Практическая работа № 5-6. Тема «Изучение внутренней структуры микропроцессора». Порядок выполнения. Теоретический материал

Практическая работа № 5-6

Тема «Изучение внутренней структуры микропроцессора»

Цель работы:

- изучить основные характеристики микропроцессоров;

- находить информацию о характеристиках любого микропроцессора

Технические средства: ПО с ПК, редактор MS Word, Google Форма (тест)

Порядок выполнения

1. Изучите теоретический материал

2. Запустить текстовый редактор MS Word и оформить отчет практической работы. Структура отчета: ФИО, номер практической работы, темы и выполненное задание. Для создания схемы воспользоваться (Вставка →Фигуры)

3. Выполнить задание

Теоретический материал

Микропроцессор — это центральный блок персонального компьютера, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

Микропроцессор – microprocessor – процессор, выполненный в одном или нескольких взаимосвязанных полупроводниковых кристаллах интегральных схем.

Микропроцессор - это блок, выполненный в виде интегральной схемы. Состоит из цепей управления, регистров, сумматоров, счётчиков команд, очень быстрой памяти малого объёма.

Первый микропроцессор появился в 1971 г. Фирма INTEL выполнила микропроцессор в виде большой интегральной схемы (БИС). С тех пор различными фирмами выпущено большое количество микропроцессоров.

Микропроцессоры классифицируются:

1. По выполняемым функциям:

Различают универсальные и специализированные микропроцессоры. Универсальные могут реализовывать любой алгоритм, специализированные решают определённый класс задач, например, микропроцессор Intel 8087 – арифметический сопроцессор, выполняющий операции над числами с плавающей запятой.

2. По набору реализуемых команд:

Различают RISC и CISC процессоры. CISC – имеют сложную систему команд: команды выполняются за длительный промежуток времени. RISC – имеют сокращённый набор команд, каждая команда выполняется за один такт.

3. По структуре свойства управления:

Различают устройства управления с жёсткой (схемной) логикой и гибкой (микропрограммной) логикой. В микропроцессорах со схемной логикой каждой команде в кристалле микропроцессора соответствует своя логическая схема, обеспечивающая выполнение команды. Микропроцессор выполняет столько команд, сколько логических схем содержится в кристалле. В микропроцессорах с гибкой логикой команды разбиваются на микрокоманды. Все микрокоманды записаны в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) микрокоманд. Для выполнения команды микропроцессор последовательно извлекает микрокоманды из ПЗУ и выполняет их.

Основные технические характеристики микропроцессоров:

1. Разрядность (бит)– это максимальное количество бит информации, которое микропроцессор обрабатывает параллельно. Разрядность микропроцессора это разрядность его шины данных (ШД)

2. Разрядность шины адреса (ША) – это количество бит информации, передаваемых по шине адреса

3. Адресуемая память (байт) – это количество ячеек памяти, к которым может обратиться микропроцессор.

4. Быстродействие – это количество элементарных операций типа регистр-регистр, которые выполняет микропроцессор за 1 секунду.

5. Тактовая частота микропроцессора - количество импульсов, создаваемых генератором за 1 секунду, измеряется в Герцах (Гц).

6. Технология изготовления – определяет размер одного транзистора на кристалле.

7. Наличие кэш-памяти– это относительнонебольшая (по сравнению с оперативной памятью) быстродействующая память на микросхемах SRAM (статическая память). Кэш-память является дополнительным быстродействующим хранилищем копий блоков информации из оперативной памяти, вероятность обращения к которым в ближайшее время велика. Для программы кэш-память не представляет собой дополнительной адресуемой области памяти. Кэш-память может иметь 3 уровня.

Кэш-память первого уровня (L1 Cache) - самый быстрый, но по объему меньший, чем у остальных (Обычно до 32 Кб). С ним напрямую работает ядро процессора. Кэш память 1-го уровня имеет наименьшую латентность (время доступа).

Кэш-память второго уровня (L2 Cache) – объем этой памяти значительно больше, чем кэш память первого уровня (Обычно от 128 Кб до нескольких Мб).

Кэш-память третьего уровня (L3 Cache) – кэш память с большим объемом и более медленный, чем L2 (До нескольких десятков Мб).

Задание

Задание 1. Перенести и заполнить таблицу 1 в MS Word, используя Интернет-ресурсы

Таблица 1.

Поколение процессоров	Типичные представители	Разрядность	Тактовая частота	Отличие предыдущих поколений
Первое поколение
Второе поколение
…
Восьмое поколение

Задание 2. Нарисовать и заполнить схему внутренней структуры микропроцессора

Задание 3. Запустить любой браузер и заполнить таблицу 2 характеристиками перечисленных в ней моделей микропроцессоров.

Таблица 2.

Модель процессора	Тактовые частоты	Разрядность шины данных	Разрядность шины адреса	Объем физически адресуемой памяти
Intel 8086
Intel 80486 DX
Intel Pentium (MMX)
Intel Pentium 4 32-bit
Intel Core 2 Duo
Core i7-980X Extreme

Задание 4. Пройти тест по теме «Микропроцессоры» по ссылке, которая будет отправлена Вам на электронную почту

Задание 5.Ответить на контрольные вопросы.

1. Для чего предназначен микропроцессор ПК?

2. Какие существуют классификации микропроцессоров?

3. Перечислите характеристики микропроцессоров, поясните их

4. Кэш-память, назначение, уровни.