Учебен комплекс ВТ

Учебен комплекс "Компютърни технологии"

Процесори: предназначение, структура и разнообразие.

Микропроцесор (MP) или централен процесор (CPU) е функционално завършено софтуерно управлявано устройство за обработка на информация, направено под формата на една или повече големи (LSI) или изключително големи (VLSI) интегрални схеми.

Първият микропроцесор е пуснат през 1971 г. от Intel (САЩ) - MP I4004. В момента различни компании произвеждат различни процесори и те са разделени на 4 групи:

  1. MP тип CISC (Complex Instruction Set Command) - с пълен набор от командни системи. Повечето персонални компютри използват CISC микропроцесори. Голямото разнообразие от команди опростява програмирането, но от друга страна усложнява структурата на самия микропроцесор и ограничава скоростта.
  2. MP тип RISC (Reduced Instruction Set Command) - със съкратен набор от командни системи. Процесорът съдържа само набор от прости, най-често изпълнявани инструкции. Сложните команди се изпълняват от групи прости инструкции. Такава организация помага да се опрости структурата на PM и по този начин да се увеличи скоростта. Използва се в сървърни машини.
  3. MP тип VLIW (Инструкционна дума с много дължина) - с изключително голяма командна дума. Голяма машинна дума позволява инструкциите да се изпълняват едновременно, което подобрява производителността. Сложността и високата цена правят възможно използването на такива архитектури в големи и суперкомпютри.
  4. MP тип MISC (Minimum Instruction Set Command) - с минимален набор от командни системи. Идеята е да се създадат ултрависокоскоростни прости депутати, чиято паралелна организация ви позволява да получите компютър с висока скорост. Използва се при създаването на суперкомпютри.

Опростена микропроцесорна структура:

набор

Блокът за управление (CU) е функционално най-сложното микропроцесорно устройство. Той генерира управляващи сигнали към всички блокове на МП и компютъра като цяло за изпълнение на дадена команда.

Аритметично логическо устройство (ALU) - предназначено за извършване на аритметични и логически операции за преобразуване на информация.

Микропроцесорната памет (MPM) е свръхвисокоскоростна памет, направена върху регистри и използвана от микропроцесорите при директно изпълнение на инструкции. Броят на MPP регистрите е няколко десетки.

Вътрешната MP шина осигурява комуникация между съставните части на микропроцесора.

Такава организация на изпълнение на инструкции в една верига е налична в скаларните микропроцесори. Започвайки с процесорите Pentium и тези, съвместими с тях, те са суперскаларни MP и са способни да изпълняват няколко инструкции паралелно.

Всъщност структурата на процесора е доста сложна. В помощ на процесора могат да се използват кеш памет, математически копроцесор, графичен копроцесор, I / O копроцесори, разтоварвайки централния процесор от прости операции за взаимодействие с устройства. В съвременните процесори може да има няколко ядра, работещи паралелно на ниво RAM. По време на своето развитие процесорите за персонални компютри са преминали през няколко етапа на еволюция от 16-битови до 32- и 64-битови структури. За да осигурят своята съвместимост, МП предоставят различни режими на работа: реален, виртуален, защитен, 64-битов режим, режим на съвместимост. Също така в най-новите процесори има инструкции за всички предишни поколения. За да се намали генерирането на топлина и консумацията на енергия, най-новите моделимикропроцесори въведени единици за контрол на производителността в зависимост от работното натоварване.