Презентация на тему: Центра?льный проце?ссор (ЦП; CPU англ

Центра?льный проце?ссор (ЦП; CPU англ. central processing unit, дословно центральное вычислительное устройство) исполнитель машинных инструкций, часть. - презентация

1

2 Центра?льный проце?ссор (ЦП; CPU англ. central processing unit, дословно центральное вычислительное устройство) исполнитель машинных инструкций, часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера, отвечающая за выполнение арифметических операций, заданных программами операционной системы, и координирующий работу всех устройств компьютера.англ. машинных инструкцийаппаратного обеспечениякомпьютера программируемого логического контроллера

3 Двести лет назад члены французской академии наук приняли постановление в котором отвергалась идея существования… метеоритов! «Камни с неба падать не могут!» - вынесли свой вердикт ученые мужи. Чтобы они сказали, поведай им о камнях, умеющих считать! Ведь процессор почти целиком состоит из кремния – минерала, который мы чаще всего встречаем в виде обычного песка или гранитных скал… Проще говоря, любой процессор – это выращенный по специальной технологии кристалл кремния. Однако, камешек этот содержит в себе множество отдельных элементов – транзисторов, соединенных металлическими мостиками- контактами. Именно они и наделяют компьютер способностью «думать». Точнее, вычислять, производя определенные математические операции с числами, в которые преобразуется любая поступающая в компьютер информация.

4 Большинство современных процессоров для персональных компьютеров в общем основаны на той или иной версии циклического процесса последовательной обработки информации, изобретённого Джоном фон Нейманом.Джоном фон Нейманом Он придумал схему постройки компьютера в 1946 году. В различных архитектурах и для различных команд могут потребоваться дополнительные этапы. Например, для арифметических команд могут потребоваться дополнительные обращения к памяти, во время которых производится считывание операндов и запись результатов. Отличительной особенностью архитектуры фон Неймана является то, что инструкции и данные хранятся в одной и той же памяти. арифметических команд

5 I. Архитектура фон Неймана 1. Конвейерная архитектура 2. Суперскалярная архитектура CISC-процессоры RISC-процессоры MISC-процессоры II. Параллельная архитектура Возможными вариантами параллельной архитектуры могут служить: SISD один поток команд, один поток данных; SIMD один поток команд, много потоков данных; MISD много потоков команд, один поток данных; MIMD много потоков команд, много потоков данных.

6

7 В общем случае центральный процессор содержит: - арифметико-логическое устройство ( центральная часть процессора, выполняющая арифметические и логические операции ) - шины данных ( определяет количество информации, которое можно передать за один такт ) и шины адресов ( определяет объём адресуемой памяти ) - регистры( устройства, предназначенные для приема, хранения и передачи информации ) - счетчики команд ( содержащий адрес текущей выполняемой команды ) - кэш-память ( память с большей скоростью доступа, предназначенная для ускорения обращения к данным ) - математический сопроцессор чисел с плавающей точкой ( служит для расширения командного множества центрального процессора и обеспечивающий его функциональностью модуля операций с плавающей запятой )

8 Этапы цикла выполнения: 1.Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счётчика команд, на шину адреса, и отдаёт памяти команду чтения;регистресчётчика командшину адреса памяти 2.Выставленное число является для памяти адресом; память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных, и сообщает о готовности;адресомшину данных 3.Процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду (машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет её;машинную инструкциюсистемы команд 4.Если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает на единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счётчике команд; в результате там образуется адрес следующей команды;командой перехода 5.Снова выполняется п. 1. Данный цикл выполняется неизменно, и именно он называется процессом (откуда и произошло название устройства). Во время процесса процессор считывает последовательность команд, содержащихся в памяти, и исполняет их. Такая последовательность команд называется программой и представляет алгоритм полезной работы процессора. Очерёдность считывания команд изменяется в случае, если процессор считывает команду перехода тогда адрес следующей команды может оказаться другим. Другим примером изменения процесса может служить случай получения команды останова или переключение в режим обработки аппаратного прерывания.программой алгоритм команды остановааппаратного прерывания Команды центрального процессора являются самым нижним уровнем управления компьютером, поэтому выполнение каждой команды неизбежно и безусловно. Не производится никакой проверки на допустимость выполняемых действий, в частности, не проверяется возможная потеря ценных данных. Чтобы компьютер выполнял только допустимые действия, команды должны быть соответствующим образом организованы в виде необходимой программы. Скорость перехода от одного этапа цикла к другому определяется тактовым генератором. Тактовый генератор вырабатывает импульсы, служащие ритмом для центрального процессора. Частота тактовых импульсов называется тактовой частотой.тактовым генераторомтактовой частотой

9 1.Тактовая частота Тактовая частота это то количество элементарных операций(тактов),которые процессор может выполнять в течение секунды. Конечно, число это очень велико, и каким-то образом увидеть отдельный такт мы не можем. То ли дело часы, которые тикают с частотой один такт в секунду! Еще недавно этот показатель был для нас, пользователей, не то что самым важным – единственным значимым! Махровым цветом процветал «разгон» процессоров – каждый уважающий себя юзер(пользователь) считал прямо- таки необходимым «пришпорить» свой процессор – и впадал в экстаз, получив от своего процессора лишнюю сотню мегагерц сверх номинала. Впрочем,частота процессоров и безо всякого разгона возрастала в геометрической прогрессии – в полном соответствии с так называемым «законом Мура»( согласно ко- торому количество транзисторов в кристалле микропроцессора удваивается каждыйтранзисторовмикропроцессора год). Этот принцип успешно работал вплоть до 2004 г. – пока на пути инженеров Intel не встали законы физики. Процессоры сегодня производятся по 65-нано – микронной технологии. В ближайшие 3 года размеры транзисторов могут сократиться до 22 нм, что близко к физическому пределу…

10 2. Разрядность Раньше говорили, что тактовая частота – главный показатель производительности процессора. На самом деле это не совсем так: есть еще один важный параметр – разрядность. В учебниках характеризуется так: « максимальное количество бит информации, которые могут обрабатываться и передаваться процессором одновременно».То есть тактовая частота – это всего лишь скорость, с которой обжора-процессор заглатывает информацию. А разрядность свидетельствует о размере куска, который влезает в один присест в его виртуальную память. До недавнего времени все процессоры были 32-битными – и этой разрядности они достигали 10 лет. Правда, изменилась разрядность только информационной магистрали, по которой к процессору поступает информационный корм – она стала 64- битной.

11 3. Частота шины Шина – это своеобразная информационная магистраль, связывающая воедино все устройства, подключенные к системной плате – процессор, оперативную память, видеоплату… У этой магистрали, как и у процессора есть своя пропускная способность – её и характеризует частота. Чем этот показатель выше, тем лучше. Частота системной шины прямо связана с частотой процессора через так называемый «коэффициент умножения». Процессорная частота – это и есть частота системной шины, умноженная процессором на некую, заложенную в нем величину. Например, частота процессора 2,2 ГГц – это частота системной шины, умноженная на коэффициент 12. Частенько отчаянные умельцы «разгоняют» процессор, тем самым принудительно заставляя его работать на более высокой частоте системной шины, чем та, что предназначила для них сама природа вкупе с инженерами Intel. На такой подвиг способны лишь несколько процессоров из сотни, а большинство просто … выходит из строя…

12 4. Кэш-память Кэш-память – встроенная память, в которую процессор помещает все часто используемые данные, чтобы «не ходить каждый раз за семь верст киселя хлебать). Кэширование это использование дополнительной быстродействующей памяти, т.е кэш-памяти для хранения копий блоков информации из основной (оперативной) памяти, вероятность обращения к которым в ближайшее время велика. Различают кэши 1-, 2- и 3-го уровней. Кэш 1-го уровня имеет наименьшую латентность (время доступа), но малый размер, кроме того кэши первого уровня часто делаются многопортовыми. Так, процессоры AMD K8 умели производить 64 бит запись+64 бит чтение либо два 64-бит чтения за такт, AMD K8L может производить два 128 бит чтения или записи в любой комбинации, процессоры Intel Core 2 могут производить 128 бит запись+128 бит чтение за такт. Кэш 2-го уровня обычно имеет значительно большие латентности доступа, но его можно сделать значительно больше по размеру. Кэш 3-го уровня самый большой по объёму и довольно медленный, но всё же он гораздо быстрее, чем оперативная память.

13 В 1970 г. доктор Маршиан Эдвард Хофф с командой инженеров из Intel сконструировал первый микропроцессор. Во всяком случае так принято считать – хотя на самом деле еще в 1968 году инженеры Рэй Холт и Стив Геллер создали подобную универсальную микросхему SLF для бортового компьютера истребителя F-14. Но их разработка так и осталась в хищных когтях ястребов из Пентагона, в то время, как детище Intel ждала иная судьба. Микропроцессор Intel 4004 Производство: 15 ноября 1971 Производитель: Intel Corp Частота ЦП 108 КГц 740 КГц Технология производства:10 мкм Наборы инструкция: 46 инструкций Разъем :Dip16

14 Первый процессор работал на частоте всего 750 кГц. Сегодняшние процессоры быстрее своего прародителя более чем в десять тысяч раз, а любой домашний компьютер обладает мощностью и «сообразительностью» во много раз большей, чем компьютер, управляющий полетом корабля «Аполлон» к Луне. Персоналка Компьютер корабля Аполлон-11

15 п/п Название Год выпус ка Частота Кэш- память Количество транзисторов разр ядно сть Техно логия (мкм) кГц кГц МГц ,77 10 МГц МГц. (DX,SX) МГц. (SX, SLK,DX) МГц 8 кб L1 (L1- 1 уровень) ,6 млн Pentium – 166 МГц 16 кб L1 3.3 млн.32 0,8 – 0,5 9 Pentium Pro – 200 МГц 16 кб L1, 256 кб - 2 Мб L25,5 млн.320,5

16 п/п Название Год выпус ка Частота Кэш- память Количест во транзис торов Разрядность (бит) Технол огия (мкм) 10 Pentium – 300 МГц 32 кб L1 512 кб L2 7.5 млн.320,25 11Celeron – 500 МГц 128 кб L1 7.5 млн. – 19 млн. 320,25 12 Pentium МГц – 1 ГГц 32 кб L1 512 кб L млн. 320,18 13Pentium ,3 3,4 ГГц8 кб L1, 256 – 512 кб L2 44 – 60 млн.32 0,18 – 0,13 14Pentium D20052,8 – 3,2 ГГц16 кб L1, 2?1Мб L2230млн. 32( с 64- битным расширением) 0,09 15 Intel Core ГГц 4 Мб L2 2x6 Мб L2 291 млн нм 45 нм 16 Intel Core i ГГц (4х256 Кб L2, 8 Мб L3) 731 млн нм

17

18 В ближайшие лет, скорее всего, изменится материальная часть процессоров ввиду того, что технологический процесс достигнет физических пределов производства. Возможно, это будут: Квантовые компьютеры или Молекулярные компьютеры

19 Квантовые компьютеры Квантовый компьютер это гипотетическое вычислительное устройство, использующее специфически квантовые эффекты и намного превосходящее по своим возможностям любую классическую вычислительную машину. Чем же квантовый компьютер лучше классического? Благодаря огромной скорости разложения на простые множители, квантовый компьютер позволит расшифровывать сообщения, зашифрованные при помощи популярного асимметричного криптографического алгоритма RSA. До сих пор этот алгоритм считается сравнительно надёжным, так как эффективный способ разложения чисел на простые множители для классического компьютера в настоящее время неизвестен. Для того, например, чтобы получить доступ к кредитной карте, нужно разложить на два простых множителя число длиной в сотни цифр. Даже для самых быстрых современных компьютеров выполнение этой задачи заняло больше бы времени, чем возраст Вселенной, в сотни раз. Эта задача делается вполне осуществимой, если квантовый компьютер будет построен.RSA

20 Молекулярный компьютер Молекулярный компьютер – это устройство, в котором вместо кремниевых чипов, применяемых в современных компьютерах, работают молекулы(преимущественно биологические) и молекулярные ансамбли. В основе новой технологической эры лежат так называемые интеллектуальные молекулы. Такие молекулы (или молекулярные ансамбли) могут существовать в двух термодинамически устойчивых состояниях, каждое из которых имеет свои физические и химические свойства. Переводить молекулу из одного состояния в другое (переключать) можно с помощью света, тепла, химических агентов, электрического и магнитного поля и т.д. Фактически такие переключаемые бистабильные молекулы это наноразмерная двухбитовая система, воспроизводящая на молекулярном уровне функцию классического транзистора. Таблица, конечно, внушает оптимизм, но вот незадача: молекулярные компьютеры появятся не раньше, чем через 25 – 30 лет. Современные компьютеры компьютеры Молекулярные компьютеры Размер транзистора до 100 nm Молекулярный транзистор 1–10 Транзисторов на 1 см2 до 107

Как уменьшить загрузку процессора (ЦП)

Как уменьшить загрузку процессора (ЦП)

Центральный процессор (ЦП) контролирует задачи и процессы, запущенные на компьютере. У процессора может быть несколько ядер, например, у двухъядерных процессоров их два. [1] Если запущенные программы используют всю производительность процессора, компьютер замедлит работу или программы не будут правильно функционировать. [2]

Шаги Править Метод 1 из 3:
Любая операционная система Править

Закройте неиспользуемые программы. Это самый простой способ уменьшить загрузку процессора. [3]

• Закройте мощные программы, такие как 3D-игры, Adobe Creative Suite, Microsoft Office Suite, веб-браузеры с видео или играми, инструменты для 3D-моделирования и программы для редактирования музыки.
• Недостаток этого способа в том, что вы не узнаете, какая программа загружает процессор больше всего.

Перезагрузите компьютер. Если вы не выключали компьютер в течение нескольких дней, он может замедлить свою работу.

Запустите антивирусное сканирование системы. Если ваш компьютер работает медленно (даже без запущенных программ), запустите антивирусное сканирование системы, чтобы очистить ее от вирусов. [4]

• Имейте в виду, что антивирусное программное обеспечение также может использовать большое количество ресурсов системы.
• В интернете найдите список антивирусов, которые поддерживают вашу операционную систему.

Проверьте жесткий диск на наличие ошибок. Со временем на жестком диске могут появиться сбойные сектора. В Windows и Mac OS есть встроенные утилиты для проверки жесткого диска на наличие ошибок. [5]

• Перейдите по этой ссылке для получения инструкций о запуске проверки жесткого диска в Windows 7: https://support.microsoft.com/ru-ru/kb/2641432
• Перейдите по этой ссылке для получения инструкций о запуске проверки жесткого диска в MacOS (при помощи дисковой утилиты): https://support.apple.com/ru-ru/HT201639

Поменяйте версии программного обеспечения на 32-разрядные или 64-разрядные (в зависимости от спецификации компьютерных комплектующих). Термины «32-разрядный» и «64-разрядный» относятся к способу обработки информации процессором. Существует значительная разница между 32-разрядными и 64-разрядными процессорами и, если вы попытаетесь запустить программу, предназначенную для 64-разрядных процессоров на компьютере с 32-разрядным процессором, то программа не будет правильно работать. [6]

• Многие современные компьютерные программы имеют 32-разрядные и 64-разрядные версии. Если программа работает медленно, попробуйте использовать 32-разрядную версию программного обеспечения.
• Скачивайте самые последние версии программного обеспечения, чтобы оно лучше работало.

Методы для определенных операционных систем. Если вышеописанные способы не сработали, воспользуйтесь методами для определенных операционных систем.

• Если вы используете Windows, перейдите во второй раздел .
• Если вы используете Mac OS, перейдите в третий раздел.

Запустите диспетчер задач. Так вы просмотрите список процессов, запущенных на вашем компьютере, и нагрузку каждого из них на процессор. [7]

• Щелкните правой кнопкой мыши по пустому пространству панели задач и в меню выберите «Запустить диспетчер задач».

Определите нагрузку каждого процесса на процессор. В диспетчере задач перейдите на вкладку «Процессы». Щелкните по заголовку столбца «ЦП», чтобы отсортировать процессы в порядке убывания их нагрузки на процессор.

• В столбце «ЦП» отображаются проценты от производительности процессора, используемые определенной программой.
• Степень загрузки процессора определенной программой меняется в зависимости от ваших действий. Например, программа для 3D-моделирования будет загружать процессор гораздо больше при рендеринге 3D-анимации, чем в состоянии простоя.
• Закрывайте программы, которые сильно загружают процессор даже в состоянии простоя (когда вы ими не пользуетесь). Вы можете закрыть программу через диспетчер задач, нажав «Завершить процесс», но лучше закрыть программу так, как вы обычно это делаете.
• Если программа зависла, закройте ее через диспетчер задач.

Определите названия программ, загружающих процессор. Перейдите на вкладку «Процессы». Отобразится список процессов, запущенных на вашем компьютере, и нагрузка каждого из них на процессор. Щелкните по заголовку столбца «ЦП», чтобы отсортировать процессы в порядке убывания их нагрузки на процессор. [8]

• Иногда по названию процесса в столбце «Имя образа» невозможно определить имя самой программы. В этом случае просмотрите столбец «Описание».
• Если вы не знаете, что делает процесс, загружающий процессор, лучше не завершайте его (потому что это может быть важный системный процесс). Используйте поисковую систему, чтобы в интернете найти подробную информацию о конкретных процессах.

Завершите ненужные процессы. Если вы точно определились, какой процесс хотите завершить, щелкните по процессу, чтобы выделить его, а затем нажмите «Завершить процесс».

• Щелкните по процессу в окне диспетчера задач, чтобы выделить его.
• Завершив процесс, загружавший процессор, вы высвободите ресурсы для работы других программ.