Функціонування ЦП

Основним компонентом комп'ютера є процесор. У великих ЕОМ він може подавати окремі апаратну стійку і називається центральним процесором. У ПК це одна мікросхема (зазвичай найбільша), яка називається мікропроцесором.

Призначення процесора:

До складу процесора входить так званий арифметико-логічний пристрій, що виконує обчислення над двійковими числами, керуючі пристрої, наприклад, займаються тим, що забезпечують зв'язок процесора з оперативною пам'яттю.

Склад Центрального Процесора:

арифметико-логічний пристрій;

шини даних і шини адрес;

регістри;

лічильники команд;

кеш - дуже швидка пам'ять малого обсягу,

математичний співпроцесор чисел з плаваючою крапкою.

Сучасні процесори виконуються у вигляді мікропроцесорів. Фізично мікропроцесор являє собою інтегральну схему - тонку пластинку кристалічного кремнію прямокутної форми площею всього кілька квадратних міліметрів, на якій розміщені схеми, що реалізують всі функції процесора. Кристалічна пластинка міститься в пластмасовому або керамічному плоскому корпусі і з'єднується золотими проводками з металевими штирями, щоб його можна було приєднати до системної плати комп'ютера.

Основні характеристики процесора:

Продуктивність - основна характеристика, що показує швидкість виконання комп'ютером операцій обробки інформації. Вона у свою чергу залежить від наступних характеристик:

тактова частота - визначає число тактів роботи процесора в секунду розрядність - визначає розмір мінімальної порції інформації, званої машинним словом адресний простір - розрядність адресної шини, тобто максимальний об'єм оперативної пам'яті, яка може бути встановлена на комп'ютері

З підвищенням розрядності збільшується і обсяг інформації, що обробляється процесором за один такт, що призводить до збільшення кількості тактів роботи. Чим більше розрядність, тим з більшим обсягом пам'яті може працювати процесор.

Шини процесора

З іншими учасниками комп'ютерної системи процесор зв'язаний з допомогою трьох шин: шини даних, адресної шипи п шини управління. Сигнали адресної шини керують підключенням процесора до тих чи інших осередків пам'яті (у кожної комірки є свій унікальний номер, що виконує роль адреси). За допомогою шини даних процесор здійснює обмін даними з тими елементами пам'яті, адреси яких виставлені на адресній шині. З допомогою керуючої шини в процесор вводяться команди (прийнято говорити: інструкції), згідно з якими відбувається обробка даних в процесорі.

Робоча частота процесора

Найголовніша вимога до процесора - це його продуктивність. Чим більше команд він може виконати за одиницю часу, тим бажаніше застосування даного процесора в комп'ютерній системі. У кінцевому підсумку дуже багато чого в роботі комп'ютера залежить від продуктивності цієї єдиної мікросхеми. Низька продуктивність процесора накладає обмеження на кількість програм, з якими може працювати комп'ютер, н безпосередньо позначається на ефективності використання комп'ютера. Процесор працює з тим ритмом, який йому надає тактовий генератор. Цикл роботи процесора але виконання будь-якої команди розбивається на етапи (такти). Найбільш прості команди займають лише кілька тактів, Більш складні можуть займати десятки, сотні н більшу кількість тактів. Чим вище частота, яку задає тактовий генератор, тим швидше працює процесор. Ця частота вимірюється в мегагерцах (МГц). Один мегагерц - це мільйон тактів за секунду, Робоча частота процесора - це частота тактового генератора, при якій він може стійко н надійно працювати. Інженери н вчені неухильно прагнуть підвищити цю характеристику, хоча на їх шляху стоять чисто фізичні проблеми. При дуже високих частотах змінюються властивості провідників, велику роль у них починають грати індуктивні та ємнісні властивості, збільшуються втрати на подолання реактивного опору, значно зростає внутрішнє тепловиділення, а це веде до зміни властивостей електронних мікро компонентів. Перші мікропроцесори персональних комп'ютерів працювали з тактовими частотами всього в декілька мегагерц.