Контрольная: Процессор ПК - текст контрольной. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Контрольная

Процессор ПК

Банк рефератов / Информатика, информационные технологии

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Контрольная работа
Язык контрольной: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 26 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ "МАТЕМАТИКА И ИНФОРМАТИКА" студентки второго курса КЮ-229 Гоноревой Елены Алексеевны Руководитель Остроушко А. В. Академический правовой колледж при Российской правовой академии Минес терства юстиции Российской федерации Содержание: 1. Центральный процессо р. 2. Архитектура 2.1 Архитектура Фон Ней мана 2.2 Конвейерная архитектура 2.3 Суперскалярная архите ктура 2.4 CISC-процессоры 2.5 RISC-процессоры 2.6 MISC-процессоры 2.7 Параллельная архитектура 3. Состав центрального про цессора 3.1 Арифметико-логическо е устройство 3.2 Шина данных и шина адреса 3.3 Регистр процессора 3.4 Счетчик команд 3.5 Кэш 3.6 Математический сопроцессор 4. Микропроцессоры, многопроцессорные системы, тактовая частота и разряд ность процессора 5. Список литературы 1. ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР Центральный процессор (ЦПУ, CPU, от а нгл. Central Processing Unit) — это основной рабочий компонент компьютера, который выполн яет арифметические и логические операции, заданные программой, управля ет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств комп ьютера. Современные ЦП, выполняемые в виде отдельных микросхем (чипов), реализую щих все особенности, присущие данного рода устройствам, называют микроп роцессорами. С середины 1980-х последние практически вытеснили прочие виды ЦП, вследствие чего термин стал всё чаще и чаще восприниматься как обыкн овенный синоним слова «микропроцессор». Тем не менее, это не так: централ ьные процессорные устройства некоторых суперкомпьютеров даже сегодня представляют собой сложные комплексы больших (БИС) и сверхбольших интег ральных схем (СБИС). Изначально термин Центральное процессорное устройство описывал специ ализированный класс логических машин, предназначенных для выполнения сложных компьютерных программ. Вследствие довольно точного соответств ия этого назначения функциям существовавших в то время компьютерных пр оцессоров, он естественным образом был перенесён на сами компьютеры. Нач ало применения термина и его аббревиатуры по отношению к компьютерным с истемам было положено в 1960-е годы. Устройство, архитектура и реализация пр оцессоров с тех пор неоднократно менялись, однако их основные исполняем ые функции остались теми же, что и прежде. Ранние ЦП создавались в виде уникальных составных частей для уникальны х, и даже единственных в своём роде, компьютерных систем. Позднее от дорог остоящего способа разработки процессоров, предназначенных для выполне ния одной единственной или нескольких узкоспециализированных програм м, производители компьютеров перешли к серийному изготовлению типовых классов многоцелевых процессорных устройств. Тенденция к стандартизац ии компьютерных комплектующих зародилась в эпоху бурного развития пол упроводниковых элементов, мейнфреймов и миникомпьютеров, а с появление м интегральных схем она стала ещё более популярной. Создание микросхем п озволило ещё больше увеличить сложность ЦП с одновременным уменьшение м их физических размеров. Стандартизация и миниатюризация процессоров привели к глубокому проникновению основанных на них цифровых устройст в в повседневную жизнь человека. Современные процессоры можно найти не т олько в таких высокотехнологичных устройствах, как компьютеры, но и в ав томобилях, калькуляторах, мобильных телефонах и даже в детских игрушках . Чаще всего они представлены микроконтроллерами, где помимо вычислител ьного устройства на кристалле расположены дополнительные компоненты ( память программ и данных, интерфейсы, порты ввода/вывода, таймеры, и др.). Со временные вычислительные возможности микроконтроллера сравнимы с про цессорами персональных ЭВМ десятилетней давности, а чаще даже значител ьно превосходят их показатели. 2.