Основные характеристики процессора

К основным характеристикам компьютера относятся:

1. рабочее напряжение;

2. разрядность;

3. рабочая тактовая частота;

4. коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты

5. размер КЭШ-памяти.

Рабочее напряжение процессора обеспечивает материнская плата, поэтому разным марка процессора соответствуют определенные материнские платы (их надо выбирать совместно). По мере развития происходит постепенное понижение напряжения. Ранние модели процессоров х86 имели рабочее напряжение 5В. С переходом к процессорам Intel Pentium оно было понижено до 3,3 В, а в настоящее время оно составляет менее 3 В. Причем ядро процессора питается пониженным напряжением 2,2В. Понижение рабочего напряжения позволяет уменьшить расстояние между структурными элементами в кристалле процессора до десятичных долей миллиметра, не опасаясь электрического пробоя. Пропорционально квадрату напряжения уменьшается и тепловыделение в процессоре, а это позволяет увеличивать его производительность без угрозы перегрева.

Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один такт. Первые процессоры были 16-разрядными, начиная с 80386 они имеют 32-разрядную архитектуру. Современные процессоры семейства I.Pentium остаются 32-разрядными, хотя и работают с 64-разрядной шиной данных (разрядность процессора определяется разрядностью командной шины).

Тактовая частота. В основе работы процессора лежит тот же тактовый принцип, что и в часах. В компьютере тактовые импульсы задает одна из микросхем микропроцессорного комплект (чипсет) на материнской плате. Чем выше частота тактов, поступающих на процессор, тем больше команд он может выполнить в единицу времени, тем выше его производительность. Тактовая частота – скорость работы, измеряемая в мегагерцах (МГЦ). Производительность всего компьютера определяется скоростью работы микропроцессора. Современные компьютеры выполняют 500 – 2000 миллионов тактов в секунду.

Коэффициент внутреннего умножения. Тактовые сигналы процессор получает от материнской платы, которая в отличие от процессора представляет собой не кристалл кремния, а большой набор проводников и микросхем. По чисто физическим причинам материнская плата не может работать с такими высокими частотами, как процессор. Сегодня ее предел составляет 333 МГц. Для получения более высоких частот в процессоре происходит внутреннее умножение частоты на коэффициент 3; 3.5; 4; и более.

КЭШ-память. Обмен данными внутри процессора происходит в несколько быстрее, чем обмен с другими устройствами, например, с ОП. Для того, чтобы уменьшить количество обращений к ОП, внутри процессора создают буферную область – так называемую КЭШ-память. Это как бы «сверхоперативная память». Когда процессору нужны данные, он сначала обращается в кэш-память, и только если там не обнаруживает нужные данные, обращается в ОП. Принимая блок данных в из ОП, процессор заносит его одновременно и в КЭШ. Высокопроизводительные процессоры комплектуют повышенным объемом КЭШ-памяти.

Нередко кэш-память распределяют по нескольким уровням. Кэш 1-го уровня выполняется в том же кристалле, что и сам процессор, и имеет объем порядка десятков Кбайт. Кэш 2-го уровня в том же узле, что и процессор, но исполняется на отдельном кристалле. Кэш память 1-го и 2-го уровня работают на частотах, согласованных с ядром процессора.

Кэш память 3-го уровня выполняют на быстродействующих микросхемах (типа SRAM) и размещают на материнской плате вблизи процессора. Ее объемы могут достигать нескольких Мбайт, но работает она на частотах материнской платы.