Dnes vyšlo 2 článků

Jak funguje počítač: Procesor aneb K čemu slouží jedna ze základních částí PC?

Jak funguje počítač: Procesor aneb K čemu slouží jedna ze základních částí PC?

Když se řekne slovo procesor, mnoho uživatelů počítače ví, že se jedná o jednu z jeho nejzákladnějších částí. Také vědí, že čím je procesor rychlejší, tím je lepší. Někdo by si určitě vzpomněl na největšího výrobce – Intel Corporation. Horší je to už se znalostí základní funkce. K čemu vůbec procesor v počítači slouží?

Základní specifikace

Procesor je hardwarové zařízení, integrovaný obvod, který slouží ke zpracovávání a vykonávání instrukcí. Provádí výpočty, zpracovává data, řídí ostatní komponenty počítače. Každý procesor má svojí instrukční sadu, pomocí které s ním můžeme komunikovat. Jedná se vlastně o konečný soubor všech jeho možných funkcí, které umí provádět. Velikost instrukční sady je dána počtem všech kombinací počtu bitů, které může procesor najednou načíst z paměti. Osmibitový procesor má tedy 28 instrukcí, šestnáctibitový 216 atd.

V současnosti používané procesory se často označují jako mikroprocesory na vyjádření kontrastu velikosti s prvními procesory, jejichž velikost se blížila velikosti obytné místnosti. Fyzicky jde o jednu součástku, kterou tvoří křemíková destička obsahující milióny tranzistorů.


Procesor Intel Celeron D – Zdroj: Wikimedia Aida

Části procesoru

Procesor se dle běžného, logického rozdělení skládá z následujících části:

Řadič (řídící jednotka) – Řídí činnost PC podle instrukcí programu, které čte z operační paměti (OP) a z ALU. Dokáže přikázat ostatním zařízením co mají vykonat. Rozhodování není svévolné, ale probíhá podle programu.

ALU (Aritmeticko-logická jednotka) – Provádí matematické a logické operace. Dnešní procesory často obsahují více než jednu ALU, která na sobě pracují relativně nezávisle.

Registry – Jedná se o paměťová místa pro krátkodobé uložení zpracovávaných dat.

Matematický koprocesor – Je určený pro vykonávání výpočtů s pohyblivou desetinou čárkou.

Cache – Jedná se o rychlou vyrovnávací paměť relativně malé kapacity. Slouží ke zrychlení toku údajů mezi procesorem a dalšími částmi počítače, nejčastěji operační pamětí. Důvod, proč se tato paměť používá, je založen na zkušenosti, že procesor si často z operační paměti žádá ty samé informace vícekrát za sebou. Tím, že se dané údaje uloží do rychlejší cache paměti (vzhledem k OP), se snižuje čas potřebný k jejich opětovnému získání. Těchto pamětí může být více a platí, že jejich rychlost podle vzdálenosti od procesoru klesá a kapacita narůstá.

Charakteristika procesoru

Aby jsme mohli nějakým způsobem porovnávat vícero procesorů, jsou definovány jejich specifické vlastnosti, které udávají výkon procesoru a následně i ovlivňují jeho cenu.

Základní charakteristikou procesorů je jejich taktovací frekvence. Udává se v hertzích, resp. v dalších násobcích – v současné době nejčastěji v GHz ( 109 Hz). Tento parametr udává, kolikrát je procesor schopný za sekundu změnit svůj stav.

Dalším parametrem měřeného výkonu procesoru je FLOPS (Floating Point Operations Per Second), který udává kolik operací v pohyblivé řádové čárce je procesor schopný vykonat za jednu sekundu.

Další vlastností procesoru je tzv. efektivita mikrokódu. Jedná se vlastně o efektivitu mikroinstrukcí procesoru, tj. na kolik kroků (příp. za jaký čas v porovnání s jiným procesorem) je možno vykonat jednu instrukci.

Další důležitou součástí je šířka vnitřní sběrnice procesoru. Udává počet bitů, který je procesor schopný zpracovat v rámci jedné instrukce. Jak jsme si již řekli v úvodu, šířkou sběrnice je také ovlivněn počet instrukcí, které procesor umí vykonat – které zná.

Vedle šířky vnitřní sběrnice, je důležitým parametrem také šířka vnější sběrnice. Jedná se o sběrnici určenou ke komunikaci s okolím procesoru. Čím je větší, tím více údajů je možno přenést v jednom taktu.

Důležitým parametrem procesoru může být také velikost mezipaměti cache. Jak jsme si již řekli, zvyšuje (většinou) totiž výkon procesoru prostřednictvím zkrácení přístupové doby k žádaným údajům.

Dalším parametrem je velikost adresovatelné paměti, která udává jak velkou část OP je procesor schopný adresovat.

Jak to tedy vše dohromady funguje?

To se dozvíte v dalším dílu naší série článku: Jak funguje počítač!

Komentáře

Nahoru