Файл: Процессор персонального компьютера. Назначение, функции, классификация процессора (классификация, структура и основные характеристики микропроцессоров ПК).pdf

ВВЕДЕНИЕ

Одним из важнейших компонентов каждого персонального компьютера является микропроцессор, который управляет работой компьютера и выполняет значительную долю обработки.

В современном мире тяжело отыскать технологию, где не применялись микропроцессоры.

Актуальность данной темы является то, что микропроцессор компьютера является основой для современной компьютерной техники. Компьютерная технология является основой современного прогресса. Она обеспечивает работу современных станков, контроль технологического процесса на производстве, связь на всех уровнях (от межгосударственного до бытового). С ее помощью производятся трудоемкие расчеты, что значительно ускоряет процессы проектирования, разработки, фундаментальные исследования, то есть, задает темп для роста прогресса. В зависимости от того, как будет в будущем модифицироваться мощность этой мелкой детали, будет зависеть производительность всей компьютерной техники в целом.

В микропроцессорах, самые сложные микроэлектронные устройства - это воплощение в себе самых передовых достижений инженерной мысли.

В микропроцессорах отражены высокие научно-технические достижения в области физики твердого тела, кристаллографии, радиотехники и электроники, математики и автоматизации, кибернетики и электроники. Существуют различные применения микропроцессоров. Наиболее важными из них являются: автоматизация электрооборудования, управления производством, физического и математического моделирования, обработки экспериментальных результатов, устройств управления и искусственных органов в медицине, безопасности на транспорте и т.д.

Цель данной курсовой работы: рассмотреть классификацию, структуру и основные характеристики микропроцессоров ПК.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

- Раскрыть основные понятия темы;

-Дать общую схему классификации микропроцессоров;

- Рассмотреть структуру и основные функции процессоров для ПК.

1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ПРОЦЕССОРА

Персональный компьютер является электрическим устройством, работающим от сети переменного тока напряжением 220 В. Поэтому при работе с компьютером надлежит придерживаться определённых мер безопасности, чтобы предотвратить возможность поражения электрическим током, возникновения пожара и выхода из строя самого компьютера.

Пользователи при работе с техническими и телекоммуникационными средствами обязаны соблюдать следующие меры предосторожности:

- ежедневно, перед использованием технических средств контролировать состояние кабельных соединений, заземления, питающих розеток, удлинителей;

- не допускать розлива жидкостей, а в случае розлива немедленно прекращать работу, отключив электропитание;

- не допускать установки или перемещения оборудования к местам с повышенной влажностью;

-запрещается во время работы технических и телекоммуникационных средств размыкать и замыкать разъёмные соединения;

-снимать крышку системного блока и производить любые операции внутри корпуса;

- сетевые розетки, от которых питаются технические и телекоммуникационные средства, должны соответствовать вилкам кабелей электропитания и обязательно иметь заземляющий контакт;

- не допускать, чтобы сетевой шнур был скручен или чем-либо придавлен, не допускать установку предметов на питающий кабель, следить за тем, чтобы питающий кабель находился в стороне от тех мест, где проходят люди, чтобы никто не мог на него наступить или зацепиться;

- не помещать оборудование на неустойчивую поверхность. После падения оно может оказаться поврежденным и, соответственно, пожаро- и электроопасной;

- не эксплуатировать оборудование при температуре выше допустимой. Запрещается закрывать вентиляционные отверстия на корпусе системного блока и монитора посторонними предметами;

- повторное включение компьютера должно проводиться не ранее, чем через 30 секунд после выключения;

Для осуществления централизованного управления персональными компьютерами пользователей локальной вычислительной обычно используется MicrosoftActiveDirectory (далее – AD). AD позволяет вести централизованные списки пользователей ЛВС, управлять авторизацией персональных компьютеров пользователей в ЛВС, управлять авторизацией пользователей в ЛВС, разграничивать доступ и устанавливать параметры безопасности доступа к различным сетевым ресурсам и объектам ЛВС.

Управление персональными компьютерами пользователей.

