Тема 3

Характеристики універсальних мікропроцесорів:

1. Розрядність (потужність) - визначається максимальною розрядністю цілочисельних даних, які обробляються за 1 такт, тобто фактично розрядністю арифметико-логічного пристрою (АЛП). Кількість біт у машинному слові називається розрядністю. Чим більше розрядність, тобто чим довше машинне слово, тим швидше передається і обробляється інформація, тим швидше працює комп'ютер.

Стосовно до мікропроцесора, розрізняють три види розрядності:

1.Разрядность регістрів мікропроцесора;

2.Разрядность шини даних;

Розрядність регістрів - це довжина машинного слова всередині мікропроцесора. Розрядність цього виду диктується місткістю внутрішніх осередків пам'яті процесора- місткістю регістрів. Коли класифікують мікропроцесор і вживають термін "розрядність мікропроцесора", то мається на увазі внутрішня розрядність, оскільки саме розрядність регістрів визначає ефективність обробки даних мікропроцесором, диктує діапазон допустимих значень операндів.

Розрядність шини даних. Під шиною даних розуміється група провідників, по яких від мікропроцесора до інших пристроїв комп'ютера передаються дані. Розрядність шини даних - це число провідників в ній. Цей вид розрядності диктує довжину машинних слів при передачі інформації поза процесора, тобто це довжина "зовнішнього машинного слова". Довжина машинних слів усередині мікропроцесора і довжина зовнішнього машинного слова можуть не збігатися. Наприклад, перший мікропроцесор, що встановлювався на персональний комп'ютер IBM PC (Intel 8088), мав внутрішню розрядність 16 біт, а довжину зовнішнього машинного слова- всього 8 біт. У його сучасника Intel 8086 довжина зовнішнього машинного слова була збільшена до розмірів розрядності регістрів, тобто до 16 біт, що дало приріст продуктивності мікропроцесора на 40% при тій же тактовій частоті. Подібне розбіжність розрядності компанія Intel застосувала на процесорі 80386SX, а також на всіх процесорах Pentium (виключаючи останні 64-розрядні).

2. Тип ядра і технологія виробництва. Технологія визначається товщиною мінімальних елементів процесора, - чим більш «тонкої» стає технологія, тим більше транзисторів може вміститися на кристалі. Крім цього, перехід на нову технологію допомагає знизити енергоспоживання і тепловиділення процесора, що дуже важливо для його стабільної роботи.

Перехід на нову технологію, як правило, тягне за собою і зміну процесорного «ядра»

3.Проізводітельность - Продуктивність процесора вимірюється в флопс. Флопс - це кількість елементарних операцій (тактів) виконуються за 1 секунду з плаваючою комою. Флопс буває: 1Флопс = 10 (нульова ступінь), 1Кілофлопс = 10 *** ступеня, 1 мегафлопс = 10 ****** ступеня, 1 гігафлопс = 10 ********* ступеня, 1 Террафлопс = 10 ************ ступеня.

Нехай у нас є процесор AMD Athlon Core2 / 3,5HHz, нехай процесор виконує 4 операції за 1 такт часу в кожному ядрі, обчислимо його продуктивність: 4х4х3,5ГГц = 56 (гігафлопс) або 56 мільярдів операцій в 1 секунду.

Треба пам'ятати, що кількість тактів які виконуються процесором не завжди збігається з фактичною кількістю операцій в 1 секунду! І ось чому: 1) для виконання багатьох математичних операцій процесору потрібно кілька тактів, 2) конкретна кількість операцій залежить від типу процесора (чим вище тип, тим менше потрібно кількість тактів на виконання операцій), 3) компоненти фізичної схеми комп'ютера впливають на скоростьвиполненія, 4) швидкодію в основному визначається тактовою частотою процесора, чим вона вища, тим більше швидкість виконання операцій в 1 секунду!

4.Тактовая частота (швидкодія) - процесора або такт ядра процесора - проміжок між двома імпульсами тактового генератора. який синхронізує виконання всіх операцій процесора. Найважливіший показник, що визначає швидкість роботи процесора. Тактова частота, яка вимірюється в мегагерцах (МГц) і гігагерцах (ГГц), позначає лише ту кількість циклів, які здійснює працює процесор за одиницю часу (секунду).

Виконання різних елементарних операцій може займати від долей такту до багатьох тактів в залежності від команди і процесора. Загальна тенденція полягає в зменшенні кількості тактів, що витрачаються на виконання елементарних операцій.

5. Об'єм кеш-пам'яті. яка має два рівні: L1 - пам'ять 1-го рівня, що знаходиться всередині основної мікросхеми мікропроцесора і працює завжди на повній частоті процесора; L2 - пам'ять 2-го рівня, кристал, що розміщується на платі мікропроцесора і пов'язаний з ядром внутрішньої мікропроцесорної шиною, може працювати на повній або половинній частоті мікропроцесора.

Мікроархітектура мікропроцесора - це апаратна організація і логічна структура мікропроцесора, регістри, керуючі схеми, арифметико-логічні пристрої, що запам'ятовують пристрої і зв'язуючі їх інформаційні магістралі.