Устройства, включени в процесора: описание, функции

Днес в домовете на по-голямата част от жителите на развитите страни има няколко компютъра, както и таблети и други мобилни устройства. Сърцето на всеки от тях е процесорът (CPU или CPU). Тя има сложна структура. За да разберете как работи компютърът, трябва да разберете какво е включено в процесора.

Цел и функции

Преди да изучите устройствата, които са част от процесора, трябва да разберете какво е предназначено за него. Така че процесорът е централното устройство на компютъра. Неговата цел е:

• контролира работата на компютъра, следвайки определена програма;
• извършват операции по обработка на информация.

Устройства, включени в процесора

В момента CPU е специален интегриран микросхема.

Устройствата, които съставят процесора, са:

• регистъра;
• кеш памет;
• информационни и адресни автобуси;
• ALU (аритметична логическа единица);
• математически копроцесор.

регистър

Това е блок от клетки от паметта, които образуват ултра-бърза памет в процесора. Използва се само по себе си и е недостъпен за програмистите. Размерът на паметта е само няколкостотин байта.

Регистрите на CPU са разделени на 2 вида: обща и специална.

Когато се използват регистрите от 1ви тип логични операции и аритметичния тип или функционирането на такива допълнителни набори от инструкции като SSE, MMX и др.

Регистри от втория тип съдържат системните данни, необходими за работата на процесора. Те включват регистри за управление, системни адреси, отстраняване на грешки и др. Достъпът до тях е стриктно регламентиран.

В допълнение, такива устройства включват команден брояч, съдържащ адреса на командата, към която процесорът ще започне при следващия цикъл на работа.

Кеш памет

Устройствата, които са част от процесора, са доста разнообразни. Това включва кеша. Това е супер-оперативна памет. Целта на използването му е да ускори работата на компютъра. За да направите това, когато имате достъп до CPU в паметта, първо проверявайте дали заявените данни се съхраняват в кеш паметта. За тази цел сравнете адреса на входящата заявка със стойностите на всички кеш маркери, където тези данни могат да бъдат съхранени. Съвпадението на кеша с маркера се нарича хит (кеш хит). В противен случай е пропусната кеша. Кеширането на кеша позволява на процесора незабавно да чете или записва данни на линия с съответстващ маркер. Cache мярка ефективност за избрания алгоритъм (програма) е съотношението на броя udavshihsya кеш удари към общия брой на заявките към паметта на процесор, наречен оценени резултати.

ALU

Въпреки че някои от устройствата, включени в процесора, имат собствена памет, ALU е специална комбинационна схема без елементи на собствената си памет. Неговата цел е да осъществи най-важните операции в процеса на обработка на данни:

• приема 2 входа за 2 входа (съдържание от 2 регистри и т.н.);
• генерира и извежда изхода на операцията.

Той се състои в извършване на набор от прости аритметични операции (AO), разделени в три основни категории: логически, аритметични и битови операции. AO е процедура за обработка на данни (изваждане, добавяне, умножение или разделяне), чиито аргументи и резултати са числа. Те се различават от логическите операции. Те се разбират като процедури, които изграждат сложни изречения (AND, NOT, OR).

Аритметичното логическо устройство се състои от регистри, контролен елемент и разширител с логически схеми. Той функционира в съответствие с кодовете на операциите, които се изпълняват върху променливи, които се поставят в регистрите.

Данни и адреси на автобусите

Тези устройства, които са част от процесора, са набор от проводници. Първата от тях е предназначена за прехвърляне на адреса на мястото в паметта, в което се изпращат данните. За всеки от тях се предава 1 бит. Тя съответства на 1 цифра в адреса. Увеличаването на броя на проводниците, използвани за генериране на адрес, дава възможност за обозначаване на по-голям брой клетки. Ширината на шината определя максималното количество памет, която може да бъде адресирана от процесора.

Ако информационната шина се сравнява с магистрала и се брои като малко с броя на лентите, то адресната шина се свързва с номерирането на улици или къщи. Броят на линиите му е равен на броя цифри (знаци) в номера на къщата. По този начин, ако на дадена улица къщи номера се състои от повече от 2 десетични цифри, тогава броят на къщите, разположени върху нея не може да надвишава 100 (т.е. 102). При 3-цифрените номера броят на възможните адреси нараства до 103.

Адресите и автобусите за данни са независими, а дизайнерите на чипове избират своите битови дълбочини по свое усмотрение. В същото време, отколкото има повече цифри в информационната шина, толкова повече те са в адресната шина. Тяхната дълбочина на битовете е индикатор за възможностите на даден процесор. По-специално, в автобуса за данни той определя способността на процесора да обменя информация, а ширината на адресната шина показва количеството памет, с която може да работи.

Математически копроцесор

Продължавайки да разглеждаме това, което е включено в компютъра, не можем да кажем няколко думи за това устройство. Тя е предназначена да разшири възможностите на процесора и да осигури функционалността си чрез модул с така наречените операции с плаваща запетая, за процесори, които нямат интегриран модул.

Математическият копроцесор не е един от задължителните елементи на компютъра и може да бъде изхвърлен. Преди това много производители са направили това въз основа на съображения за икономичност.

Въпреки това, при решаването на проблеми, които изискват много математически изчисления (за научни или инженерни изчисления), е необходимо да се реши проблемът с повишаването на производителността на персоналния компютър.

Ако преди по математика са инсталирани копроцесор модули на дънната платка като отделен чип, в съвременните компютри използване на това устройство в този формат не е необходима, тъй като първоначално е бил построен в процесора.

Други компютърни устройства

Персонален компютър е сложна и последователна система.

Всички възможни устройства, които са част от компютъра, не могат да бъдат изброени в две думи.

В допълнение към процесора компютърът включва и:

• дънна платка с конектор за свързване на процесора;
• Твърди дискове и твърди дискове гъвкави магнитни дискове;
• захранващо устройство;
• RAM;
• компактдискове и DVD устройства;
• съединители (портове) за допълнителни устройства и др.

Освен това се използват различни периферни устройства, като например:

• компютърна мишка;
• клавиатура;
• микрофон;
• високоговорители и др.

Сега знаете, че всички възможни устройства, които съставят компютъра, са части от сложна система, управлявана от процесор. Неговата роля не може да бъде подчертана, тъй като работата на РС зависи от нормалното й функциониране. В момента експертите прогнозират, че през следващите десетилетия съществената част от преработвателите ще претърпи значителни промени. Това се дължи на факта, че технологичният процес ще стане неактуален, квантовите компютри, биологичните компютри и т.н. ще заменят обичайния персонален компютър.