Из какого устройства входящего в состав компьютера процессор выбирает команды для исполнения
Центральный процессор - это центральное устройство компьютера, которое выполняет операции по обработке данных и управляет периферийными устройствами компьютера. У компьютеров четвёртого поколения и старше функции центрального процессора выполняет микропроцессор на основе СБИС, содержащей несколько миллионов элементов, конструктивно созданный на полупроводниковом кристалле путём применения сложной микроэлектронной технологии.
На самом деле то, что мы сегодня называем процессором, правильно называть микропроцессором. Разница есть и определяется видом устройства и его историческим развитием.
Первый процессор (Intel 4004) появился в 1971 году.
Внешне представляет собой кремневую пластинку с миллионами и миллиардами (на сегодняшний день) транзисторов и каналов для прохождения сигналов.
Назначение процессора – это автоматическое выполнение программы. Другими словами, он является основным компонентом любого компьютера.
В состав центрального процессора входят:
- устройство управления (УУ);
- арифметико-логическое устройство (АЛУ);
- запоминающее устройство (ЗУ) на основе регистров процессорной памяти и кэш-памяти процессора;
- генератор тактовой частоты (ГТЧ).
Устройство управления организует процесс выполнения программ и координирует взаимодействие всех устройств ЭВМ во время её работы.
Арифметико-логическое устройство выполняет арифметические и логические операции над данными: сложение, вычитание, умножение, деление, сравнение и др.
Запоминающее устройство - это внутренняя память процессора. Регистры служит промежуточной быстрой памятью, используя которые, процессор выполняет расчёты и сохраняет промежуточные результаты. Для ускорения работы с оперативной памятью используется кэш-память, в которую с опережением подкачиваются команды и данные из оперативной памяти, необходимые процессору для последующих операций.
Генератор тактовой частоты генерирует электрические импульсы, синхронизирующие работу всех узлов компьютера. В ритме ГТЧ работает центральный процессор.
К основным характеристикам процессора относится Быстродействие (вычислительная мощность) – это среднее число операций процессора в секунду. Измеряется в количестве операций над числами с плавающей точкой в секунду (FLOPS). Быстродействие зависит от следующих параметров:
Тактовая частота в МГц. ТЧ. равна количеству тактов в секунду. Такт - это промежуток времени между началом подачи текущего импульса ГТЧ и началом подачи следующего.
Разрядность процессора - это максимальное количество бит информации, которые могут обрабатываться и передаваться процессором одновременно. Разрядность процессора определяется разрядностью регистров, в которые помещаются обрабатываемые данные.
Система команд процессора представляет собой набор отдельных операций, которые может выполнить процессор данного типа. Разные модели микропроцессоров выполняют одни и те же операции за разное число тактов. Чем выше модель микропроцессора, тем, как правило, меньше тактов требуется для выполнения одних и тех же операций.
Размер кэш-памяти
Подсистема памяти
Оперативная память.
Другим важным функциональным узлом компьютера является запоминающее устройство, или память. Память, в которой хранятся исполняемые программы и данные, называется оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) или RAM (RandomAccessMemory) — памятью со свободным доступом. ОЗУ позволяет записывать и считывать информацию из ячейки, обращаясь к ней по ее номеру или адресу. Ячейка памяти имеет стандартное число двоичных разрядов. В настоящее время стандартный размер ячейки ОЗУ равняется одному байту Информация в ОЗУ сохраняется все время, пока на схемы памяти подается питание, т.е она является энергозависимой.
Существует два вида ОЗУ, отличающиеся техническими характеристиками: динамическое ОЗУ, или DRAM (DynamicRAM), и статическое ОЗУ, или SRAM (StaticRAM). Разряд динамического ОЗУ построен на одном транзисторе и конденсаторе, наличие или отсутствие заряда на котором определяет значение, записанное в данном бите. При записи или чтении информации из такой ячейки требуется время для накопления (стекания) заряда на конденсаторе, Поэтому быстродействие динамического ОЗУ на порядок ниже, чем у статического ОЗУ, разряд которого представляет собой триггер на четырех или шести транзисторах. Однако из-за большего числа элементов на один разряд в одну СБИС статического ОЗУ помещается гораздо меньше элементов, чем у динамического ОЗУ. Кроме этого статические ОЗУ более энергоемки и значительно дороже. Обычно, в качестве оперативной или видеопамяти используется динамическое ОЗУ Статическое ОЗУ используется в качестве небольшой буферной сверхбыстродействующей памяти (кэш-памяти). В кэш-память из динамической памяти заносятся команды и данные, которые процессор будет выполнять в данный момент.
Скорость работы ОЗУ ниже, чем быстродействие процессора, поэтому применяются различные методы для повышения ее производительности. Одним из способов увеличения быстродействия динамического ОЗУ является размещение в одном корпусе микросхемы СБИС нескольких модулей памяти с чередованием адресов. Байт с нулевым адресом находится в первом модуле, байт с первым адресом во втором модуле, байт со вторым адресом в первом модуле и т.д. Поскольку обращение к памяти состоит из нескольких этапов: установка адреса, выбор ячейки, чтение, восстановление, то эти этапы можно совместить во времени для разных модулей. Другим способом увеличения быстродействия является чтение из памяти содержимого ячейки с заданным адресом и нескольких ячеек, расположенных рядом. Они сохраняются в специальных регистрах — защелках. Если следующий адрес указывает на одну из уже считанных ячеек, то ее содержимое читается из защелки.
Несмотря на разработку новых типов схем динамических ОЗУ, снижающую время обращения к ним, это время все еще остается значительным и сдерживает дальнейшее увеличение производительности процессора. Для уменьшения влияния времени обращения процессора к ОЗУ и увеличения производительности компьютера дополнительно устанавливается сверхбыстродействующая буферная память, выполненная на микросхемах статической памяти. Эта память называется кэш-памятью (от англ.cache — запас). Время обращения к данным в кэш-памяти на порядок ниже, чем у ОЗУ, и сравнимо со скоростью работы самого процессора.
