A processzorok

A processzor a számítógép egyik legfontosabb eleme. Olyan elektronikai alkatrész, nagy bonyolultságú félvezető eszköz, mely ma már egyetlen, nagy integráltságú lapkán tárolófelület, vezérlő-, illetve input-output funkciókat ellátó elemeket tartalmaz. Dekódolja az utasításokat, vezérli a műveletek elvégzéséhez szükséges belső adatforgalmat és a csatlakozó perifériális berendezések tevékenységét.

A PC-kben a processzor az alaplapon található meg a központi tárral egyetemben. Az alaplapon ezekhez az elemekhez kapcsolódik az adatforgalom számára szükséges ún. buszvonal és a perifériák illesztője.

A processzor részei:

·         Vezérlőegység (CU)

·         Aritmetikai-logikai egység (ALU)

·         Regiszterek

Jellemzők:

A processzor hajtja végre és vezérli a műveleteket. A végrehajtás előtt neki kell megvizsgálni és feldolgozni minden utasítást.

A processzor teljesítménye alatt azt az időt értik, amelyre a processzornak szüksége van egy bizonyos feladat végrehajtásához. A processzornak két lényeges jellemzője, amelyek utalnak a teljesítményre: az egyik a szóhossz (bitszám, vagy bitszélesség), a másik az órajelfrekvencia. Mindkettő azt a sebességet határozza meg, amellyel adatokat lehet feldolgozni.

Egy processzor adatainál a neve mellett egy frekvenciát látunk, pl.: Pentium II.400 MHz. Ez azt jelenti, hogy az alaplaptól kapott órajelet (ami 66, 75, 100 vagy még több MHz lehet) a processzor beszorozza a gyár által előírt szorzóval, melynek eredménye az, hogy a processzor másodpercenként 400 millió műveletet hajt végre.

Ezzel a hatalmas frekvenciával a RAM nem tud lépést tartani, ezért a processzor mellett egy olyan átmeneti memória is van, amelynek mérete töredéke a RAM-énak, de elérési sebessége sokkal nagyobb, így a RAM és processzor közötti kapcsolatot javítja. A szerkezet neve cache.

A processzorok méretükhöz képest nagy hőt termelnek, így megbízható működésükhöz komoly hűtésre van szükség, melyeket megfelelő ventillátorokkal biztosíthatunk. Sose takarékoskodjunk a ventillátorok méretén, árán, főleg AMD processzor esetében (érdemes a ház oldalába plusz ventillátorokat beszerelni).

Processzorok fejlődése:

A processzorok fejlődése őrületes tempóban halad, teljesítményük minden másfél évben megduplázódik.

A mikroprocesszorok története 1971-ben kezdődött, amikor egy pici ismeretlen cég, az Intel a világon először több tranzisztort épített egybe, hogy központi vezérlő egységet alkosson. Nyolc évvel ezután készült el az első személyi számítógép, melyeket hat generációba tudunk osztani a benne található processzorok alapján. Az XT-ket, az AT-k - névszerint a 286-osok, a 386-osok és a 486-osok követték. Az ötödik generációs processzorok a pentiumok, a legfejlettebb ötödik generációs processzorok a pentium MMX-ek. A legújabb hatodik generációs processzorok, a Pentium Pro, a Pentium 2 és az AMD K6 illetve az AMD K6-2. Az első generációs CPU-kban 29ezer tranzisztor volt, a legújabbakban több mint ötmillió.

A processzorok fejlődését a két nagy konkurens gyártó irányítja, az Intel és az AMD.

Időrendi táblázat az AMD-n belül:

1969 Május 1. - Az AMD megalakul

1969 November - Az AMD első chipje az Am9300

1972 Szeptember - Az AMD a tőzsdére megy 525000 részvénnyel, 15$-os részvényenkénti áron

1975 - Az AMD belép a RAM gyártásba az AM9102-vel

1977 - A Siemens és az AMD megalapítja az Advanced Micro Computerst ( AMC )

1981 - AMD chip a Columbia űrrepülő fedélzetén

1984 - AMD bekerül az "Amerika 100 legjobban működő vállalata" című könyvbe

1986 - A 32-bites chipek közül bemutatásra kerül a 29300-as család

1987 - Az AMD kifejleszti a Sonyval a CMOS technológiát

1991 - Bemutatásra kerül az AM386 microprocesszor család

1993 Április - Bemutatják az első tagját az Am486-os mikroprocesszor-családnak

1997 - Bemutatják az AMD-K6 processzort

1999 - Bemutatják az AMD Athlon processzort

2001 - Az AMD bemutatja az Athlon XP nevű processzorát

2001 - Az AMD bemutatja az AMD Athlon MP dual processzorát, amit serverekbe szán

Időrendi táblázat az Intel-en belül:

PipeLine:

A pipeline-ok növelik a teljesítményt azáltal, hogy lehetővé teszik több utasítás párhuzamos végrehajtását a processzorban. Ugyanazt a fenti alappéldát nézve, a processzor elkezdené egy új utasítás dekódolását (1. lépés), míg az utolsó még az eredményre vár. Ez lehetővé teszi, hogy 4 utasítás legyen „repülés közben” ugyanabban az időben, ezáltal a processzor 4× olyan gyorsnak tűnik. Bár egy utasítás végrehajtása ugyanannyi időt vesz igénybe (még mindig 4 lépésből áll) a CPU egészét tekintve sokkal gyorsabban „fekteti el” az utasításokat és sokkal magasabb órajelen futtattható.

