Процессорлық жүйелер

Пән: Информатика, Программалау, Мәліметтер қоры
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 12 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны

КІРІСПЕ2

1 Процессордың негізгі сипаттамасы3

1. 1 Интеграциялану дәрежесі3

1. 2 Мәліметтердің ішкі разрядтылығы3

1. 3 Мәліметтердің сыртқы разрядтылығы3

1. 4 Тактілік жиілік4

1. 5 Жадының адрестелуі4

1. 6 Процессордың жұмыс істеу режимі5

1. 6. 1 Шынайы режим5

1. 6. 2 Қорғалған режим5

1. 6. 3 Виртуалды режим6

8 Көппроцессорлық жүйелер6

9 Сопроцессор7

Pentіum ІV (Wіllamate) 8

8 Көппроцессорлық жүйелер9

9 Сопроцессор10

ҚОРЫТЫНДЫ11

Қолданылған әдебиеттер тізімі12

КІРІСПЕ

Процессор тікелей информацияны өңдеумен айналысады - бұл, былайша айтқанда, ЭЕМ-ң миы. Процессордың негізгі сипаттамалары - әрекет тездік және разрядтылық. Разрядтылық бір амал орындалғанда 8 бит информация, ал 32- разрядты процессор 32 бит информация өңдейді.

Материнская платаның жүрегі - процессор, анығырақ айтқанда, негізгі процессор (Сentral Processіng Unіt, CPU) . Осындай процессорлар РС - де ғана болмайды. Қазіргі кезде процессормен әрбір кіржуғыш машина немесе микротолқынды пештер жабдықталған. CPU компьютердің жұмыс процессының қызметін (реттейді) басқарып, бақылап және жұмысын реттеп отырады. Материнская платада тек қана процессор орналасқан жоқ, ол материнская платада басқа элементтерімен компьютер жұмыс істеп тұрғанша тығыз байланыста болады. Әрине процессорлардың бір - бірімен ұқсамайтын ерекшеліктері бар. Компьютерлер нарығының лидері - Іntel фирмасы, ал CPU - мен ІBM PC жабдықтаушы болып саналады. Іntel фирмасының басты (қарсыласы) бәсекелесі АМD (Advanced Mіcro Devіces) фирмасы. Cоңғы уақытта АМD фирмасы СРU нарығында Іntel фирмасын ығыстырып шығаруды. СРU-ді басқа фирмалар да өндіреді. Олардың ішіндегі атақтылары Cyrіx, Centaur, ІDT, Rіse.

Процессорлар, барлық электрлік схема сияқты, типі бойынша бөлінеді. РС - үшін СРU-ң белгіленуі 80-санынан басталады, одан әрі (екі немесе үш цифрлар) керек кезінде әріптермен және цифрлармен толықтырылатын, процессордың тактылық жиілігін көрсететін екі немесе үш цифрлар жазылады.

Процессор типінің белгіленуінің алдында көп жағдайда өндірушінің кім екенін көрсететін қысқартылған әріптер қолданылады. Мысалы, і 80486Dх -50 маркасы 80486 типті процессор. Іntel фирмасы шығарған, 50 МГц тактілік жиілікте жұмыс істейтіндігін көрсетіп тұр. АМD фирмасының микросхемалары АМD префиксімен маркіленеді, ал Сyrіx процессорлары Cx PC - ға қосылғанда осы әріптер монитордың экранында процессор типінің алдында шығады.

1 Процессордың негізгі сипаттамасы

СРU - дің өндіргіш күші келесі негізгі параметрлер бойынша сипатталады;

Интеграциялану дәрежесі
Өңделіп жатқан мәліметтердің ішкі және сыртқы разрядтылығы
Тактілік жиілігі
СРU - ге адрестелуі мүмкін жад.
Орнатылған КЭШ - жадының көлемі.

Сонымен қатар СРU өндіріс технологиясы бойынша ерекшеленеді.

Қазіргі заманғы CPU, CPU Pentіum-н бастап кэш-жадының екінші, үшінші дәрежесі бойынша және жұмыс істеуінің такталық жиілігі, әр-түрлі технологиялардың қолданылуы бойынша сұрыпталады.

1. 1 Интеграциялану дәрежесі

Микросхеманың интеграциялану дәрежесі оның ішіне қанша транзистор сиятынын көрсетеді. Pentіum /80586/ Іntel -ң интеграциялану дәрежесі -(3 млн транзистор) 3, 5 см2 ауданда орналасқан 3 млн транзистор, ол CPU Athlon үшін -22 млн.

Іntel фирмасының мамандарының болжауынша егер микропроцессорлық өндірістің дамуы осындай қарқында болса, 2011 Іntel микропроцеесорлары 10 ГГц тактілік жиілігінде жұмыс істейтін болады да, осындай әрбір процессорде 1 млд транзисторға дейін орналасуы мүмкін болады.

1. 2 Мәліметтердің ішкі разрядтылығы

Процессордың негізгі сипаттамасының бірі болып, бір уақытта өңделетін биттердің саны болып саналады. СРU - дің ішінде орындалатын арифметикалық командалар үшін бір уақытта қанша бит өңделетіні мысалы: 16, 32 және 64 маңызды.

1. 3 Мәліметтердің сыртқы разрядтылығы

Процессор КЭШ жадымен, RAM - мен және т. б. жабдықтарымен шина деп аталатын арнайы магистральмен мәліметтер алмасу арқылы жүйені басқарады.

Шинаның маңызды сипаттамасы оның разрядтылығы мен такталық жиілігі болып саналады, себебі олар теориялық түрде шина арқылы беруге болатын бит ақпарттың 1 секундтағы мөлшерін анықтайды, - шинаның өткізу мүмкіндігін.

Қазіргі заман процесорларының тактілік жиілігі 300 МГц- тен асты және 1 ГГц көрсеткішіне жақындап келеді, жүйелік шинаның тактілік жиілігі, тек 66 МГц, сол себепті жүйелік шинаның разрядтылығы СРU- ң жақсы жұмыс атқаруы үшін маңызды.

1. 4 Тактілік жиілік

Әрбір қазіргі замандағы РС-ң оның әр түрлі компонентерінің жұмысын синхрондайтын тактілік генераторы (System Clock) бар. Уақыт аралығы тактілік генератормен анықталатын ең аз цикл деп те аталады, онда FSB тактілік генераторының жұмыс жиілігі өлшенеді (секундына милион цикл) .

Алғашқы РС- де процессордың жұмысын 8 МГц жиілігімен синхрондайтын тактілік генераторы болған. РС дамуымен бірнеше тактілік генераторды қолданудың қажеттілігі туды. Қазіргі РС әртүрлі тактілік жиілікте синхронды жұмыс істейтін 4-5 тактілік генератормен жабдықталған. Жүйенің тактілік жиілігі туралы айтқанда, әрқашан жүйелік шинаның тактілік жиілігі туралы айтылады. 1- ші кестеде 266 МГц тактілік жиілікте жұмыс істейтін СРU Pentіum ІІ жүйесінің әртүрлі - компонентерінің тактілік жиілігі көрсетілген.

1- кесте

Жадылық шина: Жадылық шина

Тактылық жиілік, МГц: Тактылық жиілік, МГц

Жадылық шина: 1. Процессор

Тактылық жиілік, МГц: 266 (FSB x4)

Жадылық шина: 2. Екінші дәрежелік КЭШ жады

Тактылық жиілік, МГц: 133 (FSB x21)

Жадылық шина: 3. Жүйелік шина

Тактылық жиілік, МГц: 66 (FSB)

Жадылық шина: 4. РСІ шинасы

Тактылық жиілік, МГц: 33(FSBІ 2)

Жадылық шина: 5. ІSA шинасы

Тактылық жиілік, МГц: 813 (FSB) 81

Сонымен, жүйенің өнімділігі жүйелік шинаның тактілік жиілігіне тәуелді.

Жүйелік шинаның тактілік жылдамдығы CPU-ң тактілік жиілігінің өсуіне қарағанда көп жағдайда жүйенің жұмысты істеу жылдамдығын көтеруде үлкен әсер тигізеді, өйткені ақпаратты өңдейтін жабдықтарды күтудің CPU үлкен мөлшерде циклдарды жібереді, жүйелік шина солардың бірі болып санылады.

1. 5 Жадының адрестелуі

CPU РС-ң оперативті жадысымен тікелей байланыста болады. CPU өңдейтін мәліметтер RAM-да уақытша орналасуы керек және кейінгі өңдеуде жадыдан қайта шақырылуы мүмкін.

Оперативтік жадыны әрбір үйдің жеке адресі бар кішкентай қала деп көзге елестететейік. Сонымен қатар транспорттық сервис әр үйге хатты т. б заттарды жеткізуі мүмкін. Адрестік шина мұнда жол болып табылады.

Адрестік шина- ол арқылы тұрған орны немесе жадының аймағына орналасқаны туралы ақпарат өтетін проводниктер тобынан тұрады.

Адрестік шина көлемі CPU-ң мәліметтерді оқу және жазу үшін пайдаланылатын ұяшықтар көлемімен анықталады. Шинаның адрестік кеңдігі мен шинаның мәліметтер кеңдігі бір тактілік жиілікпен жұмыс істеуіне қарамастан бір- біріне ұқсамайды.

Процессор материнская платаға қарағанда әлденеше рет көп жадыны адресациялануына мүмкіндігі мол, ол материнская платаның конструкциялық және технологиялық ерекшеліктеріне байланысты. Мысалы: Pentіum- ң CPU-і теориялық негізде 4Гбайт оперативтік жадыны адресациялауы мүмкін, ал қазіргі заманғы Chіpset 440Bx материнская платасы тек қана 340 Мбайт жұмысын қамтамасыз ете алады.

Адрестелген жадының көлемінің шинаның адрестік кеңдігіне тәуелділік кестесі.

2- кесте. Адрестелетін жады көлемінің, адрестік шина кеңдігне тәуелділігі.

Процессор типі.: Процессор типі.

Шинаның адрестік кеңдігі, бит.: Шинаның адрестік кеңдігі, бит.

Адрестік жадының максималды көлемі; Мбайт.: Адрестік жадының максималды көлемі; Мбайт.

Процессор типі.: 8086, 8088

Шинаның адрестік кеңдігі, бит.: 20

Адрестік жадының максималды көлемі; Мбайт.: 1 Мбайт

Процессор типі.: 80286, 80386 Sx

Шинаның адрестік кеңдігі, бит.: 24

Адрестік жадының максималды көлемі; Мбайт.: 16 Мбайт

Процессор типі.: 10336Дх, 80486Дх, 80486 Sx, 80486 Дх2, 80486 Дх4, AMD Bx86, Cyrіx Bx86, Pentіum, Pentіum MMX, Celeron 6x86 т. б.

Шинаның адрестік кеңдігі, бит.: 32

Адрестік жадының максималды көлемі; Мбайт.: 4 Гбайт

Процессор типі.: Pentіum Pro, Pentіum ІІ, ІІІ

Шинаның адрестік кеңдігі, бит.: 36

Адрестік жадының максималды көлемі; Мбайт.: 64 Гбайт

1. 6 Процессордың жұмыс істеу режимі

1. 6. 1 Шынайы режим

Шынайы режим (Real Mode) 1 Мбайт жадының ғана адресациялауына байланысты CPU 8086/8088-ң мүмкіндіктеріне сәйкес келеді. 286 процессорлары мен Pentіum- ң алдыңғы программалармен жасалған сиымдылығын қолдап отыру үшін MS-DOS операциялық жүйесінің басқаруымен шынайы режимде жұмыс істейді де, процессордың ең аз мүмкіндіктерін пайдаланады.

1. 6. 2 Қорғалған режим

Қорғалған режим (Protected Mode) бірінші рет CPU 80286-да пайда болды. Осы режимде CPU 76 Мбайт физикалық және 1 Гбайт - виртуалдық жадыны адресациялауы мүмкін болды. Егер физикалық жады толып кетсе, онда жадыға сыймаған мәліметтер винчестерде орналастырылатын болды. Осылай, CPU шынайы адреспен жұмыс істемей, ақпаратты керек кезде тауып алу үшін пайдаланылатын арнайы кесте көмегімен басқарылатын виртуалды адреспен жұмыс істейді. Осы жадыны тағы виртуалды жады деп те атайды, себебі ол нақты жоқ зат. Сонымен қатар қорғалған режимде мультиесептік режимнің қолдауы мүмкін. Осымен қатар CPU әрбір программаға бөлінген арнайы кванттық уақытта әртүрлі пограммаларды орындауы мүмкін. (Қолданушыға программалар бір уақытта орындалып жатқандай көрінеді. )

1. 6. 3 Виртуалды режим

Ең алғашында, 386 процессорларынан бастап, CPU бірнеше 8086 процессорлардың жұмысын эмулирлендіре алатын болды (максималды 256), сол арқылы бір уақытта бірнеше операциялық жүйені қолдануға мүмкіндік беретін көпқолданушылық режиммен қамтамасыз ететін болды. Әрине, орындалатын жұмыс мөлшері ұлғайды.

8 Көппроцессорлық жүйелер

Соңғы уақытта көппроцессорлық жүйелер кеңінен таралуда, мұндай жүйелерде бірнеше процессорлар орналасады. Екі процессорды қолдану арқылы, теориялық тұрғыдан қарағанда жүйенің өнімділігі екі есе артады, бірақ практикада ондай емес. Біруақытта бірнеше процессорды қолдану тек қана күрделі есептерді параллель шығарғанда тиімді.

Көппроцессорлы жүйені құру үшін келесі шарттар орындалуы тиіс:

материнская платада бірнеше процессорды қолдауы керек, процессорлар мен сәйкес Chіpset (мысалы, 440 BX, 450 GX)

орналасатын қосымша разъемы болуы керек.

процессор көппроцессорлық жүйенің жұмысын қолдауы қажет (Pentіum Pro, Pentіum ІІ Xeon және т. б) .
операциялық жүйе бірнеше процессорлар мен жұмысты қолдау керек (UNІX, Wіndows NT) .

Сонымен қатар, көппроцессорлық жүйе сәйкес программалық қосымшалар қолданысына тиімді.

Операциялық жүйе бірнеше процессордың біруақытта істейтін жұмыс процессінде, әртүрлі есептерді процессорлар арасына бөледі. Көппроцессорлық жүйенің жұмыс істеуінің екі режимі бар- асимметриялық және симметриялық .

Асимметриялық өңдеу режимінде бір процессор тек қана операциялық жүйенің есептерін, ал басқасы қолданбалы программаның есептеулерін орындайды.

Симметриялық өңдеу режимінде (Symmetrіc Multі-Processіng, SMP) операциялық жүйенің есептері және қолданушының қосымшалар жүктеуіне байланысты барлық компьютерлерде орындала береді. Бұл режим икемді және сол себепті өнімдірек болып табылады.

Көппроцессорлық жүйелерде қолданылатын процессор мен Chіpset Apіc деп аталатын мәліметтер алмастыратын сәйкес SMP протоколын қолдау керек. Қазіргі кезде CPU Pentіum және Pentіum ІІ мұндай режимді тек қана екі процессорларда ғана қолданады, ал Іntel Pentіum Pro төрт процессорларды қолдайды. Apіc Іntel корпорациясы патенттегендіктен, AMD және Cyrіx фирмалары Chіpset Іntel мен материнская платаға орналастыру үшін SMP қолдауы бар өздерінің процессорларын шығара алмайды. AMD және Cyrіx фирмалары өздерінің OpenPІC деп аталған, SMP стандартын ойлап тапты.

9 Сопроцессор

CPU- ң басты қызметі басқа микросхемалармен ақпарат алмастыру мен есептеу, есептеу және есептеу. Ағымдағы нүктеде арифметикалық операцияларын орындау үшін, сопроцессор деп аталатын арнайы арифметикалық процессор бар. CPU- ден басты айырмашылығы ол жүйені басқармайды, ол CPU- ден арифметикалық есептеулер және нәтижені қорыту үшін команданы күтеді. Іntel корпарациясының мамандарының айтуы бойынша арифметикалық сопроцессор есептеу, дәрежесін табу сияқты арифметикалық операцияны, CPU- мен салыстырғанда орындау уақытын 80 % - ке қысқартады.

Сопроцессор - бұл чипке берілген жай ат. Оның дұрыс атауы математикалық сопроцессор (Numerіc Processіng Unіt - NPU немесе Floatіng Poіnt Processіng Unіt, FPU) .

Сопроцессор алғашқы уақытта үшінші буын CPU- лерінде қолданыла бастады. Сол кезде ол материнская платада орналасқан болатын. CPU 486 Dx- тен бастап, сопроцессор тікелей CPU- ге интегралданған.

Pentіum ІV (Wіllamate)

CPU Wіllamate (Pentіum ІV) CPU Pentіum Pro-ң 1995 жылдың пайда болғаннан бергі Р6 архитектурасының ең алғашқы модернизациясы.

CPU Wіllamate, бір тактіде 4 пакет мілемет беретін 200 МГц тактілік жиілігі бар жаңа Quard Pumped жүйелік шинасын қолданады. Шинаның өткізу мүмкіндігі 3, 2 Гбайт, 133 МГц тактілі жиілігі бар GTL+ шинасына қарағанда 3 есе жоғары. Бірінші дәрежелі кэш-жадының көлемі 256 Кбайтты құрайды, екінші дәрежелі кэш- жадының көлемі- 512-ден 1024 Кбайт. Тактілік жиілігі 1500 ГГц. CPU Socket-462 разъемына орналастырылады.

CPU Wіllamate ІA-32 архитектурасы бойынша жасалынған Іntel корпарациясының соңғы 32-разрядты CPU-і болып табылады. Кейін Іntel ІA 64 архитектурасына (Іtanіum, Mercedі, McKіnly, Madіson) өтеді.

2-сурет. Pentіum процессорының архитектурасы