Запись в кэш-память осуществляется параллельно с запросом процессора к ОЗУ. Данные, выбираемые процессором, одновременно копируются и в кэш-память. Если процессор повторно обратится к тем же данным, то они будут считаны уже из кэш-памяти. Такая же операция происходит и при записи процессором данных в память. Они записываются в кэш-память, а затем в интервалы, когда шина свободна, переписываются в ОЗУ. Современные процессоры имеют встроенную кэш-память, которая находится внутри процессора, кроме этого есть кэш-память и на системной плате. Чтобы их различать, кэш-память делится на уровни. На кристалле самого процессора находится кэш-память первого уровня, она имеет самый меньший объем и самую высокую скорость обмена данными. В корпусе процессора, но на отдельном кристалле находится кэш-память второго уровня, объем которой больше, чем у памяти первого уровня. И, наконец, кэш-память третьего уровня (самая большая по объему) расположена на системной плате.
Управление записью и считыванием данных в кэш-память выполняется автоматически. Когда кэш-память полностью заполняется, то для записи последующих данных устройство управления кэш-памяти по специальному алгоритму автоматически удаляет те данные, которые реже всего использовались процессором на текущий момент. Использование процессором кэш-памяти увеличивает производительность процессора, особенно в тех случаях, когда происходит последовательное преобразование относительно небольшого числа данных, которые постоянно во время преобразования хранятся в кэш-памяти.
В возможности устанавливать запрет на запись информации.
Постоянное запоминающее устройство – это:
Энергонезависимое, доступное только для считывания
Энергозависимое, для хранения данных
Энергонезависимое, доступно для считывания и записи информации
Наименьшая адресуемая часть оперативной памяти:
Какое из нижеследующих утверждений о ВЗУ неверно:
Сохранение информации после выключения компьютера на сколь угодно долгий срок;
При отсутствии сети перенос информации с компьютера на компьютер;
Увеличение объема оперативной памяти;
Сохранение и транспортировка информации в компактной форме и без использования бумаги;
Неограниченное увеличение ресурсов общей памяти компьютера.
Внешняя память:
Предназначена для долговременного хранения информации, энергонезависима
Для хранения только данных
Для кратковременного хранения информации
Адресуемость оперативной памяти означает:
1) Дискретность структурных единиц памяти;
2) Энергозависимость оперативной памяти;
3) Возможность хранения программ и данных;
4) Наличие номера у каждой ячейки оперативной памяти и возможность доступа к ней.
"Программа, хранящаяся во внешней памяти, после вызова на выполнение попадает в … и обрабатывается …". Вместо многоточия вставить соответствующие высказывания.
Устройство ввода; процессором;
Процессор; регистрами процессора;
Оперативную память; процессором.
Что из нижеперечисленного никогда не использовалось в вычислительной технике в качестве носителя информации?
Что такое "метка диска"?
Надпись на диске с помощью фломастера;
Обозначение серийного номера;
12. Важным свойством клавиатуры является:
13. Устройство ввода информации с листа бумаги называется:
14. Характеристикой принтера не является:
П
роверочная работа.
Тема: «АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРА»
Системная шина представляет собой совокупность одно- и двунаправленных линий связи, логически объединенных в группы:
Шина данных и шина питания;
Шина адреса и шина питания;
Шина адреса и шина управления;
Шина данных, шина адреса и шина управления;
Одной из основных характеристик компьютера является быстродействие, которое характеризуется:
Количеством выполняемых одновременно программ;
Количеством операций в секунду;
Временем организации связи между АЛУ и ОЗУ;
Динамическими характеристиками устройств ввода-вывода.
Процессор содержит два основных устройства:
Арифметико-логическое устройство и устройство управления;
Арифметико-логическое устройство и оперативное запоминающее устройство;
Устройство управления и оперативное запоминающее устройство;
Оперативное запоминающее устройство и устройство ввода-вывода;
Для долговременного хранения информации служит:
Из какого устройства (блока), входящего в состав компьютера, процессор выбирает для исполнения очередную команду:
Внешних запоминающих устройств;
Оперативное запоминающее устройство:
Энергонезависимое, для хранения данных и программ
Доступно только для считывания, для хранения программ
Энергозависимое, для хранения программ и данных, доступно для записи и считывания информации.
Какое из перечисленных устройств не относится к внешним запоминающим устройствам:
Принцип программного управления работой компьютера предполагает:
Двоичное кодирование данных в компьютере;
Моделирование информационной деятельности человека при управлении компьютером;
Возможность выполнения без внешнего вмешательства целой серии команд;
Необходимость использования операционной системы для синхронной работы аппаратных средств.
9. " … памяти означает, что любая информация заносится в память и извлекается из нее по … ". Вместо многоточия вставить соответствующие высказывания.
Для чего необходима защелка на диске?
Для предотвращения чтения информации;
Для предотвращения чтения и записи;
Для запрета несанкционированного удаления или изменения информации;
Что обозначает английское слово "hardware"?
12. Главное достоинство струйных принтеров:
Требовательность к бумаге;
Возможность печати под «копирку»;
Хорошее качество печати при невысокой цене.
13. Какое из перечисленных устройств ввода относится к классу манипуляторов:
Предположим, что вы — рабочая группа, которой необходимо как можно быстрее решить некоторую задачу. Вы должны работать в помещении 1, а условие задачи, исходные данные и этапы решения находятся в помещении 2, причем выдача необходимой информации происходит достаточно медленно. В помещение 2 может ходить только 1 человек.
Ваша работа должна выполняться по следующему плану:
- Человек идет в помещение 2 за порцией данных, необходимых для решения задачи.
- Приносит их в помещение 1.
- Рабочая группа быстро обрабатывает данные и посылает за следующей порцией информации. При этом она бездействует в ее ожидании.
