Procesor a chipset – maturitní otázka

Proč je zakázané kopírování? 💾 Stáhnout materiálVIP členstvíNahlásit chybu

informatika

 

Otázka: Procesor a chipset

Předmět: Informatika

Přidal(a): Eck

 

 

Procesor a chipset

  • Je jednotkou, která zpracovává téměř všechny data, informace, požadavky, úkoly, které počítač realizuje
  • Mozek počítače, zajišťuje nejdůležitější funkce, řídí činnost PC
  • Součástka, která umí vykonávat strojové instrukce (strojový kód) počítačového programu
  • Procesor vzniká spojením řadiče a ALU vycházející z von Neumannova schématu
  • Registry = důležitou součástí procesoru, kterému slouží pro ukládání mezivýpočtů
  • První procesor CPU vyrobila společnosti Intel
  • Základní architektura CPU se skládá z:
    • ALU – Aritmeticko-Logické jednotky, která vykonává matematické a logické operace
    • Řídící jednotky – přesměrovává a řídí veškeré operace
    • Vnitřní paměti – uchovává data v průběhu výpočetních operací ALU (CACHE); registry – rychlé statické paměti typu RAM
  • Aby byl procesor univerzálně použitelný, zpracovává tyto instrukce ve vlastním strojovém kódu
  • Procesor neustále přijímá a zpracovává vstupní data od aktivních programů či aplikací
  • Každý procesor obsahuje minimálně jedno jádro, ale pro zvýšení výkonu se využívají procesory vícejádrové
  • Procesory používané v počítačích používají dvě základní architektury, které se liší zpracovávanými instrukcemi:
    • CISC – typ architektury mikroprocesorů – označení procesorů s komplexní instrukční sadou – strojové instrukce pokrývají velmi široký okruh funkcí, které by jinak šly naprogramovat pomocí jednodušších již obsažených strojových instrukcí
    • RISC – označení procesorů s redukovanou instrukční sadou, zaměřen na jednoduchou, vysoce optimalizovanou sadu strojových instrukcí
  • Základní stavební jednotkou procesoru je tranzistor zapojený jako spínač, jeho úkolem je měnit stav mezi logickou nulou a jedničkou – v procesoru jich je až miliardy
  • Socket procesoru slouží k propojení procesoru se základní deskou, rozlišujeme základní dva architektury
    • PGA – architektura, kde jsou piny zespod procesoru, které se zasouvají do socketu na základní desce
    • LGA – architektura, kde jsou piny v socketu namísto v procesoru
  • Frekvence procesoru – jak rychle dokáže tranzistor v procesoru změnit stav z logické jedničky na nulu; udává se v Hz; často také označováno jako kmitočet nebo takt procesoru; frekvence je jedním z hlavních faktorů, které ovlivňují výkon procesoru
  • Parametry procesoru:
    • Rychlost – počet operací provedených za jednu sekundu; také označováno jako frekvence
    • Počet instrukčních kanálů – kolik instrukcí dovede procesor vykonat v jednom taktu
    • Šířka slova – max. počet bitů, které je možné zpracovat během jedné operace
    • Interní cache paměť – kapacita rychlé interní cache paměti – vyrovnávací paměť k ukládání mezivýpočtů
    • Počet jader – čím více jader tím dokáže procesor provádět několik operací naráz
    • Patice/socket – potřeba aby byla kompatibilní se základní deskou
  • HyperThreading – technologie využívána výrobcem procesorů Intel, slouží k vytvoření z jednoho fyzického dva logické procesory a tím zrychlí výpočty
  • Simultánní multithreading – technologie využívána výrobcem Procesorů Intel k zvýšení rychlosti výpočtů procesoru
  • Výrobci: Intel, AMD, Samsung, Qualcomm, Apple

 

Čipová sada (Chipset)

  • Je hlavní logický integrovaný obvod základní desky
  • Jeho úkolem je řídit komunikaci mezi procesorem a ostatními zařízeními
  • V dnešní době převažují čipové say, které se dělí na dva integrované obvody
    • Severní most (North bridge)
    • Jižní most (South bridge)
  • North bridge – nazýván obvodem MCH
    • Zajišťuje komunikaci mezi procesorem, operační pamětí, grafickou sběrnicí AGP nebo PCI Express x16 a také zajišťuje spojení s jižním mostem
    • Některé obsahují integrované grafické karty
    • Základní prvek, který určuje rychlost, druh procesorů, jejich množství a druh paměti RAM, který bude použit
    • Hraje roli pokud chceme přetaktovat procesor na vyšší frekvence z důvodu chlazení
  • South bridge – nazýván obvodem ICH
    • Je pomalejší než severní most, umožňuje připojení periferních zařízení k základní desce
    • Obsahuje řadiče disků ATA, SATA, RAID; USB; PS/2 a řídí komunikaci na sběrnici PCI, PCI Express pro připojení rozšiřujících karet
    • Dále je připojen zvukový adaptér, paměťový obvod obsahující BIOS, integrovaný síťový adaptér

 

Chlazení

  • Je nutné nadměrné ztrátové teplo v dostatečném množství odvést z povrchu polovodičového čipu, tedy zajistit vhodné chlazení příslušných počítačových komponent
    • Zdroj, procesor, obvody čipové sady, grafická karta, pevný disk ….)
  • Pasivní chlazení – kovová nepohyblivá součástka, která má na sobě navařená žebra pro zajištění co největší plochy z důvodu lepšího předávání tepla okolnímu vzduchu (vyrobeny buď z mědi(dražší) nebo z hliníku (levnější))
  • Pro zvýšení účinnosti přenosu tepla z povrchu polovodičové součástky na chladič je ve styčných bodech nanesena teplovodivá pasta – vyplnění malých povrchových nerovností styčných ploch mezi součástkou, te které chceme odvádět teplo a chladičem (silikonové, keramické a kovové báze)
  • Aktivní chlazení – prováděno proudícím vzduchem – rotující ventilátor vhání pomocí vhodně tvarovaných lopatek vzduch na pasivní část chladiče, která je v přímém kontaktu s chlazenou komponentou a odvádí od ní teplo
  • Vzduch proudí do pasivu a odvádí teplo pryč – aktivní chlazení je nejčastěji používáno jako doplněk pasivního chlazení procesoru
  • Heatpipe – jedná se o měděnou, nebo ocelovou trubici, která je na obou koncích zavařena nebo zapájeno – uvnitř se nachází malé množství kapalné pracovní látky; při určité teplotě se začne odpařovat pracovní látka; v prostředí s nižší teplotou pára kondenzuje a vznikající kapalina je absorbována knotem za uvolnění tepelné energie
  • Vodní chlazení – tvoří uzavřený okruh ve kterém chladící médium, v tomto případě voda, obíhá ; na jedné stran se přenáší teplo z chlazené komponenty do kapaliny a na druhé straně tuto kapalinu ochlazujeme; voda dokáže odvést více tepla než vzduch

 

Architektury

  • HyperThreading; Intel SpeedStep, AMD Cool’n’Quiet; Výcejádrové 64 bitové architektury; Integrace severního mostu čipové sady do procesoru; Technologie Turbo Boost (INTEL), Turbo Core (AMD)