Что такое процессор? основные характеристики процессоров

Что такое процессор (CPU)?

Процессор, что это вообще такое? Зачем он нужен? За какие задачи он отвечает?

Для большинства неопытных и технически неподготовленных пользователей процессором зачастую выступает весь системный блок в сборе. Но это относительно ошибочное суждение, процессор — это нечто, что сокрыто за стенками корпуса и толстым радиатором с вентилятором для его охлаждения.

Процессор или, как его еще называют, центральный процессор (Central Processing Unit) — это электронное устройство (интегральная схема), которое выполняет и обрабатывает машинные инструкции, код программ (машинный язык) и отвечает за все логические операции, которые протекают внутри вашей операционной системы и системного блока.

Без преувеличения, процессор можно назвать мозгом (или сердцем, это кому как больше нравится) любого компьютера, мобильного устройства или другого периферийного устройства. Да-да, слово процессор применимо не только к вашему системному блоку, но и планшету, смарт-холодильнику, игровой приставке, фотоаппарату и другой электронике.

Внешне процессор выглядит как квадратный (или прямоугольный) элемент или плата, в нижней части которой располагается контактная группа для подключения, в вверху находится сам кристалл процессора, который сокрыт под металлической крышкой, чтобы исключить возможность повреждения хрупкого кристалла процессора, а также крышка помогает при отводе тепла с поверхности кристалла на радиатор системы охлаждения.

Кристалл процессора состоит из кремния. Если точнее, полупроводники, из которых состоит процессор, производятся из кремния. На кремневой пластине кристалла в несколько слоёв располагается несколько триллиардов транзисторов (размер которых составляет порядка ~10 нм в зависимости от используемого техпроцесса при производстве), которые отвечают за все логические операции процессора.

На самом деле это только поверхностное описание того, из чего состоит процессор, и оно предназначено, скорее, для визуализации того, что из себя представляет процессор внутри. На самом деле все намного сложнее. К сожалению, просто и доходчиво объяснить все принципы создания и работы процессора не так просто, здесь потребуются знания как элементарной алгебры, так и продвинутой физики и электротехники, да и большинству пользователей это попросту не нужно.

Впоследствии производители процессоров научились располагать на печатной плате, помимо самого кристалла процессора, кристалл видеоядра (видеокарты), что позволило исключить необходимость в отдельной дискретной видеокарте для вывода изображения на монитор.

Подводя итог этого блока статьи и что бы дать простой ответ на такой сложный вопрос «Что такое процессор (CPU)» — процессор это сердце любого современного устройства, которое выполняет все основные операции, будь то простое сложение 2+2, набор текста в Microsoft Word или расчет физической модели в Blender.

Энергопотребление и тепловыделение

Само энергопотребление на прямую зависит от технологии, по которым производятся процессоры. Меньшие размеры и повышенные частоты прямо пропорционально обуславливают энергопотребление и тепловыделение.

Для понижения энергопотребления и тепловыделения выступает энергосберегающаяавтоматическая система регулировки нагрузки на процессор, соответственно при отсутствии в производительности какой-либо необходимости. Высокопроизводительные компьютеры в обязательном порядке имеют хорошую системы охлаждения процессора.

Подводя итоги материала статьи — ответа на вопрос, что такое процессор:

Процессоры наших дней имеют возможность многоканальной работы с оперативной памятью, появляются новые инструкции, в свою очередь благодаря которым повышается его функциональный уровень. Возможность обработки графики самим процессором обеспечивает понижение стоимости, как на сами процессоры, так и благодаря им на офисные и домашние сборки компьютеров. Появляются виртуальные ядра для более практичного распределения производительности, развиваются технологи, а вместе с ними компьютер и такая его составляющая как центральный процессор.

1.3. Понятие о процессоре

Ядром любой вычислительной системы является процессор (от англ. processor). Синонимом на русском языке является слово «обработчик».

Процессор – это тот узел, блок, который производит обработку информации внутри вычислительной системы.

Процессор заменяет практически всю «жесткую логику», которая понадобилась бы в случае традиционной цифровой системы. Он выполняет:

— арифметические функции (сложение, умножение и т.д.),

— логические функции (сдвиг, сравнение, маскирование кодов и т.д.),

— временное хранение кодов (во внутренних регистрах),

— пересылку кодов между узлами микропроцессорной системы и многое другое.

Количество элементарных операций, выполняемых процессором, может достигать нескольких сотен.

Остальные узлы вычислительной системы выполняют вспомогательные функции:

— хранение информации (в том числе и управляющей информации, то есть программы),

— связь с внешними устройствами,

— связь с пользователем и т.д.

Надо учитывать, что все свои операции процессор выполняет последовательно, то есть одну за другой, по очереди. С одной стороны, это несомненное достоинство, так как позволяет с помощью всего одного процессора выполнять любые, самые сложные алгоритмы обработки информации. Но, с другой стороны, последовательное выполнение операций приводит к тому, что время выполнения алгоритма зависит от его сложности.

Вычислительная система способна сделать все, но работает она не слишком быстро, ведь все информационные потоки приходится пропускать через один-единственный узел – микропроцессор (рис. 1.3). В традиционной цифровой системе можно легко организовать параллельную обработку всех потоков информации, за счет усложнения схемы обработки потоков.

Рисунок 1.3 – Информационные потоки в микропроцессорной системе

Выполняемая в конкретный момент времени операция определяется управляющей информацией, программой.

Программа представляет собой набор команд (инструкций), составленный человеком (программистом).

Команда (инструкция) – цифровой код, расшифровав который, процессор узнает, что ему надо делать. Каждая команда имеет свое время выполнения, поэтому время выполнения всей программы зависит не только от количества команд в программе, но и от того, какие именно команды используются.

Все команды, выполняемые процессором, образуют систему команд процессора. Структура и объем системы команд процессора определяют его быстродействие, гибкость, удобство использования.

Всего команд у процессора может быть от нескольких десятков до нескольких сотен. Система команд может быть рассчитана на узкий круг решаемых задач (у специализированных процессоров) или на максимально широкий круг задач (у универсальных процессоров). Коды команд могут иметь различное количество разрядов (занимать от одного до нескольких байт).

Для выполнения команд в структуру процессора входят:

— внутренние регистры,

— арифметико-логическое устройство (АЛУ, ALU – Arithmetic Logic Unit),

— мультиплексоры, буферы, регистры и другие узлы.

Работа всех узлов процессора синхронизируется общим внешним тактовым сигналом (синхроимпульсом).

То есть процессор представляет собой довольно сложное цифровое устройство (рис. 1.4).

Рисунок 1.4 – Пример структуры простейшего процессора

Разработчик должен рассматривать процессор как «черный ящик», который в ответ на входные и управляющие коды производит ту или иную операцию и выдает выходные сигналы. Разработчику необходимо знать систему команд, режимы работы процессора, а также правила взаимодействия процессора – протоколы обмена информацией. О внутренней структуре процессора надо знать только то, что необходимо для выбора той или иной команды, того или иного режима работы.

Логика микропроцессора

Микропроцессор способен выполнять определенный набор машинных инструкций (команд). Оперируя этими командами, процессор выполняет три основные задачи:

C помощью своего арифметико-логического устройства, процессор выполняет математические действия: сложение, вычитание, умножение и деление. Современные микропроцессоры полностью поддерживают операции с плавающей точкой (с помощью специального арифметического процессора операций с плавающей точкой)
Микропроцессор способен перемещать данные из одного типа памяти в другой
Микропроцессор обладает способностью принимать решение и, на основании принятого им решения, «перепрыгивать», то есть переключаться на выполнение нового набора команд

Микропроцессор содержит:

Address bus (адресную шину). Ширина этой шины может составлять 8, 16 или 32 бита. Она занимается отправкой адреса в память
Data bus (шину данных): шириной 8, 16, 32 или 64 бита. Эта шина может отправлять данные в память или принимать их из памяти. Когда говорят о «битности» процессора, речь идет о ширине шины данных
Каналы RD (read, чтения) и WR (write, записи), обеспечивающие взаимодействие с памятью
Clock line (шина синхронизирующих импульсов), обеспечивающая такты процессора
Reset line (шина стирания, шина сброса), обнуляющая значение счетчика команд и перезапускающая выполнение инструкций

Поскольку информация достаточно сложна, будем исходить из того, что ширина обеих шин — и адресной и шины данных — составляет всего 8 бит. И кратко рассмотрим компоненты этого сравнительно простого микропроцессора:

Регистры A, B и C являются логическими микросхемами, используемыми для промежуточного хранения данных
Address latch (защелка адреса) подобна регистрам A, B и C
Счетчик команд является логической микросхемой (защелкой), способной приращивать значение на единицу за один шаг (если им получена соответствующая команда) и обнулять значение (при условии получения соответствующей команды)
ALU (арифметико-логическое устройство) может осуществлять между 8-битными числами действия сложения, вычитания, умножения и деления или выступать в роли обычного сумматора
Test register (тестовый регистр) является специальной защелкой, которая хранит результаты операций сравнения, производимых АЛУ. Обычно АЛУ сравнивает два числа и определяет, равны ли они или одно из них больше другого. Тестовый регистр способен также хранить бит переноса последнего действия сумматора. Он хранит эти значения в триггерной схеме. В дальнейшем эти значения могут использоваться дешифратором команд для принятия решений
Шесть блоков на диаграмме отмечены, как «3-State». Это буферы сортировки. Множество источников вывода могут быть соединены с проводом, но буфер сортировки позволяет только одному из них (в один момент времени) передавать значение: «0» или «1». Таким образом буфер сортировки умеет пропускать значения или перекрывать источнику вывода возможность передавать данные
Регистр команд (instruction register) и дешифратор команд (instruction decoder) держат все вышеперечисленные компоненты под контролем

На данной диаграмме не отображены линии управления дешифратора команд, которые можно выразить в виде следующих «приказов»:

«Регистру A принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
«Регистру B принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
«Регистру C принять значение, поступающее в настоящий момент от арифметико-логического устройства»
«Регистру счетчика команд принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
«Адресному регистру принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
«Регистру команд принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
«Счетчику команд увеличить значение »
«Счетчику команд обнулиться»
«Активировать один из из шести буферов сортировки» (шесть отдельных линий управления)
«Сообщить арифметико-логическому устройству, какую операцию ему выполнять»
«Тестовому регистру принять тестовые биты из АЛУ»
«Активировать RD (канал чтения)»
«Активировать WR (канал записи)»

В дешифратор команд поступают биты данных из тестового регистра, канала синхронизации, а также из регистра команд. Если максимально упростить описание задач дешифратора инструкций, то можно сказать, что именно этот модуль «подсказывает» процессору, что необходимо сделать в данный момент.

На что способны миллиарды транзисторов?

Надеюсь, что с этими знаниями вам легче будет представить себе работу процессора.

Итак, что же представляет собой современный ЦПУ?

Это действительно кристалл кремния. На его поверхности путем фототравления нанесена сложнейшая структуру из проводников и огромного количества полупроводниковых транзисторов.

в 2004 году их число на кристалле было чуть больше 500 миллионов;
2006-й год – 1 миллиард;
в 2008 – 2 миллиарда транзисторов.

Темпы роста увеличения плотности транзисторов немного упали, что обусловлено возможностями технологии их нанесения.

Сейчас для этого используется многоядерность и нанотехнология (актуальна 14 нм, ожидают от производителей 10 нм).

Вот пример процессора 2017 года.

Intel SKL Core i9-7000X заявлены около 6,5–7 миллиардов транзисторов. Но если честно транзисторы сейчас никто не считает.

