Процессор и его компоненты

Центральный процессор (ЦП) – основной компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет процессом вычислений и координирует работу всех устройств ПК.

Чем мощнее процессор, тем выше быстродействие ПК.

Центральный процессор часто называют просто процессором, ЦПУ (Центральное Процессорное Устройство) или CPU (Central Processing Unit), реже – кристаллом, камнем, хост-процессором.

Современные процессоры являются микропроцессорами.

Микропроцессор имеет вид интегральной схемы – тонкой пластинки из кристаллического кремния прямоугольной формы площадью в несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы с миллиардами транзисторов и каналов для прохождения сигналов. Кристалл-пластинка помещен в пластмассовый или керамический корпус и соединен золотыми проводками с металлическими штырьками для подсоединения к системной плате ПК.

Рисунок 1. Микропроцессор Intel 4004 (1971 г.)

Рисунок 2. Микропроцессор Intel Pentium IV (2001 г.). Слева – вид сверху, справа – вид снизу

ЦП предназначен для автоматического выполнения программы.

Устройство процессора

Основными компонентами ЦП являются:

арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет основные математические и логические операции;
управляющее устройство (УУ), от которого зависит согласованность работы компонентов ЦП и его связь с другими устройствами;
шины данных и адресные шины;
регистры, в которых временно хранится текущая команда, исходные, промежуточные и конечные данные (результаты вычислений АЛУ);
счетчики команд;
кэш-память хранит часто используемые данные и команды. Обращение в кэш-память гораздо быстрее, чем в оперативную память, поэтому, чем она больше, тем выше быстродействие ЦП.

«Процессор и его компоненты» 👇
Готовые курсовые работы и рефераты
Решение учебных вопросов в 2 клика
Помощь в написании учебной работы

Рисунок 3. Упрощенная схема процессора

Принципы работы процессора

ЦП работает под управлением программы, которая находится в оперативной памяти.

АЛУ получает данные и выполняет указанную операцию, записывая результат в один из свободных регистров.

Текущая команда находится в специальном регистре команд. При работе с текущей командой значение так называемого счетчика команд увеличивается, который затем указывает на следующую команду (исключением может быть только команда перехода).

Команда состоит из записи операции (которую нужно выполнить), адресов ячеек исходных данных и результата. По указанным в команде адресам берутся данные и помещаются в обычные регистры (в смысле не в регистр команды), получившийся результат тоже сначала помещается в регистр, а уж потом перемещается по своему адресу, указанному в команде.

Характеристики процессора

Тактовая частота указывает частоту, на которой работает ЦП. За $1$ такт выполняется несколько операций. Чем выше частота, тем выше быстродействие ПК. Тактовая частота современных процессоров измеряется в гигагерцах (ГГц): $1$ ГГц = $1$ миллиард тактов в секунду.

Для повышения производительности ЦП стали использовать несколько ядер, каждое из которых фактически является отдельным процессором. Чем больше ядер, тем выше производительность ПК.

Процессор связан с другими устройствами (например, с оперативной памятью) через шины данных, адреса и управления. Разрядность шин кратна 8 (т.к. имеем дело с байтами) и отличается для разных моделей, а также различна для шины данных и шины адреса.

Разрядность шины данных указывает на количество информации (в байтах), которое можно передать за $1$ раз (за $1$ такт). От разрядности адресной шины зависит максимальный объем оперативной памяти, с которым может работать ЦП.

От частоты системной шины зависит количество данных, которые передаются за отрезок времени. Для современных ПК за $1$ такт можно передать несколько бит. Важна также и пропускная способность шины, равная частоте системной шины, умноженной на количество бит, которые можно передать за $1$. Если частота системной шины равна $100$ Мгц, а за $1$ такт передается $2$ бита, то пропускная способность равна $200$ Мбит/сек.

Пропускная способность современных ПК исчисляется в гигабитах (или десятках гигабит) в секунду. Чем выше этот показатель, тем лучше. На производительность ЦП влияет также объем кэш-памяти.

Данные для работы ЦП поступают из оперативной памяти, но т.к. память медленнее ЦП, то он может часто простаивать. Во избежание этого между ЦП и оперативной памятью располагают кэш-память, которая быстрее оперативной. Она работает как буфер. Данные из оперативной памяти посылаются в кэш, а затем в ЦП. Когда ЦП требует следующее данное, то при наличии его в кэш-памяти оно берется из него, иначе происходит обращение к оперативной памяти. Если в программе выполняется последовательно одна команда за другой, то при выполнении одной команды коды следующих команд загружаются из оперативной памяти в кэш. Это сильно ускоряет работу, т.к. ожидание ЦП сокращается.

Замечание 1

Существует кэш-память трех видов:

Кэш-память $1$-го уровня самая быстрая, находится в ядре ЦП, поэтому имеет небольшие размеры ($8–128$ Кб).
Кэш-память $2$-го уровня находится в ЦП, но не в ядре. Она быстрее оперативной памяти, но медленнее кэш-памяти $1$-го уровня. Размер от $128$ Кбайт до нескольких Мбайт.
Кэш-память $3$-го уровня быстрее оперативной памяти, но медленнее кэш-памяти $2$-го уровня.

От объема этих видов памяти зависит скорость работы ЦП и соответственно компьютера.

ЦП может поддерживать работу только определенного вида оперативной памяти: $DDR$, $DDR2$ или $DDR3$. Чем быстрее работает оперативная память, тем выше производительность работы ЦП.

Следующая характеристика – сокет (разъем), в который вставляется ЦП. Если ЦП предназначен для определенного вида сокета, то его нельзя установить в другой. Между тем, на материнской плате находится только один сокет для ЦП и он должен соответствовать типу этого процессора.

