MIKROPROCESOR, SBĚRNICE

a) Mikroprocesor, sběrnice

MIKROPROCESOR

Mikroprocesor je integrovaný obvod, který vybírá a zpracovává informace z paměti. Bez mikroprocesoru není počítač schopen vykonávat zádné operace. Jedná se o základní část počítačové jednotky, která realizuje aritmetické a logické operace a řídící činnost počítače.

Skládá se z řídící jednotky (ŘJ), která zajisťuje řízení celého počítačového systému a aritmeticko-logické jednotky (ALJ) vykonávající vesk 646x2312g eré aritmetické, logické a dalsí operace.

ŘJ (řadič) procesoru určuje, které operace podle programu mají být provedeny a v jakém pořadí (jedná se o jakýsi "mozek" počítače). ALJ zabezpečuje realizaci aritmetických a logických operací podle příkazů řadiče mikroprocesoru.

Mezi nejznámějsí značky mikroprocesorů patří Intel, Cyrix, AMD, Motorola.

Kazdý procesor je charakterizován třídou (typ procesoru) a pracovní frekvencí. Pracovní frekvence (kmitočet) je důlezitou charakteristikou mikroprocesoru, která se uvádí v souvislosti s rychlostí procesoru. Frekvence (Mhz) vyjadřuje kolik zvládne procesor za sekundu instrukcí.

700 MHz = 700 000 000 instrukcí za sekundu.

U počítačů obvykle platí, ze procesor vyssí třídy na nizsí frekvenci je rychlejsí nez procesor nizsí třídy na vyssí frekvenci.

Princip procesoru spočívá v tom, ze na vstupu vodiče do procesoru buď je, nebo není přivedeno napětí (logická 0, 1) Procesor pak sled 1 a 0 zpracovává. Podle toho kolik dokáze procesor zpracovat těchto impulsů, je označen jako x-bitový (8-bitový, 16-bitový, 32-bitový, 64-bitový).

První mikroprocesory byly vyvinuty pro počítače typu XT 8088 a 8086. Patří do 8-bitových procesorů, pracujících s pracovní frekvencí 4 - 10 MHz.

Druhým vývojovým typem mikroprocesoru je 80286, který se objevuje kolem roku 1982, jedná se o 16-bitový mikroprocesor pracující s frekvencí do 25 MHz.

Mikroprocesor 80386 se vyvíjí v roce 1985. Jedná se o 32-bitový procesor pracující s kmitočtem 33 - 40 MHz. Rozlisujeme u něj dva typy - levnějsí 80386SX, který má pouze 16-bitovou datovou a 24-bitovou adresovou sběrnici (dokáze adresovat az 16 MB paměti). Drazsí 80386DX má jiz 32-bitovou datovou i adresovou sběrnici, která adresuje az 4 GB paměti.

V roce 1989 je uveden na trh mikroprocesor typu 80486, který je 32-bitový. Podle pracovní frekvence rozlisujeme několik jeho typů - 80486SX se vyrábí pro 20 a 33 MHz, 80486DX pro 50MHz, 80486DX2 pro 66 MHz, 80486DX4 s taktovací frekvencí 75 - 100 MHz.

V současnosti se na trhu vyskytují následující typy mikroprocesorů:

a) Intel Pentium (80586, K5), který pracuje s pracovní frekvencí do 75 - 200 MHz a komunikuje po 64-bitové sběrnici.

b) Intel Pentium MMX (K6 od AMD, 6x86MX od Cyrixu) - pracovní frekvence 166 az 233 MHz, jedná se o procesor s multimediálním rozsířením

c) Intel Pentium II, Intel Celeron, AMD K6 3D - az 450 MHz, jsou výkonnějsí

d) Intel Pentium III - az 1 GHz

e) Intel Pentium IV - pracovní frekvence přesahuje 1GHz, problémem procesorů s vysokou frekvencí vsak nastává při chlazení.

Procesorům Pentium III a Pentium IV pak konkurují AMD K7 Duron, AMD K7 Athlon a AMD K7 Thunderbird.

d) Intel Pentium Pro.

"Základní struktura" PC nesnese na jedné sběrnici dva rovnocenné procesory, a proto se pouzívají tzv. koprocesory, coz je jakýsi pomocník hlavního procesoru, určený pro nějakou speciální úlohu. V osobních počítačích se nejvíce rozsířily numerické koprocesory.

Výkon počítače

Výkon počítače je ovlivněn třemi základními faktory - počtem procesorů, pracovní frekvencí a velikostí dávky zpracovávané informace.

a) počet procesorů - bězné osobní počítače mají jeden procesor a několik koprocesorů, velké počítače mají větsí počet procesorů (CM-2 má 65536 procesorů).

b) pracovní frekvence (kmitočet) - udává počet základních řídících signálů pro činnost mikroprocesoru za sekundu. Udává se v MHz. Mikroprocesor v bězném AT 80286 má kmitočet 16 MHz, 80486 má frekvenci 66 MHz, nejrychlejsí počítače v současnosti dosahují 1200 MHz.

c) velikost najednou zpracovávané informace - udává se v bitech. Vyrábějí se 8, 16, 32, 64, 128-bitové procesory.

Rychlost počítačů se obvykle udává počtem operací s reálnými čísly za sekundu. Jednotkou výkonu je FLOPS (floating point operations per second).

Poměr rychlosti výpočtů osobního počítače a superpočítače je přiblizně jako poměr mezi rychlostí letadla a hlemýzdě.

Jiná jednotka rychlosti počítačů je MIPS (miliony instrukcí za sekundu). Nejvýkonnějsí PC mají výkon az do 30 MIPS.

SBĚRNICE

Mezi jednotlivými částmi počítače (mezi procesorem a paměťmi, mezi procesorem a přídavnými zařízeními) musí být zařízení, které plní funkci komunikačního prostředku. O to se stará sběrnice, která zajisťuje přenos :

1) řídících signálů = sběrnice řídící

2) adres paměťových míst = sběrnice adresová

3) dat = sběrnice datová

Dohromady tvoří tyto sběrnice systémovou sběrnici. Je to "centrální dálnice" mezi mikroprocesorem a okolím.

Sběrnice je technicky tvořena měděnými spoji leptanými na desce s plosnými spoji počítače. Tyto spoje přenásejí elektrické signály odpovídající 0 a 1.

Důlezitou charakteristikou sběrnice je velikost sběrnice, tzn. kolik bitů najednou sběrnice přenese. Na velikosti sběrnice velmi zálezí, protoze i ten nejrychlejsí procesor není vyuzit, pokud rychle vypočítaná data proudí počítačem pomalu.

Podle velikosti rozlisujeme sběrnice - 8-bitová

16-bitová

32-bitová

64-bitová.

Podle velikosti (síře) sběrnice se řídí i mnozství současně přenásených a zpracovávaných bitů v mikroprocesoru. Hovoří se o slovu mikroprocesoru => podle velikosti slova mikroprocesoru se osobní počítače a mikroprocesory dělí na 8-bitové, 16-bitové, 32-bitové a 64-bitové. Délka slova mikroprocesoru ovlivňuje rychlost mikroprocesoru, velikost adresovatelné operační paměti a souvisí s počtem instrukcí, které je schopen mikroprocesor realizovat (32-bitový mikroprocesor dovoluje adresovat 2 paměťových míst, čímz kapacita paměti můze dosáhnout az 4 GB).

Mezi pouzívané sběrnice patří například ISA (16-bitová), EISA (32-bitová), MCA (32-bitová), VLB (32-bitová), PCI (64-bitová).

b) Správci souborů ve WINDOWS