Процессор – центральный блок компьютера, где производится обработка информации.  Тактовая частота равна количеству тактов в секунду. Такт – это промежуток времени между началом подачи текущего импульса и началом подачи следующего. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Ясно, что если “метроном стучит” быстрее, то и процессор работает быстрее. Тактовая частота измеряется в мегагерцах – МГц. Частота в 1 МГц соответствует миллиону тактов в 1 секунду. Вот некоторые характерные тактовые частоты микропроцессоров: 130 МГц, 266 МГц, 1000 МГц, 2000 МГц, 3 ГГц и др.Память компьютера Вся вводимая информация попадает в запоминающее устройство или память машины, где она хранится до момента, когда понадобится. Постоянная память (ПЗУ – постоянное запоминающее устройство). Особенностью ПЗУ является то, что из него в процессе работы можно только считывать информацию, а записывать нельзя. Характерной чертой ПЗУ является сохранение информации при отключенном питании компьютера. Записанная в ПЗУ информация заносится один раз (обычно в заводских условиях) и сохраняется постоянно (при включенном и выключенном компьютере) в течении всего периода эксплуатации ПК и не может быть изменена в процессе работы. ПЗУ – быстрая, энергонезависимая память. В ПЗУ хранится информация, присутствие которой постоянно необходимо в компьютере.  Обычно это компоненты операционной системы (программы контроля оборудования, программа первоначальной загрузки ЭВМ и пр.) Оперативная память (ОП) – это устройство компьютера, предназначенное для хранения данных (исходных, промежуточных и конечных) и программ (набора команд). Всё, что вы вводите в ЭВМ, запоминается в ОЗУ (оперативно-запоминающем устройстве). Английское название ОЗУ – Random Access Memory (RAM), что переводится как “память с произвольным доступом”. Этим названием подчеркивается тот факт, что процессор может обращаться к ячейкам памяти в произвольном порядке, при этом время чтения/записи информации для всех ячеек одинаково (оно измеряется микросекундами). В информацию, хранящуюся в ОЗУ, можно внести изменения. При выключении ПК вся информация в ОЗУ стирается. Эту память называют оперативной, т.  к. она позволяет с очень большой скоростью записывать и передавать информацию. Однако объём ОП ограничен, поэтому существует необходимость подключить внешнюю память. Физически ОП изготавливается в виде БИС, имеющих различную информационную ёмкость. Для ускорения доступа к данным используется специальное устройство, называемое кэш-памятью. Кэш-память – это “сверхоперативная” память сравнительно небольшого объема (обычно до 520000 символов), построенная на иной элементной базе, чем оперативная память. В кэш-памяти хранятся наиболее часто используемые участки оперативной памяти. При обращении процессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти. Поскольку время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к оперативной памяти, то среднее время доступа к памяти уменьшается. Внешняя память как бы заменяет книги с описанными в них программами и алгоритмами. К устройствам внешней памяти или ВЗУ (внешним запоминающим устройствам) относятся: • Накопители на жестких магнитных дисках • Дисководы для работы с лазерными компакт дисками • Магнитооптические системы • Стримеры • Флеш-диски Основное назначение внешней памяти – долговременное хранение большого количества информации.  Для пользователя имеют существенное значение некоторые технико-экономические показатели внешних запоминающих устройств и носителей информации: информационная ёмкость, скорость обмена информацией, надёжность её хранения и стоимость. Магнитные носители Первые компьютеры использовали в качестве внешней памяти обычные магнитофоны. Сегодня магнитофоны используются лишь для резервного копирования содержимого жёстких магнитных дисков (МД), т.к. на дисках можно потерять информацию «благодаря» компьютерным «вирусам». Магнитофон со специальными возможностями, который записывает информацию с компьютера на специальную кассету с магнитной лентой (МЛ), называется стриммером. Кассета стриммера имеет очень большой объём и позволяет хранить информацию со всего жёсткого диска. Жесткий магнитный диск (ЖМД), или винчестер, предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых пакетов программ, текстовых редакторов и т. д. Современные ЖМД имеют скорость вращения от 3600 до 7200 об/мин.  Это может быть стеклянный диск (с металлической поверхностной пленкой, например кобальтовой), не чувствительный к температуре. Информационная емкость – до 48 млрд. символов. Сравнительно новое понятие: флеш-диск. Это устройство для долговременного хранения данных, с возможностью многократной перезаписи, реализованное на микросхемах памяти (т.