Современные процессоры помещаются на одной микросхеме. Каждая микросхема процессора содержит набор выводов, через которые происходит обмен информацией с внешним миром. Выводы центрального процессора можно подразделить на 3 типа.
Адресные
Информационные
Управляющие
Эти выводы связаны с соответствующими выводами на микросхемах памяти микросхемах устройств ввода вывода через набор параллельных проводов (шину или магистраль). Чтобы вызвать команду ЦП сначала посылает в память адрес этой командой по адресным выводам. За тем он задействует линию управления, что бы сообщить памяти, что ему нужно прочитать слово. Память выдает ответ, помещая требуемое слово на информационные выводы процессора, и посылая сигнал о том, что это сделано. Когда ЦП поучает этот сигнал, он считывает слово и выполняет вызванную команду. ЦП обменивается информацией с памятью и устройствами ввода, вывода, подавая сигнал на выводы и принимая сигналы на вводы.
Производительность процессора определяет два ключевых параметра:
Число адресных выводов
Число информационных выводов
Микросхема, содержащая М адресных выводов может обращаться к 2^M ячейкам памяти.
Обычно М равно 16, 20, 32, 64. Микросхема, содержащая N информационных выводов может считывать или записывать N разрядное слово за одну операцию. Обычно N равно 8, 16, 32, 36, 64. Центральному профессору с 8 информационными выводами понадобится 4 операции, что бы считать 32 разрядное слово.
1)Адрес
2)Считать
3)Готово
4)Информация, команда, данные и т. п.
Управляющие выводы:
Категории УВ
Управление шиной
Прерывания
Арбитраж шины
Сигналы с процессора
Состояние
Прочие сигналы
Выводы прерывания это входы из устройств ввода-вывода в процессор. Процессор может дать сигнал устройству ввода, вывода «начать операцию» а затем приступить к другому действию, пока устройство ввода-вывода выполняет свою работу. Когда устройство ввода вывода заканчивает работу контроллер ввода-вывода посылает сигнал на один из выводов прерывания процессора, что бы прервать работу процессора и заставить его обслужить устройство ввода-вывода.
Выводы арбитражной шины нужны для того, что бы регулировать поток информации в шине. То есть не допускать таких ситуаций, когда два устройства пытаются воспользоваться шиной одновременно. В плане арбитража ЦП считается просто одним из устройств.
Некоторые Центральные процессоры могут работать с различными сопроцессорами (графическими, математическими и т.п.) чтобы обеспечить обмен информацией между процессором и сопроцессором используются специальные выводы. Дополнительные выводы выдают или принимают информацию о состоянии, нужны для перезагрузки компьютера, призваны обеспечивать совместимость со старыми микросхемами устройств ввода-вывода.
Тактовая частота процессора.
Быстродействие компьютера зависит во многом от тактовой частоты. Обычно, измеряемой в мегагерцах. То есть в миллионах циклов в секунду. Наименьшей единицей измерения времени для процессора, как логического устройства, является период тактовой частоты (такт). На каждую операцию затрачивается минимум один такт.
Пример:
Обмен данными с памятью процессор Пентиум 2 выполняет за 3 такта + несколько циклов ожидания (цикл ожидания это такт, в котором ничего не происходит). Необходим для того, что бы процессор мог ждать менее быстродействующие узлы компьютера.
Однако время (количество тактов) затрачиваемое на выполнение команд для разных процессоров разное. Это затрудняет сравнение производительности компьютеров, основанное на их тактовой частоте. В тактах при одной и той же тактовой частоте, так как при одной и той же тактовой частоте один из процессоров работает быстрее другого, для измерения относительной эффективности процессоров создаются системы тестов.
