Виконав: Мещеряков Д. С.
Перевірила: Жукова М.С.
Центральний процесор (ЦП. Або центральне процесові пристрій - ЦПУ; англ. Centralprocessingunit, скорочено - CPU, дослівно - центральне обробляє пристрій) - мікросхема, виконавець машинних інструкцій (коду програм), головна частина апаратного забезпечення комп'ютера або програмованого логічного контролера. Іноді називають мікропроцесором або просто процесором. На комп'ютерному сленгу його називають або "проц", або "камінь".
Історія розвитку технології виробництва процесорів повністю відповідає історії розвитку технології виробництва елементної бази.
Першим етапом торкнулася період з сорокових по кінець п'ятдесятих років, було створення процесорів з використанням електромеханічних реле, феритових сердечників (пристроїв пам'яті) і вакуумних ламп. Вони встановлювалися в спеціальні роз'єми на модулях, зібраних в стійки. Велика кількість таких стійок, з'єднаних провідниками, в сумі представляли процесор. Відмінною особливістю була низька надійність, низька швидкодія і велике тепловиділення.
Другим етапом, з середини п'ятдесятих до середини шістдесятих, стало впровадження транзисторів. Транзистори монтувалися вже на близькі до сучасних по виду платам, що встановлюються в стійки. Як і раніше, в середньому процесор складався з декількох таких стійок. Зросла швидкодія, підвищилася надійність, зменшилася енергоспоживання.
Третім етапом, які настали в середині шістдесятих років, стало використання мікросхем. Спочатку використовувалися мікросхеми низького ступеня інтеграції, що містять прості транзисторні та резисторні збірки, потім у міру розвитку технології стали використовуватися мікросхеми, реалізують окремі елементи цифрової схемотехніки (спочатку елементарні ключі і логічні елементи, потім більш складні елементи - елементарні регістри, лічильники, суматори), пізніше з'явилися мікросхеми, що містять функціональні блоки процесора - вбудоване пристрій, арифметико-логічний пристрій, регістри, пристрої робіт и з шинами даних і команд.
Четвертим етапом стало створення мікропроцесора, при якому на одній мікросхемі фізично були розташовані всі основні елементи і блоки процесора. Фірма Intel в 1971 році створила перший в світі 4-х розрядний мікропроцесор 4004, призначений для використання в мікрокалькуляторах. Поступово практично всі процесори стали випускатися в форматі мікропроцесорів. Винятком довгий час залишалися тільки малосерійне процесори, апаратно оптимізовані для вирішення спеціальних завдань (наприклад суперкомп'ютери або процесори для вирішення ряду військових завдань), або процесори, до яких пред'являлися особливі вимоги по надійності, швидкодії або захисту від електромагнітних імпульсів і іонізуючої радіації. Поступово, зі здешевленням і поширенням сучасних технологій, ці процесори також починають виготовлятися в форматі мікропроцесора.
Паралельно розвиваються мікропроцесори, які взяли за основу стекову обчислювальну модель.
# Вибірка (читання) виконуваних команд;
# Введення (читання) даних;
# Висновок (запис) даних в пам'ять або в пристрої введення / виводу;
# Обробка даних (операндів), в тому числі арифметичні операції над ними;
# Обробка переривань і режиму прямого доступу;
Що таке процесор з горем навпіл знають багато людей, але як розбиратися в технічній документації до нього. Що в прайсі значать незрозумілі цифри і інші подібні питання подужає далеко не кожен користувач. Та й часом знавці комп'ютера не завжди чітко уявляють, що означає розрядність, наприклад.
Давайте разом розберемо основні характеристики процесора. З огляду на те, що при виборі комп'ютера важливо все - будемо розбирати по можливості все
1.Тактовая частота - тактом ми можемо умовно назвати одну операцію. Одиниця виміру МГц і ГГц (мегагерц і гігагерц). 1 МГц - значить, що процесор може виконати 1 мільйон операцій в секунду. У нас на домашньому комп'ютері процесор 3,16 ГГц - отже він може виконати 3 Мільярда 166 мільйонів операцій за 1 секунду.
2. Інший основною характеристикою процесора є його розрядність. Зараз все більше процесорів 64 розрядні. У загальному вигляді - розрядність означає, скільки оперативної пам'яті ви можете максимум встановити в свій комп'ютер. В принципі зараз для домашнього комп'ютера цілком достатньо 4 гігабайт оперативної пам'яті і отже 32 розрядного процесора. Якщо у вас вдома не буде сервер, то не женіться за більшою розрядністю.
3. Кеш процесора - досить важливий параметр. Чим він більший, тим більше даних зберігається в особливій пам'яті, яка прискорює роботу процесора. У кеші процесора знаходяться дані, які можуть знадобиться в роботі в самий найближчий час. Щоб ви не плуталися в рівнях кеша - запам'ятайте одну властивість: кеш першого рівня найшвидший, але найменший, другого - повільніше, але побільше і кеш третього рівня найповільніший і найбільший (якщо він є)
4. Технічний процес (іноді пишуть технологія) - не основна характеристика процесора для звичайного обивателя, але знати про нього треба, щоб розуміти заумні статті на комп'ютерних сайтах. Чим менше тих процес, тим як то кажуть, краще. По факту - це площа кристала на процесорі. Чим кристали менше, тим їх більше можна вмістити, отже збільшити тактову частоту. Та й на менший кристал потрібно менше подавати напруги, тому і тепловиділення зменшується, тому знову ж таки можна збільшити тактову частоту. Цей ланцюжок приведена в приклад, що б ви зрозуміли як все взаємопов'язане. Тих процес в прайсах можуть і не написати, але в оглядах його згадують майже завжди.
