Magistrala de date și magistrala de adrese

Procesorul are un număr mare de registre, dintre care majoritatea sunt utilizate de către procesorul și nu este accesibilă programator.

De exemplu, atunci când eșantionarea următoarea instrucțiune din memorie, acesta este plasat în registrul de instrucțiuni. Programator pentru a accesa acest registru nu se poate. Există, de asemenea, înregistrează faptul că, în principiu, software-ul este disponibil, dar sunt accesate din software-ul sistemului de operare (cum ar fi registrele de control și a registrelor umbra de descriptori segment). Aceste registre sunt în principal dezvoltatorilor de sisteme de operare.

Accesul la datele din memoria cache este mai rapid decât datele originale eșantion din memoria lentă sau recalculare, din cauza care scade timpul mediu de acces.

Cache CPU Mai multe modele de procesoare centrale (CP) au propriile lor cache-ul, în scopul de a reduce la minimum memoria de acces (RAM), care este mai lent decât registre. O memorie cache poate genera câștiguri semnificative în productivitate, în cazul în care frecvența de ceas este mult mai puțin RAM ceas CPU. Frecvența de ceas pentru memoria cache este, de obicei, puțin mai mică decât frecvența procesorului. niveluri de cache cache CPU este împărțit în mai multe niveluri.

Pentru procesoare de uz general - până la nivelul 3 cache N + 1 sunt în general mai mari în mărime și viteză mai lentă a circulației și transmiterea datelor decât nivelul cache N. Cea mai rapidă memorie este un cache al primului nivel - L1-cache. De fapt, aceasta este o parte integrantă a procesorului, deoarece este situat pe un singur cip, și cu ea o parte a blocurilor funcționale.

Acesta constă dintr-un cache de memorie cache de instrucțiuni și de date. Unele procesoare fără cache L1 nu poate funcționa. Pe de altă parte poate fi dezactivat, dar performanța procesorului scade semnificativ. L1 cache rulează la frecvența procesorului, și, în general, trimiterea la care se poate face la fiecare ciclu de ceas (de multe ori este posibil să se efectueze chiar și câteva citire / scriere în același timp). Accesul latență este de obicei 2-4 bate nucleu. Volumul este de obicei mic - mai puțin de 128 KB. Al doilea este viteza L2-cache - cache-ul celui de al doilea nivel.

De obicei, este situat fie pe cip ca L1, sau în imediata apropiere a nucleului, de exemplu, un cartuș de procesor (numai procesoare sloturi). Procesorul vechi - un chipset de pe placa de bază. Volumul de memorie cache L2 de 128 KB până la 1-12 MB. În procesoarele multi-core de astăzi, cache-ul celui de al doilea nivel, în timp ce pe același cip, o utilizare de memorie separată - cu un volum total de 8 MB de memorie cache pentru fiecare nucleu are de 2MB.

De obicei, latenta cache L2 situate pe cipul de bază, este de 8 până la 20 de cicluri ale nucleului. Spre deosebire de memoria cache L1, dezactivarea poate afecta performanțele sistemului. Cu toate acestea, problemele asociate cu mai multe apeluri la zona restricționată de memorie, de exemplu, baze de date, productivitatea poate cădea de zece ori. al treilea nivel de memorie cache și cel mai puțin rapid de obicei, situate separat de nuclee CPU, dar poate fi dimensiuni foarte impresionant - mai mult de 32 MB. L3 cache este mai lent decât cache-ul anterior, dar încă mult mai rapid decât de memorie.

Într-un sistem multiprocesor este în uz comun. Dezactivarea cache-ul în al doilea și al treilea nivel în general utilizate problemele matematice, de exemplu, atunci când se calculează poligoanele atunci când volumul dimensiunea memoriei cache de date mai mici. În acest caz, putem scrie imediat în jos toate datele din memoria cache, și apoi a face tratamentul lor. Asociativitatea cache Una dintre caracteristicile fundamentale ale cache - nivelul asociativității - afișează segmentarea logică.

