Что такое разрядность микропроцессора

Что такое разрядность микропроцессора

Информация внутри компьютера представлена в виде двоичных чисел, т.е. сочетаний логических единиц и нулей, называемых битами (1 бит- один двоичный разряд, 1 или 0). Между устройствами компьютера данные передаются не сплошным потоком, а порциями- машинными словами, одно машинное слово передаётся за один такт работы компьютера. Количество бит в машинном слове называется разрядностью. Чем больше разрядность, т.е. чем длиннее машинное слово, тем быстрее передаётся и обрабатывается информация, тем быстрее работает компьютер.

Применительно к микропроцессору, различают три вида разрядности:

1. разрядность регистров микропроцессора;

2. разрядность шины данных;

3. разрядность шины адреса.

Разрядность регистров— это длина машинного слова внутри микропроцессора. Разрядность этого вида диктуется вместимостью внутренних ячеек памяти процессора- вместимостью регистров. Когда классифицируют микропроцессор и употребляют термин "разрядность микропроцессора", то подразумевается внутренняя разрядность, поскольку именно разрядность регистров определяет эффективность обработки данных микропроцессором, диктует диапазон допустимых значений операндов.

С середины 80-х, когда был выпущен процессор Intel 80386 и до начала 2000-х годов все процессоры для персональных компьютеров (не серверов и профессиональных рабочих станций) были 32-разрядными. В 2002 году появились 64-битные процессоры "Power PC G5" разработки компании IBM для персональных компьютеров Apple Mac. Первые 64-битные процессоры для IBM PC-совместимых персональных компьютеров были разработаны в 2003 году компанией AMD (Athlon 64). Весной 2005 года компания Intel предложила свои первые 64-разрядные микропроцессоры для персональных компьютеров- это Intel Pentium 4 серии 6хх и Pentium 4XE с частотой 3.73 МГц, поддерживающие технологию EM64T. Следует отметить, что для эффективной работы микропроцессоров AMD и Intel в новом 64-разрядном режиме необходимо установить на компьютер 64-разрядные версии всех программ, и в первую очередь операционную систему WindowsХР Pro x64. Иначе перечисленные процессоры будут работать как их 32-разрядные предшественники, принципиально от них не отличаясь.

Разрядность шины данных. Под шиной данных понимается группа проводников, по которым от микропроцессора к другим устройствам компьютера передаются данные. Разрядность шины данных – это число проводников в ней. Этот вид разрядности диктует длину машинных слов при передаче информации вне процессора, т.е. это длина "внешнего машинного слова". Длина машинных слов внутри микропроцессора и длина внешнего машинного слова могут не совпадать. Например, первый микропроцессор, устанавливавшийся на персональный компьютер IBM PC (Intel 8088), имел внутреннюю разрядность 16 бит, а длину внешнего машинного слова- всего 8 бит. В его современнике Intel 8086 длина внешнего машинного слова была увеличена до размеров разрядности регистров, т.е. до 16 бит, что дало прирост производительности микропроцессора на 40% при той же тактовой частоте. Схожее несовпадение разрядности компания Intel применила на микропроцессоре 80386SX, а также на всех процессорах Pentium (исключая последние 64-разрядные).

Разрядность шины адреса— это число проводников в адресной шине. По этим проводникам от микропроцессора к оперативной памяти передаётся информация для определения ячеек памяти, к которым надо получить доступ. Чем шире шина адреса, тем к большему числу ячеек памяти может адресовываться микропроцессор. Адресное пространство микропроцессора, т.е. наибольший теоретически возможный размер оперативной памяти, доступный для данного микропроцессора, определяется величиной 2 n , где n- разрядность адресной шины. Например, у Intel 8088 и Intel 8086 адресная шина имела 20 проводников. Наибольший размер оперативной памяти у компьютеров с таким микропроцессором был не более 2 20 = 1048 000 байт, т.е. 1 Мбайт. У процессора следующего поколения, Intel 80286, была 24-разрядная шина адреса, что увеличило максимум адресуемой оперативной памяти до 16 Мб. Начиная с Intel 80386, микропроцессоры Intel длительное время имели 32-битную шину адреса и соответственно адресное пространство 4 Гб. Современные микропроцессоры AMD и Intel (с технологией EM64T) поддерживают 64-разрядную адресацию памяти, но для реализации этого режима необходима 64- разрядная версия Windows.

2.1. Микропроцессоры

Самым главным элементом в компьютере, его «мозгом», является микропроцессор — небольшая (в несколько сантиметров) электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации.

Процессор вычислительной машины выполняет арифметические и логические операции над данными в соответствии с заданной ему программой. Он состоит из двух основных частей: арифметико-логического устройства, где и выполняется обработка данных, и устройства управления, которое формирует необходимые для обработки информации управляющие сигналы. Успехи в развитии промышленной электроники позволили разместить эти два устройства в корпусе одной интегральной схемы. Таким образом получился микропроцессор.

Микропроцессором называется полупроводниковый кристалл или комплект кристаллов, на которых реализуется совокупность арифметико-логического устройства и центрального устройства управления.

Читайте также:  Сместилось изображение на мониторе

Единицей информации в двоичном коде является бит, т.е. двоичный разряд, который может принимать значение 0 или 1.

Первый микропроцессор выпущен в продажу в 1970 году. Его сконструировал Маршиан Эдвард Хофф из фирмы Intel. Конечно возможности первого микропроцессора Intel 4004 были небольшими. Он мог обрабатывать только 4 бита информации (для сравнения процессоры больших ЭВМ обрабатывали 16 или 32 бита информации). Применялся Intel 4004 в микрокалькуляторах.

В 1973 г. Фирма Intel выпустила 8-битовый микропроцессор Intel 8008, а в 1974 г. — его усовершенствованную версию Intel 8080, которая до конца 70 годов стала стандартом для микрокомпьютерной индустрии (отечественный аналог КР580ИК80).

Современные микропроцессоры выполняют сотни различных операций и делают это со скоростью в несколько десятков и даже сотен миллионов операций в секунду.

В компьютерах IBM РС используются микропроцессоры фирмы Intel, а также совместимые с ними микропроцессоры других фирм (AMD, Cyrix, IBM и др.). Микропроцессоры фирмы Intel , применяемые в IBM PC совместимых компьютерах, таковы: Intel – 8080, 80286, 80386( модификации SX и DX ), 80486 (модификации SX, SX2, DX, DX2, DX4 ), Pentium и Pentium Pro , Pentium (2 – 4) они приведены в порядке возрастания производительности и цены. Разница в производительности этих микропроцессоров очень велика. Так, новейший микропроцессор Pentium 4 быстрее микропроцессора Intel-8088 (на котором были основаны исходный вариант компьютера IBM PC и модель IBM PC XT) в сотни тысяч раз.

Большинство выпускаемых сейчас компьютеров основано на микропроцессорах Pentium 3-4 и его аналогах (например, AMD Athlon XP). Лишь самые дешевые модели компьютеров основаны на микропроцессоре Celeron (упрощенный вариант Pentium 3-4) или AMD Duron.

Основные характеристики микропроцессоров:

Тактовая частота определяется максимальным временем выполнения элементарного действия (элементарной операции) внутри микропроцессора.

Одинаковые модели микропроцессоров могут иметь разную тактовую частоту — чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена микропроцессора. Тактовая частота измеряется в мегагерцах. Например, микропроцессоры Pentium выпускаются с тактовой частотой от 75 до 200 МГц (т.е. они отличаются по производительности примерно в 2,5 раза). Часто тактовая частота указывается вслед за моделью микропроцессора, например, Pentium /75 МГц.

Необходимо помнить, что тактовая частота указывает скорость выполнения элементарных операций внутри микропроцессора. Разные модели микропроцессоров выполняют одни и те же команды (например, сложение или умножение) за различное число тактов. Чем более современная (часто говорят, более высокая) модель микропроцессора, тем как правило, меньше тактов требуется микропроцессору для выполнения одних и тех же команд. Поэтому, например, микропроцессор Pentium работает приблизительно в два раза быстрее Intel 80486 с такой же тактовой частотой, а Intel-486 — приблизительно в два раза быстрее Intel-386DX с такой же тактовой частотой.

Микропроцессоры других фирм (AMP, Cyrix) часто имеют маркировку, вводящую в заблуждение. Например, микропроцессор AMD 5×86 аналогичен 486DX4, а не Pentium, поэтому AMD 5×86/133 МГц по производительности схож лишь с Pentium/75 МГц.

В тех случаях, когда на компьютере приходится выполнять много сложных математических вычислений (например, в инженерных расчетах, обработке трехмерных изображений и т.д.), желательно, чтобы сложные математические операции над числами поддерживались аппаратно. Но микропроцессоры Intel — 8088, 80286, 80386 и 80386SX не обеспечивают такую поддержку, поэтому к ним для этого требуется добавить математический сопроцессор (Intel — 8087, 80287, 80387 и 80387SX соответственно), который помогает основному микропроцессору выполнять математические операции над числами представленными в виде мантиссы (значащей части числа) и степени основания (формат с плавающей запятой). Новейшие микропроцессоры фирмы Intel (80486DX, Pentium, Pentium Pro) имеют встроенный (внутренний ) сопроцессор.

Разрядностью микропроцессора называют максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут обрабатываться или передаваться одновременно. Понятие «разрядность» включает:

  • разрядность внутренних регистров микропроцессора (m);
  • разрядность шины данных (n);
  • разрядность шины адреса (k).

Исходя из этого разрядность микропроцессора будем обозначать m/n/k. Определяющую роль в принадлежности микропроцессора к тому или иному классу играет разрядность внутренних регистров (внутренняя длина слова). От разрядности шины данных (внешней длины слова) зависит скорость передачи информации между микропроцессором и другими устройствами. Разрядность шины адреса определяет адресное пространство микропроцессора, т.е. максимальное количество полей (обычно байтов, где 1 байт = 8 бит) памяти, к которым можно осуществить доступ.

Микропроцессоры

Самым главным элементом в компьютере, его «мозгом», является микропроцессор — небольшая (в несколько сантиметров) электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации.

Читайте также:  Ошибка печати принтера canon

Процессор вычислительной машины выполняет арифметические и логические операции над данными в соответствии с заданной ему программой. Он состоит из двух основных частей: арифметико-логического устройства, где и выполняется обработка данных, и устройства управления, которое формирует необходимые для обработки информации управляющие сигналы. Успехи в развитии промышленной электроники позволили разместить эти два устройства в корпусе одной интегральной схемы. Таким образом получился микропроцессор.

Микропроцессором называется полупроводниковый кристалл или комплект кристаллов, на которых реализуется совокупность арифметико-логического устройства и центрального устройства управления.

Единицей информации в двоичном коде является бит, т.е. двоичный разряд, который может принимать значение 0 или 1.

Первый микропроцессор выпущен в продажу в 1970 году. Его сконструировал Маршиан Эдвард Хофф из фирмы Intel. Конечно возможности первого микропроцессора Intel 4004 были небольшими. Он мог обрабатывать только 4 бита информации (для сравнения процессоры больших ЭВМ обрабатывали 16 или 32 бита информации). Применялся Intel 4004 в микрокалькуляторах.

В 1973 г. Фирма Intel выпустила 8-битовый микропроцессор Intel 8008, а в 1974 г. — его усовершенствованную версию Intel 8080, которая до конца 70 годов стала стандартом для микрокомпьютерной индустрии (отечественный аналог КР580ИК80).

Современные микропроцессоры выполняют сотни различных операций и делают это со скоростью в несколько десятков и даже сотен миллионов операций в секунду.

В компьютерах IBM РС используются микропроцессоры фирмы Intel, а также совместимые с ними микропроцессоры других фирм (AMD, Cyrix, IBM и др.). Микропроцессоры фирмы Intel , применяемые в IBM PC совместимых компьютерах, таковы: Intel – 8080, 80286, 80386( модификации SX и DX ), 80486 (модификации SX, SX2, DX, DX2, DX4 ), Pentium и Pentium Pro , Pentium (2 – 4) они приведены в порядке возрастания производительности и цены. Разница в производительности этих микропроцессоров очень велика. Так, новейший микропроцессор Pentium 4 быстрее микропроцессора Intel-8088 (на котором были основаны исходный вариант компьютера IBM PC и модель IBM PC XT) в сотни тысяч раз.

Большинство выпускаемых сейчас компьютеров основано на микропроцессорах Pentium 3-4 и его аналогах (например, AMD Athlon XP). Лишь самые дешевые модели компьютеров основаны на микропроцессоре Celeron (упрощенный вариант Pentium 3-4) или AMD Duron.

Основные характеристики микропроцессоров:

Тактовая частота определяется максимальным временем выполнения элементарного действия (элементарной операции) внутри микропроцессора.

Одинаковые модели микропроцессоров могут иметь разную тактовую частоту — чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена микропроцессора. Тактовая частота измеряется в мегагерцах. Например, микропроцессоры Pentium выпускаются с тактовой частотой от 75 до 200 МГц (т.е. они отличаются по производительности примерно в 2,5 раза). Часто тактовая частота указывается вслед за моделью микропроцессора, например, Pentium /75 МГц.

Необходимо помнить, что тактовая частота указывает скорость выполнения элементарных операций внутри микропроцессора. Разные модели микропроцессоров выполняют одни и те же команды (например, сложение или умножение) за различное число тактов. Чем более современная (часто говорят, более высокая) модель микропроцессора, тем как правило, меньше тактов требуется микропроцессору для выполнения одних и тех же команд. Поэтому, например, микропроцессор Pentium работает приблизительно в два раза быстрее Intel 80486 с такой же тактовой частотой, а Intel-486 — приблизительно в два раза быстрее Intel-386DX с такой же тактовой частотой.

Микропроцессоры других фирм (AMP, Cyrix) часто имеют маркировку, вводящую в заблуждение. Например, микропроцессор AMD 5×86 аналогичен 486DX4, а не Pentium, поэтому AMD 5×86/133 МГц по производительности схож лишь с Pentium/75 МГц.

В тех случаях, когда на компьютере приходится выполнять много сложных математических вычислений (например, в инженерных расчетах, обработке трехмерных изображений и т.д.), желательно, чтобы сложные математические операции над числами поддерживались аппаратно. Но микропроцессоры Intel — 8088, 80286, 80386 и 80386SX не обеспечивают такую поддержку, поэтому к ним для этого требуется добавить математический сопроцессор (Intel — 8087, 80287, 80387 и 80387SX соответственно), который помогает основному микропроцессору выполнять математические операции над числами представленными в виде мантиссы (значащей части числа) и степени основания (формат с плавающей запятой). Новейшие микропроцессоры фирмы Intel (80486DX, Pentium, Pentium Pro) имеют встроенный (внутренний ) сопроцессор.

Разрядностью микропроцессора называют максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут обрабатываться или передаваться одновременно. Понятие «разрядность» включает:

  • разрядность внутренних регистров микропроцессора (m);
  • разрядность шины данных (n);
  • разрядность шины адреса (k).
Читайте также:  Как включить трансляцию экрана в скайпе

Исходя из этого разрядность микропроцессора будем обозначать m/n/k. Определяющую роль в принадлежности микропроцессора к тому или иному классу играет разрядность внутренних регистров (внутренняя длина слова). От разрядности шины данных (внешней длины слова) зависит скорость передачи информации между микропроцессором и другими устройствами. Разрядность шины адреса определяет адресное пространство микропроцессора, т.е. максимальное количество полей (обычно байтов, где 1 байт = 8 бит) памяти, к которым можно осуществить доступ.

Информация внутри компьютера представлена в виде двоичных чисел, т.е. сочетаний логических единиц и нулей, называемых битами (1 бит- один двоичный разряд, 1 или 0). Между устройствами компьютера данные передаются не сплошным потоком, а порциями- машинными словами, одно машинное слово передаётся за один такт работы компьютера. Количество бит в машинном слове называется разрядностью. Чем больше разрядность, т.е. чем длиннее машинное слово, тем быстрее передаётся и обрабатывается информация, тем быстрее работает компьютер.

Применительно к микропроцессору, различают три вида разрядности:

1. разрядность регистров микропроцессора;

2. разрядность шины данных;

3. разрядность шины адреса.

Разрядность регистров— это длина машинного слова внутри микропроцессора. Разрядность этого вида диктуется вместимостью внутренних ячеек памяти процессора- вместимостью регистров. Когда классифицируют микропроцессор и употребляют термин "разрядность микропроцессора", то подразумевается внутренняя разрядность, поскольку именно разрядность регистров определяет эффективность обработки данных микропроцессором, диктует диапазон допустимых значений операндов.

С середины 80-х, когда был выпущен процессор Intel 80386 и до начала 2000-х годов все процессоры для персональных компьютеров (не серверов и профессиональных рабочих станций) были 32-разрядными. В 2002 году появились 64-битные процессоры "Power PC G5" разработки компании IBM для персональных компьютеров Apple Mac. Первые 64-битные процессоры для IBM PC-совместимых персональных компьютеров были разработаны в 2003 году компанией AMD (Athlon 64). Весной 2005 года компания Intel предложила свои первые 64-разрядные микропроцессоры для персональных компьютеров- это Intel Pentium 4 серии 6хх и Pentium 4XE с частотой 3.73 МГц, поддерживающие технологию EM64T. Следует отметить, что для эффективной работы микропроцессоров AMD и Intel в новом 64-разрядном режиме необходимо установить на компьютер 64-разрядные версии всех программ, и в первую очередь операционную систему WindowsХР Pro x64. Иначе перечисленные процессоры будут работать как их 32-разрядные предшественники, принципиально от них не отличаясь.

Разрядность шины данных. Под шиной данных понимается группа проводников, по которым от микропроцессора к другим устройствам компьютера передаются данные. Разрядность шины данных – это число проводников в ней. Этот вид разрядности диктует длину машинных слов при передаче информации вне процессора, т.е. это длина "внешнего машинного слова". Длина машинных слов внутри микропроцессора и длина внешнего машинного слова могут не совпадать. Например, первый микропроцессор, устанавливавшийся на персональный компьютер IBM PC (Intel 8088), имел внутреннюю разрядность 16 бит, а длину внешнего машинного слова- всего 8 бит. В его современнике Intel 8086 длина внешнего машинного слова была увеличена до размеров разрядности регистров, т.е. до 16 бит, что дало прирост производительности микропроцессора на 40% при той же тактовой частоте. Схожее несовпадение разрядности компания Intel применила на микропроцессоре 80386SX, а также на всех процессорах Pentium (исключая последние 64-разрядные).

Разрядность шины адреса— это число проводников в адресной шине. По этим проводникам от микропроцессора к оперативной памяти передаётся информация для определения ячеек памяти, к которым надо получить доступ. Чем шире шина адреса, тем к большему числу ячеек памяти может адресовываться микропроцессор. Адресное пространство микропроцессора, т.е. наибольший теоретически возможный размер оперативной памяти, доступный для данного микропроцессора, определяется величиной 2 n , где n- разрядность адресной шины. Например, у Intel 8088 и Intel 8086 адресная шина имела 20 проводников. Наибольший размер оперативной памяти у компьютеров с таким микропроцессором был не более 2 20 = 1048 000 байт, т.е. 1 Мбайт. У процессора следующего поколения, Intel 80286, была 24-разрядная шина адреса, что увеличило максимум адресуемой оперативной памяти до 16 Мб. Начиная с Intel 80386, микропроцессоры Intel длительное время имели 32-битную шину адреса и соответственно адресное пространство 4 Гб. Современные микропроцессоры AMD и Intel (с технологией EM64T) поддерживают 64-разрядную адресацию памяти, но для реализации этого режима необходима 64- разрядная версия Windows.

Ссылка на основную публикацию
Что дает geforce experience
The server encountered an internal error or misconfiguration and was unable to complete your request. Please contact the server administrator...
Форге оф импаерс великие строения
Другое название: Кузница Империй Ниже мы приводим подробный гайд по игре Forge of Empires с советами как вам быстрее отстроить...
Форза хорайзен 3 список машин
Серия игр Forza всегда поражала количеством доступных автомобилей. На момент выхода игры доступно уже более 150 автомобилей, а разработчики обещают...
Что дает перепрошивка смартфона
К моему большому сожалению, такой огромный пласт гик-культуры, как прошивка смартфонов, очень мало обозревается на IT-сайтах. Но бьюсь об заклад,...
Adblock detector