Характеристики процессора и оперативной памяти. Архитектура ПК. - презентация

1 Характеристики процессссора и оперативной памяти

2 Архитектура ПК

3 Внешняя память Внутренняя память

4 Внутренняя память совокупность специальных электронных ячеек, каждая из которых может хранить конкретную комбинацию из 8 битов, имеющих два состояния: нуль – выключено, единица включено. Номера байтов Биты Принцип организации внутренней памяти

5 Постоянная память – устройство для долговременного хранения программ и данных. Оперативная память - устройство для хранения программ и данных, которые обрабатываются процессссором в текущем сеансе работы. Кэш-память – служит для увеличения производительности компьютера, согласования работы устройств различной скорости. Внутренняя память

6 ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) - предназначена для хранения информации, к которой приходится часто обращаться, и обеспечивает режимы ее записи, считывания и хранения. При выключении ПК оперативная память стирается. Объем оперативной памяти – 32 – 138 Мб.

7 Основные характеристики оперативной памяти Память имеет определённые характеристики, показывающие эффективность её работы. К ним относится объём оперативной памяти и её быстродействие. Существуют и другие параметры, но они являются производными от последних. Всем понятно, что чем выше эти характеристики, тем оперативная память быстрее, а следовательно, должен быть более производителен компьютер в целом.

8 С объёмом всё понятно, чем больше объём, тем больше программ может загрузить в себя оперативная память. Процессор работает с оперативной памятью, а оперативная память загружает в начале работы и «подгружает» в работе необходимые блоки информации с «винчестера». Схематически это отражено на рисунке. Поскольку винчестер обладает меньшим быстродействием, чем оперативная память, а оперативная память меньшим, чем сам процессссор, то общая производительность будет зависеть от быстродействия самого медленного элемента системы, т.е. «винчестера». Поэтому, чем меньше оперативная память RAM обращается к «винчестеру», тем быстрее работает сам компьютер. Но поскольку данные необходимы, то выход один наращивать объём оперативной памяти RAM.

9 Быстродействие оперативной памяти RAM более сложная характеристика и здесь мы выделим такие характеристики, как быстродействие, производительность. Производительность оперативной памяти RAM заключается в том, насколько быстро, за единицу времени память передаёт данные процессссору, или наоборот, от процессссора. То есть сколько мегабайт или гигабайт в секунду передаётся информации. Чем больше, тем оперативная память RAM производительней. А быстродействие оперативной памяти RAM характеризуется насколько быстро оперативная память выставляет на шину данных данные, необходимые для процессссора и длительностью процесссса передачи. Соответственно, чем ниже эти цифры, тем память более быстрая. По аналогии с человеком это выглядит так. Вы даёте человеку книжку и даёте команду найти и читать необходимую вам информацию. Причём всё он должен сделать максимально быстро. В этом случае время, которое он потратил на нахождение нужного вам куска информации и время за которое он вам передал эту информацию, причём в понятной вам форме, и будет аналогом быстродействия памяти. А производительность, соответственно, сколько слов в секунду он произносит. Обычно в магазинах в характеристиках оперативной памяти RAM указывается объём и производительность. Чем эти показатели выше, тем дороже память. Самые современные образцы имеют ёмкость до 2048 Мбайт или до 2 Гбайт и производительность до нескольких Гбайт в секунду при работе на частоте до 2000 мегагерц. Это очень высокие показатели. Самая старая оперативная память, которая продаётся в магазинах работает на частоте 400 мегагерц и имеет объём максимум в 1 Гбайт. А не так уж давно это была самая быстрая оперативная память! Поскольку существуют определённые характеристики оперативной памяти RAM, то эти характеристики зависят от некоторых показателей. К ним относятся организация циклов обмена с процессссором и разрядность шины памяти. Разрядность оперативной памяти RAM характеризуется количеством бит, с которыми операция чтения из памяти или запись может быть выполнена одновременно. Современные модули памяти имеют разрядность 8 байт или 64 бита.

10

11 Центра́льный процесс́ссор (ЦП; CPU англ. céntral prócessing únit, дословно центральное вычислительное устройство) исполнитель машинных инструкций, часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера, отвечающая за выполнение арифметических операций, заданных программами операционной системы, и координирующий работу всех устройств компьютера.

12 Двести лет назад члены французской академии наук приняли постановление в котором отвергалась идея существования… метеоритов! «Камни с неба падать не могут!» - вынесли свой вердикт ученые мужи. Чтобы они сказали, поведай им о камнях, умеющих считать! Ведь процессссор почти целиком состоит из кремния – минерала, который мы чаще всего встречаем в виде обычного песка или гранитных скал… Проще говоря, любой процессссор – это выращенный по специальной технологии кристалл кремния. Однако, камешек этот содержит в себе множество отдельных элементов – транзисторов, соединенных металлическими мостиками-контактами. Именно они и наделяют компьютер способностью «думать». Точнее, вычислять, производя определенные математические операции с числами, в которые преобразуется любая поступающая в компьютер информация. К слову...