АРХИТЕКТУРА 2.1 Архитектура фон Неймана Большинство современных процессоров для персональных компьютеров в об щем основаны на той или иной версии циклического процесса последовател ьной обработки информации, изобретённого Джоном фон Нейманом. Д. фон Нейман придумал схему постройки компьютера в 1946 году. Важнейшие этапы этого процесса приведены ниже. В различных архитектура х и для различных команд могут потребоваться дополнительные этапы. Напр имер, для арифметических команд могут потребоваться дополнительные об ращения к памяти, во время которых производится считывание операндов и з апись результатов. Отличительной особенностью архитектуры фон Неймана является то, что инструкции и данные хранятся в одной и той же памяти. Этапы цикла выполнения: · Процессор выставляет числ о, хранящееся в регистре счётчика команд, на шину адреса, и отдаёт памяти к оманду чтения; · Выставленное число являет ся для памяти адресом; память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных, и сообщает о готов ности; · Процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду (машинную инструкцию) из св оей системы команд и исполняет её; · Если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает на единицу (в предпол ожении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счётч ике команд; в результате там образуется адрес следующей команды; · Снова выполняется п. 1. Данный цикл выполняется неизменно, и именно он называется процессом (отк уда и произошло название устройства). Во время процесса проце ссор считывает последовательность команд, содержащихся в памяти, и испо лняет их. Такая последовательность команд называется программой и представляет алгоритм рабо ты процессора. Очерёдность считывания команд изменяется в случае, если п роцессор считывает команду перехода — тогда адрес следующей команды м ожет оказаться другим. Другим примером изменения процесса может служит ь случай получения команды останова или переключение в режим обработки прерывания. Команды центрального процессора являются самым нижним уровнем управле ния компьютером, поэтому выполнение каждой команды неизбежно и безусло вно. Не производится никакой проверки на допустимость выполняемых дейс твий, в частности, не проверяется возможная потеря ценных данных. Чтобы к омпьютер выполнял только допустимые действия, команды должны быть соот ветствующим образом организованы в виде необходимой программы. 2.2 Конвейерная архитектура Конвейерная архитектура (pipelining) была введена в центральный процессор с цел ью повышения быстродействия. Обычно для выполнения каждой команды треб уется осуществить некоторое количество однотипных операций, например: выборка команды из ОЗУ, дешифрация команды, адресация операнда в ОЗУ, выб орка операнда из ОЗУ, выполнение команды, запись результата в ОЗУ. Каждую из этих операций сопоставляют одной ступени конвейера. Например, конвей ер микропроцессора с архитектурой MIPS-I содержит четыре стадии: · получение и декодирование инструкции (Fetch) · адресация и выборка опера нда из ОЗУ (Memory access) · выполнение арифметически х операций (Arithmetic Operation) · сохранение результата опе рации (Store) После освобождения k-й ступени конвейера она сразу приступает к работе н ад следующей командой. Если предположить, что каждая ступень конвейера т ратит единицу времени на свою работу, то выполнение команды на конвейере длиной в n ступеней займёт n единиц времени, однако в самом оптимистичном случае результат выполнения каждой следующей команды будет получаться через каждую единицу времени. Действительно, при отсутствии конвейера выполнение команды займёт n еди ниц времени (так как для выполнения команды по прежнему необходимо выпол нять выборку, дешифрацию и т. д.), и для исполнения m команд понадобится един иц времени; при использовании конвейера (в самом оптимистичном случае) д ля выполнения m команд понадобится всего лишь n + m единиц времени. Факторы, снижающие эффективность конвейера: · простой конвейера, когда н екоторые ступени не используются (напр., адресация и выборка операнда из ОЗУ не нужны, если команда работает с регистрами); · ожидание: если следующая к оманда использует результат предыдущей, то последняя не может начать вы полняться до выполнения первой (это преодолевается при использовании в неочередного выполнения команд, out-of-order execution); · очистка конвейера при поп адании в него команды перехода (эту проблему удаётся сгладить, используя предсказание переходов). Некоторые современные процессоры имеют более 30 ступеней в конвейере, чт о увеличивает производительность процессора, однако приводит к большо му времени простоя (например, в случае ошибки в предсказании условного п ерехода.) 2.3 Суперскаля рная архитектура Способность выполнения нескольких машинных инстру кций за один такт процессора. Появление этой технологии привело к сущест венному увеличению производительности. 2.4 CISC-процессоры Complex Instruction Set Computer — вычисления со сложным набором команд. Пр оцессорная архитектура, основанная на усложнённом наборе команд. Типич ными представителями CISC является семейство микропроцессоров Intel x86 (хотя уж е много лет эти процессоры являются CISC только по внешней системе команд). 2.5 RISC-процессоры Reduced Instruction Set Computer — вычисления с сокращённым набором команд. Архитектура проц ессоров, построенная на основе сокращённого набора команд. Характеризу ется наличием команд фиксированной длины, большого количества регистр ов, операций типа регистр-регистр, а также отсутствием косвенной адресац ии. Концепция RISC разработана Джоном Коком (John Cocke) из IBM Research, название придумано Д эвидом Паттерсоном (David Patterson). Среди первых реализаци й этой архитектуры были процессоры MIPS, PowerPC, SPARC, Alpha, PA-RISC. В мобильных устройствах ш ироко используются ARM-процессоры. 2.6 MISC-процессоры Minimum Instruction Set Computer — вычисления с минимал ьным набором команд. Дальнейшее развитие идей команды Чака Мура, который полагает, что принцип простоты, изначальный для RISC-процессоров, слишком б ыстро отошёл на задний план. В пылу борьбы за максимальное быстродействи е, RISC догнал и перегнал многие CISC процессоры по сложности. Архитектура MISC стр оится на стековой вычислительной модели с ограниченным числом команд (п римерно 20-30 команд). 2.7 Параллельная архитектура Архитектура фон Неймана обладает тем недостатком, что она последовател ьная. Какой бы огромный массив данных ни требовалось обработать, каждый его байт должен будет пройти через центральный процессор, даже если над всеми байтами требуется провести одну и ту же операцию. Этот эффект назы вается узким горлышком фон Неймана. Для преодоления этого недостатка предлагались и предлагаются архитект уры процессоров, которые называются параллельными. Параллельные проце ссоры используются в суперкомпьютерах. Возможными вариантами параллельной архитектуры могут служить (по клас сификации Флинна): · SISD — один поток команд, один поток данных; · SIMD — один поток команд, мног о потоков данных; · MISD — много потоков команд, о дин поток данных; · MIMD — много потоков команд, м ного потоков данных. 3. СОСТАВ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРОЦЕССОРА Центральный процессор в общем случае содержит в себе: · арифметико-логическое устройство; · шины данных и шины адресов; · регистры; · счетчики команд; · кэш; · математический сопроцессор чисел с плавающей точкой. 3.1 Арифметико-логическое устройство Арифметико-логическое устройство (АЛУ) - центральная часть процессора, выполняющая арифметические и логические операции. АЛУ реализует важную часть процесса обработки данных. Она заключается в выполнении набора простых операций. Операции АЛУ подразделяются на три основные категории: арифметические, логические и операции над битами. Ар ифметической операцией называют процедуру обработки данных, аргументы и результат которой являются числами (сложение, вычитание, умножение, де ление,...). Логической операцией именуют процедуру, осуществляющую постро ение сложного высказывания (операции И, ИЛИ, НЕ,...). Операции над битами обыч но подразумевают сдвиги. АЛУ состоит из регистров, сумматора с соответствующими логическими схе мами и элемента управления выполняемым процессом. Устройство работает в соответствии с сообщаемыми ему именами (кодами) операций, которые при п ересылке данных нужно выполнить над переменными, помещаемыми в регистр ы. Арифметико-логическое устройство функционально можно разделить на две части : а) микропрограммное устройство (устройство управления), задающее послед овательность микрокоманд (команд); б) операционное устройство (АЛУ), в котором реализуется заданная последо вательность микрокоманд (команд). АЛУ может оперировать четырьмя типами информационных объектов: булевс кими (1 бит), цифровыми (4 бита), байтными (8 бит) и адресными (16 бит). В АЛУ выполняе тся 51 различная операция пересылки или преобразования этих данных. Так к ак используется 11 режимов адресации (7 для данных и 4 для адресов), то путем к омбинирования "операция/ режим адресации" базовое число команд 111 расширя ется до 255 из 256 возможных при однобайтном коде операции. 3.2 Шина данных и шина адреса Шина данных — в компьютерной технике принято различ ать выводы устройств по назначению: одни для передачи информации (наприм ер, в виде сигналов низкого или высокого уровня), другие для сообщения все м устройствам (шина адреса) — кому эти Данные предназначены. На материнской плате шина может также состоять из множества параллельн о идущих через всех потребителей данных проводников (например в архитек туре IBM PC). Основной характеристикой шины данных является её ширина в битах. Ширина шины данных определяет количество информации, которое можно передать з а один такт. Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора (ЦПУ) Шина адреса — компьютерная шина , используемая центральным процессором или устройствами, способными ин ициировать сеансы DMA, для указания физического адреса слова ОЗУ (или начал а блока слов), к которому устройство желает обратиться для проведения оп ерации чтения или записи. Основной характеристикой шины адреса является её ширина в битах. Ширина шины адреса определяет объём адресуемой памяти. Например, если ширина ад ресной шины составляет 16 бит, и размер слова памяти равен одному байту (ми нимальный адресуемый объём данных), то объём памяти, который можно адрес овать, составляет 216 = 65536 байтов (64 КБ). Если рассматривать структурную схему микро-ЭВМ, то адресная шина активи зирует работу всех внешних устройств по команде, которая поступает с мик ропроцессора. 3.3 Регистр про цессора Регистр процессора — сверхбыст рая память внутри процессора, предназначенная прежде всего для хранени я промежуточных результатов вычисления (регистр общего назначения/рег истр данных) или содержащая данные, необходимые для работы процессора — смещения базовых таблиц, уровни доступа и т. д. (специальные регистры). Регистр представляет собой цифровую электронную схему, служащую для вр еменного хранения двоичных чисел. В процессоре имеется значительное ко личество регистров, большая часть которых используется самим процессо ром и недоступна программисту. Например, при выборке из памяти очередной команды она помещается в регистр команд. Программист обратиться к этому регистру не может. Имеются так же регистры, которые в принципе программн о доступны, но обращение к ним осуществляется из программ операционной с истемы (например управляющие регистры и теневые регистры дескрипторов сегментов). Этими регистрами пользуются в основном разработчики операц ионных систем. Доступ к значениям, хранящимся в регистрах как правило в несколько раз б ыстрее, чем доступ к ячейкам оперативной памяти (даже если кеш-память сод ержит нужные данные), но объём оперативной памяти намного превосходит су ммарный объём регистров (объём среднего модуля оперативной памяти сего дня составляет 1 Гб — 4 Гб[1], суммарная «ёмкость» регистров общего назначе ния/данных для процессора Intel 80x86 16 битов * 4 = 64 бита (8 байт)). 3.4 Счетчик команд Счетчик команд — регистр процес сора, содержащий адрес текущей выполняемой команды. В зависимости от арх итектуры содержит либо адрес инструкции, которая будет выполнятся, либо той, которая выполняется в данный момент[источник не указан 178 дней]. В большинстве процессоров, после выполнения команды, если она не нарушае т последовательности команд (напр. команда перехода), счетчик автоматиче ски увеличивается (постинкремент). Понятие счётчика команд сильно связа но с фон Неймановской архитектурой, одним из принципов которой является выполнение команд друг за другом в определенной последовательности. 3.5 КЭШ Кэш (англ. cache, от фр. cacher — прятать) — промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий копию той информации, которая хранится в памяти с менее быстрым доступом, но с наибольшей вероятностью может быть оттуда запрошена. Доступ к данным в кэше идёт быстрее, чем выборка исходн ых данных из медленной памяти или их перевычисление, за счёт чего уменьш ается среднее время доступа. Кэш центрального процессора Ряд моделей центральных процессоров (ЦП) обладают собственным кэшем, для того чтобы минимизировать доступ к оперативной памяти (ОЗУ), которая мед леннее, чем регистры. Кэш-память может давать значительный выигрыш в про изводительности, в случае когда тактовая частота ОЗУ значительно меньш е тактовой частоты ЦП. Тактовая частота для кэш-памяти обычно ненамного меньше частоты ЦП. Уровни кэша Кэш центрального процессора разделён на несколько уровней. Для универс альных процессоров — до 3. Кэш-память уровня N+1 как правило больше по разме ру и медленнее по скорости обращения и передаче данных, чем кэш-память ур овня N. Самой быстрой памятью является кэш первого уровня — L1-cache. По сути, она явля ется неотъемлемой частью процессора, поскольку расположена на одном с н им кристалле и входит в состав функциональных блоков. Состоит из кэша ко манд и кэша данных. Некоторые процессоры без L1 кэша не могут функциониров ать. На других его можно отключить, но тогда значительно падает производ ительность процессора. L1 кэш работает на частоте процессора, и, в общем сл учае, обращение к нему может производиться каждый такт (зачастую являетс я возможным выполнять даже несколько чтений/записей одновременно). Лате нтность доступа обычно равна 2
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- Мне кажется, что ты меня не любишь.
- Не говори глупости. Я всех не люблю.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, контрольная по информатике и информационным технологиям "Процессор ПК", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru