Процессор, или еще его называют центральный процессор
(CPU central processing unit) - центральное обрабатывающее устройство
Это ключевой элемент любой вычислительной машины, вся работа компьютера, контроллера и прочей вычислительной техники, как раз построена на том, чтобы организовать входной поток данных, который обработается процессором. После чего выходной поток данных направляется туда куда нужно, или просто отправляется в архив. Сейчас выделяют три вида архитектуры:
1. Архитектура Фон Неймана, была еще разработана в 1946 году. Основная идея в том, что код программы идет по порядку,
Если рассмотреть по простому, на шину адреса выставляется адрес следующей инструкции (команды), например 0b2e:0100, назовем его указателем. по данному адресу в память считывается команда 0100, после чего идет сигнал о готовности и идет обработка команды. Команда может быть однобайтной, двухбайтной или трехбайтной. По первому байту понятно, сколько места она занимает. После того, как инструкция исполнена, указатель перемещается на нужное число байт, (то есть на шину адреса выставляется новое значение ), так как 7217 - это два байта(шестнадцатиричная система исчисления), соответственно мы перемещаемся с ячейки 0b2e:0100, на два байта 0b2e:0102. и так далее. Есть еще циклические команды или команды перемещения указателя в конкретное место, то есть мы указателем сразу перемещаемся по указанному адресу, тогда счетчик адреса не увеличивается на заданное значение, а меняется на необходимое.
Особенность такой архитектуры в том, что команды выполняются последовательно и вся скорость вычисления, напрямую зависит от тактовой частоты процессора. Сегодня к данному виду архитектуры относят несколько видов процессоров:
Конвейерная архитектура - основной уклон на то что определенному типу операции выделяется определенная ступень конвейера и при повторном использовании идет быстрое подключение ступеней(это если поверхностно).
Суперскалярная архитектура - это способность устройства выполнять за один такт несколько машинных инструкций, за счет большего числа исполнительных устройств.
CISC-процессоры, имеют сложный набор команд, что расширяет возможности программирования и несколько действий заменить одним.
RISC-процессоры, имеют упрощенный набор команд.
MISC-процессоры, имеют минимальный набор команд
VLIW-процессоры, имеют сверхдлинное командное слово, что немного больше чем у CISC процессоров, в данном случае загрузкой вспомогательных устройств занимается компилятор, а не планировщик как у CISC процессоров.
Многоядерные процессоры - имеют конструктивное отличие от предыдущих видов, которое заключается в том, что у нас на одном кристалле или в одной системе участвует несколько ядер (вычислительных элементов)
Ещё одним типом архитектуры является гарвардская модель.
Основное принципиальное отличие в том, что сам код программы и обрабатываемые данные хранятся, в разной памяти, отсюда изменение программы невозможно во время выполнения. Такая модель имеет свои плюсы, хотя она и узкоспециализированная, широко применяется в узкоограниченных ресурсами устройствах с небольшим набором команд.
Еще однон популярное решение - параллельная архитектура. Идея в том, что любые однотипные или сложные задачи, мы распараллеливаем на потоки и решаем несколько задач в один такт. типы процессоров можно описать так.
SISD — один поток команд, один поток данных;
SIMD — один поток команд, много потоков данных;
MISD — много потоков команд, один поток данных;
MIMD — много потоков команд, много потоков данных
и отдельной линейкой можно выделить, так называемы сигнальные процессоры (DSP), они хорошо справляются с операциями по взвешенному суммированию.
Как итог, можно заметить, что на кажущуюся простоту описания процессора, это высокотехнологичное устройство, с огромным вложенным ресурсом человекочасов. Изготовление процессоров является передовой технологией и в мире несколько всего стран, кто у себя имеет такие технологии.
Если Вам понравилась публикация, подписывайтесь на канал, за Ваши лайки чаще показывают Наши публикации.
Для поиска публикаций через поисковые системы, просто вводите слово Вивитроника.
Если есть вопросы или по желания, то пишите, через Обратную связь
