Orbis pictus 21. století

1. Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

2. OB21-OP-EL-ELZ-MAR-U-3-004 Procesor Ing. Josef Martinák ml.

3. Základní pojmy Procesor (CPU – CentralProcessing Unit) je základní součástí počítače. Procesor čte z paměti strojové instrukce a na jejich základě vykonává program. Protože procesor, který by vykonával program zapsaný v nějakém vyšším programovacím jazyku by byl příliš složitý, má každý procesor svůj vlastní jazyk - tzv. strojový kód, který se podle typu procesoru skládá z jednodušších nebo složitějších strojových instrukcí.

4. Patice procesoru Patice neboli Socket či Slot je konektor na základní desce určený pro připojení procesorů. Většina dnešních patic jsou založeny na tzv. pin gridarray (PGA) (krátké piny procesoru jsou uspořádány do čtvercového pole tak, aby souhlasily s otvory v patici). Od roku 2007 se zvyšuje popularita tzv. landgridarray (LGA). Ten pracuje na principu dotyku kontaktních plošek. Socket typu PGA, konkrétně typ 462 Socket typu LGA

5. Součásti procesoru Řadič je elektronická řídicí jednotka, realizovaná sekvenčním obvodem, která řídí činnost všech částí počítače. Toto řízení je prováděno pomocí řídicích signálů, které jsou zasílány jednotlivým modulům (dílčím částem počítače). Reakce na řídicí signály - stavy jednotlivých modulů - jsou naopak zasílány zpět řadiči pomocí stavových hlášení. Dílčí částí počítače je např. hlavní paměť, která rovněž obsahuje řadič, který je podřízen hlavnímu řadiči počítače, jenž je součástí CPU. Registr procesoru je malé úložiště dat umístěné v mikroprocesoru, jejichž obsah lze načíst rychleji než data uložená jinde. Registry procesoru jsou v horní části paměťové hierarchie, a poskytují nejrychlejší cestu pro CPU k získání dat. U moderních počítačových architektur fungují na principu přesunu dat z hlavní paměti do registrů, práce s daty a následně je výsledek přesunut zpět do hlavní paměti.

6. Součásti procesoru Aritmeticko-logická jednotka (ALU podle anglického arithmetic logic unit) je jedna ze základních komponent počítačového procesoru (tou druhou je řadič), ve které se provádějí všechny aritmetické (např. sčítání, násobení,…) a logické (logický součin, negace, …) výpočty. V mnoha dnešních procesorech je na jednom procesoru více než jedna ALU, obvykle rozdělené na jednotky pro práci s celočíselnými operandy a jednotky pro práci s operandy v plovoucí řádové čárce (ty se někdy neoznačují jako ALU, ale jako FPU, floating-point unit). Jednotlivé ALU pracují relativně nezávisle, takže procesor může v jednom hodinovém taktu provést více instrukcí současně.

7. Základní parametry procesoru

8. Rychlost procesoru Nejvíce zákazníky sledovaným parametrem je frekvence procesoru, která je významným faktorem jeho výkonu. Vzhledem k odlišné konstrukci výpočetních jednotek procesorů a vnitřní paměti se obtížně porovnávají výkony konkurenčních procesorů AMD a Intel podle jejich frekvence. Navíc v současné době vyrábějí oba největší výrobci jedno-dvou i čtyřjádrové(AMD i tříjádrové) procesory s poměrně velkým rozpětím frekvence.

9. Rychlost procesoru Důležitým faktorem celkového výkonu procesoru je i velikost vyrovnávací paměti procesoru, která se označuje cache. Ta bývá několikaúrovňová, cache s nejrychlejším přístupem mívá velikost 32-128 kB na jádro (Level 1 cache), další úroveň mívá 256 kB - 8 MB na jádro (Level 2 cache), Intel má sdílenou L2 cache, AMD zase oddělenou pro každé jádro. Nakonec L3 cache mívá velikost 2-6 MB. Na výkon procesoru má vliv i frekvence sběrnice (Front Side Bus), kterou komunikuje procesor se zbytkem počítače prostřednictvím takzvaného chipsetu. AMD místo Front Side Bus používá Hyper Transport a Intel u nových CPU Core i7 přešel na QuickPath.

10. Šířka slova 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 např. v mikrovlnných troubách, kalkulačkách, počítačových klávesnicích a infračervených dálkových ovládání. Pro středně složité aplikace, jako jsou programovatelné automaty, jednoduché mobilní telefony, PDA nebo přenosné videohry se používají zpravidla 8bitové nebo 16bitové procesory. 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 vývoj směrem k vícejádrovým procesorům.

11. Současné procesory Nejvýkonnější desktopový procesor (údaj k 19.3.2010)

12. Historie procesorů 1993 - Intel Pentium - 32bitový mikroprocesor nové generace (3,3 milionu tranzistorů) 1997 - Intel Pentium II - 32bitový mikroprocesor nové generace s novou sadou instrukcí MMX (7,5 milionu tranzistorů) 1999 - Intel Celeron - 32bitový mikroprocesor odvozený původně od Intel Pentium II pro nejlevnější PC 1999 - Intel Pentium III - 32bitový mikroprocesor nové generace 2000 - Intel Pentium 4 - 32bitový mikroprocesor s řadou technologií orientovaných na dosažení vysoké frekvence 2001 - Intel Itanium - 64bitový mikroprocesor nové generace pro servery 2003 - AMD Athlon 64 - 64bitový mikroprocesor nové generace pro desktopy s instrukční sadou AMD64, zpětně kompatibilní s x86 2006 - Intel Core - 64bitová architektura, na které jsou postaveny procesory Core Duo, Core 2 Duo, CoreSolo, Core 2 Quad 2007 - AMD uvádí novou řadu procesorů Phenom 2008 - Intel Core i7 - nová řada CPU od Intelu 2010 - Core i3 a Core i5 - integrovaný grafický čip

13. Použitá literatura cs.wikipedia.org