Все персональные компьютеры, имеющие какое-либо физическое подключение к ЛВС, должны быть включены в логическую структуру AD. Вновь поступающие персональные компьютеры должны включаться в AD администраторами сети до момента передачи его пользователю.

При включении персонального компьютера пользователя ЛВС в AD он закрепляется непосредственно за данным пользователем с указанием ФИО пользователя и физического месторасположения компьютера, пользователь не имеет права изменять физическое месторасположение компьютера.

Название персонального компьютера в AD присваивается администраторами сети и не может быть изменено пользователями ЛВС.

Управление коллективными компьютерами пользователей в AD.

Все компьютеры, используемые совместно несколькими пользователями ЛВС или от имени коллективного пользователя, должны быть включены в логическую структуру AD. При включении коллективного компьютера в AD указывается его физическое месторасположение. Пользователи не имеют права изменять физическое месторасположение компьютера.

Название коллективного компьютера в AD присваивается администраторами сети и не может быть изменено пользователями ЛВС.

Управление пользователями.

Все пользователи ЛВС должны быть зарегистрированы в AD.

При регистрации пользователя в AD администраторы сети присваивают данному пользователю имя входа и первоначальный пароль, с которым данный пользователь осуществляет первый вход в ЛВС. При первом входе пользователь обязан поменять первоначальный пароль. Пользователь не имеет права сообщать третьим лицам свое имя входа и свой пароль.

Все пользователи, осуществляющие вход на любом из компьютеров, зарегистрированных в AD, изначально работают с правами «Пользователь». В особых случаях, связанных с невозможностью запуска прикладного ПОс правами «Пользователь», пользователю может предоставляться право «Администратор». Право «Администратор» предоставляется пользователю на конкретный компьютер.

В AD ведется учет месторасположения пользователя, его служебного телефона и корпоративного e-mail. В случае изменения учетных данных, пользователь должен незамедлительно сообщать об изменениях администраторам сети.

Любая деталь в компьютере отвечает за свой механизм и имеет жизненно важное значение. Если материнскую плату лишить какого-либо компонента, в конечном итоге, компьютер не будет работать. В большей степени этот факт относится к процессу, который считается мозгом компьютера. От такой маленькой по размерам детали, может завесить вся работа системы компьютера.

Не многие люди понимают значение и назначение процессора. Тем не менее, при выборе компонентов, необходимо обратить внимание на скорость для решения проблем, из-за мощности и типа процессора зависит от выполнения различных команд и скорости обработки. Прежде всего, необходимо понять - какую роль осуществляет процессор и в чем его назначение.

Процессор (или центральный процессор, ЦП) — это транзисторная микросхема, которая является важнейшим вычислительным и управляющим элементом компьютера.

Процессор - это специально выращенный полупроводниковый кристалл, на котором располагаются транзисторы, соединенные напиленными алюминиевыми проводниками. Кристалл помещен в керамический корпус с контактами.

Современные процессоры выполнены по технологии с 0,13-микронной, то есть, толщина кристалла процессора составляет 0,13 микрон. Для сравнения, толщина кристалла является первым процессором Intel составляла 10 микрон.

Процессор должен обработать код. Другими словами, он выполняет все операции, связанные с управлением периферийных устройств и обработки данных. Его основные характеристики - разрядность, тактовая частота, быстродействие. Указанные характеристики оказывают влияние на стоимость устройства. Но, при всем этом, нельзя забывать и о бренде.

Центральный процессор (ЦП; англ. Centralprocessingunit, CPU, дословно — центральное вычислительное устройство) - это исполнитель машинных инструкций, доля аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера, который отвечает за выполнение операций, заданных программами.

Нынешние ЦП, исполняемые в виде отдельных микросхем (чипов), реализующих все особенности, свойственные данного рода устройствам, называют микропроцессорами. С середины 1980-х последние практически вытеснили прочие виды ЦП, вследствие чего термин стал всё чаще и чаще восприниматься как обыкновенный синоним слова «микропроцессор». Тем не менее, это не так: центральные процессорные устройства некоторых суперкомпьютеров даже сегодня представляют собой сложные комплексы больших (БИС) и сверхбольших интегральных схем (СБИС).

