Процессор или обработчик данных – сегодня это одна из главнейших частей компьютерной системы. Он призван обрабатывать данные при помощи подаваемых пользователем команд. Однако усилия по обработке относятся в большей мере к вычислительным процессам – процессы вычисления целочисленных выражений и выражений с плавающей точкой – или вещественных чисел, а также логические сравнения, обработка поступающих команд. Если говорить о графике и о расчете графических изображений, то центральный процессор в современных компьютерах этим не занимается. Такого рода вычислениями занимаются графические процессоры видеокарт, представляющих собой мини-компьютер в компьютере.

Современный процессор чрезвычайно сложное устройство, объединяющее в себе миллионы транзисторов. На сегодня существует несколько типов процессоров: CISC-архитектура, RISC-архитектура и MISC-архитектура. Первый тип процессоров считается «полной» моделью, у которой полный набор команд для выполнения тех или иных задач, а вот процессоры RISC-архитектуры характеризуются укороченным набором команд и представляют собой обработчики с полноценными инструкциями к действию. К примеру, инструкция как вкрутить лампочку пошагово будет абсолютно точно расписана в риск-модели, а вот в сиск-модели многие шаги из этой инструкции будут не упущены, а «вложены» так сказать по умолчанию в другие команды инструкции. MISC-архитектура – это эволюция RISC-архитектуры, которая считается более простой, чем CISC.

Важнейшим решением повлекшим за собой рост производительности процессора послужило решение о производстве центральных процессоров на основе так называемой суперскалярной архитектуры. Эта архитектура позволяет ЦП работать в режиме не последовательного, а параллельного исполнения команд. Чтобы процессор не простаивал и не ожидал выполнения необходимой команды, он с некоторых пор может выполнять сразу несколько независимых друг от друга команд. Однако если текущая команда требует исполнения некой команды, от которой зависит результат очередных вычислений, то такая команда, конечно же, не запускается, а ожидает конечного результата от исполняемой команды, результат которой важен в исполнении текущей.

Наверное, каждый из нас понимает насколько важным оказался вклад в развитие современного общества Генри Форда – отца современного конвейерного производства. Конвейер пробрался сегодня и в процессор. Конвейерная архитектура процессоров позволяет им быть еще более производительными, так как за один такт в процессоре происходит обработка нескольких команд. При этом одна команда сходит с конвейера, вторая находится в процессе исполнения, а третья подается на конвейер в исполнение. Обработка команд делится на стадии, которых не может быть слишком мало или слишком много, чтобы конвейер мог нормально работать. Как правило, таких стадий не более 30, иначе при большем количестве процессор может начать простаивать в ожидании исполнения множества команд, а если же таких стадий будет мало (меньше 15), то процессор может не задействовать все свои возможности, а это вновь снижение производительности.

Об основных элементах архитектуры процессора или о его основных технических характеристиках поговорим в следующей статье....