CPU

Aktuální verze z 27. 1. 2017, 08:42

Co je CPU?

• Jedná se o procesor, který je hlavní výpočetní jednotkou počítače.
• Běžně se používá i prosté označení procesor, i když pojem procesor může odkazovat i na řídící procesor pevného disku, procesor grafické karty a další typy procesorů.

Parametry procesoru

Technické parametry

• počet jader
• taktovací frekvence (Hz) — dnes řádově GHz
  • CPU throttling... Snižování taktovací frekvence, pokud procesor není využitý. Vede k úspoře energie.
• tepelný výkon (TDP)(W)
• typ patice (socket)
• výkon v testech
  • zaměřených na mat. operace,
  • na zpracování grafiky,...)
• cache (vyrovnávací paměť — L1, L2, L3)
• typ jádra (generace)
• použitá technologie (rozměr mřížky — 22 nm, 14 nm)

Další parametry

• je integrovaný?
• kompatibilita se základní deskou
• instrukční sada (kompatibilita s rodinou procesorů)
• cena

Architektury procesoru

Intel

• Procesory kompatibilní s Intel 8086 (IBM PC).
• Výrobci: Intel, AMD,...
• Obvykle používány ve stolních počítačích a většině notebooků.

ARM

• Procesory pro určené mobilní zařízení.
• Výrobci: Qualcomm, Huawei, Apple, Cortex, Intel,...
• Obvykle používány v mobilních telefonech a tabletech. Některé telefony a tablety ale používají i architekturu Intel Atom

Procesor z pohledu SW

Základní pojmy

Registry

• Paměťové buňky, do kterých se ukládají operandy (hodnoty), se kterými procesor právě počítá.
• Velikost v řádu desítek byte (typicky stejné, jako šířka datové sběrnice nebo kratší).
• Některé mají speciální funkci, jiné obecné.

Instrukční sada

• Jaké instrukce umí procesor zpracovat a jaké binární kódy (posloupnosti nul a jedniček) tyto instrukce označují.

Strojový kód

• Instrukce procesoru a přiřazené kódy

Assembler

• Programovací jazyk, který vznikne tak, že instrukcím strojového kódu přiřadíme písmenné zkratky a doplníme o vytváření proměnných a návěští pro skok a další nezbytné produkty.
• Každý typ procesoru má svůj strojový kód a assembler. Některé typy procesorů ale mohou být kompatibilní. Dnes jsou například procesory Intel a AMD z větší části kompatibilní s procesorem Intel 8080 původního počítače IBM PC.
• Viz také Programovací jazyky.

Typy instrukcí

• Přesuny
• Aritmetické operace
• Logické operace
• Podmínky
• Skok

Assembler — ukázka

• Programování v assembleru jednoduchého procesoru si můžete vyzkoušet na:
  Schweigi.github.io → Assembler Simulator.

; Vypocita n-ty prvek Fibonacciho posloupnosti 
; --------------------------------------------
; Vysledek zustane v registru B a bude na prvnim miste 
;  v pameti vystupu. 
; Bylo by lepsi cislo prevest na ASCII tvar, ale to by chtelo dalsi 
;  proceduru... ;) 

JMP start ; Skok na zacatek kodu. Nasleduje misto pro 
          ; promenne, to chceme preskocit.   

; Promenne: 
poradiPrvku: DB 7 ; Kolikaty prvek Fibonacciho posloupnosti chceme?
vysledek:    DB 0 ; Sem zapisi vysledek 

start:            ; Navesti, na ktere skaceme instrukci JMP

MOV C, [poradiPrvku] ; Ukazatel na promennou konecRady 
MOV A, [vysledek] ; Ulozim do registru A hodnotu promenne 
                  ;  (najdu hodnotu na adrese odkazu)
                  ; Bude to predchozi prvek 
MOV B, [vysledek] ; Totez ulozim do B - bude to aktualni prvek
INC B             ; Zvysim B o 1 

CMP C, 1          ; Pokud je C vetsi nebo rovno jedne...
JAE .zacatekCyklu ; ... skoc na zacatek vypoctu...
JMP .vypis        ; ... jinak muzes zrovna vypsat vysledek 0

.zacatekCyklu: 
ADD A, B          ; Prictu k (A) aktualnimu prvku (B) predchozi, ziskam
                  ;  tim nasledujici prvek (vysledek bude v A)
MOV D, A          ; Prohodim nasledujici prvek na pozici aktualniho...
MOV A, B          ;  a aktualni na pozici predchoziho.
MOV B, D          ; Jako pomocny registr pouziji D.

DEC C             ; Snizim citac C o 1
CMP C, 2          ; Porovnam B s dvojkou
JA .zacatekCyklu  ; Pokud je B > 2, pokracuji v cyklu 

.vypis:
MOV D, vysledek   ; Do registru D dam adresu promenne 
                  ;  "vysledek" 
MOV [D], B        ; Vysledek do promenne "vysledek"  

MOV D, 232        ; Uloz ukazatel na pamet pro vystup 
                  ;  (graficka karta) 
MOV [D], B        ; Vypisu vysledek na vystup

HLT               ; Konec programu

Související stránky

• Programovací jazyky