Процессор

Процессор — один из важнейших компонентов компьютера — управляет всеми его ресурсами и выполняемыми программами. Именно технические параметры процессора в значительной степени определяют возможности компьютера

Процессор — это специальная интегральная микросхема, расположенная на системной плате, которая выполняет все основные вычислительные операции и операции, связанные с управлением: складывает, вычитает, умножает, делит числа, хранящиеся в памяти компьютера. Процессор функционирует под управлением программных средств, преобразуя входную информацию в выходную. Преобразования осуществляются системой команд, последовательность которых задается программой решения соответствующей задачи. Именно программы сообщают процессору необходимую последовательность операций.

Современная модель процессора представляет собой сложнейшую систему, включающую множество устройств: блок управления, регистры, кэш-память, арифметико-логическое устройство, интерфейс системной шины и т. д. Все эти устройства состоят из множества отдельных элементов, называемых транзисторами. Каждый процессор включает в себя десятки миллионов таких элементов.

Если не касаться тонкостей реализации основных устройств процессора, принцип его функционирования можно описать следующим образом. Блок управления загружает команды и данные из оперативной памяти в кэш-память, а затем в регистры процессора. Далее арифметико-логическое устройство извлекает команды и данные из регистров и производит над ними заданные операции. Результаты выполнения команд сначала помещаются в кэш-память, а затем записываются в оперативную память.

Следует помнить, что перемещение данных между жестким диском, оперативной памятью и процессором осуществляется в двух направлениях (рис. 3.27). При выполнении программы процессор генерирует результирующие данные, которые передаются в оперативную память, а затем записываются на жесткий диск, благодаря чему сохраняются после выключения компьютера.

Между процессором и оперативной памятью передаются не только инструкции программ и данные. Процессор обладает способностью принимать сигналы, поступающие от внешних устройств, и в частности от клавиатуры и мыши, обрабатывать их и сообщать другим устройствам, предположим, монитору или звуковой карте, какие действия необходимо выполнить в соответствии с принятыми сигналами (например, отобразить на экране символ или воспроизвести аудиозапись).

Процессор связывается с оперативной памятью не напрямую, а через вспомогательный чип (микросхему), который называется северным мостом. Тот, в свою очередь, соединен такой же системой проводников с оперативной памятью. Обратите внимание, что при этом используется несколько десятков проводников, идущих от процессора к северному мосту и далее, от северного моста к модулям оперативной памяти, причем ширина каждого из них не превышают нескольких долей микрона. Такая система проводников, используемая для передачи данных, называется шиной. Шина, соединяющая процессор, северный мост и оперативную память, носит название системная шина.

Системная шина состоит из двух частей: шины данных, предназначенной для передачи данных и программ, и шины адресов, которую процессор использует для передачи северному мосту сведений о местонахождении в оперативной памяти требуемой информации. Обычно адресная шина состоит из 32 или 36 линий, а шина данных — из 64 линий. Северный мост действует подобно связующему звену между процессором и другими компонентами компьютера.

Основными параметрами процессоров являются его рабочая частота, тип ядра и технология производства, частота системной шины, форм-фактор, объем кэш-памяти. Высокая рабочая частота процессора и системной шины обуславливает необходимость использования системы охлаждения. Как правило, в персональных компьютерах применяется воздушная система охлаждения, состоящая из металлического радиатора (устанавливается непосредственно на корпусе процессора) и вентилятора (рис. 3.28). Именно по наличию вентилятора и радиатора можно определить, где расположена микросхема процессора. На сегодняшний день практически весь рынок процессоров для персональных компьютеров контролируют компании AMD и Intel. Выпускаемые ими процессоры (рис. 3.29) различаются как параметрами, так и ценой, и ориентированы на различные группы пользователей.

Рис. 3.28. Воздушное охлаждение ЦПУ	Рис.3.29. ЦПУ с теплораспределительной крышкой и без нее.