Урок на тему "Поняття, призначення та характеристики процесорів"

Тема: Поняття, призначення та характеристики процесорів.

Мета: познайомити учнів із поняттям, призначенням та характеристиками процесорів.

Тип уроку: комбінований.

Матеріальне забезпечення: роздатковий матеріал, приклади процесорів, презентація, відеофрагмент, ПК.

Структура уроку:

І. Організаційний момент.

1. Перевірка присутності учнів на уроці.

2. Повідомлення теми, мети та завдань уроку.

II. Мотивація навчальної діяльності учнів.

IІІ. Актуалізація та корекція опорних знань учнів. 

1. Що являє собою материнська плата?
2. Яке призначення материнської плати?
3. Які компоненти розміщуються на МП?
4. Що таке чіпсет?
5. Яке призначення мостів? Чим вони відрізняються?
6. Яким чином підключають жорсткий диск?
7. Де розміщується система охолодження. Покажіть.
8. Які показники якості материнської плати ви знаєте?
9. Які типи слотів вам відомі? Опишіть їх.
10. Яким чином комплектують сучасні материнські плати?
11. Що таке форм-фактор системної плати?

ІV. Пояснення нового матеріалу.  

План:

1.   Поняття та призначення мікропроцесора.

2.   Характеристики процесора.
 
         1. Поняття та призначення мікропроцесора.

В обчислювальній системі може бути декілька паралельно працюючих процесорів; такі системи називають багатопроцесорними.

Процесор – головна мікросхема комп'ютера, його "мозок". Швидкість його роботи визначає швидкодію комп'ютера.

Конструктивно, процесор – це кристал кремнію дуже маленьких розмірів. Процесор має спеціальні комірки, які називаються регістрами. Саме в цих регістрах містяться команди, які виконуються процесором, а також дані, якими оперують ці команди.

Робота процесора полягає у вибиранні з пам'яті у певній послідовності команд та даних і виконанні їх. На цьому і базується виконання програм.

У ПК обов'язково має бути присутній центральний процесор (Central Rpocessing Unit - CPU), який виконує всі основні операції.

2. Характеристики процесора.

Основними параметрами процесорів є:

• тактова частота,
• розрядність,
• робоча напруга,
• коефіцієнт внутрішнього домноження тактової частоти,
• розмір кеш пам'яті.

Тактова частота визначає кількість елементарних операцій (тактів), що виконуються процесором за одиницю часу. Тактова частота сучасних процесорів вимірюється у МГц (1 Гц відповідає виконанню однієї операції за одну секунду, 1 МГц=106 Гц). Чим більша тактова частота, тим більше команд може виконати процесор, і тим більша його продуктивність. Перші процесори, що використовувалися в ПК працювали на частоті 4,77 МГц, а сьогодні робочі частоти найсучасніших процесорів досягли позначки в 3,4 ГГц (1 ГГц = 103 МГц).

Розрядність процесора показує, скільки біт даних він може прийняти і обробити в свої регістрах за один такт. Розрядність процесора визначається розрядністю командної шини, тобто кількістю провідників у шині, по якій передаються команди. Сучасні процесори сімейства Intel є 64-розрядними.

Робоча напруга процесора забезпечується материнською платою, тому різним маркам процесорів відповідають різні материнські плати. Зараз робоча напруга процесорів не перевищує 3,3 В.

Коефіцієнт внутрішнього домноження тактової частоти - це коефіцієнт, на який слід помножити тактову частоту материнської плати, для досягнення частоти процесора. Тактові сигнали процесор отримує з материнської плати, яка з чисто фізичних причин не може працювати на таких високих частотах, як процесор. На сьогодні тактова частота материнських плат складає 100-133 МГц.

Кеш-пам'ять. Обмін даними всередині процесора відбувається набагато швидше ніж обмін даними між процесором і оперативною пам'яттю. Тому, для того щоб зменшити кількість звертань до оперативної пам'яті, всередині процесора створюють так звану надоперативну або кеш-пам'ять. Коли процесору потрібні дані, він спочатку звертається до кеш-пам'яті, і тільки якщо там потрібні дані відсутні, відбувається звертання до оперативної пам'яті. Чим більший розмір кеш-пам'яті, тим більша ймовірність, що необхідні дані знаходяться там. Тому високопродуктивні процесори оснащуються підвищеними обсягами кеш-пам'яті.

