Issuu on Google+

Procesor Spis treści: - Procesor - Budowa - Rozmiary elementów - Wielordzeniowośd I procesy pomocnicze - Jednostka centralna - Rozkazy procesora Jacek Przechrzta i Karol Danielczyk


Procesor Procesor

Procesor Intel Core i7-940, widoczne 1366 pól stykowych złącza LGA1366.

Procesor tzw. CPU (ang. Central Processing Unit) – urządzenie cyfrowe sekwencyjne, które pobiera dane z pamięci, interpretuje je i wykonuje jako rozkazy. Wykonuje on ciąg prostych operacji wybranych ze zbioru operacji podstawowych określonych zazwyczaj przez producenta procesora jako lista rozkazów procesora. Procesory wykonywane są zwykle jako układy scalone zamknięte w hermetycznej obudowie, często posiadającej złocone wyprowadzenia - stosowane ze względu na odpornośd na utlenianie. Ich sercem jest monokryształ krzemu, na który naniesiono szereg warstw półprzewodnikowych, tworzących, w zależności od zastosowania, sied od kilku tysięcy do kilkuset milionów tranzystorów. Połączenia wykonane są z metalu .Jedną z podstawowych cech procesora jest liczba bitów, na których wykonywane są podstawowe operacje obliczeniowe. Jeśli procesor ma 64 bity, mówimy, że procesor jest 64-bitowy.Innym ważnym parametrem określającym procesor jest szybkośd, z jaką wykonuje on rozkazy.

Page 2 of 7


Procesor Budowa W funkcjonalnej strukturze procesora możemy wyróżnić elementy takie jak:

 zespół rejestrów do przechowywania danych i wyników, rejestry mogą byd ogólnego przeznaczenia lub mają specjalne przeznaczenie,  jednostkę arytmetyczną do wykonywania operacji obliczeniowych na danych,  układ sterujący przebiegiem wykonywania programu,  inne układy, w które producent wyposaża procesor w celu usprawnienia jego pracy .

Budowa procesora Page 3 of 7


Procesor Rozmiary elementów Jednym z parametrów procesora jest rozmiar elementów budujących jego strukturę. Im są one mniejsze, tym niższe jest zużycie energii, napięcie pracy oraz wyższa możliwa do osiągnięcia częstotliwośd pracy. Współczesne procesory używane w komputerach osobistych wykonywane są w technologii pozwalającej na uzyskanie elementów o rozmiarach 45 i 32 nm, pracujących z częstotliwością kilku GHz. Intel w 2012 roku wydał procesory wykonane w rozmiarze technologicznym 22 nm (tj. największa długośd kanału tranzystora wynosi 45 nm). . Aby ograniczyd straty związane z powstawaniem defektów w tak małych strukturach, fabryki procesorów muszą posiadad pomieszczenia o niezwykłej czystości, co jest bardzo kosztowne.

Pomieszczenie wysokiej czystości tzw. „Clean room” w fabryce procesorów.

Page 4 of 7


Procesor Wielordzeniowość i procesory pomocnicze Współcześnie większośd procesorów ma wielordzeniową budowę. Pierwszym procesorem wielordzeniowym ogólnego przeznaczenia był procesor Power 4 wprowadzony na rynek w roku 2001. Pierwszymi procesorami wielordzeniowymi architektury x86 były wersje procesorów Opteron firmy AMD i Pentium Extreme Edition firmy Intel wprowadzone w kwietniu 2005 roku. Najszybsze dziś modele mają rdzeo taktowany zegarem 3,33 GHz. Obie firmy mają dziś w ofercie także modele czterordzeniowe (niektóre Core i5 oraz Core i7 Intela i AMD Athlon II X4 oraz Phenom II X4 AMD) oraz sześciordzeniowe (Phenom II X6 oraz Core i7 serii 9x0) przeznaczone do komputerów klasy desktop. Dostępne procesory do zastosowao serwerowych mogą mied do 8 (Intel Xeon), lub nawet 16 rdzeni (AMD Opteron). Przewiduje się, że w przyszłości, przez co najmniej kilka następnych lat, liczba rdzeni w procesorach wielordzeniowych dostępnych na rynku będzie się podwajad w tempie podobnym jak liczba tranzystorów w pojedynczym układzie, czyli co ok. 2 lata. Projektanci procesorów próbują także innych metod zwiększania wydajności procesorów, jak np. Hyper-Threading, gdzie każdy rdzeo może się zachowywad jak dwa procesory logiczne, dzielące między siebie zasoby pamięci podręcznej i jednostek wykonawczych. Gdy jeden z konkurujących ze sobą procesów pozostawia niewykorzystane zasoby, proces przypisany do drugiego procesora logicznego może ich użyd, co w sprzyjających okolicznościach może prowadzid do sumarycznego wzrostu wydajności o kilka do kilkunastu procent. W roku 2007 Intel zaprezentował testy układu scalonego wyposażonego w 80 rdzeni ogólnego przeznaczenia, który osiągnął wydajnośd ponad 1 Tflops (liczba operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę. Jest jednostką mocy obliczeniowej komputerów, używaną szczególnie w zastosowaniach naukowych). Komputer oprócz procesora głównego ma procesory pomocnicze: obrazu, dźwięku, koprocesory arytmetyczne (na ogół są zintegrowane z CPU).

Procesor Intel Pentium

Page 5 of 7


Procesor Jednostka Centralna Procesor bywa też nazywany jednostką. Częśd użytkowników jednostkę centralną kojarzy z handlowym terminem określającym jednostką systemową komputera złożoną z elementów takich jak procesor, płyta główna, karty rozszerzeo, pamięd operacyjna, dysków twardych zamkniętych we wspólnej obudowie, zazwyczaj nie obejmującą takich urządzeo peryferyjnych jak monitor, klawiatura czy drukarka.

Page 6 of 7


Procesor Rozkazy procesora Do typowych rozkazów procesora należą:  kopiowanie danych  z pamięci do rejestru  z rejestru do pamięci  z pamięci do pamięci(niektóre procesory)

 działania arytmetyczne    

dodawanie odejmowanie porównywanie dwóch liczb zmiana znaku liczby

 działania na bitach    

iloczyn logiczny suma logiczna negacja przesunięcie bitów w lewo lub w prawo

 skoki  bezwarunkowe  warunkowwe Instrukcje procesora identyfikowane są na podstawie binarnego kodu, jednak dany kod nie musi oznaczad wykonywania tych samych operacji przez procesor do tego samego zadania. W tym celu, w procesorach niedostępnych masowo można spotkad możliwośd rozkazów CPU, czyli mikroprogramowania. Rozwiązania takie dają większą kontrolę nad procesorem oraz możliwośd zwiększania wydajności procesora w pewnych zastosowaniach.

Page 7 of 7


Procesor