- Человек идете в помещение 2 за следующей порцией информации.
- Приносит их в помещение 1.
- Рабочая группа быстро обрабатывает данные и посылает за следующей порцией информации. При этом она бездействует в ее ожидании.
- И т.д., до тех пор, пока задача не будет решена.
Подумайте и скажите, каким образом можно ускорить этот процесс, если Вы обрабатываете информацию быстрее, чем вам ее вам дают в помещении 2, в результате чего вы теряете много времени.
Возникают следующие вопросы:
- Можно ли поручить решение задачи более «умной» рабочей группе, которая решит ее быстрее?
- Можно ли информацию из помещения 2 частично сразу перенести в Помещение 1?
- Можно ли посылать за информацией в помещение 2 не одного человека, а нескольких?
Только что, вы смоделировали процесс ускорения работы процессора. Помещение 1 — это процессор, а помещение 2 — это оперативная память. Главная задача ученых и инженеров — сделать процессоры более производительными.
Достигается это за счет:
- Повышения тактовой частоты (более «умная» рабочая группа). Это самый очевидный путь повышения производительности.
- Повышения разрядности процессора (поручить приносить информацию из помещения 2 более чем одному человеку). Чем выше разрядность процессора ( количество человек), тем больше байтов (больше информации) он может обработать за один такт.
- Кэширования памяти. Процессор по отношению, например, к оперативной памяти является более быстрым устройством, поэтому он вынужден постоянно простаивать, ожидая медленно работающую память. Поэтому, чтобы процессор реже обращался к оперативной памяти, внутри него создают небольшой участок памяти размерим 256 или 512 Кбайт. Эта «сверхоперативная» память получила название кэш. В кэш-память процессор записывает те данные, которые получил из оперативной памяти, и если это данные понадобятся еще раз, он возьмет их из кэш. Таким образом, работа процессора происходит быстрее.
Команды (инструкции)
Команды — это фактические действия, которые компьютер должен выполнять. Они бывают нескольких типов:
- Арифметические: сложение, вычитание, умножение и т. д.
- Логические: И (логическое умножение/конъюнкция), ИЛИ (логическое суммирование/дизъюнкция), отрицание и т. д.
- Информационные: move , input , outptut , load и store .
- Команды перехода: goto , if . goto , call и return .
- Команда останова: halt .
Прим. перев. На самом деле все арифметические операции в АЛУ могут быть созданы на основе всего двух: сложение и сдвиг. Однако чем больше базовых операций поддерживает АЛУ, тем оно быстрее.
Инструкции предоставляются компьютеру на языке ассемблера или генерируются компилятором высокоуровневых языков.
В процессоре инструкции реализуются на аппаратном уровне. За один такт одноядерный процессор может выполнить одну элементарную (базовую) инструкцию.
Группу инструкций принято называть набором команд (англ. instruction set).
Просмотр содержимого документа
«Итоговый тест по информатике 9 класс»
Тест по информатике
1) Чему равен 1 Мбайт?
А) 1000000 бит 2. 1000000 байт Б) 1024 Кбайт В) 1024 байт
Г) Запись и считывание информации в дисководах для гибких дисков осуществляется с помощью…
А) магнитной головки Б). лазера
В). термоэлемента Г). сенсорного датчика
3) Какое действие не рекомендуется производить при включенном компьютере?
А). вставлять/вынимать дискету
Б). отключать/подключать внешние устройства
В). перезагружать компьютер, нажимая на кнопку RESET
Г) перезагружать компьютер, нажимая на клавиши CTRL – ALT – DEL
4) Задан полный путь к файлу C:\DOC\PROBA.TXT
Каково полное имя файла?
А) C:\DOC\PROBA.TXT Б) PROBA.TXT
В) DOC\PROBA.TXT Г) TXT
5) Каково будет значение переменной Х после выполнения операций присваивания:
А) 5 Б) 10 В) 15 Г) 20
6) В текстовом редакторе выполнение операции Копирование становится возможным после…
А) установки курсора в определенное положение
Б) сохранения файла
В) распечатки файла
Г) выделения фрагмента текста
7) К основным операциям, возможным в графическом редакторе, относятся…
А) . линия, круг, прямоугольник Б) карандаш, кисть, ластик
В) выделение, копирование, вставка Г) . наборы цветов (палитра)
8) Минимальным объектом, используемым в векторном графическом редакторе, является…
А) точка экрана (пиксель) Б)объект (прямоугольник, круг и т.д)
В) палитра цветов Г) символ (знакоместо)
9) В целях сохранения информации CD-ROM диски необходимо оберегать от…
А) холода Б) загрязнения
В) магнитных полей Г) перепадов атмосферного давления
10) Основным элементом электронных таблиц является…
А) ячейка Б) строка В) столбец Г) Таблица
11) Как создать папку на рабочем столе:
А) Щелкнуть на рабочем столе правой кнопкой мыши, затем выбрать папка Вставить
Б) Щелкнуть на рабочем столе правой кнопкой мыши, затем выбрать папка в подменю Создать
В) Щелкнуть на рабочем столе левой кнопкой мыши, затем выбрать папка в подменю Создать
Г) Выбрать команду Правка Вставить
12) Где находится внутренний модем:
А) в системном блоке Б) в процессоре В) в ПЗУ Г) в дисководе
13) В технике под информацией понимают:
А) воспринимаемые человеком или специальными устройствами сведения об
окружающем мире и протекающих в нем процессах;
Б) часть знаний, использующихся для ориентирования, активного
Г) сведения, обладающие новизной;
Д) все то, что фиксируется в виде документов.
14)Информация в теории информации — это:
А) то, что поступает в наш мозг из многих источников и во многих формах и, взаимодействуя там, образует нашу структуру знания;
Б) сведения, полностью снимающие или уменьшающие существующую до их
получения неопределенность;
В) неотъемлемый атрибут материи; Г) отраженное разнообразие;
15) Персональный компьютер не будет функционировать, если отключить:
а) дисковод; б) оперативную память; в) мышь; г) принтер;
16) Восстановление файла в исходном виде называют
А) архивацией Б) разархивацией В) упаковкой
17) Автор программно-управляемой аналитической машины.
