Курс лекций по информатике. Кадырова Г.Р. - 52 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

54
Кроме разрядности важную роль играет так называемая тактовая часто-
та, на которую процессор рассчитан. Тактовая частота измеряется в мегагер-
цах. Один мегагерц – это миллион тактов в секунду. За один такт процессор
выполняет какой-то фрагмент вычислительной операции, поэтому чем выше
тактовая частота, тем быстрее процессор обрабатывает поступающие данные. В
начале 2000 года тактовые частоты достигли 1 ГГц (1000 МГц). Сравните эту
цифру со всего лишь 4.7 МГц у первых процессоров для IBM PC.
Тактовые сигналы процессор получает от материнской платы, которая, в
отличие от процессора, представляет собой не кристалл кремния, а большой
набор проводников и микросхем. По чисто физическим причинам материнская
плата не может работать со столь высокими частотами, как процессор. Сегодня
ее предел составляет 100-133 МГц. Для получения более высоких частот в про-
цессоре происходит внутреннее умножение частоты на коэффициент 3; 3,5; 4;
4,5; 5 и более, в результате чего и получается внутренняя частота. Многие про-
цессоры имеют управляемый коэффициент умножения – его можно выбрать и
установить при настройке компьютера с помощью перемычек материнской
платы или программно. Но некоторые процессоры, например, такие как Intel
Celeron, имеют «жесткие» коэффициенты умножения, управлять которыми
нельзя.
Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее,
чем обмен с другими устройствами, например с оперативной памятью. Для того
чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри про-
цессора создают буферную область — так называемую кэш-память. Это как бы
«сверхоперативная память». Когда процессору нужны данные, он сначала об-
ращается в кэш-память, и только если там нужных данных нет, происходит его
обращение в оперативную память. Принимая блок данных из оперативной па-
мяти, процессор заносит его одновременно и в кэш-память. «Удачные» обра-
щения в кэш-память называют попаданиями в кэш. Процент попаданий тем
выше, чем больше размер кэш-памяти, поэтому высокопроизводительные про-
цессоры комплектуют повышенным объемом кэш-памяти.
Использование кэш-памяти позволило значительно поднять производи-
тельность компьютеров. Когда для 486-х процессоров впервые была применена
технология кэширования, кэш-память располагалась на материнской плате как
можно ближе к процессору. Сегодня кэш-память устанавливается «пирамидой».
Самая быстрая по скорости, но самая малая по объему кэш-память первого
уровня входит в состав кристалла процессора. Ее производят теми же техноло-
гиями, что и регистры процессора, в результате она оказывается безумно доро-
гой, но очень быстрой и, главное, надежной. Ее размер измеряется всего лишь
десятками Кбайт, но она играет очень важную роль в быстродействии. Кэш-
память второго уровня может располагаться на том же кристалле процессора
(в этом случае она работает с частотой ядра процессора), но может распола-
гаться и в отдельной микросхеме рядом с процессором (в этом случае она рабо-
тает с половинной частотой ядра). Обычно объем кэш-памяти второго уровня
измеряется сотнями Кбайт (128/256/512 Кбайт и т.д.). Самая большая, но и са-

Страницы