Procesory od początków po PIV i Athlona XP

BUDOWA PROCESORA

P rocesor (Central Procesing Unit) jest najważniejszym elementem komputera. Istnieje wiele różnych typów procesorów, ale prym wiodą produkty kompatybilne z rodziną x86 pochodzące od firm Intel, AMD i ostatnio VIA. Wykonuje on wszelkiego rodzaju obliczenia, jakie występują w systemie. Choć dzisiejsze procesory posiadają bardzo złożoną architekturę to jednak można wyróżnić kilka najważniejszych bloków, są nimi: jednostka arytmetyczno logiczna (ALU), układ sterowania i bloki rejestrów. ALU odpowiedzialna jest za wykonywanie obliczeń, których wyniki pośrednie i końcowe przechowywane są w rejestrach. Wszystkim tym zarządza jednostka sterująca, która pobiera rozkazy z pamięci dekoduje je i wykonuje.

Ogólny schemat procesora

Procesor składa się z:

• zespołu rejestrów do przechowywania danych i wyników;
• jednostki arytmetycznej (arytmometr) do wykonywania prostych operacji na danych;
• układu sterującego przebiegiem obliczeń;
• rejestru rozkazów, czyli operacji podstawowych.

Wnętrze procesora:

Prędkość operacji procesora jest mierzona w ich ilości na sekundę i podawana w MHz. Od tej wartość zależy moc naszego procesora. Nie jest to jednak jedyny wyznacznik sprawność i choć dzisiejsze procesory przeznaczone dla PC- tów są bardzo zbliżone, jeżeli chodzi obudowę wewnętrzną to jednak producenci stosują różne rozwiązania techniczne i te widoczne gołym okiem i te głęboko ukryte w strukturze układu. Dzisiejsze procesory wykonywane są w technologii 0,25 i 0,18 mikrometra, czyli tyle wynosi szerokość ścieżek łączących poszczególne elementy (na jednym milimetrze zmieściłoby się ich ponad 5500!!), a liczba tych drugich sięga milionów na pojedynczej płytce krzemu. Stosowane są także jednostki zmienno-przecinkowe (nawet kilka takich układów), które są wyspecjalizowane w obliczeniach dokonywanych na liczbach zmiennoprzecinkowych. Od wydajności tych układów zależy prędkość przetwarzania danych w grach i programach wspomagających projektowanie. Procesor komunikuje się z otoczeniem poprzez magistralę systemową z częstotliwością zależną od jego typu np. 66, 100, 133 MHz. Jest to wartość kilkakrotnie niższa niż częstotliwość pracy samego procesora, co powodowałoby oczekiwanie przez niego na dane i rozkazy przesyłane z pamięci systemowej. Należy dodać, że współczesne procesory posiadają jądro superskalarne typu RISC (zredukowana liczba rozkazów), które umożliwia pracę potokową tzn. nim zakończy się procedura obsługi jednego rozkazu rozpoczyna się już przetwarzanie następnego (do 20). Wszystko to powoduje, że procesor przetwarza ogromne ilości danych. Aby skrócić czas oczekiwania wyposażono je w pamięć podręczną (L1, L2) pracującą z częstotliwości procesora. Stanowi ona swego rodzaju bufor tzn. dane są do niej ładowane nim procesor się o nie upomni. Oczywiście sprawa jest dużo bardziej skomplikowana, bo stosowane są różnego rodzaju układy prognozowania tego, jakie dane procesor będzie potrzebował. 

Przykład skomplikowanej budowy wewnętrznej