Конспект лекций Часть 2 Челябинск 2015

Тактовая частота процессора определяет минимальный квант времени, за 
который процессор выполняет некоторую условную элементарную операцию. 
Тактовые частоты измеряются в герцах (мегагерцах, гигагерцах) и определяют 
количественные характеристики производительности компьютерных систем в 
целом. Чем выше тактовая частота, тем быстрее работает центральный процессор. 
В настоящее время технология производства центральных процессоров с 
высокой производительностью предусматривает их работу на очень высоких 
тактовых частотах, вследствие чего устройства необходимо принудительно 
охлаждать. Для принудительного охлаждения процессоров используются 
пассивные системы в виде радиаторов и активные системы в виде радиаторов с 
вентиляторами. Процессоры оснащаются внутренними схемами умножения 
базовой тактовой частоты материнской платы и умножают исходную тактовую 
частоту в несколько раз. 
Тактовая частота системной шины отвечает за передачу информации от 
одного устройства к другому. 
Каждый процессор имеет определенное число элементов памяти, называемых 
регистрами, арифметико-логическое устройство (АЛУ) и устройство управления. 
Регистры используются для временного хранения выполняемой команды, адресов 
памяти, обрабатываемых данных и другой внутренней информации 
микропроцессора. В АЛУ производится арифметическая и логическая, обработка 
данных. Устройство управления реализует временную диаграмму и вырабатывает 
необходимые управляющие сигналы для внутренней работы микропроцессора и 
связи его с другой аппаратурой через внешние шины микропроцессора. 
На данный момент существует несколько направлений в производстве 
микропроцессоров. Они различается принципами построения архитектуры 
процессора. Наиболее распространенными являются архитектуры RISC и CISC. 
Процессоры с архитектурой RISC (Reduced Instruction Set Computers) 
используют 
сравнительно 
небольшой 
(сокращенный) 
набор 
наиболее 
распространенных команд, определенный в результате статистического анализа 
большого числа программ для основных областей применения. Все команды 
работают с операндами и имеют одинаковый формат. Обращение к памяти 
выполняется с помощью специальных команд загрузки регистра и записи. 
Простота структуры и небольшой набор команд позволяют реализовать 
полностью их аппаратное выполнение и эффективный конвейер при небольшом 
объеме оборудования. Арифметику RISC-процессоров отличает высокая степень 
дробления конвейера. Этот прием позволяет увеличить тактовую частоту (а 
значит, и производительность) компьютера: чем более элементарные действия 
выполняются в каждой фазе работы конвейера, тем выше частота его работы. 
RISC-процессоры ориентированы на реализацию возможного ускорения 
арифметических операций, поэтому их конвейеры обладают значительно более 
высоким быстродействием, чем в CISC-процессорах. RISC-архитектура построена 
на 4 основных принципах: 
1. Любая операция должна выполняться за один такт, вне зависимости от ее 
типа. 

---

31 
2. Система команд должна содержать минимальное количество наиболее часто 
используемых простейших инструкций одинаковой длины. 
3. Операции обработки данных реализуются только в формате «регистр – 
регистр» (операнды выбираются из оперативных регистров процессора, и 
результат операции записывается также в регистр; а обмен между оперативными 
регистрами и памятью выполняется только с помощью команд загрузки и записи). 
4. Состав системы команд должен быть удобен для компиляции операторов 
языков высокого уровня.