Изначально термин «Центральное процессорное устройство» описывал специализированный класс логических машин, предназначенных для выполнения сложных компьютерных программ. Вследствие довольно точного соответствия этого назначения функциям существовавших в то время компьютерных процессоров, он естественным образом был перенесён на сами компьютеры. Начало применения термина и его аббревиатуры по отношению к компьютерным системам было положено в 1960-е годы. Устройство, архитектура и реализация процессоров с тех пор неоднократно менялись, однако их основные исполняемые функции остались теми же, что и прежде.

Ранние процессоры были созданы в виде уникальных составных частей для уникальной, и даже единственный в своем роде компьютерных систем. Позже дорогостоящий способ разработки процессоров, предназначенных для выполнения одной или более специализированных программ, производители компьютеров переместились к массовому производству стандартных классов блоков обработки многоцелевые. Тенденция к стандартизации компьютерных комплектующих зародилась в эпоху бурного развития полупроводниковых элементов, мейнфреймов и миникомпьютеров, а с появлением интегральных схем она стала еще более популярным. Создание микрочипов помогла увеличить сложность ЦП при одновременном снижении их физического размера. Стандартизация и миниатюризация процессоров привели к глубокому проникновению на основе их цифровых устройств в повседневную жизнь. Современные процессоры можно найти не только в таких высокотехнологичных устройствах, таких как компьютеры, но и в автомобилях, калькуляторах, мобильных телефонах, и даже в детских игрушках. Чаще всего они представлены микроконтроллерами, где помимо вычислительного устройства на кристалле расположены дополнительные компоненты (память программ и данных, интерфейсы, порты ввода/вывода, таймеры, и др.). Современный вычислительный потенциал микроконтроллера сравним с процессорами персональных ЭВМ десятилетней давности, а чаще даже существенно превосходят их показатели.

Большинство нынешних процессоров для персональных компьютеров, в общем, разработаны на основе той или иной версии циклического процесса последовательной обработки информации, изобретенный Джоном фон Нейманом.

Д. фон Нейман придумал схему постройки компьютера в 1946 году [6, c. 115]. В разных архитектурах и для всевозможных команд может быть понадобиться добавочные этапы. Например, для арифметических команд могут потребоваться дополнительные обращения к памяти, во время которых производится считывание операндов и запись результатов. Отличительной особенностью архитектуры фон Неймана является то, что инструкции и данные хранятся в одной и той же памяти.

Этапы цикла выполнения:

1. Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счётчика команд, на шину адреса, и отдаёт памяти команду чтения;

2. Выставленное число является для памяти адресом; память, приняв адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных, и сообщает о готовности;

3. Процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду (машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет её;

4. Если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает на единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счётчике команд; в результате там образуется адрес следующей команды;

5. Снова выполняется п. 1.

Этот цикл выполняется последовательно, и что он назвал процесс (отсюда и название устройства).

В ходе процесса, процессор считывает порядок команд, содержащихся в запоминающем устройстве, и осуществляет их. Эта последовательность команд именуется программой и является алгоритмом процессора. Последовательность команд чтения изменяется в том случае, если процессор считывает команду для перехода - тогда адрес следующей команды может быть другим. Иным примером изменения процесса может быть случай приема команды останова или переключение на обработку прерывания.

Команды центрального процессора являются самым нижним уровнем управления компьютером, поэтому выполнение каждой команды неизбежно и безусловно.

Там нет проверки на достоверность исполненных действий, в частности, не проверяется вероятная утрата ценных данных. Чтобы компьютер смог осуществлять едва лишь санкционированные действия, команды должны быть надлежащим образом сформированы в виде необходимой программы.

Скорость перехода от одного цикла к другому определяется тактовым генератором. Тактовый генератор производит импульсы, которые служат в качестве ритма для процессора. Частота тактовых импульсов называется тактовой частотой.