Za izvođenje aritmetičkih operacija s pomičnim zarezom postoji poseban aritmetički procesor koji se naziva koprocesor. Za razliku od CPU-a, on ne kontrolira sustav, već čeka CPU naredbu za izvođenje aritmetičkih izračuna i generiranje rezultata. Prema Intelu, u usporedbi s CPU-om, aritmetički koprocesor može smanjiti vrijeme izvršenja aritmetičkih operacija kao što su množenje i stepenovanje za 80% ili više. Brzina kojom se izvode zbrajanje i oduzimanje općenito ostaje nepromijenjena.
Koprocesor je samo uobičajeni naziv za ovaj čip. U potpunosti se naziva matematički koprocesor ili jedinica za numeričku obradu (NPU) ili jedinica za obradu pomičnog zareza (FPU).
Dostupnost koprocesora na matična ploča nije obavezan, pa na njegovom mjestu može postojati prazan utor za daljnju ugradnju koprocesora. Iznimka su svi CPU-i 486DX i noviji - ovdje je koprocesor integriran izravno u CPU.
Prije svega, područje primjene koprocesora su znanstvene i tehničke primjene vezane uz implementaciju velika količina aritmetičke operacije. Međutim, to nije ograničenje upotrebe. Obično NPU ubrzava bilo koji program - čak i program za obradu teksta, jer rad s blokovima teksta i modulima zahtijeva složene izračune. Koprocesor također znatno ubrzava obradu grafičke slike i izvođenje CAD programa.
radna memorija
Memorijski elementi čine osnovu internog funkcioniranja svakog računalnog sustava, budući da se uz njihovu pomoć podaci pohranjuju i mogu se ponovno očitati tijekom daljnje obrade.
Kako bi CPU mogao izvršavati programe, oni moraju biti učitani u RAM (područje memorije dostupno korisničkom programu). CPU ima izravan pristup podacima koji se nalaze u memoriji s izravnim pristupom (Random Access Memory, RAM), dok procesor radi s drugom "perifernom" ili vanjskom memorijom (flopi i tvrdi diskovi) putem međuspremnika, što je vrsta RAM-a koji nije dostupan korisniku. Tek nakon softverće se čitati u RAM s vanjskog medija za pohranu, moguć je daljnji rad sustava u cjelini. RAM je najbrži medij za pohranu u računalu. Ono što je temeljno važno je da se informacije mogu i pisati i čitati.
RAM ima svoje prednosti i nedostatke:
Zahvaljujući kratkom vremenu pristupa memoriji, brzina obrade podataka značajno se povećava. Kad bi se informacije čitale samo iz vanjski mediji, tada bi korisnik proveo puno vremena čekajući da se ova ili ona operacija završi.
Nedostatak RAM-a je što je to privremena memorija. Kada je napajanje isključeno radna memorija je u potpunosti "očišćen" i svi podaci koji nisu zapisani na vanjski medij bit će zauvijek izgubljeni
RAM spada u kategoriju dinamičke memorije, tj. njegov sadržaj se mora "osvježavati" u određenim intervalima tijekom rada.
Element za pohranu dinamičke memorije je kondenzator, koji može biti u napunjenom ili ispražnjenom stanju. Ako je kondenzator napunjen, u ćeliju se upisuje logička 1. Ako je kondenzator ispražnjen, u ćeliju se upisuje logička 0. U idealnom kondenzatoru napunjenost se može održavati neograničeno dugo. U pravom kondenzatoru postoji struja curenja, pa će se podaci zabilježeni u dinamičkoj memoriji s vremenom izgubiti, budući da će se kondenzatori elemenata za pohranu potpuno isprazniti nakon nekoliko milisekundi. Kako bi se izbjegao gubitak informacija, postoji proces regeneracije memorije (Refresh).
RAM je ploča (osim starijih modela računala, gdje su se čipovi ugrađivali direktno u matičnu ploču), dužine oko 8 cm, na kojoj se nalaze DRAM (Dynamic RAM) čipovi. Takva se ploča naziva modulom i postavlja se u odgovarajuće utore na matičnoj ploči. Nedavno su DIMM moduli postali najrašireniji. Postojali su i SIP i SIMM moduli. Moduli se umeću u utore posebno dizajnirane za njih na matičnoj ploči, koji se nazivaju banke.
Važna karakteristika (uz volumen) RAM-a je vrijeme pristupa, koje karakterizira vremenski interval tijekom kojeg se informacije upisuju ili čitaju iz memorije. Vrijeme pristupa vanjskim medijima poput disketa ili tvrdi diskovi, izražava se u milisekundama, a za memorijske elemente mjeri se u nanosekundama.
Logička dodjela memorije
Logička distribucija RAM-a određena je ne samo korištenim operativnim sustavom, već i značajkama hardverske implementacije IBM-kompatibilnih osobnih računala.
Tri su najvažnija logička područja RAM-a:
Konvencionalna memorija Najvažnije memorijsko područje (prvih 640 KB). Sadrži najviše od svega aplikacijski programi i podataka.
UMA (Gornje memorijsko područje) Ovo sadrži informacije koje se koriste za povezivanje aplikacijskih programa s raznim karticama za proširenje. (384 KB smješteno između 640 KB i 1 MB)
XMS (Specifikacija proširene memorije) Sva memorija iznad 1 MB. Koriste ga Windows aplikacije
Matematički koprocesor je poseban modul za izvođenje operacija s pomičnim zarezom koji radi u sprezi sa središnjim procesorom.
Matematički koprocesor nije obavezan osobno računalo. U principu, možete ga odbiti. To se radilo u prošlosti iz ekonomskih razloga.
Međutim, pri rješavanju problema koji su zahtijevali veliki broj matematičkih izračuna, na primjer, u znanstvenim ili inženjerskim proračunima, pitanje povećanja performansi računala postalo je akutno.
Za ovo smo odlučili koristiti dodatni specijalni procesor, koji je "podešen" za izvođenje matematičkih operacija i provodi ih mnogo puta brže od CPU. Tako je bilo moguće povećati performanse središnjeg procesora kroz poseban modul - matematički koprocesor.
Za razliku od središnjeg procesora, matematički koprocesor ne upravlja većinom sklopova računala. Umjesto toga, sve aktivnosti matematičkog koprocesora određuje središnji procesor, koji može slati naredbe matematičkom koprocesoru za izvršavanje programa i generiranje rezultata. U normalnom načinu rada središnja procesorska jedinica obavlja sve funkcije računala. I tek kada se naiđe na zadatak koji matematički koprocesor može bolje riješiti, zadaju mu se podaci i naredbe, a središnji procesor čeka rezultate. Takvi problemi uključuju, na primjer, matematičke operacije između realnih brojeva (operacije između brojeva s pomičnim zarezom), gdje su brojevi predstavljeni mantisom i ordinatom (decimalna potencija broja koja određuje položaj decimalne točke).
Ako je ranije, u računalima prvih generacija (i80386, i80486), matematički koprocesorski modul bio instaliran na matičnoj ploči kao zaseban čip, tada je u moderna računala upotreba matematičkog koprocesora kao zasebnog čipa nije potrebna, jer je on već ugrađen u središnji procesor.
Prednosti koje dobivate korištenjem matematičkog koprocesora ovise o vrsti problema koje rješavate na računalu.
Prema INTEL-u, matematički koprocesor može smanjiti vrijeme izvršenja matematičkih operacija kao što su množenje, dijeljenje i stepenovanje za 80 posto ili više. Brzina jednostavnih matematičkih operacija, poput zbrajanja i oduzimanja, ostaje nepromijenjena.
S praktičnog gledišta, performanse osobnog računala vezane uz pripremu teksta i održavanje baze podataka (funkcije koje ne zahtijevaju složene matematičke izračune) ne mogu se poboljšati matematičkim koprocesorom. Međutim, dobit ćete primjetan porast produktivnosti pri provođenju znanstvenih i inženjerskih proračuna, obradi statističkih podataka, kao i pri radu s grafikom, budući da potonja zahtijeva intenzivne matematičke izračune.
Obični korisnici uglavnom nikad ne razmišljaju o tome što je koprocesor, a velika većina niti ne zna za njegovo postojanje. Sve se mijenja kada operacijski sustav sa zavidnom upornošću počinje djelovati i prikazuje poruke da odgovarajući upravljački program nije pronađen. Što učiniti u takvoj situaciji? Postoji dosta rješenja koja se mogu pronaći, ali bez potpunog razumijevanja onoga što je ovaj uređaj, niti jedno od njih neće u potpunosti riješiti problem koji se pojavio.
Što je koprocesor: opće razumijevanje
Moglo bi vas zanimati:
Prije svega, pogledajmo što je to i čemu služi. Po nazivu ovog uređaja lako je zaključiti da se radi o nekoj vrsti dodatnog procesora koji se ugrađuje u računalni sustav zajedno s glavnim (centralnim). Kao i CPU, koprocesor je montiran na matičnu ploču. Međutim, potrebno je razlikovati glavne mogućnosti njegove instalacije. Što se tiče koprocesorskog uređaja, može se predstaviti i u obliku zasebnog mikro kruga (čipa), za koji je na matičnoj ploči dodijeljeno posebno mjesto za montažu (sabirnica), i u obliku komponente ugrađene izravno u središnji procesor. .
Koprocesor je poseban integrirani sklop koji radi u suradnji s
glavni procesor. Koprocesor je obično konfiguriran za rad
neka specifična funkcija - matematička operacija ili grafika
reprezentacija. A koprocesor može implementirati ovu operaciju mnogo puta
brži od glavnog procesora. Dakle, računalo s koprocesorom
radi mnogo brže.
Koprocesor je običan mikroprocesor, ali nije toliko svestran. Obično
Koprocesor je razvijen kao poseban uređaj za specifičnu implementaciju
određenu funkciju. Budući da je repertoar koprocesora ograničen, može
implementirati funkcije koje su mu dodijeljene kao nitko drugi.
Kao i svaki drugi mikroprocesor, koprocesor radi na istim principima. On
jednostavno izvršava programe koji sadrže niz mikroprocesora
naredbe CPU ne kontrolira većinu krugova računala.
U normalnom načinu rada mikroprocesor obavlja sve funkcije računala. I tek kada
Kada se naiđe na zadatak koji koprocesor može bolje riješiti, podaci se prenose na njega
i kontrolne naredbe, a središnji procesor čeka rezultate.
Koprocesori, koji se uglavnom koriste u osobnim računalima, su matematički
koprocesori. U matematici su specijalizirani za množenje i dijeljenje brojeva.
Matematički koprocesori se također nazivaju procesorima s pomičnim zarezom.
jer u ovom području posebno jasno pokazuju svoje sposobnosti
matematika. Brojevi s pomičnim zarezom često se koriste u znanstvenim izračunima i
prikazani su, u pravilu, mantisom i ordinatom.
Korist od instaliranja matematičkog koprocesora ovisi o
koji se zadaci rješavaju na računalu. Prema Intelu, koprocesor
može smanjiti vrijeme izvođenja matematičkih operacija kao što su
množenje, dijeljenje, stepenovanje za 80% ili više.
Brzina izvođenja jednostavnih operacija poput zbrajanja i oduzimanja je gotovo
ne smanjuje se.
S praktičnog gledišta, performanse sustava u pogledu pripreme
tekstova i održavanje baze podataka – funkcije koje ne zahtijevaju složene matematičke
proračuni se ne mogu poboljšati matematičkim koprocesorom.
Koprocesor i glavni mikroprocesor mogu raditi na različite načine brzine takta
(iz vlastitih takt generatora).
Kada se omjer frekvencija mikroprocesora i koprocesora izrazi kao cijeli broj,
rade sinkrono i mogu međusobno prenositi informacije na optimalan način
put. Nesinkronizirani rad zahtijeva da jedan ili drugi od njih
čekao završetak ciklusa svog partnera, što podrazumijeva izgled
kratko, ali realno razdoblje čekanja.
Intelovu obitelj koprocesora čine: 8087, 80287, 80387, 80387SX.
Svaki od njih je posebno dizajniran za rad s odgovarajućim
mikroprocesor glavne obitelji Intel. Svaki od ove četvorice ima svoje
karakteristike. Ograničenja istodobne obrade informacija u
8, 16, 32 bita su daleko iza. Intelovi koprocesori počinju 80 odjednom
malo. Svaki koprocesor sadrži osam 80-bitnih registara u kojima se i
provodi svoje proračune. Rade s 32-, 64- ili 80-bitnim brojevima
pokretni zarez; 32- ili 64-bitni cijeli brojevi. Obično koprocesori
rade kao dodaci središnjeg.
Oba procesora vise na linijama informacija o adresi računala i izvode
svaki svoje timove kako se pojavljuju u programu. Koprocesori mogu
obavlja svoje funkcije paralelno s radom središnjeg procesora, tj.
oba mozga unutra u ovom slučaju razmišljati u isto vrijeme jer svaki od njih čita
vaše naredbe izravno iz sabirnice, a središnji procesor ne mora biti prekinut,
izdati naredbu koprocesoru.
Ovaj koprocesor je dizajniran posebno za korištenje s Intel 8086,
8088, 80186, 80188. Stoga je identičan ovim mikroprocesorima
sposobnosti adresiranja i percepcije informacija. Štoviše, ovaj sam koprocesor
podesivo prema veličini sabirnice podataka - osam ili šesnaest tibita (8086 ili
8088 obitelj). Uklapa se u standardni 40-pinski konektor i
povećava popis računalnih naredbi za 68 jedinica.
Postoje tri modifikacije ovog koprocesora, koje se razlikuju po frekvenciji: 5, 8,
Isto tako, 80286 je proširenje 8086, 80287 je razvoj 8087.
Glavna prednost 80287 je sposobnost funkcioniranja iu stvarnom i
a u zaštićenom načinu rada mikroprocesora 80286. Ima mogućnost obraćanja
sve 16M memorije.
80287 je gotovo potpuno kompatibilan s 8087 i može koristiti gotovo sve
potonji softver. Glavna funkcionalna razlika između ovih
koprocesora u načinu na koji rješavaju neispravne situacije. Ako se otkrije pogreška, ove
čipovi se mogu ponašati drugačije. Međutim, softver može
nadoknaditi ove razlike.
80287 je smješten u 40-pinsko DIP kućište. Ali za razliku od mog mlađeg
brate, 80287 može raditi iz osobnog središnjeg mikroprocesora
taktna frekvencija.
mikroprocesor, ima ugrađen razdjelni krug koji smanjuje unutarnju
učestalost tri puta.
Koristeći vlastiti oscilator, 80287 može značajno poboljšati svoj
izvođenje.
Baš kao i 8087, 80287 ima četiri modifikacije, koje se međusobno razlikuju
80287 je kompatibilan s 80386 mikroprocesorom. Međutim, oni rade na različite načine
frekvencije i stoga zahtijeva posebno sučelje za pristup sabirnici
podataka 80386. Štoviše, budući da je 80287 16-bitni čip, sve međusobne veze s
80386 mora biti implementiran u 16-bitnim riječima, potencijalno smanjujući
izvođenje.
80387 i 80387SX
Kao što je Intel, uzimajući u obzir lekcije iz prošlosti, proizveo 80386, 80387 je postao
daljnji razvoj 80287 koprocesora. Dok ostaje tim kompatibilan sa
80287, 80387 povećali su brzinu manipulacije podacima. Ali opet je bilo razlika
razlike u rukovanju greškama. Ali mogućnosti 80387 bile su veće - implementirane su
sve transcendentne i logaritamske funkcije.
80387SX - sličan u svakom pogledu 80387, ali dizajniran za rad na
16-bitna 80386SX sabirnica umjesto 32-bitne podatkovne sabirnice.
80387 i 80387SX mogu pokrenuti sve programe 80287. Obrnuto nije točno
ekvivalent. Glavni problem s 387s su nešto drugačiji rezultati
izračuni transcendentne funkcije iz 80287.
80387 radi na istoj frekvenciji kao CPU. Dostupno
odgovarajuće modifikacije ovog koprocesora do 25 MHz.