Продуктивність процесорів сучасних комп’ютерів становить від декількох мільйонів до декількох мільярдів операцій за секунду.

Однак визначити значення цієї характеристики окремо для процесора дуже важко, вимірюють продуктивність усього комп’ютера. Існує багато текстових програм (benchmarks) для перевірки продуктивності комп’ютера, що здебільшого призначені для перевірки окремих груп команд (наприклад, тексти SPECint і SPECfp – для перевірки продуктивності комп’ютера щодо виконання команд, які обробляють цілі числа з плаваючою точкою) або для певних класів завдань (наприклад, текст SPECweb для програм, що працюють з Internet).

Вибираючи процесор за показниками його продуктивності, варто мати на увазі, що виробники наводять переважно результати тих текстів, які їх процесор виконав найкраще. Але комп’ютер може, по-перше виконувати не ті класи задач, для яких ці результати отримано, а по-друге, на продуктивність комп’тера, крім центрального процесора, можуть впливати й інші пристрої (особливо оперативна пам’ять), а також операційна система.

Ємність пам’яті, до якої може адресуватися процесор, визначається шириною адресної шини. Ширина адресної шини процесорів перших IBM-сумісних комп’ютерів становила 20 біт, а максимальна ємність пам’яті – відповідно 1 Мбайт. Максимальна ємність пам’яті сучасних комп’ютерів дорівнює 64 Гбайт (за ширини адресної шини 36 біт). Ширина адресної шини процесорів Itanium становить 64, а максимальна ємність адресованої пам’яті – відповідно 264 байт.

Отже, процесори можуть адресувати набагато більше фактично встановленої пам’яті (чи пам’ять, як у можна встановити) на материнській платі, що зумовлено конструктивними і технологічними особливостями її виробництва. Тому обмеження ємності оперативної пам’яті визначається не процесором, а кількістю слотів для підключення до материнської плати і припустимих типів оперативної пам’яті.

Істотний вплив на продуктивність процесора справляють кількість рівнів ієрархії кеш-пам’ті і ємність кеш-пам’яті кожного рівня.

Підтримувана частота системної шини (деякі процесори підтримують кілька частот) визначає швидкість обміну даними між процесором та іншими пристроями (насамперед оперативною пам’яттю). Тепер найбільш використовувані частоти 400,533 і 800 МГц.

Важливою характеристикою процесора є використовуваний набір команд. Так, якщо процесор-клон AMD чи VIA не підтримує розширення мультимедійних команд SSE2 і SSE3, то програми, що використовують ці розширення, не будуть працювати з таким процесором.

Напруга електроживлення і споживана потужність є істотними для моделей процесорів, призначених для портативних комп’ютерів, оскільки вони визначають час автономної роботи комп’ютера (на батарейках). Так, модель Itanium 2 з низькою напругою електроживлення (1,5 В) споживає 62 Вт (звичайний процесор Pentium II споживав 130 Вт), моделі Mobil Pentium 4 мають напруги живлення 1,2…1,55 В і споживану потужність 2…3 Вт, а моделі Pentium M – напруги живлення 1,18 та1 В і відповідно споживану потужність – 1 і 0,5 Вт. Для зниження споживання електроенергії процесором під час цого бездіяльності використовується «сплячий» режим зі зниженою напругою електроживлення.

Для процесорів, починаючи з Intel 80486, через збільшення споживаної потужності процесора виникла потреба в охолоджувальній системі у вигляді вентилятора для поліпшення відведення тепла від спеціальних ребристих пластин.

Керуючий пристрій (КП) або процесорбезпосередньо обробляє інформацію і виконує функції керування роботою всього комп’ютера відповідно до заданої програми (у деяких пристроях сучасного комп’ютера можуть використовуватися свої процесори). Центральний процесор (надалі просто процесор) є одним із найважливішим і найскладнішим його пристроєм, а з другого визначальним щодо можливості конкретного комп’ютера обробляти дані.

Керуючий пристрій - координує роботу всіх агрегатів. КП визначає адреси елементів пам'яті, в яких зберігаються необхідні данні. У певній послідовності він вибирає з ОЗП команди і дані. Управління роботою КП здійснює операційна система, яка вказує КП виконувати ті чи інші дії відповідно до заданої програми. Після цього команди і данні передаються в АЛП, і по необхідності декодуються в цифрові коди, і після цього налаштовуються на виконання необхідних операцій. (в цих операціях беруть участь також пристрої зовнішньої пам’яті та пристрої введення-виведення). Цей процес буде продовжуватися доти, до­ки не виникне одна з наступних ситуацій:

• вичерпано вхідні дані;

• з одного з вхідних пристроїв надійшла команда на припинення роботи;

• вимкнено живлення ЕОМ.

Арифметико-логічний пристрій — блок ЕОМ, для виконання арифметичних та логічних операцій, відбу­вається перетворення даних в коди за командами програми: арифметичні дії над числами з плаваючою комою, порівняння слів і т. інш.

Мікропроцесорна память (МПП) (Кєш пам'ять)− складова частина мікропроцесора, що забезпечує короткочасне зберігання, запис та видачу інформації, яка часто використовується в обчисленнях комп'ютера. МПП будується на електронних регістрах і використовується для забезпечення високої швидкодії ЕОМ, оскільки ОЗП (основна пам'ять) не завжди забезпечує не­обхідну для швидкодійного МП швидкість запису, зчиту­вання, пошуку інформації.

У завдання кеш-памяті входить:

1) забезпечення швидкого доступу до часто використовуваних даних;

2) попереднє завантаження даних;

3) відкладення запису даних по необхідності.

Архітектура доступу до даних в КЕШ та ОЗП пам’яті. Архітектурно кеш-пам'ять розташована між процесором і основною оперативною пам'яттю (Рис. 1) і охоплює весь (рідше - частину) адресного простору. Перехоплюючи запити до основної пам'яті, кеш-контроллер проглядає: чи є доступнакопія даних, що залишилася, в кеші, а кэш-память зберігаєэлементи даних, до яких часто звертається процессор.

Якщо така копія там дійсно є, то дані нашвидку витягаються з кеш-пам'яті і відбувається так зване кешування (cache hit). Якщо в кеш-памяті відсутні дані тоді запит даних переадресується до основної оперативної пам'яті.

 

 
 


Рис.1.5. Розташування кеш-пам’яті в ієрархії оперативної пам'яті.

Регістри — електронний пристрій, який виконує функції прийому, збереження, і видачу двійкових чисел. Інформація в регістрах зберігається у вигляді кодів із двійкових чисел (0або 1).

Структурно регістр це електронний пристрій, який називається тригером. Кожний тригер є елементом пам'яті.Три́гер — електронналогічна схема, яка має два стійкі стани на виході тригера 0або 1,в залежності від рівня сигналу на вході. Кожен стійкий стан на виході тригера змінюється стрибкоподібно в залежності від сигналу керування (величини напруги) на вході тригера. Сигнали на виході тригера мають прямокутну форму 1 − додатній потенціал, або 0 − від'ємний.