logo
 

НАЧАЛЬНАЯ ШКОЛА

Здравствуйте. Тема нашего урока – «Процессор и память».

На прошлом уроке, который назывался «Архитектура компьютера», мы поняли, что главными устройствами в микропроцессорной системе являются микропроцессор (или просто процессор), оперативная память и порты ввода-вывода.

Все эти устройства соединены системной шиной, состоящей из шины данных, шины адреса и шины управления. На этом уроке мы остановимся на первых двух устройствах – процессоре и оперативной памяти. Конечно же, понятие «память» гораздо шире, чем понятие оперативной памяти. Поэтому мы рассмотрим и другие виды компьютерной памяти.

Процессор и его части

Итак, приступим к изучению процессора. Его задача состоит в выполнении программ, находящихся в памяти, поэтому процессор называют «мозгом компьютера».

Процессор состоит из нескольких частей. Блок управления вызывает команды из памяти и определяет их тип. Арифметико-логическое устройство выполняет, как вы догадались из названия, арифметические и логические операции над данными. Наконец, регистры процессора хранят информацию о командах и данные. По своей сути регистры являются памятью, расположенной в самом процессоре. Зачем же понадобилась память внутри процессора, если существует оперативная память? Оказывается, что обмен данными по системной шине – довольно медленная операция для процессора и, согласитесь, будет гораздо проще, если команда и данные, над которыми мы работаем в данный момент, будут, что называется, под рукой. Регистры – это самая быстрая память в микропроцессорной системе. Это означает, что процессор очень быстро может считать что-либо из регистров и очень быстро произвести запись в регистры. Какие же регистры бывают? Это, во-первых, счётчик команд, который на самом деле ничего не считает, а хранит адрес выполняемой в данный момент команды, во-вторых, регистр команд, хранящий машинный код выполняемой команды, в-третьих, регистры общего назначения, хранящие данные, над которыми работают команды.

Необходимо заметить, что кроме регистров внутри процессора также имеется кэш-память. Взаимодействие с ней, естественно, медленнее, чем с регистрами, её объём больше объёма памяти регистров, но при этом с кэш-памятью процессор работает быстрее, нежели с оперативной памятью. Для более быстрой работы она и появилась.

Характеристики процессора

Какие характеристики имеет процессор? От чего зависит его производительность, скорость работы? Во-первых, это архитектура процессора, это его внутренняя организация. Процессоры для микропроцессорной архитектуры фон Неймана или Гарвардской архитектуры отличаются друг от друга. Несомненно, существует множество других архитектур, которые мы не рассматривали. Во-вторых, это его тактовая частота, измеряемая в Герцах, и время выполнения инструкций, выраженное в тактах, которые вместе влияют на количество инструкций в секунду. Количество инструкций в секунду принято измерять в MIPS – это английская аббревиатура от million operations per second, миллион операций в секунду. В-третьих, в начале нашего XXI века появились многоядерные процессоры, представляющие из себя довольно сложное объединение нескольких процессоров. Само-собой, увеличивающееся количество ядер положительно влияет на производительность. Наконец, обработка данных внутри процессора обычно происходит сразу в несколько байт, которые называются словом. Длина обрабатываемой процессором последовательности зависит от разрядности процессора, которая равняется разрядности шины данных. О разрядности процессора мы ещё поговорим на этом уроке, но чуть позже – когда будем рассматривать особенности памяти.

Несомненно, процессор – крайне сложное аппаратное обеспечение, изучению микропроцессорной техники посвящены целые университетские курсы, но всё же мы смогли на прошлом уроке рассмотреть алгоритм работы процессора под названием цикл фон Неймана, а сейчас рассмотрели структуру, состав процессора и его основные характеристики.

Оперативная память

Как вы помните из материалов предыдущего урока, в компьютерной памяти хранятся программы и данные. Память состоит из ячеек, имеющих свой номер, называемый адресом. Так как каждая ячейка имеет свой собственный адрес, программы могут обращаться к этим ячейкам по адресам. Наверняка вы хотите задать вопрос: «Ячейка памяти – это сколько?» Ответ на этот вопрос зависит от архитектуры компьютера. В архитектуре IBM PC компьютерная ячейка состоит из 8 бит, то есть в ячейку можно записать 8 каким-либо образом перемешанных нулей и единиц, ведь каждый бит содержит либо 0, либо 1. В наше время почти все производители памяти выпускают компьютеры с ячейками, состоящими из 8 бит. Вспомним наш первый урок: 8 бит составляют 1 байт.

Современные компьютеры не обрабатывают байты памяти отдельно. Дело в том, что байты памяти объединяются в слова из 4 байт (это 32 бита) или из 8 байт (это 64 бита).

Кроме регистров и кэш-памяти процессора, а также оперативной памяти должна существовать память, где бы мы могли сохранить результаты вычислений на долгое время. Первые три вида памяти называются энергозависимыми – стоит отключить электричество, как в памяти процессора и в оперативной памяти все данные пропадут. Для долговременного хранения данных существует энергонезависимая память, которую вы все используете каждый день – это жёсткие диски, как магнитные, так и твердотельные, как внутренние, так и внешние, это флеш-карты,  CD, DVD и Blu-Ray диски.

Сейчас вы видите схему так называемой пятиуровневой организации памяти. На схеме показаны те виды памяти, которые мы обсудили сегодня на уроке. Если идти от основания схемы, снизу, вверх, то, во-первых, уменьшается как количество памяти, так и время доступа процессора к памяти. К слову, доступ к регистрам занимает несколько наносекунд, а доступ к оперативной памяти – уже несколько десятков наносекунд. Чтобы получить данные, скажем, с оптического диска, потребуется гораздо большее время. Во-вторых, увеличивается удельная стоимость, то есть стоимость за единицу памяти, увеличивается количество денег, которые вам нужно потратить на один бит информации.

Поколения компьютеров

В этом разделе нашего урока мы поговорим о поколениях компьютеров, проведём классификацию компьютеров по способу обработки информации. Наши компьютеры, включая планшеты и даже смартфоны, принадлежат к компьютерам четвёртого поколения – они используют микропроцессор. Компьютеры предыдущего, третьего поколения, были построены на интегральных схемах. Компьютеры второго поколения – транзисторные компьютеры, эпоха которых связана с изобретением транзистора. Компьютеры первого поколения – ламповые. Также иногда говорят о компьютерах нулевого поколения, действие которых основывалось на механических принципах. Первым таким компьютером считается счётная машина Блеза Паскаля, способная складывать и вычитать и сконструированная в 1642 году. В XIX веке весомый вклад в развитие техники внёс Чарльз Бэббидж, сконструировав разностную машину и аналитическую машину, созданием программ для которой занималась первая программист – Ада Лавлэйс, дочь поэта Джорджа Гордона Байрона.

Закон Мура

Биллу Гейтсу, основателю компании Microsoft, приписывают фразу «640 Кбайт должно быть достаточно для каждого», якобы сказанную им в 80-е, хотя сам Гейтс от неё открещивается. Мой первый компьютер в 1996 году имел уже не 640 Кбайт, а 16 Мбайт оперативной памяти и был довольно мощным для своего времени. Сегодня на полках магазинов вы вряд ли сможете встретить домашний компьютер или ноутбук с оперативной памятью, меньшей 1 Гбайта. Наблюдая не за объёмами памяти, но за количеством транзисторов на интегральных схемах, Гордон Мур, основатель корпорации Intel, сформулировал закон: удвоение числа транзисторов на микросхеме происходит каждые два года.

Практическая работа: как узнать объём оперативной памяти и характеристики процессора

Проведём небольшую практическую работу, посвящённую тому, как узнать объём оперативной памяти и характеристики процессора.

Нажмите на кнопку «Пуск», которая отображается в левой нижней части вашего монитора. Найдите пункт «Компьютер», наведите на него указатель мыши и выполните щелчок правой кнопкой мыши. В открывшемся меню, которое называется контекстным, выберите пункт «Свойства». Здесь вы сможете увидеть информацию о доступной оперативной памяти, типе процессора, его тактовой частоте и разрядности системы.

 

Частные мастера Винтовые лестницы на второй этаж

Полное описание первых признаков и выраженных симптомов при гепатите В здесь

Дренажная система водоотвода вокруг фундамента - stroidom-shop.ru

Правильное создание сайтов в Киеве https://atempl.com/r/

Поиск

 

Блок "Поделиться"

 

 

Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru

Copyright © 2022 High School Rights Reserved.