Procesor

Procesor CPU = Central Processor Unit Mikroprocesor Kremiková dostička obsahujúca milióny tranzistorov Výkonný diel počítača Spracováva a vykonáva inštrukce zadané programom

Výroba procesoru kremikový plátok Ø 15 cm → laserom se vykreslí štruktura procesorov postupne sa vytvoria tranzistory a spoje mezi nimi kremikový plátok je rozrezaný na jednotlivé procesory procesor je vložen do pouzdra pripevnený na vývody

Části procesoru Radič Aritmeticko-logická jednotka (ALU)‏ Registre Matematický (numerický) koprocesor Cache řadič čte instrukce programu a podle nich řídí ostatní obvody procesoru nebo komunikuje s komponenty aritmeticko-logická jednotka (ALU – Arithmetic and Logic Unit)‏ vykonává matematické a logické operace registry paměťová místa ke krátkodobému uložení momentálně zpracovávaných dat matematický (numerický) koprocesor určen ke zrychlení výpočtů koncepčně samostatný procesor, který realizuje pouze výpočty s pohyblivou desetinnou čárkou cache rychlá vyrovnávací paměť relativně malé kapacity zrychlení toku dat mezi procesorem a operační paměti podle vzdálenosti od jádra procesoru – L1, L2, L3 – podle vzdálenosti rychlost klesá a kapacita narůstá L1 a L2 součást procesoru

Radič Číta inštrukcie programu a riadi ostatné obvody procesora alebo komunikuje s komponentami

ALU Vykonáva matematické a logické operácie

Registre Predstavujú pamäťové miesta na krátkodobé uloženie práve spracovaných údajov (napr. kód a adresa spracovanej informácie, medzivýsledky výpočtov )

Matematický koprocesor Je určený na zrýchlenie výpočtov, samostatný procesor u starších typov procesorov, realizuje výpočty s pohyblivou rádovou čiarkou, u novších typov procesorov sú súčasťou procesorov

CACHE Rýchla vyrovnávacia pamäť, malá kapacita pamäte, urýchľuje tok údajov medzi procesorom a operačnou pamäťou, môže byť časťou procesora alebo nie

Mooreův zákon 1965 Gordon Moore

Charakteristiky procesoru Pätice (socket)‏ Frekvencia FLOPS (Floating Point Operations Per Second)‏ Efektivita mikrokódu Šírka slova Šírka datovej zbernice procesora Kapacita cache Veľkosť adresovateľné pamäti patice rozhraní, do kterého se osazuje procesor frekvence uvádí se v Hertzích, v současnosti v GHz reprezentuje výkon a rychlost procesoru uvádí, kolikrát za vteřinu je procesor schopný změnit svůj stav FLOPS (Floating Point Operations Per Second)‏ počet operací v pohyblivé desetinné čárce, který je procesor schopen vykonat za vteřinu taktovací frekvenci využívá procesor pouze vnitřně, všechny vnější operace přispůsobuje FSB, resp. Sběrnicím a komponentům, se kterými komunikuje efektivita mikrokódu na kolik kroků je možné vykonat jednu instrukci šířka slova počet bitů, které je procesor schopný zpracovat v rámci jedné instrukce (8, 16, 32, 64)‏ vyjadřuje šířku vnitřní sběrnice procesoru šířka datové sběrnice procesoru rozměr vnější sběrnice určené na komunikaci s okolím uvádí se v bitech kapacita cache velikost adresovatelné paměti velikost operační paměti, kterou je procesor schopný používat (adresovat)‏ závisí od šířky adresové sběrnice (2šířka sběrnice)‏

Pätice -socket Konektor na základnej doske na pripojenie procesora

FREKVENCIA Udáva koľkokrát je procesor schopný za sekundu zmeniť svoj stav, udáva sa GHz FLOPS Udáva počet operácií v pohyblivej rádovej čiarke, ktoré je procesor vykonať za 1 sekundu

Efektivita mikrokódu Šírka slova Ako efektívne sú napísané mikroinštrukcie- t.j. na koľko krokov je možno vykonať jednu inštrukciu Šírka slova Udáva sa počtom bitov, ktoré je procesor schopný spracovať v rámci jednej inštrukcie- 8,16,32,64 – šírka vnútornej zbernice

Šírka dátovej zbernice Rozmer vonkajšej zbernice určenej na komunikáciu procesora s okolím- čím je väčšia tým viac údajov môžeme preniesť na 1 takt Kapacita cache Udáva výkon procesora, skrátená prístupová doba k údajom Veľkosť adresovateľnej pamäte Udáva veľkosť operačnej pamäte, ktorú je schopný procesor používať –adresovať.