е. также, как ОЗУ). Достоинства: малая мощность, надёжность в работе, малогабаритность, устойчивость к ударам, отсутствие механических и движущихся частей, объем памяти от 2 до 200 Мб и даже до 1,7 Гб. Недостаток – высокая цена устройства. Несмотря на дороговизну, похоже, что флеш-диски со временем вытеснят винчестеры. Гибкие магнитные диски используются для обмена программами между компьютерами и при поставке программных продуктов. Гибкие МД (ГМД) предназначены для переноса документов и программ с одного компьютера на другой, хранения архивных копий и информации, не используемой постоянно на компьютере. Гибкие диски помещаются в конверт из плотной бумаги или в пластмассовый корпус. В центре диска имеется отверстие для обеспечения вращения диска в дисководе. В защитном конверте имеется продолговатое отверстие, через которое производится запись/считывание информации. На боковой кромке дискет находится маленький вырез, позволяющий производить запись, но если вырез заклеить, запись становится невозможной (диск защищён). В некоторых дискетах защиту от записи обеспечивает предохранительная защелка в левом нижнем углу пластмассового корпуса. Гибкий МД диаметром 5,25 дюйма использовались до середины 80-х годов 20 века и могли хранить до 1,5 млн. символов информации. Дискеты размером 5,25 дюйм не обеспечивали хорошей физической защиты носителю. В настоящее время ещё используются ГМД диаметром 3,5 дюйма, которые имеют емкость 1,8 млн. символов. Защита магнитного слоя является особенно актуальной, поэтому сам диск спрятан в прочный пластмассовый корпус, а зона контакта головок с его поверхностью закрыта от случайных прикосновений специальной шторкой, которая автоматически отодвигается только внутри дисковода.  Любой магнитный диск первоначально к работе не готов. Для приведения его в рабочее состояние он должен быть отформатирован, т. е. должна быть создана структура диска. Информация на ГМД хранится на магнитных концентрических дорожках, разделенных на сектора, отмеченных магнитными метками, а у ЖМД есть еще и цилиндры – совокупность дорожек, расположенных друг над другом на всех рабочих поверхностях дисков. Все дорожки магнитных дисков на внешних цилиндрах больше, чем на внутренних. Следовательно, при одинаковом количестве секторов на каждой из них плотность записи на внутренних дорожках должна быть больше, чем на внешних. Количество секторов, емкость сектора, а, следовательно, и информационная емкость диска зависят от типа дисковода и режима форматирования, а также от качества самих дисков. Недостатками магнитных носителей являются способность разрушения магнитного слоя при частом считывании информации и от воздействия магнитных полей и явление «жевания» ленты. Оптические носители Существуют накопители на оптических дисках (CD-ROM), где информация записывается лазером. Внешне они ничем не отличаются от звуковых компакт-дисков. Диски CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) обладают емкостью до 3 млрд. символов информации, высокой надежностью хранения информации, долговечностью (прогнозируемый срок его службы при качественном исполнении – до 30-50 лет). Процесс изготовления с CD-ROM состоит из нескольких этапов. Сначала подготавливают информацию для мастер-диска (первого образца), изготавливают его и матрицу тиражирования. Закодированная информация наносится на мастер-диск лазерным лучом, который создает на его поверхности микроскопические впадины, разделяемые плоскими участками. Цифровая информация представляется чередованием впадин (не отражающих пятен) и отражающих свет островков. CD-ROM накопители используют оптический принцип чтения информации. Лазерный луч падает на поверхность вращающегося CD-ROM диска и луч отражается в нём с интенсивностью, соответствующей значениям 0 и 1. Лазерный луч попадает на отражающий свет островок, отклоняется на фотодетектор, интерпретирующий его как двоичную единицу. Луч лазера, попадающий во впадину, рассеивается и поглощается – фотодетектор фиксирует двоичный ноль. Одно из достижений XX столетья – магнитооптические диски. В них используются достоинства магнитных и оптических носителей: многократность записи и многократность считывания. Устройства ввода-вывода информации Устройства ввода-вывода информации организуют диалог пользователя с ЭВМ. |
| ||
Основные устройства компьютера
Составные части персонального компьютера
Внешние устройства ПК
Планшетный сканер
Лазерный принтер Samsung ML-1210
На материнской плате размещаются:
Процессор состоит из : арифметико-логического устройства, предназначенного для выполнения арифметических операций; устройства управления, обеспечивающего управление вычислительным процессом.
Материнская плата Intel D845GERG2
Процессор характеризуется: тактовой частотой; разрядностью; архитектурой.
Тактовая частота определяется максимальным временем выполнения элементарного действия (сложения или умножения) в процессоре. Тактовая частота современного персонального компьютера достигает 3.4 ГГц (т.е. 3.4 млрд. элементарных операций в секунду).
Разрядность – максимальное число двоичных разрядов, которые могут обрабатываться одновременно.
Понятие разрядности включает в себя:
Разрядность внутренних регистров определяет размер данных, с которыми может работать процессор.
Разрядность шины данных определяет скорость передачи информации (размер данных, которые могут быть переданы в единицу времени) между процессором и другими устройствами. Разрядность шины адреса определяет адресное пространство компьютера.
