<<
>>

Процессор

Следующая основная функция компьютера — обработка данных, осуществляе- мая по заранее заданной человеком программе. Как мы уже выяснили, эта функ- ция выполняется устройством, которое называется процессором, иногда цен- тральным процессором (ЦП), или CPU (от Central Processing Unit — централь- ный обрабатывающий блок, устройство), а в персональных компьютерах еще и микропроцессором.

Рассматривая комбинационные схемы, мы выяснили, каким образом могут быть в принципе реализованы устройства, обеспечивающие выполнение базовых опе- раций над двоичными данными, таких как сравнение, сложение, сдвиг и т. д. Напомним, что рассматривались упрощенные варианты этих устройств. Реальные

процессоры содержат их аналоги в той или иной усовершенствованной форме. Для повышения удобства составления программ, а также для управления после- довательностью выполнения действий возможности процессоров по обработке данных существенно расширены. Реальные процессоры могут выполнять сотни различных действий, не входящих в обсуждавшийся базовый набор операций.

Все множество действий, которые могут быть выполнены процессором, называ- ется его системой команд. Отметим, что процессоры разных моделей компьюте- ров обладают различными системами команд. Поэтому система команд процес- сора фактически определяет модель компьютера. Можно также утверждать, что модель компьютера определяет его систему команд.

ВНИМАНИЕ ----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Системой команд процессора называется набор действий над данными, которые могут быть им выполнены. Система команд процессора взаимно-однозначно связа- на с его моделью.

Машинной командой (или машинной инструкцией) называется закодированное в двоичном алфавите указание процессору на выполнение отдельного действия, принадлежащего к его системе команд.

Конкретная последовательность машинных команд, которая обеспечивает необ- ходимую обработку данных, называется программой, записанной на уровне ма- шинного языка, или просто машинной программой.

Итак, машинная программа представляет собой некоторую последовательность двоичных кодов, поэтому ее часто называют также программным кодом. Заметим, что команды программы расположены в оперативной памяти не обязательно под- ряд на сплошном ее участке. Запись программы в виде двоичных кодов — это единственный способ задания программы, в котором она непосредственно-воспри- нимается, «понимается» и выполняется процессором компьютера. Все остальные способы записи программ являются промежуточными или вспомогательными.

Процессоры компьютеров характеризуются рядом параметров. Основными счи- таются тактовая частота и длина машинного слова. Понятие тактовой частоты рассмотрено в 3.1. Отметим, что тактовая частота различных процессоров, даже одной и той же модели, может изменяться в широких пределах. Так, например, тактовая частота процессора i8О86 в зависимости от его модификации колеблет- ся в пределах от 5 до 10 МГц.

Процессор выполняет каждую машинную команду программы за определенное количество тактов. Скажем, существуют процессоры, в которых операция сло- жения двух чисел в формате с фиксированной точкой выполняется за два такта. А операция деления может занять и 25 тактов такого процессора. Таким обра- зом, можно сделать следующий вывод: чем выше тактовая частота, тем быстрее работает компьютер. Другими словами, скорость работы, или быстродействие компьютера, которое может характеризоваться количеством машинных команд, выполняемых компьютером за одну секунду, связано с его тактовой частотой. Одновременно мы выяснили, что быстродействие зависит и от выполняющейся программы, от того, какие команды — сложения или, скажем, деления — в ней преобладают. Если взять программу, в которой имеются только команды типа сложения, выполняющиеся за два такта, тогда быстродействие процессора с так- товой частотой 500 МГц оценивается в 250 млн.

машинных команд в секунду. Если же в программе преобладают действия типа деления, то быстродействие оказывается равным только 20 млн. команд в секунду. Поэтому быстродействие определяют на специальных тестовых программах, которые дают представление как о наивысшей возможной скорости вычислений, так и о предполагаемой сред- ней скорости обработки данных.

Вычислительная мощность компьютера определяется также количеством байтов, которые могут быть одновременно обработаны процессором. Чем больше это ко- личество, тем больше данных в единицу времени может быть обработано.

ВНИМАНИЕ ---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Машинным словом называется наибольшая группа байтов, которая может быть об- работана процессором за один машинный такт. Количество байтов в машинном слове называется длиной машинного слова.

Разные модели машин имеют машинные слова, содержащие различное количе- ство байтов. Первые персональные компьютеры могли за такт переслать или обра- ботать всего один байт, это значит, что машинное слово состояло из одного байта.

В процессоре i8О86 машинное слово состоит из двух байтов, то есть длина машин- ного слова совпадает с длиной слова памяти. Другими типичными для настоя- щего времени длинами машинных слов являются 4 и 8 байтов. Длина машинно- го слова обычно выступает в качестве основной характеристики архитектуры компьютера. Так, если машинное слово состоит из одного байта, то есть из 8 би- тов, то говорят: «восьмибитная архитектура», «восьмибитный компьютер», а если из двух байтов, то есть из 16 битов, то говорят: «шестнадцатибитная архитекту- ра», «шестнадцатибитный компьютер» и т. д.

4.1.3.

<< | >>
Источник: Степанов А. Н.. Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей. 2007

Еще по теме Процессор:

  1. Кудинов Ю. И., Пащенко Ф. Ф., Келина А. Ю.. Практикум по основам современной информатики: Учебное пособие., 2011
  2. Ю. И. КУДИНОВ, Ф.Ф. ПАЩЕНКО, А. Ю. КЕЛИНА. ПРАКТИКУМ ПО ОСНОВАМ СОВРЕМЕННОЙ ИНФОРМАТИКИ, 2011
  3. Рекомендации Анти-шизоиду:
  4. Степанов А. Н.. Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей, 2007
  5. В. И. Юров. Assembler. Учебник для вузов. 2-е изд, 2003
  6. Лариса Александровна Малинина Вадим Васильевич Лысенко Максим Анатольевич Беляев. Основы информатики: Учебник для вузов, 2006
  7. Основные этапы управления.
  8. Протосознание “Правополушарное” и “левополушарное” сознание
  9. 9.3.1. Жизнь не стоит на месте
  10. Сущность процесса управления в организациях.
  11. Основные характеристики системы управления
  12. Поддержание баланса между входом и выходом организации.
  13. SOAR
  14. 15.8.1. Лимбическая система
  15. Знакомство с главным окном программы
  16. Построение гороскопа
  17. Это пишется иначе
  18. Настройка программы
  19. 1.4. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ ДИДАКТИКИ