Количество битов данных, которые может обработать процессор за один прием, характеризуется разрядностью внутренних регистров.

Регистр - это по существу ячейка памяти внутри процессора. Разрядность регистров определяет характеристики программного обеспечения и команд, выполняемых процессором. Например, процессоры с 32-разрядными внутренними регистрами могут выполнять 32-разрядные команды, которые обрабатывают данные 32-разрядными порциями, а процессоры с 16-разрядными регистрами этого делать не могут.

Кроме того, в зависимости от структуры регистров различают два основных типа процессоров:

RISC — Reduced (Restricted) Instruction Set Computer — процессоры (компьютеры) с сокращенной системой команд. Эти процессоры обычно имеют набор однородных регистров универсального назначения; их система команд отличается относительной простотой.

В результате аппаратная реализация такой архитектуры позволяет с небольшими затратами выполнять эти инструкции за минимальное (в пределе 1) число тактов синхронизации.

CISC — Complete Instruction Set Computer — процессоры с полным набором инструкций, к которым относится и семейство х86. Состав и назначение их регистров существенно неоднородны, широкий набор команд усложняет декодирование инструкций, на что расходуются аппаратные ресурсы. Возрастает число тактов, необходимое для выполнения инструкций.

Практически во всех современных процессорах внутренние регистры являются 32-разрядными (исключения Itanium от Intel и Hammer от AMD).

 

Шина- это магистраль, связывающая некоторые компоненты компьютера между собой.

Электрически шина - это провода, обеспечивающие передачу электрического сигнала. Естественно характеризовать шину скоростью, с которой по ней могут передаваться данные.

Шина данных процессора

Одной из самых общих характеристик процессора является разрядность его шины данных и шины адреса.

Когда говорят о шине процессора, обычно имеют ввиду шину данных, которая является набором соединений, для передачи и приема данных. Чем больше сигналов одновременно поступает на шину, тем больше данных по ней передается за определенный интервал времени, и тем быстрее она работает.

Разрядность шины данных подобна количеству полос автомагистрали - чем больше полос, тем больше поток машин, чем шире шина данных, тем больше данных за одинаковые промежутки времени по ней передается.

 В процессоре 286 для приема и передачи двоичных данных используется 16 соединений, поэтому их шина данных считается 16-разрядной.

 У 32-х разрядных процессоров (например, 486), таких соединений вдвое больше, поэтому за единицу времени они передают и получают вдвое больше данных, чем 16-и разрядные процессоры - разумеется, эффективность выше.

Современные процессоры (начиная с Pentium) имеют 64-х разрядную шину данных, поэтому они могут передавать в системную память по 64 бита за один такт. Такая реализация позволяет ускорить обмен данными между быстрым процессором и относительно медленным ОЗУ при неизменной рабочей частоте последнего за счёт повышения пропускной способности шины данных.

Разрядность шины данных процессора определяет также разрядность банка памяти. Это значит, что, например, 32-х разрядный процессор (например, 486) считывает из памяти и записывает в память 32 бита одновременно.

Процессоры класса Pentium и выше считывают и записывают при операциях с памятью 64 бита одновременно.

В современных процессорах внешняя шина данных 64-разрядная, а регистры и внутренняя шина процессора по-прежнему 32-разрядны. В современном процессоре (например, Pentium) для обработки информации, поступающей по внешней 64-разрядной шине данных, существует два обрабатывающих ее 32-разрядных блока, называемых конвейерами.

 Такой процессор напоминает два объединенных в одном корпусе 32-разрядных процессора, а 64-разрядная внешняя шина данных позволяет быстрее наполнить регистры процессора.

  Такая архитектура, применяющая для обработки поступивших данных несколько конвейеров, называется суперскалярной и применяется сегодня во всех современных процессорах

Шина адреса

Шина адреса представляет собой набор проводников, по которым передается адрес ячейки памяти, в которую или из которой пересылаются данные. По каждому проводнику передается один бит адреса, соответствующий одной цифре в адресе. Увеличение количества проводников (разрядов шины) используемых для формирования адреса, позволяет увеличить количество адресуемых ячеек. Разрядность шины адреса определяет максимальный объем памяти, адресуемой процессором.

Например: процессор 8086 имел адресную шину 20 бит. Тогда он мог адресовать {2 в степени 20=1048576} байт оперативной памяти, т.е. 1 Мбайт.

Таким образом, максимальный объем оперативной памяти, поддерживаемой процессором 8086, составляет 1 Мбайт.

 286-ой процессор имел адресную шину равную 24 битам, адресуя, таким образом, уже 16 Мбайт. Современные процессоры имеют адресную шину равной 36 бит, что соответствует поддерживаемой оперативной памяти объемом 64 Гбайт!

Процессор Pentium 4 имеет разрядность 64/32, и его адресное пространство составляет 64 Гб.

Шины данных и адреса независимы, и разработчики микросхем выбирают их разрядность по своему усмотрению. Разрядность этих шин является показателем возможностей процессора: разрядность шины данных определяет возможности процессора быстро обмениваться информацией, разрядность адресной шины определяет объем поддерживаемой процессором памяти.