Всех интересует тактовая частота, число ядер и разрядность (64 или 32 бита) и энергопотребление.

Характеристики, какие являются главными при выборе

Производители процессоров классифицируют выпускаемые компоненты, согласно сериям. Таким образом, существенно упрощается выбор устройств для решения разных задач. Процессор обладает рядом характеристик, наиболее важными из которых являются:

число ядер;
тактовая частота;
архитектура;
тепловыделение.

При выборе процессора следует обратить внимание на комплекс факторов, определяющих его производительность. Например, количество вычислительных ядер определяет производительность процессора

Многоядерные чипы содержат на одном кристалле или в одном корпусе несколько вычислительных ядер. Устройства для домашних ПК, как правило, обладают 8 ядрами, а процессоры для серверов — 12, как Opteron 6100. Ядра могут отличаться по эффективности, но с увеличением их количества возрастает производительность процессора. Количество потоков может не соответствовать числу ядер процессора. Чем больше потоков, тем эффективнее работа оборудования. За счет технологии Hyper-Threading, 4-ядерный процессор Intel Core i7-3820 работает в 8 потоков и по многим критериям превосходит 6-тиядерные аналоги устройств.

Кеш представляет собой достаточно быструю внутреннюю память процессора, необходимую для реализации функции буфера временного хранения информации, которая обрабатывается в определенный момент времени.

Чем больше кэш, тем лучше работает центральный процессор:

Кэш-память 1-го уровня отличается высокой скоростью, расположена в ядре ЦП, что объясняет компактные размеры от 8 до 128 Кб.
Кэш-память 2-го уровня находится в ЦП, но не в ядре. Она превосходит по скорости оперативную память, но уступает кэш-памяти 1-го уровня. Размер составляет от 128 Кбайт до нескольких Мбайт.
Кэш-память 3-го уровня быстрее оперативной памяти, но медленнее кэш-памяти 2-го уровня.

Частота процессора определяет его производительность. Тактовая частота является частотой работы центрального процессора. В течение 1 такта реализуется несколько операций. Чем выше частота, тем выше быстродействие компьютера. Тактовая частота современных процессоров измеряется в гигагерцах (ГГц): 1 ГГц соответствует 1 миллиарду тактов в секунду.

Скорость шины процессора FSB, HyperTransport или QPI, с помощью которой происходит взаимодействие чипа с материнской платой. Данный показатель измеряют в мегагерцах. Чем больше скорость шины, тем лучше работает компьютер. Разрядность шин кратна 8. Данная характеристика показывает, какой объем данных в байтах можно передать в течение 1 такта. Большое значение имеет пропускная способность шины, которая равна произведению частоты системной шины и количества бит, передаваемых за 1 такт. Например, если при частоте системной шины в 100 Мгц за 1 такт передается 2 бита, то пропускная способность составит 200 Мбит/сек.

Большее количество транзисторов, меньшее энергопотребление и нагревание обеспечивает более тонкий техпроцесс. Данный показатель определяет TDP, то есть потребление и выделение процессором тепла. Величина Termal Design Point измеряется в Ваттах (Вт), зависит от числа ядер, техпроцесса изготовления и частоты, с которой работает процессор. Так называемые, «холодные» процессоры характеризуются TDP до 100 Вт. Путем разгона можно увеличить их производительность от 15% до 25%. При высоком TDP требуется установить эффективную систему охлаждения.

Кроме вычислительных ядер, процессоры нового поколения оснащены графическими ядрами. Они выполняют роль видеокарты. С их помощью можно играть в компьютерные игры, просматривать видео, работать с текстом и решать другие задачи. Выбор в пользу процессора со встроенным графическим ядром поможет сэкономить на покупке отдельного графического адаптера.

Тип и максимальная скорость поддерживаемой оперативной памяти определяет ее совместимость с процессором. Устройства поддерживают работу конкретного типа оперативной памяти:

DDR;
DDR2;
DDR3.

Сокет или разъем вставляется в процессор. Данные устройства не являются универсальными. Кроме того, материнская плата обладает только одним сокетом для процессора, который должен соответствовать его типу. Гнездовой или щелевой разъем, необходим, чтобы интегрировать чип в схему материнской платы. Каждый разъем допускает подключение конкретного типа процессоров:

PGA (Pin Grid Array) — корпус квадратной или прямоугольной формы, штырьковые контакты.
BGA (Ball Grid Array) — шарики припоя.
LGA (Land Grid Array) — контактные площадки.

Разъемы материнских плат

По всему периметру платы находится большое количество специальных разъемов в виде слотов. Они предназначены для подключения плат расширения.

Разъема PCI — долгое время были стандартом для подключения аудио-, звуковых- и сетевых карт, TV-тюнера, Wi-Fi-адаптера. Однако впоследствии появились новые и более быстрые шины PCIе. На сегодняшний день некоторые материнские платы поддерживают оба этих интерфейса, но поддержка PCI встречается все реже.

Внешний вид разъемов PCI и PCIe

Для жестких дисков и DVD / CD приводов предназначены разъемы SATA и PATA (ATA (IDE)). Их легко отличить по внешнему виду (SATA — маленький, РATA — широкий, многоконтактный), как на самом устройстве, так и на материнской плате. Несмотря на новый стандарт (SATA), некоторые материнские платы все еще оснащаются старым интерфейсом ATA (IDE). Но вероятно со временем его поддержка прекратится полностью учитывая неактуальность.

Оперативная память используется процессором для кратковременного хранения информации во время выполнения им различных операций. Чем больше программ одновременно открыто и обрабатывается процессором, тем больше оперативной памяти для этого используется.

Для оперативной памяти существуют отдельные разъемы. В результате ее развития и усовершенствований существует несколько типов памяти: DDR1, DDR2, DDR3, DDR4. Чем больше цифра-окончание, тем более продуктивной является память.

Каждая из них имеет свой разъем для подключения, а соответственно каждая материнская плата рассчитана на поддержку только одного ее типа. То есть каждый тип памяти не являются взаимозаменяемыми. На рисунке приведены различия в расположении зазоров в разъемах различных типов оперативной памяти.

Сравнение различных типов оперативной памяти

И последний рассмотренный нами разъем используется для подключения блока питания к материнской плате. Этот разъем практически не изменился со времен появления первой ATX материнской платы. К нему лишь добавили несколько контактов для подачи дополнительного питания к современным мощным процессорам.

Внешний вид нового разъема для подключения питания к материнской плате
Внешний вид старого разъема для подключения питания к материнской плате

Процессор — что это

Все устройства имеют разные процессоры, но если рассматривать процессор компьютера, то визуально процессор представляет собой небольшой квадрат плоской формы со стороной около 5 см. Внутри процессора находится множество разъемов, которыми он подключается к основанию платы. От мощности центрального процессора будет зависеть скорость обработки инструкций и производительность других компонентов компьютера. Например, если вы приобрели мощную видеокарту для своего компьютера, вы не увидите ее полной мощности, потому что у вашего компьютера слабый процессор.

Назначение процессора в компьютере

Что такое ЦП (центральный процессор) в компьютере? Если процессор в компьютере – это мозг, то уже понятно, что основная деятельность процессора – это управление всеми вычислительными компонентами и операциями компьютера, от простых расчетов на калькуляторе до запуска “тяжелых” программ, того же компьютера игры или 3D-редакторы.

Если немного «вникнуть» в назначение процессора, то можно выделить следующие его функции:

получать данные из оперативной памяти и выполнять с ними необходимые операции;
генерировать сигналы и команды для управления внутренними компонентами или внешними устройствами, подключенными к компьютеру;
временное хранение в собственной памяти информации о выполненных операциях или отданных командах;
обрабатывать запросы от внешних устройств или внутренних компонентов компьютера;
и так далее

Из чего состоит процессор

Центральный процессор не является конечной деталью, он также собирается из мелких, но важных деталей. Процессор можно разделить на 3 компонента:

Ядро процессора. Именно в нем больше всего падает функциональность процессора. Я занимаюсь декодированием, чтением, выполнением и отправкой инструкций другим компонентам или, наоборот, от других компонентов. Ядро может выполнять только одну инструкцию за раз, хотя и за сотые доли секунды. Поэтому, если процессор компьютера состоит из одного ядра, компьютер будет выполнять все команды последовательно и по очереди. В наши дни редко можно увидеть одноядерные компьютеры, потому что они слишком громоздки для современных пользовательских команд. А вот процессор с 2, 3, 4 и более ядрами — не редкость.
Запоминающее устройство. У каждого процессора есть своя небольшая память, необходимая ему для работы. Память процессора состоит из двух частей: одна часть нужна для «запоминания» текущих операций, а другая часть памяти — это кэш-память, в которой хранятся часто выполняемые инструкции. Доступ к собственному e-sh будет быстрее, чем доступ к оперативной памяти компьютера, поэтому объем электронной памяти влияет на скорость и производительность процессора.
Шины — это пути, по которым команды передаются внутри процессора.

Чем характеризуется процессор

Важнейшей характеристикой любого процессора является его производительность. Однако производительность процессора зависит от 2-х его параметров:

Тактовая частота – это количество операций, выполняемых в единицу времени. Чем выше эта частота, тем быстрее «думает» процессор. Частота рассчитывается в мегагерцах x (МГц) или гигагерцах x (ГГц).
Разрядность — это количество информации, которую процессор может передать за один цикл; измеряется в битах. Все мы слышим о 32-битных и 64-битных компьютерах — вот и все.

Виды и производители процессоров

На самом деле процессоров существует великое множество, а производителей процессоров можно пересчитать по пальцам одной руки. Процессоры делаются разные для разных устройств

Но даже если принять во внимание только одно устройство — компьютер, здесь нас ждет огромный ассортимент — от более «слабых» одноядерных процессоров для офисной работы до многоядерных процессоров, предназначенных для сложных научных расчетов

Среди производителей процессоров для компьютеров и ноутбуков наиболее известны 2 производителя: Intel и AMD. Главное отличие процессоров от этих компаний не в количестве ядер или производительности, а в уникальной архитектуре. То есть эти компании разрабатывают процессоры по разным принципам, поэтому у процессоров обоих производителей есть свои плюсы и минусы, о которых мы сейчас говорить не будем, потому что это тема для отдельной статьи.

Работа процессора

Работает процессор под управлением программы, находящейся в оперативной памяти.

(Работа процессора сложнее, чем это изображено на схеме выше. Например, данные и команды попадают в кэш не сразу из оперативной памяти, а через блок предварительной выборки, который не изображен на схеме. Также не изображен декодирующий блок, осуществляющий преобразование данных и команд в двоичную форму, только после чего с ними может работать процессор.)

Блок управления помимо прочего отвечает за вызов очередной команды и определение ее типа.

Арифметико-логическое устройство, получив данные и команду, выполняет указанную операцию и записывает результат в один из свободных регистров.

Текущая команда находится в специально для нее отведенном регистре команд. В процессе работы с текущей командой увеличивается значение так называемого счетчика команд, который теперь указывает на следующую команду (если, конечно, не было команды перехода или останова).

Часто команду представляют как структуру, состоящую из записи операции (которую требуется выполнить) и адресов ячеек исходных данных и результата. По адресам указанным в команде берутся данные и помещаются в обычные регистры (в смысле не в регистр команды), получившийся результат тоже сначала оказывается в регистре, а уж потом перемещается по своему адресу, указанному в команде.