А) Паскаль. Б) Лейбниц. В) Бэббидж. Г)Шиккард.
18) Элементной базой ЭВМ второго поколения являются:
А) электронные вакуумные лампы. Б) полупроводниковые диоды и транзисторы.
В) интегральные схемы (ИС.) Г)большие и сверх большие интегральные схемы (БИС и СБИС).
19) Расширение файла, как правило, характеризует:
А) время создания файла. Б) объем файла. В)место, занимаемое файлом на диске.
Г)тип информации, содержащейся в файле.
20) Графическое описание алгоритма – это описание с помощью.
Всех перечисленных выше способов.
21) Процессор обрабатывает информацию:
А) в десятичной системе счисления Б)в двоичном коде
В) на языке Бейсик Г) в текстовом виде
22) Минимальная единица информации это- а)1 байт; Б) 8 байт В) кбит Г)кбайт
23) Укажите функциональные клавиши: А) Ctrl Б) Alt В) F1-F12. Г)Inset
24)В алфавит языка Pascal не входит служебное слово:
А) THEN; Б) BEGIN; В) END; Г) STEP; Д) IF.
25) Какое логическое действие называется конъюнкцией?
а)логическое умножение; б)отрицание; в)вычитание; г)логическое сложение.
Тест по информатике
1) Чему равен 1 Кбайт?
А) 1024 байт Б) 103 байт В) 1000 бит Г) 1000 байт
2) Какое устройство обладает наименьшей скоростью обмена информацией?
А) CD-ROM дисковод Б) жесткий диск
В) дисковод для гибких дисков Г) микросхемы оперативной памяти
3) Заражение компьютерными вирусами может произойти в процессе…
А) печати на принтере Б) работы с файлами
В) форматирования дискеты Г) выключения компьютера
4) Задан полный путь к файлу C:DOCPROBA.TXT
Каково имя каталога, в котором находится файл PROBA.TXT?
А) DOC Б) PROBA.TXT
В) С:DOCPROBA.TXT Г) TXT
5) Генеалогическое дерево семьи является…
А) табличной информационной моделью Б) Иерархической информационной моделью
В) сетевой информационной моделью Г) Предметной информационной моделью
6) Каково будет значение переменной Х после выполнения операций присваивания:
А) 5 Б) 10 В) 15 Г) 20
7) В текстовом редакторе основными параметрами при задании параметров абзаца являются…
А) гарнитура, размер, начертание Б) отступ, интервал В) поля, ориентация Г) стиль, шаблон
8) Каково наиболее распространенное расширение в имени текстовых файлов?
9) Минимальным объектом, используемым в растровом графическом редакторе, является…
А) точка экрана (пиксель) Б) объект (прямоугольник, круг и т.д.)
В) палитра цветов Г) символ (знакоместо)
10) Наибольший информационный объем будет иметь файл, содержащий…
А) страницу текста Б) черно-белый рисунок 100*100
В) аудиоклип длительностью 1 мин Г_ видеоклип длительностью 1 мин
11) В электронных таблицах формула не может включать в себя…
А) числа Б) имена ячеек
В) текст Г) знаки арифметических операций
12) Законы и методы переработки и накопления информации изучает:
А) Кибернетика Б) Информатика. В) Физика Г) Топография
13) Клавиатура. Какая клавиша стирает символ слева от курсора?
А) Ctrl Б) Alt В) Inset Г) Backspase
14) Как называется устройство ввода информации в ЭВМ непосредственно с бумажного документа:
А) Сканер Б) Плоттер В) Модем Г) Джойстик
15) Система счисления — это:
А) совокупность цифр I, V, X, L, C, D, M;
Б) совокупность цифр 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9;
В) совокупность цифр 0, 1;
Г) принятый способ записи чисел;
Д) множество натуральных чисел.
16) Сумма цифр в двоичной записи десятичного числа
А) 5; Б) 11; В) 22; Г) 18; Д) 0..
17) Компьютер — это:
А) устройство для работы с текстами; Б) электронное устройство для обработки чисел;
В) устройство для хранения информации любого вида;
Г) многофункциональное электронное устройство для работы с информацией;
Д) устройство для обработки аналоговых сигналов.
18) Постоянное запоминающее устройство служит для хранения:
А) программ начальной загрузки компьютера и тестирования его узлов;
Б) программы пользователя во время работы;
В) особо ценных прикладных программ;
Г) постоянно используемых программ;
Д) особо ценных документов.
19)Самая распространённая фирма по производству компьютеров
А) Microsoft Б) IBM В) Macintosh Г) ЕС
20. Какое из устройств предназначено для ввода информации:
а) процессор; б) принтер; в) ПЗУ; г) клавиатура; д) монитор.
21) . Персональный компьютер не будет функционировать, если отключить:
а) дисковод; б) оперативную память; в) мышь; г) принтер; д) сканер.
22) Самораспаковывающийся архивный файл – это
А) обычный файл Б) необычный файл В) обычный файл с расширением EXE Г) нет ответа
23) Назовите устройства, входящие в состав процессора:
а) оперативное запоминающее устройство, принтер; б) арифметико-логическое устройство, устройство управления; в) кэш-память, видеопамять; г) сканер, ПЗУ;
24) Дисковод — это устройство для:
а) обработки команд исполняемой программы; б) чтения/записи данных с внешнего носителя;
в) хранения команд исполняемой программы; г) долговременного хранения информации;
25) В процессе форматирования текста изменяется…
А) размер шрифта Б) параметры абзаца
В) последовательность символов, слов, абзацев Г)параметры страницы
Тест по информатике
1) Чему равен 1 Кбайт?
А) 1000 бит Б) 1000 байт В) 1024 бит Г) 1024 байт
2) Какое устройство обладает наибольшей скоростью обмена информацией?
А) CD-ROM дисковод Б) жесткий диск
В) дисковод для гибких дисков Г) микросхемы оперативной
3) В целях сохранения информации гибкие диски необходимо оберегать от…
А) холода Б) загрязнения
В) магнитных полей Г) перепадов атмосферного давления
4) Системная дискета необходима для…
А) первоначальной загрузки Б) систематизации
операционной системы файлов
В) хранения важных файлов Г) “лечения” компьютера
5) Информационной моделью организации учебного процесса в школе является…
А) правила поведения учащихся Б) список класса
В) расписание уроков 4Г) перечень учебников
6) Каково будет значение переменной Х после выполнения операций присваивания:
А) 5 Б) 6 В) 1 Г) 10
7) В текстовом редакторе при задании параметров страницы устанавливаются…
А) гарнитура, размер, начертание Б) отступ, интервал
В) поля, ориентация Г) стиль, шаблон
8) Чтобы сохранить текстовый файл (документ) в определенном формате необходимо задать…
А) размер шрифта Б) тип файла
В) параметры абзаца Г) размеры страницы
9) В электронных таблицах нельзя удалить…
А) столбец Б) строку В) имя ячейки Г) Содержимое
10) Что называют Битом?
А) размер файла Б) 8байтов В)минимальную единицу информации Г)индекс
11) Клавиша перевода курсора в конец строки - А) Ctrl Б) Alt В) Inset Г) End
12) В каком пункте меню Word можно выбрать альбомный или книжный режим ориентации документа?
А) Файл Б) Правка В) Вид Г) Вставить
13)Какой из следующих сигналов является аналоговым?
А) Сигнал маяка; Б) сигнал SOS; В) кардиограмма; Г) дорожный знак; Д) сигнал светофора.
14) Внутреннее представление информации в компьютере:
А) непрерывно; Б) дискретно; В) частично дискретно, частично непрерывно;
Г) нельзя описать с использованием терминов “дискретно”, “непрерывно”;
15) . Числа в языке Pascal различаются:
А) как натуральные и целые; Б) как целые и вещественные; В) как натуральные и вещественные;
Г) как целые и иррациональные;
16) Антивирусные средства – это программы, позволяющие
А) уничтожить вирус Б) вылечить вирус В) обнаружить и уничтожить вирус
17) Какое логическое действие называется дизъюнкцией?
а) логическое умножение; б)отрицание; в)вычитание; г)логическое сложение.
18) Во время исполнения прикладная программа хранится:
а) в видеопамяти; б) в процессоре; в)в оперативной памяти; г) на жестком диске;
19) Сжатие информации – это
А) уменьшение объёма, занимаемого файлом Б) уменьшение объёма диска
В) уменьшение объёма пространства диска Г) распаковка
20) К какому классу программного обеспечения можно отнести MS Windows?
А) Инструментальная среда. Б) Операционная среда.
В) Операционная система. Г) Язык программирования
21)На языке программирования Турбо Паскаль вывод данных на экран осуществляется с помощью оператора:
А) WRITE, WRITELN. Б) READ, READLN В) PROGRAM. Г) Верного ответа нет.
22) Дисковод – это устройство для:
А) обработки команд исполняемой программы; Б) чтения/записи данных с внешнего носителя;
В) хранения команд исполняемой программы; Г) долговременного хранения информации;
23) Расширение имени файла, как правило, характеризует:
А) время создания файла; Б)объем файла; В) место, занимаемое файлом на диске;
Г) тип информации, содержащийся в файле;
24) Информацию, не зависящую от чьего-либо мнения или суждения, называют:
А) достоверной; Б) актуальной; В) объективной; Г) полезной;
25) Текстовый редактор — это:
А) программа, предназначенная для работы с текстовой информацией в процессе делопроизводства, редакционно-издательской деятельности и др.;
Б) программа обработки изображений при создании мультимедийных игровых программ;
В) программа управления ресурсами персонального компьютера при создании документов;
Г) программа автоматического перевода текста на символических языках в текст, записанный с использованием машинных кодов;
Инструмент проще, чем машина. Зачастую инструментом работают руками, а машину приводит в действие паровая сила или животное.
Компьютер тоже можно назвать машиной, только вместо паровой силы здесь электричество. Но программирование сделало компьютер таким же простым, как любой инструмент.
Процессор — это сердце/мозг любого компьютера. Его основное назначение — арифметические и логические операции, и прежде чем погрузиться в дебри процессора, нужно разобраться в его основных компонентах и принципах их работы.
Как устроен процессор компьютера
В состав ЦП входит небольшое количество различных элементов. Каждый из них выполняет свое действие, происходит передача данных и управления. Обычные пользователи привыкли отличать процессоры по их тактовой частоте, количеству кэш-памяти и ядрам. Но это далеко не все, что обеспечивает надежную и быструю работу. Стоит уделить отдельное внимание каждому компоненту.
Видеоядро
Благодаря внедрению в процессор видеоядра он выполняет роль видеокарты. Конечно, по мощности он с ней не сравнится, но если вы покупаете CPU для несложных задач, то вполне можно обойтись и без графической карточки. Лучше всего встроенное видеоядро показывает себя в недорогих ноутбуках и дешевых настольных компьютерах.
В этой статье мы подробно разобрали из чего состоит процессор, рассказали о роли каждого элемента, его важности и зависимости от других элементов. Надеемся, что эта информация была полезна, и вы узнали новое и интересное для себя из мира CPU.
итоговый тест по информатике за курс 9 класса на 6 вариантов с ответами.
Тактирование процессора
Быстродействие компьютера определяется тактовой частотой его процессора. Тактовая частота — количество тактов (соответственно и исполняемых команд) за секунду.
Частота нынешних процессоров измеряется в ГГц (Гигагерцы). 1 ГГц = 10⁹ Гц — миллиард операций в секунду.
