6.1.4.2Разрядность процессора

Разрядность процессора — параметр более сложный. В процессор входит три важных устройства, основной характеристикой которых является разрядность:

• шина ввода и вывода данных;

• внутренние регистры;

• шина адреса памяти.

6.1.4.2.1Шина данных

Когда говорят о шине процессора, чаще всего имеют в виду шину данных, представленную как набор соединений (или выводов) для передачи или приема данных. Чем больше сигналов одновременно поступает на шину, тем больше данных передается по ней за определенный интервал времени и тем быстрее она работает. Разрядность шины данных подобна количеству полос движения на скоростной автомагистрали; точно так же, как увеличение количества полос позволяет увеличить поток машин по трассе, увеличение разрядности позволяет повысить производительность.

Данные в компьютере передаются в виде цифр через одинаковые промежутки времени. Для передачи единичного бита данных в определенный временной интервал посылается сигнал напряжения высокого уровня (около 5 В), а для передачи нулевого бита данных — сигнал напряжения низкого уровня (около 0 В).

Чем больше линий, тем больше битов можно передать за одно и то же время.

6.1.4.2.2Шина адреса

Представляет собой набор проводников; по ним передается адрес ячейки памяти, в которую или из которой пересылаются данные. Как и в шине данных, по каждому проводнику передается один бит адреса, соответствующий одной цифре в адресе. Увеличение количества проводников (разрядов), используемых для формирования адреса, позволяет увеличить количество адресуемых ячеек.

Разрядность шины адреса определяет максимальный объем памяти, адресуемой процессором.

6.1.4.2.3Регистры

Количество битов данных, которые может обработать процессор за один прием, характеризуется разрядностью внутренних регистров.

Регистры играют очень важную роль в CPU. Разрядность, измеряемая в битах, определяет, грубо говоря, количество проводников по которым одновременно передаётся информация. И разрядность процессора определяется не по разрядности шин, а по разрядности регистров.

6.1.4.3Технология изготовления

Определяет размеры CPU и надежность работы. Когда говорят о 45-нанометровой технологии (техпроцессе), то имеют в виду минимальное расстояние между транзисторами процессоре. Чем меньше техпроцесс, и, соответственно, размеры, тем меньше тепловыделение, а значит повышается надежность работы.

6.1.4.4Тип разъема

Зачастую определяется характеристиками ядра. Сейчас абсолютное большинство CPU перешло на использование разъемов Socket. Slot-1 использовались под Pentium II, Slot-A - под ядра Athlon Classic, K75 и K76.

6.1.5Пути повышения производительности

Что же делает процессор в течении такта.

Как известно, все современные микропроцессоры являются синхронными. Иными словами там есть счетчик, который регулярно посылает сигналы, представляющие собой, в идеале, чередование прямоугольных импульсов. При "падении" импульса мы выставляем затворы регистров (черные и синие стрелки), делается это для того, чтобы данные, поступающие из L1 кэша (синие стрелки указывающие на регистры) записались в верный регистр. Помимо этого, если, вы обратили внимание, на рисунке изображены четыре горизонтальных стрелки слева от АЛУ. Это – шина команд. По ней передаются инструкции для АЛУ. (На нашем процессоре мы можем сделать до 2^4=16 различных команд). На все это уходит очень малое время Dsignal. Оно занимает лишь небольшую часть такта.

Затем надлежащие данные следует отправить по шине (красно-желтая стрелка) в АЛУ. На доставку также уходит некоторое время (DB), так как прежде чем АЛУ начнет производить вычисления, значения чисел в регистрах должны хорошо установиться.

Коль скоро все выполнено, АЛУ приступает к работе. После вычислений (DАЛУ) результаты передаются шине данных регистров (еще DR). При "подъеме" следующего импульса они загружаются в регистры.

В этом заключается основная концепция современных микропроцессоров: в каждом цикле есть сигнал, который переключает определенные триггеры. Например, в регистры можно загружать данные лишь в начале ("подъеме") импульса, а считывать только в конце (загрузка в это время блокируется). Именно поэтому АЛУ может в течении(?) одного цикла и считать, и записать данные в регистр.

Сказанное выше поможет ответить нам на наш изначальный вопрос: как получить высокую тактовую частоту. Ясно что, высокая частота значит малое время между последовательными импульсами. Ясно также (см. рис.), что это время не может быть меньше чем сумма времен DSig, DB, DALU, и DR (плюс еще немного, для подстраховки).  В противном случае, может оказаться так, что мы, например, начнем загружать новые данные, прежде чем результаты будут соответствующим образом занесены в регистры.

Итак, если мы способны уменьшить какой-нибудь из D, мы сможем увеличить частоту. Три возможных способа:

1) Сделать так, чтобы данные шли через процессор быстрее.