Информатика и вычислительная техника. Шилов О.И. - 12 стр.

12                                         Аппаратное обеспечение ПК

транзисторах. В конце 60-х - начале 70-х годов произошел переход на микросхемы низкой и
средней степени интеграции (десятки и сотни транзисторов на кристалле). С середины 70-х
годов выпускаются процессоры на одной микросхеме - микропроцессоры, благодаря кото-
рым персональный компьютер получил еще один синоним - микроЭВМ или микрокомпью-
тер.
      Основная задача процессора - как можно более быстрое выполнение команд програм-
мы. Очевидно поэтому, что его важнейшей характеристикой является быстродействие - ко-
личество операций, выполняемых в единицу времени. Быстродействие измеряется в едини-
цах Mips (миллион инструкций в секунду) и MFlops (миллион операций с плавающей точкой
в секунду). Быстродействие процессора сильно зависит от его тактовой частоты, разрядно-
сти, наличия и объема кэш-памяти и вида выполняемых операций.
      Вся история развития микропроцессоров есть борьба за повышение их быстродействия,
так как даже самый первый процессор в принципе в состоянии выполнить любую из имею-
щихся или ещё не созданных программ.
      Процессор ЭВМ содержит в своем составе несколько основных устройств (блоков):
♦ Арифметико-логическое устройство (АЛУ) - устройство, выполняющие основные опе-
   рации над обрабатываемыми данными. Эти операции делятся на арифметические (на-
   пример, сложение, умножение, деление) и логические («И», «ИЛИ», проверка значения и
   др.) В зависимости от количества и сложности выполняемых АЛУ команд процессоры
   подразделяются на архитектуры CISC (большое количество сравнительно сложных и
   длительных по времени выполнения команд) и RISC (малое число очень простых и по-
   этому быстро выполняемых команд). Современные процессоры часто имеют смешанный
   набор команд, включающий в себя и CISC- и RISC-команды.
         Количество бит данных, обрабатываемых в АЛУ одной командой, называется раз-
     рядностью процессора. В настоящее время наибольшее распространения имеют 32-х и
     64-х разрядные микропроцессоры.
♦ Блок регистров. Регистр - это сверхбыстродействующая ячейка памяти, находящаяся
   внутри процессора и предназначенная для временного хранения одного или нескольких
   байт (в зависимости от разрядности регистра) информации в качестве обрабатываемых в
   АЛУ данных или для собственных нужд процессора. Различают регистры общего на-
   значения (РОН), которые служат источником данных и приемником результата при вы-
   полнении команды в АЛУ и могут изменяться программным путем и специальные реги-
   стры, предназначенные для обеспечения работы процессора (например, регистр состоя-
   ния процессора, регистр команд, регистр дескриптора сегментов памяти), многие из ко-
   торых недоступны программным методом. Современные процессоры имеют до несколь-
   ких десятков РОН и специальных регистров.
♦ Устройство управления - обеспечивает согласованное и целенаправленное функциони-
   рование всех блоков процессора по выполнению программы. Также в его состав могут
   входить узлы, повышающие среднюю производительность процессора (например, кон-
   вейер команд, предсказатель ветвлений).
♦ Блок управления памятью занимается выборкой из памяти и записью в ячейки памяти
   информации, требующейся процессору для выполнения программы. Информация такого
   рода бывает двух видов - команды и данные, которые хранятся вместе в памяти, но при
   выборке процессором попадают в разные блоки: команды - в специальные регистры, а
   данные - в РОНы и АЛУ. Поскольку все современные компьютеры снабжены кэш-
   памятью, то на блок управления памятью возлагается задача незаметно для выполняемой
   программы (и без заметных задержек) копировать информацию из кэш-памяти в ОЗУ и
   наоборот.
♦ Блок операций с плавающей точкой служит для быстрого выполнения математических
   операций с вещественными числами. К математическим операциям относятся не только


Методическое пособие по информатике и ВТ