В CMOS хранятся характеристики ряда устройств (например, жесткого диска).Внутри системного блока находятся устройства, предназначенные для долговременного хранения информации – накопители на магнитных носителях. Жесткие магнитные диски обладают большим объемом (объем винчестера 40 – 160 Гб) и высоким быстродействием.
Накопитель на жестком магнитном диске (или укоренившийся жаргонный термин ” винчестер “) – это огромное хранилище данных, на котором хранятся программы и данные пользователя. “Винчестер” состоит из пакета жестких магнитных дисков, заключенного вместе с головками чтения-записи в герметичный корпус.
Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие.
CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory или CD-RW (Compact Disk Read and Write) -постоянные запоминающие устройства на компакт диске.
Видеокарта – устройство, соединяющее монитор с материнской платой. Современные видеокарты обладают довольно большой собственной памятью (64-128Мб) и позволяют самостоятельно обрабатывать видеоинформацию, не нагружая процессор компьютера. На современных ПК бывают видеокарты, встроенные в материнскую плату или выполненные в виде отдельной платы, которые вставляются в специальный разъем на материнской плате (AGP разъем).
Звуковая карта служит для преобразования цифрового сигнала в звуковой. К звуковой карте подключаются колонки или наушники .
TV-тюнер – специальная плата, позволяющая смотреть телевизионные программы на мониторе. Современные TV-тюнеры позволяют записывать телевизионные программы в виде специального файла на жесткий диск компьютера для последующего просмотра в удобное для пользователя время.
Модем – устройство для подключения компьютера к телефонной сети с целью передачи и получения информации.
Различают внутренние модемы, которые выполнены в виде отдельной платы и вставляются в PCI разъем материнской платы, и внешние , которые подключаются в качестве внешнего устройства к системному блоку.
Внешние устройства
Внешние устройства
Внешние устройства
ТЕСТ
1. Что такое сканер?
А. устройство ввода графической информации с прозрачного или непрозрачного листового материала
Б. устройство для печати документов
В. устройство для чтения компакт-дисков
Г. устройство для связи с удаленным компьютером
ТЕСТ
2. Отметьте основные параметры процессоров
А. разрядность
Б. рабочая тактовая частота
В. адресная шина
Г. рабочее напряжение
ТЕСТ
3. Что не размещается на материнской плате?
А. процессор
Б. накопитель на гибких магнитных дисках
В.
постоянное запоминающее устройство
Г. оперативная память
ТЕСТ
4. Что не относится к устройствам ввода-вывода?
А. монитор
Б. принтер
В. мышь
Г. модем
ТЕСТ
5. Какие типы принтеров, классифицирующиеся по принципу действия, существуют?
А. Монохромные
Б. Матричные
В. Светодиодные
Г. Струйные
Д. Лазерные
6. Установите соответствие между характеристикой процессора и её значением.
а) максимальное количество памяти, которое может обслужить ПК;
б) число бит, к которому процессор имеет одновременный доступ;
в) количество операций в единицу времени.
7. Выберите список, содержащий только устройства ввода:
А. сканер, плоттер, клавиатура, мышь
Б. сканер, принтер, клавиатура, мышь
В.
сканер, клавиатура, мышь, джойстик
Г. плоттер, клавиатура, мышь, джойстик
8. Выберите список, содержащий только устройства вывода для компьютера:
А. сканер, плоттер, дисплей
Б. сканер, принтер, клавиатура, мышь
В. принтер, дисплей, мышь
Г. плоттер, принтер, дисплей
Домашнее задание
Конспект лекций
Реферат по одной из тем:
К
Память — это электронное место для хранения инструкций и данных, к которым компьютер должен быстро обращаться.
Здесь хранится информация для немедленного использования. Память является одной из основных функций компьютера, так как без нее компьютер не сможет нормально функционировать. Память также используется операционной системой компьютера, аппаратным и программным обеспечением.
Технически существует два типа компьютерной памяти: первичная и вторичная. Термин память используется как синоним основной памяти или как аббревиатура для конкретного типа первичной памяти, называемой оперативной памятью (ОЗУ). Этот тип памяти расположен на микросхемах, которые физически расположены близко к микропроцессору компьютера.
Если бы центральному процессору компьютера (ЦП) приходилось использовать только дополнительное запоминающее устройство, компьютеры работали бы намного медленнее. В целом, чем больше памяти (первичной памяти) имеет вычислительное устройство, тем реже компьютер должен обращаться к инструкциям и данным из более медленных (вторичных) форм хранения.
Понятие памяти и хранилища можно легко объединить как одно и то же понятие; однако есть некоторые явные и важные различия. Короче говоря, память — это первичная память, а хранилище — вторичная память. Память относится к местоположению краткосрочных данных, а хранилище относится к местоположению данных, хранящихся на долгосрочной основе.
Память чаще всего называют основной памятью компьютера, например оперативной памятью. Память также является местом обработки информации. Это позволяет пользователям получать доступ к данным, которые хранятся в течение короткого времени. Данные хранятся только в течение короткого времени, поскольку основная память энергозависима, то есть не сохраняется при выключении компьютера.
