Procesor

Procesor – Wikipedia, wolna encyklopedia

Procesor

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, szukaj
Procesor Intel Pentium
Procesor Intel Core i7-940, widoczne 1366 pól stykowych złącza LGA1366.
Pomieszczenie wysokiej czystości w fabryce procesorów.

Procesor (ang. processor), także CPU (ang. Central Processing Unit) – urządzenie cyfrowe sekwencyjne, które pobiera dane z pamięci, interpretuje je i wykonuje jako rozkazy. Wykonuje on ciąg prostych operacji (rozkazów) wybranych ze zbioru operacji podstawowych określonych zazwyczaj przez producenta procesora jako lista rozkazów procesora.

Procesory (zwane mikroprocesorami) wykonywane są zwykle jako układy scalone zamknięte w hermetycznej obudowie, często posiadającej złocone wyprowadzenia (stosowane ze względu na odporność na utlenianie). Ich sercem jest monokryształ krzemu, na który naniesiono techniką fotolitografii szereg warstw półprzewodnikowych, tworzących, w zależności od zastosowania, sieć od kilku tysięcy do kilkuset milionów tranzystorów. Połączenia wykonane są z metalu (aluminium, miedź).

Jedną z podstawowych cech procesora jest długość (liczba bitów) słowa, na którym wykonywane są podstawowe operacje obliczeniowe. Jeśli słowo ma 64 bity, mówimy, że procesor jest 64-bitowy.

Innym ważnym parametrem określającym procesor jest szybkość z jaką wykonuje on rozkazy. Przy danej architekturze procesora, szybkość ta w znacznym stopniu zależy od czasu trwania pojedynczego taktu.

Spis treści

Budowa

W funkcjonalnej strukturze procesora można wyróżnić takie elementy, jak:

  • zespół rejestrów do przechowywania danych i wyników, rejestry mogą być ogólnego przeznaczenia lub mają specjalne przeznaczenie,
  • jednostkę arytmetyczną (arytmometr) do wykonywania operacji obliczeniowych na danych,
  • układ sterujący przebiegiem wykonywania programu,
  • inne układy, w które producent wyposaża procesor w celu usprawnienia jego pracy.

Rozmiary elementów

Jednym z parametrów procesora jest rozmiar elementów budujących jego strukturę. Im są one mniejsze, tym niższe jest zużycie energii, napięcie pracy oraz wyższa możliwa do osiągnięcia częstotliwość pracy.

Współczesne procesory używane w komputerach osobistych wykonywane są w technologii pozwalającej na uzyskanie elementów o rozmiarach mniejszych niż 45 nm, pracujących z częstotliwością kilku GHz. Według planów największych producentów procesorów, pod koniec roku 2009 powinny pojawić się procesory wykonane w technologii 32 nm, będą nimi m.in. procesory firmy Intel znane pod nazwą kodową Westmere. Firma AMD procesory wykonane w technologii 32 nm planuje wprowadzić na rynek w połowie 2010 roku.

Fabryki procesorów muszą posiadać pomieszczenia o niezwykłej czystości, co jest bardzo kosztowne.

Wielordzeniowość i procesory pomocnicze

Współcześnie większość procesorów ma wielordzeniową budowę. Pierwszym procesorem wielordzeniowym ogólnego przeznaczenia był procesor Power 4 firmy IBM wprowadzony na rynek w roku 2001. Pierwszymi procesorami wielordzeniowymi architektury x86 były wersje procesorów Opteron firmy AMD i Pentium Extreme Edition firmy Intel wprowadzone w kwietniu 2005 roku.

Modelem popularnym firmy Intel, który kontynuował ten trend był Intel Pentium D. Prawdziwym przebojem stał się dopiero Intel Core 2 Duo zbudowany na bazie architektury Conroe (65 nm). Najszybsze dziś modele mają rdzeń taktowany zegarem 3,33 GHz (C2D E8600). Wymieniony procesor oparto o architekturę Penryn wykonano w procesie technologicznym 45 nm (tj. największa długość kanału tranzystora wynosi 45nm).

Największy konkurent Intela, czyli AMD, wprowadził do sprzedaży popularny model procesora dwurdzeniowego o nazwie Athlon 64 X2. Obie firmy mają dziś w ofercie także modele czterodzeniowe (Quad Intela i Phenom AMD). Firma AMD oferuje także procesory sześciordzeniowe (Istanbul). Przewiduje się, że w przyszłości, przez co najmniej kilka następnych lat, liczba rdzeni w procesorach wielordzeniowych dostepnych na rynku będzie się podwajać w tempie podobnym jak liczba tranzystorów w pojedynczym układzie, czyli zgodnie z prawem Moore'a ok. 2 lata.

W roku 2007 Intel zaprezentował testy układu scalonego wyposażonego w 80 rdzeni ogólnego przeznaczenia, który osiągnął wydajność ponad 1 TFlops.

Komputer oprócz procesora głównego (CPU) ma procesory pomocnicze: obrazu (GPU), dźwięku, koprocesory arytmetyczne.

Jednostka centralna

Procesor bywa też nazywany jednostką centralną (poprzez tłumaczenie ang. CPU, Central Processing Unit w sposób dosłowny). Część użytkowników jednostkę centralną kojarzy z handlowym terminem określającym jednostką systemową komputera złożoną z elementów takich jak procesor, płyta główna, karta rozszerzenia, pamięć operacyjna, dysk twardy zamkniętych we wspólnej obudowie, nie obejmującą takich urządzeń peryferyjnych jak monitor, klawiatura czy drukarka.

Rozkazy procesora

Do typowych rozkazów wykonywanych przez procesor należą:

  • kopiowanie danych
    • z pamięci do rejestru
    • z rejestru do pamięci
    • z pamięci do pamięci (niektóre procesory)
    • (podział ze względu na sposób adresowania danych)
  • działania arytmetyczne
    • dodawanie
    • odejmowanie
    • porównywanie dwóch liczb
    • dodawanie i odejmowanie jedności
    • zmiana znaku liczby
  • działania na bitach
    • iloczyn logiczny – AND
    • suma logiczna – OR
    • suma modulo 2 (różnica symetryczna) – XOR
    • negacja – NOT
    • przesunięcie bitów w lewo lub prawo
  • skoki
    • bezwarunkowe
    • warunkowe

Instrukcje procesora identyfikowane są na podstawie binarnego kodu maszynowego, jednak dany kod nie musi oznaczać wykonywania tych samych operacji przez procesor do tego samego (lub innego) zadania.

W tym celu, w procesorach niedostępnych masowo można spotkać możliwość programowania rozkazów CPU, czyli mikroprogramowania. Rozwiązanie takie daje pełniejszą kontrolę nad procesorem oraz możliwość np. zwiększenia wydajności procesora w pewnych zastosowaniach itp., w znacznie większym stopniu niż w przypadku np. dostępnych powszechnie procesorów, w których kody maszynowe są na stałe przypisane do listy wykonywanych mikroinstrukcji.

Zobacz też

p • d • e
Części składowe komputera klasy PC
Niezbędne elementy składowe
Jednostka centralna
Peryferia wewnętrzne
Peryferia zewnętrzne
Gry Online
Gry Online
www.dojarka.pl		Porcelana
Porcelana
www.fajnyfajans.pl		download
darmowe programy i gry do, pobrani…
www.gigadownload.ne…		pizza poznań
pizza poznań
www.milenium-pizza.…		wycieczki turcja
wycieczki Turcja
www.orbistravel.pl