Перспективы развития центральных процессоров

Введение
1 Принципы устройства вычислительных машин сегодня и в будущем
2 Элементная база процессоров сегодня и в будущем
2.1 Устройство процессоров на элементарном уровне
2.2 Переключатели
3 Архитектура центральных процессоров сегодня и в будущем
3.1 Общие представления об архитектуре процессоров
3.2 Функционально-логические единицы
3.3 Операционные блоки
3.4 Управляющие блоки и блок прерываний
Заключение
Список литературы

Он загружает из оперативной памяти команды программы, декодирует их и в декодированном виде рассылает по регистрам инструкций свободных операционных блоков.Кроме того, он выполняет инструкции перехода и ветвления, то есть выбирает одну из ветвей программы в зависимости от значения какого-либо операционного регистра. Управляющих блоков в процессоре может быть несколько, что позволяет исполнять несколько программ параллельно.Центральными процессорами не только выполняются программы, они так же осуществляют реакцию на аппаратные запросы. Аппаратный запрос является сигналом, подаваемым внешними устройствами на специально выделенные для этого входы процессора.Простым примером может служить нажатие на кнопку мыши: в этот момент процессор получает запрос на обработку события «нажатие кнопки мыши». За обработку аппаратных запросов отвечает блок прерываний.В момент поступления запроса блок прерываний выполняет поиск свободного управляющего блока и отправляет указание о выполнении программы-обработчика. В том случае, если свободные блокиотсутствуют, он выбирает один из блоков и временно прерывает выполняющуюся в нём программу, перенаправляя блок на обработку аппаратного запроса.После того, как обработка окончена, возобновляется выполнение прерванной программы. Собственно, своим названием блок прерываний обязан именно тому, что в большинстве случаев его работасвязана как раз с тем, что ему приходится прерывать и затем возобновлять работу программ.ЗаключениеВ результате проведенного исследования становится очевидно, что, учеными и инженерами успешно преодолеваются барьеры на пути повышения производительности вычислительных элементов и сиcтем.Они ведут поиск различных путей решения проблем, которые периодически встают перед компьютерной индустрией. К этому можно отнести и разработку улучшения полупроводниковых техпроцессов, методов усовершенствования архитектуры высокочастотных микросхем, внедрение перспективных высокопроизводительных технологий, и даже, что немаловажно, поиск возможных путей модификации конструкций системных блоков.Благодаря тому, что современным процессорамприсуща очень высокая скорость работы, момент переключения процессора между задачамикак правило проходит незамеченным для пользователя. Тем не менее, разработаны, и активно используются как специалистами, так и рядовыми пользователями, такие приложения, прерывание которых для того, чтобыпередать процессорноевремя другим задачам, находящимся в очереди, и довольно сложно, и вообще, если честно, нежелательно.В подобном случае работа операционной системыв целом замедляется, появляются ошибки, порой критические, что зачастую, вполне закономерно, ведет к появлению раздражения у человека, сидящего за компьютером.Другой пример, тоже весьма распространенный – ситуация, когда приложение забирает львиную долю ресурсов процессора инамертво «зависает».В этом случае часто приложение очень трудно снять с выполнения по той причине, что это приложение не отдаёт процессорные ресурсы даже планировщику операционной системы.Системы, оборудованные многоядерными процессорами, подобным проблема подвержены значительно реже. Суть дела в том, что наличие нескольких ядер позволяет процессору осуществлять параллельно более одноговычислительного потока, в этом случае для работы планировщика остается гораздо большее свободных ресурсов, которые он может разделять среди работающих приложений.Фактически, для того, чтобы работа в системе с многоядерным процессором стала некомфортной, необходимо одновременное пересечение процессов, пытающихся захватить в безраздельное пользование все ресурсы CPU.Вот еще несколько выводов, полученных в процессе работы:достигнутыйуровень интеграции дает возможность построения параллельных систем, в которых количество процессоров может достигать десятков тысяч;по причине того, что технология виртуальной многопоточности, Hyper-Threadingналичествует в процессорах производства фирмыIntelуже очень продолжительное время, разработчиками программного обеспечения к настоящему моменту предлагаетсядовольно большое число программ, обладающих способностью получить прирост производительности в результате полноценного использования многоядерной архитектуры CPU;основной целью будущей нанотехнологии, вероятнее всего, станет разработка структур, которые будут способны к эволюции и саморазвитию;идея объединить нескольких ядер в пределах одного процессора в полной мере доказала свою обоснованность на практике;среди приложений, скорость работы которых на многоядерных процессорах будет увеличена, следует отметить утилиты для кодирования видео и аудио, системы 3D моделирования и рендеринга, программы для редактирования фото и видео, а также профессиональные графические приложения класса САПР;существует обширнаясфера программного обеспечения, в работе которого многопоточность не используется вовсе, или еёспользованиеочень ограничено. Ярких представители этого класса программ – офисные приложения, веб-браузеры, почтовые клиенты, медиа-проигрыватели, а также игры. Однако даже при работе в таких приложениях многоядерная архитектура CPU способна оказать положительное влияние. Например, в тех случаях, когда несколько приложений выполняются одновременно.Будущее, несомненно, за нанотехнологиями,которыеоперируют величинами порядка нанометра. Это технологии,манипулирующие отдельными атомами и молекулами, в результате чего образуются структуры сложных спецификаций.Вот почему переход от "микро" к "нано" –есть уже не количественный, но качественный переход: эволюционный скачок от манипулирования веществом к манипулированию отдельными атомами. Мир таких бесконечно малых величин намного меньше, чем мир сегодняшних микрокристаллов и микротранзисторов.Наиболее значительные для практического применения результаты были достигнуты в сфере молекулярной электроники. Эта область обладает определенной логической близостью к традиционной электронике полупроводников.Методы молекулярной электроники позволяют из углеводородных соединений получать аналоги диодов и транзисторов, а следовательно, и основные булевы модули И, ИЛИ и НЕ, из которых затем можно строить схемы любой сложности. Подобный подход позволяет сохранить преемственность архитектурных решений.Список литературыБайцер, Б. Архитектура вычислительных комплексов. [Текст] / Б. Байцер.-М.: Мир, 2008. – 241 с. - ISBN 5-3269-7763-7.Басманов, А. С., Широков Ю. Ф. Микропроцессоры и однокристаль-ныемикроЭВМ: Номенклатура и функциональные возможности. [Текст] / Под А. С. Басманов, Ю. Ф. Широков. - М.: Энергоатомиздат, 20010.-127 с.-ISBN 5-6248-3548-4.Балашов, Е. П., Григорьев, В. Л., Петров, Г. А. Микро- и миниЭВМ. [Текст] Е. П.Балашов, В. Л. Григорьев, Г. А. Петров.- Л.: Энергоатомиздат, 20012. -376 с.- ISBN 5-235-48355-4.Бачило, А.Г., Ткаченко И.А. Два путешествия с компьютером [Текст] / А.Г. Бачило, И.А. Ткаченко - М. : Мол.гвардия, 20013. - 271с. - ISBN 5-235-00912-6.Белунцов, В.О. Железо ПК [Текст] / В.О. Белунцов. - СПб.: Десс, 20011. – 196 с. – ISBN: 5-9604-0006-7.