HW – Procesor

Procesor (CPU), je složitý sekvenční obvod, který zpracovává strojový kód. Je to jedna z nejzákladnějších komponent počítače. Na starosti má provádění veškerých programových instrukcí, zajišťuje spolupráci všech periferií a provádí matematické operace, proto určuje rychlost počítače.  Existují dvě varianty procesorů – procesory určené pro patice Slot a procesory určené pro patice Socket. Procesory do Slotu mají tvar přídavné karty s vývody uspořádanými do jedné řady. Toto řešení používaly starší procesory Intel Pentium III a Intel Celeron. Procesory určené pro patici Socket mají tvar čtverce, po jehož obvodu jsou umístěny v několika řadách vývody. Patice pro tento druh procesoru disponuje speciálním upínacím mechanismem. Díky němu je možná snadná instalace a odebrání procesoru. Dnes se prakticky vyskytují jen procesory s paticí Socket.

Součásti procesorů

  • ALU (aritmeticko-logická jednotka) – provádí nad daty aritmetické a logické operace.
  • Řadič nebo řídicí jednotka – zajišťuje řízení součinnosti jednotlivých částí procesoru dle prováděných strojových instrukcí (jejich dekódování, načítání operandů instrukcí z operační paměti a ukládání výsledků zpracování instrukcí).
  • Registry – pro uchování operandů a mezivýsledků. Přístup k registrům je mnohem rychlejší než přístup do operační paměti připojené k procesoru pomocí sběrnice. Bitová šířka pracovních registrů je jednou ze základních charakteristik procesoru.
    • Registry dělíme na obecné (pracovní, universální) a řídící (např. čítač instrukcí, stavové registry, registr vrcholu zásobníku, index registry).

Rozdělení procesorů podle:

Délky operandu

Základní vlastností procesoru je počet bitů, tj. šířka operandu, který je procesor schopen zpracovat v jednom kroku. Zjednodušeně se dá říci, že např. 8bitový procesor umí přímo počítat s čísly od 0 do 255, 16bitový s čísly od 0 do 65535 (tj. 0 až 216-1), atd. Operace s většími čísly musí být rozděleny do několika kroků.

  • Pro velmi jednoduché aplikace se používají 4bitové nebo 8bitové procesory. To platí například pro zabudované systémy (embedded) např. v mikrovlnných troubách, kalkulačkách, počítačových klávesnicích a infračervených dálkových ovládáních.
  • Pro středně složité aplikace, jako jsou programovatelné automaty, jednoduché mobilní telefony, PDA nebo přenosné videohry se většinou používají 8bitové nebo 16bitové procesory. Postupující vývoj hardware (viz Mooreův zákon) a unifikace software však vede i u středně složitých zařízení k přechodu na 32bitové procesory (typicky ARM).
  • Současné osobní počítače již většinou obsahují vícejádrové 64bitové procesory. Starší osobní počítače, laserové tiskárny, mobilní telefony střední a vyšší třídy a jiná komplikovaná zařízení většinou obsahují 32bitové procesory. Protože zvyšování frekvence a rozšiřování počtu bitů jsou spojeny s řadou problémů, jde nyní vývoj směrem k vícejádrovým procesorům.

Počet jader

V současnosti jde vývoj směrem k integraci více jader, tedy více procesorů do jediného čipu. Tento trend můžeme pozorovat u procesorů pro osobní počítače. Procesory se tedy dělí na jednojádrové a vícejádrové. Zvyšování počtu jader je v podstatě vynuceno fyzikálními omezeními. Integrací většího počtu jednodušších jader je teoreticky možné dosáhnout při stejné výrobní technologii na stejné ploše křemíku mnohem vyšší výpočetní výkon, než použitím jediného složitého jádra. Kromě počtu jader se u některých procesorů udává také počet vláken (neboli „threadů“) – např. 2 jádra / 4 vlákna. Počet vláken udává, kolik mají jádra (dělníci) k dispozici nástrojů (lopat). Dělník (jádro) s více nástroji (vlákny) dokáže pracovat rychleji.

Frekvence

Jeden z hlavních parametrů procesoru, udávající počet instrukcí, které dokáže procesor vykonat za 1 s. S vyšší frekvencí roste pracovní výkonnost procesoru. Frekvence dnešních procesorů se pohybuje v řádech GHz.

Struktura

CISC (Complex Instruction Set Computer) – jedná se o procesor s velkou sadou instrukcí. Instrukční sada je rozšířena o nové a složitější instrukce tak, aby pro celou operaci stačilo načtení jen jediné instrukce z paměti. Zjednodušeně řečeno platí, že na každou operaci bude existovat odpovídající instrukce.

RISC (Reduced Instruction Set Computer) – jedná se o procesor s redukovanou instrukční sadou. Instrukční sada obsahuje pouze jednoduché a nejčastěji používané instrukce. Instrukcí se provádí během jednoho strojového cyklu. Mikroinstrukce jsou hardwarově implementovány v procesoru, čímž je velmi výrazně zvýšena rychlost jejich provádění.

(1)

Sdílet na

FacebookTwitterGoogleTumblrLinkedInRedditPinterest


Napsat komentář