Procesor
Transkrypt
Procesor
Procesor Procesor określany skrótem CPU (Central Processing Unit) to w dużym uogólnieniu mózg komputera odpowiedzialny za wykonywanie obliczeń matematycznych i logicznych oraz operacji przetwarzania danych. Budowa Podstawowe elementy procesora to: 1. Układ sterowania CU (ang. Control Unit) odpowiada za sterowanie blokami procesora. 2. Jednostka artymetycznologiczna ALU (ang. Arithmetic Logic Unit) odpowiada za wykonywanie operacji arytmetycznych i logicznych przez procesor. 3. Jednostka zmiennoprzecinkowa FPU (ang. Floating Point Unit) odpowiada za wykonywanie operacji arytmetycznych na liczbach zmiennoprzecinkowych. 4. Rejestry, m.in.: a. Rejestr rozkazów IR (ang. Instruction Register) przechowuje obecnie przetwarzaną instrukcję. b. Licznik rozkazów PC (ang. Program Counter) przechowuje adresy z rozkazami. c. Akumulator A przechowywuje wynik wykonywanej operacji. d. Wskaźnik stosu (ang. Stack Pointer) odpowiada za adresowanie pamięci. e. Rejestr flagowy F odpowiada za przechowywanie wyników wykonywanej operacji. 5. Pamięć cache szybka pamięć SRAM przechowywująca wyniki najczęściej wykonywanej operacji. Typy obudów mikroprocesorów 1. PGA (ang. Ping Grid Array) standard obudów z nóżkami w kształcie symetrycznej siatki. Odmiany PGA: a. PPGA (ang. Plastic PGA) obudowa PGA z plastikowymi osłonami rdzenia. b. CPGA (ang Ceramic PGA) obudowa PGA z ceramicznymi osłonami rdzenia. c. FCPGA (ang. Flip Chip PGA) obudowa PGA, w której rdzeń został przeniesiony na górną część obudowy i został zatopiony w plastikowej osłonie. d. FCPGA2 (ang. Flip Chip PGA2) podobna do FCPGA z tą różnicą że rdzeń został przykryty stalową blaszką. 2. SPGA (ang. Staggered PGA) niesymetryczne rozmieszczenie nóżek w rzędach. 3. SECC (ang. Single Edge Contact Cartrige) mikroprocesor jest przylutowany do płytki drukowanej wraz z pamięcią cache L2, a całość jest umieszczona w plastikowej obudowie w postaci kartdridża. 4. SEPP (ang. Single Edge Processor Package) obudowa podobna do SECC tylko bez plastikowej osłony. 5. MicroFCBGA (ang. Flip Chip Ball Grid Array) obudowa posiadająca kulki na końcu każdego pinu. Takie zastosowanie poprawia przepływ prądu między procesorem a socket’em. 6. LGA (ang. Lang Grid Array) obudowa firmy Intel, nóżki zostały zastąpione pozłacanymi stykami. Magistrale mikroprocesora Do grup magistral zapewniających komunikację CPU z pozostałymi komponentami należą: 1. Magistrala danych najważniejsza magistrala zapewniająca przesył danych pomiędzy procesorem a chipsetem znajdującym się na płycie głównej. Aktualnie w PC spotyka się cztery rozwiązania: a. Magistralę FSB, b. Magistralę Hyper Transport, c. Magistralę QPI, d. Magistralę DIM 2. Magistrala adresowa służy do adresowania pamięci operacyjnej. Jeżeli znamy szerokość magistrali adresowej, możemy określić z jaką pamięcią może współpracować procesor. 3. Magistrala pamięci odpowiada za połączenie procesora z pamięcią RAM i umożliwia wymianę danych między nimi. 4. Magistrala sterująca odpowiada za przesyłanie sygnałów sterujących między CPU, pamięcią RAM i innymi urządzeniami wejściawyjścia. Działanie procesora CPU współpracuje z pamięcią podręczną przechowywującą dane oraz sekwencyjne ciągi instrukcji nazywane programem. Procesor pobiera z pamięci podręcznej dane wskazane przez licznik rozkazów PC (licznik za każdym razem jest uaktualniany) i umieszcza je w rejestrze rozkazów IR. Układ sterujący PC pobiera dane z rejestru IR, dekoduje rozkaz oraz ustala argumenty i rodzaj operacji następnie przesyła dane dane z rejestru do jednostki ALU, która wykonuje następujące operacje. Po przetworzeniu przez ALU wyniki są przenoszone do rejestru A lub trafiają do pamięci operacyjnej. Cała procedura cały czas się powtarza i w następnych “obiegach” przetwarzane są kolejne instrukcje. Architektura procesora W zależności od sposobu przechowywania danych i rozkazów CPU możemy wyróżnić: 1. Architekturę z Princeton w tym samym bloku pamięci są przechowywane dane i programy. 2. Architekturę harwardzką rozkazy i dane są przechowywane w oddzielnych pamięciach. 3. Architekturę mieszaną połączenie powyższych architektur, z tą różnicą że wykorzystują one wspólne magistrale. W zależności od złożoności wykonywanych instrukcji: 1. Mikroprocesor CISC (ang. Complex Instruction Set Computer) posiada bogaty zestaw instrukcji o dużych możliwościach. 2. Mikroprocesor RISC (ang. Reduced Instruction Set Computer) posiada ograniczony zestaw instrukcji.