Процессор және оның сипаттамалары

Анықтама
Процессор (орталық процессор, ағыл. CPU — Central Processing Unit) — ақпаратты өңдейтін және компьютердің барлық құрылғыларының жұмысын үйлестіретін негізгі микросхема. Оны компьютердің «миы» деп те атайды.

Процессор — алюминиймен қапталған өткізгіштермен байланысқан транзисторлары бар жартылай өткізгішті кристалл, керамикалық корпусқа орналастырылады. Ондаған миллион (заманауи модельдерде — миллиардтаған) транзистордан тұрады — компьютердің ең қымбат микросхемасы. Графикаға арналған бөлек процессор — GPU (Graphics Processing Unit).

Қызметі	Адам	Компьютер
Ақпаратты сақтау	Зерде	Жад
Ақпаратты өңдеу	Ойлау жүйесі	Процессор
Ақпаратты қабылдау	Сезім мүшелері	Енгізу құрылғылары
Ақпаратты тасымалдау	Сөйлеу, қозғалыс	Шығару құрылғылары

Джон фон Нейман сәулеті бойынша компьютер төрт бөліктен тұрады: арифметикалық-логикалық құрылғы (АЛҚ), басқару құрылғысы, жады, енгізу-шығару құрылғылары. Қазіргі компьютерлерде АЛҚ мен басқару құрылғысы процессорға біріктірілген.

Процессордың құрамы: басқару құрылғысы (жұмысты үйлестіреді), АЛҚ (математикалық/логикалық операциялар), жад регистрлері, кэш-жад, сопроцессор, процессор интерфейсі, жүйелік шина.

Анықтама
Регистр — процессордың машиналық сөз сақталатын жад ұяшығы. Регистрлер 8, 16, 32, 64 разрядты болады.

Анықтама
Процессор разрядтылығы — бір тактіде процессор өңдей алатын бит саны (регистр өлшемі).

32 разрядты процессор бір тактіде 4 байт, 64 разрядты — 8 байт өңдейді. Алғашқы модельдер 16-разрядты болды, 2014 жылдан бастап 64 разрядты процессорлар негіз болды.

Анықтама
Тактілік жиілік — процессордың бір секундта орындайтын тактілер саны. Өлшем бірлігі — Герц (Гц). Заманауи процессорлар 3–4 ГГц жиілікте жұмыс істейді.

Өнімділік формуласы

Процессор өнімділігі = разрядтылық × жиілік × бір тактідегі командалар саны.

Кэш-жад — процессор мен жедел жад арасында қолданылатын, ақпаратты уақытша сақтауға арналған шағын әрі аса жылдам буферлік жад. Іздеу реті: регистр → кэш → жедел жад → HDD.

Деңгей	Орналасуы	Жылдамдығы	Көлемі
L1	Тікелей ядрода	Ең жылдам	≤128 Кбайт
L2	Процессорда	L1-ден төмен	128 Кбайт–12 Мбайт
L3	Аналық тақшада	L1/L2-ден баяу	Ең үлкен

Анықтама
Жүйелік шина (FSB) — процессордың жүйелік блоктағы құрылғылармен ақпарат алмасуына арналған байланыс арналарының жиынтығы. Разрядтылығы (8/16/32/64) мен жиілігі (66–1666 МГц) бар.

Адрес адрестік шина арқылы беріледі. Шина n разрядты болса, онымен 2ⁿ түрлі адрес жіберуге болады. 2ⁿ мәні — процессордың адрестік кеңістігі.

Деңгей: Орта

Адрестік кеңістік

Берілді: Адрес шинасы 24 разрядты.

Табу керек: Процессордың адрестік кеңістігі — ?

Шешуі: Адрестік кеңістік = 2ⁿ = 2²⁴ = 16 777 216 байт = 16 Мбайт.

Жауабы: Процессор жедел жадтың 16 Мбайтын адрестей алады.

Ядролар саны — көпядролы процессор аналық тақшаға біріктірілген бірнеше процессордың жиынтығы: екі ядролы — екі тапсырманы бір уақытта орындайды, төрт ядролы — төртеуін бірмезгілде. Алғашқы екіядролықтар: Intel Core 2 Duo, AMD Dual-Core.

Негізгі процессор өндірушілер — Intel (1971 жылдан) және AMD (1995 жылдан өз чиптерін шығарады), сондай-ақ Apple Silicon. Техпроцесс — транзистор өлшемі: заманауи процессорлар 14 нм, эволюциясы 22→14→10→7→5 нм.