Оглавление

Введение              2

1.Функциональное устройство ЭВМ различных поколений              2

2.Процессор в архитектуре Фон Неймана.              5

3. Устройство центрального процессора……………………….6

4.Основные параметры процессора.              7

Заключение              13

Список литературы              13

Введение

Сегодня мир без компьютера — это немыслимое явление. А ведь мало кто задумывается об устройстве этих "существ". И уж точно никто не знает, насколько умными стали данные аппараты за последние 50 лет. Для многих людей искусственный интеллект и компьютер, который стоит на вашем столе, — это одно и тоже. Но как люди просвещенные, мы знаем, что до разума человека, или даже собаки любой, даже самой умной, машине еще далеко. А ведь отличие все-таки есть: в мозге живых существ идет параллельная обработка видео, звука, вкуса, ощущений, и т. д., не говоря уже о такой элементарной вещи, как мыслительный процесс, который сопровождает многих от рождения и до самой смерти. Сегодня любой прорыв в информационных технологиях встречается как нечто особо выдающееся. Люди хотят создать себе младшего брата, который, если еще не думает, то хотя бы соображает быстрее их. Понятно, что никакими гигагерцами не измеришь уникум человеческого мозга, но никто и не измеряет, и мы проведем краткую экскурсию в недалекое прошлое и, конечно, в непонятное настоящее развития главной части компьютера, его мозга, его сердца — его центрального процессора. В данный момент эта тема очень актуальна, т.к. современные технологии развиваются стремительно, особенно процессоры. Цель моего реферата познакомиться с устройством центрального процессора, рассмотреть некоторые процессоры.

1.    Функциональное устройство ЭВМ различных поколений

Центральный процессор - это центральное устройство компьютера, которое выполняет операции по обработке данных и управляет периферийными устройствами компьютера. У компьютеров четвёртого поколения и старше функции центрального процессора выполняет микропроцессор на основе СБИС, содержащей несколько миллионов элементов, конструктивно созданный на полупроводниковом кристалле путём применения сложной микроэлектронной технологии. Большинство современных процессоров для персональных компьютеров в общем основаны на той или иной версии циклического процесса последовательной обработки данных, изобретённого Джоном фон Нейманом.Дж. фон Нейман придумал схему постройки компьютера в 1946 году. Машина фон Неймана, как и практически каждый современный ЭВМ общего назначения, состоит из четырех основных компонентов:

1)      арифметико-логическое устройство (АЛУ);

2)      блок управления;

3)      блок памяти;

4)      устройства ввода/вывода.

В связи с огромными успехами в миниатюризации электронных компонентов, в современных компьютерах АЛУ и УУ удалось конструктивно объединить в единый узел – микропроцессор. Вообще термин процессор почти повсеместно, за исключением детальной литературы, вытеснил упоминания о своих составляющих АЛУ и УУ. Если сам перечень функциональных блоков более чем за полвека практически не изменился, то способы их соединения и взаимодействия претерпели некоторое эволюционное развитие. Согласно классической фон-неймановской схеме, преобладавшей в 1-2 поколениях, центром архитектуры ЭВМ являлся процессор

Схема 1. Функциональное устройство ЭВМ 1-2 поколения

(жирными стрелками показаны управляющие воздействия, а тонкими – направления информационных потоков)

Из приведенной схемы отчетливо видно, что центром такой конструкции является процессор. Во-первых, он управляет всеми устройствами, а во-вторых, через него проходят все информационные потоки. Описанной системе по определению присущ принципиальный недостаток – процессор оказывается чрезмерно перегруженным. Полностью регулируя обмен между всеми устройствами, он часто вынужден пассивно ожидать окончания ввода с медленных (как правило, содержащих механические части) устройств, что существенно снижает эффективность работы всей системы в целом.

Возникшее противоречие между постоянно растущей производительностью процессора и относительно низкой скоростью обмена с внешними устройствами стало отчетливо заметно уже во время расцвета вычислительной техники второго поколения. Поэтому при проектировании следующего, третьего, поколения инженеры начали принимать специальные меры для "разгрузки" процессора и его освобождения от детального руководства вводом/выводом.

На схеме 2 приведена типичная схема ЕС ЭВМ – большой вычислительной машины коллективного пользования 3 поколения. На ней появляются новые устройства – каналы, которые руководят работой внешних устройств. Для всех медленных устройств (типа перфокарточных или алфавитно-цифрового печатающего устройства АЦПУ) предназначается отдельный мультиплексный канал, а для более быстродействующих устройств на магнитных лентах МЛ и магнитных дисках МД – несколько селекторных. По заданию центрального процессора каждый из каналов способен осуществлять операции обмена информацией, причем уже без дополнительного участия процессора.

Схема 2. Функциональное устройство ЕС ЭВМ, принадлежащей к 3 поколению

Описанным образом центральный процессор освобождается от постоянного руководства работой внешних устройств: он только «выдает задание» необходимому каналу, и последний берет на себя полный контроль за деталями обмена.

Переход к четвертому поколению ЭВМ не только сопровождался многократным повышением плотности монтажа в микросхемах, но и изменением общей стратегии применения вычислительной техники. На смену громоздким ЭВМ коллективного пользования пришли персональные компьютеры, предназначенные прежде всего для индивидуальной работы отдельных пользователей. Архитектура при этом продолжила свое развитие и совершенствование в направлении освобождении процессора от руководства процессами ввода/вывода. В результате современный ПК приобрел структуру, приведенную на схеме 3.

Схема 3. Функциональное устройство ПК 4 поколения

2.Процессор в архитектуре Фон Неймана.

Большинство современных процессоров для персональных компьютеров в общем основаны на той или иной версии циклического процесса последовательной обработки информации, изобретённого Джоном фон Нейманом. Д. фон Нейман придумал схему постройки компьютера в 1946 году.

Важнейшие этапы этого процесса приведены ниже. В различных архитектурах и для различных команд могут потребоваться дополнительные этапы. Например, для арифметических команд могут потребоваться дополнительные обращения к памяти, во время которых производится считывание операндов и запись результатов. Отличительной особенностью архитектуры фон Неймана является то, что инструкции и данные хранятся в одной и той же памяти.

Этапы цикла выполнения:

1. Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счётчика команд, на шину адреса, и отдаёт памяти команду чтения;
2. Выставленное число является для памяти адресом; память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных, и сообщает о готовности;
3. Процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду (машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет её;
4. Если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает на единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счётчике команд; в результате там образуется адрес следующей команды;
5. Снова выполняется п. 1.

Данный цикл выполняется неизменно, и именно он называется процессом (откуда и произошло название устройства).

Во время процесса процессор считывает последовательность команд, содержащихся в памяти, и исполняет их. Такая последовательность команд называется программой и представляет алгоритм полезной работы процессора. Очерёдность считывания команд изменяется в случае, если процессор считывает команду перехода — тогда адрес следующей команды может оказаться другим. Другим примером изменения процесса может служить случай получения команды остановки или переключение в режим обработки аппаратного прерывания.

Команды центрального процессора являются самым нижним уровнем управления компьютером, поэтому выполнение каждой команды неизбежно и безусловно. Не производится никакой проверки на допустимость выполняемых действий, в частности, не проверяется возможная потеря ценных данных. Чтобы компьютер выполнял только допустимые действия, команды должны быть соответствующим образом организованы в виде необходимой программы.

Скорость перехода от одного этапа цикла к другому определяется генератором тактовых импульсов. Генератор тактовых импульсов – генерирует последовательность электрических импульсов, частота которых определяет тактовую частоту процессора, промежуток времени между соседними импульсами, определяет время одного такта или просто такт работы машины. Частота генератора тактовых импульсов является одной из основных характеристик компьютера и во многом определяет скорость его работы, поскольку каждая операция выполняется за определенное количество тактов.

3. Устройство центрального процессора.

Центральный процессор (ЦП; CPU — англ. céntral prócessing únit, дословно — центральное вычислительное устройство) — исполнитель машинных инструкций, часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера, отвечающая за выполнение арифметических операций, заданных программами операционной системы, и координирующий работу всех устройств компьютера.На рис.1 показано устройство обычного компьютера. Центральный процессор — это мозг компьютера. Его задача — выполнять программы, находящиеся в основной памяти. Он вызывает команды из памяти, определяет их тип, а затем выполняет их одну за другой. Компоненты соединены шиной, представляющей собой набор параллельно связанных проводов, по которым передаются адреса, данные и сигналы управления. Шины могут быть внешними (связывающими процессор с памятью и устройствами ввода-вывода) и внутренними.

Рис.1 Схема устройства компьютера с одним центральным процессором и двумя устройствами ввода-вывода

В состав центрального процессора входят:

устройство управления (УУ);

арифметико-логическое устройство (АЛУ);

запоминающее устройство (ЗУ) на основе регистров процессорной памяти и кэш-памяти процессора;

генератор тактовой частоты (ГТЧ).

Арифметико-логическое устройство выполняет арифметические и логические операции над данными: сложение, вычитание, умножение, деление, сравнение и др.

Запоминающее устройство - это внутренняя память процессора. Регистры служит промежуточной быстрой памятью, используя которые, процессор выполняет расчёты и сохраняет промежуточные результаты. Для ускорения работы с оперативной памятью используется кэш-память, в которую с опережением подкачиваются команды и данные из оперативной памяти, необходимые процессору для последующих операций.

Генератор тактовой частоты генерирует электрические импульсы, синхронизирующие работу всех узлов компьютера. В ритме ГТЧ работает центральный процессор.

4.Основные параметры процессора.

Производительность процессора является интегральной характеристикой , которая зависит от частоты процессора, его разрядности, а так же особенностей архитектуры (наличие кэш-памяти и др.). Производительность процессора нельзя вычислить, она определяется в процессе тестирования, т.е. определения скорости выполнения процессором определенных операций в какой-либо программной среде.

К основным параметрам процессора относятся следующие параметры:

- Число вычислительных ядер;

- Разрядность регистров;

- Разрядность внешних шин данных и адреса;

-  Объём виртуальной адресуемой памяти;

- Максимальный объем адресуемой памяти;

- Кеш;

- Тактовые частота процессора;

- Напряжение питания;

- Количество транзисторов;

- Техпроцесс;

- Площадь кристалла;

- Максимально потребляемый ток;

- Максимально потребляемая мощность;

- Разъём;

- Корпус.

Количество ядер

В последние годы к данной характеристике начинает проявляться все больше внимания. На сегодняшний день уже нет возможности продолжать увеличивать тактовую частоту. Поэтому производителями процессоров был взят курс на улучшение параллельных вычислений и увеличение ядер в процессорах. Выражаясь простым языком, число ядер свидетельствует о том, какое количество программ может быть запущено одновременно, при этом на быстродействии компьютера это не сказывается. Однако если вами используется программа, рассчитанная на 2 ядра, а последних у вас не менее 3, то, чтобы вы не делали, но данное приложение не сможет использовать все возможности имеющихся у вас ядер. На сегодняшний день подавляющее число программ рассчитано на 1-2 ядра, в связи с этим, приобретя четырех-ядерный процессор, вы не сможете добиться существенного повышения производительности. Однако если вами осуществляется сборка компьютера, на котором вы планируете играть в самые последние игры и использовать для обработки видео, то предпочтительнее, чтобы это был процессор с максимальным числом ядер. Сейчас на рынке можно найти одно-, двух-, четырёх-, шести- и восьми- ядерные процессоры.

Разрядность микропроцессора

Информация внутри компьютера представлена в виде двоичных чисел, т.е. сочетаний логических единиц и нулей, называемых битами (1 бит- один двоичный разряд, 1 или 0). Между устройствами компьютера данные передаются не сплошным потоком, а порциями- машинными словами, одно машинное слово передаётся за один такт работы компьютера. Количество бит в машинном слове называется разрядностью. Чем больше разрядность, т.е. чем длиннее машинное слово, тем быстрее передаётся и обрабатывается информация, тем быстрее работает компьютер. Применительно к микропроцессору, различают три вида разрядности:

1. разрядность регистров микропроцессора;

2. разрядность шины данных;

3. разрядность шины адреса.

Разрядность регистров- это длина машинного слова внутри микропроцессора. Разрядность этого вида диктуется вместимостью внутренних ячеек памяти процессора- вместимостью регистров. Когда классифицируют микропроцессор и употребляют термин "разрядность микропроцессора", то подразумевается внутренняя разрядность, поскольку именно разрядность регистров определяет эффективность обработки данных микропроцессором, диктует диапазон допустимых значений операндов. В настоящее время используются 18,16-, 32- и 64-разрядные процессоры, причем практически все современные программы рассчитаны на 32- и 64-разрядные процессоры. Часто уточняют разрядность процессора и пишут, например, 16/20, что означает, что процессор имеет 16-разрядную шину данных и 20-разрядную шину адреса.

Разрядность шины данных. Под шиной данных понимается группа проводников, по которым от микропроцессора к другим устройствам компьютера передаются данные. Разрядность шины данных – это число проводников в ней. Этот вид разрядности диктует длину машинных слов при передаче информации вне процессора, т.е. это длина "внешнего машинного слова". Длина машинных слов внутри микропроцессора и длина внешнего машинного слова могут не совпадать. Например, первый микропроцессор, устанавливавшийся на персональный компьютер IBM PC (Intel 8088), имел внутреннюю разрядность 16 бит, а длину внешнего машинного слова- всего 8 бит. В его современнике Intel 8086 длина внешнего машинного слова была увеличена до размеров разрядности регистров, т.е. до 16 бит, что дало прирост производительности микропроцессора на 40% при той же тактовой частоте. Схожее несовпадение разрядности компания Intel применила на микропроцессоре 80386SX, а также на всех процессорах Pentium (исключая последние 64-разрядные).

Разрядность шины адреса- это число проводников в адресной шине. По этим проводникам от микропроцессора к оперативной памяти передаётся информация для определения ячеек памяти, к которым надо получить доступ. Чем шире шина адреса, тем к большему числу ячеек памяти может адресовываться микропроцессор. Адресное пространство микропроцессора, т.е. наибольший теоретически возможный размер оперативной памяти, доступный для данного микропроцессора, определяется величиной 2n, где n- разрядность адресной шины. Например, у Intel 8088 и Intel 8086 адресная шина имела 20 проводников. Наибольший размер оперативной памяти у компьютеров с таким микропроцессором был не более 220 = 1048 000 байт, т.е. 1 Мбайт. У процессора следующего поколения, Intel 80286, была 24-разрядная шина адреса, что увеличило максимум адресуемой оперативной памяти до 16 Мб. Начиная с Intel 80386, микропроцессоры Intel длительное время имели 32-битную шину адреса и соответственно адресное пространство 4 Гб. Современные микропроцессоры AMD и Intel (с технологией EM64T) поддерживают 64-разрядную адресацию памяти, но для реализации этого режима необходима 64- разрядная версия Windows. Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти процессора и, соответственно, максимальный объем оперативной памяти, которую можно непосредственно использовать.

Виртуальная память

Виртуальная память - это сочетание памяти ОЗУ и временного хранилища на жестком диске. Если памяти ОЗУ недостаточно, данные из оперативной памяти помещаются в хранилище, которое называется файлом подкачки. Перемещение данных в файл подкачки и из него освобождает достаточно оперативной памяти для выполнения операции. Принцип использования виртуальной памяти заключается в следующем. Когда на компьютере не хватает памяти для загрузки каких-то программ или данных, операционная система временно освобождает часть оперативной памяти и запоминает данные на жестком диске. Если эти данные потребуются, система освободит другую часть памяти, а эти данные перенесет с диска в память. В результате жесткий диск начинает выполнять функции, аналогичные оперативной памяти. В качестве буфера для временного хранения данных, взятых из памяти, используется системный файл, называемый файлом подкачки или виртуальной памятью. Именно благодаря умению совместно использовать оперативную и виртуальную память операционная система и позволяет нам одновременно загружать несколько программ и файлов, даже если их совокупный размер превышает возможности оперативной памяти. Однако жесткий диск — устройство гораздо более медленное, чем микросхемы памяти, поэтому чем реже операционная система обращается к виртуальной памяти, тем лучше, именно поэтому увеличение объёма оперативной памяти весьма благотворно сказывается на производительности компьютера.

Максимальный объем адресуемой памяти

Этот показатель напрямую зависит от количества разрядов n шины адреса и рассчитывается по формуле 2n. Как правило, процессор теоретически может адресовать гораздо больший объем оперативной памяти, чем тот, который фактически можно установить на конкретной системной плате. Например, системная плата на чипсете Intel 80440BX может работать не более чем с 512 Мбайт оперативной памяти, хотя процессор Pentium-II может адресовать теоретически 4 Гбайта памяти.

Кеш

Кэш- промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий информацию, которая может быть запрошена с наибольшей вероятностью. Кэш процессора представляет собой блок высокоскоростной памяти, место для которого отведено на ядре процессора. Благодаря кэшу процессор демонстрирует большую производительность. Доступ к данным в кэше идёт быстрее, чем выборка исходных данных из оперативной (ОЗУ) и быстрее внешней (жёсткий диск или твердотельный накопитель) памяти, за счёт чего уменьшается среднее время доступа и увеличивается общая производительность компьютерной системы.

Рис.2 Кэш-память находиться между процессором и основной памятью.

Кэширование применяется ЦПУ, жёсткими дисками, браузерами, веб-серверами, службами DNS и WINS.Кэш состоит из набора записей. Каждая запись ассоциирована с элементом данных или блоком данных (небольшой части данных), которая является копией элемента данных в основной памяти. Каждая запись имеет идентификатор, определяющий соответствие между элементами данных в кэше и их копиями в основной памяти.Когда клиент кэша (ЦПУ, веб-браузер, операционная система) обращается к данным, прежде всего исследуется кэш. Если в кэше найдена запись с идентификатором, совпадающим с идентификатором затребованного элемента данных, то используются элементы данных в кэше. Такой случай называется попаданием кэша. Если в кэше не найдена запись, содержащая затребованный элемент данных, то он читается из основной памяти в кэш, и становится доступным для последующих обращений. Такой случай называется промахом кэша. Процент обращений к кэшу, когда в нём найден результат, называется уровнем попаданий или коэффициентом попаданий в кэш.

Диаграмма кэша памяти ЦПУ

Например, веб-браузер проверяет локальный кэш на диске на наличие локальной копии веб-страницы, соответствующей запрошенному URL. В этом примере URL — это идентификатор, а содержимое веб-страницы — это элементы данных.Если кэш ограничен в объёме, то при промахе может быть принято решение отбросить некоторую запись для освобождения пространства. Для выбора отбрасываемой записи используются разные алгоритмы вытеснения.При модификации элементов данных в кэше выполняется их обновление в основной памяти. Задержка во времени между модификацией данных в кэше и обновлением основной памяти управляется так называемой политикой записи.В кэше с немедленной записью каждое изменение вызывает синхронное обновление данных в основной памяти.В кэше с отложенной записью (или обратной записью) обновление происходит в случае вытеснения элемента данных, периодически или по запросу клиента. Для отслеживания модифицированных элементов данных записи кэша хранят признак модификации (изменённый или «грязный»). Промах в кэше с отложенной записью может потребовать два обращения к основной памяти: первое для записи заменяемых данных из кэша, второе для чтения необходимого элемента данных.В случае, если данные в основной памяти могут быть изменены независимо от кэша, то запись кэша может стать неактуальной. Протоколы взаимодействия между кэшами, которые сохраняют согласованность данных, называют протоколами когерентности кэша.

Уровни кэша

Кэш центрального процессора разделён на несколько уровней. В универсальном процессоре в настоящее время число уровней может достигать 3. Кэш-память уровня N+1 как правило больше по размеру и медленнее по скорости доступа и передаче данных, чем кэш-память уровня N.

Самой быстрой памятью является кэш первого уровня — L1-cache. По сути, она является неотъемлемой частью процессора, поскольку расположена на одном с ним кристалле и входит в состав функциональных блоков. В современных процессорах обычно кэш L1 разделен на два кэша, кэш команд (инструкций) и кэш данных (Гарвардская архитектура). Большинство процессоров без L1 кэша не могут функционировать. L1 кэш работает на частоте процессора, и, в общем случае, обращение к нему может производиться каждый такт. Зачастую является возможным выполнять несколько операций чтения/записи одновременно. Латентность доступа обычно равна 2−4 тактам ядра. Объём обычно невелик — не более 384 Кбайт.

Вторым по быстродействию является L2-cache — кэш второго уровня, обычно он расположен на кристалле, как и L1. В старых процессорах — набор микросхем на системной плате. Объём L2 кэша от 128 Кбайт до 1−12 Мбайт. В современных многоядерных процессорах кэш второго уровня, находясь на том же кристалле, является памятью раздельного пользования — при общем объёме кэша в nM Мбайт на каждое ядро приходится по nM/nC Мбайта, где nC количество ядер процессора. Обычно латентность L2 кэша, расположенного на кристалле ядра, составляет от 8 до 20 тактов ядра.

Кэш третьего уровня наименее быстродействующий, но он может быть очень внушительного размера — более 24 Мбайт. L3 кэш медленнее предыдущих кэшей, но всё равно значительно быстрее, чем оперативная память. В многопроцессорных системах находится в общем пользовании и предназначен для синхронизации данных различных L2.Иногда существует и 4 уровень кэша, обыкновенно он расположен в отдельной микросхеме. Применение кэша 4 уровня оправдано только для высоко производительных серверов и мейнфреймов.

Тактовая частота

Тактовая частота задает ритм жизни компьютера. Чем выше тактовая частота, тем меньше длительность выполнения одной операции и тем выше производительность компьютера. Таким образом, с увеличением у процессора значения тактовой частоты повышается скорость обработки данных.Под тактом мы понимаем промежуток времени, в течение которого может быть выполнена элементарная операция. Под тактом понимается одна операция. Тактовую частоту можно измерить и определить ее значение. Единица измерения частоты - МГц – миллион тактов в секунду; ГГц-миллиард тактов в секунду. 2,21 ГГц означает, что процессор сможет за одну секунду справиться с 2 миллиардами 216 миллионом операций. Работа всех устройств микропроцессора синхронизируется, т.е. согласовывается благодаря электрическим импульсам тактовой частоты, вырабатываемых специальной микросхемой, называемой тактовым генератором. Микропроцессору каждого типа соответствует определённая оптимальная для него тактовая частота (clock), рекомендованная компанией- производителем. Существует возможность некоторого увеличения тактовой частоты процессора пользователем путём перестановки специальных перемычек на материнской плате либо изменением настроек в программе конфигурации компьютера, однако делать это без крайней нужды не следует по ряду причин: фирма- производитель назначает тактовую частоту оборудования не произвольно, а так, чтобы компьютер работал с максимальной скоростью устойчиво, без сбоев.

Напряжение питания процессора

Номинальное напряжение питания ядра процессора- параметр, указывающий напряжение, которое необходимо процессору для работы (измеряется в вольтах). Он характеризует энергопотребление процессора и особенно важен при выборе CPU для мобильной, нестационарной системы. В последнее время явно прослеживается тенденция к снижению напряжения питания процессоров. Наиболее очевидным следствием этого является снижение потребляемой мощности. Конечно, если потребляемая мощность меньше, то функционирование системы обходится дешевле; еще более важно снижение потребляемой мощности для переносных систем, так как благодаря этому компьютер может работать намного дольше на одной и той же батарее. Еще одним преимуществом является то, что при пониженном напряжении, а следовательно, и при более низкой потребляемой мощности выделяется меньше тепла. Процессор и вентилятор можно размещать ближе к другим компонентам, т.е. упаковка системы может быть более плотной; кроме того, срок службы процессора возрастает. К преимуществам можно отнести и то, что процессор вместе с вентилятором потребляет меньшую мощность, а потому может работать быстрее. Именно благодаря снижению напряжения удалось повысить тактовую частоту процессоров.

Техпроцесс

Техпроцесс - это масштаб технологии, которая определяет размеры полупроводниковых элементов, составляющих основу внутренних цепей процессора (эти цепи состоят из соединенных соответствующим образом между собой транзисторов). Совершенствование технологии и пропорциональное уменьшение размеров транзисторов способствуют улучшению характеристик процессоров. Для сравнения, у ядра Willamette, выполненного по техпроцессу 0.18 мкм - 42 миллиона транзисторов, а у ядра Prescott, техпроцесс 0.09 мкм - 125 миллионов. Чем меньше техпроцесс, тем меньше энергопотребление процессора (и как следствие не нужен мощный и шумный кулер), повышается быстродействие процессора, увеличивается количество транзисторов на одинаковой площади.

Число транзисторов - определяет количество транзисторов, интегрированных в ядре. Считается общая сумма транзисторов на всех пластинах. Измеряется в миллионах (млн) Количество транзисторов характеризует мощность процессора. Для производства более мощных процессоров необходимо использовать большее количество транзисторов — это означает, что транзисторы должны быть как можно более маленькими.Технологические усовершенствования в производстве интегральных схем позволяют уменьшать размеры схем. Ранее считалось, что нельзя использовать технологические нормы менее 1 микрона. Но современные процессоры построены по 0,25-0,18 микронной технологии, а самые последние модели достигли уровня 0,13 микрон. В перспективе технологическую норму изготовления интефальных схем реально довести до 0,08 микрон. Кроме того, важна проблема отвода тепла от кристалла микропроцессора. Увеличение количества транзисторов в кристалле приводит к выделению дополнительной тепловой энергии, поэтому размер каждого отдельного транзистора должен становиться как можно меньше. Размер и компоновка транзисторов влияет и на размер кристалла микропроцессора.

Размер кристалла характеризует его физическую площадь и измеряется в квадратных миллиметрах (мм2). Чем меньше размер кристалла микропроцессора, тем больше можно их получить из одной подложки, что снижает себестоимость производства и делает их более дешевыми. Чем меньше размер кристалла микропроцессора, тем меньше и его энергопотребление. Чем кристаллы меньше, тем их больше можно уместить, следовательно увеличить тактовую частоту. Да и на меньший кристалл нужно меньше подавать напряжения, поэтому и тепловыделение уменьшается, поэтому опять же можно увеличить тактовую частоту.

Потребляемый ток - ток, который потребляет процессор при максимальной загрузке. Если умножить потребляемый ток на напряжение процессора, можно получить потребляемую процессором мощность. Потребляемая мощность – одна из электрических характеристик процессора, которая характеризует максимальное расчетное значение потребляемой мощности. Как правило, употребляя термин потребляемая мощность, имеется в виду максимальная потребляемая мощность, потребляемая всеми компонентами процессора в соответствии с логикой выполнения команды. Диапазон потребляемой мощности может варьироваться от 1 до 100Вт. Следствием потребления электрической энергии является нагрев процессора или выделение тепловой энергии. Тепловыделение - показывает выделяемую в виде тепла мощность. Напрямую зависит от потребляемой мощности и толщины пластины. Это и есть ключевой параметр, определяющий температуру, до которой нагревается процессор. Измеряется в Ваттах (Вт)

Современные микропроцессоры, работая на полной мощности, выделяют до 70- 130 Вт тепловой энергии и их оснащают массивными радиаторами и вентиляторами, чтобы обеспечить оптимальный для этих микросхем тепловой режим, составляющий 50 – 60оС. Температура процессора – температура различных частей процессора. При опасном перегреве микропроцессора (около 90оС) начинаются перебои в его работе либо полный выход из строя. В микропроцессорах предусмотрена защита от перегрева (интегрированный в ядро процессора термодиод), поддерживаемая BIOS и материнской платой, на которую устанавливается процессор, своевременно выключающая электропитание процессора и сберегающая его от сгорания в случае неосторожного разгона или отказа системы охлаждения.

Разъем

Разъём центрального процессора — гнездовой или щелевой разъём (гнездо), предназначенный для установки в него центрального процессора. Использование разъёма вместо непосредственного припаивания процессора на материнской плате упрощает замену процессора для модернизации или ремонта компьютера, а также значительно снижает стоимость материнской платы.Разъём может быть предназначен для установки собственно процессора или CPU-карты (например, в Pegasos). Каждый разъём допускает установку только определённого типа процессора или CPU-карты.

Корпуса процессоров

Кремниевые кристаллы микросхем процессоров в чистом виде не используются — это слишком хрупкие и чувствительные устройства. Кристалл микросхемы помещается в корпус, который защищает его и помогает рассеивать тепло. Стандартизированные корпуса микропроцессоров отличаются схемой размещения выводов и бывают двух типов — енотовые (с односторонним расположением выводов) и гнездовые (выводы расположены по всему периметру корпуса).В каждом поколении центральных микропроцессоров используется различное количество выводов (и их цоколевка), поэтому на системной плате должен быть расположен процессорный разъем (гнездо или слот), предназначенный для конкретного поколения процессоров. Микропроцессоры слогового типа обычно обозначаются как «Slot 1», «Slot 2» или «Slot 3». Процессоры гнездового типа обозначаются как «Socket 370» или «Socket A».

В современные системные платы можно устанавливать разные модели процессоров с различной тактовой частотой, используя один и тот же процессорный разъем (слот или гнездо).В настоящее время самыми популярными являются разъемы Socket 478 для процессоров Intel и Socket А для процессоров AMD. Современные процессоры Intel используют сокет LGA1156, LGA1366 и LGA1155, процессоры AMD - сокеты AM2+ и AM3.

Заключение

Познакомившись с центральным процессором, я поняла, что: 1) это одно из самых важных устройств компьютера, от которого зависит работа всего компьютера, состоящее из множества компонентов, которые постоянно модернизируются и улучшаются; 2) это функционально-законченное  программно  - управляемое устройство обработки информации, выполненное на одной или нескольких СБИС; 3) процессор в определённой последовательности  выбирает из памяти инструкции и исполняет их; 4) в многопроцес-сорной  системе функции центрального процессора распределяются между несколькими обычно идентичными процессорами  для повышения общей производительности системы, а один из них назначается главным.

Список литературы

Воройский Ф. С. Информатика. Энциклопедия словарь справочник: введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии в терминах и фактах. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 768 с.

Гридина Е. А. Современный русский язык. Словообразование: теория, алгоритмы анализа, тренинг. Учебное пособие/ Т. А. Гридина, Н. И. Коновалова. – 2-е изд. – М.: Наука: Флинта, 2008. – 160 с.

Магилев П. К. Практикум по информатике,-Изд. 2-е,2005

Маккормик Д. Сикреты работы в  Windows, Word, Word Excel. Полное руководство для начинающих: Пер. с англ.И. Тимонина. – Харьков: «Книжный клуб“ Клуб семейного доступа”», 2008ю – 240 с.:ил.

Макарова, Информатика. Практикум по технологии работы на компьютере.- Под редакцией/ Макаровой,-Изд. 3-е, 2005.

Соболь Б. В. Информатика : учебник / Б. В. Соболь и др.-Изд. 3-е, допол. и перераб. – Ростов н/Д: Феникс, 2007. – 446 с.

13