Parameter Popis Jednotka bežný rozsah Rýchlosť jadra Počet operácií vykonaných za jednu sekundu MIPS (milónov operácií za sekundu) 0 - 3400 MIPS (v budúcnosti aj viac) Šírka slová Maximálna bitová šírka operandov inštrukcií bit 4 - 128 Počet jadier Počet a typ jadier integrovaných v procesore číslo 1 - 12 Počet inštrukčných kanálov Maximálny počet inštrukcií realizovateľných jedným jadrom v jednom takte procesora 1 - 4 Efektivita strojového kódu počet inštrukcií potrebných pre vykonávanie bežných operácií napr. počet Dhrystone na MIPS ? Výkon FPU Prítomnosť FPU / počet základných operácií v jednoduchej alebo dvojnásobnej presnosti, ktoré zvládne vykonať jednotka FPU MFlops (megaflops) až desiatky GFLOPS (gigaflops), podľa architektúry a počtu FPU Šírka externé dátové zbernice Maximálny počet bitov, ktoré je možné počas jedinej operácie preniesť z (do) čipu 8 - 64 Frekvencia dátovej zbernice (FSB) Maximálna frekvencia prístupu do externej pamäte RAM MHz stovky MHz Interná pamäť cache Kapacita rýchle internej vyrovnávacej pamäte integrovanej priamo na čipe procesora Byte aj niekoľko MiB Veľkosť adresovateľné pamäte Veľkosť externej pamäte, ktorú je procesor schopný priamo používať u 80x86 4 GiB aj v

Strojový kód – pracuje s ním procesor súbor inštrukcií/príkazov/ priamo vykonateľný procesorom počítača. "Slová" strojového kódu sú reťazce bitov, ktoré zodpovedajú inštrukciám - elementárnym príkazom, ktoré vie počítač vykonať.

STROJOVÉ INŠTRUKCIE CPU podľa programu uloženého v operačnej pamäti vykonáva strojové inštrukcie a riadi činnosť celého počítača. Strojová inštrukcia je základný prvok programu. Je najmenšou jednotkou, ktorá sa mimo procesora ďalej nerozkladá a ktorá udáva jeden krok práce procesora. Strojová inštrukcia pozostáva z operačného kódu (čo sa má urobiť) a z operandov (argumentov), ktorých počet závisí na konkrétnej operácii. Pojmom inštrukčný (resp. strojový) cyklus označujeme postupnosť činností riadiacej jednotky, ktorá sa pri spracovaní inštrukcií neustále opakuje (kým sa neobjaví inštrukcia STOP).

Instrukční sada – súbor inštrukcií, ktoré procesor vykonáva Procesor vykonáva program, ktorý pozostáva z príkazov, inštrukcií a nachádza sa v operačnej pamäti Inštrukčný cyklus- úlohou procesora je ich čítať, dekódovať, vykonávať, zobrazovať príkazy Mikroinstrukce - elementární operacie, ktoré je procesor schopný vykonať na jeden takt. Instrukční sada Sada mikroinstrukcí, které je procesor je schopný vykonávať CISC = Complete Instruction Set Computer RISC = Reduced Instruction Set Computer hybridné CISC/completed instruction set computer/ Počítače s kompletnou instrukčnou sadou, inštrukcie zložité – zložené z viacerých mikrokódov Na každý príkaz existuje instrukcia RISC/ reduced instruction set computer/ Počítače s obmezenou instrukčnou sadou Znížený počet základních instrukcií – jednoduché inštrukcie Hybridné Súčastné procesory Podporujú CISC, ale vnútornou štruktúrou sú viac podobné typu RISC

Výkon procesorov INTEL a AMD – firmy vyrábajúce procesory Počet jadier 1-4 Viac jadier – väčší výkon Frekvencia – čím väčšia väčší výkon, dá sa realizovať pretaktovaním procesora/ zvýšená spotreba energie, veľké tepelné vyžarovanie/ Technológia HyperThreading- Intel Pentium –procesor sa javí ako s dvoma jadrami, ale štruktúra je nezmenená, ľahko sa prepína medzi úlohami, keď jedna úloha čaká na údaje z hlavnej pamäte Procesory Intel- Pentium Core od úrovne i3

Novodobá história spáda do roku 1981- vznikla rada procesorov INTEL Vývoj procesorov - http://padi.webz.cz/skola/maticna/files/vyvoj-procesorov.html Novodobá história spáda do roku 1981- vznikla rada procesorov INTEL Intel vyrába cenovo náročnejšie Pentium, lacnejšie Celerom/ menšiu cache, nižšiu vnútornú frekvenciu, užšiu zbrernicu/ Firma AMD – ATHLON http://www.spssvsetin.cz/index_htm_files/d umy/02/VY_32_INOVACE_2_08.pdf

Využitie procesorov Pc Mobily Spotrebná elektronika – mikrokonroléry, kamery, digitálne fotoaparáty, práčky, mikrovlnky Automobily

Chladič používá se ke snížení teploty procesoru Aktivní chladič – ventilátor Napájení ventilátoru Pasivní chladič

Zpracováno podle: SKALKA, Ján, et al. Informatika na maturity a prijímacie skúšky. Nitra : ENIGMA, 2007. 460 s. ISBN 978-80-89132-50-8. ROUBAL, Pavel. Informatika a výpočetní technika pro střední školy: Teoretická učebnice. Dotisk prvního vydání. Brno : Computer Press, a. s., 2007. 102 s. ISBN 80-251-0761-2. Cs.wikipedia.org [online]. 2010 [cit. 2010-12-02]. Mooreův zákon. Dostupné z WWW: <http://cs.wikipedia.org/wiki/Mooreův_zákon>. Použité obrázky: SOLIPSIST. [cit. 2011-04-06]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Intel_80486DX2_bottom.jpg>. JULBEN. [cit. 2011-04-06]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Moores_law.svg>. QURREN. [cit. 2011-04-06]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Intel_Reference_Heatsink_RCF H7-1156_DHA-A.jpg>.