Процессоры: введение

Краткая функциональная схема ПК

Процессор — основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления. Конструктивно процессор состоит из ячеек, похожих на ячейки оперативной памяти, но в этих ячейках данные могут не только храниться, но и изменяться. Внутренние ячейки процессора называют: регистрами. Важно также отметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах. Среди регистров процессора есть и такие, которые в зависимости от своего содержания способны модифицировать исполнение команд. Таким образом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных. На этом и основано исполнение программ.

С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами. Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.

Система команд процессора. В процессе работы процессор обслуживает данные, находящиеся в его регистрах, в поле оперативной памяти; а также данные, находящиеся во внешних портах процессора. Часть данных он интерпретирует непосредственно как данные, часть данных — как адресные данные, а часть — как команды. Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными, образует так называемую систему команд процессора. Процессоры, относящиеся к одному семейству, имеют одинаковые или близкие системы команд. Процессоры, относящиеся к разным семействам, различаются по системе команд и невзаимозаменяемые.

Процессоры с расширенной и сокращенной системой команд. Чем шире набор системных команд процессора, тем сложнее его архитектура, тем длиннее формальная запись команды (в байтах), тем выше средняя продолжительность исполнения одной команды, измеренная в тактах работы процессора. Так, например, система команд процессоров Intel Pentium в настоящее время насчитывает более тысячи различных команд. Такие процессоры называют процессорами с расширенной системой команд — CISC–процессорами (CISC–Complex Instruction Set Computing).

Закон Мура - Основатель компании Intel Гордон Мур вывел закон, согласно которому тактовая частота процессоров будет удваиваться каждые полтора года. Как можно заметить, этот закон справедлив и сейчас: До 1 ГГц шли семь лет, а до 2 ГГц допрыгнули ровно за полтора года.

На данный момент существует несколько самых распростаненных типов процессоров: это Pentium III, Pentium 4, Celeron, Athlon, Duron. Как видно, властителями рынка являются две компании - Intel и AMD. Процессор содержит много миллионов транзисторов, большая часть которых расположена в ядре. Большое внимание следует уделить технологии производства процессоров. Она определяется размером одного транзистора в микрометрах. На данный момент AMD производит процессорыпо технологии 0.18 мкм, но эта технология практически исчерпана, поэтому компания готовится перейти на 0.13 мкм. Intel же довольно давно перешла на технологию 0.13 мкм, по которой производятся четвертое поколение пентиумов и самые новые селероны.

Эволюция - Эволюцию разъемов мы рассмотрели в разделе Материнские платы, а вот эволюция процессоров не менее интересна: процессоры Pentium II производились по технологии 0.35 мкм, только в старших моделях (450 МГц, их до сих пор можно встретить в продаже) была применена технология 0.25 мкм, эта же технология использовалась с ранними Pentium III (с ядром Katmai); потом появились пентиумы с ядром Coppermine, производимые по технологии 0.18 мкм. На данный момент используется ядро Tualatin (0.13 мкм), по такой же технологии производятся и четвертые "пни". Процессоры Athlon SlotA и Duron SlotA производились по технологиям 0.25 мкм, а сегодняшние Атлоны и Дюроны производятся по технологии 0.18 мкм.
Особое внимание следует уделить Кэш-памати, так как она во многом определяет производительность процессора. У Атлонов и Пентиумов кэш-память равна 256 Кбайт, только у пентиумов данные из кэш-памяти первого уровня (она, как правило, меньше) дублируются, т. е. вся память остается равной 256 Кбайт, а вот в Атлонах память равна: память первого уровня + память второго уровня, т. е. 128+256=394 Кбайт. У селеронов и дюронов дешевизна достигается за счет урезания кэш-памяти, поэтому производительность их поменьше, однако, если с деньгами туговато - это отличный выбор.