5.Socket - цей параметр потрібен для стандартизації всіх процесорів по роз'ємів підключення до материнської плати. Наприклад, Socket LGA775 - якщо ви таку характеристику зустрінете на материнській платі, то до неї підійдуть тільки процесори з маркуванням Socket LGA775 і ніякі інші. Зворотне правило теж діє.
3) багатокристальні секційний
За кількістю великих інтегральних схем в микропроцессорном комплекті розрізняють мікропроцесори однокристальних, багатокристальні і багатокристальні секційні.
Однокристальний мікропроцесори виходять при реалізації всіх апаратних засобів процесора у вигляді однієї БІС або НВІС (надвеликої інтегральної схеми). У міру збільшення ступеня інтеграції елементів в кристалі і числа висновків корпуса параметри однокристальних мікропроцесорів поліпшуються. Однак можливості однокристальних мікропроцесорів обмежені апаратними ресурсами кристала і корпуса. Для отримання многокристального мікропроцесора необхідно провести розбиття його логічної структури на функціонально закінчені частини і реалізувати їх у вигляді БІС (НВІС). Функціональна закінченість БІС многокристального мікропроцесора означає, що його частини виконують заздалегідь визначені функції і можуть працювати автономно.
Багатокристальні секційні мікропроцесори виходять у тому випадку, коли у вигляді БІС реалізуються частини (секції) логічної структури процесора при функціональній розбивці її вертикальними площинами. Для побудови багаторозрядних мікропроцесорів при паралельному включенні секцій БІС у них додаються засоби "стикування".
Класифікація за призначенням
Універсальні мікропроцесори можуть бути застосовані для вирішення широкого кола різноманітних задач. При цьому їх ефективна продуктивність слабко залежить від проблемної специфіки розв'язуваних завдань. Спеціалізація МП, тобто його проблемна орієнтація на прискорене виконання певних функцій дозволяє різко збільшити ефективну продуктивність при рішенні тільки певних завдань.
Серед спеціалізованих мікропроцесорів можна виділити різні мікроконтролери, орієнтовані на виконання складних послідовностей логічних операцій, математичні МП, призначені для підвищення продуктивності при виконанні арифметичних операцій за рахунок, наприклад, матричних методів їх виконання, МП для обробки даних в різних областях застосувань і т. Д. За допомогою спеціалізованих МП можна ефективно вирішувати нові складні завдання паралельної обробки даних. Наприклад, конволюция дозволяє здійснити більш складну математичну обробку сигналів, ніж широко використовувані методи кореляції. Останні в основному зводяться до порівняння всього двох серій даних: вхідних, переданих формою сигналу, і фіксованих опорних і до визначення їх подібності. Конволюция дає можливість в реальному масштабі часу знаходити відповідність для сигналів змінюється форми шляхом порівняння їх з різними еталонними сигналами, що, наприклад, може дозволити ефективно виділити корисний сигнал на тлі шуму.
Класифікація за характером тимчасової організації роботи
Синхронні мікропроцесори - мікропроцесори, в яких початок і кінець виконання операцій задаються пристроєм управління (час виконання операцій в цьому випадку не залежить від виду виконуваних команд і величин операндів).
Асинхронні мікропроцесори дозволяють початок виконання кожної наступної операції визначити за сигналом фактичного закінчення виконання попередньої операції. Для більш ефективного використання кожного пристрою мікропроцесорної системи до складу асинхронно працюючих пристроїв вводять електронні ланцюги, що забезпечують автономне функціонування пристроїв. Закінчивши роботу над будь-якої операцією, пристрій виробляє сигнал запиту, що означає його готовність до виконання наступної операції. При цьому роль природного розподільника робіт приймає на себе пам'ять, яка відповідно до заздалегідь встановленим пріоритетом виконує запити інших пристроїв по забезпеченню їх командної інформацією та даними.
Класифікація за кількістю виконуваних програм
У однопрограмних мікропроцесорах виконується лише одна програма. Перехід до виконання іншої програми відбувається після завершення поточної програми.
У багато- або мультипрограмних мікропроцесорах одночасно виконується кілька (зазвичай кілька десятків) програм. Організація мультипрограммной роботи мікропроцесорних керуючих систем дозволяє здійснити контроль за станом і управлінням великим числом джерел або приймачів інформації.
Основними монополістами на ринку процесорів є кампанія Intel і AMD.
Частки компаній на ринку
Сама остання модель кампанії AMD 6-ти ядерний процесор AMD Phenom II X6.
Сама остання модель кампанії Intel Corei7 Extreme.
перспективи
У найближчі 10-20 років, швидше за все, зміниться матеріальна частина процесорів з огляду на те, що технологічний процес досягне фізичних меж виробництва. Можливо, це будуть:
1. Оптичні комп'ютери - в яких замість електричних сигналів обробці піддаються потоки світла (фотони, а не електрони).
2. Квантові комп'ютери, робота яких цілком базується на квантових ефектах. В даний час ведуться роботи над створенням робочих версій квантових процесорів.
3. Молекулярні комп'ютери - обчислювальні системи, що використовують обчислювальні можливості молекул (переважно, органічних). Молекулярними комп'ютерами використовується ідея обчислювальних можливостей розташування атомів в просторі.