Procesor – Wikipedia, wolna encyklopedia

Procesor – Wikipedia, wolna ency klopedia
Procesor
[edytuj] [edytuj]
Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Procesor (ang. processor), także CPU (ang. Central Processing
Unit) – urządzenie cyfrowe sekwencyjne, które pobiera dane z
pamięci, interpretuje je i wykonuje jako rozkazy. Wykonuje on ciąg
prostych operacji (rozkazów) wybranych ze zbioru operacji
podstawowych określonych zazwyczaj przez producenta procesora
jako lista rozkazów procesora.
Procesory (zwane mikroprocesorami) wykonywane są zwykle jako
układy scalone zamknięte w hermetycznej obudowie, często
posiadającej złocone wyprowadzenia (stosowane ze względu na
odporność na utlenianie). Ich sercem jest monokryształ krzemu, na
który naniesiono techniką fotolitografii szereg warstw
półprzewodnikowych, tworzących, w zależności od zastosowania,
sieć od kilku tysięcy do kilkuset milionów tranzystorów. Połączenia
wykonane są z metalu (aluminium, miedź).
Procesor Intel Pentium
Jedną z podstawowych cech procesora jest długość (liczba bitów)
słowa, na którym wykonywane są podstawowe operacje
obliczeniowe. Jeśli słowo ma 64 bity, mówimy, że procesor jest 64bitowy.
Innym ważnym parametrem określającym procesor jest szybkość, z
jaką wykonuje on rozkazy. Przy danej architekturze procesora,
szybkość ta w znacznym stopniu zależy od czasu trwania
pojedynczego taktu.
Spis treści
Procesor Intel Core i7-940, widoczne
1366 pól stykowych złącza
LGA1366.
1 Budowa
2 Rozmiary elementów
3 Wielordzeniowość i procesory pomocnicze
4 Jednostka centralna
5 Rozkazy procesora
6 Zobacz też
Budowa
[edytuj]
W funkcjonalnej strukturze procesora można wyróżnić takie
elementy, jak:
Pomieszczenie wysokiej czystości
(Clean room) w fabryce procesorów.
zespół rejestrów do przechowywania danych i wyników, rejestry mogą być ogólnego przeznaczenia lub
f ile:///C:/Users/Ania/Desktop/procesor.htm
1/4
11.10.2012
Procesor – Wikipedia, wolna ency klopedia
mają specjalne przeznaczenie,
jednostkę arytmetyczną (arytmometr) do wykonywania operacji obliczeniowych na danych,
układ sterujący przebiegiem wykonywania programu,
inne układy, w które producent wyposaża procesor w celu usprawnienia jego pracy.
Rozmiary elementów
[edytuj]
Jednym z parametrów procesora jest rozmiar elementów budujących jego strukturę. Im są one mniejsze, tym
niższe jest zużycie energii, napięcie pracy oraz wyższa możliwa do osiągnięcia częstotliwość pracy.
Współczesne procesory używane w komputerach osobistych wykonywane są w technologii pozwalającej na
uzyskanie elementów o rozmiarach 45 i 32 nm, pracujących z częstotliwością kilku GHz. Intel w 2012 roku
wydał procesory wykonane w rozmiarze technologicznym 22 nm (Ivy Bridge).
Aby ograniczyć straty związane z powstawaniem defektów w tak małych strukturach, fabryki procesorów
muszą posiadać pomieszczenia o niezwykłej czystości, co jest bardzo kosztowne.
Wielordzeniowość i procesory pomocnicze
[edytuj]
Współcześnie większość procesorów ma wielordzeniową budowę. Pierwszym procesorem wielordzeniowym
ogólnego przeznaczenia był procesor Power 4 firmy IBM wprowadzony na rynek w roku 2001. Pierwszymi
procesorami wielordzeniowymi architektury x86 były wersje procesorów Opteron firmy AMD i Pentium
Extreme Edition firmy Intel wprowadzone w kwietniu 2005 roku.
Popularnym modelem firmy Intel, który kontynuował ten trend był Intel Pentium D. Prawdziwym przebojem stał
się dopiero Intel Core 2 Duo zbudowany na bazie architektury Conroe (65 nm). Najszybsze dziś modele mają
rdzeń taktowany zegarem 3,33 GHz (C2D E8600). Wymieniony procesor oparto o architekturę Penryn i
wykonano w procesie technologicznym 45 nm (tj. największa długość kanału tranzystora wynosi 45 nm).