Типы процессоров

Основной компанией, выпускающей ЦП для ПК, является компания Intel. Первым процессором для ПК был процессор $8086$. Следующей моделью была $80286$, далее $80386$, со временем цифру $80$ стали опускать и ЦП стали называть тремя цифрами: $286$, $386$ и т.д. Поколение процессоров часто называют семейством $x86$. Выпускаются и другие модели процессоров, например, семейства Alpha, Power PC и др. Компаниями-производителями ЦП также являются AMD, Cyrix, IBM, Texas Instruments.

В названии процессора часто можно встретить символы $X2$, $X3$, $X4$, что означает количество ядер. Например в названии Phenom $X3$ $8600$ символы $X3$ указывают на наличие трех ядер.

Итак, основными типами ЦП являются $8086$, $80286$, $80386$, $80486$, Pentium, Pentium Pro, Pentium MMX, Pentium II, Pentium III и Pentium IV. Celeron является урезанным вариантом процессора Pentium. После названия обычно указывается тактовая частота ЦП. Например, Celeron $450$ обозначает тип ЦП Celeron и его тактовую частоту – $450$ МГц.

Процессор нужно устанавливать на материнскую плату с соответствующей процессору частотой системной шины.

В последних моделях ЦП реализован механизм защиты от перегрева, т.е. ЦП при повышении температуры выше критической переходит на пониженную тактовую частоту, при которой потребляется меньше электроэнергии.

Определение 2

Если в вычислительной системе несколько параллельно работающих процессоров, то такие системы называются многопроцессорными.

Что такое процессор и какие функции он выполняет?

У нас есть 22 ответов на вопрос Что такое процессор и какие функции он выполняет? Скорее всего, этого будет достаточно, чтобы вы получили ответ на ваш вопрос.

Содержание

Какие функции выполняет центральный процессор?
Что включает в себя процессор?
Для чего служит процессор?
Какую работу выполняет процессор?
В чем смысл процессора?
Что является назначением процессора?
Какие действия выполняет процессор?
Что такое процессор и какие функции он выполняет? Ответы пользователей
Что такое процессор и какие функции он выполняет? Видео-ответы

Отвечает Дмитрий Орешников

Процессор, он же микропроцессор, он же центральный процессор, он же центральное процессорное (обрабатывающее) устройство (ЦПУ), он же central processing unit (CPU) — как становится понятно из названия — основной элемент аппаратного обеспечения вычислительного устройства, с помощью которого происходит обработка .

Какие функции выполняет центральный процессор?

Центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) — это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.

Что включает в себя процессор?

В состав процессора входят:шина данных и адреса;АЛУ (арифметико-логический блок);математический сопроцессор.войти;кэш-память;

Для чего служит процессор?

central processing unit, CPU, дословно — центральное обрабатывающее устройство, часто просто процессор) — электронный блок либо интегральная схема, исполняющая машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера.

Какую работу выполняет процессор?

Процессор осуществляет процесс арифметических и логических вычислений с данными и получение результата. Вкратце: с жёсткого диска в ОЗУ поступают данные (программы, игры, музыка и т. д.), которые считываются процессором и обрабатываются — программы выполняются, игры работают, музыка проигрывается и т.

В чем смысл процессора?

Что является назначением процессора?

Назначение процессора – это автоматическое выполнение программы. Другими словами, он является основным компонентом любого компьютера.

Какие действия выполняет процессор?

Это устройство, как ни странно, выполняет все арифметические и логические операции, например сложение, вычитание, логическое ИЛИ и т. п. АЛУ состоит из логических элементов, которые и выполняют эти операции. Большинство логических элементов имеют два входа и один выход.

Что такое процессор и какие функции он выполняет? Ответы пользователей

Отвечает Василий Братишкин

С обратной стороны CPU находятся ножки, с помощью которых он крепится к материнской . Какие функции выполняет центральный процессор CPU?

Отвечает Лиличка Жакова

Функции процессора. ЦПУ выполняет две важные функции: управление всеми операциями ПК, начиная сложением двух чисел и заканчивая обработкой .

Отвечает Кирилл Николаев

В соответствии с инструкциями он координирует работу с другими . Как говорилось ранее, процессор выполняет поступающие на него команды.

Отвечает Елизавета Васильева

Именно в процессоре сосредоточены все основные функции управления компьютером, он является своеобразным «мостом» между каждой составляющей системного блока. Без .

Отвечает Алексей Тупурия

Более формально процессор называют центральным процессором (ЦП) или . имеют в виду ЦП, который выполняет функции «мозга» компьютера.

Отвечает Павел Алексеевич

Несмотря на это, основная функция ЦП осталась прежней, . Он выполняет все задачи, которые мы обычно ассоциируем с вычислениями.

Отвечает Алексей Сидоров

Как выглядит и где находится CPU; Какие функции выполняет центральный процессор . Он подает электрические импульсы — команды, благодаря которым органы .

Отвечает Антон Рыков

Подробное и пошаговое объяснение, что такое центральный процессор в персональном компьютере, какие функции он выполняет, как влияет на производительность и .

Отвечает Александр Лемман

Что такое процессор и для чего он нужен, тактовая частота процессора Процессор — это «мозг» компьютера. Процессором называется устройство, способное .

При подготовке материала использовались источники:
https://spravochnick.ru/informatika/arhitektura_personalnogo_kompyutera/processor_i_ego_komponenty/
https://querybase.ru/chto-takoe-protsessor-i-kakie-funktsii-on-vypolnyaet/

Что такое процессор и центральный процессор CPU?