HWE_11-20

11. STRUKTURA POČÍTAČE, PROCESORY

• Počítač je zařízení a výpočetní technika, která zpracovává data pomocí předem vytvořeného programu. Současný počítač je elektronický a skládá se z hardwaru, který představuje fyzické části počítače (mikroprocesor, klávesnice, monitor atd.) a ze softwaru (operační systém a programy). Počítač je zpravidla ovládán uživatelem, který poskytuje počítači data ke zpracování prostřednictvím jeho vstupních zařízení a počítač výsledky prezentuje pomocí výstupních zařízení. V současnosti jsou počítače využívány téměř ve všech oborech lidské činnosti.

• Blokové schéma počítače

• Druhy architektur počítače:

  • Harvardská - Je to počítačová architektura, která fyzicky odděluje paměť programu a dat a jejich spojovací obvody. Název pochází z elektromechanického počítače Harvard Mark I. U Harvardské architektury není potřeba mít paměť stejných parametrů a vlastností pro data a pro program. Paměti mohou být naprosto odlišné, mohou mít různou délku slova, časování, technologii a způsob adresování. Je starší než von Neumannova.

  • Von Neumannova - Je to v informatice označení pro jednoduché schéma programovatelného počítače, které používá jednu sběrnici, na kterou jsou připojeny všechny aktivní prvky (Procesor, paměť, vstupy a výstupy). Von Neumannova architektura popisuje počítač se společnou pamětí pro instrukce i data. To znamená, že zpracování je sekvenční oproti například Harvardské architektuře, která je typickým představitelem paralelního zpracování.

• Procesor

Centrální Procesorová Jednotka (CPU). Skládá se z řídící a výkonné

aritmeticko-logické) jednotky. Řídící jednotka zpracovává jednotlivé instrukce uložené

v paměti, přičemž jejich vlastní provádění nad daty má na starosti aritmeticko-logická

jednotka. Vstup a výstup dat zajišťují vst. a výst. jednotky.

• Postup výroby procesorů:

1. Z křemíku se vyrobí ingoty, rozměry ingotu jsou 30-40 cm, výška 2m

2. z ingotu se nařežou plátky (wafer), tloušťka jsou desetiny milimetrů

3. z jednoho waferu se vyrobí stovky čipů

4. vyleptá se struktura (tranzistory) fotolitograficky a po vytvoření tranzistorů se mezi sebou propojí mědí

• Složení CPU:

  • Řadič = řídí činnost podle instrukcí

  • ALU = aritmeticko-logická jednotka - výpočty

  • Registry = “malá RAM” pro mezivýsledky

  • Vnitřní sběrnice = sběrnice uvnitř CPU

  • Vyrovnávací paměť = cache (MB)

  • V/V - GPU

• Parametry:

  • Výrobce (Intel a AMD)

  • Patice

  • Podpora chipsetu

  • Technologie (10um - 14nm)

  • Frekvence (5 MHz - 5 GHz)

  • Počet jader (2 - 64)

  • Grafický procesor

  • Šířka datové sběrnice (4:64)

  • Instrukční sada (CISC - komplexní; RISC - redukovaná)

  • Výkon (W)

  • Velikost cache (MB)

  • Architektura

  • Výpočetní výkon (MIPS)

• Historie vývoje:

  • 1971 - 4004 - první procesor, 4 bit, šváb

  • 1974 - 8080 - 8 bit, šváb

  • 2003 - Athlon 64 - první komerční 64 bit procesor od AMD