Cu aceeași cantitate de scheme de cache cu o mai mare asociativitate va fi mai puțin rapid, dar cele mai eficiente. 3.6 matematică coprocessor matematica coprocesor - extensie coprocesor seturi de comenzi CPU și asigură operațiunile sale module funcționale de procesoare punct care nu au integrat un modul plutitor.

Modul de operațiuni cu virgulă mobilă (. Sau în virgulă mobilă Engl unitate de virgulă mobilă (FPU)) - o parte a procesorului pentru a efectua o gamă largă de operații matematice pe numere reale. Simplu procesoare „întreg“ pentru a lucra cu numere reale și operații matematice necesare pentru sprijinirea procedurilor și de timp pentru a le pune în aplicare corespunzătoare. Modulul floating point-le sprijină pe primitivele nivel - încărcare, descărcare număr real (în / din registre speciale) sau a unei operații matematice efectuate pe ele cu o singură comandă, datorită acestui fapt, o accelerare considerabilă a acestor operațiuni. 4. 4. microprocesor, sisteme multiprocesor, frecvența de ceas și procesoare de biți. procesoare moderne rula într-un microprocesor.

Fizic microprocesorul este un circuit integrat - siliciu cristalin placă subțire zonă dreptunghiulară de câțiva milimetri pătrați, care are circuite care implementează toate funcțiile procesorului.

placă de cristal este de obicei plasat într-un material plastic sau corp plat ceramic și este conectat cu fire de aur cu pini de metal, astfel încât acesta poate fi conectat la placa de bază a calculatorului. Sistemul de calcul poate avea mai multe procesoare care funcționează în paralel; Astfel de sisteme sunt numite multiprocesor.

Viteza procesorului se măsoară în megahertzi (MHz). Aceasta oferă o idee de cât de multe operații el efectuează în al doilea. Deși este sigur să spunem că 200 MHz Pentium MMX este mai rapid decât 166 MHZ Pentium MMX. Astfel de comparații sunt posibile numai în cadrul familiei de procesoare. Comparați viteze în MHz Pentium MMX și Pentium II sau un cip de la un alt producător nu este posibilă, deoarece instrucțiunile sunt procesate în diferite moduri. Procesorul hardware este implementat pe un circuit integrat mare (LSI). LSI nu este de fapt o „mare“ dimensiune și este, dimpotrivă, un mic apartament dimensiune wafer despre mm 20x20 închise într-o carcasă plată, cu o serie de știfturi metalice (pini). LSI este un număr „mare“ de elemente.

Folosind înaltă tehnologie modernă permite introducerea procesorului LSI volum imens (42 de milioane în procesorul Pentium 4) elemente funcționale (comutatoare) având o dimensiune de aproximativ 0,13 microni (1 micron = 10-6 metri). Cea mai importantă caracteristică a determina performanța procesorului este frecvența de ceas, adică numărul de cicluri pe secundă.

Timpul - este intervalul de timp dintre începutul a două impulsuri succesive care furnizează cip de construcții - generatorul de ceas, sincronizare de lucru noduri de calculator. Fiecare procesor pentru a efectua operații de bază (de exemplu, adăugarea) este dat un anumit număr de cicluri de ceas.

Este clar că cea mai mare frecvență de ceas, cu atât mai multe calcule pe secundă procesorul efectuează. Frecvența ceasului măsurat în megahertzi (MHz) și gigahertz (GHz). 1 MHz - un milion de cicluri pe secundă. Peste 20s ceas viteza procesorului a crescut de aproape 500 de ori, de la 5 MHz (8086, 1978) la procesorul de 2.4 GHz O altă caracteristică care afectează performanța sa este un procesor de biți. Procesorul Bit determinat de numărul de biți care pot fi transmise sau prelucrate de către procesor în același timp.

performanța procesorului este caracteristica ei integrală, care depinde de viteza procesorului, adâncimea de biți, și caracteristici ale arhitecturii (prezența memoriei cache și altele.). performanța procesorului nu poate fi calculată, se determină în procesul de testare, în funcție de viteza operațiunilor specifice procesorului în orice mediu de software. 5.