Интегральная схема исполняющая машинные инструкции главная часть аппаратного обеспечения компьютера

Чтобы нормально знать ассемблер, надо знать, что такое процессор. Именно поэтому я решил написать данную статью. Мы рассмотрим что такое процессор и его структуру.

Центральный процессор — электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера.

Вот упрощённая структура процессора:

Основные элементы процессора:

Самое главное в процессоре это регистры. Регистры состоят из триггеров. Триггер может иметь 2 значения 0 или 1. Регистры бывают 8, 16, 32, 64 разрядные, понятно, что если 8 разрядов, то в регистре 8 триггеров.

Регистры – это специальные ячейки памяти, физически расположенные внутри процессора. В отличие от ОЗУ, где для обращения к данным требуется использовать шину адреса, к регистрам процессор может обращаться напрямую. Это существенно ускорят работу с данными.

Основные регистры процессора:

Регистры EAX, EBX, ECX, EDX – это регистры общего назначения. Они имеют определённое назначение, однако в них можно хранить любую информацию.

Регистры EBP, ESP, ESI, EDI – это также регистры общего назначения. Они имеют уже более конкретное назначение. В них также можно хранить пользовательские данные, но делать это нужно уже более осторожно, чтобы не получить «неожиданный» результат.

Регистр флагов — отражает текущее состояние процессора.

Cегментные регистры нужны для доступа к памяти в сегментах кодов, данных, стека и дополнительного сегмента, соответственно. Каждый из них используется по своему назначению, но их использование может изменяться в соответствии с требованиями программы.

• АЛУ — арифметико-логическое устройство выполняет арифметические операции, такие как сложение, вычитание, а также логические операции.
• БУ — блок управления определяет последовательность микрокоманд, выполняемых при обработке машинных кодов (команд).
• ТГ — тактовый генератор, или генератор тактовых импульсов, задаёт рабочую частоту процессора. С помощью тактовых импульсов выполняется синхронизация для внутренних команд процессора и остальных устройств. Тактовый генератор вырабатывает (генерирует) прямоугольные импульсы, которые следуют с определённой частотой.

В теории электронно-вычислительных машин различают два понятия:

1. Машинный такт, он соответствует одному периоду импульсов тактового генератора и является основной единицей измерения времени выполнения команд процессором.

2. Машинный цикл, он состоит из нескольких машинных тактов. Машинный цикл – это время, необходимое для выполнения одной команды.

Машинный цикл может отличаться для разных команд. Для простых команд может потребоваться всего 1-2 машинных такта. В то время как для сложных команд, таких как умножение, может потребоваться до 50 машинных тактов и более. Это очень важный момент. Когда вы будете писать реальные программы, которые очень критичны к быстродействию, следует помнить о том, что разные команды требуют соответствующего времени работы процессора. То есть одни и те же действия можно выполнить, например, за 100 машинных тактов, а можно и за 20.

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Создание персонального компьютера (ПК) относится к одному из самых значительных изобретений прошлого столетия. С введением в массовую эксплуатацию компьютеров изменились процессы практически во всех сферах жизни общества: образовании, медицине, в промышленности и сельском хозяйстве, а также в деятельности целых государств. Практически все элементы международной коммуникации на данный момент зависят от компьютерного обеспечения, будь то торговля, банковское или даже военное дело. Все это говорит о том, что персональный компьютер является ядром полноценной жизни в информационном сообществе, а также успешной профессиональной деятельности человека. Сейчас нам трудно представить мир без возможности преобразования, обработки и передачи данных на таком уровне, который обеспечивают мощности современных ПК. Такие возможности компьютеров обусловлены развитием и совершенствованием их центральной части – процессора, способного совершать миллиарды операций в секунду.

Центральный процессор персонального компьютера – это электронный блок либо интегральная схема, исполняющая машинные инструкции, главная часть аппаратного обеспечения компьютера.

Так как процессор является центральным вычислительным элементом любого компьютера, вся работа используемых нами персональных компьютеров базируется на нём.

Таким образом, значение центрального процессора как главного устройства компьютера для современного человека крайне велико, что обуславливает выбор темы курсовой работы.

Объект курсовой работы – процессор персонального компьютера.

Предметом работы выступают характеристики процессора персонального компьютера: его назначение и выполняемые им функции, а также классификация процессоров в зависимости от конкретных характеристик.

Целью данной работы является изучение процессора персонального компьютера как основного его элемента.

Для достижения целей работы необходимо выполнить следующие задачи:

1. Исследовать основные понятия, определяющие работу центрального процессора, его назначение;
2. Определить функции, выполняемые процессором;
3. Изучить основы устройства процессоров, принципы их работы, ключевые параметры и особенности;
4. Описать основные характеристики процессоров;
5. Составить классификацию современных процессоров.

Написание курсовой работы базируется на изучении теоретических учебных материалов, имеющихся в открытом доступе в сети Интернет и государственных библиотеках. В качестве основного источника информации был выбран энциклопедический систематизированный словарь-справочник «Введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии в терминах и фактах» Феликса Семёновича Воройского. Выбор данного справочника обусловлен тем, что его структура и содержание позволяют систематизированно изучить необходимые материалы, касающиеся процессора персонального компьютера и получить полную и достоверную информацию о нём.

Выводы о надёжности источника и достоверности информации в нём можно сделать на основании следующих фактов:

1. Справочник составлен кандидатом технических наук, профессором Ф.С. Воройским, ныне работающим в Государственной публичной научно-технической библиотеке России.
2. Основной ресурс, в котором были опубликованы данные материалы – это Издательство физико-математической и технической литературы, ведущее научное академическое издательство, которое выпускает учебную литературу для ВУЗов, ВТУЗов и организаций дополнительного образования, а также научную и справочную литературу во всех областях физики и математики. 

На основании данного справочника строилась логика работы и формировалась основная база знаний по предмету курсовой работы, необходимая для оценки также и других источников информации. Помимо словаря-справочника для формирования основных понятий и суждений относительно процессоров использовались следующие источники:

1. Новейший самоучитель работы  на компьютере авторов А. Алексеева, Г. Евсеева, В. Мураховского и С. Симоновича, дающий подробную информацию об аппаратном обеспечении персонального компьютера в целом и устройстве процессора в частности;
2. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по группе специальностей «Автоматизация и управление» А.В. Кузина и С.А. Песковой.

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССОРЕ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

1.1 История создания

Впервые о процессорах стало известно в 1950-х годах. Они состояли из электромеханических реле, ферритовых сердечников и вакуумных ламп, которые устанавливались в модули, собранные в стойки. Большое количество таких стоек соединялось проводниками и представляло собой процессор того времени. Затем в качестве элементов процессора использовали электронные лампы и транзисторы, которые монтировались на платы, по виду уже близкие к современным.

Все компоненты отвечали за процесс вычисления и были очень массивными, так как процессоры создавались в виде уникальных составных частей для таких же уникальных и даже единственных в своём роде компьютерных систем. Позднее производители начали задумываться о переходе от узкоспециализированных процессоров к серийному изготовлению типовых классов многоцелевых процессорных устройств. Благодаря расположению элементов процессора на одной микросхеме можно было создать устройство, которое подходило бы для использования на самых разных  видах оборудования, применяемых для совершения вычислительных процессов.

Идея была реализована в конце шестидесятых годов двадцатого века. Компания Busicom начала разработку своего нового настольного калькулятора, для чего она заказала 12 микросхем у компании Intel. Разработчики Intel увидели возможность значительно сэкономить на соединении нескольких микросхем в единое целое и в 1971 году создали первый в мире микропроцессор под названием Intel 4004^[1], он изображён на рисунке 1.1. У него была способность совершать сразу шесть десятков тысяч операций всего за одну секунду.

Рисунок 1.1 – Первый в мире микропроцессор Intel 4004.

Первое официальное сообщение о создании микропроцессора появилось в 1972 г.

С середины 1980-х годов микропроцессоры стали значительно преобладать над прочими видами процессоров, вследствие чего данный термин всё чаще и чаще воспринимался просто как синоним слова «процессор». Однако, по своей сути это далеко не одно и то же, ведь даже сейчас центральные процессорные устройства некоторых суперкомпьютеров  являются сложными комплексами больших и сверхбольших интегральных схем.

На момент создания первого микропроцессора ещё не было возможности использовать его для компьютеров, поскольку таковых попросту не существовало, сфера его применения ограничивалась терминалами и программируемыми калькуляторами. По это причине изначально понятие «центральное процессорное устройство» относилось к специализированному классу логических машин, которые были предназначены для реализации сложнейших трудоёмких компьютерных программ. Позднее, из-за соответствия этих задач функциям компьютерных процессоров того времени, это понятие было перенесено и на компьютеры.

Следующим шагом в развитии микропроцессоров стало создание в 1974 году Intel 8080. Новый 8-битный процессор содержал уже 6000 транзисторов и мог адресовать 64 Кбайт памяти^[2]. Кроме того, это был первый микропроцессор, который мог делить числа. Именно он стал основой для создания первого персонального компьютера Altair 8800. 

С течением времени структура, архитектура и исполнение самих процессоров много раз подвергались изменениям и доработкам, но основное его предназначение до сих пор остаётся прежним.

1.2 Назначение процессора и основные понятия, определяющие его работу

Процессор (центральное процессорное устройство – Central Processing Unit, CPU) – это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой^[3]. Программа прописывается кодами операций — двоичными кодами, составленными из последовательностей нулей и единиц, и хранится в оперативном запоминающем устройстве компьютера (ОЗУ). Коды операций, в свою очередь, считываются и интерпретируются непосредственно процессором вычислительной машины.

Процессор управляет последовательностью вычислений и координирует работу всех остальных устройств компьютера. Другими словами, центральный процессор персонального компьютера (ПК) — это главная часть аппаратного обеспечения компьютера или другой специальной электронной вычислительной машины. Без команды, отданной процессором, не может быть произведена даже такая простая операция, как сложение двух чисел или запись одного мегабайта информации — все эти действия требуют немедленного обращения к ЦП^[4].

Внешне он представляет собой небольшую пластину из полупроводникового материала, чаще всего кремния, с вмонтированной в неё интегральной схемой или так называемой микросхемой.

Один из современных микропроцессоров марки Intel представлен на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Современный центральный процессор персонального компьютера Intel.

Микросхема или чип — это электронное вычислительное устройство, обрабатывающее информацию, представленную в виде двоичного кода. Микросхемы работают на основе транзисторов — радиоэлектронных элементов, управляющих входящим электротоком^[5].  Количество таких транзисторов в одном обычном чипе может достигать нескольких миллионов, вплоть до миллиарда. Размеры транзисторов диктует так называемый техпроцесс процессора — масштаб технологии, непосредственно определяющий размеры элементов, которые составляют основу внутреннего строения процессора.

Ядро, используемое в том или ином чипе – это часть процессора, выполняющая один поток команд. Оно определяет его производительность, энергопотребление и тактовую частоту. Процессоры, содержащие на одном кристалле или в одном корпусе несколько ядер, называются многоядерными^[6]. 

1.3 Характеристики процессоров

Основными характеристиками центрального процессорного устройства являются:

1. производительность;
2. тактовая частота
3. разрядность процессора;
4. количество ядер;
5. сокет (разъём);
6. размерность технологического процесса;
7. кэш-память процессора;
8. встроенное графическое ядро;
9. рабочая температура процессора;

Поочерёдно рассмотрим каждую характеристику.

1. Производительность

Производительность компьютера или, как её называют, вычислительная мощность характеризует быстроту исполнения некоторых операций на компьютере. Это интегральная характеристика, которая зависит от показателей частоты процессора, его разрядности, а так же особенностей архитектуры (наличия кэш-памяти и др.)^[7]. Производительность нельзя вычислить, она определяется в процессе тестирования, т.е. определения скорости выполнения процессором определенных операций в какой-либо программной среде.

Как правило, она измеряется в так называемых «флопсах^[8]» (англ. FLOPS — FLoating-point Operations Per Second), которые представляют собой количество операций с плавающей запятой за определённое количество времени, чаще всего в секунду, а также производными от неё.

2. Тактовая частота.

Данная характеристика представляет собой количество операций, которые может выполнить процессор за определённый промежуток времени, измеряется в Герцах. Один герц — это скорость, при которой одна операция выполняется за одну секунду, а скорость современного компьютера измеряется в гигагерцах. 1 ГГц – это скорость, с которой процессор выполняет миллион простых задач.  Чем больше операций или тактов процессор выполняет за одну секунду, тем выше его производительность^[9].Тактовая частота заметно сказывается на быстроте работы ПК, но это не единственная метрика, которая влияет на его производительность. 

3. Разрядность процессора.

Разрядность — это конечное количество разрядов двоичного числа, над которым разово может производиться машинная операция передачи какой-либо информации. Таким образом, данный параметр определяет, какое количество бит информации обрабатывают регистры процессора за период одного такта. Разрядность процессора определяется разрядностью регистров, в которые помещаются обрабатываемые данные. Например, если регистр имеет размер 2 байта, то разрядность процессора равна 16(8*2); если 4 байта, то 32, если 8 байт, то 64. Сейчас общая масса выпускаемых процессоров представлена в двух вариантах архитектуры регистров: 32 и 64 бита^[10], а подавляющее большинство мощных процессоров имеют разрядность в 64 бита и поддерживают от 4 гигабайт ОЗУ и выше^[11]. Эта характеристика также является одной из главных.

4. Количество ядер;

Ядро представляет собой часть процессора, способную выполнять один поток команд. Ядра отличаются по размеру кэш памяти, частоте шины, технологии изготовления и т. д. С развитием технологий производства процессоров появилась возможность размещать в одном корпусе более одного ядра, что значительно увеличивает производительность ЦПУ и помогает выполнять несколько задач одновременно, а также использовать несколько ядер в работе программ. Многоядерные процессоры быстрее справляются с архивацией данных, декодированием видео, работой современных видеоигр и т.д. На данный момент доступны процессоры с 2, 3, 4, 6 и даже 8 и более ядрами, но большое их количество используется в серверных решениях и не требуется рядовому пользователю ПК.

5. Сокет (разъём)

Сокет или гнездовой разъем – это вариант крепления процессорного устройства к материнской плате. В широком смысле он представляет собой программный интерфейс для обеспечения обмена данными между процессами, абстрактный объект, представляющий конечную точку соединения. Каждый разъем допускает установку исключительно конкретного типа процессоров, поэтому нужно сверять сокет выбранного пользователем процессора с определённой материнской платой.

6. Размерность технологического процесса

Технологический процесс, упомянутый в первом разделе, определяет размеры основных составных элементов процессора — транзисторы. Частота работы кристалла определяется частотой переключений транзисторов. Чем тоньше используемый техпроцесс, тем больше процессор содержит транзисторов, меньше потребляет электроэнергии и меньше греется. Также во многом от техпроцесса зависит еще одна важная характеристика процессора – так называемый TDP. Termal Design Point — показатель, отображающий энергопотребление процессора, а также количество тепла, выделяемого им в процессе работы^[12].

7. Кэш-память процессора

Кэш-память – это одна из главных характеристик центрального процессора, на которую необходимо обращать внимание при его выборе. Как упоминалось ранее, кэш используется для увеличения работы устройства в компьютере, путём создания буферной зоны, хранящей копию последнего массива данных, обработанного процессором^[13]. Это дает возможность быстро выполнить схожую операцию в случае необходимости, без траты времени на обращение к общей памяти персонального компьютера, следовательно, чем больше объем кэш-памяти — тем лучше.

