Классификация, структура и основные характеристики микропроцессоров ПК

align="justify">    В процессор Athlon добавлены 24 новые инструкции, которые, как и расширения Intel Streaming SIDM в Pentium III, предназначены для повышения скорости графических приложений, кодирования видео, работы с поточными данными в Web, ускорения обработки речи и другими приложениями. Однако, так же, как и фирме Intel, фирме AMD для эффективного использования новых инструкций требуется, чтобы разработчики программного обеспечения позаботились о создании новых программ.

    Как правило, микропроцессоры конкурирующих  с Intel фирм обеспечивают полную совместимость с существующим программным обеспечением. Например, микропроцессоры AMD имеют лицензию Microsoft на использование логотипа «Designed for Widows 95», сохраняют совместимость с другими операционными системами (DOS, OS/2, Windows NT, UNIX) и всей базой прикладного программного обеспечения, разработанного для серии x86. Однако некоторые микросхемы Cyrix имели определённые проблемы совместимости (например, при запуске некоторых игр).

    Большое внимание фирмами-производителями  микропроцессоров уделяется технологии изготовления кристаллов. Производительность микропроцессоров прямо зависит от размера кристалла, который, в свою очередь, определяется плотностью расположения транзисторов на нём. Чем меньше пути прохождения электронов, тем производительнее микропроцессор. При уменьшении размеров микропроцессоры потребляют меньше энергии, быстрее работают и становятся дешевле.

    Одним из основных путей уменьшения размеров кристаллов в соответственно увеличения плотности расположения транзисторов является снижение норм толщины проводников. В ранних моделях микропроцессоров толщина алюминиевых проводников составляла 1,5 мкм. В настоящее время большинство производителей изготавливают микропроцессоры с толщиной проводников 0,25 мкм. Снижение проектных норм (меньше 0,25 мкм) может привести к повышению влияния электрического сопротивления алюминия и в результате – к снижению производительности микропроцессора.

    Новым решением этой проблемы стало открытие фирмой IBM метода использования меди вместо алюминия. Медь имеет меньшее электрическое сопротивление, чем алюминий, и позволяет применять более тонкие проводники. Однако медь загрязняет кремниевую подложку микропроцессора. IBM устранила этот недостаток путём изолирования медных проводников от кремниевой подложки и последующей герметизации меди. В настоящее время IBM планирует выпуск микропроцессоров с толщиной проводников 0,20 мкм и менее.             
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2. Структура микропроцессоров ПК

    В состав микропроцессора входят АЛУ, устройство управления, внутренние регистры. Устройство управления вырабатывает управляющие сигналы для выполнения команд.

    

    АЛУ – арифметические и логические операции над данными. Оно может состоять из нескольких блоков, например, блока обработки целых чисел и блока обработки чисел с плавающей точкой.

    

    В составе микропроцессора может  присутствовать сверхоперативная, или  кэш-память, которая обеспечивает более  быструю передачу информации, чем оперативная память. У современных микропроцессоров может быть кэш-память первого уровня, которая обычно встроена в тот же кристалл и работает на одинаковой с микропроцессором частоте. Кэш-память первого уровня предназначена  для хранения промежуточных результатов вычислений. Для некоторых микропроцессоров предусмотрена ещё кэш-память второго уровня. Существуют два способа организации такой памяти: общая, когда команды и данные хранятся вместе, и разделённая, когда они хранятся в разных местах. Наличие разделённой кэш-памяти увеличивает производительность микропроцессора, сокращая среднее время доступа к используемым командам и данным. От способа организации, количества уровней и ёмкости кэш-памяти, а также от того, находится ли кэш-память в том же кристалле (чипе), что и сам микропроцессор, или в отдельном кристалле, также зависит производительность микропроцессора.

    Ёмкость памяти, адресуемой микропроцессором, определяется разрядностью внешней  шиной адреса. Максимально адресуемая память имеет ёмкость 2^N байт, где N – количество адресных линий в системной шине.

    Большинство задач, решаемых на ПК, не требует сложных математических вычислений. Это относится к работе с текстовыми данными, базами данных, сетевыми операционными системами. В других случаях – при решении сложных математических и физических задач, задач моделирования, для работы с трёхмерной графикой, электронными таблицами, издательскими пакетами – важным параметром является скорость выполнения операций с плавающей точкой, на которые универсальные процессоры тратят достаточно много времени. Для таких задач в некоторых компьютерах предусмотрено использование специального устройства, называемого математическим сопроцессором.

    Математический  сопроцессор – специализированная интегральная микросхема, работающая во взаимодействии с центральным процессором и предназначенная для выполнения математических операций с плавающей точкой.

