Системное программирование

Тема урока

Центральный процессор

Что нас ждет в будущем?

• Для рынка ПК можно с уверенностью сказать лишь одно, компьютеры будут быстрее, меньше и дешевле.
• Согласно закону Мура, купленный вами сегодня компьютер будет работать в два раза медленнее и хранить в два раза меньше данных по сравнению с системой, купленной через 3года.

Ключевые слова

• Процессор
• Регистр
• Кеш-память

Микропроцессоры

• Мозгом- персонального компьютера является «микропроцессор» или центральный процессор – «CPU»

• Микропроцессор- выполняет вычисления и обработку данных, и как правило является самой дорогоcтоящей микросхемой PC.

Первый процессор

• Первый процессор был выпущен за 10лет до появления первого компьютера IBM PC.
• Он был разработан компанией INTEL, и назван intel 4004, а его выпуск состоялся 15 ноября 1971г.
• Рабочая частота этого процессора составляла всего 108-кГц, и содержал 2300 транзисторов

Компьютер включает в себя устройства, выполняющие эти функции мыслящего человека:

• устройства ввода,
• устройства запоминания (память),
• устройство обработки (процессор),
• устройства вывода.

Архитектура ЭВМ, построенной на принципах фон Неймана.

ВНУТРЕННЯЯ

ПАМЯТЬ(ОЗУ)

ПРОЦЕССОР

АЛУ УУ

УСТРОЙСТВА

ВЫВОДА

УСТРОЙСТВА

ВВОДА

Средства связи компьютера с внешним миром

Средства связи компьютера с внешним миром

ВНЕШНЯЯ

ПАМЯТЬ(ВЗУ)

Средства долговременного хранения информации

Архитектура ЦПУ

Блок регулятор напряжений

Расширяет функции блока питания вырабатывая дополнительные наборы напряжений для устройств расположенных на системной плате.

АЛУ

• Арифметика логическое устройство- выполняет арифметические операции, такие как сложение, вычитание, а также логические операции.
• Арифметика логическое устройство- выполняет арифметические операции, такие как сложение, вычитание, а также логические операции.

«Устройство управления»

• Устройство управления   -организует процесс выполнения программ и координирует взаимодействие всех устройств ЭВМ во время её работы.

Генератор тактовой частоты

• Генератор тактовой частоты-  генерирует электрические импульсы, синхронизирующие работу всех узлов компьютера.
• В ритме ГТЧ работает центральный процессор.

«Кэш-память»

• Для ускорения работы с оперативной памятью используется  кэш-память,  в которую с опережением подкачиваются команды и данные из оперативной памяти, необходимые процессору для последующих операций.

«Регистр»

• Регистры – это специальные ячейки памяти, расположенные внутри процессора.
• В отличие от ОЗУ, где для обращения к данным требуется использовать шину адреса, к регистрам процессор может обращаться напрямую.
• Это существенно ускорят работу с данными.

«Машинный цикл»

• Машинный цикл – это время, необходимое для выполнения одной команды.

«Машинный такт»

• Машинный такт- является основной единицей измерения времени выполнения команд процессором.

Чипсет –это набор микросхем, установленных на системной плате для обеспечения обмена данными между процессором и периферийными устройствами .

Они делятся на:

Системный контролер

Периферийный контролер

«Магистраль»

• Магистраль- представляет собой многопроводную линию с гнездами для подключения электронных схем.

• Совокупность проводов магистрали разделяется на отдельные группы: шину адреса, шину данных и шину управления.

«Магистраль»

• Шина – совокупность линий связи, по которым информация передается одновременно. Под основной или системной шиной обычно понимается шина между процессором и подсистемой памяти.

• Системная шина - содержит несколько десятков проводников(линий), которые в соответствии с их функциональным назначением подразделяются на отдельные шины – расширений, локальные и периферийные шины.

«Магистраль»

•   Шины расширений – шины общего назначения, позволяющие подключать большое число самых разнообразных устройств.

• Локальные шины, часто специализирующиеся на обслуживании небольшого количества устройств определенного класса, преимущественно видео системы.

• Периферийные шины – интерфейсы для внешних запоминающих устройств и многочисленных периферийных медленно действующих устройств.

Наиболее популярные производители процессоров:

• K7, Athlon XP, Athlon 64
• Semptron(для дома и ноутбуков)
• Turion (для ноутбуков)
• Opteron(для серверов)
• Athlon 64 X2 (два ядра)

• Pentium, Pentium II,
• Pentium III, Pentium IV,
• Celeron (для дома)
• Xeon(для серверов)
• Pentium M( ноутбуки)
• Pentium D, Core 2 Duo,
• Core 2 Quad