8. Встроенное графическое ядро

Процессор может быть оснащен графическим ядром, которое отвечает за показ изображения на дисплей монитора, тогда он также будет играть роль видеокарты. В последнее десятилетие встроенные видеокарты подобного типа хорошо оптимизированы: они качественно выполняют основные программы и подходят для большинства игр на средних и минимальных настройках. Для работы в офисных приложениях, выполнения поиска информации в интернете и просмотра высококачественных видео такой видеокарты вполне достаточно^[14].

9. Рабочая температура процессора

Нормальная рабочая температура для любого процессора составляет до 45 ºC в режиме простоя и до 70 ºC при активной работе^[15]. Данные значения сильно усреднены, так как в расчет не берется год производства процессора и используемые технологии. Диапазон рабочих температур процессора, в первую очередь, зависит от его архитектуры, а также от нагрузки на процессор и качество отвода тепла. На данную характеристику необходимо обращать внимание в целях защиты процессора от перегревания.

На основании изучения характеристик современных процессоров можно выделить наиболее важные из них. К ним относятся те характеристики, которые напрямую влияют на производительность процессора: тактовая частота, разрядность и особенности архитектуры – строение кэш-памяти и количество ядер процессора.

В первой главе были изложены общие сведения о процессоре персонального компьютера, который являет собой главную часть аппаратного обеспечения компьютера, выполняющую арифметические и логические операции в соответствии с машинным кодом. Мы выяснили, что в основе процессора лежит микросхема, состоящая из множества транзисторов, а ядро, используемое в микросхеме, влияет на производительность, энергопотребление и тактовую частоту процессора.

После изучения истории создания процессора и его назначения можно сделать вывод о многофункциональности данного устройства и возможности его применения не только в производстве персональных компьютеров, но и во многих других электронно-вычислительных машинах.

ГЛАВА 2. ФУНКЦИИ ПРОЦЕССОРА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА И ЕГО СТРОЕНИЕ

2.1 Основные функции процессора и элементы, отвечающие за их выполнение

В масштабах персонального компьютера в целом можно выделить две основные функции центрального процессора:

1. Обработка данных в соответствии с прописанной программой;

2. Программное управление работой всех устройств компьютера.

Обработка команд всегда включает в себя две составляющие: операционную и операндную. Операционная составляющая указывает, что в конкретный момент должна выполнить компьютерная система, а операндная определяет аргумент операции, то есть то, над чем должен совершить операцию процессор.

Во время совершения операций все современные процессоры следуют четырём основным шагам, которые иногда также рассматриваются как функции процессора: «выборка», «декодирование», «выполнение» и «хранение» (англ. fetch, decode, execute, store)^[16], которые в совокупности представляют собой цикл команд.

Для того, чтобы понять, каким образом выполняются функции процессора, необходимо рассмотреть его устройство со всеми составляющими элементами и распределение функциональных обязанностей между ними.

Функции процессора реализуются двумя основными его компонентами соответственно: арифметико-логическим устройством (АЛУ) и устройством управления (УУ) при использовании регистров процессорной памяти^[17]. Вместе АЛУ и УУ образуют вычислительное ядро процессора, упомянутое в предыдущем разделе^[18]. Принцип взаимодействия этих элементов можно понять благодаря упрощённой схеме процессора ПК, представленной на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Упрощённая схема процессора ПК.

Устройство управления руководит работой всех устройств компьютера, обеспечивая согласованность их функционирования, в соответствии с заданной программой. УУ извлекает последовательную команду из регистра команд, определяет, какие действия с данными необходимо совершить, после чего задает определённую последовательность действий выполнения поставленной задачи.

Арифметико-логическое устройство – это один из блоков процессора, который выполняет одну из главных функций процессора – обработку данных. АЛУ служит для выполнения арифметических и логических преобразований над данными, называемыми операндами.

Функционирование АЛУ регулируется устройством управления и в совокупности с ним логически образует собственно процессор ПК.
В состав «классических» систем АЛУ+УУ, как правило, входят регистры, сумматор и схемы управления.

Регистры — это внутренняя память процессора, состоящая из быстродействующих ячеек памяти. При использовании регистров процессор производит необходимые расчеты и сохраняет промежуточные результаты.

У каждого регистра есть определенное назначение, при этом существует несколько отдельных ценных регистров. Рассмотрим их по порядку.

1. Аккумулятор – это главный регистр процессора, большинство логических и арифметических операций осуществляется с его помощью. Любая из таких операций над двумя операндами предполагает размещение одного из них в аккумуляторе, а другого – в памяти или еще каком-либо регистре.

2. Сумматор – это регистр АЛУ, выполняющий процедуру сложения поступающих двоичных кодов и участвующий в выполнении каждой операции^[19];

3. Счетчик команд – это регистр УУ, который отслеживает, какие инструкции процессор должен выполнить в следующий раз при обработке данных, он служит для автоматической выборки программы из каждых последовательных ячеек памяти. Говоря простым языком, счётчик команд сообщает процессору, из какой именно ячейки оперативной памяти считывать очередную команду. После извлечения из оперативной памяти данная команда помещается в ячейку — регистр команд.

4. Регистр команд – это регистр УУ, который предназначен для хранения кода команды на тот отрезок времени, который необходим для ее выполнения. Полученный после выполнения команды результат может быть переписан из регистра в ячейку ОЗУ.

Ранее упомянутая схема управления – это устройство, которое принимает управляющие сигналы от УУ и преобразует их в сигналы для управления работой регистров и сумматора АЛУ. Таким образом, главная функция схем управления – это декодирование команды, находящейся в регистре команд, посредством дешифратора команд, который в результате выдает сигналы, необходимые для выполнения команды. Можно сказать, что схемы управления – это маленький микропроцессор внутри микропроцессора^[20].

Все перечисленные устройства процессора обмениваются между собой информацией при помощи внутренней шины данных – она соединяет между собой АЛУ и регистры, осуществляя передачу данных внутри процессора. Каждый функциональный блок процессора всегда подключен к ней, но может воспользоваться размещёнными там данными только после получения соответствующего сигнала от схем управления^[21].

Перечисленные выше элементы считаются многими программистами минимальным набором, необходимым для функционирования процессора, но его деятельность невозможно представить без первичной памяти. К ней, как правило, относят постоянные и оперативные запоминающие устройства (ПЗУ и ОЗУ), а также кэш-память.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ или ROM, англ.) – это энергонезависимая память, которая используется для хранения массива неизменяемых данных – программ начальной загрузки компьютера и тестирования его узлов. Энергонезависимость ПЗУ означает, что записанная в ней информация остаётся неизменной после выключения компьютера.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM, англ.) – это энергозависимая память, предназначенная для хранения информации, изменяющейся в ходе выполнения процессором операций по ее обработке, используется как для чтения, так и для записи информации. Энергозависимость ОЗУ обусловлена использованием микросхем динамической и статической памяти, для которых сохранение бита информации означает сохранение электрического заряда^[22].

Также современные процессоры имеют свою внутреннюю кэш-память. Она используется для уменьшения времени простоя процессора и подгружает информацию из ОЗУ. Непосредственно с ядром связана сверхбыстрая но самая маленькая L1, потом идет промежуточная L2, и на внешнем уровне находится большая по объему, но менее скоростная L3^[23].

В общем случае обмен информацией между процессором и внутренней кэш-памятью производится из регистра в ячейку и обратно. Адрес ячейки, в которую направляется информация, передаваемая по шине данных, передается процессором по адресной шине.

Как мы видим на схеме, изображённой на рисунке 2.1, кэш-память процессора разделена на кэш данных и командную кэш-память. Такое разделение присутствует не везде, но используется для повышения скорости обмена информацией, касающейся инструкций. Оно основывается на предположении о том, что если инструкция была загружена из памяти, она, вероятно, будет использоваться снова. Для повышения производительности используется предварительно заданный шаблон доступа к командной кэш-памяти, который помогает обойти задержки, обеспечивая более быстрое и качественное выполнение инструкций^[24].

Блок предварительной выборки и блок предварительной декодировки, изображённые на рисунке 2.1, относятся к подсистеме выборки команд. Блок предвыборки кодов осуществляет заполнение очереди команд, а блок предшифрации команд осуществляет саму предшифрацию, определяет тип и формат команд, выделяет поле, содержимое которого поступает в блок для вычисления линейного адреса. Другими словами, дешифратор отвечает за преобразование цифровых данных из памяти компьютера в поток сигналов, понятных процессору^[25]. Команды, прошедшие этап выборки, хранятся в очереди команд^[26].

2.2 Алгоритм работы процессора

В масштабах всего компьютера схему работы процессора можно описать следующим образом:

1. Используя данные с жесткого диска или из сети, процессор выполняет программу и выдает конечный результат в виде файла или картинки, отображаемой на мониторе;

2. В процессе выполнения программы процессор обеспечивает взаимодействие с устройствами ПК посредством операционной системы и определенных инструкций (драйверов).

Например, процессор производит сложные расчеты, занося промежуточные и конечные результаты в оперативную память, а также параллельно дает команды видеокарте визуализировать их.

Конкретно алгоритм обработки данных процессором основан на четырёх этапах, которые были рассмотрены во втором разделе: выборке, декодировании, выполнении и хранении.

Данные этапы подразделяются на более точные действия, и алгоритм включает уже следующие шаги:

1. Определение адреса команды^[27].

 Адрес команды хранится в регистре счетчике команд и, в случае линейного выполнения программы, после выполнения каждой команды счетчик команд увеличивает содержимое на количество слов команды. В случае безусловного перехода в счетчик команд записывается адрес перехода. В современных процессорах выборка команд производится целым блоком, который записывается во внутренний КЭШ команд. Команды выполняются конвейером команд, таким образом, что одновременно может выполняться несколько команд на разных ступенях конвейера. Специальное устройство предсказывает последовательность выполнения команд, и производится опережающее выполнение тех команд, операнды которых на данный момент определены. Если действительный порядок выполнения команд отличается от предсказанного, последовательность команд выгружается из конвейера и производится загрузка конвейера новой последовательностью команд.

2. Выборка адреса команды.

Для чтения блока команд из оперативной памяти процессор устанавливает  адрес блока команд на шине адреса и производит выборку.

3. Выборка команды.

Блок сопряжения выполняет ввод блока команд через интерфейс с памятью. Блок команд запоминается в КЭШ команд.

4. Дешифрация команды^[28].

Если команда состоит из нескольких слов, то в дешифратор кода команды передается только первое слово команды, которое содержит код операции и признаки адресации. В этом случае по первому слову определяется длина команды и выбор следующих слов происходит по мере необходимости. Процесс дешифрации может быть разделен на первичную и вторичную. Первичная дешифрация определяет тип команды, ее цель состоит в определении, к какой группе команд относится данная команда. Первичная дешифрация позволяет уменьшить объем алгоритма обработки программ за счет одинаковой обработки команд одного типа. Вторичная дешифрация выполняется на более поздних этапах, обычно после вычисления адресов операндов. Для команд арифметико-логической группы вторичная дешифрация может выполняться непосредственно в АЛУ;

5. Вычисление адресов операндов.

Если команда адресная, то на следующем этапе вычисляются адреса операндов. Вычисление адреса и выборка для каждого операнда чередуются. Адрес операнда, если он является адресом ячейки ОЗУ, помещается в регистр адреса памяти;

6. Выборка операндов.

Выборка операндов производится для большинства адресных команд арифметико-логической группы. Содержимое ячейки памяти вводится в процессор для выполнения операции в АЛУ процессора. Если операнды размещаются во внутренних регистрах процессора, то операция выполняется значительно быстрее, чем при извлечении данных из памяти. Данные из оперативной памяти извлекаются блоками, которые помещаются в КЭШ данных внутри процессора^[29].

7. Исполнение операции.

На этой стадии, если это необходимо, производится вторичная дешифрация команды непосредственно в АЛУ, где и выполняется операция над подготовленными заранее операндами. Кроме арифметических или логических операций могут выполняться операции по пересылке операндов, в этом случае операнд извлекается из соответствующего регистра и пересылается на место операнда-приемника. Если выполняется команда безусловного перехода, то вычисленный адрес перехода записывается в регистр — счетчик команд. Команды вызова подпрограмм требуют запоминания состояния вычислительного процесса. Для этого используется сохранение данных в стеке (области памяти, предназначенной для записи данных в определенной последовательности и их последовательного извлечения). Для записи данных в стек и их извлечения из стека используется специальный адресный регистр, автоинкрементно изменяющий адрес. Указатель стека всегда указывает на следующую после последнего обращения к стеку ячейку памяти.

8. Запись результата.

После выполнения команды результат операции обычно помещается в регистр аккумулятор. Затем он должен быть записан в оперативную память и, если это необходимо, выведен на внешнее запоминающее устройство, на дисплей монитора или передано другому внешнему устройству.  Ввод и вывод информации для освобождения центрального процессора производят  специальные каналы ввода/вывода. При этом канал управляется процессором ввода/вывода, который анализирует ситуацию и осуществляет обмен^[30].

Схематично и наглядно процесс обработки данных процессором изображён на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Схема рабочего цикла центрального процессора ПК.

Можно рассмотреть алгоритм обработки данных более подробно на примере фрагмента программы со сложением пары чисел. В данной программе задействован такой элемент, как сумматор, однако, он может не использоваться в устройстве определённых процессоров в зависимости от их архитектуры^[31].

Итак, первая команда:

1. Устройство управления определяет, что находится в счетчике команд. 

2. Двоичный код из соответствующей ячейки ОЗУ записывается в регистр команд. В процессе его декодирования устройство управления распознаёт команду вызова другой ячейки оперативной памяти в сумматор. 

3. Номер ячейки — первого операнда (первого слагаемого) — записывается в регистр адреса. 

4. Устройство управления считывает данные из оперативной памяти в сумматор, согласно регистру адреса.  

К тому моменту, как выборка и выполнение первой команды закончились, значение в счётчике команд автоматически увеличивается на единицу. 

Следующий цикл:

1. Устройство управления переписывает содержимое следующей ячейки оперативной памяти, на которую указывает счётчик команд, в регистр команд. 

2. Это оказалась команда сложения сумматора с ячейкой оперативной памяти. Её адрес располагается в регистре адреса, который уже изменился в процессе декодирования команды сложения устройством управления. 

3. Данные из оперативной памяти из ячейки, на которую указывает регистр адреса, считываются и складываются с сумматором. Результат остается в сумматоре. 

Закончились выборка и выполнение второй команды. Получена сумма двух чисел, и она располагается в сумматоре, далее цикл может начинаться заново^[32].

2.3 Классификация процессоров персонального компьютера

На основании характеристик процессоров, рассмотренных в предыдущих главах, а также на сновании дополнительных показателей, можно провести классификацию процессоров ПК.

Необходимо заметить, что классификация современных процессоров носит весьма условный характер, так как большинство удачных технических решений переносится с процессоров одного класса на другой, придавая им всё новые и новые свойства^[33]. Однако, разделение процессоров по классам отражает принципы их построения и конструктивные особенности, что немаловажно.

Итак, классифицировать процессоры персонального компьютера можно:

1.По назначению

1.1 Универсальные

1.2 Специализированные

Универсальные микропроцессоры применяются для решения широкого спектра задач. Их эффективность мало зависит от специфики поставленной задачи, так как при их производстве используется большое количество передовых технологий и средств, как правило, они предназначены для управления дорогостоящими системами связи.

Специализация процессора, то есть его проблемная ориентация на ускоренное выполнение строго определенных функций позволяет увеличить эффективную производительность благодаря сужению круга решаемых задач^[34]. Специализированные процессоры, в свою очередь, могут подразделяться на микроконтроллеры, которые используют для управления недорогими малогабаритными устройствами, и сигнальные процессоры, содержащие упрощённый набор команд^[35].