Największy konkurent Intela, czyli AMD, wprowadził do sprzedaży popularny model procesora
dwurdzeniowego o nazwie Athlon 64 X2. Obie firmy mają dziś w ofercie także modele czterordzeniowe
(niektóre Core i5 oraz Core i7 Intela i AMD Athlon II X4 oraz Phenom II X4 AMD) oraz sześciordzeniowe
(Phenom II X6 oraz Core i7 serii 9x0) przeznaczone do komputerów klasy desktop. Dostępne procesory do
zastosowań serwerowych mogą mieć do 8 (Intel Xeon), lub nawet 16 rdzeni (AMD Opteron) (stan na marzec
2012). Przewiduje się, że w przyszłości, przez co najmniej kilka następnych lat, liczba rdzeni w procesorach
wielordzeniowych dostępnych na rynku będzie się podwajać w tempie podobnym jak liczba tranzystorów w
pojedynczym układzie, czyli zgodnie z prawem Moore'a ok. co 2 lata.
Projektanci procesorów próbują także innych metod zwiększania wydajności procesorów, jak np. HyperThreading, gdzie każdy rdzeń może się zachowywać jak dwa procesory logiczne, dzielące między siebie zasoby
pamięci podręcznej i jednostek wykonawczych. Gdy jeden z konkurujących ze sobą procesów pozostawia
niewykorzystane zasoby, proces przypisany do drugiego procesora logicznego może ich użyć, co w
sprzyjających okolicznościach może prowadzić do sumarycznego wzrostu wydajności o kilka do kilkunastu
procent.
W roku 2007 Intel zaprezentował testy układu scalonego wyposażonego w 80 rdzeni ogólnego przeznaczenia,
który osiągnął wydajność ponad 1 TFlops.
Komputer oprócz procesora głównego (CPU) ma procesory pomocnicze: obrazu (GPU, najnowsze
konstrukcje pozwalają na integrację CPU z GPU w APU), dźwięku, koprocesory arytmetyczne (od lat 90. na
ogół są zintegrowane z CPU).
f ile:///C:/Users/Ania/Desktop/procesor.htm
2/4
11.10.2012
Procesor – Wikipedia, wolna ency klopedia
Jednostka centralna
[edytuj]
Procesor bywa też nazywany jednostką centralną (poprzez tłumaczenie ang. CPU, Central Processing Unit
w sposób niemal dosłowny). Część użytkowników jednostkę centralną kojarzy z handlowym terminem
określającym jednostką systemową komputera złożoną z elementów takich jak procesor, płyta główna, karty
rozszerzeń, pamięć operacyjna, dysków twardych zamkniętych we wspólnej obudowie, zazwyczaj nie
obejmującą takich urządzeń peryferyjnych jak monitor, klawiatura czy drukarka.
Rozkazy procesora
[edytuj]
Do typowych rozkazów wykonywanych przez procesor należą:
kopiowanie danych
z pamięci do rejestru
z rejestru do pamięci
z pamięci do pamięci (niektóre procesory)
(podział ze względu na sposób adresowania danych)
działania arytmetyczne
dodawanie
odejmowanie
porównywanie dwóch liczb
dodawanie i odejmowanie jedności
zmiana znaku liczby
działania na bitach
iloczyn logiczny – AND
suma logiczna – OR
suma modulo 2 (różnica symetryczna) – XOR
negacja – NOT
przesunięcie bitów w lewo lub prawo
skoki
bezwarunkowe
warunkowe
Instrukcje procesora identyfikowane są na podstawie binarnego kodu maszynowego, jednak dany kod nie musi
oznaczać wykonywania tych samych operacji przez procesor do tego samego (lub innego) zadania.
W tym celu, w procesorach niedostępnych masowo można spotkać możliwość programowania rozkazów
CPU, czyli mikroprogramowania. Rozwiązanie takie daje pełniejszą kontrolę nad procesorem oraz możliwość
np. zwiększenia wydajności procesora w pewnych zastosowaniach itp., w znacznie większym stopniu niż w
przypadku np. dostępnych powszechnie procesorów, w których kody maszynowe są na stałe przypisane do
listy wykonywanych mikroinstrukcji.
Zobacz też
[edytuj]
architektura 64-bitowa
mikroprocesor, jednostka systemowa
producenci procesorów: Fujitsu, AMD, Intel, Toshiba, Sony, IBM, Freescale (dawniej jako Motorola),
Texas Instruments, VIA Technologies
ZIF
f ile:///C:/Users/Ania/Desktop/procesor.htm
3/4
11.10.2012
Procesor – Wikipedia, wolna ency klopedia
koprocesor (FPU)
Accelerated Processing Unit
PPU
Źródło „http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Procesor&oldid=33019211”
Kategoria: Procesory
Tę stronę ostatnio zmodyfikowano 20:08, 4 paź 2012. Tekst udostępniany na licencji Creative
Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach (http:http://creativecommons.org/licenses/bysa/3.0/deed.pl), z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Zobacz szczegółowe
informacje o warunkach korzystania (http:http://wikimediafoundation.org/wiki/Warunki_korzystania).
f ile:///C:/Users/Ania/Desktop/procesor.htm
4/4