (переключатели электрического тока в микросхеме) размещаются на подложке из чистого кремния, и всю эту конструкцию иначе называют кристаллом или камнем процессора. Кажется удивительным, что число транзисторов на участке, площадью с булавочную головку, может достигать 200 миллионов — настолько они малы. Процессор — одно из самых сложных технических устройств, производимых человеком.Как работает процессор? Говоря простым языком — последовательно выполняет арифметические операции с данными, загруженными из памяти, согласно определенному алгоритму. Алгоритм команд соответствует логике выполняемой программы.Видов процессоров существует много, выпускаются они для различных целей и разными производителями, поэтому чтобы понимать, чем они между собой различаются, нужно знать их основные характеристики и показатели. Остановимся на характеристиках процессоров подробнее. Следует учесть, что о производительности процессоров не судят, сравнивая их между собой по какому-либо одному показателю (за исключением линейки изделий одного производителя). То есть, утверждение, что лучше тот процессор, у которого больше ядер, без учета остальных критериев будет не верным.Итак, важнейшие характеристики процессора, на которые стоит обращать внимание при выборе.Число ядерЧем больше у процессора ядер, тем большее число операций он может выполнять одновременно без потери производительности. Одноядерные процессоры для персональных компьютеров сегодня уже не выпускаются — наступила эра многоядерности. Именно за счет увеличения числа ядер ведущие производители планируют наращивать мощность процессоров в дальнейшем. Сегодня на персональные рабочие станции устанавливаются, как правило, 2-8 ядерные CPU, а для серверных систем уже существуют и 16-ядерные. В экспериментальных условиях проходят апробирование процессоры, оснащенные более чем 20 ядрами.Увеличение производительности за счет количества ядер особенно ощутимо при исполнении многозадачных программ, в логику которых заложено одновременное выполнение нескольких действий. В то время, как одноядерный процессор выполнял бы задачи последовательно — одну за другой, многоядерный — делает это параллельно.Тактовая частотаЭта характеристика указывает на то, сколько операций выполняет процессор в единицу времени. Многие привыкли считать, что тактовая частота — это показатель производительности, и чем она выше, тем «шустрее» процессор. Утверждение справедливо, если сравнивать между собой поколения CPU одной марки, однако сопоставлять по этому показателю процессоры разных производителей нельзя — при одинаковой тактовой частоте они работают с различной скоростью, поскольку на нее влияют в не меньшей степени и другие характеристики. Например, процессоры марки AMD работают на более низких тактовых частотах, чем Intel, но за один такт производят больше действий.

    Занимательная информатика. Центральный процессор. МангаMOBILE

    Митио С.

    Аннотация

    Простой, последовательный, наглядный и необременительный путь изучения информатики! Читай комиксы манга и становись отличником! Кацураги Аюми, чемпионка по японским шахматам сёги, встречает таинственного незнакомца, который предлагает ей сыграть партию с компьютером. Кто одержит верх в этом поединке — человек или машина? И какую тайную цель преследует загадочный программист? В книге просто и доступно объясняются основы вычислительной техники, рассказывается об устройстве классического центрального процессора (ЦПУ), принципах его работы и областях применения.

    Дополнительная информация
    Регион (Город/Страна где издана):Москва
    Год публикации:2017
    Тираж:500
    Страниц:250
    Формат:70×100/16
    Ширина издания:170
    Высота издания:240
    Вес в гр.:384
    Язык публикации:Русский
    Язык оригинала:Японский
    Тип обложки:Мягкий / Полужесткий переплет
    Цвета обложки:Многоцветный
    Иллюстрирована:Да
    Тип иллюстраций:Чёрно-белые иллюстрации
    Полный список лиц указанных в издании:Митио С.

    Нет отзывов о товаре


    С этим товаром покупают

    Процессор (8 класс) — презентация онлайн

    Процессор
    ➲
    ➲
    ➲
    ➲
    Подготовил
    Ученик
    8 химико-биологического
    класса №1
    Каршков
    Александр
    Процессор — электронный блок либо
    интегральная схема (микропроцессор),
    исполняющая машинные инструкции (код
    программ), главная часть аппаратного
    обеспечения компьютера или программируемого
    логического контроллера. Иногда называют
    микропроцессором или просто процессором.
    ➲
    История появления и развития первых процессоров
    для компьютеров берет своё начало в середине
    двадцатого века. Сейчас уже невозможно себе
    представить, что как-то можно обойтись без
    персональных компьютеров, но не так давно, всего
    каких-то сорок лет назад, слова «компьютер» и
    «процессор» были известны лишь узкому кругу
    специалистов. И лишь в 1971 году произошло
    знаковое событие — никому тогда ещё неизвестная
    фирма Intel из американского города Санта-Клара
    дала жизнь первому микропроцессору
    ➲
    ➲
    Основные поставщики процессоров – это AMD и Intel.
    Сносное соотношение цены и качества свойственно
    для процессоров фирмы AMD. Отличная
    продуктивность вычислительных операций позволяет
    пользователю насладиться качеством работы игр и
    скоростью обработки файлов.
    Процессоры Intel обладают высокой частотой, это
    крайне положительно сказывается на эффективности
    работы и производительности компьютера.

    Оптимальный вариант процессора
    Для обработки видео, тем кто любит проводить время за
    новыми играми и фильмами в HD качестве, могут подойти
    высоко мощные процессоры, такие как Phenom II X4, AMD
    Phenom II X6, Intel core i5 и i7.
    Для обработки офисных документов, скажем так для
    бюджетного варианта, достаточно процессора AMD Athlon II
    X2 или Intel core i3
    ➲
    Первые процессоры компьютеров 50-х гг. прошлого
    века работали на основе механического реле, позже
    появлялись модели, задействовавшие электронные
    лампы, затем – транзисторы. Сами же компьютеры,
    использующие данные виды процессоров,
    представляли собой огромные, очень дорогие и
    сложные устройства.

    Компоненты процессора, отвечающие за производимые
    вычисления, необходимо было соединить в одну микросхему.
    Этого удалось достигнуть лишь после появления
    интегральных полупроводниковых схем. Хотя в первое время
    разработчики даже и не догадывались, что данная технология
    может принести пользу, поэтому устройства еще довольно
    продолжительное время изготавливались как набор отдельных
    микросхем.
    ➲
    ➲
    ➲
    ➲
    ➲
    ➲
    ➲
    Классифицировать микропроцессоры можно по
    разным признакам. По целевому предназначению
    можно выделить такие виды:
    –процессоры для серверов и суперкомпьютеров;
    –процессоры для персональных компьютеров;
    –процессоры для ноутбуков;
    –процессоры для мобильных систем;
    –процессоры для встраиваемых систем.
    По виду архитектуры можно выделить процессоры с
    полным и сокращенным набором команд; по числу
    ядер: одноядерные и многоядерные.
    ➲
    Процессор является одним из тех устройств, которые все
    время должен работать. Процессор ПК не может быть
    выключен. Даже если на наш взгляд процессор ничего не
    делает, все равно выполняется какая-то программа.

    Процессор работает, по сравнению с другими устройствами
    компьютера, с наибольшей скоростью. И самыми медленными по
    сравнению с ним являются внешние устройства, в том числе и
    человек. Так, например, работая с клавиатурой, человек отправляет
    в компьютер в среднем один байт в секунду (нажимает на одну
    клавишу в секунду) . Процессор обрабатывает такую и формацию
    за 0,000001 секунды. А что же делает процессор в остальное время,
    если он не может выключаться? А в остальное время он может
    получать сигналы от мыши, от других компьютеров, от гибких и
    жестких дисков. Он успевает несколько раз в течение секунды
    подзарядить оперативную память, обслужить внутренние часы
    компьютера, отдать распоряжение, как правильно отображать
    информацию на экране, и выполнить множество прочих дел.
    Схема процессора (упрощенная)
    АрифметикоЛогическое
    Устройство
    данные
    данные
    Счетчик команд
    Регистр команд
    БЛОК
    УПРАВЛЕНИЯ
    данные
    Кэш данных
    Кэш команд
    К
    О
    М
    А
    Н
    Д
    А
    команды
    Спасибо за просмотр !

    Что такое процессор (ЦП)? Определение с сайта WhatIs.com

    Процессор (ЦП) — это логическая схема, которая реагирует на основные инструкции, управляющие компьютером, и обрабатывает их. ЦП считается основным и наиболее важным чипом интегральной схемы (ИС) в компьютере, поскольку он отвечает за интерпретацию большинства команд компьютера. ЦП будут выполнять большинство основных арифметических, логических операций и операций ввода-вывода, а также распределять команды для других микросхем и компонентов, работающих на компьютере.

    Термин процессор используется взаимозаменяемо с термином центральный процессор (ЦП), хотя, строго говоря, ЦП — не единственный процессор в компьютере.Графический процессор (графический процессор) является наиболее ярким примером, но жесткий диск и другие устройства в компьютере также выполняют некоторую обработку независимо. Тем не менее, термин процессор обычно понимается как ЦП.

    Процессоры

    можно найти в ПК, смартфонах, планшетах и ​​других компьютерах. Двумя основными конкурентами на рынке процессоров являются Intel и AMD.

    Основные элементы процессора

    В состав базовых элементов процессора входят:

    • Арифметико-логический блок (АЛУ), который выполняет арифметические и логические операции над операндами в командах.
    • Блок с плавающей запятой (FPU), также известный как математический сопроцессор или числовой сопроцессор, специализированный сопроцессор, который манипулирует числами быстрее, чем это может сделать базовая схема микропроцессора.
    • Регистры, в которых хранятся инструкции и другие данные. Регистры поставляют операнды в ALU и сохраняют результаты операций.
    • кэш-память L1 и L2. Их включение в ЦП экономит время по сравнению с необходимостью получать данные из оперативной памяти (ОЗУ).

    Операции ЦП

    Четыре основные функции процессора — это выборка, декодирование, выполнение и обратная запись.

    • Fetch — это операция, которая получает инструкции из памяти программ из системной RAM.
    • Decode — это место, где инструкция преобразуется, чтобы понять, какие другие части ЦП необходимы для продолжения операции. Это выполняется декодером команд
      • .
    • Execute — это место, где выполняется операция. Каждая необходимая часть ЦП активируется для выполнения инструкций.

    Компоненты и принцип работы ЦП

    Основными компонентами ЦП являются АЛУ, регистры и блок управления.Основные функции ALU и регистра обозначены в приведенных выше «основных элементах секции процессора». Блок управления — это то, что выполняет выборку и выполнение инструкций.

    Процессор персонального компьютера или встроенный в небольшие устройства часто называют микропроцессором. Этот термин означает, что элементы процессора содержатся в одной микросхеме IC. Некоторые компьютеры будут работать с многоядерным процессором — микросхемой, содержащей более одного процессора. ЦП обычно представляет собой небольшое устройство с контактами вниз на материнской плате.ЦП также можно прикрепить к материнской плате с радиатором и вентилятором для отвода тепла.

    Типы

    Большинство современных процессоров являются многоядерными, что означает, что ИС содержит два или более процессора для повышения производительности, снижения энергопотребления и более эффективной одновременной обработки нескольких задач (s ee: параллельная обработка ). Многоядерные конфигурации аналогичны установке нескольких отдельных процессоров на одном компьютере, но поскольку процессоры фактически подключены к одному и тому же разъему, соединение между ними происходит быстрее.

    Большинство компьютеров могут иметь от двух до четырех ядер; однако это число может увеличиться, например, до 12 ядер. Если ЦП может обрабатывать только один набор инструкций одновременно, то он считается одноядерным процессором. Если ЦП может обрабатывать два набора инструкций одновременно, он называется двухъядерным процессором; четыре набора будут считаться четырехъядерным процессором. Чем больше ядер, тем больше инструкций может обрабатывать компьютер за раз.

    Некоторые процессоры используют многопоточность, при которой используются виртуализированные ядра процессора.Виртуализированные процессорные ядра называются vCPU. Они не так мощны, как физические ядра, но могут использоваться для повышения производительности виртуальных машин (ВМ). Однако добавление ненужных виртуальных ЦП может снизить коэффициенты консолидации, поэтому на физическое ядро ​​должно приходиться около четырех-шести виртуальных ЦП.

    Что такое процессор? Полное руководство

    Что такое процессор?

    Процессор или ЦП — это печатная плата внутри компьютера, которая выполняет инструкции от имени программ. Современные компьютерные процессоры могут обрабатывать миллионы инструкций за секунду.Процессоры считаются основной микросхемой компьютера.

    Трудно оценить новую технологию без учета ее процессора. Проблема в том, что сложно расшифровать то, что делает процессор, даже если вы технарь.

    Процессоры — это мозг компьютера. Они управляют логикой, которая выполняет вычисления и запускает программы на вашем компьютере.

    В этом руководстве мы поговорим о том, что такое процессоры и какие компоненты составляют современный процессор.

    Что такое процессор?

    Найди свой матч на тренировочном лагере