Моделирование работы процессора

7-8 урок, 11 класс – практика

Учитель: Брух Т.В.

Дата: _________

Тема урока: «Моделирование работы процессора»

Цель урока: Углубление в функции процессора, его свойства и что такое моделирование процессора.

Ход урока:

1. Организационный момент

2. Поверка домашнего задания

Конспект параграф 8, страница 86 №14,15

Тест «Информационное моделирование»

Ответы: Вариант: №1.

Ответы: Вариант: №2.

3. Изучение нового материала

Одним из основных устройств современного персонального компьютера является центральный процессор. Который, на первый взгляд, просто выращенный по специальной технологии кристалл кремния. Однако этот кристалл содержит в себе множество отдельных элементов – транзисторов, которые в совокупности и наделяют компьютер способностью «думать».

История создания микропроцессора началась еще в 50-х годах, когда на смену электронным лампам пришли компактные «электронные переключатели» - транзисторы, затем – интегральные схемы, в которых впервые удалось объединить на одном кристалле кремния сотни крохотных транзисторов. Но все-таки отсчет летоисчисления компьютерной эры ведут с 1971 года, с момента появления первого микропроцессора.

За три десятка лет, прошедших с этого знаменательного дня, процессоры сильно изменились. Современный процессор - это не просто набор транзисторов, а целая система множества важных устройств.

В настоящее время существуют много фирм по производству процессоров для персональных компьютеров. Это Intel, AMD, Cyrix, VIA, Centaur/IDT, NexGen, и многие другие. Однако наиболее популярными являются Intel и AMD. Развитие процессоров этих ведущих фирм мы и постараемся рассмотреть.

Однако прежде чем углубляться в историю производства процессоров необходимо дать характеристику некоторым техническим терминам характеризующих процессор.

Тактовая частота – это скорость работы процессора, а именно количество операций, выполненных на протяжении 1 секунды.

Поколения – поколения процессоров отличаются друг от друга скоростью работы, архитектурой, исполнением и внешним видом. Если просмотреть поколения процессоров фирмы Intel то их было 8 (8088, 286, 386, 486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV).

Модификация – у ведущих и постоянно конкурирующих фирм Intel и AMD есть две модификации процессоров. У Intel это Pentium и Celeron, у AMD это Athlon и Duron. Pentium и Athlon это дорогие процессоры для графических станций или серверов, а Celeron и Duron это процессоры для домашних компьютеров.

Технология производства – под технологией производства в данном случае понимают размер минимальных элементов процессора. Так в 1999 году фирмы перешли на новую, 0,13 – микронную технологию.

КЭШ-память первого уровня – небольшая (несколько десятков килобайт) сверхбыстрая память, предназначенная для хранения промежуточных результатов вычислений.

КЭШ-память второго уровня – эта память более медленная, но она больше от 128 до 512 кбайт.

Алгоритм работы процессора

Весь алгоритм работы процессора можно описать в трех строчках

НЦ

| чтение команды из памяти по адресу, записанному в СК

| увеличение СК на длину прочитанной команды

| выполнение прочитанной команды

КЦ

Разгон компьютеров - процесс увеличения тактовой частоты (и напряжения) компонента компьютера сверх штатных режимов с целью увеличения скорости его работы. Повышение частоты может достигать максимального значения, при котором сохраняется стабильность работы системы в необходимом для пользователя режиме. При разгоне повышается тепловыделение, энергопотребление, шум, уменьшается рабочий ресурс.

Конечная цель разгона — повышение производительности оборудования. Побочными эффектами могут быть повышение шума и тепловыделения, нестабильности, особенно при условии несоблюдения правил, подразумевающих усиление охлаждающего оборудования, улучшения питания компонентов, тонкой настройки разгона.

Противоположную цель ставит андерклокинг — снизить частоту работы оборудования (и, иногда, необходимого для неё напряжения) и этим достичь снижения тепловыделения, шума, а иногда и нестабильности. Может быть особенно актуальным для тихих помещений, экономии энергии или заряда батареи.

Могут быть разогнана центральные процессоры, память, видеокарты, матплаты, роутеры и прочее.

Классическим методом разгона может быть задание параметров через интерфейс BIOS оборудования и установку там более высоких значений частот работы компонентов системы, нежели штатные. Другой метод — перепрошивка BIOS'а альтернативной от штатной микропрограммой, имеющей уже другие параметры частот и напряжения по умолчанию. Третий метод — повышение частот через операционную систему с помощью специального разгонного программного обеспечения.

Для улучшения охлаждения и снижения уровня шума ставят жидкостное охлаждение, более эффективные и не всегда менее шумные вентиляторы взамен штатных, меняют термопасту, ставят более производительные кулеры. Некоторые типы центральных процессоров подвергаются конструктивной доработке с целью снижения теплового сопротивления между кристаллом и кулером путём удаления защитной крышки процессора и замены термопасты на более новую или на жидкий металл, но уже в самом процессоре, иногда может встречаться припой, который превосходит термопасту по теплопроводности («скальпирование»). Для проверки стабильности используется программное обеспечение, приводящее оборудование в предельный режим нагрузки в тот момент, когда оно уже работает на повышенных частотах.

Для тестов стабильности компонентов компьютеров используются программное обеспечение такое как: Prime95, AIDA64, Super PI, LINPACK, SiSoft Sandra, BOINC, Memtest86+, OCCT.

4. Практическая работа

МОДЕЛИРОВАНИЕ В ЭЛЕКТРОННЫХ ТАБЛИЦАХ

Задача 1.

Построить график функции y = k x + b  для x  в диапазоне от -5 до +5 с шагом 0,5,   где k и b - произвольные постоянные. 

Задача 2.

Построить график функции y = k x^2 + b  для  x  в диапазоне от -5 до +5 с шагом 0,5,   где k и b - произвольные постоянные.

Задача 3.

Составление графика Гиперболический параболоид в электронных таблицах Excel

Зададим значение переменной y от -3 до 3 с шагом 0,5

5. Подведение итогов. Домашнее задание

Графики, которые не успели на уроке