Мозок комп'ютера - пристрій процесора комп'ютера
Процесор - це електронний «мозок» комп'ютера, що виконує програмний код і керівний роботою всіх пристроїв на комп'ютері. Процесор виконаний у вигляді однієї Монокристальна мікросхеми - чіпа, який встановлюється на материнській платі. Зверху на ньому пишеться його марка, тактова частота і виробник. Процесор за одиницю часу виконує величезну кількість операцій з обробки інформації, що надходять в його пам'ять. Відповідно, чим вище швидкість процесора, тим вище швидкодія всієї системи.
Процесори для персональних комп'ютерів поділяються на кілька критеріїв:
- виробник;
- сімейство;
- модель всередині сімейства.
Вибір процесора починається з вибору виробника. Основними виробниками процесорів вважаються дві компанії: Intel і AMD. До вибору процесора треба підходити стратегічно, тому що процесори і відповідно платформи взаємно несумісні. Тобто процесор одного сімейства не можна замінити процесором іншого сімейства однієї і тієї ж фірми - доведеться міняти всю платформу.
архітектура процесора
Закони конкуренції привели до того, що увагу розробників було направлено на пошук підвищення продуктивності. Було знайдено два нових напрямки:
розширення розрядності існуючих 32-бітових процесорів до 64 біт; інтеграція в процесор двох і більше ядер, які займаються безпосередньо обчисленнями.
Розрядність процесора - довжина одночасно оброблювальних даних (в бітах).
Ядро процесора - сукупність арифметичне-логічних пристроїв, блоків управління і кеш-пам'яті, виконана в рамках єдиної мікроархітектури процесора.
Робоча частота - частота перемикання транзисторів в ядрі процесора. Виходить множенням тактової частоти системної шини на коефіцієнт, заданий спеціальним блоком процесора.
Тактова частота - опорна частота, що генерується спеціальним пристроєм системної шини. Використовується для синхронізації процесора і шини.
Сучасні процесори мають архітектуру «неймановского» типу:
арифметичне-логічний пристрій; блок управління; блок пам'яті; пристрій введення-виведення.
ядро процесора
Головним елементом процесора, що виконує обробку даних є арифметично-логічний пристрій (АЛП). Процесор має спеціальні комірки пам'яті, які називаються регістри. У них зберігаються і надходять дані з величезною швидкістю. В процесі обробки дані з регістру надходять і повертаються.
Всі сучасні мікропроцесори є синхронними, тобто змінюють стан елементів в момент надходження тактових імпульсів. У кожному циклі є сигнал, який перемикає певні тригери. Наприклад, в регістри дані завантажуються лише по фронту імпульсу, а зчитуються тільки по спаду. Саме тому АЛУ може протягом одного циклу і вважати, і записати дані в регістр.
Блок управління, АЛУ і кеш-пам'ять утворюють ядро процесора.
системна шина
Кеш-пам'ять
Всередині процесора всі операції відбуваються в десятки разів швидше, ніж при обміні даними з оперативною пам'яттю. Це означає, що чим рідше процесор звертається до пам'яті за даними і командами, тим швидше він здатний працювати. Щоб скоротити кількість звернень, в процесор вбудовують порівняно невеликий блок сверхоперативной пам'яті, здатної працювати на частоті ядра. Цей блок пам'яті називають кеш-пам'яттю.
При зверненні до осередків оперативної пам'яті процесор отримує не тільки ті дані, які потрібні негайно для завантаження в регістри, але і ще щось «про запас». Цей запас записується в кеш - пам'ять. Якщо запасені дані будуть потрібні в наступному циклі, процесор забере їх з кеш-пам'яті. Якщо ж будуть потрібні інші дані, процесор звернеться до оперативної пам'яті, і вміст кеша оновиться. Як правило, сучасні процесори мають два блоки внутрішньої кеш-пам'яті. Перший блок (кеш-пам'ять першого рівня, 11) зазвичай розділений на кеш даних і кеш інструкцій. Другий блок (кеш-пам'ять другого рівня, 12) служить тільки для зберігання даних. У деяких моделях процесорів (наприклад, Pentium 4 Extreme Edition) використовується кеш-пам'ять третього рівня.
процесорний роз'єм
Для підключення кеш-пам'яті, блоків введення-виведення, тактових сигналів, харчування процесору потрібні сотні ліній. Тому ядро і інші блоки процесора розміщують в герметичному корпусі, оснащеному безліччю контактних ніжок або майданчиків. Корпус вставляють в процесорний роз'єм (Зоскет.) На системній платі, а вже від роз'єму шини йдуть до інших пристроїв комп'ютера.
Процесорні роз'єми прийнято маркувати за кількістю контактів, наприклад Socked 775 або Socked 939. Процесори одного сімейства і однієї архітектури можуть мати різні корпуси і різні процесорні роз'єми, несумісні один з одним. А ось зворотна картина (один роз'єм для процесорів різної архітектури) зустрічається дуже рідко.
Така кількість ліній живлення пояснюється особливостями архітектури процесорів. Сучасний процесор налічує понад 150 мільйонів транзисторів. Їх треба забезпечити струмом: невеликим, в частки мікроампера, але кожен з півтори сотні мільйонів транзисторів. У підсумку виходить, що сумарний струм споживання процесора становить десятки ампер. Наприклад, максимальний споживаний струм для процесора Pentium 4 з ядром Prescott дорівнює 119 А. Для порівняння - максимально допустимий струм в побутової електромережі зазвичай не перевищує 16 А.
Розрізняють такі види роз'ємів:
- Socked 754 - для процесорів AMD Sempron, Athlon 64;
- Socked 939 - для процесорів AMD Athlon 64, Athlon 64 РХ, Athlon 64 Х2;
- Socked АМ2 - для родин процесорів AMD з контролером пам'яті DDR2;
- Socked 1478 - для процесорів Intel Celeron D;
- Socked 1775 - для процесорів Intel Pentium 4, Pentium D, Pentium 4 Extreme Edition, Celeron D.