2. По количеству выполняемых программ

2.1 Однопрограммные

2.2 Мультипрограммные

В однопрограммных микропроцессорах выполняется только одна программа, переход к выполнению другой программы происходит после завершения текущей^[36]. В много- или мультипрограммных процессорах одновременно выполняется несколько (обычно несколько десятков) программ. Организация мультипрограммной работы микропроцессорных управляющих систем позволяет осуществить контроль над состоянием и управлением большим числом источников или приемников информации.

3. По объёму набора инструкций

3.1CISC
3.2RISC

Complete Instruction Set Computer (CISC) – это процессоры с полным набором инструкций . Данный класс процессоров предоставляет широкие возможности для программирования, но, с другой стороны, сложная система команд затрудняет обработку инструкций и препятствует увеличению частоты процессора. Reduced Instruction Set Computer (RISC) – это процессоры с сокращенным набором инструкций . Простая система коротких инструкций позволяет быстро декодировать и выполнять их за минимальное время – в пределах 1 такта^[37].

4.По числу больших интегральных схем (БИС)

4.1 Однокристалльные
4.2 Многокристалльные
4.3 Многокристалльные секционные

Однокристальные микропроцессоры получаются при реализации всех аппаратных средств процессора в виде одной БИС или СБИС (сверхбольшой интегральной схемы)^[38]. По мере увеличения степени интеграции элементов в кристалле и числа выводов корпуса параметры однокристальных микропроцессоров улучшаются, но их возможности ограничены аппаратными ресурсами кристалла и корпуса. Для получения многокристального микропроцессора необходимо провести разбиение его логической структуры на функционально законченные части и реализовать их в виде БИС (СБИС). Функциональная законченность БИС многокристального микропроцессора означает, что его части выполняют заранее определенные функции и могут работать автономно. Микропроцессорная секция – это БИС, предназначенная для обработки нескольких разрядов данных или выполнения определенных управляющих операций.^[39].

5. По виду обрабатываемых сигналов

5.1 Цифровые
5.2 Аналоговые

Сами микропроцессоры представляют собой цифровые устройства, однако могут иметь встроенные аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Входные аналоговые сигналы в цифровой форме передаются в процессор через преобразователь, обрабатываются и после обратного преобразования в аналоговую форму поступают на выход. С архитектурной точки зрения такие микропроцессоры представляют собой аналоговые функциональные преобразователи сигналов и называются аналоговыми микропроцессорами. Аналоговый сигнал, преобразованный в цифровую форму, обрабатывается в реальном масштабе времени и передается на выход обычно в аналоговой форме через цифро-аналоговый преобразователь^[40].

6. По характеру временной организации работы

6.1 Синхронные
6.2 Асинхронные
6.3 Комбинированные

В синхронных процессорах начало и конец выполнения операций задаются устройством управления. Время выполнения операций в этом случае не зависит от вида выполняемых команд и величин операндов.
Асинхронные микропроцессоры позволяют начало выполнения каждой следующей операции определить по сигналу фактического окончания выполнения предыдущей операции^[41].

7. По организации структуры

7.1 Одномагистральные
7.2 Многомагистральные

В одномагистральных процессорах все устройства имеют одинаковый интерфейс и подключены к единой информационной магистрали, по которой передаются коды данных, адресов и управляющих сигналов. В многомагистральных устройства группами подключаются к своей информационной магистрали. Это позволяет осуществить одновременную передачу информационных сигналов по нескольким магистралям. Такая организация систем усложняет их конструкцию, однако увеличивает производительность.

8. В зависимости от функционального назначения (процессоры узкого назначения):

8.1 Арифметический процессор
8.2 Буферный процессор
8.3 Интерфейсный процессор
8.4 Лингвистический процессор
8.5 Процессор передачи данных
8.6 Терминальный процессор и др^[42].

Буферный процессор — это процессор, реализующий промежуточную обработку данных, которыми обмениваются центральный процессор или центральная ЭВМ с устройствами ввода-вывода.

Лингвистический процессор – это компьютерная программа, которая каким-либо образом преобразует входной текст на естественном языке.

В этой главе мы описали основные функции процессора — обработку команд и управление узлами компьютера, перечислили основные элементы, составляющие устройство процессора, и осуществляющие действия, необходимые для его функционирования. Главными составляющими процессора являются арифметическое логическое устройство и устройство управления, совокупность которых образует ядро процессора.

Мы поэтапно рассмотрели основной алгоритм работы процессора персонального компьютера, на основе которого выполняются функции процессора. Также для лучшего понимания алгоритма была более подробно изучена операция выборки-выполнения, которую называют циклом выборки-выполнения, или машинным циклом. 

Проведённая нами классификация процессоров даёт возможность наглядно представить разнообразие характеристик, функций и применений процессоров, что подчёркивает их универсальность и незаменимость в современной жизни.

ГЛАВА 3. АРХИТЕКТУРЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРОЦЕССОРА

3.1 Архитектура фон Неймана

Большинство современных процессоров для персональных компьютеров, как правило, основаны на той или иной версии циклического процесса последовательной обработки информации, изобретенного Джоном фон Нейманом.

Рисунок 3.1 – Схематичное изображение процессора фон Неймана (память, УУ, АЛУ, аккумулятор, ввод/вывод)^[43].

Циклический процесс обработки информации фон Неймана включает следующие этапы^[44]:

1. Процессор выставляет номер, который хранится в регистре счетчика команд на адресной шине, и дает памяти команду чтения^[45];
2. Выставленный номер является адресом для памяти. Память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, которое хранится по этому адресу на шине данных, и объявляет о готовности;
3. Процессор получает номер от шины данных, интерпретирует его как команду (инструкцию) из командной системы и выполняет ее;
4. Если последняя команда не нарушает последовательность, процессор увеличивает число, которое хранится в счетчике команд, на единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице). В результате там формируется адрес следующей команды;
5. Цикл начинается заново с первого пункта.

Этот цикл выполняется стабильно, и его называют процессом, откуда и пошло название устройства^[46].

Архитектура фон Неймана была построена в соответствии со следующими принципами:

1. Принцип однородности памяти.

Команды и данные хранятся в одной и той же памяти и различить их можно только по методу использования, то есть одно и то же значение в ячейке памяти может использоваться и как данные, и как команда, и как адрес в зависимости лишь от способа обращения к нему^[47].

Такое строение памяти процессора позволяет производить над командами те же операции, что и над числами. Такой приём называют модификацией команд, но с позиций современного программирования он не приветствуется^[48]. Причиной является то, что совместное использование шины для памяти программ и памяти данных приводит к узкому месту архитектуры фон Неймана^[49], заключающееся в ограничении пропускной способности между процессором и памятью.

На схеме, изображённой на рисунке 3.2, показано расположение оперативной памяти (RAM) относительно центрального процессора персонального компьютера (CPU), при котором можно с лёгкостью заметить это «узкое место»^[50].

Рисунок 3.2 – Представление оперативной памяти в соответствии с архитектурой фон Неймана.

Вследствие того, что память программ и память данных не могут быть доступны в один и тот промежуток времени, пропускная способность канала «процессор-память» существенно ограничивает скорость работы процессора — гораздо сильнее, чем если бы программы и данные хранились в разных местах^[51].

Более полезным является другое следствие принципа однородности, когда команды одной программы могут быть получены как результат выполнения другой программы. Эта возможность лежит в основе трансляции — перевода текста программы с языка высокого уровня на язык низкого уровня конкретной вычислительной машины^[52].

2. Принцип двоичного кодирования.

Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов (двоичных цифр, битов) и разделяется на единицы, называемые словами.

3. Принцип адресности.

Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек, причём процессору в произвольный момент доступна любая из них. Двоичные коды разделяются на единицы информации, называемые словами, и хранятся в ячейках памяти, для доступа к ним используются номера соответствующих ячеек — адреса^[53].

3. Принцип программного управления.

Все вычисления, которые предусматриваются алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, которая состоит из последовательности управляющих слов — команд. Команды программы хранятся в последовательных ячейках памяти вычислительной машины и выполняются в естественной последовательности, то есть в порядке их положения в программе. При необходимости, с помощью специальных команд, эта последовательность может быть изменена^[54].

Первыми компьютерами, в которых были реализованы основные особенности архитектуры фон Неймана, были^[55]:

1. Прототип — Манчестерская малая экспериментальная машина — Манчестерский университет, Великобритания, 21 июня 1948 года;
2. EDSAC — Кембриджский университет,1949 год;
3. BINAC — США, 1949 год;

К разновидностям архитектуры фон Неймана относятся конвейерная архитектура, суперскалярная архитектура, CISC- и RISC-архитектуры процессора.

Архитектура конвейера была введена в центральный процессор с целью его ускорения^[56]. 

Обычно для выполнения каждой команды требуется выполнить некоторое количество одних и тех же операций, например: выбор команды ОЗУ, расшифровка команды, адресация операнда в ОЗУ, выбор операнда ОЗ, выполнение команды, регистрация результата в ОЗУ. Каждая из этих транзакций сравнивается с одним этапом конвейера. Появление этой технологии привело к существенному увеличению производительности за счёт возможности выполнения нескольких машинных команд за один тактовый период процессора.

Сравнительная схема последовательного и конвейерного процессоров представлена на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 – Схема последовательного процессора и процессора с конвейером команд.

Грубо говоря, конвейерная архитектура представляет собой несколько параллельно выполняемых действий за один такт^[57].  Увеличение количества однообразных действий, выполняемых одновременно, позволяет повысить производительность процессора. В идеальном случае производительность процессора с N — ступенчатым конвейером команд в N раз больше производительности последовательного процессора, т.е. без конвейера команд^[58]. Однако, существует определенный естественный предел роста числа исполнительных устройств, при превышении которого производительность процессора практически перестает расти, а исполнительные устройства простаивают.

3.2 Параллельная архитектура

Архитектура фон Неймана в любой своей форме имеет один недостаток, который состоит в её последовательности. Независимо от размеров массива данных, который требуется обработать, каждый его байт должен пройти через центральный процессор, даже если по всем байтам массива требуется выполнить одну и ту же операцию – это ранее упомянутое «узкое место» архитектуры фон Неймана.

Для решения этой проблемы были предложены альтернативные варианты архитектур процессоров, среди которых была классификация Флинна — одна из самых ранних и наиболее известных классификаций архитектур вычислительных систем. В основу классификации положено понятие потока — последовательности, под которой понимается последовательность данных или команд, обрабатываемых процессором.

Рассматривая число потоков данных и потоков команд, Флинн предложил рассматривать следующие классы архитектур: MIMD, SIMD, SISD, MISD.

Архитектура SISD (Single Instruction — Single Data)  — «один поток команд, один поток данных». Это описание архитектуры компьютерной системы, подразумевающее исполнение одним процессором одного потока команд, который обрабатывает данные, хранящиеся в одной памяти.

Архитектура SIMD (Single Instruction — Multiple Data) — «один поток команд, много потоков данных» — архитектура, подразумевающая исполнение одной текущей команды несколькими процессорами. Эта команда выбирается из памяти центральным контроллером SIMD-системы, b работает над разными элементами данных. Для этого каждый процессор имеет ассоциированную с ним память, где хранятся массивы однородных данных.

Архитектура MISD (Multiple Instruction — Single Data) — «много потоков команд, один поток данных» – архитектура, в которой данные подаются на набор процессоров, каждый из которых исполняет свою программу их обработки. Подобная архитектура ещё никогда не была реализована.

Архитектура MIMD (Multiple Instructions — Multiple Data) — «много потоков команд, много потоков данных». В этой архитектуре набор процессоров независимо выполняет различные наборы команд, обрабатывающих различные наборы данных. Системы в архитектуре MIMD делятся на системы с распределённой памятью, к которым относятся кластеры и системы с совместно используемой памятью^[59]. У этой классификации есть очевидные недостаток – данный класс очень перегружен, так как в него вошли все многопроцессорные системы. При этом они существенно отличаются по ряду признаков (числом процессоров, природе и топологией и видами связей между ними, способами организации памяти и технологиями программирования).

В данной главе мы рассмотрели две основные архитектуры процессора – последовательную архитектуру или архитектуру Джона фон Неймана, а также параллельную архитектуру, которая представляет собой многопроцессорную структуру, призванную ускорить функционирование процессора посредством параллельного выполнения нескольких операций. Были выявлены сильные и слабые стороны каждой из архитектур: замедление работы процессора из-за прохождения всей информации через канал «процессор-память» в архитектуре фон Неймана и невозможность реализации всех идей в параллельной архитектуре.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Внедрение и широкое использование средств вычислительной техники является одним из главных факторов ускорения научно-технического, и на данный момент широко распространено во всём мире. Наиболее значимым среди прочей вычислительной техники является персональный компьютер, прочно укоренившийся в повседневной жизни практически каждого городского жителя. Именно массовое производство и постоянное усовершенствование его главного функционального элемента – процессора – сделало персональный компьютер столь популярным.

В ходе данной курсовой работы мы изучили историю создания процессора персонального компьютера, основные понятия, определяющие его работу, и определили его назначение.

Центральный процессор (ЦП) – это центральное устройство компьютера, которое выполняет операции по обработке данных и управляет периферийными устройствами компьютера.

Также в данной работе были рассмотрены основные функции центрального процессора ПК, которые состоят в обработке данных в соответствии с прописанной программой и программном управлением работой всех устройств компьютера. Были перечислены функциональные элементы процессора, благодаря которым осуществляется работа алгоритма обработки данных: арифметико-логическое и управляющее устройства, которые вместе образуют ядро процессора, блок регистров, кэш-память процессора, схема управления и внутренняя шина данных.

Мы изучили характеристики процессоров, среди которых выявили наиболее значимые: производительность, которая основана на тактовой частоте, разрядности и количестве ядер процессора, а также особенностях архитектуры. На основании данных характеристик была составлена и изучена классификация процессоров, дающая представление о разнообразии характеристик и направлений применения процессоров.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ

БИБЛИОГРАФИЯ

1 А. Алексеев, Г. Евсеев, В. Мураховский, С. Симонович. Новейший самоучитель работы  на компьютере. – М.: Десс,1999.
URL: http://bookre.org/reader?file=522890&pg=4 (Дата обращения 12.02.2020)

2. Воройский Ф.С. Информатика. Энциклопедический словарь-справочник: введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии в терминах и фактах. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. 
URL: http://metodichka.x-pdf.ru/15informatika/215492-16-informatika-enciklopedicheskiy-sistematizirovanniy-slovar-spravochnik-vvedenie-sovremennie-informacionnie-telekommunikac.php (Дата обращения 12.02.2020)

3. Кузин А.В., Пескова С.А. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по группе специальностей «Автоматизация и управление» – М.: Инфра-М, 2006. – 350 с.

4. Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. Третье издание. М.: Энергоатомиздат, 1991. URL: http://bookre.org/reader?file=1238867&pg=10 (Дата обращения 12.02.2020)

5. Herman H. Goldstine. The Computer from Pascal to von Neumann. — Princeton University Press, 1980. — 365 p. — ISBN 9780691023670.

6. William Aspray. John von Neumann and the Origins of Modern Computing. — MIT Press, 1990. — 394 p. — ISBN 0262011212.

ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСЫ

1. Устройство и основные характеристики процессора. URL: https://www.chaynikam.info/stat_cpu.html#harakteristiki
(Дата обращения 14.02.2020).

2. История разработки первого в мире микропроцессора. URL: https://masterok.livejournal.com/2822251.html (Дата обращения 12.02.2020)

3. Классификация микропроцессоров. URL:
https://textarchive.ru/c-2047099.html (Дата обращения 15.02.2020).

4. Лекция «Классификация микропроцессоров». URL:
http://mc-plc.ru/mps/klassifikaciya-mikroprocessorov.htm (Дата обращения 16.02.2020).

5. Микропроцессоры.
URL: https://www.e ope.ee/_download/euni_repository/file/2884/Kursus%20Mikroprotsessortehnika.zip/__10.html (Дата обращения 16.02.2020).

6. Классификация процессоров. URL:
https://studopedia.ru/4_4319_tema—klassifikatsiya-mikroprotsessorov.html
(Дата обращения 16.02.2020).

7. Центральный процессор – назначение и характеристики. URL: https://wi-tech.ru/protsessory/tsentralnyj/#i-2 (Дата обращения 14.02.2020).

8. PPT online/ Информационные технологии. Счёт в древнем мире. URL: https://en.ppt-online.org/257964 (Дата обращения 13.02.2020).

9. Студопедия/ Понятие машинной команды. URL: https://studopedia.ru/20_55696_ponyatie-mashinnoy-komandi-rol-adresnoy-chasti-komandi.html (Дата обращения 13.02.2020).

10. Процессоры. Что это такое. История развития. URL: https://pikabu.ru/story/protsessoryi_chto_yeto_takoe_istoriya_razvitiya_5584369 (Дата обращения 13.02.2020).

11. Что такое разрядность процессора. URL: https://compcpu.ru/stati/chto-takoe-razryadnost-processora-32-64/
(Дата обращения 14.02.2020).

12. О разрядности процессоров. URL:
https://www.ixbt.com/cpu/cpu-bitness.shtml (Дата обращения 14.02.2020).

13. Общие принципы организации и работы компьютеров. URL: http://book.kbsu.ru/theory/chapter2/1_2.html (Дата обращения 12.02.2020).

14. Микросхемы – кремниевое сердце электроники. URL: https://postnauka.ru/faq/154730 (Дата обращения 12.02.2020).

15. Что такое процессор. Ядро процессора. URL: https://mediapure.ru/matchast/chto-takoe-centralnyj-processor/ (Дата обращения 12.02.2020).

16. Юлия Абдулбарова. Что такое арифметико-логическое устройство. URL: https://www.syl.ru/author/47188 (Дата обращения 12.02.2020).

17. Как работает процессор: краткая суть функциональности CPU. URL: http://profi-user.ru/kak-rabotaet-cpu/ (Дата обращения 12.02.2020).

18. Арифметико-логическое устройство. URL: https://studopedia.ru/3_207166_arifmetiko-logicheskoe-ustroystvo.html (Дата обращения 12.02.2020).

19. Изучение элементов и систем автоматики , а также специального программного обеспечения// Лекция «Внутреннее строение микропроцессора» . URL: http://mc-plc.ru/mps/vnutrennee-stroenie-mikroprocessora.htm (Дата обращения 12.02.2020).

20. Большая Энциклопедия Нефти и Газа/Внутренняя шина. URL: https://www.ngpedia.ru/id603916p1.html (Дата обращения 12.02.2020).

21. Информатика и информационные технологии //Сравнительная характеристика ОЗУ и ПЗУ. URL:http://junior.ru/wwwexam/pamiat/pamiat4.htm (Дата обращения 12.02.2020).

22. Как работает процессор: краткая суть функциональности CPU. URL: http://profi-user.ru/kak-rabotaet-cpu/ (Дата обращения 12.02.2020).

23. Процессор. Подробное изложение. URL:http://www.gm4.ru/pril/shamardin2/cpupodr.html (Дата обращения 13.02.2020).

24. Принципы фон Неймана. URL: https://studopedia.ru/2_43061_printsipi-fon-neymana.html ( Дата обращения 13.02.2020).

25. Floating-Point Operations Per Second/ URL: https://en.wikichip.org/wiki/flops (Дата обращения 14.02.2020).

1. История разработки первого в мире микропроцессора. URL: https://masterok.livejournal.com/2822251.html (Дата обращения 12.02.2020) ↑

2. История появления и развития процессоров для компьютеров

   https://domcomputer.ru/interesno-o-kompyuterah/istoriya-poyavleniya-i-razvitiya-protsessorov-dlya-kompyuterov.html (Дата обращения 12.02.2020) ↑

3. Воройский Ф.С. Информатика. Энциклопедический словарь-справочник: введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии в терминах и фактах. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. 
   URL: http://metodichka.x-pdf.ru/15informatika/215492-16-informatika-enciklopedicheskiy-sistematizirovanniy-slovar-spravochnik-vvedenie-sovremennie-informacionnie-telekommunikac.php (Дата обращения 12.02.2020) ↑

4. Общие принципы организации и работы компьютеров. URL: http://book.kbsu.ru/theory/chapter2/1_2.html (Дата обращения 12.02.2020) ↑

5. Микросхемы – кремниевое сердце электроники. URL: https://postnauka.ru/faq/154730 (Дата обращения 12.02.2020) ↑

6. Что такое процессор. Ядро процессора. URL: https://mediapure.ru/matchast/chto-takoe-centralnyj-processor/ (Дата обращения 12.02.2020) ↑

7. Производительность процессора и характеристики его компонентов. URL: http://tehnopandaru.g-k2.ru/ru/lab/know/complect/proc/behaviour-cpu (Дата обращения 14.02.2020) ↑

8. Floating-Point Operations Per Second/ URL: https://en.wikichip.org/wiki/flops (Дата обращения 14.02.2020) ↑

9. Что такое тактовая частота процессора и на что она влияет. URL: https://comp-security.net/%D1%87%D1%82%D0%BE-%D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5-%D1%82%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F-%D1%87%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%82%D0%B0-%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B5%D1%81%D1%81%D0%BE%D1%80/ (Дата обращения 14.02.2020) ↑

10. Что такое разрядность процессора. URL: https://compcpu.ru/stati/chto-takoe-razryadnost-processora-32-64/ (Дата обращения 14.02.2020) ↑

11. О разрядности процессоров. URL: https://www.ixbt.com/cpu/cpu-bitness.shtml (Дата обращения 14.02.2020) ↑

12. Устройство и основные характеристики процессора. URL: https://www.chaynikam.info/stat_cpu.html#harakteristiki (Дата обращения 14.02.2020) ↑

13. Центральный процессор – назначение и характеристики. URL: https://wi-tech.ru/protsessory/tsentralnyj/#i-2 (Дата обращения 14.02.2020) ↑

14. IT-World: Нужна ли видео-карта для работы. URL: https://www.it-world.ru/tech/admin/120195.html (Дата обращения 14.02.2020) ↑

15. Нормальная температура процессоров разных производителей. URL: https://lumpics.ru/normal-operating-temperature-processors-from-different-manufacturers/ (Дата обращения 14.02.2020) ↑

16. Scott McCartney. ENIAC: The Triumphs and Tragedies of the World’s First Computer. — Berkley Books, 2001. — 262 p. — ISBN 9780425176443 ↑

17. Юлия Абдулбарова. Что такое арифметико-логическое устройство. URL: https://www.syl.ru/author/47188 (Дата обращения 12.02.2020) ↑

18. Как работает процессор: краткая суть функциональности CPU. URL: http://profi-user.ru/kak-rabotaet-cpu/ (Дата обращения 12.02.2020) ↑

19. Арифметико-логическое устройство. URL: https://studopedia.ru/3_207166_arifmetiko-logicheskoe-ustroystvo.html (Дата обращения 12.02.2020) ↑

20. Изучение элементов и систем автоматики , а также специального программного обеспечения// Лекция «Внутреннее строение микропроцессора» . URL: http://mc-plc.ru/mps/vnutrennee-stroenie-mikroprocessora.htm

    (Дата обращения 12.02.2020) ↑

21. Большая Энциклопедия Нефти и Газа/Внутренняя шина. URL: https://www.ngpedia.ru/id603916p1.html (Дата обращения 12.02.2020) ↑

22. Информатика и информационные технологии //Сравнительная характеристика ОЗУ и ПЗУ. URL:http://junior.ru/wwwexam/pamiat/pamiat4.htm (Дата обращения 12.02.2020) ↑

23. Как работает процессор: краткая суть функциональности CPU. URL: http://profi-user.ru/kak-rabotaet-cpu/ (Дата обращения 12.02.2020) ↑

24. Wikipedia/ Cache control instruction. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Cache_control_instruction

    (Дата обращения 12.02.2020) ↑

25. Как работает процессор: краткая суть функциональности CPU. URL: http://profi-user.ru/kak-rabotaet-cpu/ (Дата обращения 12.02.2020) ↑

26. Структурная схема и регистры процессоров. URL: https://helpiks.org/6-83957.html (Дата обращения 12.02.2020) ↑

27. Примеры структур простейшего процессора. URL: https://studfile.net/preview/3644298/page:8/ (Дата обращения 12.02.2020) ↑

28. Примеры структур простейшего процессора. URL: https://studfile.net/preview/3644298/page:8/ (Дата обращения 11.02.2020) ↑

29. Примеры структур простейшего процессора. URL: https://studfile.net/preview/3644298/page:8/ (Дата обращения 12.02.2020) ↑

30. Примеры структур простейшего процессора. URL: https://studfile.net/preview/3644298/page:8/ (Дата обращения 12.02.2020) ↑

31. Процессор. Подробное изложение. URL:http://www.gm4.ru/pril/shamardin2/cpupodr.html (Дата обращения 13.02.2020) ↑

32. Процессор. Подробное изложение. URL:http://www.gm4.ru/pril/shamardin2/cpupodr.html (Дата обращения 13.02.2020) ↑

33. Классификация процессоров. URL: https://mylektsii.ru/13-46882.html (Дата обращения 16.02.2020) ↑

34. Основные сведения о процессоре. URL: http://samzan.ru/127070 (Дата обращения 16.02.2020) ↑

35. Лекция «Классификация микропроцессоров». URL:http://mc-plc.ru/mps/klassifikaciya-mikroprocessorov.htm (Дата обращения 16.02.2020) ↑

36. Микропроцессоры. URL: https://www.e-ope.ee/_download/euni_repository/file/2884/Kursus%20Mikroprotsessortehnika.zip/__10.html (Дата обращения 16.02.2020) ↑

37. Классификация процессоров. URL: https://studopedia.ru/4_4319_tema—klassifikatsiya-mikroprotsessorov.html (Дата обращения 16.02.2020) ↑

38. Классификация микропроцессоров. URL: https://textarchive.ru/c-2047099.html (Дата обращения 15.02.2020) ↑

39. Лекция «Классификация микропроцессоров». URL:http://mc-plc.ru/mps/klassifikaciya-mikroprocessorov.htm (Дата обращения 16.02.2020) ↑

40. Лекция «Классификация микропроцессоров». URL:http://mc-plc.ru/mps/klassifikaciya-mikroprocessorov.htm (Дата обращения 16.02.2020) ↑

41. Принцип программного управления. URL: https://vunivere.ru/work67660/page5 (Дата обращения 16.02.2020) ↑

42. Энциклопедический систематизированный словарь-справочник «Введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии»

    http://metodichka.x-pdf.ru/15informatika/215492-16-informatika-enciklopedicheskiy-sistematizirovanniy-slovar-spravochnik-vvedenie-sovremennie-informacionnie-telekommunikac.php (Дата обращения 17.02.2020) ↑

43. PPT online/ Информационные технологии. Счёт в древнем мире. URL: https://en.ppt-online.org/257964 (Дата обращения 13.02.2020) ↑

44. Студопедия/ Понятие машинной команды. URL: https://studopedia.ru/20_55696_ponyatie-mashinnoy-komandi-rol-adresnoy-chasti-komandi.html (Дата обращения 13.02.2020) ↑

45. Процессоры. Что это такое. История развития. URL: https://pikabu.ru/story/protsessoryi_chto_yeto_takoe_istoriya_razvitiya_5584369 (Дата обращения 13.02.2020) ↑

46. Central processor. URL: http://tadviser.com/index.php/Article:Central_processor ( Дата обращения 13.02.2020) ↑

47. Википедия/ Архитектура фон Неймана. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%80%D1%85%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0_%D1%84%D0%BE%D0%BD_%D0%9D%D0%B5%D0%B9%D0%BC%D0%B0%D0%BD%D0%B0 ( Дата обращения 13.02.2020) ↑

48. Принципы фон Неймана. URL: https://studopedia.ru/2_43061_printsipi-fon-neymana.html ( Дата обращения 13.02.2020) ↑

49. William Aspray. John von Neumann and the Origins of Modern Computing. — MIT Press, 1990. — 394 p. — ISBN 0262011212. ↑

50. Производительность подсистемы памяти. URL: https://overclockers.ru/lab/show/15271/Proizvoditelnost_podsistemy_pamyati (Дата обращения 13.02.2020) ↑

51. (Дата обращения 13.02.2020) ↑

52. Блог компании IBM/ Когнитивные вычисления. URL: https://habr.com/ru/company/ibm/blog/276855/ (Дата обращения 13.02.2020) ↑

53. Архитектура компьютера. Принципы фон Неймана. URL: https://interneturok.ru/lesson/informatika/8-klass/bkompyuter-kak-universalnoe-sredstvo-obrabotki-informaciib/arhitektura-kompyutera-printsipy-fon-neymana-logicheskie-uzly-kompyutera-vypolnenie-programmy (Дата обращения 13.02.2020) ↑

54. Вики/ Архитектура фон Неймана. URL: (Дата обращения 13.02.2020) https://wiki2.org/ru/%D0%90%D1%80%D1%85%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0_%D1%84%D0%BE%D0%BD_%D0%9D%D0%B5%D0%B9%D0%BC%D0%B0%D0%BD%D0%B0 (Дата обращения 13.02.2020) ↑

55. William Aspray. John von Neumann and the Origins of Modern Computing. — MIT Press, 1990. — 394 p. — ISBN 0262011212. ↑

56. Яндекс/ Процессоры. Что это такое. История развития. URL: https://zen.yandex.ru/media/id/5d1ca973fd076900ae7cd57a/processory-chto-eto-takoe-istoriia-razvitiia-5d1cb5abb96ef500ae253049 (Дата обращения 13.02.2020) ↑

57. Хабр/ Немного о процессорах. URL: https://habr.com/ru/post/316520/ (Дата обращения 13.02.2020) ↑

58. Организация центральных процессоров. URL: http://bagdar.info/organizaciya-centralenih-processorov-cpu—central-processing-u.html (Дата обращения 13.02.2020) ↑

59. НОУ ИНТУИТ/ Лекция «Состояние и перспективы развития вычислительных систем и проектных технологий их создания». URL: https://www.intuit.ru/studies/courses/3456/698/lecture/14122?page=2 (Дата обращения 16.02.2020) ↑

На этой странице сайта вы найдете ответы на вопрос Интегральная схема исполняющая машинные инструкции главная часть аппаратного обеспечения компьютера?,
относящийся к категории Информатика. Сложность вопроса соответствует базовым
знаниям учеников 5 — 9 классов. Для получения дополнительной информации
найдите другие вопросы, относящимися к данной тематике, с помощью поисковой
системы. Или сформулируйте новый вопрос: нажмите кнопку вверху страницы, и
задайте нужный запрос с помощью ключевых слов, отвечающих вашим критериям.
Общайтесь с посетителями страницы, обсуждайте тему. Возможно, их ответы
помогут найти нужную информацию.

Купили компьютер, что с ним делать.

Компьютер – устройство или система, способное выполнять заданную, чётко определённую изменяемую последовательность операций. Это чаще всего операции численных расчётов и манипулирования данными, однако, сюда относятся и операции ввода-вывода. Описание последовательности операций называется программой. Согласитесь с одной стороны понятное, с другой — не очень ясное определение слова компьютер. Давайте разберемся, что это и как этим пользоваться.

2. Системный блок (физически представляет основу, которая наполнена аппаратным обеспечением для создания компьютера), это сбор комплектующих, которые соединены между собой и обеспечивают работоспособность системного блока и характеризуют его производительность.
 

Системный блок состоит из:
 

• — Материнская плата (сложная многослойная печатная плата, являющаяся основой построения вычислительной системы (компьютера)), это одна из основных деталей на которую устанавливаются основные комплектующие ПК. ( Особенности выбора материнской платы )

• — Процессор и кулер (электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Иногда называют микропроцессором или просто процессором.). Это сердце компьютера, отвечающее за работоспособность, скорость обработки информации и другие процессы компьютера. Кулер, устанавливаемый на процессор служит для его охлаждения, поскольку при нагрузках процессор достигает температур до критических 70-80 градусов, поэтому основной задачей кулера является удержание температуры в рабочем диапазоне.

• — Оперативная память ОЗУ — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой во время работы компьютера хранится выполняемый машинный код (программы), а также входные, выходные и промежуточные данные, обрабатываемые процессором и называется оперативной памятью.

• — Жесткий диск НЖМД — запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

• — Видеокарта — устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера (или самого адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора. Первые мониторы, построенные на электронно-лучевых трубках, работали по телевизионному принципу сканирования экрана электронным лучом, и для отображения требовался видеосигнал, генерируемый видеокартой.

• — Оптический привод — устройство, имеющее механическую составляющую, управляемую электронной схемой и предназначенное для считывания и (в большинстве современных моделей) записи информации с оптических носителей информации в виде пластикового диска с отверстием в центре (компакт-диск, DVD и т. д.); процесс считывания/записи информации с диска осуществляется при помощи лазера.

.

• — Корпус и блок питания — вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электрической энергией постоянного тока, путём преобразования сетевого напряжения до требуемых значений.

3. Клавиатура — комплект расположенных в определенном порядке клавиш для управления каким-либо устройством или для ввода данных. Как правило, кнопки на клавиатуре, нажимаются пальцами рук.

5. Компьютерные колонки – акустика, как правило, активная (с установленным внутри активным усилителем), подключаемая к компьютеру для воспроизведения звучания.

 

В современном мире достаточно сложно представить себе жизнь без компьютера, либо других современных гаджетов. Почему компьютеры на сегодняшний день до сих пор популярны в Беларуси? Не один год, ноутбуки, а так же планшеты пытались вытеснить стационарные компьютеры с рынка, так или иначе, это им не удалось.  Одной из причин является стоимость. На сегодняшний день компьютер, относительно цены на схожие по параметрам ноутбуки сильно выигрывает в ценовой гонке. Судите сами, можно купить, к примеру — популярные конфигурации среднего ценового диапазона ноутбуков (процессор Intel Core i3, оперативная память 4GB, жесткий диск 500Gb и дискретная видеокарта GT840 2048MB.) по цене начиная от  9 500 000 http://pcmarket.by/catalog/noutbuki:

— Ноутбук Acer Aspire E5-572G-36YA (NX.MQ0EU.015) (http://pcmarket.by/products/acer-aspire-e5-572g-36ya)

 — Ноутбук Lenovo Z50-70 (59436363) (http://pcmarket.by/catalog/noutbuki-lenovo)

При этом если сделать выборку по стационарным компьютерам с параметрами процессор Intel Core i3, оперативная память 4GB, жесткий диск 1000Gb и дискретная видеокарта GT740 2048MB — http://pcmarket.by/products/Intel-Core-i3-4130-12003  мы получаем сумму в 7500 000, что на 2000 000 меньше стоимости ноутбука. Согласитесь 2 миллиона это существенная разница, при этом компьютер будет работать куда шустрее, чем ноутбук, жесткий диск при этом будет в 2 раза большего объема, процессор будет мощнее, видеокарта так же будет мощнее. Поэтому цена на компьютеры как раз и делает покупку последнее более привлекательной.

В итоге купить компьютер становится не только выгодно, но и неприятности с дефектами, вызванными внешними факторами решаются куда дешевле, чем в ноутбуках, а так же немаловажным фактором остается всё-таки производительность и возможность модернизации настольных компьютеров.

Теперь непосредственно о том, когда покупка компьютера осуществлена. Независимо от конфигурации выбранного товара, что с ним необходимо сделать. Вот компьютер у Вас дома, начинаем с подключения. Любой настольный компьютер, как правило, требует наличие рядом 3-х и более розеток с напряжением в 220 вольт.

Сначала подключаем силовой провод к системному блоку (рис 1.) 

и вставляем в розетку. Далее вставляем силовой провод в монитор (рис. 2) и вставляем в розетку номер 2.

Далее необходимо соединить монитор с компьютером, вариаций соединения, как правило, предостаточно, это может быть VGA-VGA, VGA-VGA через переходник DVI, DVI-DVI, HDMI-DHMI и т.д. Но основное соединение, которое используется в компьютерах, купленных в Беларуси на сегодняшний день это VGA-VGA (рис. 3). 

Тут стоит отметить, что при покупке компьютера, Вам не стоит сильно вникать в тонкости соединения системного блока с монитором, даже если он у Вас совсем старый ЭЛТ, способ подключения с новым компьютером проблемой не станет, так как производители видеокарт в комплекте поставки предусматривают все вариации соединения, как со старыми мониторами, так и с новыми.
Далее необходимо подключить клавиатуру, мышь и колонки. Вариаций соединения клавиатуры и мыши только две. Разъем PS-2 (для мыши зеленого цвета, для клавиатуры фиолетового рис. 4) или USB соединение (рис. 5). 

Первое что мы делаем, это определяем, какие разъемы в купленной вами мыши и клавиатуре. Если это разъемы PS-2, подключаем каждое гнездо в свое цветовое решение на задней части системного блока (рис. 6), если это соединение USB соответственно  в любой USB разъем.  Обращаем Ваше внимание, что штекеры на клавиатуре и мыши могут комбинироваться, например мышь может быть USB, а клавиатура PS-2, в этом случае подключаем каждое устройство в свой разъем. Колонки, как правило, подключаются в 3-ю свободную розетку с напряжением в 220 вольт – это есть их питание, а штекер mini jack зеленого цвета (рис. 7) подключается к разъему соответствующего цвета в задней части системного блока. Есть еще одна вариации подключения акустической системы к настольному компьютеру, это подключение через USB, такая акустика не имеет провода питания, это самое питание она получает через разъем USB, такую акустику достаточно просто вставить в разъем и она начнет свою работу.

После того как выполнены все 3 пункта описанные выше, можно приступать к включению компьютера. Обращаем Ваше внимание, что на некоторых блоках питания установленных в компьютер, присутствует кнопка включения питания (рис. 8), 

Вам необходимо посмотреть на задней части компьютеры, возле силового разъема наличие такой кнопки, если она есть, перевести ее в режим работы, после чего нажатием кнопки включения на лицевой панели корпуса включить компьютер, если ее нет, достаточно просто нажать на кнопку включения компьютера и все должно заработать.

Помимо соединения стандартного набора устройств, к компьютеру так же можно подключать и периферийные устройства. Самые популярные на сегодняшний день это: принтеры либо МФУ и сетевая карта Wi-Fi.  
 

Принтеры и МФУ подключаются очень просто, в большинстве случаев имеют силовой кабель и кабель соединения с компьютером.  Силовой как Вы поняли, подключается одной стороной к принтеру, вторая сторона провода — это вилка розетки, которая подключается в сеть с напряжением в 220 вольт. Интерфейс соединения с компьютером принтера либо МФУ, как правило, USB.

Сетевые карты Wi-Fi в Беларуси представлены 2-мя типами интерфейс. USB либо PCI, основным отличием в подключении является то, что USB как правило это внешние сетевые карты Wi-Fi, напоминающие обычную флешь карту, а PCI внутренние, которые устанавливаются путем монтажа в соответствующий разъем материнской платы.  Как правило, внутренние сетевые карты имеют различные вариации работы, могут быть как одно антенными, так и двух, трех антенные, что дает возможность использовать беспроводной интернет с менее мощным сигналом.

Операционная система
Вот мы немного и разобрались с подключением и установкой компьютера. Что же дальше. После включения мы видим загрузку операционной системы (Операционная система — комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами вычислительного устройства и организации взаимодействия с пользователем.).  На сегодняшний день в Беларуси устанавливается на компьютеры, как правило, версии Windows 7 и Windiws 8.1. ( Что такое BIOS БИОС в Windows ) . Но продаются и iMac от компании Apple. Там другая операционная система. Для тех, кто не знает, это та компания, которая производит iPhone.
Если Вы новичок в работе с ОС, мы рекомендуем почитать соответствующую литературу по работе с той или иной операционной системой. А так же, в каждой операционной системе, установленной на компьютер, присутствует справочник по работе в ней, вызывается, как правило, клавишей F1, там Вы так же можете читать ту или иную полезную информацию. Вообще сама операционная система Windows, после включения ПК предстаёт перед глазами пользователя в виде рабочего стола. Рабочий стол отображает папки, ярлыки, меню пуск, панель управления. Сама операционная система состоит из окон. Окно – это область, очерченная на экране, которая отображает информацию связанной с этим окном программой. Окна операционно системы могут быть нескольких типов: диалоговые, окна папок, рабочие, справочной системы и т.д.  Для того что бы работать с операционной системой надо понять вообще суть работы этой системы, поэтому все же стоит изучить досконально всю информацию. Что касательно использования ОС в компьютерах в домашних условиях, необходимо отметить, что корректная работа ОС на компьютере, как правило, зависит от грамотности пользователя.  Нельзя просто так взять, купить и начать использовать компьютер, так как операционная система достаточно хрупка, постоянно подвергается вирусным атакам, некорректная работа может привести к выходу операционной системы из строя в считанные минуты.  Основные проблемы, с которыми сталкиваются новички при покупке компьютера с работой в ОС:
 

— Установка игр и программ на системный диск. Вся информация, которая присутствует на компьютере, находится на жестком диске. Буквенное обозначение разделов жесткого диска в системе выглядит так: «С», «D» и т.д. Количество разделов и объем памяти в жестком диске, задаются при установке операционной системе в зависимости от пожелания пользователя. Чаще всего жесткий диск разбивается на 2 раздела: диск C (системный – куда устанавливается ОС и программы), и диск «D» (для хранения и записи информации). Так вот диск «C» — имеет ограниченный объем, и установка игр и дополнительных программ на него не желательна, поскольку память диска C очень быстро заполняется и компьютер начинает работать не корректно. Поэтому. После покупки, устанавливайте игры и программы на диск «D».

— Вредоносные программы – вирусы. Компьютер постоянно подвергается вирусным атакам, особенно при использовании компьютера в сети интернет.  Избежать попадания таких программ на компьютер практически не избежать, сдержать их можно только качественными антивирусными программами. Однако установка лицензионного антивируса стоит приличных денег и все равно не дает 100% гарантии от попадания вредоносных программ на ПК. Из рекомендаций можно отметить следующие: постоянное сканирование и удаление вредоносных программ антивирусом, регулярная установка обновлений Вашего антивируса, ну и желательна покупка лицензионной программы.

— Установка обновлений на компьютер. Операционная система постоянно скачивает из сети интернет свежие обновления, хоть этот процесс Вы и не можете пощупать, но он постоянно происходит. После скачивания всех необходимых файлов, операционная система может просить Вас, с помощью всплывающего информационного окна, о том, что требуется установка обновлений, либо может принудительно при выключении компьютера начать устанавливать их самостоятельно.  В этом случае перед нами предстает окно выключения ПК с процессом установки обновлений. На этом этапе нельзя ни в коем случае выключать компьютер. Многие игнорируют эту рекомендацию, после выключения питания в момент установки обновлений, операционная система больше не будет загружаться.  В этом случае поможет либо восстановление ОС либо полная ее переустановка.

— Установка взломанных игр. Все читали в файлах установки игры фразу «перед установкой игры отключить антивирус» — это не с проста. Поскольку купленная игра требует ее взлома, чтобы все желающие могли получить доступ к той или иной программе, антивирус может при установке файл «кряк» (Кряки, представляющие собой патч, зачастую, заменяют лишь байты по определённым адресам, содержащим команды условного перехода, что позволяет избавиться от нежелательных действий со стороны программы, например, запроса регистрации или активации, наличия оригинального диска, переключения в режим ограниченной функциональности и т.д) Также, зачастую, достаточно лишь изменить одну или несколько переменных, отвечающих за информацию о регистрации/активации. Как правило, кряки создаются для того, чтобы все желающие могли получить доступ к той или иной программе.) определить его как вредоносную программу и удалить, вследствие чего взломанная игра не будет запускаться. Хотя отключение антивируса и не всегда связано с удалением «кряка». Антивирус слишком сильно контролирует систему, потому в ряде случаев и при установке легального ПО, например, видеодрайверов, а также игр есть рекомендация отключить антивирус — потому что он может помешать правильной установке.
 

Работа с системным блоком.
 

Системный блок – это сердце компьютера, в котором расположены основные детали. Системный блок с лицевой стороны, как правило, содержит 2 клавиши (включения/выключения и кнопки перезагрузки), а так же 2 или больше разъема USB для подключения различных устройств, выход для наушников и микрофона. По бокам или с одного любого бока чаще всего находятся воздуховоды (как и в ноутбуке), отвечающие за циркуляцию воздуха внутри системного блока. На задней части системного блока в основном располагаются порты, для подключения основных устройств, таких как клавиатура, мышь, акустика, монитор. Сам по себе системный блок требует к себе внимания только со стороны очистки деталей от скопившейся пыли. Чистку требуется проводить постоянно.  Системный блок работает по принципу пылесоса, он постоянно втягивает в себя большое количество воздуха, и соответственно пыли, которая в свою очередь скапливается на кулерах и на остальных деталях. Так как пыль является токопроводящим материалом, в большом количестве находясь на контактных платах, она может вызывать короткое замыкание контактов, а так же попадая на кулер, затрудняет вращение, что вызывает недостаточное охлаждение устройства и может привести системный блок к перегреву. Чистку системного блока выполнить в домашних условиях очень просто, для этого нам понадобится обычный пылесос, ватные палочки, мягкая кисточка, ну и может быть крестовая отвертка.
 

1.  Шаг 1. Снимаем боковую крышку(и) системного блока, снять ее достаточно просто, в зависимости от корпуса она либо может быть прикручена болтами либо открывается механическими защелками.
2.  Шаг 2. Пылесосом убираем основную пыль, которая скопилась целыми кусками, внимание, если Вы наводите пылесос на кулера, требуется сам вращательный элемент придерживать рукой, что бы он не вращался.
3.  Шаг 3. Ватной палочкой более тщательно убираем скопившуюся пыль с кулеров, не стоит до блеска пытаться очистить кулер, достаточно удалить максимально большее доступное количество пыли.
4.  Шаг 4. Мягкой кисточкой проходимся по основным платам, просто аккуратно сметая слой пыли.
5.  Шаг 5. Устанавливаем крышку корпуса на место. Все. Готово, Можно дальше пользоваться компьютером.

Монитор является устройством, которое выводит для Вас визуальную информацию. Что только не встретишь на экране: пыль, отпечатки пальцев, остатки еды, жирные пятна и т.д.  Необходимо очищать область экрана на мониторе не реже одного раза в неделю, поскольку пыль скопившаяся на экране вредит Вашему здоровью, вы же дышите, а в пыли присутствуют вредные вещества и микроорганизмы. Очищать экран желательно специальными средствами, салфетками, спреями и т.д.  Но если нет возможности купить эти средства можно обойтись теплой водой и безворсовой салфеткой. Внимание, монитор рекомендуется обесточить за 2 часа до начала чистки. В процессе эксплуатации не закрывайте специальные вентиляционные отверстия монитора, что бы обеспечить постоянную циркуляцию воздуха. Чаще всего, именно на монитор устанавливают Web — камеру.
 

— алфавитно-цифровую

— дополнительную цифровую

— функциональные

— служебные

— управления курсором

Клавиатура, как и мышь подвержена максимальной нагрузке при эксплуатации компьютера. Поэтому требует к себе бережного и внимательного отношения.  Не стоит превращать компьютерный стол в обеденный, так как кусочки пищи могут попадать внутрь клавиатуры, окислять контакты и препятствовать нажатию клавиш. Отсоединять и присоединять клавиатуру рекомендуется только при выключенном питании системного блока – это продлит ее работоспособность, рекомендуем периодически протирать каждую клавишу спиртосодержащими жидкостями, ни в коем случае не допускать попадания жидкостей внутрь устройства.

Основные горячие клавиши Windows:

Общего назначения.

Ctrl + Esc — Открыть меню «Пуск» (Start)

Ctrl + Shift + Esc — Вызов «Диспетчера задач»

Win + E — Запуск «Проводника» (Explore)

Win + R — Отображение диалога «Запуск программы» (Run), аналог «Пуск» — «Выполнить»

Win + D — Свернуть все окна или вернуться в исходное состояние (переключатель)

Win + L — Блокировка рабочей станции

Win + F1 — Вызов справки Windows

Win + Pause — Вызов окна «Свойства системы» (System Properties)

Win + F — Открыть окно поиска файлов

Win + Сtrl + F — Открыть окно поиска компьютеров

Printscreen — Сделать скриншот всего экрана

Alt + Printscreen — Сделать скриншот текущего активного окна

Win + Tab — Выполняет переключение между кнопками на панели задач

F6/Tab — Перемещение между панелями. Например, между рабочим столом и панелью «Быстрый запуск»

Ctrl + A — Выделить всё (объекты, текст)

Ctrl + C — Копировать в буфер обмена (объекты, текст)

Ctrl + X — Вырезать в буфер обмена (объекты, текст)

Ctrl + V — Вставить из буфера обмена (объекты, текст)

Ctrl + N — Создать новый документ, проект или подобное действие. В Internet Explorer это приводит к открытию нового окна с копией содержимого текущего окна.

Ctrl + S — Сохранить текущий документ, проект и т.п.

Ctrl + O — Вызвать диалог выбора файла для открытия документа, проекта и т.п.

Ctrl + P — Печать

Ctrl + Z — Отменить последнее действие

Shift — Блокировка автозапуска CD-ROM (удерживать, пока привод читает только что вставленный диск)

Alt + Enter — Переход в полноэкранный режим и обратно (переключатель; например, в Windows Media Player или в окне командного интерпретатора).

Работа с текстом.

Ctrl + A — Выделить всё

Ctrl + C — Копировать

Ctrl + X — Вырезать

Ctrl + V — Вставить

Shift + Insert —

Ctrl + ←/Ctrl + → — Переход по словам в тексте. Работает не только в текстовых редакторах. Например, очень удобно использовать в адресной строке браузера

Shift + ←/Shift + →/Shift + ↑/Shift + ↓ — Выделение текста

Ctrl + Shift + ←/Ctrl + Shift + → — Выделение текста по словам

Home/End/Ctrl + Home/Ctrl + End — Перемещение в начало-конец строки текста

Ctrl + Home/Ctrl + End — Перемещение в начало-конец документа

Работа с окнами.

Ctrl + A — Выделить всё

Ctrl + C — Копировать

Ctrl + X — Вырезать

Ctrl + V — Вставить

Shift + Insert —

Ctrl + ←/Ctrl + → — Переход по словам в тексте. Работает не только в текстовых редакторах. Например, очень удобно использовать в адресной строке браузера

Shift + ←/Shift + →/Shift + ↑/Shift + ↓ — Выделение текста

Ctrl + Shift + ←/Ctrl + Shift + → — Выделение текста по словам

Home/End/Ctrl + Home/Ctrl + End — Перемещение в начало-конец строки текста

Ctrl + Home/Ctrl + End — Перемещение в начало-конец  документа.

Итог.
Компьютер хоть и сложное устройство, но на сегодняшний день очень востребованное. Ведь практически ни одна задача в мире сегодня не происходит без участия и контроля компьютера. Все больше и больше жителей Беларуси смотрят в сторону покупки именно настольного ПК, поскольку это не только выгодно, но и востребовано современными нормами и требованиями жизни. Уже сложно представить человека, у которого нет компьютера или ноутбука, а с недавнего времени и планшета. Постоянный доступ к интернету, выход в социальные сети, игровой и бизнес формат, все это современные требования и желания каждого человека. Покупка компьютера дело само по себе серьёзное и требует внимания и тщательного выбора. С выбором и покупкой компьютера мы всегда готовы Вам помочь. Специально для наших покупателей, компьютеры разделены на несколько категорий. Мы отобрали самые частые запросы пользователей и постарались четко разграничить компьютеры по функциональному назначению. В нашем каталоге можно купить:

— Компьютер для офиса (этот вид компьютеров построен, как правило, на платформе недорогих процессоров со встроенной видеокартой и основное функциональное назначение этой группы компьютеров, является работа с документами, текстовыми файлами, выходом в интернет и т.д.) Данные конфигурации не подходят для игр и сложных программ, поскольку имеют встроенный (слабый) видеоадаптер.

— Компьютер для дома (эта группа компьютеров, созданы специально для домашних задач. Основные характеристики — это среднего уровня процессоры в сочетании с дискретной видеокартой). На таком компьютере доступны практически любые задачи, учебные, мультимедийные, работа с документами, такие компьютеры, как правило, имею большой объём жесткого диска для хранения информации (фильмы, фотографии), единственное что недоступно для компьютеров данной категории, это запуск серьезных профессиональных программ и очень требовательных игр.

— Компьютер для игр (группа игровых компьютеров в нашем интернет магазине очень широкая, основной отличительной чертой данных конфигураций является использование премиум процессоров с максимальными параметрами, а так же премиальных дискретных видеокарт). Компьютеры игровые способны удовлетворить требования даже самых привередливых покупателей, поскольку вилка невероятно огромная, потенциальному покупателю следует сразу обратить внимание на требования нескольких игр, в которые он планирует играть, дабы подобрать соответствующие комплектующие.

— Компьютер для Wot (отличаются особым подбором свойств необходимых для использования именно  по требованиям разработчика игры). В этой категории техники нашей компании постарались учесть все требования к игре и разработать конфигурации, предназначенные именно для игры World of Tanks, что бы использовать полностью потенциал компьютера не зависимо от настроек игры. Компьютеры этой категории походят так же для игр другого формата, а так же для домашнего использования и профессиональной деятельности.

Специально для наших клиентов мы предлагаем купить компьютер в кредит, рассрочку, не выходя из дома, оформление возможно по телефону, а так же наша компания готова совершенно бесплатно доставить компьютер не только в Минск, Гродно, Витебск, Могилев, Гомель, Брест, но и в любой населенный пункт нашей огромной и прекрасной страны.

Курс лекций

по дисциплине «Информатика»

Разработчики

Максимова О.Г., преподаватель.

Максимова А.В., студент.

Содержание

3 Средства
информационных и коммуникационных технологий

3.1 Архитектура
компьютеров

Основные характеристики
компьютеров

Многообразие компьютеров

Многообразие внешних
устройств, подключаемых к компьютеру

Виды программного
обеспечения компьютеров

3.2 Компьютерные
сети

Объединение компьютеров в локальную сеть

Для чего нужны компьютерных сети?

Организация работы
пользователей в локальных вычислительных сетях

3.3 Безопасность,
гигиена, эргономика, ресурсосбережение

Безопасность при работе
с компьютерной техникой

Санитарно-гигиенические
нормы

Требования к рабочему
месту.

Эргономика рабочего
места.

Ресурсосбережение при
работе с компьютером.

3 Средства информационных и
коммуникационных технологий

3.1 Архитектура
компьютеров

Основные характеристики компьютеров

Архитектура компьютера – это его устройство и
принципы взаимодействия его основных элементов – логических узлов, среди
которых основными являются

–    
процессор,

–    
внутренняя память (основная и оперативная),

–    
внешняя память

–    
устройства ввода-вывода информации (периферийные).

Каждый логический узел компьютера выполняет
свои функции.

Центральный процессор[1] — электронный блок либо интегральная схема, исполняющая машинные
инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или
программируемого логического контроллера. Иногда называют микропроцессором или
просто процессором.

Рисунок 1 – Процессор

Функции процессора

–    
обработка данных (выполнение над ними
арифметических и логических операций);

–    
управление всеми остальными устройствами
компьютера.

Характеристики процессора:

–    
Тактовая частота (в МГц, ГГц) и подразумевает под
собой количество тактов (вычислений) в секунду.

–    
Частота шины – тактовая частота (в МГц), с которой
происходит обмен данными между процессором и системной шиной материнской платы.

–    
 Множитель – коэффициент умножения, на основании
которого производится расчет конечной тактовой частоты процессора, методом
умножения частоты шины на коэффициент (множитель).

–    
Разрядность (32/64 bit) — максимальное количество
бит информации, которые процессор может обрабатывать и передавать одновременно.

–    
Кэш-память первого уровня, L1 — это блок
высокоскоростной памяти, который расположен на ядре процессора, в него
помещаются данные из оперативной памяти. Сохранение основных команд в кэше L1
повышает быстродействие процессора, так как обработка данных из кэша происходит
быстрее, чем при непосредственном взаимодействии с ОЗУ.

–    
Кэш-память второго уровня, L2 — это блок
высокоскоростной памяти, выполняющий те же функции, что и кэш L1, однако
имеющий более низкую скорость и больший объем.

–    
Кэш-память третьего уровня обычно присутствует в
серверных процессорах или специальных линейках для настольных ПК.

–    
Ядро – определяет большинство параметров
центрального процессора: тип сокета, диапазон рабочих частот и частоту работы
FSB. характеризуется следующими параметрами:

·    
Техпроцесс Масштаб технологии (мкм), которая
определяет размеры полупроводниковых элементов, составляющих основу внутренних
цепей процессора.

·    
Напряжение, которое необходимо процессору для
работы и характеризует энергопотребление.

·    
Тепловыделение – мощность (Вт), которую должна
отводить система охлаждения, чтобы обеспечить нормальную работу процессора.

·    
Тип сокета – то есть разъём для установки
процессора на материнской плате.

Оперативная память[2] или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) — энергозависимая часть
системы компьютерной памяти, в которой во время работы компьютера хранится
выполняемый машинный код (программы), а также входные, выходные и промежуточные
данные, обрабатываемые процессором.

Рисунок 2 – Оперативная память

Функции оперативной памяти:

–    
прием информации от других устройств;

–    
запоминание информации;

–    
передача информации по запросу в другие устройства
компьютера.

Характеристики оперативной памяти:

–    
форм-фактор (размер);

–    
тип DDR — 1, 2, 3, 4;

–    
тайминги – длительность импульсов и пауз обновления
ячеек памяти;

–    
тактовая частота оперативной памяти — частота в МГц
(количество импульсов в секунду), с которой работает оперативная память;

–    
тактовая частота шины — частота канала, по которому
идёт обмен данными между оперативной памятью и процессором;

–    
пропускная способность — это сколько за секунду
времени может быть «пропущено» данных через плату оперативной памяти;

–    
объём;

–    
напряжение.

Жёсткий диск, винчестер (накопитель на жёстких
магнитных дисках, или НЖМД)[3] — запоминающее устройство
произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи.

Винчестер является основным накопителем данных
в большинстве компьютеров. Именно на жёсткий диск устанавливается операционная
система или другое программное обеспечение.

Рисунок 3 – Жёсткий диск

Характеристики жёстких дисков:

–    
форм-фактор;

–    
объём;

–    
скорость вращения шпинделя;

–    
исполнение геометрии;

–    
интерфейс подключения;

–    
объём буфера;

–    
наработка на отказ;

–    
среднее время ожидания;

–    
энергопотребление и тепловыделение.

Видеокарта[4]— устройство, преобразующее
графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера (или самого
адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора.

Рисунок 4 – Видеокарта

Характеристики видеокарт:

–    
тип подключения;

–    
предназначение;

–    
производитель видеопроцессора (GPU);

–    
частота GPU, МГц;

–    
количество занимаемых слотов на материнской плате;

–    
тип видеопамяти;

–    
объем видеопамяти, ГБ;

–    
тактовая частота видеопамяти, МГц;

–    
шина обмена данными с памятью, бит;

–    
низкопрофильные карты;

–    
тип охлаждения;

–    
поддержка SLI и CrossFire;

–    
поддержка разных версий DirectX;

–    
видеовыходы;

–    
необходимость дополнительного питания.

В основе архитектуры современных ЭВМ
лежит магистрально-модульный принцип (рис. 26), который позволяет
комплектовать нужную конфигурацию и производить необходимую модернизацию. Он
опирается на шинный принцип обмена информацией между модулями

Рисунок 5 – Магистрально-модульный принцип
построения компьютера

Системная шина или магистраль компьютера
включает в себя три многоразрядные шины:

–    
шину данных – для передачи
различных данных между устройствами компьютера;

–    
шину адреса – для адресации пересылаемых
данных, то есть для определения их местоположения в памяти или в устройствах
ввода/вывода;

–    
шину управления, которая включает
в себя управляющие сигналы, которые служат для временного согласования работы
различных устройств компьютера, для определения направления передачи данных,
для определения форматов передаваемых данных и т. д.

Основой построения модульного устройства компьютера
является материнская (или системная) плата[5] — печатная плата, которая содержит основную часть устройства (рис. 6).

Рисунок 6 – Материнская плата

На системной (материнской) плате размещаются:

–    
микропроцессор;

–    
математический сопроцессор;

–    
генератор тактовых импульсов;

–    
микросхемы памяти;

–    
контроллеры внешних устройств;

–    
звуковая и видеокарты;

–    
таймер.

Многообразие компьютеров

В настоящее время рынок персональных
компьютеров представлен огромным количеством моделей различных конфигураций.
Основными факторами, влияющими на дальнейшее развитие компьютерной индустрии,
станет снижение цен, появление в этом сегменте рынка все большего числа
производителей. Компьютерный бизнес — одна из самых динамично развивающихся
сфер как российской, так и мировой экономики.

Также положительную динамику рынка
персональных компьютеров связывают с глобальной «мобилизацией» потребителей.
Сегодня все больше рядовых пользователей переходят с громоздких настольных
машин на портативные ПК — например, ноутбуки и нетбуки. Немудрено, что при
таком невероятном многообразии компьютеров пользователю практически невозможно
выбрать персональный компьютер самостоятельно.

Существует различные системы классификации
ЭВМ:

–    
по производительности и быстродействию;

–    
по назначению;

–    
по уровню специализации;

–    
по типу используемого процессора;

–    
по особенностям архитектуры;

–    
по размерам.

Рассмотрим одну из таких классификаций.

1. Персональные компьютеры

1.1 Стационарные компьютеры. Занимают
постоянное место, например, компьютерный стол. Обладают большими
вычислительными мощностями чем переносные гаджеты. Выделим основные виды
подобных устройств:

–    
Десктопы. Самые мощные и производительные
персональные компьютеры, основным компонентом которого является системный блок,
занимающий постоянное место. К блоку подключаются периферийные устройства –
клавиатура, мышь, монитор и прочее. Такое устройство является модульным, то
есть отдельные его части подлежат замене, что позволяет постоянно обновлять и
улучшать показатели работы компьютера.

–    
Неттопы. По сути это те же десктопы, но они
обладают меньшими габаритами и более экономным энергопотреблением. Их
производительность меньше, но для некоторых задач она не настолько важна, а вот
отсутствие шума для некоторых покупателей является приоритетом. Такой девайс
занимает меньше места и его значительно проще разместить в домашних или офисных
условиях, что также имеет высокую ценность в некоторых ситуациях.

–    
Моноблоки. У данного вида стационарных ПК
отсутствует видимый системный блок – все его компоненты размещены в мониторе,
который так же служит корпусом для комплектующих. Такие устройства обладают
высокой эстетичностью и меньшими требованиями к наличию свободного места, а
топовые моноблоки практически не уступают по характеристикам привычным
десктопам.

1.2. Портативные компьютеры – переносные
персональные компьютеры, имеют высокие требования к мобильности конструкции и
ее весу, способны работать в автономном режиме, для увеличения которого производители
зачастую жертвуют производительностью системы. Этот вид ПК классифицируют
следующим образом:

–    
Ноутбуки – переносные компьютеры, оснащенные
батареей, которая позволяет устройство работать без подключения к электрической
сети. В одном корпусе такого гаджета одновременно находятся все необходимые
элементы – монитор, клавиатура, процессор и прочая начинка.

–    
Нетбуки – это компактные ноутбуки, которые приносят
производительность в жертву легкости веса и упрощения мобильности, они отлично
подходят для тех, кто любит работать не только за определенным рабочим местом,
но и буквально где придется – в поезде, кафе или библиотеке.

–    
Планшеты – нечто среднее между смартфонами и
ноутбуками. Обладают довольной большой диагональю экрана порядка 10 дюймов,
весят заметно меньше ноутбуков. Управляются посредством сенсорного дисплея,
хотя, например, планшетные ноутбуки обладают полноценной клавиатурой.

–    
Карманные компьютеры и смартфоны. Форм-фактор КПК
был крайне популярен на заре нулевых, когда мобильные телефоны еще не
предоставляли широких возможностей. Пришедшие на смену КПК смартфоны
проигрывают в производительности более тяжелым и мощным ноутбукам, зато они
имеют неоспоримое достоинство – они умещаются в карман и их всегда можно иметь
под рукой.

2. Вычислительные серверы – благодаря таким компьютерам обеспечивается доступ к сетям, в том
числе и интернету. Все файлы и информация, которую пользователь видит на экране
монитора при веб-серфинге, хранится на таких серверах. Для таких компьютеров
огромную роль играет производительность, но есть и более важная характеристика
подобных систем – надежность. Вычислительные серверы должны без сбоев работать
весь срок своей службы. Такие типы компьютеров всегда имеют резервные копии
данных, что сказывается на общей концепции их архитектуры.

В основе такой аппаратуры лежит параллельная
обработка информации, потому серверы стали пионерами в развитии
многопроцессорности и многоядерности, которая сегодня используется уже
повсеместно.

3. Суперкомпьютеры –профессиональные машины с наиболее высокой на сегодняшний день
производительностью, они используются в научных лабораториях и крупном бизнесе.
Такое устройство представляет собой целый комплекс компьютерных устройств,
который может занимать огромные помещения. Каждый составной элемент подобной
махины отвечает за свою конкретную задачу, подобная структуризация и векторная
организация позволяют решать самые сложные проблемы, требующие невероятного
объема расчетов.

4. Другие виды – многие устройства, которые привычно воспринимаются опосредовано от
компьютерной составляющей, например, банкоматы или игровые приставки, также по
большому счету являются компьютерами. Бытовая техника тоже имеет в себе встроенные
компьютеры, ответственные за выполнение ряда функций. Роботы, которые
постепенно получают все большее распространение в нашей жизни, так же являются
компьютерными устройствами.

Многообразие внешних устройств,
подключаемых к компьютеру

Периферийные[6] (внешние) устройства персонального компьютера подключаются к его интерфейсам и
предназначены для выполнения вспомогательных операций. Благодаря этим
устройствам компьютерная система приобретает гибкость и универсальность.

По назначению периферийные устройства можно
подразделить на:

–    
устройства ввода данных;

–    
устройства вывода данных;

–    
устройства хранения данных.

Виды
программного обеспечения компьютеров

Программное обеспечение (ПО, англ. software) – это совокупность программ, обеспечивающих
функционирование компьютеров и решение с их помощью задач предметных областей.
Программное обеспечение – неотъемлемая часть компьютерной системы, является
логическим продолжением технических средств и определяет сферу применения
компьютера.

ПО современных компьютеров включает множество
разнообразных программ, которые можно условно разделить на две группы:

1. Системное программное обеспечение
(системные программы);

2. Прикладное программное обеспечение
(прикладные программы);

Системное программное обеспечение – это программы, управляющие работой компьютера и выполняющие
различные вспомогательные функции, например, управление ресурсами компьютера,
создание копий информации, проверка работоспособности устройств компьютера,
выдача справочной информации о компьютере и др. Они предназначены для всех
категорий пользователей, используются для эффективной работы компьютера и
пользователя, а также эффективного выполнения прикладных программ.

Центральное место среди системных программ занимают операционные
системы (англ. operating systems).

Операционная система управляет работой
компьютера с момента включения до момента выключения питания. Она загружается
автоматически при включении компьютера, ведет диалог с пользователем,
осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью,
дисковым пространством и т.д.), запускает другие программы на выполнение и
обеспечивает пользователю и программам удобный способ общения – интерфейс – с
устройствами компьютера. Другими словами, операционная система обеспечивает
функционирование и взаимосвязь всех компонентов компьютера, а также
предоставляет пользователю доступ к его аппаратным возможностям.

Сервисные системы расширяют
возможности ОС по обслуживанию системы, обеспечивают удобство работы
пользователя. К этой категории относят системы технического обслуживания,
программные оболочки и среды ОС, а также служебные программы.

Системы технического обслуживания – это совокупность программно-аппаратных средств ПК, которые выполняют
контроль, тестирование и диагностику и используются для проверки
функционирования устройств компьютера и обнаружения неисправностей в процессе
работы компьютера. Они являются инструментом специалистов по эксплуатации и
ремонту технических средств компьютера.

Служебные программы (утилиты, лат. utilitas – польза) – это вспомогательные программы,
предоставляющие пользователю ряд дополнительных услуг по реализации часто
выполняемых работ или же повышающие удобство и комфортность работы. К ним
относятся:

–    
программы-упаковщики (архиваторы), которые
позволяют более плотно записывать информацию на дисках, а также объединять
копии нескольких файлов в один, так называемый, архивный файл (архив);

–    
антивирусные программы, предназначенные для
предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий
заражения;

–    
программы оптимизации и контроля качества дискового
пространства;

–    
программы восстановления информации,
форматирования, защиты данных;

–    
драйверы – программы, расширяющие возможности
операционной системы по управлению устройствами ввода/вывода, оперативной
памятью и т.д. При подключении к компьютеру новых устройств необходимо
установить соответствующие драйверы;

–    
коммуникационные программы, организующие обмен
информацией между компьютерами и др.

Прикладное программное обеспечение предназначено для решения задач пользователя. В его состав входят
прикладные программы пользователей и пакеты прикладных программ различного
назначения.

Прикладная программа пользователя – это любая
программа, способствующая решению какой-либо задачи в пределах данной
проблемной области. Прикладные программы могут использоваться либо автономно,
либо в составе программных комплексов или пакетов.

Пакеты прикладных программ – это специальным образом организованные программные комплексы,
рассчитанные на общее применение в определенной проблемной области и
дополненные соответствующей технической документацией.

Центральный процессор

Центра́льный проце́ссор (ЦП; также центра́льное проце́ссорное устро́йство — ЦПУ; англ. central processing unit, CPU, дословно — центральное обрабатывающее устройство) — электронный блок, либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Иногда называют микропроцессором или просто процессором.

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.

История Создания

intel 4004

В 60-х годах появились первые интегральные микросхемы которые на долгое время стали неотъемлемой частью любого вычислительного устройства. Началом эпохи современных CPU можно смело назвать 1971-й год.
Первым однокристальным микропроцессором считается 4-битный Intel 4004, вышедший 15 ноября 1971 года. Компания Intel только начинала свой путь становления и ее создатели, Роберт Нойс, Гордон Мур и Эндрю Гроув, потратили немало сил на процесс развития. Благодаря вкладу итальянского физика Федерико Фаджина, инженерам компании удалось разместить ключевые компоненты на один чип и создать микропроцессор 4004.
Intel 4004 производился по 10-мкм техпроцессу, насчитывал 2250 транзисторов и работал на частоте 108 кГц (проводил 92 600 операций в секунду). Частота синхронизации была 740 кГц. Объем памяти доходил до 4 Кб, разрядность шины — 4 бита. Площадь кристалла составляла 12 мм2.

intel 8008

В начале 70-х компания выпустила первый 8-битный центральный процессор Intel 8008. Он разрабатывался одновременно с 4004 под заказ для Computer Terminal Corporation (в последствии Datapoint). Но компания отказалась от CPU (как и от сотрудничества с Intel) из-за того, что процесс создания микросхемы вышел за пределы установленных сроков, а его характеристики не соответствовали ожиданиям.

По технических характеристикам микропроцессор 8008 во многом соответствовал предыдущей версии. Он производился по тому же 10-мкм техпроцессу и содержал 3500 транзисторов. Внутренний стек поддерживал 8 уровней, а объем памяти был 16 Кб. Тактовая частота оказалась ниже, чем у 4004, она составляла 500 кГц. По скорости 8-битный процессор Intel отставал от 4-битного. Разрядность шины была 8-бит. Процессор мог обратиться к 8 портам ввода и 24 портам вывода.

MOS Technology 6502

В 1975 году компания MOS Technology представила 8-разрядный микропроцессор 6502. По сути, этот процессор был обновленной версией 6501, потерпевшей неудачу из-за совместимости по выводам с Motorola 6800. По характеристикам CPU уступал конкурентам 8080 и 6800. У него была 16-битная адресная шина, 64 Кб оперативной памяти. Тактовая частота составляла всего 1 МГц. Процессор имел CISC-архитектуру.

Преимуществом данной модели была цена — всего $25 (в разы дешевле чем у Intel и Motorola). Это поспособствовало стремительному росту продаж процессора.

6502 использовался в таких ПК, как Apple I, Apple II, Commodore PET и т.д. Также процессоры данной серии нашел применение в видеоиграх, начиная с приставки Atari 2600, использующую модель 6507 с меньшим количеством выводов и возможностью адресации только 8 Кб памяти.

MOS Technology предоставили лицензии компаниями Rockwell, Synertek на производство процессоров и применение 6502. Существовал советский аналог 4К602ВМ1.

Intel i386

В 1985 году вышел 32-битный процессор с архитектурой x86 третьего поколения Intel 80386 (или i386). Процессор сохранил обратную совместимость с 8086 и 80286. Производился по 1,5-мкм — 1,0-мкм техпроцессу. Через страничное преобразование процессор мог адресовать до 4 Гб физической памяти и до 64 Гб виртуальной памяти. Тактовая частота составляла 12 МГц — 40 МГц.
Процессор Intel i386 представлялся в разных модификациях, отличающихся между собой производительностью, потребляемой мощностью, разъемами, корпусами и другими характеристиками. Модели: 386DX (DX — Double-word eXternal), 386SX, 386SL и 386EX (модификация процессора 386SX).

Первым компьютером, использующим процессор, стал Compaq Deskpro 386. Также модель была первым 32-разрядным процессором для настольных и портативных IBM PC.
i386 было довольно много клонов, которые производились компаниями AMD, Cyrix и IBM. Топовая модель компании AMD была Am386DX, которая не уступала в производительности, стоила дешевле и имела тактовую частоту 40 МГц. Клоны компании Cyrix 86SLC и 486DLC также хорошо воспринялись пользователями. Наиболее известные клоны компании IBM были процессоры 386SLC и 386DLC, которые использовались в настольных компьютерах IBM PS/2 и PS/ValuePoint.

Закон Мура

На дворе конец 80-х. Еще в начале 60-х один из основателей компании Intel Гордон Мур формулировал так называемый «Закон Мура». Звучит он так:
Каждые 24 месяца количество транзисторов, размещенных на кристалле интегральной схемы, удваивается.
Назвать этот закон законом сложно. Вернее будет окрестить его эмпирическим наблюдением. Сопоставив темпы развития технологий, Мур сделал вывод, что может сформироваться подобная тенденция.
Но уже во время разработки четвертого поколения процессоров Intel i486 инженеры столкнулись с тем, что уже достигли потолка производительности и больше не могут разместить большее количество процессоров на той же площади. На тот момент технологии не позволяли этого.

В качестве решения был найден вариант с использованием рядом дополнительных элементов

кэш-памяти
конвейера
встроенного сопроцессора
множителя

Часть вычислительной нагрузки ложилась на плечи этих четырех узлов. В результате, появление кэш-памяти с одной стороны усложнило конструкцию процессора, с другой – он стал значительно мощнее.
Процессор Intel i486 состоял уже из 1,2 млн транзисторов, а максимальная частота его работы достигла 50 МГц.

В 1995 году к разработке присоединяется компания AMD и выпускает самый быстрый на тот момент i486-совместимый процессор Am5x86 на 32-битной архитектуре. Изготавливался он уже по 350 нанометровому техпроцессу, а количество установленных процессоров достигло 1,6 млн штук. Тактовая частота повысилась до 133 МГц.

Но гнаться за дальнейшим наращиванием количества установленных на кристалле процессоров и развитии уже утопической архитектуры CISC (Complex Instruction Set Computing) чипмейкеры не решились. Вместо этого американский инженер Дэвид Паттерсон предложил оптимизировать работу процессоров, оставив лишь самые необходимые вычислительные инструкции.

Так производители процессоров перешли на платформу RISC (Reduced Instruction Set Computing]. Но и этого оказалось мало.

Вместо борьбы за количество транзисторов, производители чипов стали пересматривать архитектуру их работы. Отказ от «ненужных» команд, выполнение инструкций в один такт, наличие регистров общего значения и конвейеризация позволили оперативно наращивать тактовую частоту и мощность процессоров, не извращаясь с количеством транзисторов.

Вот лишь некоторые из появившихся с период с 1980 по 1995 год архитектур

SPARC
ARM
PowerPC
Intel P5
AMD K5
Intel P6.
В их основе лежала платформа RISC, а в некоторых случаях и частичное, совмещенное использование CISC-платформы.

Но развитие технологий вновь подталкивало чипмейкеров продолжить наращивание процессоров.
В августе 1999 года на рынок выходе AMD K7 Athlon, изготовленный по 250 нанометровому техпроцессу и включающий 22 млн транзисторов. Позднее планку подняли до 38 млн процессоров. Потом до 250 млн.

Увеличивался технологический процессор, росла тактовая частота. Но, как гласит физика, всему есть предел.

Будущее и настоящие

«Закон Мура» признан недействительным еще с 2016 года. Об этом официально заявил крупнейший производитель процессоров Intel. Удваивать вычислительную мощность на 100% каждые два года чипмейкеры больше не состоянии.

И теперь у производителей процессоров есть несколько малоперспективных вариантов

• Первый вариант – квантовые компьютеры. Попытки построить компьютер, который использует для представления информации частицы, уже были. В мире существует несколько подобных квантовых устройств, но они способны справляться лишь с алгоритмами небольшой сложности.К тому же, о серийном запуске подобных устройств в ближайшие десятилетия не может идти и речи. Дорого, неэффективно и… медленно!Да, квантовые компьютеры потребляют намного меньше энергии, чем их современные коллеги, но при этом работать они будут медленнее до тех пор, пока разработчики и производители комплектующих не перейдут на новую технологию.
• Второй вариант – процессоры со слоями транзисторов. О данной технологии всерьез задумались и в Intel, и в AMD. Вместо одного слоя транзисторов планируют использовать несколько. Похоже, что в ближайшие годы вполне могут появится процессоры, в которых будут важны не только количество ядер и тактовая частота, но и количество транзисторных слоев.Решение вполне имеет право на жизнь, и таким образом монополистам удастся доить потребителя еще пару десятков лет, но, в конце концов, технология опять-таки упрется в потолок.Сегодня же, понимая стремительное развитие ARM-архитектуры, Intel провела негромкий анонс чипов семейства Ice Lake. Процессоры будут изготавливаться по 10-нанометровому технологическому процессу и станут основой для смартфонов, планшетов и мобильных устройств. Но произойдет это в 2019 году.

Xарактеристики

Производители процессоров

На рынке процессоров два крупных, лидирующих производителя: Intel и AMD. Характеристики процессоров у разных производителей различны. Многое зависит от совершенства технологий, использованных материалов, компоновки и других нюансов.

Тактовая частота процессора

Тактовая частота указывает скорость работы процессора в герцах (ГГц) – количество рабочих операций в секунду. Тактовая частота процессора подразделяется на внутреннюю и внешнюю. Да, эта характеристика процессора значительно влияет на скорость работы вашего ПК, но производительность зависит не только он неё.Внутренняя тактовая частота обозначает темп, с которым процессор обрабатывает внутренние команды. Чем выше показатель – тем быстрее внешняя тактовая частота.Внешняя тактовая частота определяет, с какой скоростью процессор обращается к оперативной памяти.

Разрядность процессора

Разрядность представляет собой предельное количество разрядов двоичного числа, над которым единовременно может производиться машинная операция передачи информации. Чем больше разрядность, тем выше производительность процессора. Сейчас большинство процессоров имеют разрядность в 64 бита и поддерживают от 4 гигабайт ОЗУ. Это одна из основных характеристик процессора, но далеко не единственная, при выборе нужно руководствоваться не только ей.

Размерность технологического процесса

Определяет размеры транзистора (толщину и длину затвора). Частота работы кристалла определяется частотой переключений транзисторов (из закрытого состояния в открытое). Если меньше размер, значит меньше площадь, а значит и выделение тепла. Размерность технологического процесса измеряется в нанометрах, чем меньше этот показатель, тем лучше.

Сокет или разъем

Гнездовой или щелевой разъем, предназначен для интеграции чипа ЦП в схему материнской платы. Каждый разъем допускает установку только определенного типа процессоров, сверьте сокет выбранного процессора с вашей материнской платой, она должна ему соответствовать.

• Тип гнездового разъема:
  • PGA (Pin Grid Array) – корпус квадратной или прямоугольной формы, штырьковые контакты.
  • BGA (Ball Grid Array) – шарики припоя.
  • LGA (Land Grid Array) – контактные площадки.

Кэш-память процессора

Кэш-память процессора является одной из ключевых характеристик, на которую стоит обратить внимание при выборе. Кэш-память – массив сверхскоростной энергозависимой ОЗУ. Является буфером, в котором хранятся данные, с которыми процессор взаимодействует чаще или взаимодействовал в процессе последних операций. Благодаря этому уменьшается количество обращений процессора к основной памяти. Этот вид памяти делится на три уровня: L1, L2, L3. Каждый из уровней отличается по размеру памяти и скорости, и задачи ускорения у них отличаются. L1 — самый маленький и быстрый, L3 — самый большой и медленный. Чем больше объем кэш-памяти, тем лучше. К каждому уровню процессор обращается поочередно (от меньшего к большему), пока не обнаружит в одном из них нужную информацию. Если ничего не найдено, обращается к оперативной памяти.

Энергопотребление и тепловыделение

Чем выше энергопотребление процессора, тем выше его тепловыделение. Нужно позаботиться о достаточном охлаждении.

• TDP (Thermal Design Power) – параметр, указывающий на то количество тепла, которое способна отвести охлаждающая система от определенного процессора при наибольшей нагрузке. Значение представлено в ваттах при максимальной температуре корпуса процессора.
• ACP (Average CPU Power) – средняя мощность процессора, показывающая энергопотребление процессора при конкретных задачах.

Значение параметра ACP на практике всегда ниже TDP.

Рабочая температура процессора

Наивысший показатель температуры поверхности процессора, при котором возможна нормальная работа (54-100 °С). Этот показатель зависит от нагрузки на процессор и от качества отвода тепла. При превышении предела компьютер либо перезагрузится, либо просто отключится. Это очень важная характеристика процессора, которая напрямую влияет на выбор типа охлаждения.

Множитель и системная шина

Эти параметры необходимы скорее тем, кто со временем планирует разогнать свой камень. Front Side Bus – частота системной шины материнской платы. Тактовая частота процессора является произведением частоты FSB на множитель процессора. У большинства процессоров заблокирован разгон по множителю, поэтому приходится разгонять по шине. Стоит ознакомиться с этой характеристикой процессора более детально, если вы через какой-то промежуток времени захотите увеличить производительность программным способом, без апгрейда железа.

Встроенное графическое ядро

Процессор может быть оснащен графическим ядром, отвечающим за вывод изображения на ваш монитор. В последние годы, встроенные видеокарты такого рода хорошо оптимизированы и без проблем тянут основной пакет программ и большинство игр на средних или минимальных настройках. Для работы в офисных приложениях и серфинга в интернете, просмотра Full HD видео и игры на средних настройках такой видеокарты вполне достаточно, и это Intel.Что касается процессоров от компании AMD, их встроенные графические процессоры более производительные, что делает процессоры от AMD приоритетнее для любителей игровых приложений, желающих сэкономить на покупке дискретной видеокарты.

Количество ядер (потоков)

• Многоядерность одна из важнейших характеристик центрального процессора, но в последнее время ей уделяют слишком много внимания. Да, сейчас уже нужно постараться, чтобы найти рабочие одноядерные процессоры, они себя благополучно изжили. На замену одноядерным пришли процессоры с 2, 4 и 8 ядрами.

• Если 2 и 4-ядерные вошли в обиход очень быстро, процессоры с 8 ядрами пока не так востребованы. Для использования офисных приложений и серфинга в интернете достаточно 2 ядер, 4 ядра требуются для САПР и графических приложений, которым просто необходимо работать в несколько потоков.

• Что касается 8 ядер, очень мало программ поддерживают так много потоков, а значит, такой процессор для большинства приложений просто бесполезен. Обычно, чем меньше потоков, тем больше тактовая частота. Из этого следует, что если программа, адаптированная под 4 ядра, а не под 8, на 8-ядерном процессе она будет работать медленнее. Но этот процессор отличное решение для тех, кому необходимо работать сразу в большом количестве требовательных программ одновременно. Равномерно распределив нагрузку по ядрам процессора можно наслаждаться отличной производительностью во всех необходимых программ.

• В большинстве процессоров количество физических ядер соответствует количеству потоков: 8 ядер – 8 потоков. Но есть процессоры, где благодаря Hyper-Threading, к примеру, 4-ядерный процессор может обрабатывать 8 потоков одновременно.

Цены

в данной таблице представлены цены на новейшие процессоры ведущих производителей:

Архитектура(Наиболее популярная)

Архитекту́ра проце́ссора — количественная составляющая компонентов микроархитектуры вычислительной машины (процессора компьютера) (например, регистр флагов или регистры процессора), рассматриваемая IT-специалистами в аспекте прикладной деятельности.

CISC

CISC (англ. Complex Instruction Set Computer — «компьютер с полным набором команд») — тип процессорной архитектуры, в первую очередь, с нефиксированной длиной команд, а также с кодированием арифметических действий в одной команде и небольшим числом регистров, многие из которых выполняют строго определенную функцию.

Самый яркий пример CISC архитектуры — это x86 (он же IA-32) и x86_64 (он же AMD64).
В CISC процессорах одна команда может быть заменена ей аналогичной, либо группой команд, выполняющих ту же функцию. Отсюда вытекают плюсы и минусы архитектуры: высокая производительность благодаря тому, что несколько команд могут быть заменены одной аналогичной, но большая цена по сравнению с RISC процессорами из-за более сложной архитектуры, в которой многие команды сложнее раскодировать.

RISC

RISC (англ. Reduced Instruction Set Computer — «компьютер с сокращённым набором команд») — архитектура процессора, в котором быстродействие увеличивается за счёт упрощения инструкций: их декодирование становится более простым, а время выполнения — меньшим. Первые RISC-процессоры не имели даже инструкций умножения и деления и не поддерживали работу с числами с плавающей запятой.

По сравнению с CISC эта архитектура имеет константную длину команды, а также меньшее количество схожих инструкций, позволяя уменьшить итоговую цену процессора и энергопотребление, что критично для мобильного сегмента. У RISC также большее количество регистров.
Примеры RISC-архитектур: PowerPC, серия архитектур ARM (ARM7, ARM9, ARM11, Cortex).
В общем случае RISC быстрее CISC. Даже если системе RISC приходится выполнять 4 или 5 команд вместо одной, которую выполняет CISC, RISC все равно выигрывает в скорости, так как RISC-команды выполняются в 10 раз быстрее.
Отсюда возникает закономерный вопрос: почему многие всё ещё используют CISC, когда есть RISC? Всё дело в совместимости. x86_64 всё ещё лидер в desktop-сегменте только по историческим причинам. Так как старые программы работают только на x86, то и новые desktop-системы должны быть x86(_64), чтобы все старые программы и игры могли работать на новой машине.
Для Open Source это по большей части не является проблемой, так как пользователь может найти в интернете версию программы под другую архитектуру. Сделать же версию проприетарной программы под другую архитектуру может только владелец исходного кода программы.

MISC

MISC (англ. Minimal Instruction Set Computer — «компьютер с минимальным набором команд»).

Ещё более простая архитектура, используемая в первую очередь для ещё большего уменьшения итоговой цены и энергопотребления процессора. Используется в IoT-сегменте и недорогих компьютерах, например, роутерах.
Для увеличения производительности во всех вышеперечисленных архитектурах может использоваться “спекулятивное исполнение команд”. Это выполнение команды до того, как станет известно, понадобится эта команда или нет.

VLIW

VLIW (англ. Very Long Instruction Word — «очень длинная машинная команда») — архитектура процессоров с несколькими вычислительными устройствами. Характеризуется тем, что одна инструкция процессора содержит несколько операций, которые должны выполняться параллельно.

По сути является архитектурой CISC со своим аналогом спекулятивного исполнения команд, только сама спекуляция выполняется во время компиляции, а не во время работы программы, из-за чего уязвимости Meltdown и Spectre невозможны для этих процессоров. Компиляторы для процессоров этой архитектуры сильно привязаны к конкретным процессорам. Например, в следующем поколении максимальная длина «очень длинной команды» может из условных 256 бит стать 512 бит, и тут приходится выбирать между увеличением производительности путём компиляции под новый процессор и обратной совместимостью со старым процессором. Опять же, Open Sourсe позволяет простой перекомпиляцией получить программу под конкретный процессор.
Примеры архитектуры: Intel Itanium, Эльбрус-3.

Устройство процессора

В состав процессора входят следующие устройства

• Устройство управления (УУ) — управляет работой всех устройств компьютера по заданной программе. УУ извлекает очередную команду из регистра команд, определяет, что надо делать с данными, а затем задает последовательность действий выполнения поставленной задачи. (Функцию устройства управления можно сравнить с работой дирижера, управляющего оркестром. Своеобразной «партитурой» для УУ является программа.)
• Арифметико-логическое устройство (АЛУ)- вычислительный инструмент процессора; это устройство выполняет арифметические и логические операции по командам программы.
• Регистры процессорной памяти — это внутренняя память процессора. Каждый из регистров служит своего рода черновиком, используя который процессор выполняет расчеты и сохраняет промежуточные результаты. У каждого регистра есть определенное назначение. Предположим, что у процессора возникла необходимость сложить два числа. Для этого ему нужно считать из памяти первое слагаемое, затем — второе слагаемое, сложить их и, если необходимо, отправить результат снова в оперативную память. Стало быть, процессору необходимо где-то хранить первое и второе слагаемое, а затем и результат. Для этого служит внутренняя ячейка самого процессора, называемая сумматор, или аккумулятор. Кроме того, процессору необходимо знать, из какой ячейки оперативной памяти считывать очередную команду. Об этом ему сообщает содержимое его внутренней ячейки , называемой счетчиком команд. Сама команда после извлечения из оперативной памяти помещается в ячейку — регистр команд. Полученный после выполнения команды результат может быть переписан из регистра в ячейку ОЗУ.

Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций. Некоторые важные регистры имеют свои названия, например

• сумматор — регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции;
• счетчик команд — регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти;
• регистр команд — регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения.

Все устройства процессора обмениваются между собой информацией с помощью внутренней шины данных. Современные процессоры имеют и другие части, но три перечисленные выше, вместе со связующим звеном — внутренней шиной данных — необходимый минимум.

Схема машинного цикла

Как пpавило, этот процесс разбивается на следующие этапы

1. Из ячейки памяти, адрес которой хранится в счетчике команд, выбирается очередная команда; содержимое счетчика команд при этом увеличивается на длину команды
2. Выбранная команда передается в устройство управления на регистр команд;
3. Устройство управления расшифровывает адресное поле команды;
4. По сигналам УУ операнды считываются из памяти и записываются в АЛУ на специальные регистры операндов;
5. УУ расшифровывает код операции и выдает в АЛУ сигнал выполнить соответствующую операцию над данными;
6. Результат операции либо остается в процессоре, либо отправляется в память, если в команде был указан адрес результата;
7. Все предыдущие этапы повторяются до достижения команды «стоп».

Полезные ссылки

intel
AMD

Процессор

Центра́льный проце́ссор (ЦП; также

центральное		процессорное
устройство —	ЦПУ;	англ. central
processing unit,	CPU,	дословно —
центральное	обрабатывающее

устройство) — электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (код

программ), главная часть	аппаратного
обеспечения	компьютера	или
программируемого		логического
контроллера.	Иногда		называют
микропроцессором	или		просто
процессором.

Изначально термин центральное процессорное устройство описывал специализированный класс логических машин, предназначенных для выполнения

сложных компьютерных программ. Intel Core i7 2600K Socket LGA1155, вид сверху

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.

Intel Core i7 2600K Socket LGA1155, вид снизу

Главными характеристиками ЦПУ являются: тактовая частота, производительность, энергопотребление, нормы литографического процесса,

используемого при производстве (для микропроцессоров) и архитектура.

Ранние ЦП создавались в виде уникальных составных частей для уникальных, и даже единственных в своём роде, компьютерных систем. Позднее от дорогостоящего способа разработки процессоров, предназначенных для выполнения одной единственной или нескольких узкоспециализированных программ, производители компьютеров перешли к серийному изготовлению типовых классов многоцелевых процессорных устройств. Тенденция к стандартизации компьютерных комплектующих зародилась в эпоху бурного развития

полупроводниковых элементов, мейнфреймов и миникомпьютеров, а с появлением интегральных схем она стала ещё более популярной. Создание микросхем позволило ещё больше увеличить сложность ЦП с

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Значение слова «процессор»