Budowa Mikrokomputera

Transkrypt

1 Budowa Mikrokomputera Wykład z Podstaw Informatyki dla I roku BO Piotr Mika

2 Podstawowe elementy komputera Procesor Pamięć Magistrala (2/16)

3 Płyta główna (ang. mainboard, motherboard) płyta drukowana komputera, zawierająca najważniejsze układy elektroniczne, tj. procesor, pamięć operacyjna, gniazda rozszerzeń (3/16)

4 Central Procesor Unit (CPU) - procesor Procesor (ang. processor), elektroniczne urządzenie cyfrowe, którego zadaniem jest wykonywanie rozkazów i sterowanie pracą wszystkich pozostałych składników systemu komputerowego. Procesor pobiera dane z pamięci, interpretuje je i wykonuje rozkazy. Procesory (zwane mikroprocesorami) wykonywane są zwykle jako układy scalone zamknięte w hermetycznej obudowie. Czasami CPU utożsamiane jest handlowym terminem określającym jednostką komputera złożoną z procesora, płyty głównej, kart rozszerzeń, pamięci operacyjnej, dysków twardych zamkniętych we wspólnej obudowie (oprócz urządzeń peryferyjnych) (4/16)

5 Central Procesor Unit (CPU) - procesor Mikroprocesor składa się z: Arytmometru (wykonuje operacje arytmetyczne, logiczne, przetwarzania danych tekstów i sygnałów) Układu sterującego (odpowiada za wykonywanie rozkazów składających się na program i sterowanie pracą pozostałych urządzeń peryferyjnych oraz kontrolowanie operacji przetwarzania danych) (5/16)

6 Central Procesor Unit (CPU) - procesor Arytmometr Rejestry (przechowywanie argumentów i wyników wykonywanych operacji - akumulator) Licznik rozkazów adres kolejnego rozkazu do wykonania Rejestr rozkazów kod aktualnie wykonywanego programu Rejestry pomocnicze (6/16)

7 Central Procesor Unit (CPU) - procesor Układ sterujący (sterowania) Zasada sterowania w pętli zamkniętej (po wysłaniu polecenia oczekiwanie na zwrotne potwierdzenie jego wykonania kontrola wykonania poleceń, możliwość wykrycia błędów w programie lub sprzętowych) Działanie w ramach cyklu rozkazowego, którego kolejny krok wywoływany jest impulsem zegara Miernikiem wydajności jest częstotliwość zegara, wyrażana w Hz, MHz, GHz, (7/16)

8 Cykl rozkazowy Pobierz rozkaz Pobierz dane z pamięci Wykonaj rozkaz Zapisz wynik w pamięci (8/16)

9 Rozpoczęcie pracy Cykl rozkazowy Podanie adresu 1 rozkazu do licznika rozkazów i zainicjowania w ten sposób całego cyklu (START) Zatrzymanie programu Zwykłe zakończenie programu rozkaz przerwania (STOP) Wystąpienie błędu (syntax error np. nieprawidłowe użycie rozkazu lub nieprawidłowe dane, execution error np. dzielenie przez zero) (9/16)

10 Central Procesor Unit (CPU) - procesor Układ wykonany w odpowiedniej technologii (VLSI i CMOS) Rozmiary kilku centymetrów Architektura RICS (reduced instruction set computer), 1-5 instrukcji /cykl CISC (complex instruction set computer) np. INTEL, 1 instrukcja/2-10 cykli FPU floating point unit jednostka zmiennoprzecinkowa, koprocesor, od 1989 r w każdym procesorze typu INTEL (10/16)

11 Central Procesor Unit (CPU) - procesor Przestrzeń adresowa maksymalna ilość pamięci, jaką można przyłączyć do procesora 2 L, gdzie L szerokość magistrali adresowej Procesory wielordzeniowe Rdzeń jądro procesora Możliwość jednoczesnego przeprowadzenia wielu obliczeń i zwiększenia wydajności (11/16)

12 Procesory wielordzeniowe Początkowo zestaw komputerów z 1 rdzeniem połączone w sposób umożliwiający szybką wymianę danych serwery w centrach naukowych Hiperwątkowość HT (hyper-threading) (np.. Pentium 4) dwa niezależne wątki instrukcji korzystają z procesora w tym samym czasie 2 procesory logiczne wzrost wydajności ok. 20%, ale droga i skomplikowana technologia (12/16)

13 Procesory wielordzeniowe Wydajność procesora Częstotliwość taktowania zwiększa się pobór energii i wydzielanego ciepła rozbudowane systemy chłodzące Architektura Intel Core/AMD ATHLON X2 zwiększono ilość pamięci podręcznej (cache) oraz liczby rdzeni, zamiast częstotliwości (13/16)

14 Wydajność procesora Wydajność procesora zależy od Architektury Częstotliwości taktowania (im wyższa, tym wydajność większa) Ilości pamięci podręcznej (im więcej, tym wydajność większa) Liczby rdzeni (im więcej, tym wydajność większa) (14/16)

15 Procesory wielordzeniowe Możliwości wykorzystania Najnowsze programy potrafią wykorzystać architekturę wielordzeniową W przypadku prostych zastosowań biurowych, serfowania po sieci, nie ma odczuwalnej różnicy pomiędzy wielo a jednordzeniowym procesorem Obliczenia, obróbka grafiki odczujemy wzrost wydajności procesora wielordzeniowego W przypadku gier większe znaczenie ma szybka karta graficzna (15/16)

16 Procesory wielordzeniowe (16/16)