Розглянемо окремо кожну складову.
АЛУ служить для виконання всіх обчислювальних і логічних операцій (служить для виконання дій над даними).
Конструктівноеті пристрою не розділені (виготовляють у вигляді єдиної інтегральної схеми).
У складі процесора є ряд спеціалізованих осередків пам'яті, що називаються регістрами. Регістр виконує функцію короткочасного зберігання даних або команди. Регістр - надшвидкодіючих елемент пам'яті. Основний елемент регістра - тригер. Існують різні регістри. Назвемо основні:
· Суматор - регістр АЛП, що бере участь у виконанні кожної операції;
Будь-яка комп'ютерна програма складається з набору команд. Команда - опис елементарної операції, яку виконує комп'ютер. У кожної команди є свій код, вихідні дані і результат. За допомогою УУкоманда потрапляє в процесор з Опі виконується. Згідно з принципами фон Неймана, команди виконуються процесором автоматично в певному порядку. Команди, програми і дані зберігаються в ОП комп'ютера. При роботі комп'ютера команди зчитуються по черзі з пам'яті.
Код операції - символ операції;
Кожна команда програми може бути виконана за 7 кроків:
2. обрана команда передається в пристрій управління на регістр команд;
4. за сигналами УУ операнди зчитуються з пам'яті і записуються в АЛУ на спеціальні регістри операндів;
5. УУ розшифровує код операції і видає в АЛУ сигнал виконати відповідну операцію над даними;
7. якщо є ще команда, то відбувається перехід до кроку 1 і все повторюється знову. Якщо більше команд немає, то кінець роботи.
Сопроцессоррасшіряет систему інструкцій центрального процесора. Налаштування сучасних компіляторів для мов високого рівня під процесори сімейства x86 часто дозволяють вибирати: використовувати математичний співпроцесор чи ні, що особливо важливо при створенні коду, який буде виконуватися всередині обробника апаратного переривання. Фізично співпроцесор може бути окремою мікросхемою або може бути вбудований в центральний процесор (як це робиться в разі математичного співпроцесора в процесорах для ПК, починаючи з Intel 486DX).
CASH (КЕШ) (cache - запас) - це проміжний буфер з швидким доступом, що містить інформацію, яка може бути запрошена з найбільшою ймовірністю.
Обмін даними всередині процесора відбувається в кілька разів швидше, ніж обмін з іншими пристроями, а саме ОП. Для того щоб зменшити кількість звернень до ОП створюють буферну область - CASH (Кеш) - пам'ять Це швидкодіюча пам'ять малого обсягу, в яку завантажується якісь дані з ОП. щоб зменшити кількість звернень до ОП і збільшити швидкодію. Це як би понад "оперативна пам'ять".
Ідея КЕШ-пам'яті на кшталт наприклад з життя. Наприклад, продавець в овочевому кіоску спочатку шукає потрібний товар в ящику біля прилавка, а вже, якщо його там не виявилося, йде на склад.
Коли процесору потрібні дані, він спочатку звертається в кеш-пам'ять. і якщо там немає потрібних даних, відбувається звернення до ОП. Беручи дані з ОП. процесор заносить їх одночасно і в КЕШ. КЕШ пам'ять розподіляється по декількох рівнях. КЕШ 1-го рівня виконується на тому ж кристалі, що і сам процесор, і має обсяг порядку десятків кілобайт (16-128 Кбайт). Другий рівень працює на частоті процесора або може виконуватися на окремому кристалі, або в кристалі процесора (256 Кбайт і більше). 3-й рівень КЕШ більшого обсягу (
1000 Мбайт) виконується на швидкодіючих мікросхемах і працює на частоті материнської плати (у МП робоча частота менше частоти процесора).
Основні параметри (характеристики) процесора: тактова частота, розрядність, робоча напруга, коефіцієнт внутрішнього множення, розмір КЕШ пам'яті. Ці параметри визначають продуктивність комп'ютера. Розглянемо окремо кожен з параметрів.
В основі роботи процесора лежить тактовий принцип. як в звичайних годинах. У механічному годиннику такти задає пружинний маятник, в електронному годиннику є коливальний контур. У комп'ютері тактовий імпульс задає одна з мікросхем (ГТЧ). розташована на материнській платі. Всі імпульси однакові за тривалістю. Часовий інтервал між початком одного імпульсу і початком наступного називається тактом. ГТЧ працює весь час, поки комп'ютер включений. Тактові імпульси регулюють виконання циклів вибірки і виконання команд. Чим вище частота тактів, що надходять в процесор, тим більше команд він може виконати в одиницю часу.
Поняття такту пов'язано з періодом виникнення імпульсу. По кожному імпульсу процесор виконує одну елементарну команду.
(Або можна сказати те ж саме іншими словами) Тактова частота визначає ритм швидкодію (швидкодія - визначається частотою, тобто кількістю елементарних операцій, виконуваних за одиницю часу) виконання всіх операцій і вимірюється в герцах. Чим вище тактова частота, тим вище продуктивність комп'ютера.
Робочі частоти сучасних процесорів вимірюються в Ггц.
Тактові імпульси процесор отримує від материнської плати. Через фізичні причини материнська плата не може працювати з такими високими частотами, як процесор. Базова частота материнської плати становить 100-200 Мгц. Для забезпечення більш високих частот у процесорі відбувається внутрішнє множення частоти на коефіцієнт від 3 і більше (10-20);
розрядність процесора показує, скільки біт даних він може прийняти і обробити в свої регістрах за 1 такт (кількість інформації за 1т, 32 біта (розряду) або 64біт).
Робоча напруга забезпечує материнська плата. Перші комп'ютери мали робочу напругу до 5В. тепер близько 2,5 В. Зниження напруги дозволяє зменшити теплоотделеніе, а це збільшує продуктивність без загрози перегріву;
Як вже говорилося, КЕШ пам'ять розподіляється за рівнями. КЕШ 1-го рівня виконується на тому ж кристалі, що і сам процесор, і має обсяг порядку десятків кілобайт (16-128 Кбайт). Другий рівень працює на частоті процесора або може виконуватися на окремому кристалі, або в кристалі процесора (256 Кбайт і більше). 3-й рівень КЕШ більшого обсягу (
1000 Мбайт) виконується на швидкодіючих мікросхемах і працює на частоті материнської плати (у МП робоча частота менше частоти процесора).
Всі функціональні блоки комп'ютера пов'язані між собою загальною шиною. званої системної магістраллю. Системна магістраль є комплексом роз'ємів і провідників на материнській платі, які називаються лініями зв'язку. За типом інформації, що передається загальна шина традиційно розділяється на 3 види (частини):
· Шина управління (командна) - Забезпечує передачу керованих сигналів, а також управління пам'яттю і обмін даних (регулює процес обміну інформацією) .В основному вона 32-х розрядна, але існують 64 і 128-ми розрядні.
Чим ширше набір системних команд процесора, тим складніша його архітектура, тим вище середня тривалість виконання однієї команди. Розрізняють процесори з розширеним набором команд - CISC (Complex Instruction Set Computing) процесори і процесори з скороченою системою команд - RISC (Reduced Instruction Set Computing). Перші використовуються в універсальних обчислювальних системах, а інші - в спеціалізованих. Персональні комп'ютери IBM PC орієнтовані на використання CISC - процесорів.
Запам'ятовуючі пристрої (ЗП)
Пам'ять призначена для запису, зберігання та зчитування інформації.
ПЗУ - постійне ЗУ Компакт-диски:
ППЗУ - перепрогр. ЗУ Магн-оптич-диски
Основні характеристики пам'яті: