Какие блоки входят в состав процессора: блоки, функции, структура, назначение, интерфейсы

Устройство процессора компьютера

Современные процессоры имеют форму небольшого прямоугольника, который представлен в виде пластины из кремния. Сама пластина защищена специальным корпусом из пластмассы или керамики. Под защитой находятся все основные схемы, благодаря им и осуществляется полноценная работа ЦП. Если с внешним видом все предельно просто, то, что касается самой схемы и того, как устроен процессор? Давайте разберем это подробнее.

Как устроен процессор компьютера

В состав ЦП входит небольшое количество различных элементов. Каждый из них выполняет свое действие, происходит передача данных и управления. Обычные пользователи привыкли отличать процессоры по их тактовой частоте, количеству кэш-памяти и ядрам. Но это далеко не все, что обеспечивает надежную и быструю работу. Стоит уделить отдельное внимание каждому компоненту.

Архитектура

Внутренняя конструкция ЦП часто отличается друг от друга, каждому семейству присущ свой набор свойств и функций – это и называется его архитектурой. Пример конструкции процессора вы можете наблюдать на изображении ниже.

Но многие под архитектурой процессора привыкли подразумевать немного другое значение. Если рассматривать ее с точки зрения программирования, то она определяется по его возможности выполнять определенный набор кодов. Если вы покупаете современный CPU, то скорее всего он относится к архитектуре x86.

Читайте также: Определяем разрядность процессора

Ядра

Основная часть CPU называется ядром, в нем содержатся все необходимые блоки, а также происходит выполнение логических и арифметических задач. Если вы посмотрите на рисунок ниже, то сможете разобрать как выглядит каждый функциональный блок ядра:

1. Модуль выборки инструкций. Здесь осуществляется распознавание инструкций по адресу, который обозначается в счетчике команд. Число одновременного считывания команд напрямую зависит от количества установленных блоков расшифровки, что помогает нагрузить каждый такт работы наибольшим количеством инструкций.
2. Предсказатель переходов отвечает за оптимальную работу блока выборки инструкций. Он определяет последовательность исполняемых команд, нагружая конвейер ядра.
3. Модуль декодирования. Данная часть ядра отвечает за определения некоторых процессов для выполнения задач. Сама задача декодирования очень сложная из-за непостоянного размера инструкции. В самых новых процессорах таких блоков встречается несколько в одном ядре.
4. Модули выборки данных. Они берут информацию из оперативной или кэш-памяти. Осуществляют они именно выборку данных, которая необходима на этот момент для исполнения инструкции.
5. Управляющий блок. Само название говорит уже о важности данного компонента. В ядре он является главнейшим элементом, поскольку производит распределение энергии между всеми блоками, помогая выполнять каждое действие вовремя.
6. Модуль сохранения результатов. Предназначен для записи после окончания обработки инструкции в RAM. Адрес сохранения указывается в исполняющейся задаче.
7. Элемент работы с прерываниями. ЦП способен выполнять сразу несколько задач благодаря функции прерывания, это позволяет ему останавливать ход работы одной программы, переключаясь на другую инструкцию.
8. Регистры. Здесь хранятся временные результаты инструкций, данный компонент можно назвать небольшой быстрой оперативной памятью. Часто ее объем не превышает несколько сотен байт.
9. Счетчик команд. Он хранит в себе адрес команды, которая будет задействована на следующем такте процессора.

Системная шина

По системной шине CPU соединяются устройства входящие в состав ПК. К ней напрямую подключен только он, остальные элементы подсоединяются через разнообразные контроллеры. В самой шине присутствует множество сигнальных линий, через которые происходит передача информации. Каждая линия имеет свой собственный протокол, обеспечивающий связь по контроллерам с остальными подключенными компонентами компьютера. Шина имеет свою частоту, соответственно, чем она выше, тем быстрее совершается обмен информацией между связующими элементами системы.

Кэш-память

Быстродействие ЦП зависит от его возможности максимально быстро выбирать команды и данные из памяти. За счет кэш-памяти сокращается время выполнения операций благодаря тому, что она играет роль временного буфера, обеспечивающего мгновенную передачу данных CPU к ОЗУ или наоборот.

Основной характеристикой кэш-памяти является ее различие по уровням. Если он высокий, значит память более медленная и объемная. Самой скоростной и маленькой считается память первого уровня. Принцип функционирования данного элемента очень прост – CPU считывает из ОЗУ данные и заносит их в кэш любого уровня, удаляя при этом ту информацию, к которой обращались давно. Если процессору нужна будет эта информация еще раз, то он получит ее быстрее благодаря временному буферу.

Сокет (разъем)

Благодаря тому, что процессор имеет собственный разъем (гнездовой или щелевой), вы можете легко заменить его при поломке или модернизировать компьютер. Без наличия сокета ЦП просто бы впаивался в материнскую плату, усложняя последующий ремонт или замену. Стоит обратить внимание – каждый разъем предназначен исключительно для установки определенных процессоров.

Часто пользователи по невнимательности покупают несовместимые процессор и материнскую плату, из-за чего появляются дополнительные проблемы.

Читайте также:
Выбираем процессор для компьютера
Выбираем материнскую плату для компьютера

Видеоядро

Благодаря внедрению в процессор видеоядра он выполняет роль видеокарты. Конечно, по мощности он с ней не сравнится, но если вы покупаете CPU для несложных задач, то вполне можно обойтись и без графической карточки. Лучше всего встроенное видеоядро показывает себя в недорогих ноутбуках и дешевых настольных компьютерах.

В этой статье мы подробно разобрали из чего состоит процессор, рассказали о роли каждого элемента, его важности и зависимости от других элементов. Надеемся, что эта информация была полезна, и вы узнали новое и интересное для себя из мира CPU.

Мы рады, что смогли помочь Вам в решении проблемы.

Опишите, что у вас не получилось.
Наши специалисты постараются ответить максимально быстро.

Помогла ли вам эта статья?

ДА НЕТ

Основной алгоритм работы процессора

Упрощенная структурная схема центрального процессора формальной ЭВМ

Рассмотрим упрощенную структурную схему центрального процессора (ЦП) некоторой формальной ЭВМ (рис.1).

Рисунок 1 – Упрощенная структурная схема ЦП формальной ЭВМ

Назначение основных блоков процессора

Кроме основных блоков ЦП, представленных на упрощенной структурной схеме ЦП некоторой формальной ЭВМ, в состав процессора могут входить и другие блоки: блок прерывания, блок защиты памяти, блок контроля правильности работы и диагностики процессора.

Так, например, блок контроля правильности работы и диагностики процессора предназначен для обнаружения сбоев и отказов узлов ЦП, восстановления работы текущей программы после сбоев и локализации неисправностей при отказах и т.д.

Рассмотрим назначение основных блоков ЦП.

Блок связи с оперативной памятью

Блок связи с ОП и с периферийными устройствами совместно с блоком, осуществляющим защиту оперативной памяти от несанкционированного доступа для текущей программы, образуют интерфейсный блок, который содержит два регистра: регистр адреса памяти (хранит адрес ячейки памяти) и регистр данных памяти (сдержит данные обмена).

Блок «АЛУ»

АЛУ выполняет логические и арифметические операции над данными такие как сложение (вычитание), умножение и деление чисел с фиксированной и плавающей точками, операции над десятичными числами, осуществляет обработку алфавитно-цифровых слов постоянной и переменной длины и др.

АЛУ работает под управлением УУ.

Блок «УУ»

Этот блок вырабатывает последовательность управляющих сигналов, инициирующих выполнение соответствующей последовательности микрокоманд (находящихся в ПЗУ). Наряду с этим УУ координирует функционирование всех устройств компьютера посредством посылки управляющих сигналов.

В частности, блок «УУ» координирует обмен данными между ЦП и ОП; хранение и обработку информации; осуществляет интерфейс с пользователем; проводит тестирование и диагностику ЭВМ и др. Хотя блок «УУ» целесообразно рассматривать как отдельный блок ЦП, на практике большинство управляющих схем распределено по всей ЭВМ.

Блок управляющих регистров

Этот блок предназначен для временного хранения управляющей информации. Он содержит регистры и счетчики, участвующие в управлении вычислительным процессом: регистры, хранящие информацию о состоянии процессора; счетчики тактов; счетчик команд; регистр (вектор) прерывания и т.д. Сюда относятся также управляющие триггеры.

Блок регистровой памяти

Этот блок в состав процессора и микропроцессора включают для повышения быстродействия и логических возможностей. Регистровая (по-другому, местная, сверхоперативная) память имеет небольшую емкость, но более высокое по сравнению с ОП быстродействие.

Регистры этого блока (или ячейки местной памяти) указываются в командах программы путем укороченной регистровой адресации (указываются только номера регистров), и служат для хранения операндов в качестве аккумуляторов (регистров результата операций), базовых и индексных регистров, указателя стека.

Основной алгоритм работы процессора

В общем случае основной алгоритм работы процессора ЭВМ можно представить в виде следующей последовательности шагов:

l программа загружается в ОП;

l адрес первой команды программы записывается в счетчик команд (СК), который находится в блоке управляющих регистров;

l содержимое СК пересылается в регистр адреса памяти, и в ОПпосылается сигнал управления считыванием;

l в соответствии со временем доступа к ОП адресуемое слово (в данном случае первая команда программы) извлекается из ОП и загружается в регистр данных памяти в интерфейсном блоке;

l содержимое регистра данных памяти пересылается в СК.

На этой стадии команда программы готова для ее декодирования в УУ и выполнения.

Если команда содержит операцию, которая должна быть выполнена в АЛУ, то необходимо получить требуемые операнды. Если операнд находится в ОП (а он также может находиться в управляющем регистре), его необходимо выбрать из памяти. Для этого в регистр адреса памяти пересылается адрес операнда и начинается цикл чтения. Операнд, выбранный из памяти в регистр данных, может быть передан в АЛУ.

Выбрав таким образом один или несколько операндов, АЛУ может выполнить требуемую операцию, сохранив ее результат в одном из регистров общего назначения (в сумматоре). Если результат операции необходимо запомнить в ОП, он должен быть послан в регистр данных памяти. Адрес ячейки, в которую необходимо поместить результат, пересылается в регистр адреса памяти и начинается цикл записи.

Между тем содержимое СК увеличивается, указывая следующую команду, которая должна выполняться. Таким образом, как только завершится выполнение текущей команды, может сразу же начаться выборка на выполнение следующей команды программы.

Помимо обмена данными между ОП и ЦПнеобходимо обеспечить обмен данными с внешними устройствами. Этот обмен осуществляют машинные команды, управляющие вводом/выводом информации.

Естественный порядок выполнения программы может нарушаться при поступлении сигнала прерывания. Прерывание является требованием на обслуживание, которое осуществляется ЦП, выполняющим соответствующую программу обработки прерывания. Так как прерывание и его обработка могут изменить внутреннее состояние ЦП, то оно сохраняется в ОПперед началом работы программы обработки прерывания.

Сохранение состояния достигается пересылкой содержимого регистра команд, управляющих регистров и некоторой управляющей информации в ОП. После завершения программы обработки прерывания состояние ЦП восстанавливается, позволяя продолжить выполнение прерванной программы.

Описанный выше процесс циклически продолжается до тех пор, пока не наступит конец программы или не поступит команда прерывания ее работы.

Читайте также:

Рекомендуемые страницы:

Поиск по сайту

Основной состав персонального компьютера | Из чего состоит персональный компьютер

Персональный компьютер представляет собой сложное электронное устройство, предназначенное для выполнения широкого круга задач. Это могут быть различные вычисления, расчеты, прослушивание музыки, просмотр видео, различные офисные задачи, игры и многое другое.

Персональный компьютер может быть стационарным или мобильным. К мобильным компьютерам относят ноутбуки, нетбуки и планшеты.

Стационарный компьютер также в последнее время претерпел изменения, но в большинстве случаев представляет собой системный блок, монитор, устройства ввода (клавиатура и мышь), аудиоустройства (колонки, наушники и микрофон), а также другие периферийные устройства (принтер, сканер и т.п.).

Для нормального функционирования персонального компьютера необходим лишь системный блок, монитор, клавиатура и мышь.

Так же необходима операционная система, в большинстве случаев используют Windows, но так же можно скачать Linux.
Далее мы рассмотрим подробнее каждое из этих устройств.

Системный блок

Основным узлом персонального компьютера является системный блок. Он представляет собой корпус, чаще всего металлический вертикальный коробок, на передней панели которого расположены кнопки включения и дисководы. На заднюю стенку выведены все необходимые разъемы и кабели. Системный блок состоит из блока питания, материнской платы (она же системная плата или «материнка»), жесткого диска (HDD), видеокарты, процессора (CPU), оперативной памяти (ОЗУ), дисководов (CD/DVD), звуковой платы и сетевой платы. Зачастую сетевая и звуковая платы выполняются интегрированными в материнскую плату, то есть радиоэлементы платы распаяны прямо на материнской плате.

Блок питания

Блок питания выполнен в виде отдельного коробка, который расположен вверху сзади системного блока и имеет несколько кабелей питания всех элементов системного блока.

Читайте также: Типы источников бесперебойного питания (ИБП)

Блок питания

Материнская плата

Материнская плата является самой большой в системном блоке печатной платой, на которую устанавливаются все основные узлы компьютера (CPU, ОЗУ, видеокарта), также она имеет разъемы для подключения жесткого диска и дисководов, а также шлейфов портов USB и разъемы, выходящие на заднюю панель корпуса. Материнская плата выполняет согласование работы всех устройств компьютера.

Материнская плата

Процессор

Процессор представляет собой микросхему, предназначенную для выполнения основных вычислительных операций. Процессоры выпускаются двумя фирмами AMD и Intel. В зависимости от производителя процессора отличается и разъем (место его установки), поэтому при выборе материнской платы следует это не забывать. Вы просто не вставите процессор AMD в материнскую плату для процессоров Intel.

Процессор

Видеокарта

Видеокарта представляет собой отдельную печатную плату, установленную в разъем PCI Express материнской платы и предназначена для вывода изображения на экран монитора. Она обрабатывает полученную информацию и преобразует в аналоговый и цифровой видеосигнал, который через разъем по кабелю поступает на монитор. На видеокарте, как правило, установлен процессор (GPU) и оперативная видеопамять.

Видеокарта

Оперативная память

Оперативная память представляет собой одну или несколько небольших плат, установленных в специальные разъемы на материнской плате (DDR). Оперативная память обеспечивает временное хранение промежуточных данных при работе компьютера. Оперативная память характеризуется скоростью доступа и объемом памяти. На сегодняшний день наиболее быстрая память имеет стандарт DDR3.

Оперативная память

Жесткий диск

Жесткий диск является постоянным хранилищем данных, это могут быть как пользовательские данные, так и системные или временные. На жестком диске хранится операционная система, без которой нормальная работа компьютера будет невозможна. Также операционная система может использовать жесткий диск для сохранения содержимого оперативной памяти (например, в режиме гибернации). Представляет собой жесткий диск закрытый металлический параллелепипед, который через разъем (SATA) подключается к материнской плате.

Жесткий диск

Дисковод

Дисковод оптических дисков внешне напоминает жесткий диск, но имеет на передней панели выдвигающийся лоток для установки оптических дисков. Служит дисковод для чтения и записи оптических дисков.

Привод

На системной плате могут устанавливаться и другие дополнительные устройства, например модуль Wi-Fi или ТВ-тюнер.

Монитор

Монитор компьютера служит для графического представления информации, которая безусловно понятно пользователю ПК. В последнее время выпускаются исключительно жидкокристаллические дисплеи (ЖК). Мониторы могут быть оснащены цифровым и/или аналоговым видео разъемами (DVI, HDMI).

Монитор

Клавиатура

Клавиатура является неотъемлемым устройством ввода любого компьютера. Клавиатура представляет собой группы клавиш для ввода символьной информации. Также многие современные клавиатуры оснащаются дополнительными клавишами, например, для управления медиаплеерами и различными программами.

Читайте также: как выбрать клавиатуру

Клавиатура

Мышь

Мышь предназначена для перемещения системного указателя по объектам операционной системы – окнам. Обычно мышь имеет две кнопки и колесо прокрутки. Технически мыши могут быть оптическими и лазерными. Последние имеют более высокую точность и качество работы.

Мышь

Дополнительные периферийные устройства персонального компьютера выполняют роль помощников и предназначены для расширения возможностей персонального компьютера. Аудиоколонки (динамики) предназначены для воспроизведения звука, принтер – для получения бумажной копии любого электронного документа или изображения, сканер – позволяет создать электронный образ с бумажного носителя и т.д. К компьютеру можно подключить и другие периферийные специализированные и диагностические устройства, которые практически безгранично расширяют область его применения.

Персональный компьютер, несмотря на кажущуюся, на первый взгляд свою сложность достаточно прост в работе и требует лишь немного терпения и упорства пользователя в его изучении. Помните, что компьютер был создан для облегчения нашей с вами работы и повышения производительности труда, поэтому не стоит сомневаться в его способностях выполнить ту или иную задачу.

Не пропусти самое интересное!
Подписывайтесь на нас в Facebook и Вконтакте!

Устройство системного блока — что обеспечивает работу компьютера

Устройство системного блока, все детали и компоненты, которые в нём установлены, называют техническими характеристиками ПК. А также часто употребляется термин конфигурация и железо. От того какими техническими характеристиками обладает компьютер, зависит прежде всего эго работоспособность и возможность выполнять определённые задачи. От содержимого системного блока зависит, какими программами вы сможете пользоваться при использовании этого компьютера.

Технические характеристики, определяют стоимость компьютера. Поэтому, к примеру, если вы покупаете компьютер для работы с текстом, электронными таблицами, почтовыми клиентами, поиска информации в интернете, составления презентация, вам не стоит переплачивать за мощный компьютер с высокими техническими характеристиками.

А вот, если вы собираетесь заниматься видеомонтажом, обработкой графики, звукомонтажом, играть в современные игры, то стоит обратить внимание на производительную и мощную конфигурацию компьютера.

А теперь давайте разберёмся с компонентами системного блока и характеристиками, на которые стоит обратить внимание.

Материнская плата (Motherboard)

Материнская (системная, основная) плата – является основой платой системного блока в компьютере, определяя вместе с процессором архитектуру и производительность ПК.

Наверное, вас интересует, почему «материнская»? Это сленговое слово, оно определяет аналогию как дети привязаны к матери, так и все устройства подсоединены к материнской плате, она управляет единой синхронизированной работой всех подсистем.

Несмотря на большое разнообразие в дизайне и исполнении, все материнские платы имеют схожие черты. Так, на любой из них обязательно устанавливаются следующие компоненты: процессор и сопроцессор; память ROM, RAM и SRAM; схемы ввода/вывода; схемы интерфейсов и шин, кварцевый генератор, схемы управления напряжением.

Главным набором микросхем в современных материнских платах является чипсет, который управляет работой всех остальных контроллеров и компонентов, согласуя их работу во времени. Именно чипсет определяет кокой процессор, будет установлен и какая, память будет использоваться, от этого будет зависеть производительность.

Ведущими производителями процессоров (Intel и AMD) определено два основных направления в создании материнских плат. Обусловлено это тем, что процессоры Intel и AMD устанавливаются в разные разъёмы (Socket) на материнской плате. Поэтому при выборе материнской платы, вы должны знать, для каких процессоров она предназначена.

Вообще о технических характеристиках материнских плат можно говорить много, но важно разобраться с основами. И поэтому сейчас стоит рассмотреть ещё одну возможность, интеграцию.

То есть речь идёт об объединении нескольких устройств в одной системной плате. И вы уже наверняка слышали понятие «интегрированная» звуковая или видеокарта. Это значить, что материнская плата уже сочетает в себе эти устройства. Большинство продвинутых пользователей и геймеров решительно выступают против интеграции, так как отдельные устройства производительнее интегрированных. Но для бюджетных компьютеров это идеальное решение. Последнее время стало нормой использовать интегрированное видео и звук, сетевые и модемные контроллеры.

От материнской платы, на заднюю панель системного блока, выходят разъёмы для подключения внешних устройств.

Процессор (центральное процессорное устройство — ЦПУ «CPU»)

Центральный процессор – это главная часть аппаратного обеспечения компьютера или «мозг компьютера». Чаще говорят — микропроцессор или просто процессор.

Именно процессор отвечает за выполнение программного кода (инструкции) для выполнения арифметических, логических и системных операций ввода/вывода.

Этот термин используется в компьютерной индустрии, с начала 1960 годов. Форма, дизайн и реализация процессоров сильно изменились начиная с самых ранних примеров, но их фундаментальная работа остаётся такой же.

Стандартизация и миниатюризация процессоров привели к глубокому проникновению основанных на них цифровых устройств в повседневную жизнь человека. Современные процессоры можно найти не только в таких высокотехнологичных устройствах, как компьютеры, но и в автомобилях, калькуляторах, мобильных телефонах и даже в детских игрушках.

Чаще всего они представлены микроконтроллерами, где помимо вычислительного устройства на кристалле расположены дополнительные компоненты (память программ и данных, интерфейсы, порты ввода/вывода, таймеры и др.).

Современные процессоры, как правило, меньше, чем 4х4 сантиметра, с сотнями контактов.

Упрощенно можно сказать, что типичными компонентами процессора являются арифметическо — логический блок (ALU), который выполняет арифметические и логические операции, и блок управления (CU), который извлекает инструкции из памяти, декодирует и выполняет их, призывая к работе ALU, когда это необходимо.

Производительность или скорость процессора зависит от тактовой частоты (как правило, обозначают в МГц) и количества выполненных инструкций за такт (IPC), которые в совокупности являются количеством выполненных инструкций в секунду (IPS).

Чем выше скорость работы процессора, тем выше быстродействие компьютера. Процессор имеет специальные ячейки, которые называются регистрами. Именно в регистрах помещаются команды, которые выполняются процессором, а также данные, которыми оперируют команды. Работа процессора состоит в выборе из памяти, в определённой последовательности, команд и данных, и их выполнение. На этом и базируется выполнение программ.

Распределение памяти также сильно влияет на производительность процессора.

Производительность компьютеров повышается за счёт использования многоядерных процессоров, который, по сути, это объединение двух или более отдельных процессоров (называется сердечники) в одну интегральную схему. В идеале, двухъядерный процессор будет почти вдвое мощнее одноядерных процессоров.

На практике, однако, производительность гораздо меньше, всего около 50%, из-за несовершенства программного обеспечения и алгоритмов реализации взаимодействия между аппаратным и программным обеспечением.

Совет: не стоит переплачивать за новинки, через полгода они будут стоить на 10-20% дешевле!

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ)

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) ещё называют оперативной памятью, «оперативкой», виртуальной памятью. На самом деле все эти термины относятся к одному и тому же техническому устройству (микросхеме), располагающемуся в специальном разъёме на материнской плате.

Оперативная память — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции. То есть пока компьютер включён, хранятся и данные в оперативной памяти. Но стоит выключить питание компьютера или может произойти сбой электропитания и данные, записанные в ОЗУ, теряются.

Таким образом, оперативная память содержит данные операционной системы и запущенных на выполнение программ, поэтому от объёма оперативной памяти зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер.

Вот поэтому объем оперативной памяти также влияет на быстродействие компьютера. Ведь если у компьютера недостаточный объем оперативной памяти, но при этом мощный современный процессор, вы не сможете насладиться быстрой работой вашего ПК.

ОЗУ большинства современных компьютеров представляет собой модули динамической памяти (DRAM), содержащие полупроводниковые ЗУ, организованные по принципу устройств с произвольным доступом. Память динамического типа дешевле, чем статического, и её плотность выше, что позволяет на том же пространстве кремниевой подложки размещать больше ячеек памяти, но при этом её быстродействие ниже. Статическая (SRAM), наоборот, более быстрая память, но она и дороже. В связи с этим массовую оперативную память строят на модулях динамической памяти, а память статического типа используется для построения кэш-памяти внутри микропроцессора.

Жёсткий диск (HDD)

Жёсткий диск — Hard Disk Drive— энергонезависимое, перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство. А также на компьютерном сленге это устройство называется «винчестер». Устройство также относится к компьютерной памяти, но в отличие от оперативной памяти, жёсткий диск главным образом служит для хранения всей информации на вашем компьютере. Информация на данном устройстве хранится и после отключения питания компьютера.

Информация в жёстком диске записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома — магнитные диски. Обычно используется одна или несколько пластин на одной оси.

Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

Основные характеристики классификации жёстких дисков:

Интерфейс (interface) – это линия связи диска и материнской платы, то есть технические разъёмы для подключения. Современные серийно выпускаемые внутренние жёсткие диски могут использовать интерфейсы ATA (он же IDE и PATA), SATA, eSATA, SCSI, SAS, FireWire, SDIO и Fibre Channel.

Ёмкость (capacity) — количество данных, которые могут храниться накопителем. С момента создания первых жёстких дисков, в результате непрерывного совершенствования технологии, записи данных их максимально возможная ёмкость непрерывно увеличивается.

Физический размер (форм-фактор; dimension) — почти все накопители 2001—2008 годов для персональных компьютеров и серверов имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма — под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках. Также получили распространение форматы 1,8, 1,3, 1 и 0,85 дюйма. Прекращено производство накопителей в форм-факторах 8 и 5,25 дюймов.

Время произвольного доступа (random access time) — среднее время, за которое винчестер выполняет операцию позиционирования головки чтения/записи на произвольный участок магнитного диска. Диапазон этого параметра — от 2,5 до 16 мс. Как правило, минимальным временем обладают диски для серверов (например, у Hitachi Ultrastar 15K147 — это 3,7 мс), самым большим из актуальных — диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 — 12,5 мс). Для сравнения, у SSD-накопителей этот параметр меньше 1 мс.

Скорость вращения шпинделя (spindle speed) — количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 5400, 5900, 7200 и 10000 (персональные компьютеры), 10000 и 15000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции).

Надёжность (reliability) — определяется как среднее время наработки на отказ (MTBF). А также подавляющее большинство современных дисков поддерживают технологию S.M.A.R.T.

Количество операций ввода-вывода в секунду (IOPS) — у современных дисков это около 50 оп/с при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп/сек при последовательном доступе.

Потребление энергии — важный фактор для мобильных устройств.

Сопротивляемость ударам (G-shockrating) — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных (TransferRate) при последовательном доступе:

• внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с;
• внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с.

Объём буфера — буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных дисках он обычно варьируется от 8 до 128 Мб.

Сейчас широкое распространение получили внешние жёсткие диски с USB интерфейсом. Их ещё называют «внешними жёсткими дисками», основное назначение хранение и перенос информации.

На смену современным жёстким дискам приходит твердотельный накопитель (SSD, solid-state drive) — компьютерное немеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти и управляющего контроллера.

Видеокарта

Видеокарта (также видеоадаптер, графический адаптер, графическая плата, графическая карта, графический ускоритель, 3D-карта) — электронное 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.

В настоящее время, однако, эта базовая функция, оставаясь нужной и востребованной, ушла в тень, перестав определять уровень возможностей формирования изображения — качество видеосигнала (чёткость изображения) очень мало связано с ценой и техническим уровнем современной видеокарты.

В первую очередь, сейчас под графическим адаптером понимают устройство с графическим процессором — графический ускоритель, который и занимается формированием самого графического образа. Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический процессор, который может производить дополнительную обработку, снимая эту задачу с центрального процессора компьютера.

Например, все современные видеокарты Nvidia и AMD (ATi) осуществляют рендеринг графического конвейера OpenGL и DirectX на аппаратном уровне. В последнее время также имеет место тенденция использовать вычислительные возможности графического процессора для решения неграфических задач.

Обычно видеокарта выполнена в виде печатной платы (плата расширения) и вставляется в разъём расширения, универсальный либо специализированный (AGP, PCI Express) на материнской плате.

Также широко распространены и встроенные (интегрированные) в материнскую плату видеокарты — как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета или ЦПУ, в этом случае устройство, строго говоря, не может быть названо видеокартой.

Блок питания

Компьютерный блок питания (power supply unit, PSU — блок питания, БП) — вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электрической энергией постоянного тока, путём преобразования сетевого напряжения до требуемых значений.

А также блок питания играет роль защитного барьера от незначительных помех входного напряжения. А имеющийся вентилятор в корпусе блока питания участвует в охлаждении компонентов компьютера.

Оптический привод

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.

Наиболее широкое распространение получили следующие приводы:

CD-ROM — самый простой вид cd-привода, предназначенный только для чтения cd-дисков.

CD-RW — такой же, как и предыдущий, но способен записывать только на CD-R/RW-диски.

DVD-ROM — предназначение его состоит только в чтении DVD-дисков.

DVD-RW/CD-RW — тот же DVD-ROM, но способный записывать на CD-R/RW, DVD-R/RW -диски (комбо-привод).

DVD-RW DL — в отличие от предыдущего типа DVD RW, способен также записывать на двухслойные оптические DVD-носители, отличающиеся от обычных большей ёмкостью.

BD-RE — привод, способный читать/записывать на диски формата Blu-Ray. Это усовершенствованная технология оптических носителей, в основе которой лежит использование лазера с длиной волны 405 нм (синий спектр излучения). Уменьшение длины волны лазера позволило сузить ширину дорожки в два раза по сравнению с DVD-диском и увеличить плотность записи данных. Уменьшение толщины защитного слоя в шесть раз повысило надёжность операций чтения/записи на нескольких записываемых слоях.

Современные приводы CD-ROM достигли высоких скоростей считывания информации с лазерного компакт-диска благодаря внедрению технологии CAV (Constant Angular Velocity — постоянная угловая скорость).

В этом режиме частота оборотов диска остаётся постоянной, соответственно на периферийных участках данные считываются с большей скоростью (4-7,8 Мбайт/с), чем на внутренних участках (2-3,5 Мбайт/с). Средняя скорость считывания при этом гораздо ближе к минимальным значениям, поскольку запись на диске начинается с внутренних областей.

Сам по себе, оптический привод может быть в виде составляющей конструкции в составе более сложного оборудования (например, бытового DVD-проигрывателя) либо выпускаться в виде независимого устройства со стандартным интерфейсом подключения (PATA, SATA, USB), как для установки в компьютер.

PCI разъёмы

PCI (Peripheral component interconnect, дословно — взаимосвязь периферийных компонентов) — шина ввода/вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера.

Иначе говоря, в эти разъёмы можно подключить дополнительные устройства. Например, дополнительную сетевую карту, модем, звуковую карту, ТВ-тюнер, модуль Wi-Fi и т. д.

В настоящее время интерфейс PCI постепенно вытесняется интерфейсами PCI Express, HyperTransport и USB. На современные материнские платы устанавливается лишь один, редко два PCI-разъёма, вместо 5-6, устанавливавшихся ранее. На некоторые современные материнские платы (в основном High-End-класса или форм-фактора mATX) PCI-разъём не устанавливается вовсе.

Это основные устройства в системном блоке, без которых работа компьютера невозможна. Именно они отвечают за производительность и быстродействие, от них зависит цена и пригодность компьютера к различным задачам.

Друзья, поддержите нас! Поделитесь статьёй в социальных сетях:

Основные блоки ПК — Студопедия

К основным блокам ПК относят:

системный блок;

монитор;

клавиатуру;

мышь.

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными.

Основной платой персонального компьютера является системная(материнская) плата. На ней разме­щаются:

системная шина — наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера. Основной функцией системной шины является передача информации между процессором и остальными устройствами ЭВМ. Все блоки, а точнее их порты ввода-вывода, через соответствующие разъемы подключаются к шине единообразно: непосредственно или через контроллеры (адаптеры).;

процессор — основная микросхема, выполняющая большинство математиче­ских и логических операций, выполняет логические и арифметические операции, определяет порядок выполнения операций, указывает источники данных и приемники результатов. Работа процессора происходит под управлением программы;

микропроцессорный комплект (чипсет) — набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;

память — набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен, делится на внутреннюю и внешнюю;

разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).

порты служат для обеспечения обмена информацией ПК с внешними, не очень быстрыми устройствами. Информация, поступающая через порт, направляется в МП, а потом в ОП. Выделяют два вида портов: последовательный — обеспечивает побитный обмен информацией, обычно к такому порту подключают модем; параллельный — обеспечивает побайтный обмен информацией, к такому порту подключают принтер

Видеока́рта (графи́ческая пла́та, ка́рта) — электронное устройство, преобразующее графический образ, хранящийся, как содержимое памяти компьютера (или самого адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора. Имеет собственную память, а также графический процессор — графический ускоритель, который и занимается формированием самого графического образа.

Монитор (видеомонитор, дисплей) — устройство отображения текстовой и графической информации на экране. Монитор работает под управлением специального аппаратного устройства – видеоадаптера.

Характеристики монитора:

размер монитора измеряется между противоположными углами трубки кинескопа по диагонали. Единица измерения — дюймы. Стандартные размеры: 14″; 15″; 17″; 19″; 20″; 21″.

частота кадровой развертки (частота регенерации (обновления)) изображения показывает, сколько раз в тече­ние секунды монитор может полностью сменить изображение (поэтому ее также называют частотой кадров). Этот параметр зависит не только от монитора, но и от свойств и настроек видеоадаптера хотя предельные возможности опреде­ляет все-таки монитор. Частоту кадровой развертки измеряют в герцах (Гц), чем она выше, тем четче и устойчивее изображение, тем меньше утомление глаз, у современных качественных мониторов под­держивается частота смены кадров на уровне 70 — 80 Гц и выше.

Разрешающая способность мониторов нужна прежде всего в графи­ческом режиме и связана с размером пикселя. Измеряется разрешающая способность максимальным количеством пикселей, разме­щающихся по горизонтали и по вертикали на экране монитора. Зависит разрешающая спо­собность как от характеристик монитора, так, даже в большей степени, и от характеристик видеоадаптера. Стандартные значения разрешающей способности современных мониторов: 640х480, 800х600, 1024х768, 1600х1200, но реально могут быть и иные значения.

размер зерна люминофора (расстояние между минимальными точками выводимыми на экран), определяет четкость изображения на экране. Чем меньше зерно, тем, естественно, выше четкость и тем меньше устает глаз. Величина зерна мониторов имеет значения от 0,41 до 0,18 мм. Следует иметь в виду, что у мониторов с большим зерном не может быть достигнута высокая разрешающая способность

Цветовое разрешение (глубина цвета)определяет количество различных оттенков, которые может принимать отдельная точка экрана. Минимальное требование по глубине цвета на сегодняшний день — 256 цветов, хотя большинство программ требуют не менее 65 тыс. цветов (режим High Color). Наиболее комфортная работа достигается при глубине цвета 16,7 млн цветов (режим True Color).

Клавиатура — клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управле­ния. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. С помощью клавиатуры управляют компьютерной системой, а с помощью монитора получают от нее отклик.

Принцип действия. Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьютера. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными сис­темными программами (драйверами). Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ в составе базовой системы ввода-вывода (BIOS), и потому компьютер реагирует на нажатия клавиш сразу после включения. Принцип действия клавиатуры заключается в следующем.

1) При нажатии на клавишу (или комбинацию клавиш) специальная микросхема, встроенная в клавиатуру, выдает так называемый скан-код.

2) Скан-код поступает в микросхему, выполняющую функции порта клавиатуры. (Порты — специальные аппаратно-логические устройства, отвечающие за связь процессора с другими устройствами.) Данная микросхема находится на основной плате компьютера внутри системного блока.

3) Порт клавиатуры выдает процессору прерывание (Прерывание — временный останов выполнения одной программы в целях оперативного выполнения другой, в данный момент более важной (приори­тетной) программы) с фиксированным номером. Для клавиатуры номер прерывания — 9 (Interrupt 9, Int9).

4) Получив прерывание, процессор откладывает текущую работу и по номеру пре­рывания обращается в специальную область оперативной памяти, в которой находится так называемый вектор прерываний. Вектор прерываний — это список адресных данных с фиксированной длиной записи. Каждая запись содержит адрес программы, которая должна обслужить прерывание с номером, совпадаю­щим с номером записи.

5) Определив адрес начала программы, обрабатывающей возникшее прерывание, процессор переходит к ее исполнению. Простейшая программа обработки кла­виатурного прерывания «зашита» в микросхему ПЗУ, но программисты могут «подставить» вместо нее свою программу, если изменят данные в векторе прерываний.

6) Программа-обработчик прерывания направляет процессор к порту клавиатуры, где он находит скан-код, загружает его в свои регистры, потом под управле­нием обработчика определяет, какой код символа соответствует данному скан-коду.

7) Далее обработчик прерываний отправляет полученный код символа в небольшую область памяти, известную как буфер клавиатуры, и прекращает свою работу, известив об этом процессор.

8) Процессор прекращает обработку прерывания и возвращается к отложенной задаче.

9) Введенный символ хранится в буфере клавиатуры до тех пор, пока его не заберет оттуда та программа, для которой он и предназначался, например тексто­вый редактор или текстовый процессор. Если символы поступают в буфер чаще, чем забираются оттуда, наступает эффект переполнения буфера. В этом слу­чае ввод новых символов на некоторое время прекращается. На практике в этот момент при нажатии на клавишу мы слышим предупреждающий звуковой сиг­нал и не наблюдаем ввода данных.

Мышь — механический манипулятор, преобразующий механические движения в движение курсора на экране.

Принцип действия.В отличие от рассмотренной ранее клавиатуры, мышь не является стандартным органом управления, и персональный компьютер не имеет для нее выделенного порта. Для мыши нет и постоянного выделенного прерывания, а базовые средства ввода и вывода (BIOS) компьютера, размещенные в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), не содержат программных средств для обра­ботки прерываний мыши.

В связи с этим в первый момент после включения компьютера мышь не работает. Она нуждается в поддержке специальной системной программы — драйвера мыши. Драйвер устанавливается либо при первом подключении мыши, либо при уста­новке операционной системы компьютера. Хотя мышь и не имеет выделенного порта на материнской плате, для работы с ней используют один из стандартных портов, средства для работы с которыми имеются в составе BIOS. Драйвер мыши предназначен для интерпретации сигналов, поступающих через порт. Кроме того, он обеспечивает механизм передачи информации о положении и состоянии мыши операционной системе и работающим программам.

Компьютером управляют перемещением мыши по плоскости и кратковременными нажатиями правой и левой кнопок. В отличие от клавиатуры мышь не может напрямую использоваться для ввода знаковой инфор­мации — ее принцип управления является событийным. Перемещения мыши и щелчки ее кнопок являются событиями с точки зрения ее программы-драйвера. Анализируя эти события, драйвер устанавливает, когда произошло событие, и в каком месте экрана в этот момент находился указатель. Эти данные передаются в прикладную программу, с которой работает пользователь в данный момент. По ним программа может определить команду, которую имел в виду пользователь, и приступить к ее исполнению.

К числу регулируемых параметров мыши относятся: чувствительность (выражает величину перемещения указателя на экране при заданном линейном перемещении мыши), функции левой и правой кнопок, а также чувствительность к двойному нажатию (максимальный интервал времени, при котором два щелчка кнопкой мыши расцениваются как один двойной щелчок). Программные средства, предназначен­ные для этих регулировок, обычно входят в системный комплект программного обеспечения.

Системный блок компьютера. Понятие, устройство и состав системного блока ПК

Содержание:

Как только пользователи ПК не называют системный блок: и процессором, и железной коробкой под столом, и ещё много интересных названий. В каждом из этих названий есть своя доля правды. Т.к., если заглянуть внутрь, то именно там можно найти процессор и чаще всего системный блок железный и стоит под столом.

Системный блок. Что же это такое?

Давайте посмотрим в словарь и найдем настоящее определение. Системный блок (разг. корпус, системник) — это элемент персонального компьютера, который защищает компоненты компьютера, находящиеся внутри, от механических повреждений и внешнего воздействия.

Кроме этого он поддерживает внутри себя температуру, необходимую для стабильной работы, экранирует электромагнитное излучение, которое создается внутренними элементами.

Системный блок

Системные блоки для персональных компьютеров изготавливают промышленным способом из деталей, в основу которых входит сталь, пластик и алюминий. Для того, чтобы сделать системный блок оригинальным и неповторимым, используются древесина или органическое стекло.

Состав системного блока

Системный блок включает в себя множество частей и компонентов. Кратко рассмотрим большинство из них.

1. Корпус – один из важных компонентов, входящий в число элементов системного блока: на корпусе компьютера крепятся все остальные детали. Корпуса различаются между собой размерами и форм-факторами. При выборе корпуса для системника следует обратить внимание на некоторые детали.

Корпус

Чем корпус больше, тем проще в нем будет разместить остальные элементы системного блока. А чем тяжелее, тем толще стенки он имеет, что позволит наладить хорошее охлаждение и невысокий уровень шума. Компьютерная помощь Комполайф рекомендует использовать корпуса только известных брэндов таких как Thermaltake, Chieftec, InWin и др.

2. Блок питания – возможно, самая важная деталь системного блока ПК. Считается, что лучше сэкономить на любой другой детали, но только не на блоке питания. Может показаться немного странным, но с большой долей вероятности качество блока питания можно определить по весу — чем тяжелей блок питания, тем лучше. Качественные компоненты блока питания: радиаторы, конденсаторы и трансформаторы; довольно тяжелые элементы.

Блок питания (БП)

Блок питания занимается обеспечением электрического питание всех остальных компонентов компьютера. От него напрямую зависит, как долго проработают все остальные комплектующие. Из-за недостаточно качественного блока питания работа всего компьютера может быть нестабильной, также это может стать причиной поломки дорогостоящих элементов.

3. Процессор (CPU — центральный процессор) – это главный вычислительный элемент персонального компьютера. Все программы состоят из огромной последовательности микрокоманд, и именно процессор выполняет эти команды.

От быстродействия процессора в первую очередь зависит производительность и быстрота работы всего ПК (это обязательно необходимо учесть, если решили переустановить windows на более современную версию). Тактовая частота, на которой работает процессор, архитектура и количество ядер определяют быстродействие процессора.

Центральный процессор

Многие годы на мировом рынке процессоров безраздельно доминируют два основных конкурента: AMD и Intel. И ближайшее время эта ситуация вряд ли изменится.

4. Материнская плата – один из компонентов ПК, который входит в число основных. Материнская плата объединяет все компоненты системного блока. Кроме этого она включает в себя дополнительные компоненты: встроенная видеокарта, сетевой адаптер, звуковая карта, устройства ввода-вывода и др.

Материнская плата (mainboard)

Неправильно подобранная материнская плата может негативным образом сказаться на работе ПК в целом, несмотря на то, что остальные комплектующие будут мощными сами по себе.

5. Корпусный вентилятор – используется для охлаждения системника. Он необязателен, но желателен для поддержания приемлемой температуры внутри.

6. Планки оперативной памяти (ОЗУ) — это быстродействующая память компьютера. После выключения компьютера вся информация, находящаяся в ней, удаляется.

Оперативная память (ОЗУ)

Учитывая всё возрастающие потребности современных программ, игр и приложений, можно считать, что чем больше объём оперативной памяти, тем будет лучше. На сегодняшний день минимальный объемом оперативной памяти, устанавливаемой в новый компьютер, будет 4 Гигабайта.

7. Видеокарта — устройство, которое обрабатывает и выводит графическую информацию на монитор. Каждая видеокарта имеет свой собственный графический процессор, который занимается обработкой информации: 2D и 3D. Видеопроцессор существенно снижает вычислительную нагрузку на CPU (центральный процессор).

Видеокарта

Без дорогой и мощной видеокарты можно даже не мечтать о современных компьютерных играх. Кроме этого, у вас вряд ли получится всерьез заняться обработкой видефайлов или профессиональным редактированием фото. 

8. Сетевая карта – элемент системного блока, необходимый для соединения компьютера с локальной сетью или сетью Интернет. Последнее время сетевые платы интегрированы (встроены) в материнские платы.

9. Оптический накопитель (CD/DVD) – устройство для чтения и записи оптических дисков. Между собой отличаются типом поддерживаемых дисков, а также скоростью чтения и записи.

10. Жесткий диск (harddisk, HDD, винчестер) — это устройство долговременной памяти. При выключении компьютера данные не удаляются. Быстрота работы жесткого диска намного ниже, чем у оперативной памяти, а объём намного выше.

Жесткий диск (HDD)

Операционная система, установленные программы, документы, фотографии, музыка и фильмы хранятся на жестком диске. Объём HDD (жесткого диска) измеряется в Гигабайтах. Считается, что чем больше, тем лучше. Как говорится, свободного места много не бывает.

Передняя панель системного блока ПК, как правило, содержит две кнопки:

• Power – используется для включения компьютера;
• Reset — используется при необходимости экстренной перезагрузки компьютера, если он завис.

Также на передней панели можно найти такие элементы:

• индикаторы – светодиоды и лампочки, отображающие работу ПК: индикация работы компьютера, индикация состояния жесткого диска.
• дисководы и оптические накопители — это устройства, предназначенные для работы с такими носителями информации как дискеты и оптические диски.
• разъемы — предназначены для подключения некоторых внешних устройств. Чаще всего это разъемы USB, а также гнездо для подключения наушников и микрофона.

Ели вы хотите собрать новый системный блок, если хотите, чтобы он был сделан специально для вас и не был похож на сотни других, продающихся в магазинах, то центр компьютерной помощи Compolife.ru с радостью поможет осуществить мечту. Обратившись в наш сервис, вы можете быть уверены в надежности и долговечности работы будущего компьютера. Ведь его сборкой и настройкой будут заниматься профессионалы с многолетним успешным опытом работы!

Еще больше интересной и полезной информации

• Одним из самых важных компонентов компьютера, безусловно, можно…

• Блок питания компьютера (БП) – это электронное устройство, формирующее…

• Процессор (микропроцессор, CPU, центральный процессор, разг.…

• Корпус — это основной элемент системного блока, к которому крепятся…

Комментарии (11)

Оставить комментарий

Устройство Компьютера. Состав Системного Блока.

Что такое ЦП? Определение и работа [с блок-схемой]

Большинство людей не знают, что означает ЦП и какова его роль в компьютере. Когда вы ищете новый ноутбук или ПК, задумывались ли вы, что означает i-7, i-3 или AMD Athlon? Большинство рекламных объявлений выделяют тип ЦП для продажи их ноутбуков или мобильных телефонов. Некоторые из вас могут знать полную форму ЦП, но хотят знать, как работает ЦП и как это влияет на общую скорость вычислительного устройства.

Что такое ЦП (центральный процессор)

Полная форма ЦП — Центральный процессор . В качестве альтернативы он также известен под названием процессор , микропроцессор или компьютерный процессор . ЦП — это электронная схема, используемая в компьютере, которая извлекает входные инструкции или команды из блока памяти, выполняет арифметические и логические операции и сохраняет эти обработанные данные обратно в память.

ЦП или центральный процессор является сердцем компьютера и устанавливается в разъем, указанный на материнской плате.Поскольку ЦП выполняет множество вычислений на высокой скорости, он быстро нагревается. Для охлаждения процессора на нем установлен охлаждающий вентилятор.

Компоненты ЦП

Блок управления

Управляющий модуль — это внутренняя часть ЦП, которая координирует инструкции и поток данных между ЦП и другими компонентами компьютера. Именно CU управляет работой центрального процессора, посылая синхронизирующие и управляющие сигналы.

Арифметико-логический блок

ALU — это внутренняя электронная схема ЦП, которая выполняет все арифметические и логические операции в компьютере. ALU получает три типа входов.

• Управляющий сигнал от CU (Control Unit)
• Данные (операнды) для обработки
• Информация о состоянии из ранее выполненных операций.

После выполнения всех инструкций вывод, состоящий из данных, сохраняется в памяти, а информация о состоянии сохраняется во внутренних регистрах ЦП.

Работа центрального процессора

Все процессоры, независимо от их происхождения или типа, выполняют основной цикл команд, который состоит из трех шагов с именами Извлечь, декодировать и выполнить

Получить

Программа состоит из ряда инструкций. В памяти хранятся различные программы. Во время этого шага ЦП считывает инструкцию, которая должна выполняться с определенного адреса в памяти. Счетчик программ CPU сохраняет запись адреса команд.

Декодировать

Схема, называемая i декодером команд , декодирует все команды, извлеченные из памяти. Инструкции декодируются в различные сигналы, которые управляют другими областями ЦП.

Выполнить

На последнем шаге CPU выполняет инструкцию. Например, он сохраняет значение в конкретном регистре, а затем указатель инструкции указывает на другую инструкцию, которая хранится в следующей ячейке адреса.

Тактовая частота

Скорость процессора измеряется количеством тактовых циклов, которые ЦП может выполнять за секунду.Чем больше количество тактов, тем большее количество инструкций (вычислений) он может выполнить. Скорость процессора измеряется в герцах. У современных процессоров частота составляет ГГц. ( 1 ГГц = 1 миллион тысяч циклов в секунду ).

Производители процессоров

Три крупнейших производителя процессоров для настольных ПК или ноутбуков — это Intel, AMD и VIA (встраиваемые устройства), а Qualcomm, Samsung и Apple входят в тройку ведущих производителей мобильных процессоров.

Ознакомьтесь с функциями новейшего процессора Intel Core 7 ^{-го поколения} в этом видео

.

CPU — Центральный процессор

Центральный процессор или центральный процессор — это «мозг» компьютера,
это «вычисление» в компьютере.
Без процессора у вас нет компьютера.
ЦП (процессоры) компьютера состоят из тонких слоев из тысяч транзисторов. Транзисторы
крошечные, почти микроскопические частицы материала, которые блокируют электричество, когда
электричество только слабый заряд, но пропускает электричество
через, когда электричество достаточно сильное.Транзисторы в ЦП переходят из
будучи непроводником (сопротивляться электричеству) к проводнику (они проводят
электричество), когда электрический заряд достаточно сильный. Материал, из которого изготовлены транзисторы процессора
сделаны из, теряет сопротивление электричеству и становится проводником, когда
электричество становится достаточно сильным. Способность этих материалов (называемых
полупроводники) для перехода из непроводящего в проводящее состояние
позволяет им использовать два электрических входа и производить только другой выход
когда один или оба входа включены.Компьютерный процессор
состоит из миллионов (а вскоре и миллиардов) транзисторов. Потому что процессоры
настолько малы, что их часто называют микропроцессорами. Итак, термины обработчик,
микропроцессор и процессор взаимозаменяемы. AMD, IBM, Intel, Motorola, SGI
и Sun — лишь некоторые из компаний, которые используют большую часть процессоров для
различные виды компьютеров, включая домашние настольные компьютеры, офисные компьютеры, мэйнфреймы
и суперкомпьютеры.

Современные процессоры — это так называемые «интегрированные микросхемы».Идея интегрированного
фишка в том, что несколько типов компонентов объединены в единую деталь
кремния (один ЦП), например, одно или несколько исполнительных ядер, арифметика
логический блок (ALU) или процессор с плавающей запятой, регистры, память команд,
кэш-память и контроллер ввода / вывода (контроллер шины).

Каждый транзистор принимает набор входов и производит выход. Когда один или несколько входов получают электричество, комбинированный заряд изменяет состояние транзистора внутри, и вы получаете результат на другой стороне.Этот простой эффект транзистора позволяет компьютеру подсчитывать и выполнять логические операции, которые мы называем обработкой .

ЦП современного компьютера обычно содержит исполнительное ядро ​​с двумя
или несколько конвейеров команд, шина данных и адреса, специальный арифметико-логический блок (ALU, также
называется математическим сопроцессором), и
в некоторых случаях специальная высокоскоростная память для кэширования программных инструкций из ОЗУ.

ЦП в большинстве ПК и серверов представляют собой интегрированные микросхемы общего назначения, состоящие из нескольких небольших специализированных компонентов, которые вместе создают вычислительные возможности современного компьютера.

Например, Intel производит Pentium, а AMD — Athlon,
и Duron (без кеша памяти).

Поколения ЦП

Производители процессоров

разрабатывают новые способы обработки, что требует значительного пересмотра существующей конструкции микросхемы.Когда они создают этот новый дизайн, который изменяет количество битов, которое может обрабатывать чип, или какой-либо другой важный способ, которым чип выполняет свою работу, они создают процессоры нового поколения . На момент последнего обновления этого руководства (2008 г.) существовало семь поколений микросхем, восьмое поколение было на чертежной доске.

Компоненты ЦП

В создание современного компьютерного процессора входит множество компонентов, а также то, что меняется с каждым поколением, поскольку инженеры и ученые находят новые, более эффективные способы выполнения старых задач.

• Ядро (а) исполнения
• Шина данных
• Адресная шина
• Математический сопроцессор
• Наборы инструкций / Микрокод
• Мультимедийные расширения
• Регистры
• Флаги
• Трубопровод
• Контроллер памяти
• Кэш-память (L1, L2 и L3)

Скорость измерения: биты, циклы и ядра выполнения

Разрядность процессора

Первый способ описания процессора — сказать, сколько битов он обрабатывает в одной инструкции или транспортирует по внутренней шине процессора за один цикл (не совсем правильно, но достаточно близко).Количество битов, используемых в инструкциях и регистрах ЦП, а также количество битов, которые шины могут передавать одновременно, обычно выражается кратными 8 битам. Регистры и шина могут иметь разные размеры. Текущие конструкции микросхем представляют собой 64-битные микросхемы (по состоянию на 2008 год).

Больше битов обычно означает больше возможностей обработки и большую скорость.

Тактовые циклы ЦП

Второй способ описания процессора — сказать, сколько циклов в секунду работает микросхема.Вот сколько раз в секунду заряд электричества проходит через чип. Чем больше циклов, тем быстрее процессор. В настоящее время микросхемы работают с миллиардами циклов в секунду. Когда вы говорите о миллиардах чего-либо в компьютерных терминах, вы говорите о чем-то «гига». Когда вы говорите о том, сколько циклов в секунду, вы говорите о «герцах». Если сложить их вместе, вы получите гигагерцы.

Больше тактов обычно означает больше возможностей обработки и большую скорость.

Ядра исполнения ЦП

Третий способ описания процессора состоит в том, чтобы сказать, сколько ядер исполнения находится в кристалле. Самые продвинутые чипы сегодня имеют восемь исполнительных ядер. Больше ядер выполнения означает, что вы можете выполнять больше работы одновременно, но это не обязательно означает, что одна программа будет работать быстрее. Другими словами, процессор с одним исполнительным ядром может запускать вашу музыку в формате MP3, ваш веб-браузер, графическую программу, и именно здесь он начинает достаточно замедляться, не стоит запускать больше программ.Система с процессором с 8 ядрами может запускать все это плюс еще десять приложений, даже не создавая впечатление замедления (конечно, это предполагает, что у вас достаточно оперативной памяти для загрузки всего этого программного обеспечения одновременно).

Больше ядер исполнения означает больше возможностей обработки, но не обязательно большую скорость.

Самыми продвинутыми из доступных процессоров являются 64-разрядные процессоры.
с 8 ядрами, работающими на частоте 3-4 гигагерца. Intel выпустила
четырехъядерные 64-битные чипы как у AMD.

Многопроцессорные (многопроцессорные) компьютеры

И если все еще требует большей вычислительной мощности, некоторые компьютеры рассчитаны на одновременную работу более чем одного процессора. Многие компании, производящие серверы, делают модели, в которых можно разместить два, четыре, восемь, шестнадцать и тридцать два процессора в одном шасси. На крупнейших суперкомпьютерах параллельно работают сотни тысяч четырехъядерных процессоров для выполнения основных вычислений для таких приложений, как моделирование термоядерного оружия, моделирование радиоактивного распада, моделирование погоды, расчеты физики высоких энергий и многое другое.

Измерения скорости процессора

Основное измерение, указанное производителями как предполагаемое
индикация скорости обработки, это тактовая частота чипа
измеряется в герцах. Теория гласит, что чем выше число мегагерц или гигагерц,
тем быстрее процессор.

Однако сравнение необработанных скоростей — не всегда хорошее сравнение.
между фишками. Подсчет количества обработанных инструкций
в секунду (MIPS, BIPS, TIPS для миллионов, миллиардов и триллионов инструкций в секунду) — лучшее измерение.Третьи используют количество математических вычислений в секунду для оценки скорости процессора.

Конечно, какое измерение является наиболее важным и наиболее полезным для вас, зависит от того, для чего вы используете компьютер. Если вы в первую очередь выполняете интенсивные математические вычисления, наиболее важным является измерение количества вычислений в секунду. Если вы измеряете, насколько быстро компьютер запускает приложение, то количество инструкций в секунду является наиболее важным.

Производители процессоров

• Американские микроустройства (AMD)
• Intel
• IBM
• Motorola
• Cyrix
• Техасские инструменты

AMD и Intel в значительной степени доминировали на рынке.AMD и
Intel для IBM-совместимых машин. Чипы Motorola производятся
для MacIntoshes. Cyrix (еще один производитель микросхем, совместимых с IBM) работает
далекое четвертое место по количеству проданных фишек.

Сегодня все производители микросхем производят микросхемы, входные и
выходные данные идентичны, хотя внутренняя архитектура может быть
другой. Это означает, что хотя они и не могут быть построены,
Таким же образом, все они запускают одно и то же программное обеспечение.

ЦП построен с использованием логических элементов и содержит небольшое количество
программ, называемых «микрокодом», встроенных в чип для выполнения
определенные базовые процессы (например, чтение данных с шины и
запись на устройство). Текущие чипы используют сокращенную инструкцию
set ‘или RISC-архитектуры. Чипы также можно измерить в
инструкций, обрабатываемых в секунду (MIPS).

Символы, инструкции и микрокод ЦП

Пожертвуйте, чтобы поддержать создание этого и других руководств на этом сайте.

Хронология процессора

Извините, если даты выпуска этого списка для процессоров устарели. Процессоры разрабатываются и выпускаются так
быстро, что эту страницу трудно поддерживать в актуальном состоянии. Все названия процессоров являются товарными знаками их соответствующих владельцев.

• 1971: процессор Intel 4004
• 1972: процессор Intel 8008
• 1974: процессор Intel 8080
• 1976: процессор Intel 8085
• 1978: процессоры Intel 8086/8088
• 1982: процессор Intel 80186
• 1982: процессор Intel 80286
• 1982: AMD начинает производство процессоров IBM
• 1985: процессор Intel 80386 DX
• 1988: процессор Intel 80386 SX
• 1989: процессор Intel 80486 DX
• 1989: математические сопроцессоры Cyrix FasMath 83D87 и 83S8
• 1990: процессор Intel 80386 SL
• 1991: процессоры Intel 80486 SX
• 1991: процессор AMD Am386
• 1992: процессор Intel 80486 SL
• 1992: Cyrix 486SLC и Cyrix 486DLC
• 1993: процессор Intel Pentium
• 1993: процессор AMD Am486
• 1993: Cyrix 486DRx2 и Cyrix 486SLC
• 1995: Cyrix 5×86
• 1995: процессор Intel Pentium Pro
• 1995: процессор AMD-K5
• 1995: Cyrix 6×86
• 1996: процессор Cyrix MediaGX
• 1997: процессор Intel Pentium II
• 1997: процессор AMD-K6
• 1998: серверный процессор Intel Pentium II Xeon
• 1998: процессор Intel Pentium Celeron
• 1999: процессор Intel Pentium III
• 1999: процессор Intel Pentium Celeron Mobile
• 1999: процессор Intel Pentium III Xeon
• 1999: AMD Athlon
• 1999: Cyrix M3
• 2000: процессор Intel Pentium 4
• 2001: процессор Intel Xeon
• 2001: процессор Intel Itanium
• 2001: AMD Athlon MP
• 2002: процессор Intel Itanium 2
• 2002: AMD Athlon XP
• 2003: процессор Intel Pentium M (мобильный)
• 2003: процессор Intel Pentium 4 с Hyper-Threading
• 2003: серверный процессор AMD Opteron
• 2003: процессор AMD Athlon 64
• 2004: процессор AMD Dual Core x86
• 2004: процессор Intel Pentium Celeron D
• 2005: процессор Intel Dual Core Xeon
• 2005: AMD Turion 64 Mobile
• 2005: AMD Athlon 64 x2 (двухъядерный)
• 2006: процессор Intel Core Duo
• 2006: процессор Intel Core Solo ULV
• 2006: Процессор Intel Dual Core Itanium 2
• 2006: процессор Intel Quad-Core Xeon
• 2006: процессор Intel Core 2 Duo
• 2006: процессор Intel Pentiom Core 2 Extreme
• 2006: процессор Intel Pentiom Core Solo
• 2007: процессор Intel Core 2 Quad
• 2008: Intel Core2 Extreme
• 2008: Intel Atom
• 2009: процессор AMD Quad-Core Opteron
• 2009: мобильный процессор AMD Athlon Neo
• 2009: Шестиядерный процессор AMD Opteron
• 2009 г .: Intel Core i7
• 2009 г .: Intel Core i5
• 2009 г .: AMD Phenom II X4
• 2010: Intel Core i3
• 2010: AMD Phenom II X6
• 2010: AMD Opteron 4000 серии
• 2010: AMD Opteron серии 6000 (8-ядерные и 12-ядерные процессоры)
• 2010: AMD Opteron серии 6100 (8-ядерные и 12-ядерные процессоры)
• 2011: серия AMD Fusion (ЦП и графический процессор на одном кристалле)
• 2011: Intel Core i3 2-го поколения
• 2011: Intel Core i5

2-го поколения

• 2011: Intel Core i7

2-го поколения

• 2012: Intel Core i3 3-го поколения
• 2012: Intel Core i5

3-го поколения

• 2012 г .: Intel Core i7

3-го поколения

Дополнительные руководства по ЦП

Все руководства по ЦП
| Схема компонентов процессора (изображение)
| Наборы команд ЦП
| Инструкции CPU
| Символы ЦП
| Микрокод процессора
| Скорость обработки ЦП
| Список производителей процессоров

Добавьте эту страницу в закладки и ПОДЕЛИТЬСЯ:

.