Файл: Процессор персонального компьютера, назначение, функции, классификация процессора.pdf

3.2 По полноте вычислительного ядра

1. Co-процессоры (арифметические, ввода-вывода). Сопроцессор не выполняет многих необходимых операций по сравнению с процессором. К примеру, не умеет вычислять адреса памяти и работать с программой. Сопроцессор может быть как отдельной микросхемой, так и быть встроен в центральный процессор;
2. Полнофункциональные (обычные) процессоры;
3. С расширенной периферией (например, процессоры для встроенных применений). Периферийные процессоры могут быть специальные и универсальные. Специальные реализуют единственный алгоритм обработки данных. Универсальные или матричные реализуют ограниченный набор стандартных алгоритмов. Таким образом, берут на себя всю работу по организации и управлению обменами и связью системы с внешним миром. Выполняя данную команду, вырабатывает некоторый адрес главной памяти. Устройство управления после этого выполняет следующую работу: содержимое всех управляющих регистров центрального процессора, а именно регистров Р, RA, FL, ЕМ, а также содержимое всех адресных, индексных и регистров операндов пересылается в определенном порядке в массив главной памяти, указанный в команде перехода со сменой. Одновременно из той же самой области памяти хранившаяся там информация в той же последовательности рассылается по главным регистрам центрального процессора. Происходит, таким образом, процесс обмена содержимого указанного участка памяти с быстрыми регистрами. Это эквивалентно запоминанию состояния программы, прерванной командой перехода со сменой задач, и переходом к решению другой задачи, состояние которой хранилось в этом же участке запоминающего устройства. Очевидно, если в дальнейшем возникнет необходимость продолжить выполнение прерванной программы, следует дать команду перехода с адресом этого участка памяти;
4. Однокристальная электронно-вычислительная машина (ОКМЭВМ) или микроконтроллер - БИС, структурная схема которой содержит все функциональные узлы, необходимые для обеспечения автономной работы в качестве вычислительного или управляющего устройства. На кристалле ОКМЭВМ располагаются: процессор, периферийные устройства различного типа, блоки постоянной и оперативной памяти, блоки управления и синхронизации и, возможно, некоторые другие блоки;
5. Однокристальные мультипроцессорные системы.

3.3 По архитектуре вычислительного ядра

1. По разрядности ядра:
   • • Типовые (с разрядностью 4, 8, 16, 32, 64);
     • С большей разрядностью. На данный момент не популярны;
     • С нестандартной (не кратной 8-ми) разрядностью. Серийных моделей не выпускается, могут разрабатываться для узкоспециализированных применений;
     • Масштабируемые (блочно-секционные).
2. По организации памяти:
   • • С Гарвардской архитектурой - с раздельной памятью программ и памятью данных. Не допускается запуск исполнения кода, расположенного в памяти данных;

В Гарвардской архитектуре принципиально различаются два вида памяти:

• • • Память программ
    • Память данных

В Гарвардской архитектуре исключается возможность случайного разрушения управляющей программы в случае неправильных действий над данными. Это вызвано тем что в Гарвардской архитектуре принципиально невозможно произвести операцию записи в память программы. Помимо этого в ряде случаев памяти данных и памяти программ могут быть выделены отдельные шины обмена данными. Именно эти особенности и определили области применения этой архитектуры построения микропроцессоров. Гарвардская архитектура применяется микроконтроллерах, где нужно обеспечить высокую надёжность работы аппаратуры и в сигнальных процессорах, а так же эта архитектура кроме обеспечения высокой надёжности работы устройств позволяет обеспечить высокую скорость выполнения программы, за счёт одновременного считывания управляющих команд и обрабатываемых данных, помимо этого возможна запись полученных результатов в память данных.

• • • С Принстонской архитектурой (архитектурой Фон-Неймана) – с единой памятью для хранения команд и данных. Данные могут интерпретированы как исполняемый код.

Отличительной чертой архитектуры Фон Неймана является в возможность работать над управляющими программами так же как над данными. Что позволяет произвести загрузку и выгрузку управляющих программ в любое место памяти процессора, данная память не разделяется по своей структуре на память программ и память данных. Любой участок этой памяти может служить как памятью программ, так и памятью данных. В разное время одна и та же область памяти может использоваться и как память данных, так и как память программ. Для этого перед загрузкой необходимо модернизировать области памяти, то есть работать с нею как с обычными данными. Данная особенность позволяет наиболее гибко управлять работой микропроцессорной системы, но это создаёт принципиальную возможность искажения управляющей программы, из-за чего понижается надёжность работы аппаратуры. Эта архитектура используется в универсальных компьютерах и в некоторых видах микроконтроллеров.

1. По системе команд:
   • • CISC - с традиционным набором команд. Команды могут иметь разные форматы, различную длину и время исполнения. В результате для их дешифрации и исполнения необходимо более сложное и соответственно медленное устройство управления, затруднена конвейерная обработка потока команд;
     • RISC - с сокращенным набором команд. Используется небольшое число форматов команд с одинаковой длиной и временем исполнения.

