PROCESORI

1. PROCESORI

2. O Procesorima • CPU (Central Processing Unit)je srce svakog računara • Iako centralni procesor nije jedini procesor (njega imaju grafičkai zvučna karticakao mnogi drugi delovi) pod imenom procesor najčešće se misli na CPU • Procesor spolja izgleda veoma jednostavno, ipak on je u svojoj unutrašnjosti jako kompleksan, jer je napravljen od stotinama miliona tranzistora koji su smješteni na jednom čipu.

3. Istorija • Po mnogima prvi čip koji se moze nazvati procesorom napravljen je 1971. Intel 4004, koji je doduše mogao samo da sabira i oduzima, ali su po prvi put na jedan čipsmestili silna integrisana kola i tranzistore,

4. Performanse i Trendovi • Kod strijih procesora npr. 8088 bilo je potrebno da prodje 15 taktova da bi se izvrsila jedna instrukcija a, 80 taktova da se izvrsi 16-obitno mnozenje. • Kako se br tranzistora povećavao (po Murovom zakonu) povećavala se i brzina procesora • Poslednjih godina u dizajnu procesora najaktuelniji su procesori sa 64-bita • These processors can execute about one billion instructions per second • Procesori sa 64 bita su sa nama od 1992 ali će u 21 veku postati standard. Intel i AMD imaju svoje 64-vorobitne cipove. Oni imaju 64vorobitne ALU, registre i magistrale . • Njihova najveća prednost jeste veći adresni prostor. 32bitni procesori mogu da pristupe samo nekoliko gigabajta 2,3 Ram memorije. Ovo i nije veliki problem za personalne komputere dok pravi probleme serverima.. 64-bit chip nema ova ogranicenja • Brzi pristup hard diskovima., i video karticama

5. Osnovna arhitektura procesora • Da bi smo razumeli kako procesor radi treba zaviriti unutar njega i naravno treba da znamo njegov maternji jezik – asemblerski jezik . • Funkcija svakog procesora je da izvršiniz mašinskih instrukcija koji nazivamo programom • U zavisnosti od instrukcija procesar obavlja tri osnovne operacije: • Pomoću ALU (aritmetičko logičke jedinice), obavlja matematičke operacije. • Premesta podatke sa jedne memoriske lokacije na drugu • Procesor moze da odlučuje i da skače na novi skup instrukcija na osnovu ovih odluka • Procesor salje zahtev kontroleru memorije za memoriju I dobija izvestaj kad ce informacija biti na raspolaganju. Duzina ovog ciklusa varira u zavisnosti od brzine memorije, magistrale itd…

6. Osnovna arhitektura procesora • Na slici je pokazan najjednostavniji mogući procesor gde je moguće objasniti principe rada procesora iako se radi o veoma softificiranom delu računara (ako ne i najkomplikvanijem). Glavni dijelovi procesora su: • Artimetričko logička jedinica (ALU) • Deo zadužen za sve matematičke proracune • Registri • Registri su jednostavni flip-flop, na slici ih imamo 3, ali moderni procesori ih imaju mnogo više. • Program counter (programski brojac) • Deo zadužen, doslovno, za brojanje, shodno naredbi on povecava vrednost za 1, ili je resetira na 0. • Intrukcijski registar i dekoder • Delovi koji kontrolišu sve ostale dijelove procesora • Posle obrade podataka, adresna magistrala šalje adresu memoriji, dok se kroz ulaz i izlaz dobijaju podaci iz memorije, odnosno šalju. Čitanje i pisanje se odnosi na adresiranu memoriju, tj. kada je procesor želi, reset postavlja program counter na 0. • Procesor radi u tesnoj saradnji sa RAM memorijom, ustvari procesor adresira svaki podatak koji ide na memoriju. RAM memorija je veoma brza, i svi podaci u njoj su brzo dostupni, stoga je bitno imati što više RAM memorije jer CPU onda može adresirati mnogo više podataka.

8. Keš memorija • Sve informacije koje obradjuje CPU se upisuju ili citaju iz memorije. Na perfomanse sistema utice to koliko brzo informacije putuju izmedju CPU I memorije. Zbog toga koristimo kes memoriju. • Cache memory is a relatively small amount (normally less than 1 MB) of high speed memory and resides very close to the CPU. It is designed to supply the CPU with the most frequently requested data. It takes a fraction of the time, compared to normal memory, to access cache memory. • Kes memorija prati instrukcije,stavljajuci najcesce zahtevane instrukcije na vrh svoje liste. Ukoliko je kes memorija puna,ona instrukcija sa najmanje zahteva se ispusta (odbacuje). • Danas, vecina kes memorija je sastavni deo CPU.Takodje , moze da se nalazi I izvan CPU (ali u neposrednoj blizini). Kes memorija koja je najbliza CPU je oznacena kao Level1, sledeca najbliza Level2, itd. • Ovo je memorija skrivena za programera, odnosno programer ne može da utiče na nju. Razlog za postojanje keš memorije je taj, što su normalni DRAM čipovi suviše spori u odnosu na frekvenciju takta procesora .

9. Kes memorija • Zato se između DRAM-a i CPU-a implementira brza statička memorija (SRAM), poznata kao keš. • U keš memoriji nalaze se oni sadržaji iz radne memorije kojima se najčešće pristupa. Pri čitanju podataka prvo se proverava da li se podaci nalaze u kešu, a potom, ukoliko ih tu nema pristupa se radnoj memoriji. • Kada čita podatke, CPU traži odgovarajuću adresu u memoriji. Međutim, između procesora i RAM adrese se nalazi keš kontroler. On utvrđuje da li se zahtevani podatak nalazi u SRAM kešu. Ako se nalazi, nastupa tzv. pogodak keša (cache hit). • ako je podatak raspoloživ samo u RAM-u, došlo je do promašaja keša (cache miss).

10. Kes memorija • Kako funkcionise • kada se desi promašaj keša, u SRAM keš treba učitati ne samobajtove zahtevanih podataka, već kompletnu liniju keša iz RAM-a. Vreme pristupa keš memorijipredstavlja vreme koje protekne od izdavanja zahteva od strane procesora za nekim podatkom koji se nalazi u keš memoriji,pa do dobijanj trazenog podatka.

11. Kućište procesora • Kućište za procesor(CPU socket /CPU slot) je u suštini konektor koji povezuje procesor sa maticnom plocom. • Većina procesora pa samim tim i kucista danas ima takozvanu pin grid array strukturu. Pinovi su sa donje strane procesora i ulaze u kućište. Mada postoje i oni sa land grid array-om gde su pinovi na kucistu dok procesor naleze na njih.

12. ZIF socket • ZIFje akronim zazero insertion force, koncept uveden da bi se izbegli moguci problemi pri postavljanju čipa. • Kod običnih kućišta cipovi se prosto uguraju u kućiste.Kada integrisano kolo ima stotine pinova sila kojom čip guramo u kuciste može dovesti do ostećenja. Čak i sa malim brojem pinova vadjenje iz kućista je prilično nepraktično i može da dovede do krivljenja ili lomljenja pinova). • Sa ZIF socket-om, pre postavljanja IC-a, podigne se mala poluga koja omogucava da IC pod sopstvenom težinom legne u kućište. zatim se poluga vraća čime se uspostavlja kontakt sa pinovima i čip ostaje pričvršćen za kućište. • ZIF kućišta su na tržištu od sredine devedesetih, skuplja su i zauzimaju veću površinu ploče. • Iako postoje za razna integrisana kola najviše se koriste za procesore jer su oni od retkih čipova čija cena omogućava ovaj luksuz.

13. Karakteristike ZIF socketa za razlicite Intelove Procesore

14. Napajanje i Disipacija • Performing at higher speed always requires higher power. Reducing processor speed when possible saves power. • New features generally require more transistors, each of which uses power. Turning unused areas off saves power. • As a processor model's design matures, smaller transistors, lower-voltage structures, and design experience reduce power consumption. • CPU koristi najvise energije za razliku od drugih komponenata u racunaru.

16. Hladjenje • Koliko će se procesor grejati zavisi od toga kako je projektovan, od tehnologije u kojoj je izveden kao i od frekvencije i napona na kom radi. • Postoje različiti hladnjaci za procesore ali se u PC-ovima skoro uvek koristi vazdušno hladjenje tj ventilator.

17. Razni modeli Hladnjaka

18. RAM Memorija i Pakovanja • RAM(random-access memory). • Problem kod RAMmemorije je sto se sadrzaj izgubi pri iskljucenju napajanja • Dynamic random access memory (DRAM) is a type of random access memory that stores each bit of data in a separate capacitor. As real-world capacitors are not ideal and hence leak electrons, the information eventually fades unless the capacitor charge is refreshed periodically. Because of this refresh requirement, it is a dynamic memory as opposed to SRAM and other static memory. Its advantage over SRAM is its structural simplicity: only one transistor and a capacitor are required per bit, compared to six transistors in SRAM. This allows DRAM to reach very high density. Since DRAM loses its data when the power supply is removed, it is in the class of volatile memory devices. • Static random access memory (SRAM) is a type of semiconductor memory. The word "static" indicates that the memory retains its contents as long as power remains applied, unlike dynamic RAM (DRAM) that needs to be periodically refreshed. (Nevertheless, SRAM should not be confused with read-only memory • and flash memory, since it is volatile memory and preserves data only while power is continuously applied.) SRAM should not be confused with SDRAM, which stands for synchronous DRAM and is entirely different from SRAM, or with pseudostatic RAM (PSRAM), which is DRAM disguised as SRAM.

19. Sram I dram • Sram je brza od dram memorije zato se koristi za izradu kes memorije. • U SRAM-u se informacija ne smešta u obliku punjenja u kondezatoru kao što je to slučaj sa DRAM memorijom, već sa održava kao stanje flip-flop kola. Takvo flip-flop kolo ima dva stabilna stanja koja mogu biti prebacivana jakim eksternim signalom.

21. SIMM i DIMM • Memory Types • SIMM (Single In-line Memory Modules) • The first SIMMs transferred 8 bits of data at a time and contained 30 pins. When CPU's began to read 32-bit chunks, a wider SIMM was developed and contained 72 pins. • 72 pin SIMMS are 3/4" longer than 30 pin SIMMs and have a notch in the lower middle of the PCB. 72 pin SIMMs install at a slight angle. • DIMM (Dual In-line Memory Modules) • DIMMs allow the ability to have two rows of chips. They are able to contain twice as much memory on the same size circuit board. DIMMs contain 168 pins and transfer data in 64 bit chunks. • DIMMs install straight up and down and have two notches on the bottom of the PCB.

22. SIMM i DIMM • SIMM – 30 pin – 3 inches in length • SIMM – 72 pin – 4 inches in length • DIMM – 168 pin – 5 inches in length • Most older 486 machines will use 30 pin modules. Later model 486 and Pentium machines will probably use 72 pin modules. More recent Pentium machines may have 168 pin.