Процессор

(0) Чтобы оценить статью, войдите в систему или зарегистрируйтесь.

Процессор
Резюме
Процессоры представляют собой вычислительные устройства, которые управляют электронными схемами и другими компонентами определенной системы. Существуют различные типы процессоров. Наиболее известным является центральный процессор – CPU, или ЦПУ. Наряду с одноядерными процессорами существуют также модели с несколькими ядрами, которые, как правило, отличаются большей производительностью.

Процессор – это...



Процессор представляет собой электронное вычислительное устройство, определенную электронную схему, которая служит для управления другими схемами или компонентами какой-либо системы – как правило, компьютера. Процессор получает определенные команды и выполняет их. Следует различать между аппаратным процессором и программой-процессором. В последнем случае процессор представляет собой программу, которая преобразует определенные команды ввода в вывод. В этой связи часто говорят, например, о "текстовом процессоре", служащем для редактирования теста. Ниже речь пойдет только об аппаратных процессорах.



Применение процессоров



Чаще всего процессоры используются в так называемых встраиваемых (встроенных) системах. Встроенная система (англ. "embedded system“) – это компьютер, интегрированный в определенное техническое устройство. Типичными примерами встроенных систем являются, например, стиральная машина, автомобиль, ресивер цифрового телевидения, телевизор, самолет или DVD-плеер. Сотовые телефоны и прочие мультимедийные устройства также относятся к встраиваемым системам.



Лишь 5 % выпускаемых процессоров используются в персональных компьютерах. В настольных ПК центральный процессор осуществляет управление другими встроенными процессорами. Современные процессоры чаще всего многоядерные. В качестве примера можно назвать Intel Core 2 и AMD Athlon X2. Тенденция к созданию многоядерных процессоров набирает обороты: так, в январе 2011 года компания Intel объявила о намерении создать процессор Atom с 16 вычислительными ядрами.

 

Центральные и микропроцессоры



Центральный процессор также называют CPU ("central processing unit", англ. "центральное обрабатывающее устройство") или ЦПУ (центральное процессорное устройство). В обиходной речи понятия "центральный процессор" и "процессор" часто используются как синонимы. Центральный процессор является главным компонентом компьютера.



Сегодня большинство центральных процессоров изготавливаются в виде отдельного микрочипа, на чем основано понятие микропроцессора. Компания Texas Instruments разработала первые микропроцессоры еще в начале 1970-х годов. Многоядерные процессоры также относятся к микропроцессорам. В этом случае на одном чипе расположено несколько вычислительных блоков (ядер), которые совместно выполняют функцию процессора.



Процессор для ноутбуков



Процессоры для ноутбуков, или мобильные процессоры, встречаются преимущественно в переносных компьютерах – ноутбуках или нетбуках. По сравнению с процессорами настольных ПК мобильные процессоры более энергоэффективны, поскольку работают на более низком напряжении питания ядра. Оно способно быстро меняться в зависимости от текущих задач. Например, при наборе на клавиатуре между двумя нажатиями клавиш напряжение сильно понижается, благодаря чему сокращается энергопотребление. В спящем режиме расход энергии у мобильных процессором также значительно ниже, что, в свою очередь, обеспечивает более продолжительное время работы ноутбуков и нетбуков от аккумулятора.



Процессоры ноутбуков зачастую обладают более высокой производительностью по сравнению с процессорами во встраиваемых системах. Мобильные процессоры наилучшим образом проявляют себя в области мультимедиа и при решении офисных задач. Из-за высокой хорошей производительности данный вид процессоров также используется в промышленных и торговых системах. Мобильные процессоры, как правило, более дорогие по сравнению с моделями для настольных ПК.



Прочие типы процессоров



Асинхронные процессоры состоят из нескольких блоков блоков, работающих независимо друг от друга. Поэтому наличия единой общей тактовой частоты для обработки данных не требуется. Передача команд по нужному адресу, таким образом, может происходить в любой момент.



Для обработки за один цикл данных с высокой разрядностью в разрядно-модульном (секционированном) процессоре (Bit-Slice-Prozessor) используется несколько смежных процессоров.



Микроконтроллеры представляют собой компьютерные системы, состоящие из одного чипа. На этом чипе размещены все необходимые компоненты – микроконтроллер включает в себя, например, ЦПУ, программную память и оперативную память.



Процессоры цифровых сигналов (DSP) служат для обработки аналоговых сигналов с использованием цифровых систем.



Устройства ввода-вывода работают на основе процессоров ввода-вывода.



Графический процессор, или видеопроцессор, служит для обработки графических данных. Его также называют GPU (Graphics Processing Unit, англ. "блок обработки графики"). Все чаще встречается также аббревиатура VPU (Visual или Video Processing Unit, блок визуальной обработки или блок обработки видео).



Аудиопроцессор (SPU, Sound Processing Unit, блок обработки звука) служит для расчета аудиоданных.



Числа с плавающей запятой обрабатываются с помощью математического сопроцессора. Если раньше арифметический процессор существовал в виде отдельного процессора, то сегодня он является частью центрального процессора.



PPU (Physics Processing Unit), то есть физический процессор, или физический ускоритель, управляет физическими процессами.



Ядро



Любой процессор имеет как минимум одно ядро. В нем находятся арифметико-логическое устройство и блок управления. Прочие компоненты расположены в непосредственной близи. Если в процессоре имеется только одно ядро, говорят об одноядерных процессорах.



Многоядерные процессоры – как подсказывает название – состоят из нескольких ядер. Двухъедерные (Dual Core) процессоры имеют два ядра, трехъеядерные (Triple Core) – три и четырехъядерные (Quad Core) – четыре ядра.



Преимущество многоядерных процессоров заключается в более высокой скорости, которая не может быть достигнута одноядерными процессорами. Поскольку современные технологии позволяют реализовывать микросхемы все меньшего размера, несколько ядер легко умещаются на одном микрочипе.



Устройство процессора



Регистры представляют собой ячейки памяти, расположенные внутри процессора. Они служат для обеспечения быстрой связи между остальными частями процессора. Существуют различные регистры, такие как регистры общего назначения, регистры-счетчики и регистры команд. Размер регистров влияет на вычислительную мощность всего процессора.



В Арифметико-логическом устройстве (АЛУ) процессора выполняются элементарные операции. Арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения как арифметических действий (например, сложение двух чисел), так и логических операций (таких как "и" или "или").  



Декодер команд обеспечивает преобразование двоичных команд в инструкции, которые управляют соответствующими электронными схемами.



За контроль правильного выполнения команд отвечает блок управления. Контроль включает декодер команд в регистре команд и арифметико-логическое устройство.



Шина представляет собой канал передачи данных. Через такой канал осуществляется связь компьютера с остальными компонентами системы. Обмен данными с оперативной памятью (RAM) происходит через шину данных. Через адресную шину передаются адреса ячеек оперативной памяти. Управляющая шина обеспечивает соединение с интерфейсами, например, USB или PCI.



Кэш является промежуточной памятью. Как правило, процессор обладает от 2 до 4 уровней кэша. В них хранятся обрабатываемые данные, что дает возможность быстро загружать в случае необходимости их повторного использования. Самым быстрым кэшем является кэш первого уровня – Level 1 Cache, или сокращенно L1. Он насчитывает 256 КБ. L2-Cache (кэш второго уровня) также находится в ядре процессора и имеет объем от 64 КБ до 12 МБ. Медленнее всего работает кэш третьего уровня (L3). Он, однако, имеет и самый большой размер – 256 МБ. В многоядерных процессорах каждое ядро, как правило, оснащено собственным кэшем L1 и L2. Кэш третьего уровня имеет настолько большой размер, что распространяется на несколько ядер.



Как работает процессор



Машинные команды загружаются из оперативной памяти в счетчик команд. В нем декодер команд преобразовывает двоичные коды в инструкции, с помощью которых активируются соответствующие электронные схемы, необходимые для реализации команды. Дополнительные данные, требуемые для выполнения инструкций, загружаются с жесткого диска или других носителей – например, USB-накопителей. Эти данные направляются в регистры общего назначен7ия. Передача данных осуществляется через соответствующие шины. Вслед за этим происходит выполнение команды. Команды могут представлять собой управляющие исгналы периферийных устройств, операции в арифметико-логическом устройстве или изменения счетчика команд. Иногда используются также дополнительные этапы управления.



Производительность процессора и потребление электроэнергии



Производительность процессора зависит от используемой в нем ширины слова, количества транзисторов и тактовой частоты. Ширина слова – или также длина слова либо ширина шины – в настоящее время составляет 32 или 64 бита. Тактовую частоту в ряде случаев можно задать самостоятельно. При этом, однако, следует соблюдать осторожность. При установке критической тактовой частоты система может легко выйти из строя без возможности восстановления. Некоторые процессоры способны также менять тактовую частоту автоматически в зависимости от выполняемой операции. Для общей производительности системы важное значение имеет также прочие факторы, такие как размер кэша и объем оперативной памяти.



Более высокая тактовая частота, однако, означает и более высокое потребление энергии. Производители чипов пытаются сократить его с помощью новых технологий изготовления. В результате более высокого расхода энергии увеличивается также выделение тепла, из-за чего также возрастает нагрузка на вентилятор. В больших вычислительных сетях выделение тепла сказывается, помимо этого, на температуре помещения, что, в свою очередь, требует повышенную мощность работы кондиционеров. Современные компьютеры обладают тепловой мозщностью от 45 до 140 Вт.



Производители

 

  •     AMD
  •     Intel
КОМПЬЮТЕРЫ И ОФИС

Здесь вы найдете все статьи из этой категории.

Список статей
Все цены указаны в рублях и включают установленный законом налог на добавленную стоимость. Количество товара ограничено. Предложения действительны, пока товар есть в наличии.