Чтобы уменьшить время выполнения программы, нужно либо оптимизировать (уменьшить) её, либо увеличить тактовую частоту. У части процессоров есть возможность увеличить частоту (разогнать процессор), однако такие действия физически влияют на процессор и нередко вызывают перегрев и выход из строя.
Кэш-память
Быстродействие ЦП зависит от его возможности максимально быстро выбирать команды и данные из памяти. За счет кэш-памяти сокращается время выполнения операций благодаря тому, что она играет роль временного буфера, обеспечивающего мгновенную передачу данных CPU к ОЗУ или наоборот.
Основной характеристикой кэш-памяти является ее различие по уровням. Если он высокий, значит память более медленная и объемная. Самой скоростной и маленькой считается память первого уровня. Принцип функционирования данного элемента очень прост – CPU считывает из ОЗУ данные и заносит их в кэш любого уровня, удаляя при этом ту информацию, к которой обращались давно. Если процессору нужна будет эта информация еще раз, то он получит ее быстрее благодаря временному буферу.
Поток инструкций
Современные процессоры могут параллельно обрабатывать несколько команд. Пока одна инструкция находится в стадии декодирования, процессор может успеть получить другую инструкцию.
Однако такое решение подходит только для тех инструкций, которые не зависят друг от друга.
Если процессор многоядерный, это означает, что фактически в нём находятся несколько отдельных процессоров с некоторыми общими ресурсами, например кэшем.
Системная шина
По системной шине CPU соединяются устройства входящие в состав ПК. К ней напрямую подключен только он, остальные элементы подсоединяются через разнообразные контроллеры. В самой шине присутствует множество сигнальных линий, через которые происходит передача информации. Каждая линия имеет свой собственный протокол, обеспечивающий связь по контроллерам с остальными подключенными компонентами компьютера. Шина имеет свою частоту, соответственно, чем она выше, тем быстрее совершается обмен информацией между связующими элементами системы.
Память (ОЗУ)
ОЗУ (оперативное запоминающее устройство, англ. RAM) — это большая группа этих самых регистров, соединённых вместе. Память у такого хранилища непостоянная и данные оттуда пропадают при отключении питания. ОЗУ принимает адрес ячейки памяти, в которую нужно поместить данные, сами данные и флаг записи/чтения, который приводит в действие триггеры.
Прим. перев. Оперативная память бывает статической и динамической — SRAM и DRAM соответственно. В статической памяти ячейками являются триггеры, а в динамической — конденсаторы. SRAM быстрее, а DRAM дешевле.
Система прерываний процессора.
Каким образом, в таком ритме работы, процессор узнает, откуда приходят данные — от клавиатуры или от мыши, от монитора или от принтера? А может быть от микроволновой печи? И как с такими данными работать?
Для этого используются прерывания, которых существует 256 видов. Прерывания прерывают работу процессора над текущим заданием и направляют его на выполнение другой программы.
Предположим, мы решили подключить к компьютеру микроволновую печь. Выберем для нее какое-нибудь прерывание, не используемое другим устройством, например «103». Когда микроволновая печь захочет обратить на себя внимание процессора, она пошлет к нему сигнал и число 103. Процессор получит число и заглянет в специальную область памяти- вектор прерываний, где найдет адрес руководства по работе с микроволновой печью и начнет работать с этим устройством.
Новые сигналы прерываний могут временно приостановить работу текущей программы, и вернуться к ней по окончании работы с пришедшим прерыванием. Что было бы, если бы процессор работал не со скоростью сотни миллионов байтов в секунду, а в привычном для человека ритме. Как часто получал бы он сигналы?
- Сигналы от клавиатуры он получал бы один раз в десять лет. Обработка слова «компьютер» занимала бы почти 100 лет.
- Данные от мыши — один раз в год. Перемещение указателя мыши из одного угла экрана в другой заняло бы тысячелетие.
- Данные, поступившие по телефонным проводам через модем, — один раз в сутки. Прием и обработка одной страницы текста занимали бы 5-7 лет.
- Данные от гибкого диска — один символ в несколько часов.
- Данные от жесткого или лазерного диска — один байт в час.
Архитектура
Внутренняя конструкция ЦП часто отличается друг от друга, каждому семейству присущ свой набор свойств и функций – это и называется его архитектурой. Пример конструкции процессора вы можете наблюдать на изображении ниже.
Но многие под архитектурой процессора привыкли подразумевать немного другое значение. Если рассматривать ее с точки зрения программирования, то она определяется по его возможности выполнять определенный набор кодов. Если вы покупаете современный CPU, то скорее всего он относится к архитектуре x86.
Основная часть CPU называется ядром, в нем содержатся все необходимые блоки, а также происходит выполнение логических и арифметических задач. Если вы посмотрите на рисунок ниже, то сможете разобрать как выглядит каждый функциональный блок ядра:
- Модуль выборки инструкций. Здесь осуществляется распознавание инструкций по адресу, который обозначается в счетчике команд. Число одновременного считывания команд напрямую зависит от количества установленных блоков расшифровки, что помогает нагрузить каждый такт работы наибольшим количеством инструкций.
- Предсказатель переходов отвечает за оптимальную работу блока выборки инструкций. Он определяет последовательность исполняемых команд, нагружая конвейер ядра.
- Модуль декодирования. Данная часть ядра отвечает за определения некоторых процессов для выполнения задач. Сама задача декодирования очень сложная из-за непостоянного размера инструкции. В самых новых процессорах таких блоков встречается несколько в одном ядре.
- Модули выборки данных. Они берут информацию из оперативной или кэш-памяти. Осуществляют они именно выборку данных, которая необходима на этот момент для исполнения инструкции.
- Управляющий блок. Само название говорит уже о важности данного компонента. В ядре он является главнейшим элементом, поскольку производит распределение энергии между всеми блоками, помогая выполнять каждое действие вовремя.
- Модуль сохранения результатов. Предназначен для записи после окончания обработки инструкции в RAM. Адрес сохранения указывается в исполняющейся задаче.
- Элемент работы с прерываниями. ЦП способен выполнять сразу несколько задач благодаря функции прерывания, это позволяет ему останавливать ход работы одной программы, переключаясь на другую инструкцию.
- Регистры. Здесь хранятся временные результаты инструкций, данный компонент можно назвать небольшой быстрой оперативной памятью. Часто ее объем не превышает несколько сотен байт.
- Счетчик команд. Он хранит в себе адрес команды, которая будет задействована на следующем такте процессора.
Арифметико-логическое устройство
Это устройство, как ни странно, выполняет все арифметические и логические операции, например сложение, вычитание, логическое ИЛИ и т. п. АЛУ состоит из логических элементов, которые и выполняют эти операции.
Большинство логических элементов имеют два входа и один выход.
Ниже приведена схема полусумматора, у которой два входа и два выхода. A и B здесь являются входами, S — выходом, C — переносом (в старший разряд).
Схема арифметического полусумматора
Система команд процессора.
Процессор обрабатывает информацию, выполняя определенные команды. Таких команд может быть более тысячи. У каждой команды есть свой код (номер). Например, есть команда 000, 001, 002 и т.д. Коды всех команд процессора записаны в двоичной форме в специальном документе, который называется системой команд процессора.
У каждого процессора своя система команд, поэтому один и тот же код для, разных процессоров может обозначать разные команды. Если же процессоры имеют ограниченную совместимость, то их рассматривают как семейство. Примером семейства процессоров являются все процессоры Intel. Их родоначальником был процессор Intel 8086, на базе которого был сделан первый IBM PC. Процессоры семейства совместимы «сверху вниз», т.е. новый процессор понимает» все команды своих предшественников, но не наоборот.
Таблица прерываний AMD Atlon 64 X2:
Прерывание | Вид | Описание |
---|---|---|
DMA 02 | Исключительный | Стандартный контроллер гибких дисков |
DMA 04 | Исключительный | Контроллер прямого доступа к памяти |
IRQ 00 | Исключительный | Высокоточный таймер событий |
IRQ 01 | Исключительный | Стандартная (101/102 клавиши) или клавиатура PS/2 Microsoft Natural |
IRQ 03 | Общий | Ethernet-контроллер |
IRQ 04 | Общий | Прочее устройство моста PCI |
IRQ 06 | Исключительный | Последовательный порт (COM1) |
IRQ 08 | Исключительный | Стандартный контроллер гибких дисков |
IRQ 09 | Исключительный | Высокоточный таймер событий |
IRQ 11 | Общий | Microsoft ACPI-совместимая система |
IRQ 13 | Общий | SM контроллер шины |
IRQ 11 | Исключительный | Процессор числовых данных |
IRQ 17 | Общий | Realtek RTL8139 Family PCI Fast Ethernet NIC |
IRQ 17 | Общий | NVIDIA GeForce 7600 GT |
IRQ 18 | Общий | Стандартный OpenHCD USB хост-контроллер |
IRQ 22 | Общий | Стандартный двухканальный контроллер PCI IDE |
IRQ 22 | Общий | Стандартный расширенный PCI — USB хост-контроллер |
IRQ 23 | Общий | Стандартный двухканальный контроллер PCI IDE |
IRQ 23 | Общий | Стандартный контроллер гибких дисков |
Всю таблицу выписывать нет смысла, так, как она очень обьемная. Посмотреть свою таблицу прерываний вы можите через программу EVEREST, заходим во вкладку Устройства, и выбираем Ресурсы устройств.
Все процессоры можно разделить на:
- Процессоры с расширенной системой команд (CISC — процессоры).
- Процессоры с сокращенной системой команд (RISC — процессоры).
Первый тип процессоров характеризуется небольшим числом регистров, но большим количеством команд, более длинным форматом их записи в байтах и, соответственно, более медленной работой. Такие процессоры используются в универсальных вычислительных системах и являются стандартом для микрокомпьютеров.
Второй тип процессоров характеризуется меньшим количеством команд и, соответственно, более высоким быстродействием. Но сложные операции в этом случае приходится разбивать на последовательность простейших команд, что не всегда эффективно. Поэтому такие процессоры используются в специализированных вычислительных системах, ориентированных на выполнение однообразных операций.
• монитор, системный блок, клавиатура, "мышка"
• память, центральный процессор, устройства ввода и вывода
• центральный процессор, видеомонитор, клавиатура
• дисковод, принтер, монитор, системный блок
2 К характеристике ЭВМ НЕ относится
3 За единицу измерения кол-ва информации принят:
4 Правильный порядок возрастания единиц измерения информации
• байт, Кбайт, Мбайт, Гбайт
• бит, байт, Гбайт, Кбайт
• Кбайт, Гбайт, Мбайт, байт
• байт, Мбайт, Кбайт, Гбайт
5 Современный компьютер – это
• устройство для обработки текстов
• многофункциональное устройство для работы с информацией
• быстродействующее вычислительное устройство
• устройство для хранения информации
6 Из какого устройства процессор выбирает команды
• внешних запоминающих устройств
7 Память ЭВМ служит для:
• хранения программ и данных
• хранения данных и выполняемой программы
8 Основная функция центрального процессора
• управление вычислительным процессом
• обработка данных и управление вычислительным процессом
• хранение и передача результата работы программы
9 К устройству ввода НЕ относится
10 Что НЕ является основным устройством ЭВМ
Современные процессоры имеют форму небольшого прямоугольника, который представлен в виде пластины из кремния. Сама пластина защищена специальным корпусом из пластмассы или керамики. Под защитой находятся все основные схемы, благодаря им и осуществляется полноценная работа ЦП. Если с внешним видом все предельно просто, то, что касается самой схемы и того, как устроен процессор? Давайте разберем это подробнее.