    В современных микропроцессорах в  основу работы каждого блока положен  принцип конвейера, который заключается в следующем. Реализация каждой машинной команды разбивается на отдельные этапы (как правило, это выборка команды из памяти, декодирование, выполнение и запись результата). Выполнение следующей команды программы может быть начато до завершения предыдущей (например, пока первая команда выполняется, вторая может декодироваться, третья выбираться и т. д.). Таким образом, одновременно микропроцессор выполняет несколько следующих друг за другом команд программы, и время на выполнение блока команд уменьшается в несколько раз. Если в микропроцессоре имеется несколько блоков обработки, в основу работы которых положен принцип конвейера, то его архитектуру называют суперскалярной.

    Поскольку в программе могут встречаться  команды передачи управления, выполнение которых зависит от результатов выполнения предшествующих команд, в современных микропроцессорах при использовании конвейерной архитектуры предусматриваются механизмы предсказания переходов – так называемое «исполнение по предположению с изменением последовательности». Это означает, что если в очереди команд появилась команда условного перехода, предсказывается, какая команда будет выполняться следующей до определения признака перехода. Выбранная ветвь программы выполняется в конвейере, но запись результата осуществляется только после вычисления признака перехода в случае, если переход выбран верно. Если выбор ветви программы ошибочен, микропроцессору приходится вернуться назад и выполнить правильные операции в соответствии с вычисленным признаком перехода. 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3. Основные характеристики  микропроцессоров  ПК

       Микропроцессоры классифицируются  по:

1) быстродействию, которое определяется тактовой  частотой. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (1 МГц = 1 000 000 Гц). Для старых машин типичной была частота 8-12 МГц, однако современные ПК имеют частоту 133, 166, 200, 233, 333, 450, 533, 600 МГц.

     Следует помнить, что тактовая частота служит лишь относительным показателем быстродействия процессора, поскольку схемные различия процессоров приводят к тому, что в некоторых из них за один такт выполняется работа, на которую другие расходуют несколько тактов;

2) разрядности,  показывающей, сколько двоичных разрядов (битов) информации обрабатывается (или передаётся) за один такт, а также – сколько двоичных разрядов может быть использовано в процессоре для адресации оперативной памяти. От разрядности зависят скорость работы и максимальный объём внутренней памяти, с которым может работать машина.

     Современные микропроцессоры могут обрабатывать целые числа разрядностью 8, 16 и 32 бита, числа с плавающей точкой разрядностью 32 и 64 бита. В составе  машинных команд микропроцессора, как  правило, присутствуют инструкции целочисленной арифметики, которые могут быть дополнены командами с плавающей точкой и командами, реализующими обработку графических, видео- и аудиоданных (технология MMX – Multi Media eXtention – мультимедийное расширение);

3) технологии  изготовления кристаллов;

4) наличию математического сопроцессора;

5) наличию  кэш-памяти;

6) соответствию  внутренней разрядности микропроцессора разрядности внешней шины. Микропроцессор обменивается информацией с внешними устройствами через системную шину. Однако разрядность внутренних регистров микропроцессора может не совпадать с разрядностью шины, например, микропроцессор с 32-разрядными регистрами может иметь только 16 внешних выводов, обеспечивающих взаимодействие с 16-разрядной шиной данных.

     7) архитектуре, определяющей какие данные микропроцессор может обрабатывать, какие машинные инструкции входят в набор выполняемых им команд, как происходит обработка данных, каков объём внутренней памяти микропроцессора. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение

    Итак, рассмотрев в данной работе классификацию, структуру и основные характеристики микропроцессоров, мы выяснили, что микропроцессор является самым главным элементом ПК.

    Характеристики  микропроцессоров улучшаются со стремительной  быстротой: совершенствуется архитектура, увеличиваются разрядность и тактовая частота, следовательно, возрастает производительность микропроцессоров. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Практическая  часть

    В бухгалтерии предприятия ООО  «Александра» рассчитываются ежемесячные  отчисления на амортизацию по основным средствам. Данные для расчёта начисленной амортизации приведены на рис. 10.1 и 10.2.

    1. Построить таблицы по приведённым  ниже данным.

    2. Выполнить расчёт начисленной  амортизации в каждом месяце  и остаточной стоимости основных  средств на конец периода.

    3. Организовать межтабличные связи для автоматического формирования сводной ведомости по начисленной амортизации.

    4. Сформировать и заполнить сводную  ведомость начисленной амортизации  по основным средствам за квартал  (рис. 10.3).

    5. Результаты изменения первоначальной  стоимости основных средств на конец квартала представить в графическом виде.

    Ведомость расчёта амортизационных  отчислений за январь 2006 г.

 

    Ведомость расчёта амортизационных  отчислений за февраль 2006 г.