Рассмотрим некоторые характеристики процессоров, в том числе разрядность шины данных и шины адреса , а также быстродействие .
Процессоры можно классифицировать по двум основным параметрам: разрядности и быстродействию. Быстродействие процессора — довольно простой параметр. Оно измеряется в мегагерцах (МГц); 1 МГц равен миллиону тактов в секунду. Чем выше быстродействие, тем лучше (тем быстрее процессор). Разрядность процессора — параметр более сложный. В процессор входит три важных устройства, основной характеристикой которых является разрядность:
шина ввода и вывода данных; шина адреса памяти; внутренние регистры.
Øèíà äàííûõ
Êîãäà ãîâîðÿò î øèíå ïðîöåññîðà, ÷àùå âñåãî èìåþò â âèäó øèíó äàííûõ , ïðåäñòàâëåííóþ êàê íàáîð ñîåäèíåíèé (èëè âûâîäîâ) äëÿ ïåðåäà÷è èëè ïðèåìà äàííûõ. ×åì áîëüøå ñèãíàëîâ îäíîâðåìåííî ïîñòóïàåò íà øèíó, òåì áîëüøå äàííûõ ïåðåäàåòñÿ ïî íåé çà îïðåäåëåííûé èíòåðâàë âðåìåíè è òåì áûñòðåå îíà ðàáîòàåò. Ðàçðÿäíîñòü øèíû äàííûõ ïîäîáíà êîëè÷åñòâó ïîëîñ äâèæåíèÿ íà ñêîðîñòíîé àâòîìàãèñòðàëè; òî÷íî òàê æå, êàê óâåëè÷åíèå êîëè÷åñòâà ïîëîñ ïîçâîëÿåò óâåëè÷èòü ïîòîê ìàøèí ïî òðàññå, óâåëè÷åíèå ðàçðÿäíîñòè ïîçâîëÿåò ïîâûñèòü ïðîèçâîäèòåëüíîñòü.
Äàííûå â êîìïüþòåðå ïåðåäàþòñÿ â âèäå öèôð ÷åðåç îäèíàêîâûå ïðîìåæóòêè âðåìåíè. Äëÿ ïåðåäà÷è åäèíè÷íîãî áèòà äàííûõ â îïðåäåëåííûé âðåìåííîé èíòåðâàë ïîñûëàåòñÿ ñèãíàë íàïðÿæåíèÿ âûñîêîãî óðîâíÿ (îêîëî 5 Â), à äëÿ ïåðåäà÷è íóëåâîãî áèòà äàííûõ – ñèãíàë íàïðÿæåíèÿ íèçêîãî óðîâíÿ (îêîëî 0 Â). ×åì áîëüøå ëèíèé, òåì áîëüøå áèòîâ ìîæíî ïåðåäàòü çà îäíî è òî æå âðåìÿ. Ñîâðåìåííûå ïðîöåññîðû òèïà Pentium èìåþò 64-ðàçðÿäíûå âíåøíèå øèíû äàííûõ. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ïðîöåññîðû Pentium, âêëþ÷àÿ Pentium 4, Athlon è äàæå Itanium, ìîãóò ïåðåäàâàòü â ñèñòåìíóþ ïàìÿòü (èëè ïîëó÷àòü èç íåå) îäíîâðåìåííî 64 áèò äàííûõ. Ïðåäñòàâèì ñåáå, ÷òî øèíà – ýòî àâòîìàãèñòðàëü ñ äâèæóùèìèñÿ ïî íåé àâòîìîáèëÿìè. Åñëè àâòîìàãèñòðàëü èìååò âñåãî ïî îäíîé ïîëîñå äâèæåíèÿ â êàæäóþ ñòîðîíó, òî ïî íåé â îäíîì íàïðàâëåíèè â îïðåäåëåííûé ìîìåíò âðåìåíè ìîæåò ïðîåõàòü òîëüêî îäíà ìàøèíà. Åñëè âû õîòèòå óâåëè÷èòü ïðîïóñêíóþ ñïîñîáíîñòü äîðîãè, íàïðèìåð, âäâîå, âàì ïðèäåòñÿ åå ðàñøèðèòü, äîáàâèâ åùå ïî îäíîé ïîëîñå äâèæåíèÿ â êàæäîì íàïðàâëåíèè. Òàêèì îáðàçîì, 8-ðàçðÿäíóþ ìèêðîñõåìó ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäå îäíîïîëîñíîé àâòîìàãèñòðàëè, ïîñêîëüêó â êàæäûé ìîìåíò âðåìåíè ïî íåé ïðîõîäèò òîëüêî îäèí áàéò äàííûõ (îäèí áàéò ðàâåí âîñüìè áèòàì). Àíàëîãè÷íî, 32-ðàçðÿäíàÿ øèíà äàííûõ ìîæåò ïåðåäàâàòü îäíîâðåìåííî ÷åòûðå áàéòà èíôîðìàöèè, à 64-ðàçðÿäíàÿ ïîäîáíà ñêîðîñòíîé àâòîñòðàäå ñ âîñåìüþ ïîëîñàìè äâèæåíèÿ.
Ðàçðÿäíîñòü øèíû äàííûõ ïðîöåññîðà îïðåäåëÿåò òàêæå ðàçðÿäíîñòü áàíêà ïàìÿòè. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî 32-ðàçðÿäíûé ïðîöåññîð, íàïðèìåð êëàññà 486, ñ÷èòûâàåò èç ïàìÿòè èëè çàïèñûâàåò â ïàìÿòü 32 áèòà îäíîâðåìåííî. Ïðîöåññîðû êëàññà Pentium, âêëþ÷àÿ Pentium III, Celeron, Pentium 4, Athlon è Duron, ñ÷èòûâàþò èç ïàìÿòè èëè çàïèñûâàþò â ïàìÿòü 64 áèò îäíîâðåìåííî. Ïîñêîëüêó ñòàíäàðòíûå 72-êîíòàêòíûå ìîäóëè ïàìÿòè SIMM èìåþò ðàçðÿäíîñòü, ðàâíóþ âñåãî ëèøü 32, â áîëüøèíñòâå ñèñòåì êëàññà 486 óñòàíàâëèâàþò ïî îäíîìó ìîäóëþ, à â áîëüøèíñòâå ñèñòåì êëàññà Pentium – ïî äâà ìîäóëÿ îäíîâðåìåííî. Ðàçðÿäíîñòü ìîäóëåé ïàìÿòè DIMM ðàâíà 64, ïîýòîìó â ñèñòåìàõ êëàññà Pentium óñòàíàâëèâàþò ïî îäíîìó ìîäóëþ, ÷òî îáëåã÷àåò ïðîöåññ êîíôèãóðèðîâàíèÿ ñèñòåìû, òàê êàê ýòè ìîäóëè ìîæíî óñòàíàâëèâàòü èëè óäàëÿòü ïî îäíîìó. Êàæäûé ìîäóëü DIMM èìååò òàêóþ æå ïðîèçâîäèòåëüíîñòü, êàê è öåëûé áàíê ïàìÿòè â ñèñòåìàõ Pentium. Ìîäóëè ïàìÿòè RIMM (Rambus Inline Memory Modules) â íåêîòîðîì ðîäå óíèêàëüíû, ïîñêîëüêó èñïîëüçóþò ñîáñòâåííûé íàáîð èíñòðóêöèé. Øèðèíà êàíàëà ïàìÿòè äîñòèãàåò 16 èëè 32 áèò.  çàâèñèìîñòè îò òèïà èñïîëüçóåìîãî ìîäóëÿ è íàáîðà ìèêðîñõåì ñèñòåìíîé ëîãèêè, ìîäóëè óñòàíàâëèâàþòñÿ îòäåëüíî èëè ïîïàðíî.
Øèíà àäðåñà
Øèíà àäðåñà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé íàáîð ïðîâîäíèêîâ; ïî íèì ïåðåäàåòñÿ àäðåñ ÿ÷åéêè ïàìÿòè, â êîòîðóþ èëè èç êîòîðîé ïåðåñûëàþòñÿ äàííûå. Êàê è â øèíå äàííûõ, ïî êàæäîìó ïðîâîäíèêó ïåðåäàåòñÿ îäèí áèò àäðåñà, ñîîòâåòñòâóþùèé îäíîé öèôðå â àäðåñå. Óâåëè÷åíèå êîëè÷åñòâà ïðîâîäíèêîâ (ðàçðÿäîâ), èñïîëüçóåìûõ äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ àäðåñà, ïîçâîëÿåò óâåëè÷èòü êîëè÷åñòâî àäðåñóåìûõ ÿ÷ååê. Ðàçðÿäíîñòü øèíû àäðåñà îïðåäåëÿåò ìàêñèìàëüíûé îáúåì ïàìÿòè, àäðåñóåìîé ïðîöåññîðîì.
Ïðåäñòàâüòå ñåáå ñëåäóþùåå. Åñëè øèíà äàííûõ ñðàâíèâàëàñü ñ àâòîñòðàäîé, à åå ðàçðÿäíîñòü – ñ êîëè÷åñòâîì ïîëîñ äâèæåíèÿ, òî øèíó àäðåñà ìîæíî àññîöèèðîâàòü ñ íóìåðàöèåé äîìîâ èëè óëèö. Êîëè÷åñòâî ëèíèé â øèíå ýêâèâàëåíòíî êîëè÷åñòâó öèôð â íîìåðå äîìà. Íàïðèìåð, åñëè íà êàêîé-òî ãèïîòåòè÷åñêîé óëèöå íîìåðà äîìîâ íå ìîãóò ñîñòîÿòü áîëåå ÷åì èç äâóõ öèôð (äåñÿòè÷íûõ), òî êîëè÷åñòâî äîìîâ íà íåé íå ìîæåò áûòü áîëüøå ñòà (îò 00 äî 99), ò.å. 102 . Ïðè òðåõçíà÷íûõ íîìåðàõ êîëè÷åñòâî âîçìîæíûõ àäðåñîâ âîçðàñòàåò äî 103 (îò 000 äî 999) è ò. ä.
