Procesor

Z WikiKnihovna
Přejít na: navigace, hledání

Autor: Vítězslav Rathouz

Klíčová slova: procesor, hardware, počítač, paměť, operace, instrukce, jádro, bit

Synonyma: ústřední řídící jednotka, mikroprocesor

Související pojmy:

nadřazené - elektronika, ICT, hardware
podřazené - ALU, řadič, registry, numerický koprocesor, procesor Intel, procesor AMD

Charakteristika

Procesor je základní součást počítače a je často označován jako jeho „srdce“ či „mozek“. Procesor velkou měrou ovlivňuje jeho celkový výkon. Hlavním úkolem procesoru je zpracovávat instrukce z pamětí a na jejich základě říditi činnost ostatních částí počítače. Někdy se procesory označují jako mikroprocesory, neboť jsou realizovány několika integrovanými obvody s velmi vysokou hustotou součástek, na rozdíl od dob dřívějších, kde zabíraly značně větší plochu. Procesory jsou realizovány na malém křemíkovém plátku, kde se nachází desítky miliónů tranzistorů.

Počátky vývoje procesorů

O historii procesorů se dá říci, že je to z velké části historie firmy Intel. Prvním procesorem pro osobní počítač, který spatřil světlo světa, byl Intel 4004 z roku 1970, o dva roky později to byl procesor 8008, roku 1974 Intel 8080, 1978 Intel 8086 a rok poté procesor 8088. Tento procesor byl základem pro 8bitové počítače typu PC XT, které se k nám vozily ještě v letech 1988. Procesor 80286 pro 16bitový počítač PC AT se objevil roku 1982. 32bitový procesor 80386 v roce 1985 a 80486 až roku 1989, přitom na náš trh se dostal až o 5 let později. V roce 1991 se objevila první konkurence pro Intel a to AMD Am386DX. O dva roky později se začal vyrábět Pentium od firmy Intel a firma AMD vyvinula Am486. Rok 1997 je rokem vzniku Intel MMX a Pentium II a firma AMD přišla s procesorem AMD K6.[1] Od té doby se vývoj procesorů prudce urychlil a firmy AMD a Intel na trh chrlí nespočet typů procesorů. Až do současné doby se Intelu daří hájit si post výrobce procesorů číslo jedna. Dnes se již vyrábí 64bitové procesory, které v sobě ukrývají dokonce i několik desítek jader, což prakticky znamená několik procesorů v jednom.

Základní dělení

Jádrem každého procesoru je logický obvod, který zpracovává jednoduché mikroinstrukce. Napsat program pouze v těchto mikroinstrukcích by bylo velmi složité, proto je procesor vybaven „přívětivější“ instrukční sadou, pro jednodušší na programování. Procesory můžeme rozdělit podle velikostí právě těchto instrukčních sad:

  1. Complete Instruction Set Computer (CISC) je případ, kdy je procesor vybaven co nejúplnější instrukční sadou
  2. Reduced Instruction Set Computer (RISC) vychází ze znalosti, že pro vykonání 80% operací je potřeba asi jen 20 insturkcí. Procesor je pak vybaven pouze základními mikroinstrukcemi, které jsou jednodušší a snáze proveditelné.[2]

Parametry

Podle RNDr. Jaroslava Pelikána, Ph.D. (lektor FI MUNI)[3] mezi základní parametry procesoru patří:

Rychlost

Rychlost neboli frekvence udává počet operací, které procesor dokáže provést za jednu sekundu.

Efektivita mikrokódu

Efektivita, se kterou jsou naprogramovány jednotlivé mikroprogramy provádějící jednotlivé instrukce. Je to počet kroků potřebných pro provedení jedné instrukce.

Numerický koprocesor

Přítomnost, či nepřítomnost speciální jednotky, provádějící výpočty v pohyblivé desetinné čárce.

Počet instrukčních kanálů

Udává, kolik instrukcí dovede procesor vykonat v jednom taktu.

Šířka slova

Max. počet bitů, které je možné zpracovat během jedné operace.

Šířka přenosu dat

Max. počet bitů, které je během jedné operace možno přenést z/do čipu.

Interní cache paměť

Kapacita rychlé interní cahce paměti, která je integrována přímo na čipu procesoru.

Velikost Adresovatelné paměti

Velikost paměti, kterou je procesor schopen adresovat, neboli používat.

Struktura procesoru

Mezi základní jednotky tvořící vnitřní strukturu můžeme zařadit[4]:

Řadič

Tahle část má za úkol číst operadny (data, čísla) a instrukce z operační paměti, dekódovat je a na základě nich pak generovat řídící signály, tedy řídit ostatní jednotky procesoru.

ALU

Aritmeticko-logická jednotka provádí aritmetické a logické výpočty.

Registry

Jsou to rychlé statické paměti typu RAM malé kapacity uvnitř jádra procesoru, které slouží k uchování aktuálních instrukcí, adres v paměti, operandů, výsledků apod.


Poznámky

  1. HEINIGE, Karel. Hardware PC brožura. Brno: UNIS Publishing, 2001. PC World Edition. ISBN 80-86097-71-4.
  2. HORÁK, Jaroslav. Hardware: učebnice pro pokročilé. 3. aktualiz. vyd. Brno: CP Books, 2005, 344 s. ISBN 80-251-0647-0.
  3. PELIKÁN, Jaroslav. Procesor (mikroprocesor). Fakulta informatiky Masarykovy univerzity [online]. 1998 [cit. 2013-04-12]. Dostupné z: http://www.fi.muni.cz/usr/pelikan/ARCHIT/TEXTY/PROCESOR.HTML
  4. CHMIEL, Pavel. STŘEDNÍ ŠKOLA, Havířov - Šumbark. Architektura procesorů [online]. 2012, 22. 1. 2012 [cit. 12. 4. 2013]. Dostupné z: http://chmiel.chytry.cz/files/ovt_epo_ps/et/cast1_10_arch_cpu.pdf


Použitá literatura

  • CHMIEL, Pavel. STŘEDNÍ ŠKOLA, Havířov - Šumbark. Architektura procesorů [online]. 2012, 22. 1. 2012 [cit. 12. 4. 2013]. Dostupné z: http://chmiel.chytry.cz/files/ovt_epo_ps/et/cast1_10_arch_cpu.pdf
  • HEINIGE, Karel. Hardware PC brožura. Brno: UNIS Publishing, 2001. PC World Edition. ISBN 80-86097-71-4.
  • HORÁK, Jaroslav. Hardware: učebnice pro pokročilé. 3. aktualiz. vyd. Brno: CP Books, 2005, 344 s. ISBN 80-251-0647-0.
  • PELIKÁN, Jaroslav. Procesor (mikroprocesor). Fakulta informatiky Masarykovy univerzity [online]. 1998 [cit. 2013-04-12]. Dostupné z: http://www.fi.muni.cz/usr/pelikan/ARCHIT/TEXTY/PROCESOR.HTML