Вопрос № 2. Центральный процессор, системные шины.

Центральный процессор.

Центральный процессор - это специальный чип (интегральная микросхема), который выполняет все основные вычислительные операции необходимые персональному компьютеру: складывает, вычитает, умножает, делит числа, хранящиеся в памяти компьютера, и делает это со скоростью в несколько сотен миллионов операций в секунду.
Центральный процессор, который осуществляет в персональном компьютере обработку всей информации, работает под управлением программных средств, преобразуя входную информацию в выходную. Преобразования осуществляются системой команд, последовательность которых задается программой решения соответствующей задачи.
Именно компьютерные программы сообщают процессору необходимую последовательность действий.
Если опустить подробности, то принципы работы центрального процессора можно описать следующим образом.
Процессору необходимо знать, какую математическую операцию надо проводить и с какими числами, а также, что делать с результатом. Все это содержится в микропроцессорных кодах. Например, операция сложения требует выполнения около семи инструкций (микрокоманд) процессора.
Числа с которыми работает процессор, должны быть размещены в одном из трех мест: в регистрах процессора, в оперативной памяти компьютера (RAM), либо в самой микрокоманде. Если информация хранится в устройствах внешней памяти, она предварительно должна быть считана в оперативную память. Микрокоманды процессора заносят числа в его регистры, обрабатывают их, а затем записывают результат, например, в ту же оперативную память компьютера.
Все процессоры только и могут выполнять вот такие пошаговые инструкции. Простое сложение двух чисел может содержать больше десятка шагов, включающих преобразование чисел из десятичной системы исчисления в двоичную (нули и единицы), понятную для процессора.
Производительность центральных процессоров в компьютерах старых моделей (i80386, i80486) можно было наращивать за счет установки специального чипа - математического сопроцессора. Математический сопроцессор добавляли к основному процессору в тех случаях, когда на компьютере приходилось выполнять много математических вычислений (например, при научных или инженерных расчетах). Он помогает процессору выполнять математические операции над вещественными числами (операции с плавающей запятой). В современных компьютерах использование математического сопроцессора, как отдельного чипа, не требуется, поскольку он уже встроен в центральный процессор.

Системная шина

Системная шина — это «паутина», соединяющая между собой все устройства и отвечающая за передачу информации между ними. Расположена она на материнской плате и внешне не видна. Системная шина — это набор проводников (металлизированных дорожек на материнской плате), по которым передается информация в виде электрических сигналов.

Чем выше тактовая частота системной шины, тем быстрее будет осуществляться передача информации между устройствами и, как следствие, увеличится общая производительность компьютера, т. е. повысится скорость компьютера.

В персональных компьютерах используются системные шины стандартов ISA, EISA, VESA, VLB и PCI. ISA, EISA, VESA и VLB, которые в настоящее время являются устаревшими и не выпускаются на современных материнских платах. Сегодня самой распространенной является шина PCI.

Существуют и специализированные шины, например внутренние шины процессоров или шина для подключения видеоадаптеров — AGP.

Все стандарты различаются как по числу и использованию сигналов, так и по протоколам их обслуживания.

Шина входит в состав материнской платы, на которой располагаются ее проводники и разъемы (слоты) для подключения плат адаптеров устройств (видеокарты, звуковые карты, внутренние модемы, накопители информации, устройства ввода/вывода и т. д.) и расширений базовой конфигурации (дополнительные пустующие разъемы).

Существуют 16- и 32-разрядные, высокопроизводительные (VESA, VLB, AGP и PCI с тактовой частотой более 16 МГц) и низкопроизводительные (ISA и EISA с тактовой частотой 8 и 16 МГц) системные шины. Также шины, разработанные по современным стандартам (VESA, VLB и PCI), допускают подключение нескольких одинаковых устройств, например нескольких жестких дисков, а шина PCI обеспечивает самоконфигурируемость периферийного (дополнительного) оборудования — поддержку стандарта PlugandPlay, исключающего ручную конфигурацию аппаратных параметров периферийного оборудования при его изменении или наращивании. Операционная система, поддерживающая этот стандарт, сама настраивает оборудование, подключенное по шине PCI, без вмешательства пользователя.

Имеются как 64-разрядные расширения шины PCI, так и 32-разрядные, работающие на частоте 66 МГц.