Термин хранилище относится к вторичной памяти, где хранятся данные в компьютере.
Примером хранилища является жесткий диск или жесткий диск (HDD). Хранилище энергонезависимо, то есть информация сохраняется после выключения и повторного включения компьютера. Работающая программа может находиться в основной памяти компьютера, когда используется — для быстрого поиска информации — но когда эта программа закрывается, она находится во вторичной памяти или хранилище.
Объем доступного места в памяти и хранилище также различается. Как правило, на компьютере больше места для хранения, чем памяти. Например, ноутбук может иметь 8 ГБ оперативной памяти и 250 ГБ встроенной памяти. Разница в пространстве заключается в том, что компьютеру не потребуется быстрый доступ ко всей хранящейся на нем информации сразу, поэтому выделения примерно 8 ГБ места для запуска программ будет достаточно.
Термины память и хранилище могут сбивать с толку, потому что их использование сегодня не всегда последовательно. Например, ОЗУ можно назвать первичным хранилищем, а типы вторичного хранилища могут включать флэш-память.
Во избежание путаницы проще говорить о памяти с точки зрения того, является ли она энергозависимой или энергонезависимой, а о хранилище — с точки зрения того, первична она или вторична.
Когда программа открыта, она загружается из дополнительной памяти в основную память. Поскольку существуют разные типы памяти и хранилища, примером этого может быть перемещение программы с твердотельного накопителя (SSD) в ОЗУ. Поскольку доступ к основному хранилищу осуществляется быстрее, открытая программа сможет взаимодействовать с процессором компьютера на более высоких скоростях. Доступ к основной памяти можно получить немедленно из слотов временной памяти или других мест хранения.
Память энергозависима, это означает, что данные в памяти хранятся временно.
После выключения вычислительного устройства данные, хранящиеся в энергозависимой памяти, будут автоматически удалены. Когда файл сохраняется, он будет отправлен во вторичную память для хранения.
Компьютеру доступно несколько типов памяти. Она будет работать по-разному в зависимости от типа используемой первичной памяти, но в целом память на основе полупроводников больше всего ассоциируется с памятью. Полупроводниковая память будет состоять из интегральных схем с транзисторами металл-оксид-полупроводник (МОП) на основе кремния.
Типы компьютерной памятиВ целом память можно разделить на первичную и вторичную память; более того, при обсуждении только первичной памяти существует множество типов памяти. Некоторые типы основной памяти включают следующие
Оперативная память DDR4 обеспечивает более низкие требования к напряжению и более высокую плотность модулей. Он сочетается с более высокой скоростью передачи данных и позволяет использовать двойные встроенные модули памяти (DIMMS) объемом до 64 ГБ.
В начале 1940-х объем памяти был ограничен несколькими байтами. Одним из наиболее значительных признаков прогресса того времени было изобретение акустической памяти на линии задержки. Эта технология позволила линиям задержки хранить биты в виде звуковых волн в ртути, а кристаллы кварца действовать как преобразователи для чтения и записи битов. Этот процесс может хранить несколько сотен тысяч битов. В конце 19В 40-х годах начали исследовать энергонезависимую память, и была создана память на магнитных сердечниках, которая позволяла вызывать память после потери питания. К 1950-м годам эта технология была улучшена и коммерциализирована, что привело к изобретению PROM в 1956 году. Память на магнитных сердечниках стала настолько широко распространенной, что до 1960-х годов она была основной формой памяти.
Полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник, также известные как МОП-полупроводниковая память, были изобретены в 1959 году.
Это позволило использовать МОП-транзисторы в качестве элементов для хранения ячеек памяти. Память MOS была дешевле и потребляла меньше энергии по сравнению с памятью на магнитных сердечниках. Биполярная память, в которой использовались биполярные транзисторы, начала использоваться в начале 19 века.60-е годы.
В 1961 году Боб Норман предложил концепцию использования твердотельной памяти на микросхеме интегральной схемы (ИС). IBM сделала память популярной в 1965 году. Однако пользователи сочли твердотельную память слишком дорогой для использования в то время по сравнению с другими типами памяти. Другими достижениями в период с начала до середины 1960-х годов были изобретение биполярной SRAM, введение Toshiba DRAM в 1965 году и коммерческое использование SRAM в 1965 году. Однотранзисторная ячейка DRAM была разработана в 1919 году.66, за которым последовало полупроводниковое МОП-устройство, использованное для создания ПЗУ в 1967 году. С 1968 до начала 1970-х годов также начала популяризироваться МОП-память N-типа (NMOS).
К началу 1970-х годов память на основе МОП стала гораздо более широко использоваться в качестве формы памяти. В 1970 году у Intel появилась первая коммерческая микросхема DRAM IC. Годом позже была разработана стираемая ППЗУ, а в 1972 году была изобретена ЭСППЗУ.
Последнее обновление: октябрь 2020 г.
Продолжить чтение О памятиКогнитивное искажение — это систематический мыслительный процесс, вызванный склонностью человеческого мозга к упрощению обработки информации через фильтр личного опыта и предпочтений.
Сеть
Факс — сокращение от «факсимиле» и иногда называемый «телекопированием» — это телефонная передача отсканированных печатных .
..
Сеть Clos — это тип неблокируемой многоступенчатой коммутационной сети, используемой сегодня в коммутационных фабриках крупных центров обработки данных.
В полудуплексной сети Ethernet коллизия возникает в результате попытки двух устройств в одной сети Ethernet передать…
Безопасность
Маскировка – это метод, при котором пользователям возвращается другая версия веб-контента, отличная от версии поисковых роботов.
TrickBot — это сложное модульное вредоносное ПО, которое начиналось как банковский троян, а затем эволюционировало, чтобы поддерживать множество различных типов …
Общая система оценки уязвимостей (CVSS) — это общедоступная система оценки серьезности уязвимостей безопасности в .
..
ИТ-директор
Качественные данные — это информация, которую невозможно подсчитать, измерить или выразить с помощью чисел.
Green IT (зеленые информационные технологии) — это практика создания и использования экологически устойчивых вычислительных ресурсов.
Манифест Agile — это документ, определяющий четыре ключевые ценности и 12 принципов, которые его авторы считают разработчиками программного обеспечения…
HRSoftware
Опыт кандидата отражает отношение человека к процессу подачи заявления о приеме на работу в компанию.
Непрерывное управление эффективностью в контексте управления человеческими ресурсами (HR) — это надзор за работой сотрудника .
..
Вовлеченность сотрудников — это эмоциональная и профессиональная связь, которую сотрудник испытывает к своей организации, коллегам и работе.
Служба поддержки клиентов
Распознавание голоса или говорящего — это способность машины или программы принимать и интерпретировать диктовку или понимать и …
Salesforce Service Cloud — это платформа управления взаимоотношениями с клиентами (CRM), позволяющая клиентам Salesforce предоставлять услуги и …
BANT — это аббревиатура от «Budget, Authority, Need, Timing».
Опубликовано: 23 июля 2020 г. | | на Дэвид Бот (выпускники Sudoer)
Изображение
Изображение Michael Schwarzenberger с Pixabay
Наследие более ранних разработок, таких как разностная машина Бэббиджа и перфокартные системы мейнфреймов 1970-х, оказывают значительное влияние на современные компьютерные системы.
В своей первой статье из этой исторической серии «История компьютеров и современные компьютеры для системных администраторов» я обсудил несколько предшественников современного компьютера и перечислил характеристики, определяющие то, что мы сегодня называем компьютером.
В этой статье я расскажу о центральном процессоре (ЦП), включая его компоненты и функциональные возможности. Многие темы относятся к первой статье, поэтому обязательно прочитайте ее, если вы еще этого не сделали.
ЦП в современных компьютерах является воплощением «мельницы» в разностной машине Бэббиджа. Термин центральный процессор возник еще в тумане компьютерных времен, когда один массивный шкаф содержал схемы, необходимые для интерпретации программных инструкций машинного уровня и выполнения операций с предоставленными данными. Центральный процессор также завершил всю обработку всех подключенных периферийных устройств. Периферийные устройства включали принтеры, устройства чтения карт и ранние устройства хранения, такие как барабаны и дисководы.
Современные периферийные устройства сами обладают значительной вычислительной мощностью и разгружают некоторые задачи обработки с ЦП. Это освобождает ЦП от задач ввода-вывода, так что его мощность применяется к основной задаче под рукой.
[ Узнайте, как добиться успеха в управлении средой Linux. ]
Ранние компьютеры имели только один ЦП и могли выполнять только одну задачу за раз.
Сегодня мы сохраняем термин ЦП, но теперь он относится к процессорному блоку на типичной материнской плате. На рис. 1 показан стандартный пакет процессоров Intel.
Изображение
Рисунок 1: Пакет процессора Intel Core i5 (Джуд МакКрени через Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0). Здесь действительно не на что смотреть, кроме самого корпуса процессора. Пакет процессора представляет собой микросхему, содержащую процессор(ы), запечатанную внутри металлического контейнера и установленную на небольшой печатной плате (ПК). Пакет просто вставляется в гнездо ЦП на материнской плате и фиксируется с помощью фиксирующего рычага.
Процессорный кулер крепится к корпусу процессора. Существует несколько различных физических разъемов с определенным количеством контактов, поэтому, если вы собираете свои собственные компьютеры, очень важно подобрать правильный корпус, подходящий для разъема материнской платы.
Давайте рассмотрим ЦП более подробно. На рис. 2 представлена концептуальная схема гипотетического ЦП, позволяющая упростить визуализацию компонентов. ОЗУ и системные часы заштрихованы, поскольку они не являются частью ЦП и показаны только для ясности. Кроме того, не используются никакие соединения между часами ЦП и блоком управления и компонентами ЦП. Достаточно сказать, что сигналы часов и блока управления являются неотъемлемой частью любого другого компонента.
Изображение
Рисунок 2: Упрощенная концептуальная схема типичного процессора. Этот дизайн не выглядит особенно простым, но на самом деле все еще сложнее. Эта цифра достаточна для наших целей, не будучи слишком сложной.
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет арифметические и логические функции, которые выполняет компьютер. Регистры A и B содержат входные данные, а аккумулятор получает результат операции. Регистр инструкций содержит команду, которую должен выполнить АЛУ.
Например, при сложении двух чисел одно число помещается в регистр A, а другое — в регистр B. АЛУ выполняет сложение и помещает результат в аккумулятор. Если операция является логической, сравниваемые данные помещаются в входных регистра . Результат сравнения, 1 или 0, помещается в аккумулятор. Независимо от того, является ли это логической или арифметической операцией, содержимое накопителя затем помещается в ячейку кэша, зарезервированную программой для результата.
Существует еще один тип операций, выполняемых ALU. Результатом является адрес в памяти, и он используется для вычисления нового места в памяти, чтобы начать загрузку инструкций.
Результат помещается в регистр указателя инструкций .
Указатель инструкций определяет место в памяти, содержащее следующую команду, которую должен выполнить ЦП. Когда ЦП завершает выполнение текущей инструкции, следующая инструкция загружается в регистр инструкций из ячейки памяти, на которую указывает указатель инструкции.
После загрузки инструкции в регистр инструкций указатель регистра инструкций увеличивается на один адрес инструкции. Приращение позволяет ему быть готовым к перемещению следующей инструкции в регистр инструкций.
ЦП никогда не обращается напрямую к ОЗУ. Современные процессоры имеют один или несколько уровней кэш-памяти . Способность ЦП выполнять вычисления намного быстрее, чем способность ОЗУ передавать данные ЦП. Причины этого выходят за рамки этой статьи, но я рассмотрю их подробнее в следующей статье.
Кэш-память быстрее системной ОЗУ и ближе к ЦП, поскольку находится на кристалле процессора.
Кэш обеспечивает хранение данных и инструкции, чтобы ЦП не ждал, пока данные будут извлечены из ОЗУ. Когда центральному процессору нужны данные — а инструкции программы также считаются данными — кэш определяет, имеются ли уже данные, и предоставляет их центральному процессору.
Если запрошенных данных нет в кеше, они извлекаются из ОЗУ и используют алгоритмы прогнозирования для перемещения дополнительных данных из ОЗУ в кеш. Контроллер кэша анализирует запрошенные данные и пытается предсказать, какие дополнительные данные потребуются из оперативной памяти. Он загружает ожидаемые данные в кеш. Сохраняя некоторые данные ближе к ЦП в кэше, который быстрее, чем ОЗУ, ЦП может оставаться занятым и не тратить циклы на ожидание данных.
Наш простой процессор имеет три уровня кэш-памяти. Уровни 2 и 3 предназначены для прогнозирования того, какие данные и программные инструкции потребуются в следующий раз, для перемещения этих данных из ОЗУ и перемещения их как можно ближе к ЦП, чтобы они были готовы, когда это необходимо.
Эти размеры кэша обычно варьируются от 1 МБ до 32 МБ, в зависимости от скорости и предполагаемого использования процессора.
Кэш уровня 1 находится ближе всего к ЦП. В нашем процессоре есть два типа кеша L1. L1i это кэш инструкций, а L1d — это кеш данных. Размер кэша уровня 1 обычно составляет от 64 КБ до 512 КБ.
Блок управления памятью (MMU) управляет потоком данных между основной памятью (ОЗУ) и ЦП. Он также обеспечивает защиту памяти, необходимую в многозадачных средах, и преобразование адресов виртуальной памяти в физические адреса.
Все компоненты ЦП должны быть синхронизированы для бесперебойной совместной работы. 9Блок управления 0022 выполняет эту функцию со скоростью, определяемой тактовой частотой , и отвечает за управление операциями других блоков с помощью сигналов синхронизации, которые распространяются на ЦП.
Хотя ОЗУ или основная память показаны на этой и следующей диаграмме, на самом деле она не является частью ЦП.
Его функция заключается в хранении программ и данных, чтобы они были готовы к использованию, когда они потребуются процессору.
ЦП работают по циклу, который управляется блоком управления и синхронизируется с часами ЦП. Этот цикл называется циклом инструкций ЦП и состоит из ряда компонентов выборки/декодирования/выполнения. Инструкция, которая может содержать статические данные или указатели на переменные данные, извлекается и помещается в регистр инструкций. Команда декодируется, и любые данные помещаются в регистры данных A и B. Инструкция выполняется с использованием регистров A и B, а результат помещается в аккумулятор. Затем ЦП увеличивает значение указателя инструкций на длину предыдущего и начинает заново.
Базовый цикл инструкций ЦП выглядит следующим образом.
Изображение
Рисунок 3: Базовый цикл инструкций ЦП. Хотя базовый ЦП работает хорошо, ЦП, работающие в этом простом цикле, можно использовать еще эффективнее.
Существует несколько стратегий повышения производительности ЦП, и мы рассмотрим здесь две из них.
Одной из проблем, с которыми сталкивались первые разработчики ЦП, была потеря времени на различные компоненты ЦП. Одной из первых стратегий повышения производительности процессора была перекрывает части цикла команд ЦП, чтобы более полно использовать различные части ЦП.
Например, когда текущая инструкция декодирована, следующая извлекается и помещается в регистр инструкций. Как только это произошло, указатель инструкции обновляется адресом памяти следующей инструкции. Использование перекрывающихся командных циклов показано на рисунке 4.
Изображение
Рис. 4. Цикл инструкций ЦП с перекрытием. Этот дизайн выглядит красиво и плавно, но такие факторы, как ожидание ввода-вывода, могут нарушить поток. Отсутствие правильных данных или инструкций в кэше требует, чтобы MMU находил правильные данные и перемещал их в ЦП, а это может занять некоторое время.
Для выполнения некоторых инструкций также требуется больше циклов ЦП, чем для других, что мешает плавному перекрытию.
Тем не менее, это мощная стратегия повышения производительности процессора.
Еще одна стратегия повышения производительности ЦП — гиперпоточность . Гиперпоточность заставляет одно ядро процессора работать как два процессора, предоставляя два потока данных и инструкций. Добавление второго указателя инструкций и регистра инструкций к нашему гипотетическому ЦП, как показано на рис. 5, заставляет его функционировать как два ЦП, выполняя два отдельных потока команд в течение каждого командного цикла. Кроме того, когда один поток выполнения останавливается в ожидании данных (опять же, инструкции также являются данными), второй поток выполнения продолжает обработку. Каждое ядро, реализующее гиперпоточность, эквивалентно двум ЦП по способности обрабатывать инструкции.
Изображение
Рисунок 5: Концептуальная схема процессора с гиперпоточностью.
Помните, что это очень упрощенная схема и объяснение нашего гипотетического процессора. Реальность гораздо сложнее.
Я сталкивался с множеством различных терминов ЦП. Чтобы более точно определить терминологию, давайте посмотрим на сам ЦП с помощью команды lscpu .
[root@hornet ~]# lscpu Архитектура: x86_64 Режим(ы) работы ЦП: 32-разрядный, 64-разрядный Порядок байтов: Little Endian Размеры адресов: 39бит физический, 48 бит виртуальный ЦП: 12 Список процессоров в сети: 0–11 Количество потоков на ядро: 2 Количество ядер на сокет: 6 Сокет(ы): 1 Узлы NUMA: 1 Идентификатор поставщика: GenuineIntel Семейство ЦП: 6 Модель: 158 Название модели: ЦП Intel(R) Core(TM) i7-8700 @ 3,20 ГГц Шаг: 10 ЦП МГц: 4300,003 Макс.частота ЦП, МГц: 4600.0000 ЦП мин. МГц: 800.0000 BogoMIPS: 6399,96 Виртуализация: VT-x Кэш L1d: 192 КиБ Кэш L1i: 192 КиБ Кэш L2: 1,5 МБ Кэш L3: 12 МБ Процессоры NUMA node0: 0–11
Показанный выше процессор Intel представляет собой корпус, который подключается к одному разъему на материнской плате. Пакет процессора содержит шесть ядер. Каждое ядро поддерживает гиперпоточность, поэтому каждое из них может запускать два одновременных потока, всего 12 процессоров.
[ Бесплатный онлайн-курс: технический обзор Red Hat Enterprise Linux. ]
Мои определения:
Одно или несколько ядер могут быть объединены в один физический пакет.
Термины сокет , процессор и пакет часто используются взаимозаменяемо, что может вызвать некоторую путаницу. Как мы видим из lscpu результаты команды выше, Intel предоставляет нам свою собственную терминологию, и я считаю ее авторитетным источником. На самом деле мы все используем эти термины по-разному, но пока мы понимаем друг друга в любой момент времени, это то, что действительно имеет значение.
Обратите внимание, что указанный выше процессор имеет два кэша уровня 1 по 512 КиБ каждый: один для инструкций (L1i) и один для данных (L1d). Кэш уровня 1 находится ближе всего к ЦП, и он ускоряет работу, разделяя инструкции и данные на этом этапе. Кэши уровня 2 и уровня 3 больше, но инструкции и данные сосуществуют в каждом из них.
