[[oktatas:számítástechnika:hardver|< Hardver]]
====== CPU ======
* **Szerző:** Sallai András
* Copyright (c) 2014, Sallai András
* Szerkesztve: 2014, 2015, 2016
* Licenc: [[https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/|CC BY-SA 4.0]]
* Web: https://szit.hu
===== A processzorokról =====
==== Intel ====
A CPU a Central Processor Unit rövidítése, röviden magyarul processzor.
^ Processzor ^ Szóhossz ^ Sebesség ^ Megjelenés ^ Gyártó ^ Megjegyzés ^
| 4004 | 4 bit | - 740 kHz | 1971 | Intel |
| 8008 | 8 bit | 500 - 740 kHz | 1972 | Intel |
| 4040 | 4 bit | 500 - 740 kHz | 1974 | Intel |
| 8080 | 8 bit | 2 - 3,1 MHz | 1974 | Intel |
| 8085 | 8 bit | 3-8 MHz | 1977 | Intel |
| 8086 | 16 bit | 8-10 MHz | 1978 | Intel |
| 8088 | 8 bit | 4,77-16 MHz | 1979 | Intel |
| 80186 | 16 bit | 6-25 MHz | 1982 | Intel |
| 80286 | 16 bit | 6-25 MHz | 1982 | Intel, IBM, AMD, \\ Harris (Intersil), Siemens AG, Fujitsu |
| 80386 | 32 bit | 12-40 MHz | 1985 | Intel, AMD, IBM | 4 GB RAM |
| 80486 | 32 bit | 16-100 MHz | 1989 | Intel, IBM, AMD, \\ Texas Instruments, Harris Semiconductor, \\ UMC, SGS Thomson |
| Pentium | 32 bit | 60-300 MHz | 1993 | Intel |
| Pentium Pro | 32 bit | 150-200 MHz | 1995 | Intel |
| Pentium II | 32 bit | 233 - 450 MHz | 1997 | Intel |
| Celeron | x86, x86-64 | 266 MHz – 3.6 GHz | 1998 | Intel | ma is gyártják |
| Xeon | IA-32, x86-64 | 400 MHz – 4,4 GHz | 1998 | Intel | ma is |
| Pentium III | 32 bit | 400 Mhz - 1,4 Ghz | 1999 | Intel |
| Pentium 4 | 32 bit | 1,30 GHz - 3,80 GHz | 2000 | Intel |
| Itanium | 64 bit | 733 MHz - 2.53 GHz | 2001 | Intel | 1, 2, 4, 8 mag; IA-64; bukott |
| XScale | ARMv5 | 133 MHz és 200 MHz | 2002 | Intel és Marvell együtt | mobilra |
| Pentium M | 32 bit | 900 MHz - 2,26 GHz | 2003 | Intel |
| Pentium D | 32 és 64 bit | 2,66 GHz – 3,73 GHz | 2005 | Intel |
| Core | 32 bit és 64 bit | 1.2 GHz - 4.4 GHz | 2006 | Intel |
| Pentium Dual-Core | x86-64 | 1.3 GHz – 2.6 GHz | 2006 | Intel |
| Core 2 | x86, x86-64 | 1.06 GHz – 3.5 GHz | 2006 | Intel | 1, 2, 4 (2 x 2) mag |
| A100 (Stealey, A110) | x86 | 600 MHz, 800 MHz | 2007 | Intel | |
| Atom | IA-32, x86-64 | 600 MHz – 2,13 GHz | 2008 | Intel |
| Quark | x86 | | 2013 | Intel | hordható eszközök |
| Core i3 | | | 2010 | Intel |
| Core i5 | | |2009 | Intel |
| Core i7 | x86-64 | | 2011 | Intel |
==== AMD ====
Az AMD másodlagos gyártóként lépett a processzorkészítők közzé.
^ AMD processzorok ^^^^^^
^ Processzor ^ Architektúra ^ Sebesség ^ Megjelenés ^ Gyártó ^ Megjegyzés ^
| Am286 | x86 | 8 – 20 MHz | 1984 | AMD | Intel tervezés |
| Am386 | x86 | 20 – 40 MHz | 1991 | AMD | AMD tervezés |
| Am486 | x86 | 25 – 120 MHz | 1993 | AMD | AMD tervezés |
| Am586 | x86 | 133 – 150 MHz | 1995 | AMD | |
| AMD K5 | x86 | 75 MHz – 133 MHz | 1996 | AMD | |
| AMD K6 | x86 | 166 – 300 MHz | 1997 | AMD | |
| AMD K6-2 | x86 | 266 MHz – 550 MHz | 1998 | AMD | |
| K6-III, K6-2+ | x86 | 350 MHz – 550 MHz | 1996 | |
| K7, Athlon | x86 | 500 MHz – 2,33 GHz | 1999 | |
| AMD Duron - Spitfire | x86 | 600 MHz - 950 MHz | 2000 |
| AMD Duron - Morgan | x86 | 900 MHz - 1300 MHz | 2001 |
| AMD Duron - Applebred | x86 | 1400, 1600, 1800 MHz | 2003 |
| AMD K8 - Athlon 64 | 64 | 1.0 GHz to 3.2 GHz | 2003 |
| AMD K8 - Athlon 64 FX | | | 2003 |
| AMD K8 - Opteron | | | 2003 |
| AMD K8 - Sempron | | | 2004 |
| AMD K8L - Turion 64 | x86-64 | 1600 - 2400 MHz | 2005 |
| AMD K8 - Athlon 64 X2 | 64 | | 2005 |
| AMD Phenom | 64 bit | 1,9 GHz - 3 GHz | 2007 |
==== Zilog ====
A Zilogot az Inteltől kilépett mérnökök alapították.
^ Zilog ^^^^
^ processzor ^ szóhossz ^ Sebesség ^ Megjegyzés ^
| Z80 | 8 bit | 2,5 MHz | A 8080 Zilog által készített utódja; CISC |
Gépek amelyek sikert hoztak számára:
* Sinclair ZX 80
* Sinclair ZX81
* Timex
* ZX Spectrum
==== Cyrix ====
A Cyrix egy amerika CPU gyártó volt.
1988-ben hozták létre a Texas Instrumentst elhagyó mérnökei.
Elsőként x86 kompatibilis processzorokat készítettek 286, 386,
486 és 5x86-os sorozatból. A 6x86-os sorozatot már az IBM-el
együtt készítették. A jogot licencelték. A processzorok gyártásában
nem volt nagy sikere, ezért koprocesszorok gyártásával kezdett
foglalkozni.
A céget 1997-ben a National Semiconductor félvezetőgyártó vásárolja fel.
^ Cyrix ^
| 286 |
| 386 |
| 486 |
| 5x86 |
| 6x86 |
==== MOS ====
A Commodore C16, C116 és Plus/4 gépekben használták.
^ MOS ^^
^ Processzor ^ Megjelenés ^
| MOS 6510 | 1985 |
===== Sematikus felépítés =====
{{:oktatas:számítástechnika:hardver:processzor_angolosan.png|}}
{{:oktatas:számítástechnika:hardver:processzor.png|}}
===== A processzor részei =====
==== ALU ====
Aritmetikai és logikai egység.
Az ALU feladata az egész számokon végzett **összeadás** és **kivonás**.
Vannak olyan megvalósítások is ahol a szorzás és az osztás is,
de ezek huzalozása nagyon költséges. A legtöbbször a szorzást
és az osztást visszavezetik összeadásra, illetve kivonásra.
Feladata a **logikai műveletek** elvégzése: NEM, ÉS, VAGY, KIZÁRÓ VAGY.
Feladata a **bitmozgató** utasítások végrehajtása.
==== FPU ====
Lebegőpontos egység.
==== AGU ====
Címszámító egység.
==== Cache ====
Ejtése: [kes]
A cache egy ideiglenes tároló, vagy másként gyorsítótár,
amely gyorsabb mint a hozzákapcsolt tárolóelem. Így gyorsabban
betölthető a processzorba bármely adat.
A processzorok egy vagy több cache-t tartalmaznak. Így azoknak
azonosítójuk van:
* L1 (legkisebb, de leggyorsabb, ált. az processzor órajelén fut)
* L2
* L3 (nem minden processzor tartalmaz L3-t.
^ Tárolókapacitások összehasonlítása ^^^^^^
| ~500-4000 GB | ~2-16 GB | 2x 32/64 kB \\ között | AMD 512 Kb – 1 MB között \\ Intel 4-6 MB | max. 16 MB | 1-4 MB |
| háttártár | memória | L1 | L2 | L3 | CPU |
==== CU ====
Vezérlőegység.
==== Regiszterek ====
Gyorselérésű-memória.
==== Buszvezérlő ====
A regisztereket és a tárolókat összekötő sínrendszereket vezérli.
===== Szóhossz =====
A processzor szóhossza meghatározza egyszerre mekkora nagyságú adattal
tud foglalkozni.
Az első Intel processzorok 4 bitesek voltak. Aztán megjelentek a
8, 16 és 32 bites processzorok. Ma (2015) még sok helyen használnak 32 bites
processzort, azonban a 64 bites processzorok átveszik a helyüket.
{{:oktatas:számítástechnika:hardver:cpu_szohossz.png|}}
===== Egyéb jellemző =====
{{:oktatas:számítástechnika:hardver:processzorokrol.png|}}
===== CISC és RISC processzorok =====
* RISC
* Reduced Instruction Set Computing
* Csökkentett utasításkészletű számítástechnika
* CISC
* Complex Instruction Set Computing
* Teljes utasításkészletű számítástechnika
A RISC processzorok általában beágyazott rendszerekben találhatók meg.
ARM, PowerPC, Intel i960, stb.
Neves CISC processzorok
* Intel 286/386/486/Pentium
* Motorola 68000
* DEC VAX
Híres RISC processzorok
* SUN SPARC RISC
* IBM RISC/6000 POWER
* DEC 21064 Alpha
* HP PA-RISC
===== Regiszterek =====
=== A regiszterekről ===
A regiszterek tulajdonképpen gyors elérésű memóriák.
=== Regiszterek típusai ===
* Akkumulátor-regiszter
* Adatszámláló regiszter
* Utasításregiszter
* Utasításszámláló regiszter
* Bázis(cím)regiszter
* Indexregiszterek
* Állapotregiszterek, vezérlő regiszterek
* Veremmutató regiszter (Stack Pointer)
=== Az Intel processzor regiszterei ===
Egy 16 bites processzor regiszterei:
* Általános célú regiszterek
* AX, BX, CX, DX
* Szegmens regiszterek
* CS - Code Segment - Kódszegmens
* DS - Data Segment - Adatszegmens
* ES - Extra Segment - Extraszegmens
* SS - Stack Segment - Veremszegmens
* Index regiszterek
* SI - Source Index - Forrásindex
* DI - Destination Index - Célindex
* Egyéb
* BP - Base Pinter - Bázismutató
* Flag regiszter
* IP - Instruction Pointer - Utasításmutató
A 16 bites regiszterek:
AX, BX, CX, DX, CS, DS, ES, SS, SI, DI, BP, Flag, IP
A 32 bites regiszterek nevei elé egy "E" betűt szokás tenni:
EAX, EBX, ECX, EDX
A 64 bites regiszterek nevei elé egy "R" betűt szokás tenni:
RAX, RBX, RCX, RDX
===== Függelék =====
==== CPU jellemzők ====
=== MIPS ===
* Instructions per second
* IPS
* utasítás másodpercenként
* A IPS függ a más perifériáktól, az utasításoktól
* MIPS helyett találták ki a SPECint méréseket
* kIPS - ezer (kilo) utasítás per szekundum
* MIPS - millió utasítás per szekundum
A MIPS ugyanakkor egy 32/64 bites RISC
utasításkészletű architektúra neve is.
A rövidítése így Interlocked Pipeline
Stages. Fejlesztője a MIPS Computer Systems,
mostani nevén MIPS Technologies.
=== SPECint ===
Általános alkalmazások esetén mért érték.
=== MFLOPS ===
* FLOPS
* Mega FLoating-point Operations Per Second
* használatos még: flops és a flop/s
* lebegőpontos műveletek másodpercenként
^ Név ^ Rövidítés ^ FLOPS ^
| kiloFLOPS | kFLOPS | 103 |
| megaFLOPS | MFLOPS | 106 |
==== Tranzisztorok ====
^ Év ^ Kódnév ^ Tranzisztorok száma ^
| 1993 | P5 | 3 100 000 |
| 1994 | P54 | 3 200 000 |
| 1995 | P54 | 3 300 000 |
| 1995 | P6 | 5 500 000 |
| 1995 | P6 | 5 500 000 |
| 1996 | P54 | 3 300 000 |
| 1997 | P6 | 5 500 000 |
| 1997 | P55 | 4 500 000 |
| 1997 | Klamath | 7 500 000 |
| 1998 | P55 | 4 500 000 |
| 1998 | Deschutes | 4 500 000 |
| 1998 | Covington | 7 500 000 |
| 1998 | Mendocino | 19 000 000 |
| 1999 | Mendocino | 19 000 000 |
| 1999 | Katmai | 9 500 000 |
| 1999 | Coppermine | 28 100 000 |
| 2000 | Mendocino | 19 000 000 |
| 2000 | Coppermine | 28 100 000 |
| 2001 | Tualatin | 44 000 000 |
| 2000 | Willamette | 42 000 000 |
| 2002 | Northwood | 55 000 000 |
| 2004 | Prescott | 125 000 000 |
==== Források ====
* http://rays-place.net/Extras/PCTechGuide/02procs.htm (2015)
* http://cs50.wiki/Memory (2016)
* https://hu.wikipedia.org/wiki/Gyors%C3%ADt%C3%B3t%C3%A1r (2016)
* http://www.cpu-world.com/Sockets/index.html (2017)
* http://people.inf.elte.hu/csbsabi/ (2017)