[[oktatas:számítástechnika:hardver|< Hardver]] ====== CPU ====== * **Szerző:** Sallai András * Copyright (c) 2014, Sallai András * Szerkesztve: 2014, 2015, 2016 * Licenc: [[https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/|CC BY-SA 4.0]] * Web: https://szit.hu ===== A processzorokról ===== ==== Intel ==== A CPU a Central Processor Unit rövidítése, röviden magyarul processzor. ^ Processzor ^ Szóhossz ^ Sebesség ^ Megjelenés ^ Gyártó ^ Megjegyzés ^ | 4004 | 4 bit | - 740 kHz | 1971 | Intel | | 8008 | 8 bit | 500 - 740 kHz | 1972 | Intel | | 4040 | 4 bit | 500 - 740 kHz | 1974 | Intel | | 8080 | 8 bit | 2 - 3,1 MHz | 1974 | Intel | | 8085 | 8 bit | 3-8 MHz | 1977 | Intel | | 8086 | 16 bit | 8-10 MHz | 1978 | Intel | | 8088 | 8 bit | 4,77-16 MHz | 1979 | Intel | | 80186 | 16 bit | 6-25 MHz | 1982 | Intel | | 80286 | 16 bit | 6-25 MHz | 1982 | Intel, IBM, AMD, \\ Harris (Intersil), Siemens AG, Fujitsu | | 80386 | 32 bit | 12-40 MHz | 1985 | Intel, AMD, IBM | 4 GB RAM | | 80486 | 32 bit | 16-100 MHz | 1989 | Intel, IBM, AMD, \\ Texas Instruments, Harris Semiconductor, \\ UMC, SGS Thomson | | Pentium | 32 bit | 60-300 MHz | 1993 | Intel | | Pentium Pro | 32 bit | 150-200 MHz | 1995 | Intel | | Pentium II | 32 bit | 233 - 450 MHz | 1997 | Intel | | Celeron | x86, x86-64 | 266 MHz – 3.6 GHz | 1998 | Intel | ma is gyártják | | Xeon | IA-32, x86-64 | 400 MHz – 4,4 GHz | 1998 | Intel | ma is | | Pentium III | 32 bit | 400 Mhz - 1,4 Ghz | 1999 | Intel | | Pentium 4 | 32 bit | 1,30 GHz - 3,80 GHz | 2000 | Intel | | Itanium | 64 bit | 733 MHz - 2.53 GHz | 2001 | Intel | 1, 2, 4, 8 mag; IA-64; bukott | | XScale | ARMv5 | 133 MHz és 200 MHz | 2002 | Intel és Marvell együtt | mobilra | | Pentium M | 32 bit | 900 MHz - 2,26 GHz | 2003 | Intel | | Pentium D | 32 és 64 bit | 2,66 GHz – 3,73 GHz | 2005 | Intel | | Core | 32 bit és 64 bit | 1.2 GHz - 4.4 GHz | 2006 | Intel | | Pentium Dual-Core | x86-64 | 1.3 GHz – 2.6 GHz | 2006 | Intel | | Core 2 | x86, x86-64 | 1.06 GHz – 3.5 GHz | 2006 | Intel | 1, 2, 4 (2 x 2) mag | | A100 (Stealey, A110) | x86 | 600 MHz, 800 MHz | 2007 | Intel | | | Atom | IA-32, x86-64 | 600 MHz – 2,13 GHz | 2008 | Intel | | Quark | x86 | | 2013 | Intel | hordható eszközök | | Core i3 | | | 2010 | Intel | | Core i5 | | |2009 | Intel | | Core i7 | x86-64 | | 2011 | Intel | ==== AMD ==== Az AMD másodlagos gyártóként lépett a processzorkészítők közzé. ^ AMD processzorok ^^^^^^ ^ Processzor ^ Architektúra ^ Sebesség ^ Megjelenés ^ Gyártó ^ Megjegyzés ^ | Am286 | x86 | 8 – 20 MHz | 1984 | AMD | Intel tervezés | | Am386 | x86 | 20 – 40 MHz | 1991 | AMD | AMD tervezés | | Am486 | x86 | 25 – 120 MHz | 1993 | AMD | AMD tervezés | | Am586 | x86 | 133 – 150 MHz | 1995 | AMD | | | AMD K5 | x86 | 75 MHz – 133 MHz | 1996 | AMD | | | AMD K6 | x86 | 166 – 300 MHz | 1997 | AMD | | | AMD K6-2 | x86 | 266 MHz – 550 MHz | 1998 | AMD | | | K6-III, K6-2+ | x86 | 350 MHz – 550 MHz | 1996 | | | K7, Athlon | x86 | 500 MHz – 2,33 GHz | 1999 | | | AMD Duron - Spitfire | x86 | 600 MHz - 950 MHz | 2000 | | AMD Duron - Morgan | x86 | 900 MHz - 1300 MHz | 2001 | | AMD Duron - Applebred | x86 | 1400, 1600, 1800 MHz | 2003 | | AMD K8 - Athlon 64 | 64 | 1.0 GHz to 3.2 GHz | 2003 | | AMD K8 - Athlon 64 FX | | | 2003 | | AMD K8 - Opteron | | | 2003 | | AMD K8 - Sempron | | | 2004 | | AMD K8L - Turion 64 | x86-64 | 1600 - 2400 MHz | 2005 | | AMD K8 - Athlon 64 X2 | 64 | | 2005 | | AMD Phenom | 64 bit | 1,9 GHz - 3 GHz | 2007 | ==== Zilog ==== A Zilogot az Inteltől kilépett mérnökök alapították. ^ Zilog ^^^^ ^ processzor ^ szóhossz ^ Sebesség ^ Megjegyzés ^ | Z80 | 8 bit | 2,5 MHz | A 8080 Zilog által készített utódja; CISC | Gépek amelyek sikert hoztak számára: * Sinclair ZX 80 * Sinclair ZX81 * Timex * ZX Spectrum ==== Cyrix ==== A Cyrix egy amerika CPU gyártó volt. 1988-ben hozták létre a Texas Instrumentst elhagyó mérnökei. Elsőként x86 kompatibilis processzorokat készítettek 286, 386, 486 és 5x86-os sorozatból. A 6x86-os sorozatot már az IBM-el együtt készítették. A jogot licencelték. A processzorok gyártásában nem volt nagy sikere, ezért koprocesszorok gyártásával kezdett foglalkozni. A céget 1997-ben a National Semiconductor félvezetőgyártó vásárolja fel. ^ Cyrix ^ | 286 | | 386 | | 486 | | 5x86 | | 6x86 | ==== MOS ==== A Commodore C16, C116 és Plus/4 gépekben használták. ^ MOS ^^ ^ Processzor ^ Megjelenés ^ | MOS 6510 | 1985 | ===== Sematikus felépítés ===== {{:oktatas:számítástechnika:hardver:processzor_angolosan.png|}} {{:oktatas:számítástechnika:hardver:processzor.png|}} ===== A processzor részei ===== ==== ALU ==== Aritmetikai és logikai egység. Az ALU feladata az egész számokon végzett **összeadás** és **kivonás**. Vannak olyan megvalósítások is ahol a szorzás és az osztás is, de ezek huzalozása nagyon költséges. A legtöbbször a szorzást és az osztást visszavezetik összeadásra, illetve kivonásra. Feladata a **logikai műveletek** elvégzése: NEM, ÉS, VAGY, KIZÁRÓ VAGY. Feladata a **bitmozgató** utasítások végrehajtása. ==== FPU ==== Lebegőpontos egység. ==== AGU ==== Címszámító egység. ==== Cache ==== Ejtése: [kes] A cache egy ideiglenes tároló, vagy másként gyorsítótár, amely gyorsabb mint a hozzákapcsolt tárolóelem. Így gyorsabban betölthető a processzorba bármely adat. A processzorok egy vagy több cache-t tartalmaznak. Így azoknak azonosítójuk van: * L1 (legkisebb, de leggyorsabb, ált. az processzor órajelén fut) * L2 * L3 (nem minden processzor tartalmaz L3-t. ^ Tárolókapacitások összehasonlítása ^^^^^^ | ~500-4000 GB | ~2-16 GB | 2x 32/64 kB \\ között | AMD 512 Kb – 1 MB között \\ Intel 4-6 MB | max. 16 MB | 1-4 MB | | háttártár | memória | L1 | L2 | L3 | CPU | ==== CU ==== Vezérlőegység. ==== Regiszterek ==== Gyorselérésű-memória. ==== Buszvezérlő ==== A regisztereket és a tárolókat összekötő sínrendszereket vezérli. ===== Szóhossz ===== A processzor szóhossza meghatározza egyszerre mekkora nagyságú adattal tud foglalkozni. Az első Intel processzorok 4 bitesek voltak. Aztán megjelentek a 8, 16 és 32 bites processzorok. Ma (2015) még sok helyen használnak 32 bites processzort, azonban a 64 bites processzorok átveszik a helyüket. {{:oktatas:számítástechnika:hardver:cpu_szohossz.png|}} ===== Egyéb jellemző ===== {{:oktatas:számítástechnika:hardver:processzorokrol.png|}} ===== CISC és RISC processzorok ===== * RISC * Reduced Instruction Set Computing * Csökkentett utasításkészletű számítástechnika * CISC * Complex Instruction Set Computing * Teljes utasításkészletű számítástechnika A RISC processzorok általában beágyazott rendszerekben találhatók meg. ARM, PowerPC, Intel i960, stb. Neves CISC processzorok * Intel 286/386/486/Pentium * Motorola 68000 * DEC VAX Híres RISC processzorok * SUN SPARC RISC * IBM RISC/6000 POWER * DEC 21064 Alpha * HP PA-RISC ===== Regiszterek ===== === A regiszterekről === A regiszterek tulajdonképpen gyors elérésű memóriák. === Regiszterek típusai === * Akkumulátor-regiszter * Adatszámláló regiszter * Utasításregiszter * Utasításszámláló regiszter * Bázis(cím)regiszter * Indexregiszterek * Állapotregiszterek, vezérlő regiszterek * Veremmutató regiszter (Stack Pointer) === Az Intel processzor regiszterei === Egy 16 bites processzor regiszterei: * Általános célú regiszterek * AX, BX, CX, DX * Szegmens regiszterek * CS - Code Segment - Kódszegmens * DS - Data Segment - Adatszegmens * ES - Extra Segment - Extraszegmens * SS - Stack Segment - Veremszegmens * Index regiszterek * SI - Source Index - Forrásindex * DI - Destination Index - Célindex * Egyéb * BP - Base Pinter - Bázismutató * Flag regiszter * IP - Instruction Pointer - Utasításmutató A 16 bites regiszterek: AX, BX, CX, DX, CS, DS, ES, SS, SI, DI, BP, Flag, IP A 32 bites regiszterek nevei elé egy "E" betűt szokás tenni: EAX, EBX, ECX, EDX A 64 bites regiszterek nevei elé egy "R" betűt szokás tenni: RAX, RBX, RCX, RDX ===== Függelék ===== ==== CPU jellemzők ==== === MIPS === * Instructions per second * IPS * utasítás másodpercenként * A IPS függ a más perifériáktól, az utasításoktól * MIPS helyett találták ki a SPECint méréseket * kIPS - ezer (kilo) utasítás per szekundum * MIPS - millió utasítás per szekundum A MIPS ugyanakkor egy 32/64 bites RISC utasításkészletű architektúra neve is. A rövidítése így Interlocked Pipeline Stages. Fejlesztője a MIPS Computer Systems, mostani nevén MIPS Technologies. === SPECint === Általános alkalmazások esetén mért érték. === MFLOPS === * FLOPS * Mega FLoating-point Operations Per Second * használatos még: flops és a flop/s * lebegőpontos műveletek másodpercenként ^ Név ^ Rövidítés ^ FLOPS ^ | kiloFLOPS | kFLOPS | 103 | | megaFLOPS | MFLOPS | 106 | ==== Tranzisztorok ==== ^ Év ^ Kódnév ^ Tranzisztorok száma ^ | 1993 | P5 | 3 100 000 | | 1994 | P54 | 3 200 000 | | 1995 | P54 | 3 300 000 | | 1995 | P6 | 5 500 000 | | 1995 | P6 | 5 500 000 | | 1996 | P54 | 3 300 000 | | 1997 | P6 | 5 500 000 | | 1997 | P55 | 4 500 000 | | 1997 | Klamath | 7 500 000 | | 1998 | P55 | 4 500 000 | | 1998 | Deschutes | 4 500 000 | | 1998 | Covington | 7 500 000 | | 1998 | Mendocino | 19 000 000 | | 1999 | Mendocino | 19 000 000 | | 1999 | Katmai | 9 500 000 | | 1999 | Coppermine | 28 100 000 | | 2000 | Mendocino | 19 000 000 | | 2000 | Coppermine | 28 100 000 | | 2001 | Tualatin | 44 000 000 | | 2000 | Willamette | 42 000 000 | | 2002 | Northwood | 55 000 000 | | 2004 | Prescott | 125 000 000 | ==== Források ==== * http://rays-place.net/Extras/PCTechGuide/02procs.htm (2015) * http://cs50.wiki/Memory (2016) * https://hu.wikipedia.org/wiki/Gyors%C3%ADt%C3%B3t%C3%A1r (2016) * http://www.cpu-world.com/Sockets/index.html (2017) * http://people.inf.elte.hu/csbsabi/ (2017)