Тема: «Оценка производительности процессора»

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3

Тема: «Оценка производительности процессора»

1. Цель занятия:

· Закрепить теоретические знания о назначении, работе и параметрах CPU;

· Получить практические навыки при оценке производительности работы CPU.

2. Перечень используемого оборудования:

- Материнская плата и процессоры различных типов;

- ПО CPU-Z;

- ОС ХР.

3. Краткие теоретические сведения:

Процессором является определенная функционально полная совокупность уст­ройств, которая регулирует, управляет и контролирует процесс обработки данных.

Устройство управления (УУ) формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловлен­ные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций; формирует ад­реса слов (ячеек) памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соот­ветствующие блоки компьютера; опорную последовательность импульсов устройство управле­ния получает от генератора тактовых импульсов.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения арифме­тических (обычно это короткие операции — с фиксированной точкой, ФТ) и логических операций над числовой и символьной информацией.

Микропроцессорная память (МПП, или кэш-память 1-го уровня — Ы cache) предна­значена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно ис­пользуемой в ближайшие такты работы машины.

Интерфейсная система микропроцессора предназначена для сопряжения и связи с другими устройствами ПК.

Генератор тактовых импульсов (internal clock) генерирует последовательность элек­трических импульсов, частота которых определяет тактовую частоту микропроцессора — элек­тронные часы реального времени, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени. Таймер подключается к автономному источнику питания — акку­мулятору, и при отключении машины от электросети продолжает работать.

Кроме перечисленных, в конкретных моделях процессоров присутствует ряд дополнительных функциональных устройств (например, блок операций с плавающей точкой, ПТ).

Основная деятельность процессора связана с обработкой команд

Команда, инструкция (instruction) — описание операции, которую нужно выполнить. Каждая команда начинается с кода операции (КОП), содержит необходимые адреса, характери­зуется форматом, который определяет структуру команды.

Команды подразделяются на:

1. арифметические;

2. логические;

3. ввода/вывода;

4. 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. Такт процессора (такт синхронизации) — квант времени, в течение которого осущест­вляется элементарная операция — выборка, сравнение, пересылка данных. Выполнение корот­кой команды обычно занимает пять тактов:

· выборка команды;

· расшифровка кода операции (декодирование);

· генерация адреса и выборка данных из памяти;

· выполнение операции;

· запись результата в память.

Типичная команда содержит:

· код операции (КОП), характеризующий тип выполняемого действия;

· номера индексного (ИР) и. базисного (БР) регистров;

· адреса операндов A1, А2 и т. д.

Классы процессоров. В зависимости от набора и порядка выполнения команд процес­соры подразделяются на два основных класса, отражающих также последовательность развития ЭВМ. Ранее других появились процессоры CISC. Затем с целью повышения быстродействия процессоров были разработаны процессоры RISC, которые характеризуются сокращенным на­бором быстро выполняемых команд. Ряд редко встречающихся команд процессора CISC вы­полняется последовательностями команд процессора RISC.

CISC (complex instruction set computer) есть традиционная архитектура, в которой ЦП использует микропрограммы для выполнения исчерпывающего набора команд. В течение дол­гих лет производители компьютеров разрабатывали и воплощали в изделиях все более сложные и полные системы команд. Однако анализ работы процессоров показал, что примерно 80 % времени выполняется лишь 20 % большого набора команд. Поэтому была поставлена задача оптимизации выполнения небольшого по числу, но часто используемых команд.

В 1974 г. John Cocke (IBM Research) решил испробовать подход, который мог бы суще­ственно уменьшить количество машинных команд в ЦП. В середине 70-х гг. это привело мно­гих производителей компьютеров к пересмотру своих позиций и к разработке ЦП с весьма ог­раниченным набором команд.

RISC (Redused Instuction Set Computer) —процессор, функционирующий с сокращен­ным набором команд. Так, в процессоре CISC для выполнения одной команды необходимо в большинстве случаев 10 и более тактов. Что же касается процессоров RISC, то они близки к то­му, чтобы выполнять по одной команде в каждом такте. Первый процессор RISC был создан корпорацией IBM в 1979 г. и имел шифр IBM 801. В настоящее время процессоры RISC полу­чили широкое распространение. Современные процессоры RISC имеют следующие характери­стики:

· упрощенный набор команд, имеющих одинаковую длину;

· большинство команд выполняются за один такт процессора;

·

· отсутствуют макрокоманды, усложняющие структуру процессора и уменьшающие скорость его работы;

· взаимодействие с оперативной памятью ограничивается операциями пересылки дан­ных;

· уменьшено число способов адресации памяти (не используется косвенная адресация);

· создан конвейер команд, позволяющий обрабатывать несколько из них одновремен­но;

· используется высокоскоростная память.

Новый подход к архитектуре процессора значительно сократил площадь, требуемую для него на чипе. Это позволило резко увеличить число регистров. В современном процессоре RISC уже используется более 100 регистров. В результате процессор на 20—30 % реже обращается к оперативной памяти, что также повысило скорость обработки данных.

4. Задание:

5. Изучить параметры CPU;

6. Изучить порядок замены CPU;

7. Изучить порядок очистки вентилятора CPU;

8. Изучить порядок установки CPU;

9. Оценить производительность работы CPU.

5. Порядок выполнения работы:

5.1 Снимите кулер с процессора. Для этого используйте систему его фиксации на процессорном слоте.

5.2 Снимите радиатор с вентилятора. Снимите наклейку на вентиляторе, которая находится со стороны идущих к вентилятору проводов питания.

5.3 Выньте фиксирующее кольцо, которое удерживает крыльчатку в гнезде.

5.4 Снимите крыльчатку: протолкните её внутрь и вытяните с другой стороны. Протрите лопасти и внутренние части крыльчатки. Протрите внутреннюю часть вентилятора и обмотку мотора.

5.5 Смажьте маслом посадочное гнездо крыльчатки и её стержень. Вставьте крыльчатку в вентилятор и зафиксируйте её кольцом.

5.6 Прикрутите вентилятор к радиатору.

5.7 Определите место метки на гнезде (на материнской плате) и соответствующую метку на центральном процессорном устройстве. Они должны обязательно совпасть.

5.8 Зафиксируйте процессор в гнезде.

5.9 Установите кулер на процессор, зафиксировав его на процессорном слоте с помощью фиксатора.

5.10 Включите компьютерную систему.

5.11 Запустите программу CPU-Z

5.12 Определите тип и температуру процессора и зафиксируйте её в таблицу №1.

5.13 Определите Объём Cache-памяти и зафиксируйте в таблицу №1. Для этого необходимо перейти на вкладку Cache и записать значение параметров Size L-1 и Size L-2.

6. Содержание отчета:

-Форма отчёта — заполненная таблица.

Задание	Выполнено
Порядок замены CPU
Порядок очистки вентилятора CPU
Тип и температура процессора

7. Контрольные вопросы:

1. Перечислите параметры процессора.

2. Опишите порядок замены процессора.

3. Перечислите состав ЦП.

4. Сформулируйте понятие CISC и RISC процессоров.

8. Список литературы

1. Гребенюк Е.И. Гребенюк Н.А. Технические средства информатизации 3-е изд. М: «Академия», 2007г.
2. Мюллер Скотт. Модернизация и ремонт ПК 17 е издание.: Пер. с англ. — М.: ООО “И.Д. Вильямс”, 2007 г.

3. Конспекты лекций по дисциплине «Конструкция и компоновка ПК».

4. Документация к оборудованию.

Дата добавления: 2015-08-28