13 Об архитектуре процессссора Большинство современных процессссоров для персональных компьютеров в общем основаны на той или иной версии циклического процесссса последовательной обработки информации, изобретённого Джоном фон Нейманом. Он придумал схему постройки компьютера в 1946 году. В различных архитектурах и для различных команд могут потребоваться дополнительные этапы. Например, для арифметических команд могут потребоваться дополнительные обращения к памяти, во время которых производится считывание операндов и запись результатов. Отличительной особенностью архитектуры фон Неймана является то, что инструкции и данные хранятся в одной и той же памяти.

14 Основные характеристики процессссора 1. Тактовая частота Тактовая частота это то количество элементарных операций(тактов),которые процессссор может выполнять в течение секунды. Конечно, число это очень велико, и каким-то образом увидеть отдельный такт мы не можем. То ли дело часы, которые тикают с частотой один такт в секунду! Еще недавно этот показатель был для нас, пользователей, не то что самым важным – единственным значимым! Махровым цветом процветал «разгон» процессссоров – каждый уважающий себя юзер (пользователь) считал прямо- таки необходимым «пришпорить» свой процессссор – и впадал в экстаз, получив от своего процессссора лишнюю сотню мегагерц сверх номинала. Впрочем,частота процессссоров и безо всякого разгона возрастала в геометрической прогрессии – в полном соответствии с так называемым «законом Мура» ( согласно которому количество транзисторов в кристалле микропроцессссора удваивается каждый год). Этот принцип успешно работал вплоть до 2004 г. – пока на пути инженеров Intel не встали законы физики. Процессоры сегодня производятся по 65-нано – микронной технологии. В ближайшие 3 года размеры транзисторов могут сократиться до 22 нм, что близко к физическому пределу…

15 2. Разрядность Раньше говорили, что тактовая частота – главный показатель производительности процессссора. На самом деле это не совсем так: есть еще один важный параметр – разрядность. В учебниках характеризуется так: « максимальное количество бит информации, которые могут обрабатываться и передаваться процессссором одновременно».То есть тактовая частота – это всего лишь скорость, с которой обжора-процессссор заглатывает информацию. А разрядность свидетельствует о размере куска, который влезает в один присест в его виртуальную память. До недавнего времени все процессссоры были 32-битными – и этой разрядности они достигали 10 лет. Правда, изменилась разрядность только информационной магистрали, по которой к процессссору поступает информационный корм – она стала 64- битной.

16 3. Частота шины Шина – это своеобразная информационная магистраль, связывающая воедино все устройства, подключенные к системной плате – процессссор, оперативную память, видеоплату… У этой магистрали, как и у процессссора есть своя пропускная способность – её и характеризует частота. Чем этот показатель выше, тем лучше. Частота системной шины прямо связана с частотой процессссора через так называемый «коэффициент умножения». Процессорная частота – это и есть частота системной шины, умноженная процессссором на некую, заложенную в нем величину. Например, частота процессссора 2,2 ГГц – это частота системной шины, умноженная на коэффициент 12. Частенько отчаянные умельцы «разгоняют» процессссор, тем самым принудительно заставляя его работать на более высокой частоте системной шины, чем та, что предназначила для них сама природа вкупе с инженерами Intel. На такой подвиг способны лишь несколько процессссоров из сотни, а большинство просто … выходит из строя…

17 4. Кэш-память Кэш-память – встроенная память, в которую процессссор помещает все часто используемые данные, чтобы «не ходить каждый раз за семь верст киселя хлебать). Кэширование это использование дополнительной быстродействующей памяти, т.е кэш-памяти для хранения копий блоков информации из основной (оперативной) памяти, вероятность обращения к которым в ближайшее время велика. Различают кэши 1-, 2- и 3-го уровней. Кэш 1-го уровня имеет наименьшую латентность (время доступа), но малый размер, кроме того кэши первого уровня часто делаются многопортовыми. Так, процессссоры AMD K8 умели производить 64 бит запись+64 бит чтение либо два 64-бит чтения за такт, AMD K8L может производить два 128 бит чтения или записи в любой комбинации, процессссоры Intel Core 2 могут производить 128 бит запись+128 бит чтение за такт. Кэш 2-го уровня обычно имеет значительно большие латентности доступа, но его можно сделать значительно больше по размеру. Кэш 3-го уровня самый большой по объёму и довольно медленный, но всё же он гораздо быстрее, чем оперативная память.

18 Первый процессссор работал на частоте всего 750 к Гц. Сегодняшние процессссоры быстрее своего прародителя более чем в десять тысяч раз, а любой домашний компьютер обладает мощностью и «сообразительностью» во много раз большей, чем компьютер, управляющий полетом корабля «Аполлон» к Луне.

19