Хороший вопрос. На заре мейнфреймов каждый компьютер имел только один ЦП и не мог одновременно запускать более одной программы. Мейнфрейм может выполнять расчет заработной платы, затем учет запасов, затем выставление счетов клиентам и т.
д., но одновременно может выполняться только одно приложение. Каждая программа должна была завершиться, прежде чем системный оператор мог запустить следующую.
В некоторых ранних попытках одновременного запуска нескольких программ применялся простой подход, направленный на более эффективное использование одного процессора. Например, программа1 и программа2 были загружены, а программа1 выполнялась до тех пор, пока не была заблокирована в ожидании ввода/вывода. В этот момент программа2 работала до тех пор, пока не была заблокирована. Такой подход назывался многопроцессорной обработкой и помогал полностью использовать ценное компьютерное время.
Все ранние попытки многозадачности включали очень быстрое переключение контекста выполнения одного процессора между потоками выполнения нескольких задач. Эта практика не является настоящей многозадачностью, как мы ее понимаем, потому что в действительности одновременно обрабатывается только один поток выполнения.
Он управляет работой всех устройств и производит все логические и арифметические операции. 
Современная техника предлагает все новые и новые разновидности носителей информации. Для кодирования информации в них используются электрические, магнитные и оптические свойства материалов. Разрабатываются носители, в которых информация фиксируется даже на уровне отдельных молекул. 
Достоинство – возможность записывать информацию множество раз.
Копии негатива мастер-диска (матрицы) используются для прессования самих компакт-дисков. Тиражируемый компакт-диск состоит из отражающего и защитного слоев. В качестве отражающей поверхности обычно используется тонко запыленный алюминий. В отличие от магнитных дисков, дорожки которых представляют собой концентрические окружности, CD-ROM имеет всего одну физическую дорожку в форме спирали, идущей от наружного края диска к внутреннему (как на грампластинке). 
Выпускают устройства, которые позволяют самостоятельно записывать специальные компакт-диски. В отличие от обычных, данные диски имеют отражающий слой из золота. Это, так называемые, перезаписываемые CD-R. Подобные диски обычно служат как мастер-диски для дальнейшего тиражирования или создания архивов. 
Уже широко используются компакт-диски с возможностью перезаписи (CD-RW, CD-ReWritablie). CD-RW диски сняли принципиальное ограничение CD-ROM, связанное с возможностью лишь с однократной записи информации. Запись на CD-R диске возможна только один раз и производится пользователем с помощью компактного и недорогого записывающего дисковода. 
Магнитооптические диски могут оказаться одним из самых жизнеспособных устройств, предназначенных для хранения данных. Дело в том, что CD-ROM удобны для хранения информации, а в работе с ней они оказываются медленнее, чем жесткие магнитные диски. Поэтому обычно с компакт-дисков информацию переписывают на МД, с которым и работают. Такая система не годится, если работа связана с базами данных, которые ввиду большой информационной емкости как раз выгоднее размещать на CD-ROM. Кроме того, компакт-диски, используемые в настоящий момент на практике, не являются перезаписываемыми. Магнитооптические диски лишены этих недостатков. Здесь объединены достижения магнитной и оптической технологий. На них можно записывать информацию и быстро считывать ее. Они сохраняют все преимущества ГМД (переносимость, возможность отдельного хранения, увеличение памяти компьютера) при огромной информационной емкости. 
Первые магнитооптические диски внешне напоминали дискету 3,5 дюйм. Затем были созданы диски размером 5,25 дюйм, которые также помещались в пластиковый корпус. После этого появились магнитооптические диски без корпуса, т.е. точно такие же, как обычные лазерные аудио-диски и об этих достижениях было сказано выше.
Разновидностью графического манипулятора «мышь» является «трекбол», здесь движение манипулятора осуществляется с помощью большого шарика внутри. Он не требует коврика, не занимает много места на столе, шарик вращают рукой. 
Они обладали серьёзными недостатками: бумага быстро рвалась, и трудно было исправит ошибки. 
Другие устройства вывода информации на бумагу – графопостроители распечатывают чертежи и графики на бумагу. Колонки предназначены для акустического вывода (воспроизведения) звуковой информации, как уже хранящейся в памяти ПК в виде файлов, так и поступающей в ПК с внешних музыкальных устройств. Все эти устройства иначе называются периферийными. 
Все эти инфоустройства позволяют создавать так называемые искусственные реальности (виртуальный мир), где человек оперирует в воображаемом, созданном компьютером мире, получая через свои органы чувств соответствующие комплексы ощущений. 
частота ЦП, МГц: 4600.0000
ЦП мин. МГц: 800.0000
BogoMIPS: 6399,96
Виртуализация: VT-x
Кэш L1d: 192 КиБ
Кэш L1i: 192 КиБ
Кэш L2: 1,5 МБ
Кэш L3: 12 МБ
Процессоры NUMA node0: 0–11