СОДЕРЖАНИЕ

Введение ……………………………………………………………………………

1. Основные принципы работ процессора……………………………………….

     1.1 Логика и арифметика процессора…………………..

     1.2 Структурная схема……………………………………. 

     1.3 Временная диаграмма…………………………………

2. Характеристики  процессора………………………………………

3. Обозначение  процессора в розничной торговле………………..

            3.1 Маркировка процессора линейки  Inel…………………..

            3.2 Маркировка процессора линейки  AMD…………………

4. Причины неисправности процессора…………………………….

4.1 Способы устранения неполадок…………………

4.2 Меры по предупреждению неисправностей процессора ……

5. Программная  проверка процессора…………………………………….

Заключение…………………………………………………………

Список литературы………………………………………………………. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

         Одним из основных устройств  современного персонального компьютера является  процессор (или центральный  процессор, ЦП). Который, на первый взгляд, просто выращенный по специальной технологии кристалл кремния. Однако этот кристалл содержит в себе множество отдельных  элементов – транзисторов, которые  в совокупности и наделяют компьютер  способностью «думать».

     История создания микропроцессора началась еще в 50-х годах, когда на смену  электронным лампам пришли компактные «электронные переключатели» - транзисторы, затем – интегральные схемы, в  которых впервые удалось объединить на одном кристалле кремния сотни  крохотных транзисторов. Но все-таки отсчет летоисчисления компьютерной эры  ведут с 1971 года, с момента появления  первого микропроцессора.

     За  три десятка лет, прошедших с  этого знаменательного дня, процессоры сильно изменились. Современный процессор  это не просто набор транзисторов, а целая система множества  важных устройств.

     Целью данной курсовой работы является рассмотрение назначения, основных функций процессора, его основные особенности, а также описать структуры и его функционирования. 
 
 
 
 
 
 

1. Основные  принципы работы процессора

     Центральный процессор (ЦП), или CPU, или процессор ПК – это специальный чип, который выполняет все основные вычислительные операции и осуществляет обработку информации. Процессор ПК исполняет программный код – последовательность команд (инструкций), каждая из которых закодирована и размещена в памяти.

     В общем случае каждая команда содержит операционную и операндную части. Первая содержит сведения о действиях, которые  процессор должен выполнить, а вторая указывает процессору операнды –  то, над чем должен «трудится» процессор. Операндная часть описывает до двух операндов инструкции. Это могут  быть значения операндов, явные или  неявные ссылки на регистры процессора, хранящие операнды, адрес ячейки памяти, регистры процессора и т. д. длина  инструкции выражается в байтах.

     Логический  адрес исполняемой команды (инструкции) хранится в регистре Instruction Pointer (указатель инструкции) – счетчике команд. После исполнения значение счетчика увеличивается на длину инструкции, указывая на начало следующей инструкции.

     Существует  два типа инструкций:

     - линейные. Выполняются в соответствии  с их размещением в памяти  по нарастанию адреса;

     - передачи управления. К ним относятся  инструкции переходов и вызовов  процедур, которые содержат адрес  следующей исполняемой инструкции.

     Несмотря  на то, что последовательность исполнения инструкций четко предписывается командным  кодом, она может быть нарушена исключениями и прерываниями. Исключения – это  особые ситуации, возникающие при  выполнении инструкций (управляются  ОС). Аппаратные прерывания представляют собой вызовы процедур по электрическим  сигналам в специальных контактах  процессора. Источниками аппаратных прерываний являются, например, контроллеры  устройств, системы управления питанием. Кроме того, последовательность инструкций может изменяться по сигналу перезапуска  процессора. 

     1.2 Логика и арифметика  процессора

     При выполнении инструкции процессор извлекает  из указанных в ней мест (регистр, память, константа) два двоичных числа, а результат действия над ними записывает на место одного из них. Процессор выполняет арифметические функции (сложение, вычитание, умножение, деление) над целочисленными данными (знаковыми и беззнаковыми, двоичными  и двоично-десятичными).

     Работа  над числами с плавающей точкой (в виде мантиссы и порядка) возлагается  на математический сопроцессор. Это  набор 80 – битных регистров и  арифметическое устройство, которое  кроме четырех арифметических действий вычисляет значение квадратного  корня, логарифмов, степеней чисел и  тригонометрических функций. 

2. Структурная схема

     Процессор выполняет каждую команду за несколько  шагов: 
    1. вызывает команду из памяти и переносит ее в регистр команд; 
    2. меняет положение счетчика команд, который теперь должен указывать на следующую команду; 
    3. определяет тип вызванной команды; 
    4. если команда использует данные из памяти, определяет место нахождение данных; 
    5. переносит данные в регистр процессора; 
    6. выполняет команду; 
    7. переходит к 1 шагу, что бы начать выполнение следующей команды.

     Эта последовательность шагов (выборка  – декодирование – исполнение) является основой работы для всех процессоров. Ее можно проследить на упрощенной структурной схеме процессора. 

Рис.1 Структурная  схема процессора.

РК - регистр  команд

СчК - счетчик  команд

РП –  регистр процессора

АЛУ - арифметическо-логическое устройство

 УС - указатель  стека

 РОН – регистр общего назначения

УБ - управляющий  блок

РА – регистр  адреса

РР - регистр  результата 

3. Временная диаграмма

 

 Все команды  состоят из последовательности машинных циклов. Каждый из этих машинных циклов продолжается от 3 до 6 тактов и может быть удлинён путём введения дополнительных тактов Tn (время ожидания), если скорость ЦП ограничивается быстродействием внешнего устройства.

Рис.2 Временная  диаграмма цикла выполнения команд.

На рис.2 видно, что команды, состоят из 3 машинных циклов. Первый 
машинный цикл каждой команды - это цикл извлечения кода операции, который длится 4, 5 или 6 тактов синхронизации , в цикле M1 из памяти 
извлекается код команды, которая потом выполняется. В последующих машинных циклах осуществляется передача данных между ЦП и памятью или устройством ввода-вывода. Эти цикли продолжаются от 3 до 6 тактов. 

2. Характеристики  процессора

К основным характеристикам  процессора относятся:

• Быстродействие процессора — довольно простой параметр. Оно измеряется в мегагерцах (МГц); 1 МГц равен миллиону тактов в секунду. Чем выше быстродействие, тем лучше (тем быстрее процессор).
• 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.
• Разрядность шины данных - одна из самых общих характеристик процессора. 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.

 

• Тактовая  частота - это частота появления тактовых импульсов. Тактовая частота:  
  - определяется временем между активными переходами сигнала с одного значения на другое;  
  - измеряется в герцах, определяющих число активных переходов в секунду. 
  Тактовая частота характеризует производительность подсистемы (процессора, памяти и пр.), то есть количество выполняемых операций в секунду. Однако, системы с одной и той же тактовой частотой могут иметь различную производительность, так как на выполнение одной операции разным системам может требоваться различное количество тактов (обычно от долей такта до десятков тактов), а кроме того, системы, использующие конвейерную и параллельную обработку, могут на одних и тех же тактах выполнять одновременно несколько операций.

     Разрядность процессора и его тактовая частота - это основные характеристики процессора, от которых зависит производительность компьютера. Чем выше разрядность  и тактовая частота, тем выше производительность процессора. Производительность процессора измеряется миллиардами операций в  секунду. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.Обозначение  процессора в розничной  торговле.

     В торговле процессор обозначается  сокращенно CPU  (central processing unit, т.е. центральное процессорное устройство). Ведущее место в мире по производству процессоров занимают фирмы Intel и AMD.

        В настоящий момент технологическим лидером является фирма Intel, но по соотношению «цена/производительность» выигрывает продукция AMD. 
Процессоры фирмы Intel работают быстрее, чем аналогичные ЦП производства AMD, хотя процессоры AMD Phenom в среднем ценовом диапазоне тоже весьма достойны.  

3.1 Маркировка процессора  линейки Inel.

   Начиная с 2004 года маркировка процессоров Intel для настольных персональных компьютеров осуществляется в соответствии с описанными ниже правилами.

• Процессоры Intel Celeron Processor содержат трехзначный цифровой индекс.
• Первая цифра индекса 300 принадлежит микропроцессорам Intel Celeron М Processor.
• Первая цифра индекса 400 принадлежит микропроцессорам Intel Celeron Processor.

Остальные цифры  индекса отображают такие показатели, как архитектура, размер кэша, частота  процессора, тип шины FSB.Процессоры Intel Pentium Processor содержат маркировку, состоящую из трех цифровых символов или пяти элементов — буквенного префикса и следующего за ним четырехзначного цифрового индекса.

     Начинать  расшифровку пятисимвольной маркировки процессоров Intel следует с буквенного префикса, который характеризует  мощность рассеяния процессора — TDP. Если буква X, то свыше 75 Вт, E 50Вт и выше, T 25-49 Вт, L 15-24 Вт, U 14 и меньше.

Первые цифры  маркировки означают принадлежность микропроцессора  к следующим семействам.

• Е2000 — Intel Pentium Dual-Core Processor.
• 900 и 800 — Intel Pentium Processor Extreme Edition.
• 900 и 800 — Intel Pentium D Processor.
• 600 и 500 — Intel Pentium 4 Processor.

Вторая цифра  обозначает линейку модели в семействе. Чем больше цифра, тем производительнее микропроцессор. Остальные цифры индекса отображают такие показатели, как архитектуру, кэш, частоту, тип шины FSB. Чем большее четырехзначное число представлено маркировкой процессора, тем большей производительностью и мощностью рассеяния он характеризуется. 
 

3.2 Маркировка процессора линейки AMD.