CARACTERISTICILE MICROPROCESORULUI

CARACTERISTICILE MICROPROCESORULUI

Frecventa este cea mai comuna caracteristica a unui procesor, si este in relatie direct proportionala cu puterea sa de calcul. Unitatea de masura a frecventei este ciclul pe secunda (Hertz-ul).

Un procesor mai este caracterizat si de dimensiunea magistralei de date, care se masoara in biti. Cu cat aceasta este mai mare, evident, fluxul informatiilor tranzitate si prelucrate va fi mai mare, procesoarele actuale dispunand de o magistrala pe 64 de biti, inaugurata de Pentium. Cresterea frecventei microprocesorului este principalul mijloc de a creste performantele.

Datorita diferentei de arhitectura intre diferitele generatii de procesoare, puterea de calcul poate varia in cazul a doua procesoare cu aceeasi frecventa dar apartinand unor generatii diferite. De aceea, capacitatea de calcul a unui Pentium 100 MHz ar fi apropiata de cea a unui ipotetic 486 la 200 MHz. Un exemplu recent il constituie performanta medie a lui Pentium 4 2000 MHz, care este sensibil egala cu a unui AMD Athlon 1600 MHz.

Frecventa unui procesor este direct legata de marimea circuitelor interne. Fabricantul trebuie sa gaseasca un echilibru intre reducerea dimensiunii circuitelor, fapt ce provoaca reducerea caldurii disipate si cresterea frecventei de lucru, frecventa care determina automat si cresterea temperaturii.

Memoria cache

Memoria cache este o memorie de mare viteza, inclusa in totalitate in procesor (la procesoarele actuale) sau pe placa de baza (la primele modele), care pastreaza informatiile si datele cele mai recent utilizate. Aceasta este impartita pe mai multe nivele (levels), in functie de distanta' fata de unitatea de calcul. Astfel, memoria cache level 1 poate fi accesata imediat, fara stadii de asteptare, deoarece lucreaza la viteza procesorului. Memoria cache level 2, este de obicei mai mare si a cunoscut o evolutie marcanta. Initial ea a fost incorporata pe placa de baza si detinea o viteza mica; apoi ea a fost alaturata procesorului, functionand la o viteza fractionata, dar comparabila cu acesta. in final, ea a fost integrata in pastila de siliciu a acestuia, avand astfel o viteza egala cu CPU-ul. Avantajul memoriei cache consta in reducerea timpilor de asteptare, deci in cresterea vitezei de lucru, deoarece memoria RAM a sistemului este mult mai lenta decat procesorul.

Avantajul memoriei cache (level 1 sau level 2) se poate observa usor, dezactivand-o din BIOS. Ca fapt divers, eliminarea L1 cache-ului din orice procesor, oricat de modern ar fi, chiar daca ruleaza la 1 sau 2 GHz, chiar daca detine memorie L2 cache integrata si de dimensiune mare, va produce scaderea performantelor pana aproape de nivelul unui 486.

Arhitecturile RISC si CISC

Aceste arhitecturi definesc felul in care comenzile sunt executate in microprocesor. Arhitectura CISC (Complex Instruction Set Computer) a aparut in primele procesoare, fiind si singura existenta la acea vreme. Cu timpul, cercetatorii au descoperit ca o suita de instructiuni simple se poate executa mai rapid decat o singura instructiune complexa, iar diminuarea numarului de comenzi si a complexitatii lor permite reducerea spatiului utilizat de acestea in procesor, avand ca si consecinta cresterea vitezei de lucru, astfel aparand arhitectura RISC (Reduced Instruction Set Computer). In practica, procesoarele RISC sunt aproximativ de doua ori mai rapide decat omoloagele lor CISC.

Executia super-scalara Super-scalar inseamna posibilitatea de a executa mai multe instructiuni simultan prin integrarea mai multor unitati de calcul. Primul procesor super-scalar din lumea PC, a fost Pentium; acesta integra doua ALU (Arithmetical Logic Unit).

Unelte de dezvoltare

Puterea unui procesor este inutila daca nu exista un program care sa-l exploateze la maxim. Programele sunt scrise cu ajutorul limbajelor de programare, dar progresul lor este relativ lent fata de evolutia procesoarelor, ceea ce atrage un decalaj cvasipermanent intre hardware si software. De exemplu, primul compilator care exploata eficient procesoarele Pentium si Pentium II, o versiune a lui Visual C++, a aparut in 1999, abia dupa doi ani de la lansarea Pentium II si la sase ani dupa aparitia Pentium.

Chiar daca puterea de calcul a procesoarelor a crescut de sute de ori in 15 ani, nu inseamna ca un program de editare de text este de sute de ori mai rapid. O mare parte din aceasta putere de calcul a fost transmisa catre functii din ce in ce mai numeroase si mai complexe, utile de exemplu in aplicatii multimedia.