PROCESORY (C) Wiesław Sornat

Czym jest procesor CPU - Central Processing Unit (centralna jednostka przetwarzająca) – element półprzewodnikowy wykonany w postaci układu scalonego wielkiej skali integracji. Podstawowymi elementami każdego układu scalonego są TRANZYSTORY pełniące tutaj rolę elementów przełączających. Procesor może zawierać do kilkunastu milionów tranzystorów. (C) Wiesław Sornat

Cykle pracy procesora 3 1 2 POBRANIE ROZKAZU DEKODOWANIE ROZKAZU WYKONANIE ROZKAZU (C) Wiesław Sornat

Współpraca procesora z pamięcią RAM PROGRAM DANE WOLNE PROCESOR PAMIĘĆ RAM (C) Wiesław Sornat

Parametry charakteryzujące procesor Podstawowymi parametrami wpływającymi na wydajność procesora (szybkość wykonywania operacji przez procesor) są: Szybkość – (częstotliwość taktowania) określana częstotliwością zegara ( mierzona w MHz) Wielkość magistrali danych (liczba przesyłanych jednocześnie bitów), (8, 16, 32, 64 bity) Częstotliwość taktowania magistrali danych (Szybkość przekazywania danych do urządzeń wejściowych i wyjściowych) Wielkość pamięci CACHE pierwszego poziomu (L1) i drugiego poziomu (L2) Wewnętrzna konstrukcja oraz lista rozpoznawanych i wykonywanych instrukcji elementarnych (C) Wiesław Sornat

Zegar jest układem elektronicznym wytwarzającym impulsy Częstotliwość zegara 1 f=1/T Zegar jest układem elektronicznym wytwarzającym impulsy 0 i 1 Czas [sek] T Częstotliwość taktowania f jest odwrotnością czasu trwania jednego okresu drgań zegara i mierzymy ją w MHz (1MHz=106 Hz) . 1 Hz to drgania o okresie 1 sek. Obecnie produkowane procesory pracują z częstotliwością od 100 do 500 MHz, co oznacza, że okres drgań wynosi od 10*10-9 sek do 2* 10-9 sek (10 ns – 2 ns). Oznacza to również, że nasz procesor otrzymuje 100 000 000 do 500 000 000 impulsów taktujących w ciągu sekundy (C) Wiesław Sornat

Wielkość magistrali (szyny) danych Jeden z pierwszych produkowanych seryjnie dla komputerów PC procesorów – 8088 (INTEL) posiadał szynę danych o rozmiarze 8 bitów. Oznaczało to, że mógł on odczytać lub zapisać jednorazowo jeden znak -- (8bitów = jeden znak). Wielkość szyny danych wyrażona w bitach określa ile znaków może być przesyłanych jednocześnie. Ośmiobitowa szyna danych przenosi jeden znak, 16 bitowa przenosi 2 znaki, zaś 32 bitowa przenosi 4 znaki jednocześnie (w czasie trwania jednego taktu zegara). Potocznie mówimy o procesorze 8-bitowym, 16-bitowym itd.. Procesor używa szyny danych do komunikacji pomiędzy pamięcią i urządzeniami peryferyjnymi, stąd jej wielkość jest istotnym czynnikiem wpływającym na szybkość przetwarzania informacji przez procesor (a także przez komputer jako całość). Kolejne produkowane procesory podwajały wielkość szyny danych, a najpopularniejsze obecnie procesory PENTIUM mają szynę danych o wielkości 64 bity (C) Wiesław Sornat

Częstotliwość taktowania magistrali danych Szybkość komunikowania się (przepływu danych) pomiędzy podzespołami komputera zależy od wyboru magistrali, za pośrednictwem której dane urządzenie lub karta rozszerzająca komunikuje się z procesorem i pamięcią. Uwaga: konstrukcja karty rozszerzającej determinuje typ magistrali jakiej będzie ona używać. Standaryzacja obejmuje parametry mechaniczne i elektryczne konstrukcji (rozmieszczenie i wymiary wyprowadzeń, przyporządkowanie poszczególnym wyprowadzeniom sygnałów elektrycznych) Najstarszy typ magistrali ISA (Industry Standard Architecture) był taktowany z częstotliwością 8 Mhz. Wzrost wymagań użytkowników i rozwój zastosowań komputerów PC (szczególnie do zastosowań multimedialnych) zaowocował powstaniem nowego standardu PCI (Peripheral Connect Interface), a wkrótce magistrali AGP(Accelerated Graphic Port) przeznaczonej dla kart grafiki). (C) Wiesław Sornat

Współpraca procesora z pamięcią CACHE Zależność wydajności systemu od wielkości pamięci Cache Wydajność Wielkość pamięci CACHE PROCESOR C A H E L1 C A H E L2 RAM (C) Wiesław Sornat

Porównanie różnych typów procesorów 150 Mhz 64 80686 (Pentium Pro) 75 MHZ 80586 33-66Mhz 32 32 (4Gb) 80486 16-33Mhz 16 32 (4Gb 80386 8-12Mhz 24 (16Mb) 80286 4.77Mhz 20 8086 8 20 (1Mb) 8088 Częstotl. zegara Wielkość magistrali danych Wielkość magistrali adresowej Procesor (C) Wiesław Sornat

Porównanie procesorów Pentium II Szybkość magistrali Cache L1 Cache L2 wielkość szybkość 233 MHz 66 MHz 32 KB 512 KB 117 MHz 266 MHz 133 MHz 300 MHz 150 MHz 333 MHz 166 MHz 350 MHz 100 MHz 175 MHz 400 MHz 200 MHz 450 MHz (C) Wiesław Sornat

Procesory (C) Wiesław Sornat

Magistrala ISA (C) Wiesław Sornat