1.5. Структура вычислительной системы

Типичная структура вычислительной системы включает в себя три основных типа устройств (рис. 1.7):

— процессор;

— память, включающую оперативную память (ОЗУ, RAM – Random Access Memory) и постоянную память (ПЗУ, ROM – Read Only Memory), которая служит для хранения данных и программ;

— устройства ввода/вывода (УВВ, I/O – Input/Output Devices), служащие для связи микропроцессорной системы с внешними устройствами, для приема (ввода, чтения, Read) входных сигналов и выдачи (вывода, записи, Write) выходных сигналов.

Все устройства вычислительной системы объединяются общей системной шиной (она же называется еще системной магистралью или каналом).

Рисунок 1.7 – Структура вычислительной системы

Системная магистраль включает в себя четыре основные шины нижнего уровня:

— шина адреса (Address Bus);

— шина данных (Data Bus);

— шина управления (Control Bus);

— шина питания (Power Bus).

Шина адреса служит для определения адреса (номера) устройства, с которым процессор обменивается информацией в данный момент. Каждому устройству (кроме процессора), каждой ячейке памяти в микропроцессорной системе присваивается собственный адрес. Когда код какого-то адреса выставляется процессором на шине адреса, устройство, которому этот адрес приписан, понимает, что ему предстоит обмен информацией. Шина адреса может быть однонаправленной или двунаправленной.

Шина данных – это основная шина, которая используется для передачи информационных кодов между всеми устройствами микропроцессорной системы. Обычно в пересылке информации участвует процессор, который передает код данных в какое-то устройство или в ячейку памяти или же принимает код данных из какого-то устройства или из ячейки памяти. Но возможна также и передача информации между устройствами без участия процессора. Шина данных всегда двунаправленная.

Шина управления в отличие от шины адреса и шины данных состоит из отдельных управляющих сигналов, каждый из которых имеет свою функцию. Некоторые сигналы служат для стробирования передаваемых или принимаемых данных (то есть определяют моменты времени, когда информационный код выставлен на шину данных). Другие управляющие сигналы могут использоваться для подтверждения приема данных, для сброса всех устройств в исходное состояние, для тактирования всех устройств и т.д. Линии шины управления могут быть однонаправленными или двунаправленными.

Шина питания предназначена не для пересылки информационных сигналов, а для питания системы. Каждому напряжению питания соответствует своя линия связи. Все устройства подключены к этим линиям параллельно.

Если в микропроцессорную систему надо ввести входной код (или входной сигнал), то процессор по шине адреса обращается к нужному устройству ввода/вывода и принимает по шине данных входную информацию. Если из микропроцессорной системы надо вывести выходной код (или выходной сигнал), то процессор обращается по шине адреса к нужному устройству ввода/вывода и передает ему по шине данных выходную информацию.

Если информация должна пройти сложную многоступенчатую обработку, то процессор может хранить промежуточные результаты в системной оперативной памяти. Для обращения к любой ячейке памяти процессор выставляет ее адрес на шину адреса и передает в нее информационный код по шине данных или же принимает из нее информационный код по шине данных.

В памяти(оперативной и постоянной) находятся также и управляющие коды (команды выполняемой процессором программы), которые процессор также читает по шине данных с адресацией по шине адреса. Постоянная память используется в основном для хранения программы начального пуска вычислительной системы, которая выполняется каждый раз после включения питания. Информация в нее заносится изготовителем раз и навсегда.

Таким образом, в вычислительной системе все информационные коды и коды команд передаются по шинам последовательно, по очереди. Это определяет сравнительно невысокое быстродействие микропроцессорной системы

Оно ограничено обычно даже не быстродействием процессора (которое тоже очень важно) и не скоростью обмена по системной шине (магистрали), а именно последовательным характером передачи информации по системной шине (магистрали)

Важно учитывать, что устройства ввода/вывода чаще всего представляют собой устройства на «жесткой логике». Иногда устройства ввода/вывода имеют в своем составе процессор, то есть представляют собой небольшую специализированную микропроцессорную систему

Это позволяет переложить часть программных функций на устройства ввода/вывода, разгрузив центральный процессор системы.