 êîìïüþòåðàõ ïðèìåíÿåòñÿ äâîè÷íàÿ ñèñòåìà ñ÷èñëåíèÿ, ïîýòîìó ïðè äâóõðàçðÿäíîé àäðåñàöèè ìîæíî âûáðàòü òîëüêî ÷åòûðå ÿ÷åéêè (ñ àäðåñàìè 00, 01, 10 è 11), ò. å. 22 , ïðè òðåõðàçðÿäíîé – âîñåìü (îò 000 äî 111), ò. å. 23 . Íàïðèìåð, â ïðîöåññîðàõ 8086 è 8088 èñïîëüçóåòñÿ 20-ðàçðÿäíàÿ øèíà àäðåñà, ïîýòîìó îíè ìîãóò àäðåñîâàòü 220 (1 048 576) áàéò, èëè 1 Ìáàéò, ïàìÿòè.
Øèíû äàííûõ è àäðåñà íåçàâèñèìû, è ðàçðàáîò÷èêè ìèêðîñõåì âûáèðàþò èõ ðàçðÿäíîñòü ïî ñâîåìó óñìîòðåíèþ, íî, ÷åì áîëüøå ðàçðÿäîâ â øèíå äàííûõ, òåì áîëüøå èõ è â øèíå àäðåñà. Ðàçðÿäíîñòü ýòèõ øèí ÿâëÿåòñÿ ïîêàçàòåëåì âîçìîæíîñòåé ïðîöåññîðà: êîëè÷åñòâî ðàçðÿäîâ â øèíå äàííûõ îïðåäåëÿåò ñïîñîáíîñòü ïðîöåññîðà îáìåíèâàòüñÿ èíôîðìàöèåé, à ðàçðÿäíîñòü øèíû àäðåñà – îáúåì ïàìÿòè, ñ êîòîðûì îí ìîæåò ðàáîòàòü.
Âíóòðåííèå ðåãèñòðû
Êîëè÷åñòâî áèòîâ äàííûõ, êîòîðûå ìîæåò îáðàáîòàòü ïðîöåññîð çà îäèí ïðèåì, õàðàêòåðèçóåòñÿ ðàçðÿäíîñòüþ âíóòðåííèõ ðåãèñòðîâ. Ðåãèñòð – ýòî, ïî ñóùåñòâó, ÿ÷åéêà ïàìÿòè âíóòðè ïðîöåññîðà; íàïðèìåð, ïðîöåññîð ìîæåò ñêëàäûâàòü ÷èñëà, çàïèñàííûå â äâóõ ðàçëè÷íûõ ðåãèñòðàõ, à ðåçóëüòàò ñîõðàíÿòü â òðåòüåì ðåãèñòðå. Ðàçðÿäíîñòü ðåãèñòðà îïðåäåëÿåò êîëè÷åñòâî ðàçðÿäîâ îáðàáàòûâàåìûõ ïðîöåññîðîì äàííûõ, à òàêæå õàðàêòåðèñòèêè ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ è êîìàíä, âûïîëíÿåìûõ ÷èïîì. Íàïðèìåð, ïðîöåññîðû ñ 32-ðàçðÿäíûìè âíóòðåííèìè ðåãèñòðàìè ìîãóò âûïîëíÿòü 32-ðàçðÿäíûå êîìàíäû, êîòîðûå îáðàáàòûâàþò äàííûå 32-ðàçðÿäíûìè ïîðöèÿìè, à ïðîöåññîðû ñ 16-ðàçðÿäíûìè ðåãèñòðàìè ýòîãî äåëàòü íå ìîãóò. Âî âñåõ ñîâðåìåííûõ ïðîöåññîðàõ âíóòðåííèå ðåãèñòðû ÿâëÿþòñÿ 32-ðàçðÿäíûìè. Ïðîöåññîð Itanium èìååò 64-ðàçðÿäíûå âíóòðåííèå ðåãèñòðû, êîòîðûå íåîáõîäèìû äëÿ áîëåå ïîëíîãî èñïîëüçîâàíèÿ ôóíêöèîíàëüíûõ âîçìîæíîñòåé íîâûõ âåðñèé îïåðàöèîííûõ ñèñòåì è ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ.
