Иллюстрированный самоучитель по устройству компьютера

Процессор

Процессоров в компьютере много. Помимо центрального процессора, который во всем мире принято обозначать аббревиатурой CPU (Central Processor Unit), схожими микросхемами оборудовано практически каждая компьютерная "железяка".

Главный, центральный процессор с легкой руки журналистов называют "королем" системного блока, единовластно повелевающим всеми его ресурсами. Но уследить абсолютно за всем, что происходит в его "королевстве", даже шустрый процессор не в состоянии – королевская занятость разбрасываться не позволяет. И тогда на помощь "королю" приходят "наместники" – специализированные микропроцессоры-чипы по обработке, например, обычной и трехмерной графики, 3D звука, компрессии и декомпрессии… Таких "наместников" в компьютере много и размещаются они на специализированных, дополнительных платах. И называются они уже не "процессорами", а просто "чипами".

На первый взгляд, процессор – просто выращенный по специальной технологии кристалл кремния (не зря на жаргоне процессор именуется "камнем"). Однако камешек этот содержит в себе множество отдельных элементов – транзисторов, которые в совокупности и наделяют компьютер способностью "думать".

Процессор:

Иллюстрированный самоучитель по устройству компьютера › Основные блоки современного компьютера › Процессор

Точнее, вычислять, производя определенные математические операции с числами, в которые преображается любая поступающая в компьютер информация. Таких транзисторов в любом микропроцессоре многие миллионы. А в допроцессорную эпоху роль "вычислителей" несли на себе в миллионы раз более громоздкие устройства… Началось все еще в 30-х годах нашего столетия с механических переключателей – реле, в сороковые им на смену пришли электронные лампы. Только представьте себе – сотни тысяч электронных ламп, громадное количество аппаратуры размером с хороший дом! Работали такие компьютеры не только медленно, но и крайне недолго – одна перегоревшая лампа немедленно выводила из строя весь компьютер. Бесперебойная работа в течение 10-15 минут – вот и все, на что были способны "ламповые" компьютеры.

В 50-х годах на смену капризным лампам пришли компактные "электронные переключатели" – транзисторы, затем – интегральные схемы, в которых впервые удалось объединить на одном кристалле кремния сотни крохотных транзисторов. Но все-таки отсчет летоисчисления компьютерной эры ведут с 1971 года, с момента появления первого микропроцессора…

За три десятка лет, прошедших с этого знаменательного дня, процессоры сильно изменились. Сегодняшний процессор – это не просто скопище транзисторов, а целая система множества важных устройств. На любом процессорном кристалле находятся:

  • Собственно процессор, главное вычислительное устройство, состоящее из миллионов логических элементов – транзисторов.
  • Сопроцессор – специальный блок для операций с "плавающей точкой" (или запятой). Применяется для особо точных и сложных расчетов, а также для работы с рядом графических программ.
  • Кэш-память первого уровня – небольшая (несколько десятков килобайт) сверхбыстрая память, предназначенная для хранения промежуточных результатов вычислений.
  • Кэш-память второго уровня – эта память чуть помедленнее, зато больше.

Трудно поверить, что все эти устройства размещаются на кристалле площадью не более 4-6 квадратных сантиметров! Только под микроскопом мы можем разглядеть крохотные элементы, из которых состоит микропроцессор, и соединяющие их металлические "дорожки". Их размер поражает воображение – десятые доли микрона! Например, в 1999 году большая часть процессоров производилась по 0.25-микронной технологии, в 2000 году ей на смену пришла 0.18- и даже 0.13-микронная. При этом ожидается, что в ближайшее время плотность расположения элементов на кристалле увеличится еще в 2 раза.

Впрочем, при выборе микропроцессора мы руководствуемся отнюдь не "микронностью" технологии, по которой этот процессор сделан. Существуют другие, гораздо более важные для нас характеристики процессора, которые прямо связаны с его возможностями и скоростью работы.

Если Вы заметили ошибку, выделите, пожалуйста, необходимый текст и нажмите CTRL + Enter, чтобы сообщить об этом редактору.