close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Микропроцессор

код для вставкиСкачать
Микропроцессор
Микросхема, реализующая функции центрального процессора ПК, называется
микропроцессором. Эта интегральная схема содержит десятки миллионов
электронных компонентов (в 2006 г. – 376 000 000 компонентов). Микропроцессор
состоит из АЛУ и УУ. АЛУ выполняет арифметические и логические операции. УУ
координирует всех устройств и процессов в компьютере. Совокупность команд,
которые может выполнить процессор над данными, образует систему команд
процессора (считать или поместить данные в заданную ячейку оперативной памяти,
выполнить арифметическую или логическую операцию над данными, дать сигнал
некоторому устройству к обмену данными с оперативной памятью). Процессоры Intel,
используемые в IBM-совместных ПК, выполняют более тысячи команд.
Характеристики процессора:
1) тактовая частота – количество тактов работы процессора за 1 сек.
Такт – это время, необходимое для выполнения элементарной операции типа
сложения или пересылки числа из процессора в оперативную память. Тактовую
частоту измеряют в Гц ( 2,4 ГГц) .
2) разрядность определяет размер машинного слова, обрабатываемого процессором.
Разрядность связана с размером ячеек памяти самого процессора, которые
называются регистрами. Машинное слово – число бит (например, 64), к которым
процессор имеет одновременный доступ. Кроме основного микропроцессора могут
использоваться специализированные (например, математический сопроцессор).
Производительность
процессоров
Производительность процессора нельзя вычислить, она определяется в
процессе
тестирования.
Производительность
процессора
прямо
пропорционально зависит от его разрядности, частоты и от количества
команд, выполняемых за один такт.
Увеличивать сейчас разрядность процессора нецелесообразно, так как
только сейчас происходит переход от 32-битовых операционных систем и
приложений к 64-битовым. Увеличение производительности за счет
увеличения частоты имеет свой предел из-за сильного перегрева
микропроцессора.
Сейчас производительность увеличивается путем совершенствования
архитектуры:
1) В структуру процессора вводится кэш-память 1 и 2 уровня, которая
ускоряет выбор команд и данных.
2) Создаются многоядерные процессоры. Например, двухъядерный
процессор имеет производительность на 80% выше, чем процессор с одним
ядром.
Технология создания
микропроцессоров
Процессоры создаются на основе кремниевых подложек, которые вырезаются из
слитка чистого кремния. Кремний – полупроводник, который в разных условиях
может вести себя и как проводник электрического тока, и как изолятор. Сначала на
кремниевой подложке под воздействием высокой температуры и кислорода
формируется слой диоксида кремния (подобно ржавчине на железе). Затем
кремниевая подложка покрывается фотослоем. В процессе фотолитографии
ультрафиолетовое проходя сквозь маску, которая выполняет роль шаблона,
формирует на подложке рисунок электрической схемы. Засвеченные участки
фотослоя и диоксида кремния полностью удаляются с помощью растворителя.
Области кремниевой подложки, обработанные ультрафиолетом, бомбардируются
ионами различных примесей. В результате на кремниевой подложке создается
электрическая схема. Потом наносится слой поликристаллического кремния и еще
один фотослой. Наложение новых слоев с последующим вытравливанием схемы
осуществляется несколько раз. Слои соединяются между собой атомами алюминия
или меди. Так устанавливаются связи между несколькими десятками слоев,
формирующими сложную 3-мерную электрическую схему.
Затем процессор встраивается в защитный корпус, который обеспечивает
электрическое соединение процессора с системной платой.
Многоядерные процессоры
Многоядерный процессор — центральный процессор, содержащий два и более
вычислительных ядра на одном процессорном кристалле или в одном корпусе.
В приложениях, оптимизированных под многопоточность, наблюдается прирост
производительности на двухъядерном процессоре. Однако, если приложение не
оптимизировано, то оно не будет получать практически никакой выгоды от
дополнительных ядер, а может даже выполняться медленнее, чем на процессоре с
меньшим количеством ядер, но большей тактовой частотой. Это в основном старые
приложения, либо приложения, не использующие многопоточность.
В 2010 г. уже освоено производство 6-ти ядерных процессоров для домашних
компьютеров, и 8-ми и 12-ти ядерных для серверных систем. Первыми 12-ядерными
серийными процессорами стали в марте 2010 года серверные процессоры Opteron
6100 компании AMD.
Имеются экспериментальные разработки процессоров с большим количеством ядер
(более 20). Некоторые из таких процессоров уже нашли применение в специфических
устройствах.
В 2006 г. Intel продемонстрировала прототип 80-ядерного процессора. В 2009 г. Tilera
анонсировала100-ядерный процессор широкого назначения серии TILE-Gx. Выпуск
100-ядерных процессоров был назначен на начало 2011 года.
Основные производители
процессоров
В компьютерах IBM PC используют процессоры, разработанные
фирмой Intel, или совместимые с ними процессоры других фирм,
относящиеся к семейству x86. Родоначальником этого семейства был
16-разрядный процессор Intel 8086. В дальнейшем выпускались
процессоры Intel 80286, Intel 80386, Intel 80486 с модификациями,
разные модели Intel Pentium, Pentium MMX, Pentium Pro, Pentium II,
Celeron, Pentium III, Pentium IV, Core 2 Duo. Среди других фирмпроизводителей процессоров следует отметить AMD с моделями
AMD-K6, Athlon, Duron и Cyrix.
Документ
Категория
Презентации по информатике
Просмотров
49
Размер файла
234 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа