Устройство процессора

Устройство процессора. На первый взгляд процессор - просто выращенный по специальной технологии кристалл кремния.

Однако этот кристалл содержит в себе множество отдельных элементов - транзисторов, которые в совокупности и наделяют компьютер способностью думать. Если же посмотреть на центральный процессор с большей высоты, можно выделить несколько важных составляющих Собственно процессор - вычислитель Сопроцессор FPU - специальный блок для операций с плавающей точкой Кэш-память первого уровня - небольшая несколько десятков килобайт сверхбыстрая память, предназначенная для хранения промежуточных результатов вычислений Кэш-память второго уровня - эта память помедленнее, зато больше измеряется уже сотнями килобайт. Она может быть интегрирована на самом кристалле процессора, а может быть выполнена в виде дополнительного кристалла.

Архитектура линии процессоров х86 фирмы Intel основана на концепции CISC Complex Instruction Set Calculation - расширенной системе команд переменной длины, появившейся в 1978 году. Команды х86 могут иметь длину от 8 до 108 бит, и процессор должен последовательно декодировать инструкцию после определения ее границ.

Тогда процессоры были скалярными устройствами то есть могли в каждый момент времени выполнять только оду команду, конвейерная обработка практически не применялась исключение составляли большие ЭВМ . Позже в 1986 году появились процессоры, основанные на архитектуре RISC Reduced Instruction Set Calculation - сокращенном наборе команд фиксированной длины, которая была оптимизирована для суперскалярных с возможностью выполнения нескольких команд одновременно конвейерных вычислений.

С тех пор обе линии до недавних пор развивались практически независимо. Intel с целью обеспечения совместимости не могла отказаться от архитектуры CISC даже в новейших моделях процессоров х86, а фирма Apple, ориентировавшаяся на процессоры с архитектурой RISC, не могла существенно увеличить свою долю на рынке PC из-за трудностей с использованием программ для х86 на своих компьютерах. Однако в отдельных модификациях своих процессоров фирме AMD удалось совместить обе архитектуры.

То есть микроядро процессора работает на основе архитектуры RISC, а специальный блок интерпретирует команды CISC для обеспечения совместимости с системой команд х86. Важным элементом процессора является блок обработки данных с плавающей точкой FPU - Floating Point Unit. Начиная с модели Intel 80486, он встроен в ядро процессора у всех без исключения процессоров разных производителей. От эффективности этого блока напрямую зависит скорость работы процессора со сложными приложениями графика, мультимедиа, трехмерные объекты. Несмотря на все усилия конкурентов, фирме Intel до недавнего времени удавалось в своих процессорах удерживать лидерство по эффективности работы FPU. Однако с появлением процессора Athlon фирмы AMD положение по меньшей мере выровнялось.

А на многих тестах Athlon опережает изделия Intel.