Обрабатывающая подсистема. Ее состав и основные задачи.

Обрабатывающая подсистема включает в себя:

1) Устройства управления

2) Управление межпроцессорным обменом

3) Устройство управления памятью

4) Средства скалярной обработки

5) Средства логической обработки

6) Средства векторной обработки

 

 

Развитие обрабатывающей подсистемы заключается в разделения функций и повышения специализации составляющих ее устройств. Создаются специальные средства, которые осуществляют функции управления системой, освобождая от этих функций средства обработки. Такое распределение функций сокращает эффективное время обработки информации и повышает производительность ЭВМ.

Устройство управления памятью реализует эффективные методы передачи данных между средствами обработки и подсистемой памяти. Меняются функции центрального устройства управления. С одной стороны, ряд функций передается в другие подсистемы (например, функции ввода-вывода), с другой - развиваются средства организации параллельной обработки нескольких команд (суперскалярная обработка) с одновременным повышением темпа исполнения последовательности команд. Для повышения темпа выполнения последовательности команд применяются методы конвейерной обработки наряду с совершенствованием алгоритмов диспетчеризации и исполнения команд. Бурно развивается управление межпроцессорным обменом как эффективное средство передачи информации между несколькими центральными процессорами, входящими в состав вычислительной системы.Операционные устройства (АЛУ) обрабатывающей подсистемы, кроме традиционных средств скалярной и логической обработки, все шире стали включать специальные средства векторной обработки. При этом время выполнения операций можно резко сократить как за счет использования арифметического конвейера (одного или нескольких), так и за счет сокращения такта работы конвейера. Возможности задач к распараллеливанию алгоритма счета снимают принципиальные ограничения к организации параллельной обработки информации и использованию структур с глубокой конвейеризацией. В устройствах скалярной обработки все шире появляются специальные операционные блоки, оптимизированные на эффективное выполнение отдельных операций.

 

 

Процессор ЭВМ: его определение, основные задачи

Центральным блоком, занимающимся обработкой информации в компьютере, является процессор.

Процессор - это главная микросхема компьютера, его "мозг". Он разрешает выполнять программный код, находящийся в памяти и руководит работой всех устройств компьютера. Работа процессора состоит в выборе из памяти в определенной последовательности команд и данных и их выполнении. На этом и базируется выполнение программ.

В области вычислительной техники различают процессоры:

¨ центральные;

¨ специализированные;

¨ ввода/вывода;

¨ передачи данных;

¨ коммуникационные.

Центральный процессор (ЦП) – также осуществляет обработку данных и выполняющее функции управления системой (инициирование ввода/вывода, управление доступом к основной памяти, обработку сигналов, поступающих от различных внешних устройств и от внутренних устройств ЭВМ).

Он выполняет операции над данными – операндами. Возможности использования ЭВМ определяются набором операций, которые может выполнять процессор. Этот набор операций называется системой команд. Ее объем является одной из главных характеристик ЭВМ. Для микроЭВМ система команд может содержать около сотни и более различных команд.

Помимо чисто арифметических и логических операций, процессор должен анализировать еще некоторые признаки (знак результата, переполнение разрядной сетки ЭВМ, нулевой результат) и принимать соответствующие решения о дальнейших действиях. Возможный вариант структуры процессора представлен на рисунке:

 

 

 

 

ПРОСТОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Процессор - самостоятельное или входящее в состав ЭВМ

устройство, осуществляющее обработку информации и управляющее этим

процессом, выполненное в виде одной или нескольких БИС (большая интегральная схема)

 

Характеристики процессора

Говоря о внутренней архитектуре процессора, не следует забывать и о его характеристиках, главная из которых – производительность, то есть число итераций, выполняемых за одну секунду. Производительность, в свою очередь, характеризуется радом параметров:

¨ степенью интеграции;

¨ внутренней и внешней разрядностью обработки данных;

¨ тактовой частотой;

¨ памятью, к которой может адресоваться процессор;

¨ объемом и устройством кэш-памяти.

Степень интеграции процессора – число транзисторов, которые могут уместиться на микросхеме.

Например,	для		-	0,029	млн.
	для	i486DX	-	1,2	млн.
	для	Pentium MMX	-	4,5	млн.
	для	Pentium III MMX2	-	9,5	млн.

Внутренняя разрядность данных – количество бит, которое процессор может обрабатывать одновременно. Особенно важна эта характеристика для арифметических команд, выполняемых внутри ЦП.

Внешняя разрядность данных – разрядность системной шины. Тактовая частота современных процессоров превышает 300 МГц, тактовая частота системной шины составляет лишь 66 МГц. В самых последних моделях материнских плат – порядка 100 и 133 МГц, поэтому разрядность системной шины важна для эффективной работы ЦП.

Тактовая частота – количество циклов (или машинных тактов) в секунду, вырабатываемых генератором тактовых сигналов. Современные персональные компьютеры имеют несколько тактовых генераторов, работающих синхронно на различных частотах. Говоря о тактовой частоте системы, имеют в виду тактовую частоту системной шины.

Табл. 5.1.

Характеристики различных процессоров

Тип процессора	Тактовая частота, МГц	Внешняя разрядность данных, бит	Внутренняя разрядность данных, бит
	5, 8, 10
80486 DX	25, 33, 50
80486 DX4	75, 100
Pentium MMX	166, 200, 233, 266
Pentium II/III	400 - 500, 533 и более

Ширина ША, или количество ячеек памяти, к которым может адресоваться процессор.

Ширина ШД, или количество бит данных, которые могут быть одновременно переданы по ШД.