Процессор
Итак, с помощью устройств ввода/вывода и запоминающих устройств компьютер может получать, возвращать и хранить информацию. Однако, кроме того, он должен еще и обрабатывать ее, выполнять программы. Для исполнения программ и обработки информации в компьютере служит процессор. Название произошло от английского слова «process» - обрабатывать. Процессор является самым главным элементом в компьютере, его «мозгом». Он включает в себя и арифметическое устройство, и устройство управления и занимается выполнением программ, расчетами, управлением другими устройствами.
Для того чтобы процессор знал, что ему необходимо делать, он должен получить набор инструкций. Инструкции – это элементарные действия, которые может выполнить процессор, например, сложить два числа или записать число в ячейку памяти. Каждая инструкция имеет свой номер, называемый машинным кодом инструкции. В прошлом, программистам приходилось писать программы прямо в машинных кодах, что было очень сложно и требовало много времени. Сейчас программы пишутся на различных языках программирования, а затем специальные программы (называемые компиляторами) переводят эти программы в машинные коды.
Совокупность всех инструкций, которые может выполнить процессор, называют системой команд процессора. Процессоры разных производителей зачастую имеют различные системы команд. Чем шире набор системных инструкций, тем длиннее коды инструкции и больше времени тратиться на исполнение каждой команды. Такие процессоры называют процессорами с расширенной системой команд или CISC-процес-сорами (CISC – Complex Instruction Set Computing). В противоположность им, существуют процессоры с сокращенной системой команд – RISC-процессоры (RISC – Reduced Instruction Set Computing), при такой архитектуре различных инструкций значительно меньше, и выполняются они быстрее. Программы, состоящие из простейших команд, выполняются на таком процессоре намного быстрее. Однако для выполнения более сложных операций их приходится записывать в виде множества простейших команд, что может снизить эффективность.
СISC-процессоры используются в универсальных вычислительных системах, в то время как RISC-процессоры используются в специализированных вычислительных системах.
Наиболее известным представителем CISC-архитектуры является процессор Intel Pentium. RISC-процессоры используются на таких платформах, как Power Macintosh, Sun, DEC Alpha, MIPS.
Процессоры разных производителей могут отличаться как системой команд, так и кодами инструкций, поэтому программа, написанная для одного типа процессоров, не будет работать на другом. В этом случае говорят, что процессоры несовместимы. Если же процессоры имеют одинаковую систему команд, то они называются совместимыми. Так как процессоры постоянно совершенствуются, в новых моделях часто появляются новые команды (это, конечно, относится только к CISC-процессорам), в таком случае говорят о совместимости «сверху вниз», т.е. новая модель процессора имеет те же команды, что и старая, плюс дополнительный набор команд и, таким образом, совместима со старой. Старая же модель процессора не совместима с новой.
По-английски процессор обозначается аббревиатурой CPU (Central Processing Unit - центральное обрабатывающее устройство). Однако, процессор в компьютере может быть и не один. Суперкомпьютеры, предназначенные для проведения сложных вычислений и обработки больших объемов информации, могут иметь десятки или даже сотни процессоров.
Общая схема компьютера показана на рис. 1.3.3.1.
Рис. 1.3.3.1 Общая схема компьютера