La capacité de traitement
La capacité de traitement du processeur a une variété d'indicateurs et de paramètres. Il est généralement mesuré par le million d'instructions par seconde (MIPS) le plus rapide. Pour les processeurs dotés de capacités de traitement vectoriel, le nombre maximal de millions de résultats de traitement en virgule flottante (MFLOPS) pouvant être donné par seconde est utilisé pour mesurer. De plus, le débit de données de traitement (PDR) est souvent utilisé pour évaluer les capacités de traitement du processeur. Le débit de traitement des données (PDR) est défini comme le produit du nombre moyen de bits transmis par instruction et du débit moyen de traitement des instructions. Dans les premiers ordinateurs, la structure du processeur était centrée sur l'unité arithmétique, et la plupart d'entre eux utilisaient le travail en série. La transmission des données d'entrée-sortie (E/S) doit passer par l'unité arithmétique. Alors que les appareils électroniques à semi-conducteurs remplacent les appareils électroniques à vide, la capacité de traitement des données de l'unité centrale de traitement (CPU) a été considérablement améliorée. La vitesse de transfert des données des périphériques électromécaniques n'est plus comparable à celle-ci. Par conséquent, le composant de contrôle de transmission de l'opération d'entrée-sortie est séparé de l'unité centrale de traitement en un composant d'interface, un canal ou un composant d'accès direct à la mémoire (DMA), et la technologie de conception du système d'interruption apparaît, améliorant ainsi efficacement la capacité de traitement du processeur. Dans le même temps, la structure du processeur a changé pour se centrer sur la mémoire principale. Après cela, la structure de bus qui interconnectait les différents composants du processeur est apparue. Avec les progrès de la technologie microélectronique et le développement de la structure du système informatique, des circuits intégrés à grande échelle peuvent être utilisés pour former des processeurs de différentes structures et adaptés à différents objectifs, tels que les processeurs matriciels, les processeurs vectoriels, les processeurs matriciels, les processeurs de base de données, processeurs de sortie et microprocesseurs qui construisent l'ensemble du processeur sur plusieurs puces de silicium, etc.
Fonctionnement du processeur
Le fonctionnement du processeur consiste d'abord à entrer le programme utilisateur et les données dans la mémoire principale (mémoire principale) ou la mémoire auxiliaire via le dispositif d'entrée-sortie. L'unité centrale accède aux instructions de l'hôte, complète l'interprétation des instructions et effectue des opérations de contrôle ; s'il s'agit d'une instruction arithmétique, il doit également accéder aux données de l'hôte et l'unité arithmétique termine le calcul. Le résultat est généralement stocké temporairement dans l'unité arithmétique ou renvoyé à la mémoire principale.
Exécuter le programme
Le processus du processeur exécutant le programme implique des opérations d'entrée-sortie, un échange d'informations mémoire principale-mémoire auxiliaire, et tout cela passe par les composants d'interface d'entrée et de sortie. Il existe trois façons d'échanger ces informations entre le processeur et le monde extérieur. Mode interruption : programmer les E/S. Chaque transmission d'un groupe de bits (tel qu'un mot ou un octet) génère une interruption et la CPU exécute le programme d'interruption correspondant pour terminer. Cette méthode est principalement utilisée pour les périphériques d'entrée-sortie lents. ②Mode d'accès direct à la mémoire (DMA) : sous le contrôle du circuit matériel, terminez directement l'échange de la quantité d'informations spécifiée par une instruction d'entrée-sortie entre le périphérique d'entrée-sortie rapide et la mémoire principale. ③Mode de contrôle de canal : chaque canal a son propre programme de canal pour réaliser l'échange d'informations entre la mémoire principale et le périphérique d'entrée-sortie spécifié par l'instruction d'entrée-sortie.
Classement du processeur
Du point de vue de la structure du système, en fonction de la relation entre le flux d'instructions exécuté par le processeur et le flux de données lié au flux d'instructions, il existe un processeur à flux d'instructions unique (SISD), un flux d'instructions unique à flux de données multiples (SIMD ) et un processeur à flux d'instructions multiples (MIMD). Le programme du processeur SISD est exécuté selon une seule séquence d'instructions, et les données d'exploitation sont également traitées une à une selon une seule séquence déterminée par l'instruction correspondante. La plupart des processeurs entrent dans cette catégorie. Les processeurs SIMD et MIMD sont également appelés processeurs parallèles. Le but du processeur parallèle est d'améliorer la capacité de traitement des données du processeur. Le processeur SIMD traite principalement des données vectorielles, il est donc également appelé processeur vectoriel. Parmi eux, un processeur composé d'un seul composant d'exécution d'instructions et de plusieurs processeurs arithmétiques identiques est appelé un processeur matriciel (type), tel que l'ILLIAC-IV aux États-Unis. Un processeur SIMD qui organise les composants d'instruction (appelés contrôle avancé) et les composants fonctionnels arithmétiques dans une chaîne de montage de production est appelé processeur de chaîne de montage, comme le processeur de l'ordinateur "Galaxy" qui a été développé avec succès en 1983 en Chine. Le processeur Lenovo est un processeur SIMD avec la mémoire Lenovo récupérée par le contenu comme caractéristique principale. Quant au processeur MIMD, il s'agit en fait d'un système multiprocesseur. Il s'agit d'un système dans lequel plusieurs processeurs identiques sont couplés les uns aux autres via une mémoire principale commune pour former une capacité de traitement multiple.
Classement des fonctions
Les processeurs peuvent être classés selon leurs fonctions dans le système informatique. En général, le système d'instructions du processeur peut refléter la force de la fonction du processeur et son champ d'application. L'unité centrale polyvalente a une fonction de commandement forte et convient à divers domaines ou à un ou plusieurs domaines du calcul scientifique, de l'informatique, des applications métiers et de la gestion des transactions. Le système d'instructions de certains processeurs n'a que des fonctions partielles et est souvent nommé d'après son objectif. ① Processeur d'entrées-sorties : interprète et exécute les instructions d'entrées-sorties, possède une certaine capacité de traitement de caractères, il achève les opérations d'entrées-sorties et les opérations de contrôle des équipements. Processeur de contrôle de communication : réalise la communication entre chaque processeur du réseau informatique et coordonne leurs opérations. Processeur de support et de maintenance : avec la fonction de console système, il peut effectuer la maintenance du système et le diagnostic des pannes. Processeur matriciel : il est structurellement adapté aux opérations matricielles et matricielles, en particulier les opérations d'algorithme de traitement du signal, et peut grandement améliorer la capacité de traitement vectoriel du système lorsqu'il est connecté à un préprocesseur ou à un hôte. De plus, il y a : un processeur de base de données avec des fonctions de gestion de base de données ; un processeur qui implémente la pagination de la mémoire virtuelle, etc.