Главная
Центральный процессор (сокращенно — ЦП, или микропроцессор, или просто процессор) стал одной из важнейших разработок технологии интегральных микросхем за все время ее развития. На первый взгляд центральный процессор является довольно неинтересным устройством — несмотря на свою чрезвычайную сложность, типичный выполняет всего лишь три типа функций: математические вычисления, логические сравнения и обработка данных. Это не слишком большой репертуар для устройства, состоящего из более 50 миллионов транзисторов. Однако главной особенностью этого устройство является не количество выполняемых им функций, а то, что каждая из этих функций является частью программы, которую процессор может читать и выполнять. Изменяя программу, можно заставить процессор выполнять различную работу без необходимости внесения изменений в физические компоненты компьютера.
После рождения концепции центрального процессора разработчики поняли, что одно и то же устройство можно использовать для решения чрезвычайно широкого круга задач, задавая ему нужный набор команд. Эта идея привела к созданию современного компьютера, выделив в виде независимых областей создание аппаратного и программного обеспечения. Самая идея центрального процессора уже давно не является новой. Первые компьютеры с программами, хранящимися на перфокартах и перфолентах, появились в конце 1940-х — начале 1950-х годов. В основе универсальных вычислительных машин и микрокомпьютеров 1960-х — 1970-х годов также находились центральные процессоры. Нотоль-ко интеграция функций центрального процессора в одном кремниевом кристалле (который получил название микропроцессора) в середине 1970-х годов сделала возможным создание персональных компьютеров и привела к взрывному росту скорости и производительности центрального процессора, который продолжается и поныне.
Хотя центральный процессор может выполнять математические вычисления, первоначально в его системе команд не было операций с плавающей запятой. Конечно, вычисления над числами с плавающей запятой можно проводить программным способом, но производительность была слишком мала для приложений, содержащих большой объем! математических вычислений (автоматизированное проектирование, научные програм-и мы, ЗО-графика). Для осуществления высокопроизводительной обработки чисел с плавающей запятой на аппаратном уровне был разработан математический сопроцессор (числовой процессор), который работал совместно с центральным процессором. Если классические математические сопроцессоры реализовывались как отдельные микросхемы (например, модели Intel 8087, 80287 и 80387), то центральные процессоры последующих поколений уже содержали в себе функции математических сопроцессоров. Все современные процессоры содержат в себе блок для вычислений с плавающей запятой.
Производительность компьютера в немалой степени определяется именно центральным процессором. В этой главе приводится описание основных характеристик центральных процессоров различных моделей и производителей, описываются этапы эволюции этих устройств и проблемы, связанные с работой микропроцессоров.
