Процессор

Процессор — это микросхема, которая производит все операции компьютера, осуществляет управление всеми системами и элементами компьютера. Это выращенный по специальной технологии кристалл, который содержит в себе множество отдельных элементов: транзисторов, которые в совокупности и наделяют компьютер способностью «думать». Конструктивно процессор состоит из ячеек, в которых данные могут на только храниться, но и изменяться (в отличии от ячеек оперативной памати). Внутренние ячейки процессора называются регистрами.

На любом процессорном кристалле находятся:

– собственно процессор, главное вычислительное устройство, состоящее из миллиона логических устройств- транзисторов;

– сопроцессор – специальный блок для операций с плавающей запятой – для особо точных расчетов, для графических программ;

– КЭШ-память.

Кэш-память используется для ускорения операций с памятью компьютера. В кэш-память записывается та часть информации оперативной памяти, которая изменяется в данный момент. Процессор прогнозирует последующие шаги при выполнении программы и заранее записывает информацию, которая для них потребуется в кэш-память. Когда процессору нужны данные, он сначала обращается в кэш-память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение к оперативной памяти. Таким образом, уменьшается время поиска информации в памяти и увеличивается скорость выполнения программы.

Кэш-память бывает двух видов — внешняя и внутренняя.

Внутренняя кэш-память служит для ускорения работы с регистрами процессора и находится внутри процессора. Внешняя кэш-память служит для ускорения работы с оперативной памятью и реализована отдельными микросхемами.

Кэш первого уровня выполняется в том же кристалле, что и процессор, и имеет объем порядка десятков Кбайт. Кэш второго уровня находится либо в кристалле процессора, либо в том же узле что и процессор, хотя и исполняется на отдельном кристалле. Кэш 1-го и 2-го уровня работает на частоте, согласованной с частотой ядра процессора.

Кэш третьего уровня выполняют на быстродействующих микросхемах (типа SRAM) и размещают на материнской плате вблизи процессора. Ее объем может достигать нескольких Мбайт, но работает она на частоте материнской платы.

Главными характеристиками процессора являются его разрядность, тактовая частота (в обиходе тактовую частоту иногда называют скоростью процессора и компьютера), размер кэш-памяти.

Внутри процессора есть области, которые называются регистрами — это внутренняя память, где процессор хранит обрабатываемые данные. Компьютер может оперировать одновременно ограниченным набором единиц информации. Этот набор зависит от разрядности внутренних регистров. Если компьютер за один раз может обработать 8 разрядов информации, то регистр и, следовательно, процессор 8-разрядный, если — 32 разряда, то процессор 32-разрядный и т.д. Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать за один раз.

Тактовая частота — это количество операций, которое процессор может выполнить в секунду. Т.е. чем больше тактов или операций в секунду может выполнять процессор, тем быстрее он работает. Обозначается цифрой в названии компьютера, напр. Pentium IV 1200, т.е. процессор Pentium 4-го поколения с тактовой частотой 1200МГц.

Существует два типа тактовой частоты — внутренняя и внешняя.

Внутренняя тактовая частота — это тактовая частота, с которой происходит работа внутри процессора.

Внешняя тактовая частота — это тактовая частота, с которой происходит обмен данными между процессором и оперативной памятью компьютера.