(C) Wiesław Sornat

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 procesoraCykle pracy procesora

1POBRANIE ROZKAZU

2DEKODOWANIE

ROZKAZU

3WYKONANIE 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

Częstotliwość zegara

Czas [sek]

T

1

0

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

f=1/T Zegar jest układem elektronicznym

wytwarzającym impulsy

0 i 1

(C) Wiesław Sornat

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

Wielkość magistrali (szyny) danych

(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

PROCESOR

CACHEL1

CACHEL2

RAM

Zależność wydajności systemu od wielkości

pamięci Cache

Wielkość pamięci CACHE

Wyd

ajn

ość

(C) Wiesław Sornat

Porównanie różnych typów procesorów

150 Mhz6480686

(Pentium Pro)

75 MHZ6480586

33-66Mhz3232 (4Gb)80486

16-33Mhz1632 (4Gb80386

8-12Mhz1624 (16Mb)80286

4.77Mhz16208086

4.77Mhz820 (1Mb)8088

Częstotl. zegara

Wielkość magistrali danych

Wielkość magistrali adresowej

Procesor

(C) Wiesław Sornat

Procesor

Pentium II

Szybkość

magistrali

Cache L1 Cache L2

wielkość szybkość wielkość szybkość

233 MHz 66 MHz 32 KB 233 MHz 512 KB 117 MHz

266 MHz 66 MHz 32 KB 266 MHz 512 KB 133 MHz

300 MHz 66 MHz 32 KB 300 MHz 512 KB 150 MHz

333 MHz 66 MHz 32 KB 333 MHz 512 KB 166 MHz

350 MHz 100 MHz 32 KB 350 MHz 512 KB 175 MHz

400 MHz 100 MHz 32 KB 400 MHz 512 KB 200 MHz

450 MHz 100 MHz 32 KB 450 MHz 512 KB 200 MHz

Porównanie procesorów Pentium II

(C) Wiesław Sornat

Procesory

(C) Wiesław Sornat

Magistrala ISA