В процессорах с полным набором команд , а именно CISC процессорах, используется уровень микропрограммирования для того, чтобы декодировать и выполнить команду микропроцессора. В CISC процессорах формат команды не зависит от аппаратуры процессора. На одной и той же аппаратуре при смене микропрограммы могут быть реализованы различные микропроцессоры. С другой стороны смена аппаратуры никак не влияет на программное обеспечение микропроцессора. С точки зрения обычного пользователя у микропроцессора только увеличивается производительность, уменьшаются габариты устройств, снижается потребление энергии. Неявным недостатком таких процессоров является то, что производители микросхем стараются увеличить количество команд, которые может выполнять микропроцессор, тем самым увеличивая сложность микропрограммы и замедляя выполнение каждой команды в целом.

В процессорах с сокращённым набором команд, а именно в RISC процессорах, декодирование и исполнение команды производится аппаратно, поэтому количество команд ограниченно минимальным набором. В этих процессорах команда и микрокоманда совпадают. Однозначным преимуществом этого типа процессоров является то, что команда может быть в принципе выполнена за один такт, однако для выполнения тех же действий, которые выполняет команда CISC процессора, требуется выполнение целой программы.

RISC процессора выполняют одну команду за один такт, из-за этого производители провозглашают однозначное превосходство RISC процессоров над CISC процессорами, однако при выборе процессора нужно учитывать все параметры в целом.

В основном тактовая частота RISC процессора заметно ниже в сравнение с CISC процессором, поэтому общая производительность, микропроцессорной системы, построенной на RISC процессоре, может оказаться той же или ниже по сравнению с микропроцессорной системой, построенной на CISC микропроцессоре.

Разрядность команды RISC процессора может оказаться выше, чем у CISC процессора. Из-за этого общий объём исполняемой программы для RISC процессора превысит объём подобной программы для CISC процессора. Это ведет к повышенным требованиям к объему ПЗУ.

CISC микропроцессор состоит из двух частей:

• • • Блок микропрограммного управления;
    • Обрабатывающий блок.

Заключение

Главной темой этой курсовой работы являться процессор. В процессе работы над темой на основе рассмотренной методической литературы и статей в периодических изданий по данному вопросу, были рассмотрены назначение, функции, классификации процессора.

Процессор это главная часть компьютера которая распоряжается всеми операциями в компьютере, выполняя их самостоятельно или отдавая приказы другим периферийным устройствам. важными характеристиками процессора являются разрядность, частота ядра, шины, кэш-память, а так же другие характеристики важные в том случае, если планируется самостоятельно произвести замену процессора в компьютере.

Классификация процессора довольно разнообразна. По выполняемым функциям и области применения, по полноте вычислительного ядра, по архитектуре вычислительного ядра.

Процессор это безусловно важная часть компьютера, но он не сможет выполнять работу без периферийных устройств. Выбирая процессор важно учитывать все его характеристики, а так же для каких функций приобретается данный процессор.

Список литературы

1. Аппаратные средства персональных компьютеров. Самоучитель (В. Г. Соломенчук, 2002).
2. Видеосамоучитель. Собираем компьютер своими руками: Питер; Санкт-Петербург; 2008.
3. «Компьютер. Большой самоучитель по ремонту, сборке и модернизации»: АСТ, Прайм‑Еврознак; Москва, Санкт‑Петербург; 2008.
4. Андрей Сухов "устройство компьютера для начинающих. Простыми словами о сложных вещах." 2011.
5. "Компьютер. Энциклопедия" - СПб.: Питер 2009 Ташков Петр.
6. Самарский государственный аэрокосмический университет им. Академика С.П.Королева (Национальный исследовательский университет) КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ "ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ИЗДАТЕЛЬСКОМ ДЕЛЕ" [Электронный ресурс] / Нечитайло С.А. М.,2015 . URL: https://studfiles.net/preview/2113925/ (Дата обращения:  18.10.2018).
7. Что такое центральный процессор?  [Электронный ресурс] /Виталий Шундрин М., 2012. https://mediapure.ru/matchast/chto-takoe-centralnyj-processor/ / (Дата обращения:  25.10.2018).
8. Государственный университет — учебно-научно-производственный комплекс (бывш. ОрелГТУ) [Электронный ресурс] М.,2015 https://studfiles.net/preview/2619027// (Дата обращения:  25.10.2018).
9. Пособие для начинающих: Центральный процессор и его характеристики [Электронный ресурс]/ Валерий Чугунков М.,2012 http://www.compbegin.ru/articles/view/_69 Дата обращения:  25.10.2018).
10. Восточноукраинский национальный университет им. В. Даля Конспект лекций / Лекция7 Микропроцессоры [Электронный ресурс] М.,2015 https://studfiles.net/preview/2523586/ (Дата обращения:  25.10.2018).
11. Микропроцессоры и микропроцессорные системы [Электронный ресурс] М.,2016 https://helpiks.org/6-51929.html (Дата обращения:  25.10.2018).
12. Специализированные процессоры. Процессоры для встраиваемых применений. Конспект лекций. Разделы 1- 2. Кустарев Павел Валерьевич. Кафедра Вычислительной Техники СПбГИТМО (ТУ) Санкт-Петербург 2002г.