CPU

Co je CPU?

• Jedná se o procesor, který je hlavní výpočetní jednotkou počítače.
• Běžně se používá i prosté označení procesor, i když pojem procesor může odkazovat i na řídící procesor pevného disku, procesor grafické karty a další typy procesorů.

Parametry procesoru

Technické parametry

• počet jader
• taktovací frekvence (Hz) — dnes řádově GHz
  • CPU throttling... Snižování taktovací frekvence, pokud procesor není využitý. Vede k úspoře energie.
• tepelný výkon (TDP)(W)
• typ patice (socket)
• výkon v testech
  • zaměřených na mat. operace,
  • na zpracování grafiky,...)
• cache (vyrovnávací paměť — L1, L2, L3)
• typ jádra (generace)
• použitá technologie (rozměr mřížky — 22 nm, 14 nm)

Další parametry

• je integrovaný?
• kompatibilita se základní deskou
• instrukční sada (kompatibilita s rodinou procesorů)
• cena

Procesor z pohledu SW

Základní pojmy

• Registry
  • Paměťové buňky, do kterých se ukládají operandy (hodnoty), se kterými procesor právě počítá.
  • Velikost v řádu desítek byte (typicky stejné, jako šířka datové sběrnice nebo kratší).
  • Některé mají speciální funkci, jiné obecné.
• Instrukční sada
  • Jaké instrukce umí procesor zpracovat a jaké binární kódy (posloupnosti nul a jedniček) tyto instrukce označují.
• Strojový kód
  • Instrukce procesoru a přiřazené kódy
• Assembler
  • Programovací jazyk, který vznikne tak, že instrukcím strojového kódu přiřadíme písmenné zkratky a doplníme o vytváření proměnných a návěští pro skok a další nezbytné produkty.
  • Každý typ procesoru má svůj strojový kód a assembler. Některé typy procesorů ale mohou být kompatibilní. Dnes jsou například procesory Intel a AMD z větší části kompatibilní s procesorem Intel 8080 původního počítače IBM PC.
  • Viz také Programovací_jazyky#Vy.C5.A1.C5.A1.C3.AD_a_ni.C5.BE.C5.A1.C3.AD_programovac.C3.AD_jazyky.

Typy instrukcí

• Přesuny
• Aritmetické operace
• Logické operace
• Podmínky
• Skok

Strojový kód (ukázka)

• Ukázku programování v assembleru jednoduchého procesoru si můžete vyzkoušet na: Schweigi.github.io → Assembler Simulator.

; Vypocita soucet aritmeticke rady 
; --------------------------------
; Vysledek zustane v registru A a bude na prvnim miste v pameti vystupu. 
;  Bylo by lepsi cislo prevest na ASCII tvar, ale to by chtelo dalsi 
;  proceduru... ;) 

JMP start ; Skok na zacatek kodu. Nasleduje misto pro 
; promenne, to chceme preskocit. 

; Promenne: 
konecRady:   DB 7 ; Cislo, kterym aritmeticka rada konci 
vysledek:    DB 0       ; Sem zapisi vysledek 

start: ; Navesti, na ktere skaceme instrukci JMP

MOV C, konecRady     ; Ukazatel na promennou konecRady 
MOV A, [C] ; Ulozim do registru A hodnotu promenne 
;  (najdu hodnotu na adrese odkazu) 
MOV B, [C] ; Totez ulozim do B - bude to citac 

.zacatekCyklu: 
DEC B ; Snizim B (citac) o jednicku 
ADD A, B ; Vynasobim cislo v A cislem v B 
;  Vysledek bude v A 
CMP B, 0 ; Porovnam B s nulou 
JA .zacatekCyklu ; Pokud je B > 0, pokracuji v cyklu 

MOV D, vysledek ; Do registru D dam adresu promenne 

;  "vysledek" 
MOV [D], A ; Vysledek do promenne "vysledek" 

MOV D, 232 ; Uloz ukazatel na pamet pro vystup 
;  (graficka karta) 
MOV [D], A ; Vypisu vysledek na vystup