Как называется элементарная операция из которых состоит выполнение каждой команды процессора

Как называется элементарная операция, из которых состоит выполнение каждой команды процессора?

Здравствуйте вот такая задача на языке программирования питон . Есть какой то список времени и полетов допустим 04:35- Таллинн06:15-Питер06:30 Калинин … град07:29 Сочи 08:00 Урал20:00- Москва Надо написать такую программу чтоб она искала самый забитый слот и выписывала нам время через запятую слот это время меньше 60 минут между полетами здесь это 06:15 06:30 07:29 и 08:00помогите пожалуйста или просто дайте подсказку как сделать.​

Допоможіть!!БУДЬ ЛАСКА. ДАМ 30 БАЛІВ ЧИ БІЛЬШЕ. БУДЬ ЛАСКА! ЗАВТРА ЗДАВАТИ ​
помогите СРОЧНО. ​
помогите СРОЧНО. ​

Нажми на кнопку «Налево», затем на кнопку «Направо» Восстанови проект Алгоритм работы проекта: — когда нажата кнопка «Налево», спрайт плавно идёт нале … во; — когда нажата кнопка «Направо», спрайт плавно идёт направо. пж кто может сказать координаты спрайта Nano

Как называется элементарная операция, из которых состоит выполнение каждой команды процессора?

Правильный ответ на вопрос �� «Как называется элементарная операция, из которых состоит выполнение каждой команды процессора? . » по предмету �� Информатика. Развернутая система поиска нашего сайта обязательно приведёт вас к нужной информации. Как вариант — оцените ответы на похожие вопросы. Но если вдруг и это не помогло — задавайте свой вопрос знающим оппонентам, которые быстро дадут на него ответ!

Помогите с ответом
Фонетический разбор слова редкая
Нет ответа
Дать характеристику элемента F-Фтора элемента номер 9
Нет ответа

Жесткость прорезиненного жгута 7,2*10 в 4 степени Н/м. На какую длину растянется жгут, если на него дейтвует сила 10 кН? Помогите Физика 7 класса. ответ должно получиться: 14 см.

Нет ответа
Биолог беседа на тему разговор по телефону 2 класс
Нет ответа

Составьте предложения с составными именными сказуемыми: рад был встретиться, стал разучивать, обязан беречь, сумел преодолеть, готов был возвратиться, постараюсь сдать, вздумал возвратиться.!

Нет ответа

Главная » Информатика » Как называется элементарная операция, из которых состоит выполнение каждой команды процессора?

Как называется элементарная операция из которых состоит выполнение каждой команды процессора

Основой ПК является центральное процессорное устройство (ЦПУ,CPU) или просто процессор. Процессор – это микросхема, которая вставляется в специальный разъем на материнской плате, и служит для обработки информации и двух видов операций: числовые операции и операции с плавающей точкой. Также в процессоре находится кэш память L1(level 1) и L2(level 2). Она используется для ускорения доступа к данным, находящимся в оперативной памяти.

Microprocessor — процессор, выполненный в одной либо нескольких взаимосвязанных интегральных схемах. Микропроцессор, как и любой другой процессор, является устройством, предназначенным для обработки или передачи данных. Иногда не имеет памяти, средств ввода/вывода данных. Эти задачи решаются внешними (по отношению к микропроцессору) интегральными схемами. Все чаще используются 32- и 64-разрядные микропроцессоры. Последние позволяют значительно увеличивать адресуемую память и размер файлов, с которыми работают.

Наряду с универсальными производятся специальные микропроцессоры. Каждый из них выполняет ограниченный набор функций, но он дешевле и потребляет меньше электроэнергии. На базе микропроцессоров создаются транспьютеры, выполняющие операции не только обработки, но и передачи данных.

1. выращивание кремниевых заготовок и получение из них пластин;
2. шлифование кремниевых пластин;
3. нанесение защитной пленки диэлектрика (SiO2);
4. нанесение фоторезиста;
5. литографический процесс;
6. травление;
7. диффузия;
8. металлизация.

Все перечисленные этапы используются для того, чтобы создать на кремниевой основе сложную структуру полупроводниковых планарных транзисторов (CMOS-транзисторов) и связать их должным образом между собой.

В Германии, в предместье Дрездена, расположена крупнейшая фабрика по производству микропроцессоров компании AMD (Advanced Micro Device), получившая название Fab30, на которой производятся процессоры AMD Athlon XP, Athlon MP, Athlon 64 и AMD Opteron. Фабрика была заложена в 1996 г., и к 2003 г. вложения AMD составили 2,5 млрд долл. На сегодняшний день это самый крупный иностранный проект в восточной части Германии. Про¬цессоры AMD Athlon XP с ядром Thoroughbred производятся на Fab30 с использованием 0,13-микронного технологического процесса на пластинах (wafers) диаметром 200 мм. Наряду с этим на фабрике также выпускаются процессоры с использованием 0,18-микронной технологии (в дальнейшем — 90-нанометровая технология). Производственная мощность фабрики составляет 5 тыс. 200-миллиметровых пластин в неделю, на каждой из которых расположено 315 процессоров (Thoroughbred).

Архитектура и характеристики микропроцессора

Процессором является определенная функционально полная совокупность устройств, которая регулирует, управляет и контролирует соответствующий рабочий процесс. В ПК таким рабочим процессом является процесс обработки данных, а сама совокупность устройств называется процессором. С развитием микроэлектронной технологии и увеличением степени интеграции элементов размешенный в одной электронной схеме (кристалле-чипе) «процессор» стал далее называться «микропроцессором» (МП). По мере развития МП его состав, архитектура и параметры естественно менялись. Центральный процессор ПК IBM и совместимых с ними может быть реализован на микросхемах фирмы Intel, AMD, Cyrix (VIA) или совместимых.

В состав микропроцессора входят несколько типовых компонентов.

УУ формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления, обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций. АЛУ предназначено для выполнения арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.

Основные понятия, связанные с работой процессора.

Команда, инструкция (instruction) — описание операции, которую нужно выполнить. Команды подразделяются на арифметические, логические, ввода/вывода, передачи данных. Каждая команда выполняется в компьютере за один либо несколько тактов.

Цикл процессора — период времени, за который осуществляется выполнение команды исходной программы в машинном виде; состоит из нескольких тактов .

Такт работы процессора — промежуток времени между соседними импульсами (tick of the internal clock) генератора тактовых импульсов , частота которых есть тактовая частота процессора .

Такт процессора (такт синхронизации) — квант времени, в течение которого осуществляется элементарная операция — выборка, сравнение, пересылка данных. Процедура, соответствующая такту, реализуется определенной логической цепью (схемой) процессора, обычно именуемой микропрограммой.

Регистры — устройства, предназначенные для временного хранения данных ограниченного размера. Важной характеристикой регистра является высокая скорость приема и выдачи данных.

Регистры общего назначения (РОН, General Purpose Registers) — общее название для регистров, которые временно содержат данные, передаваемые или принимаемые из памяти.

Регистр команды (РК, Instruction Register IR) служит для размещения текущей команды, которая находится в нем в течение текущего цикла процессора.

Сумматор — регистр, осуществляющий операции сложения (логического и арифметического двоичного) чисел или битовых строк, представленных в прямом или обратном коде.

1. Микропроцессор. Принцип создания микропроцессора.

1.2 Производство процессоров.

Ни для кого не секрет, что производственные фабрики компании Intel на данный момент являются одними из ведущих фабрик в мире по уровню технической оснащенности.

Технически современный микропроцессор выполнен в виде одной сверхбольшой интегральной схемы, состоящей из нескольких миллиардов элементов — это одна из самых сложных конструкций, созданных человеком. Ключевыми элементами любого микропроцессора являются дискретные переключатели – транзисторы. Блокируя и пропуская электрический ток (включение-выключение), они дают возможность логическим схемам компьютера работать в двух состояниях, то есть в двоичной системе. Размеры транзисторов измеряются в нанометрах. Один нанометр (нм) – это одна миллиардная (10−9) часть метра.

Основную часть работы при создании процессоров делают вовсе не люди, а роботизированные механизмы – именно они туда-сюда таскают кремниевые пластины. Цикл производства каждой пластины может доходить до 2-3 месяцев. (рис. 4)

Рисунок 4 – Кремниевая пластина

Пластины действительно делаются из песка – по распространённости в земной коре кремний занимает второе место после кислорода. Путем химических реакций оксид кремния (SiO₂) тщательно очищают, делая из «грязного» чистый. Для микроэлектроники нужен монокристалличский кремний – его получают из расплава. Все начинается с небольшого кристалла (который и опускают в расплав) – позже он превращается в специальный монокристаллический «буль» ростом с человека. Далее убираются основные дефекты и специальными нитями (с алмазным порошком) буль нарезается на диски – каждый диск тщательно обрабатывается до абсолютно ровной и гладкой (на атомарном уровне) поверхности. Толщина каждой пластины около 1мм – исключительно для того, чтобы она не ломалась и не прогибалась, то есть, чтобы с ней было можно комфортно работать.

Диаметр каждой пластины составляет ровно 300мм – чуть позже на этой площади «вырастут» сотни, а то и тысячи процессоров. К слову, компании Intel, Samsung, Toshiba и TSMC уже сообщили о том, что занимаются разработкой оборудования, способного работать с 450мм-пластинами (на большей площади поместится больше процессоров, а значит и цена каждого будет ниже).

Рисунок 5 –Поперечное сечение процессора.

Сверху находится защитная металлическая крышка, которая помимо защитной функции, так же выполняет роль тепло распределителя – именно ее мы обильно мажем термопастой, когда устанавливаем кулер. Под тело распределителем находится тот самый кусочек кремния, который выполняет все пользовательские задачи. Еще ниже – специальная подложка, которая нужна для разводки контактов (и увеличения площади «ножек»), чтобы процессор можно было установить в сокет материнской платы. Сам чип состоит из кремния, на котором находится до 9 слоев металлизации (из меди) – именно столько уровней нужно, чтобы по определенному закону можно было

соединить транзисторы, находящиеся на поверхности кремния (так как сделать все это на одном уровне просто невозможно). По сути, эти слои выполняют роль соединительных проводов, только в гораздо меньшем масштабе; чтобы «провода» не закорачивали друг друга, их разделяют слоем оксида (с низкой диэлектрической проницаемостью). Рисунок 6 — Чип из кремния увеличенный в микроскопе.

Как было сказано выше, элементарной ячейкой процессора является полевой транзистор. Первые полупроводниковые изделия были из германия и первые транзисторы изготавливались из него же. Но как только начали делать полевые транзисторы (под затвором которого находится специальный изолирующий слой — тонкая диэлектрическая пленка, управляющая «включением» и «выключением» транзистора), германий тут же «вымер», уступив дорогу кремнию. Последние 40 лет в качестве основного материала для диэлектрика затвора использовался диоксид кремния (SiO₂), что было обусловлено его технологичностью и возможностью систематического улучшения характеристик транзисторов по мере уменьшения их размеров.

Правило масштабирования простое – уменьшая размеры транзистора, толщина диэлектрика должна уменьшаться пропорционально. Так, например, в чипах с техпроцессом в 65нм толщина слоя диэлектрика затвора из SiO₂ составляла порядка 1.2 нм, что эквивалентно пяти атомарным слоям. Фактически, это физический предел для данного материала, поскольку в результате дальнейшего уменьшения самого транзистора (а значит и уменьшения слоя диоксида кремния), ток утечки через диэлектрик затвора значительно возрастает, что приводит к существенным потерям тока и избыточному тепловыделению. В таком случае слой из диоксида кремния перестает быть препятствием для квантового туннелирования электронов, из-за чего пропадает возможность гарантированного управления состоянием транзистора. Соответственно, даже при идеальном изготовлении всех транзисторов (количество которых в современном процессоре достигает нескольких миллиардов), неправильная работа хотя бы одного из них означает неправильную работу всей логики процессора, что запросто может привести к катастрофе – это если учесть, что микропроцессоры осуществляют управление работой практически всех цифровых устройств (от современных сотовых телефонов до топливных

Процесс миниатюризации транзисторов не пошел вопреки законам физики, но и компьютерный прогресс, как мы видим, не остановился. Это значит, что проблему с диэлектриком каким-то образом решили. И ведь действительно решили – при переходе на 45нм компания Intel стала использовать новый материал, так называемый high-k диэлектрик, который заменил бесперспективно тонкий слой диоксида кремния. Слой на базе окиси редкоземельного металла гафния с высоким (20 против 4 у SiO₂) показателем диэлектрической проницаемости k (high-k) стал более толстым, но это позволило сократить ток утечки более чем в десять раз, сохранив при этом возможность корректно и стабильно управлять работой транзистора. Новый диэлектрик оказался плохо совместим с затвором из поликремния, но и это не стало препятствием — для повышения быстродействия затвор в новых транзисторах был выполнен из металла.

Рисунок 7 — ДиэлектрикиSIO₂иHigh-k.

Таким образом, компания Intel стала первой в мире компанией, перешедшей к массовому производству микропроцессоров с использованием гафния. Более того, пальма первенства до сих пор принадлежит корпорации — до сих никто не может воспроизвести эту технологию, т.к. пленка из диэлектрика создается методом атомарного напыления, причем материал наносится последовательными слоями толщиной всего в один атом.

Интересно, после прочтения этих абзацев у вас возникла мысль о том, как миллиарды транзисторов проектируют, делают и умещают на такой маленькой площади? И как это в итоге все работает и, при этом, стоит вполне разумных денег?

В 1965 году один из основателей корпорации Intel, Гордон Мур, зафиксировал эмпирическое наблюдение, ставшее впоследствии знаменитым законом его имени.

Представив в виде графика рост производительности микросхем памяти, он обнаружил

любопытную закономерность: новые модели микросхем разрабатывались спустя равные промежутки времени — примерно 18-24 месяца — после появления их предшественников, а емкость микросхем при этом возрастала каждый раз примерно вдвое.

Рисунок 8 — Графа увеличения количества транзисторов по закону Мура.

Позже Гордон Мура предсказал “закономерность”, предположив, что количество транзисторов в микропроцессорах будет удваиваться каждые два года – собственно, постоянно создавая инновационные технологии, корпорация Intel обеспечивает выполнение закона Мура вот уже более 40 лет.

Количество транзисторов продолжает расти, хотя размеры процессора «на выходе» остаются относительно неизменными. Секрета, опять же, никакого нет – это становится понятным, если взглянуть на следующую зависимость.

Рисунок 9 — Графа уменьшения топологических размеров.

Как указанно (на рис 9 ), раз в два года топологические размеры уменьшаются в 0.7 раз. Как результат уменьшения размеров транзисторов – выше скорость их переключения, ниже цена и меньше потребляемая мощность.

На данный момент компания Intel выпускает процессоры по технологии 32нм. Ключевые технические отличия от технологии 45нм: — используется 9 уровней металлизации — применяется high-k диэлектрик нового поколения (тоже оксид гафния, но со специальными добавками – полученный слой эквивалентен 0.9нм оксида кремния).

Создание нового технологического процесса для создания металлического затвора привело к 22% увеличению производительности всех транзисторов (по сравнению с 45нм), а так же к самой большой плотности элементов, что потребовало самой большой плотности тока.

Производство.

Компания Intel производит процессоры в трех странах – это США, Израиль и Ирландия. На данный момент у компании существует 4 фабрики для массового производства процессоров по технологии 32нм. Это: D1D и D1C в штате Орегон, Fab 32 в штате Аризона и Fab 11X в Нью-Мексико(Рис.10). И в устройстве этих заводов и в их работе есть немало интересных вещей, но об этом я расскажу в следующий раз.

Рисунок 10 — Заводы производства процессоров Intel.

Не надо думать, что с переходом нескольких фабрик на 32нм, все вдруг станет производиться по этому техпроцессу – тем же чипсетам и другим периферийным схемам это просто не нужно – в большинстве случаев в них используется 45нм. Рубеж в 22нм планируется полноценно взять уже в следующем году, а к 2013 с большой вероятностью будет и 16нм. По крайней мере, в этом году уже была сделана тестовая пластина (на 22нм, см.рис 11), на которой была продемонстрирована работоспособность всех элементов, необходимых для работы процессора.

Рисунок 11 — Тестовая пластина изготовленная по 22нм технологии.

Когда закончится эра кремния? Точная дата пока неизвестна, но она определенно не за горами. В технологии 22нм он еще определенно «повоюет», скорее всего и в 16нм останется… а вот дальше начнется самое интересное. Периодическая таблица, в принципе, достаточно большая и выбрать есть из чего ) Но скорее всего, всё упрется не только в химию. Увеличения эффективности работы процессора можно будет добиться либо уменьшение топологические размеры (сейчас так и делают), либо используя другие соединения, обладающие более высокой подвижностью носителей – возможно, арсенид галлия, возможно «нашумевший» и перспективный графен (кстати, у него подвижность в сотни раз выше, чем у кремния). Но и тут есть проблемы. Сейчас технологии рассчитаны на обработку пластин с диаметром в 300мм – нужного для такой пластины количества арсенида галлия просто нет в природе, а графен (ворд настойчиво предлагает писать «графин») такого размера изготовить еще крайне сложно – делать это научились, но много дефектов, проблемы воспроизведения, легирования и т.д.

Скорее всего, следующим шагом станет нанесение монокристаллического арсенида галлия на кремний, а вот потом уже графен. А, возможно, развитие микроэлектроники пойдет не только по пути улучшения технологий, но и по пути развития принципиально новой логики – такое ведь тоже исключать нельзя.

Тик-так.

Процесс изготовления процессоров состоит из двух больших «частей». Для первой нужно иметь саму технологию изготовления, а для второй нужно понимание того, ЧТО изготавливать и как — архитектуру (то как соединены транзисторы). Если одновременно сделать и новую архитектуру и новую технологию, то в случае неудачи будет сложно найти «виновных» — одни будут говорить, что виноваты «архитекторы», другие – что технологи. В общем, следовать такой стратегии очень недальновидно.

В компании Intel введение новой технологии и архитектуры разнесено по времени – в один год вводится технология (и уже отработанная архитектура производится по новой технологии – если что-то пойдет «не так», то виноваты будут технологи); а когда новая техноло`гия будет отработана – архитекторы сделают под нее новую архитектуру и если на отработанной технологии что-то не заработает, то виноваты будут уже архитекторы. Такую стратегию назвали «Тик-так».

«Тик-так» (рис 12) (англ. tick-tock) — экстенсивная стратегия разработки микропроцессоров, анонсированная Intel на конференции IntelDeveloperForum в сентябре 2006. Цикл разработки делится на две стадии — «тик» и «так». «Тик» означает миниатюризацию технологического процесса и относительно небольшие усовершенствования микроархитектуры. «Так» означает выпуск процессоров с новой микроархитектурой, но при помощи существующего технологического процесса. По планам Intel, каждая часть цикла должна занимать примерно год.