Розрізняють кеш-пам'ять першого рівня (виконується на одному кристалі з процесором і має об'єм порядку декілька десятків Кбайт), другого рівня (виконується на окремому кристалі, але в межах процесора, з об'ємом в 1-2 Мбайт) та третього рівня (виконується на окремих швидкодійних мікросхемах із розташуванням на материнській платі і має обсяг один і більше Мбайт).

У процесі роботи процесор обробляє дані, що знаходяться в його регістрах, оперативній пам'яті та зовнішніх портах процесора. Частина даних інтерпретується як власне дані, частина даних - як адресні дані, а частина - як команди. Сукупність різноманітних команд, які може виконати процесор над даними, утворює так звану систему команд процесора. Чим більший набір команд процесора, тим складніша його архітектура, тим довший запис команд у байтах і тим довша середня тривалість виконання команд.

Так, процесори Intel, які використовуються в IBM-сумісних ПК, нараховують більше тисячі команд і відносяться до так званих процесорів із розширеною системою команд - CISC-процесорів (CISC - Complex Instruction Set Computing). На противагу CISC-процесорам розроблено процесори архітектури RISC із скороченою системою команд (RISC - Reduced Instruction Set Computing). При такій архітектурі кількість команд набагато менша, і кожна команда виконується швидше. Таким чином, програми, що складаються з простих команд виконуються набагато швидше на RISC-процесорах.

Зворотна сторона скороченої системи команд полягає в тому, що складні операції доводиться емулювати далеко не завжди ефективною послідовністю простіших команд. Тому CISC-процесори використовуються в універсальних комп'ютерних системах, а RISC-процесори - у спеціалізованих. Для ПК платформи IBM PC домінуючими є CISC-процесори фірми Intel, хоча останнім часом компанія AMD виготовляє процесори сімейства AMD-K6, які мають гібридну архітектуру (внутрішнє ядро цих процесорів виконане по RISC-архітектурі, а зовнішня структура - по архітектурі CISC).

В комп'ютерах IBM PC використовують процесори, розроблені фірмою Intel, або сумісні з ними процесори інших фірм, що відносяться до так званого сімейства x86. Родоначальником цього сімейства був 16-розрядний процесор Intel 8086. В подальшому випускалися процесори Intel 80286, Intel 80386, Intel 80486 із модифікаціями, різні моделі Intel Pentium, Pentium MMX, Pentium Pro, Pentium II, Celeron, Pentium III. Найновішою моделлю фірми Intel є процесор Pentium IV. Серед інших фірм-виробників процесорів слід відзначити AMD із моделями AMD-K6, Athlon, Duron та Cyrix.

Функція зовнішньої полягає в тому щоб захистити ядро (сам кристал кремнію) від механічної взаємодії, забезпечити площу контакту із системою охолодження (радіатором), а також – надати електричний контакт для живлення приладу.

ЦП складається із квадратної пластинки текстоліту, в яку вмонтовано його ядро, а також – виходи електричних контактів, плюс – захист пластини зверху.

Процес виготовлення можна описати так: на тоненьку кремнієву основу через спеціальні «маски» із прорізями наносять слої провідників, напівпровідників та ізоляторів. Після цього подложка розпилюється на квадрати, які забезпечуються контактними площадками.

V. Узагальнення та систематизація знань учнів.

Контрольні питання:

1.     Що таке процес?
2.     Що являє собою процесор?
3.     Що таке регістри?
4.     Перечисліть характеристики процесора. Опишіть їх.
5.     Яким чином здійснюється виготовлення процесорів?

VI. Підсумки уроку.

VII. Домашнє завдання.

1. Опрацювати конспект.
2. ЕНМК «ПМО АЗ ІКМ», навчальний посібник учня.