Регистры
Регистр — минимальная ячейка памяти данных. Регистры состоят из триггеров (англ. latches/flip-flops). Триггеры, в свою очередь, состоят из логических элементов и могут хранить в себе 1 бит информации.
Прим. перев. Триггеры могут быть синхронные и асинхронные. Асинхронные могут менять своё состояние в любой момент, а синхронные только во время положительного/отрицательного перепада на входе синхронизации.
По функциональному назначению триггеры делятся на несколько групп:
- RS-триггер: сохраняет своё состояние при нулевых уровнях на обоих входах и изменяет его при установке единице на одном из входов (Reset/Set — Сброс/Установка).
- JK-триггер: идентичен RS-триггеру за исключением того, что при подаче единиц сразу на два входа триггер меняет своё состояние на противоположное (счётный режим).
- T-триггер: меняет своё состояние на противоположное при каждом такте на его единственном входе.
- D-триггер: запоминает состояние на входе в момент синхронизации. Асинхронные D-триггеры смысла не имеют.
Для хранения промежуточных данных ОЗУ не подходит, т. к. это замедлит работу процессора. Промежуточные данные отсылаются в регистры по шине. В них могут храниться команды, выходные данные и даже адреса ячеек памяти.
Принцип действия RS-триггера
Два основных компонента процессора
Принцип работы процессора.
Процессор является одним из тех устройств, которые все время должен работать. Процессор ПК не может быть выключен. Даже если на наш взгляд процессор ничего не делает, все равно выполняется какая-то программа.
Процессор работает, по сравнению с другими устройствами компьютера, с наибольшей скоростью. И самыми медленными по сравнению с ним являются внешние устройства, в том числе и человек. Так, например, работая с клавиатурой, человек отправляет в компьютер в среднем один байт в секунду (нажимает на одну клавишу в секунду). Процессор обрабатывает такую и формацию за 0,000001 секунды. А что же делает процессор в остальное время, если он не может выключаться? А в остальное время он может получать сигналы от мыши, от других компьютеров, от гибких и жестких дисков. Он успевает несколько раз в течение секунды подзарядить оперативную память, обслужить внутренние часы компьютера, отдать распоряжение, как правильно отображать информацию на экране, и выполнить множество прочих дел.
Выполнение инструкций
Инструкции хранятся в ОЗУ в последовательном порядке. Для гипотетического процессора инструкция состоит из кода операции и адреса памяти/регистра. Внутри управляющего устройства есть два регистра инструкций, в которые загружается код команды и адрес текущей исполняемой команды. Ещё в процессоре есть дополнительные регистры, которые хранят в себе последние 4 бита выполненных инструкций.
Ниже рассмотрен пример набора команд, который суммирует два числа:
- LOAD_A 8 . Это команда сохраняет в ОЗУ данные, скажем, . Первые 4 бита — код операции. Именно он определяет инструкцию. Эти данные помещаются в регистры инструкций УУ. Команда декодируется в инструкцию load_A — поместить данные 1000 (последние 4 бита команды) в регистр A .
- LOAD_B 2 . Ситуация, аналогичная прошлой. Здесь помещается число 2 ( 0010 ) в регистр B .
- ADD B A . Команда суммирует два числа (точнее прибавляет значение регистра B в регистр A ). УУ сообщает АЛУ, что нужно выполнить операцию суммирования и поместить результат обратно в регистр A .
- STORE_A 23 . Сохраняем значение регистра A в ячейку памяти с адресом 23 .
Вот такие операции нужны, чтобы сложить два числа.
Все данные между процессором, регистрами, памятью и I/O-устройствами (устройствами ввода-вывода) передаются по шинам. Чтобы загрузить в память только что обработанные данные, процессор помещает адрес в шину адреса и данные в шину данных. Потом нужно дать разрешение на запись на шине управления.
У процессора есть механизм сохранения инструкций в кэш. Как мы выяснили ранее, за секунду процессор может выполнить миллиарды инструкций. Поэтому если бы каждая инструкция хранилась в ОЗУ, то её изъятие оттуда занимало бы больше времени, чем её обработка. Поэтому для ускорения работы процессор хранит часть инструкций и данных в кэше.
Если данные в кэше и памяти не совпадают, то они помечаются грязными битами (англ. dirty bit).
Сокет (разъем)
Благодаря тому, что процессор имеет собственный разъем (гнездовой или щелевой), вы можете легко заменить его при поломке или модернизировать компьютер. Без наличия сокета ЦП просто бы впаивался в материнскую плату, усложняя последующий ремонт или замену. Стоит обратить внимание – каждый разъем предназначен исключительно для установки определенных процессоров.
Часто пользователи по невнимательности покупают несовместимые процессор и материнскую плату, из-за чего появляются дополнительные проблемы.
Хранение информации — регистры и память
Как говорилось ранее, процессор выполняет поступающие на него команды. Команды в большинстве случаев работают с данными, которые могут быть промежуточными, входными или выходными. Все эти данные вместе с инструкциями сохраняются в регистрах и памяти.
Устройство управления
Устройство управления (УУ) помогает процессору контролировать и выполнять инструкции. УУ сообщает компонентам, что именно нужно делать. В соответствии с инструкциями он координирует работу с другими частями компьютера, включая второй основной компонент — арифметико-логическое устройство (АЛУ). Все инструкции вначале поступают именно на устройство управления.
Существует два типа реализации УУ:
- УУ на жёсткой логике (англ. hardwired control units). Характер работы определяется внутренним электрическим строением — устройством печатной платы или кристалла. Соответственно, модификация такого УУ без физического вмешательства невозможна.
- УУ с микропрограммным управлением (англ. microprogrammable control units). Может быть запрограммирован для тех или иных целей. Программная часть сохраняется в памяти УУ.
УУ на жёсткой логике быстрее, но УУ с микропрограммным управлением обладает более гибкой функциональностью.
Читайте также: