Определение основных характеристик центрального процессора

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение иркутской области

«Ангарский техникум строительных технологий»

«Определение основных характеристик центрального процессора»

Методические рекомендации

к практической работе

по УД «Технические средства информатизации»

Ангарск, 2015г.

Автор:	Дорош Е.Г., преподаватель информатики
Рецензент:	Лихтер Ирина Исаевна преподаватель информатики высшей квалификационной категории, зав. отделением СПО ГБОУ СПО «Ангарский автотранспортный техникум»

СОДЕРЖАНИЕ

Пояснительная записка………………………………………………..4

Учебно-тематический план …………………………………………...5

Глоссарий………………………………………………………………...5 Теоретические сведения………………………………………………..6 Методические советы и рекомендации к заданиям………………...6 Литература………………………………………………………………17 Приложения……………………………………………………………..18

Пояснительная записка.

Методические указания к практическим занятиям и для самостоятельной работы разработаны в соответствии с рабочей программой учебной дисциплины «Технические средства информатизации», федеральными государственными стандартами для обучающихся 1курса.

В работе рассматриваются основные характеристики процессоров, диагностическая утилита CPU_Z прилагаются задания по практическому применению рассмотренных приложений. Методическое пособие может быть рекомендовано для студентов СПО специальностей «Информационные системы в строительстве», изучающих дисциплину «Технические средства информатизации»

Методические указания предназначены для изучения темы «Определение основных характеристик центрального процессора», содержание которой позволяет:

- научиться определять основные характеристики ЦП

Методические указания содержат необходимые теоретические сведения в виде глоссария терминов, а также пошаговые инструкции и советы по выполнению основных операций. Приведены задания для закрепления теоретического материала на практических занятиях и при самостоятельной работе обучающихся.

Новизна данного методического указания заключается в том, что её содержание выстроено под содержание учебной программы для образовательных учреждений среднего профессионального образования.

Задачи методических указаний научить обучающихся определить основных характеристики ЦП и освоить работу с программой CPU-Z.

Данная методическая разработка содержит учебно-тематический план учебной дисциплины «Технические средства информатизации», пошаговое выполнение работ, список используемой литературы.

Уровень качества усвоения знаний обучающихся оценивается в рамках экзамена.

Учебно-тематический план

Тема 1. Основные конструктивные элементы средств вычислительной техники.	Содержание
	1	Корпуса и блоки питания. Основные типы и стандарты корпусов персональных компьютеров. Типы блоков питания и их конструктивные особенности. Мощность блока питания. Выбор блока питания в зависимости от аппаратной конфигурации персонального компьютера.
	2-3	Центральный процессор. Этапы развития центральных процессоров для персональных компьютеров. Современная технология и архитектурные решения. RISC и CISC технологии. Основные параметры процессоров. 32-х и 64-х разрядные процессоры. 32-х разрядные процессоры основных. Производителей: Intel, AMD, VIA. Сравнительный анализ характеристик современных процессоров. Основные тенденции и перспективы развития
	7-8	Типы и логическое устройство системных плат. Современная архитектура системных плат. Конструктивные особенности и элементы системных плат: шины (ISA, PCI), интерфейсы (IDE, EIDE, SCSI), порты (последовательные и параллельные).
	9	Понятие и основные типы Chipset. Логическая структура и многопроцессорные Chipset. Современные модели системных плат основных производителей.
	14-15	Постоянная и оперативная память, кэш-память. Типы основной памяти компьютеров: постоянная, оперативная, кэш-память. Физическое и логическое устройство основной памяти. Конструкция модулей оперативной памяти. Основные характеристики и влияние типа памяти на производительность вычислительной системы.
	Практические занятия
	4	Определение основных характеристик центрального процессора.
	5	Изучение компонентов системного блока
	6	Подключение процессора. Измерение быстродействия процессора с помощью тестовых программ.
	10	Определение основных параметров и характеристик системной платы.
	11	Подготовка гибкого диска к работе и установка на него операционной системы
	12	Установка конфигурации системы при помощи утилиты CMOS Setup
	13	Тестирование компонентов системой платы диагностическими программами
	16	Определение основных характеристик оперативной памяти.
	17	Установка оперативной памяти. Измерение быстродействия оперативной памяти с помощью тестовых программ.
	Самостоятельная работа обучающихся: повторная работа над учебным материалом (учебная и дополнительная литература, конспекты); ответы на контрольные вопросы: 1. Понятие открытой архитектуры ПК, 2. Виды внутримашинного системного интерфейса, 3. Назначение и примеры локальных шин и шин расширений, 4. Физический состав процессора, 5. Системный набор материнской платы, 6. Маркировка материнской платы, 7. Виды корпусов и блоков питания, 8. Питание ПК: сетевые фильтры, источники бесперебойного питания.

Глоссарий

Наименование	Значение
Тайминг	это временной интервал, за который команда, отправляемая контроллером ОЗУ, выполняется. Измеряется в количестве тактов, которые пропускаются вычислительной шиной, пока идет обработка сигнала.
Дескриптор	обозначение идентификатора, по которому программный процесс найдет (или запишет) конкретный файл в памяти.
СHYPERLINK "http://we-it.net/index.php/zhelezo/protsessory/142-chto-takoe-soket-osnovnye-sokety-protsessorov-amd-i-intel"окет	разъем, место на материнской плате компьютера куда вставляется процессор.
Кэш	промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий информацию, которая может быть запрошена с наибольшей вероятностью.
Видеокарта	устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера (или самого адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора.

Теоретическая часть.

• Основные характеристики процессора

Центральный процессор — ЦПУ (CPU, central processing unit, центральное процессорное устройство) производит арифметические операции, которые необходимы для выполнения программ. ЦПУ координирует работу всех устройств компьютера. Обязательными компонентами микропроцессора является арифметико – логическое устройство и блок управления.

Арифметико – логическое устройство отвечает за выполнение арифметических и логических операций, а устройство управления координирует работу всех компонентов и выполнение процессов, происходящих в компьютере.

Процессор компьютера предназначен для обработки информации. Каждый процессор имеет определенный набор базовых операций (команд), например, одной из таких операций является операция сложения двоичных чисел.

Технически процессор реализуется на большой интегральной схеме, структура которой постоянно усложняется, и количество функциональных элементов (типа диод или транзистор) на ней постоянно возрастает (от 30 тысяч в процессоре 8086 до 5 миллионов в процессоре Pentium II).

Производитель — марка процессора, модель. Главные производители процессоров для ПК — две конкурирующие компании: AMD и Intel, продукция которых несовместима между собой. То есть, один тип процессора нельзя установить в материнскую плату, предназначенную для процессора другого производителя. Для процессоров каждого производителя приобретаются соответствующие материнские платы. Тип разъема — сокет. Среди продукции каждого из выше обозначенных производителей существуют классы процессоров, которые можно объединить по типу сокета, — они имеют одинаковые разъемы и могут устанавливаться в одну и ту же плату, если она поддерживает конкретную модель. Поэтому, если вы планируете менять процессор, вам нужно подобрать для своей платы ЦПУ с подходящим типом разъема — сокетом. Например, если у вас системная плата с Socket-775, то процессор нужно приобретать только с разъемом 775. 

Тактовая частота задает ритм жизни компьютера. Чем выше тактовая частота, тем меньше длительность выполнения одной операции и тем выше производительность компьютера.

Под тактом мы понимаем промежуток времени, в течение которого может быть выполнена элементарная операция. Тактовую частоту можно измерить и определить ее значение. Единица измерения частоты - МГц – миллион тактов в секунду.

Другой характеристикой процессора, влияющей на его производительность, является разрядность. В общем случае производительность процессора тем выше, чем больше его разрядность. В настоящее время используются 18,16-, 32- и 64-разрядные процессоры, причем практически все современные программы рассчитаны на 32- и 64-разрядные процессоры.

Часто уточняют разрядность процессора и пишут, например, 16/20, что означает, что процессор имеет 16-разрядную шину данных и 20-разрядную шину адреса. Разрядность адресной шины определяет адресное пространство процессора, т.е. максимальный объем оперативной памяти, который может быть установлен в компьютере.

В первом отечественном персональном компьютере «Агат» (1985 г.) был установлен процессор, имевший разрядность 8/16, соответственно его адресное пространство составляло 64 Кб. Современный процессор Pentium II имеет разрядность 64/32, т.е. его адресное пространство составляет 4 Гб.

Производительность процессора является интегральной характеристикой, которая зависит от частоты процессора, его разрядности, а так же особенностей архитектуры (наличие кэш-памяти и др.). Производительность процессора нельзя вычислить, она определяется в процессе тестирования, т.е. определения скорости выполнения процессором определенных операций в какой-либо программной среде.

Объем кэш-памяти процессора. Различают кэши 1-, 2- и 3-го уровней. Кэш 1-го уровня имеет наименьшую латентность (время доступа), но малый размер. Кроме того, кэши первого уровня часто делаются многопортовыми. Так, процессоры AMD К8 могли производить 64 бит запись плюс 64 бит чтение либо два 64 бит чтения за такт, в то время как процессоры Intel Core могут производить 128 бит запись и 128 бит чтение за такт. Кэш 2-го уровня обычно имеет значительно большую латентность доступа, но его можно сделать существенно больше по размеру. Кэш 3-го уровня самый большой по объёму и довольно медленный, но всё же он гораздо быстрее, чем оперативная память. В ЦПУ используется два уровня кэш-памяти — дополнительной быстродействующей памяти: кэш первого уровня и кэш второго уровня. Это позволяет повысить производительность ПК благодаря буферу данных между процессором и более медленной основной памятью. В кэш-памяти хранятся копии блоков информации из оперативной памяти, вероятность обращения к которым в ближайшее время велика. Кэш первого уровня (L1) зависит от архитектуры ЦПУ и имеет меньшее время доступа и меньший размер, при этом он одинаковый у процессоров с одним и тем же ядром. Кэш второго уровня (L2) у ЦПУ с одним и тем же ядром может отличаться — разные модели могут иметь разный объем кэш-памяти второго уровня.

Количество ядер процессора определяет количество программ, которые компьютер может запустить без потерь в быстродействии. То есть, многоядерный процессор позволяет одновременно выполнять несколько задач, что существенно повышает производительность компьютера в целом. Необходимо отметить, что ведущие производители ЦПУ, компании AMD и Intel, считают дальнейшее увеличение числа ядер в процессоре одним из самых приоритетных направлений, благодаря которому можно еще больше увеличить производительность ПК.

Технология производства ЦПУ Техпроцесс выражается в нанометрах — нм. Это показатель размера наименьшего отдельного элемента, размещаемого на кристалле ЦПУ. Технологический размер постоянно стремятся уменьшить, так как чем он меньше, тем выше быстродействие и меньше энергопотребление у процессора (используя меньшее напряжение питания, он потребляет меньше мощности и обладает меньшим теплоизлучением). За последнее десятилетие производителям ЦПУ удалось достичь потрясающих результатов:

• 2002-2003 гг. - 90 нм технологический процесс;

• 2004 г. - 65 нм технологический процесс;

• 2005 г. - 50 нм технологический процесс;

• 2006-2007 гг. - 45 нм технологический процесс;

• 2009-2010 гг. - 32 нм технологический процесс;

• в конце 2012 года должно начаться производство по 22 нм технологическому процессу.

При нормальном развитии методик массового производства уже в 2019 году возможно будет осуществлен переход на 5-нм проектные нормы. 

II. Практическая часть

1.Определить тип и характеристики центрального процессора

• На рабочем столе найдите иконку Мой компьютер.

• Через контекстное меню вызовите команду Свойства

• Откройте (если она не открыта) вкладку Общие.

Мой компьютер - Свойства (в контекстном меню) – Общие - My Computerà Propertiesà General

• В открывшемся окне найдите информацию о процессоре

• Приведите в отчёте данные о процессоре и оперативной памяти для Вашего рабочего компьютера в лаборатории и для Вашего домашнего компьютера.

Заполните таблицу 1.

Наименование характеристики	Значение
Фирма производитель процессора:
Семейство процессоров:
Модель процессора:
Частота работы процессора:
Объём оперативной памяти:

:

2. Работа с программой CPU-Z

• Запустите эту программу и рассмотрите открывшиеся окно.

В текущей вкладке (рис.1), можно увидеть подробные характеристики вашего процессора. Здесь присутствуют пункты определяющие имя процессора, сокет, технологию изготовления, напряжение ядра, частоту ядра, множитель и многие другие.

На вкладке «Кэш», можно определить размер каждого из уровней кэша процессора и тип дескриптора, и, соответственно общий объём кэш-памяти процессора.

Теперь переходим на вкладку «Плата» и видим пункты, которые определяют характеристики системной (материнской) платы. Производитель платы, модель,  чипсет и т.д.

Затем идём на вкладку память, где в CPU-Z выводится несколько пунктов по описанию характеристик памяти: тип, объём, количество каналов и тайминги.

В любом модуле оперативной памяти, присутствует чип SPD (Serial Presence Detected), в котором находится информация о рабочих частотах и таймингах памяти, которые необходимы для нормального функционирования модуля. То есть, по сути, на этой вкладке выводятся подробные характеристики каждого модуля памяти по отдельности.

Ну а на вкладке «Графика» вы можете увидеть несколько пунктов - характеристик вашей видеокарты.

Составьте отчет по программе CPU-Z^

III. Дополните таблицу 1, новыми характеристиками процессора: сокет, технологию изготовления, напряжение ядра, частоту ядра, множитель, размер КЭШа и другие.

IV. Ответьте на вопросы:

• Какова структура ЦП?

• Какие типы процессоров вам известны?

• Что входит в состав чипсет?

• Какие характеристики процессора вам известны?

• Что такое кэш-память?

• Какие уровни кэш-памяти вам изветсны?

ЛИТЕРАТУРА

Основные источники:

• Максимов, Н.В. Технические средства информатизации/ Н.В. Максимов, И.И. Попов, Т.Л. Партыка. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2010.

Дополнительные источники:

• Попов, И.И. Вычислительная техника: учеб. пособие/ И.И. Попов, Т.Л. Партыка. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007.

• Колдаев, В.Д. Архитектура ЭВМ: учеб. пособие/ В.Д. Колдаев, С.А. Лупин. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2009.

• Интернет-ресурс «Компьютерные новости – обзор новых комплектующих компьютера» http://razgonu.ru/1838-xarakteristiki-processora.html