 

A RISC kisebbé teszi a pipelineokat és megalkotásukat sokkal egyszerűbbé teszi azáltal, hogy egyértelműen különválasztja az utasítás eljárások egyes fázisait, azok ugyannyi időt igényelnek – egy ciklust. A processzor egészét nézve úgy működik mintha egy szerelőszalag lenne, az utasítások bejönnek az egyik oldalról és az eredmények távoznak a másik oldalon. A klasszikus RISC pipeline csökkentett komplexitása miatt, a pipe maga és az utasítás gyorsítótár ráfér ugyanarra a méretű die-ra amely egyébként csak magára a magra férne rá egy CISC tervezés esetében. Ez volt az igazi oka, annak, hogy a RISC gyorsabb volt. A kezdeti tervezések, úgy mint a SPARC és MIPS gyakran 10× gyorsabban futottak mint az Intel és Motorola CISC megoldásai, ugyanolyan órajelen és áron.

 

A pipeline-okat persze egyáltalában nem korlátozódnak a RISC tervezésekre. 1986-ra a csúcskategóriás VAX (a 8800-as) egy keményen pipeline-os tervezés volt, kissé megelőzve az időben az első kereskedelmi MIPS és SPARC tervezéseket. A legtöbb modern CPU (még a beágyazott CPU-k is) mára pipeline-osak, és a pipeline nélküli mikrokódolt CPU-kat a terület korlátozottabb beágyazott processzoroknak tekintik. Nagy CISC gépek, a VAX 8800-astól a modern Pentium 4-ig és Athlonig, mind készülnek mikrokóddal és pipelineokkal. A pipeline és gyorsítótári technikában történt fejlesztések a két legnagyobb mikroarchitekturális előrelépés, amely lehetővé tette, hogy a processzor teljesítmények lépést tartsanak az áramkör technológiákkal, amelyen alapsznak.

Gyorsítótár (cache):

A gyorsítótár egy nagy sebességű memória a CPU és a főtár (RAM) között.

A főmemória DRAM technológiával készül, amely viszonylag lassú működésű (az elérési ideje nagy).

A processzornak várakoznia kell ("wait state") a memóriából érkező adatra vagy utasításra, vagy hogy az eredmény beíródjon a memóriába.

 

Ha a processzornak utasításra/adatra van szüksége, előbb a gyors működésű cache-ben keresi. Ha nem találja, akkor fordul a főmemóriához, majd a beolvasott utasítást/adatot a cache-ben is elhelyezi.

 

 

A cache lehetővé teszi, hogy a processzor teljes sebességgel dolgozzon (zero wait state).

Level 1. és Level 2. cache

 

Az 1. szintű cache jellemzői:

igen gyors működésű (10 nanosec),

a processzor várakozó állapot nélkül eléri a tartalmát,

általában a processzorral egy tokban helyezkedik el,

mérete 4-32 KB.

 

A processzor először az 1. szintű cache-ben keres. Ha nem találja a keresett adatot, akkor fordul a 2. szintű cache-hez,ha van ilyen (régen az alaplapon helyezkedett el, jelenleg már egy tokban a processzorral). A 2. szintű cache nagyobb (128-512 KB) , és lassúbb működésű (20-30 nanosec.), mint az 1. szintű cache. Ha a második szintű cache-ben sincs meg a keresett című memória rekesz tartalma, akkor fordul a processzor a főmemóriához (~60 nanosec.).

 

Visszaírás módjai

 

Egy program utasításai nem íródnak felül. Ezért az utasítás cache tartalma csak akkor változik, ha egy végrehajtandó utasítás nincs bent a cache-ben, és be kell hozni a főtárból. Ekkor természetesen a cache-ből egy régóta nem használt tételt törölni kell.

 

Az adat cache tartalma a memória kiírás során frissül. A memóriába íráskor a processzor (cache-hit esetén) a cache-ben változtatja meg az adatot.

A cache és a főtár konzisztenciáját biztosítani kell, ezért a megváltozott adatot a főtárba is ki kell írni.

 

Két módszer van:

•Write through (memória átírás)

 

•Write back (memória kiírás)

 

 

A memória átírás módszer a cache-bejegyzést és a főtárat egyidejűleg frissíti, míg a memória kiírás módszer a főtárat csak akkor frissíti, ha a cache- bejegyzés helyére új adat kerül.

Oldal: Processzorok
Ide írhatod a honlap főcímét, ami legfeljebb 75 karakter lehet! - © 2008 - 2024 - szakalrobert.hupont.hu

A weblap a HuPont.hu weblapszerkesztő használatával született. Tessék, itt egy weblapszerkesztő.

ÁSZF | Adatvédelmi Nyilatkozat