15. Процессор. История создания. Общая структурная схема микропроцессора. Технологии изготовления. Процессоры Pentium и их поколения.

Центра́льный проце́ссор — электронный блок либо микросхема — исполнитель машинных инструкций (кода программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Иногда называют микропроцессором или просто процессором.

Самые первые электронно-вычислительные машины (ЭВМ) появились в 60 годы ХХ столетия. Сперва размеры этих машин были громоздкие и они были доступны только исследовательским центрам с огромным бюджетом. С 1978 года был запущен в серийное производство один из первых процессоров из серии i86. Именно развитие этой серии и привело к появлению доступных и небольших в размерах персональных компьютеров, так популярных в наше время.

В состав микропроцессора входят:

- Core — ядро МП;

- Execution Unit — исполняющий модуль;

- Integer ALU — АЛУ для операций с целыми числами (с фиксированной за-

пятой);

- Registers — микропроцессорная память;

- FPU — блок для работы с числами с плавающей запятой;

- Primary Cache — кэш первого уровня;

- ID, PU, BP — блоки декодирования инструкций, опережающего их исполнения и предсказания ветвлений.

Процессоры Pentium фирмы Intel представляют пятое поколение процессоров семейства х86. По базовой регистровой архитектуре и системе команд они совместимы с вышеописанными 32-битными процессорами, но имеют 64-битную шину данных, благодаря чему их иногда ошибочно называют 64-разрядными. По сравнению с предыдущими поколениями процессоры Pentium имеют следующие качественные отличия:

• Суперскалярная архитектура: процессор имеет два параллельно работающих конвейера обработки, благодаря чему он способен одновременно выполнять две инструкции

• Применение технологии динамического предсказания ветвлений совместно с выделенным внутренним кэшем команд объемом 8 Кбайт, обеспечивает максимальную загрузку конвейеров.

• Внутренний (Level 1) кэш данных объемом к Кбайт в отличие от 486-го работает с отложенной (до освобождения внешней шины) записью и настраивается на режим сквозной или обратной записи, поддерживая протокол MESI.

• Внешняя шина данных ради повышения производительности имеет разрядность 64 бит, что требует соответствующей организации памяти.

• Встроенный сопроцессор за счет архитектурных улучшений (конвейеризации) в 2-10 раз превосходит FPU-486 по производительности.

Современные микропроцессоры – это самые быстрые и умные микросхемы в мире. Они могут совершать до 4 млрд. операций в секунду и производятся с использованием множества различных технологий. С начала 90-х годов 20 века, когда процессоры пошли в массовое использование они пережили несколько ступеней развития. Апогеем развития микпроцессорных структур, использующих существующие технологии микпроцессоров 6-го поколения, стал 2002 год, когда стало доступным использование всех основных свойств кремния для получения больших частот при наименьших потерях при производстве и создании логических схем. Сейчас же эффективность новых процессоров несколько падает несмотря на постоянный рост частоты работы кристаллов, поскольку кремниевые технологии близятся к пределу своих возможностей.