Центральный процессор (ЦП): основные характеристики и развитие архитектуры

1. ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ ПО ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИНФОРМАТИЗАЦИИ НА ТЕМУ «Центральный процессор (ЦП): основные характеристики и

развитие архитектуры»
• Работу выполнил:
• Обучающийся 24Сиб2п
группы
• Котельников Дмитрий
Руководитель:
Романов Валерий
Николаевич
Пермь, 2025

2.

Центральный процессор
(ЦП): Основные
характеристики и эволюция
архитектуры
Данная презентация посвящена
центральным процессорам. Рассмотрим
их ключевые характеристики и этапы
развития. ЦП – это основа современной
вычислительной техники. Важно
понимать, как они работают и
развиваются.

3. Цель исследовательской работы: Определить ключевые факторы, влияющие на производительность и эффективность центральных

процессоров
(ЦП), проанализировать эволюцию архитектур ЦП, современные
тенденции в технологиях изготовления, влияние технологий на
производительность, будущие тенденции в развитии архитектур
ЦП, а также провести сравнение различных моделей ЦП с целью
выявления оптимальных решений для различных задач
обработки данных.
Методы достижения цели:
Обзор и анализ литературы
Классификация и систематизация информации
Сравнительный анализ
Моделирование и симуляция (если возможно)
Анализ трендов и прогнозирование
Экспертная оценка (если возможно)
Синтез и обобщение результатов

4.

Основные характеристики ЦП: Тактовая частота и
производительность
Тактовая частота
Производительность ЦП
Влияет на скорость работы ЦП.
Измеряется в Герцах (Гц),
Мегагерцах (МГц) и Гигагерцах
(ГГц). Современные ЦП имеют
тактовую частоту до 5 ГГц и выше.
Определяется количеством ядер,
размером кэш-памяти и
архитектурными особенностями.
Все эти факторы влияют на общую
скорость работы.

5.

Основные характеристики
ЦП: Количество ядер и
потоков
Ядро ЦП
Потоки (Threads)
Физический процессор
внутри чипа. Многоядерные
процессоры обеспечивают
параллельную обработку
задач.
Виртуальные процессоры,
создаваемые ядром.
Технология Hyper-Threading
увеличивает число потоков
для повышения
эффективности.
Современные ЦП имеют от 2 до 64 и более ядер.
Количество ядер и потоков влияет на многозадачность.

6.

Основные характеристики
ЦП: Кэш-память и
техпроцесс
Кэш-память
Быстродействующая память для хранения
часто используемых данных. Уровни: L1, L2,
L3.
Техпроцесс
Технология производства ЦП,
определяющая размер транзисторов.
Измеряется в нанометрах (нм).
Размер и скорость кэш-памяти влияют на
производительность. Уменьшение размера транзисторов
повышает энергоэффективность.

7.

Эволюция архитектуры ЦП: От CISC к RISC
CISC
1
Большой набор сложных инструкций. Пример: Intel x86.
2
RISC
Упрощенный набор инструкций. Пример: ARM.
CISC (Complex Instruction Set Computing) и RISC (Reduced Instruction Set
Computing) – два подхода к архитектуре ЦП. RISC обеспечивает более
высокую производительность и энергоэффективность.

8.

Эволюция архитектуры ЦП: Многоядерность и
гетерогенные вычисления
Многоядерность
Развитие от
двухъядерных к
многоядерным
системам.
Гетерогенность
1
2
Использование разных
типов ядер (CPU, GPU,
FPGA) для оптимизации.
Гетерогенные вычисления позволяют оптимизировать задачи. APU от AMD и SoC
являются примерами гетерогенных архитектур.

9.

Эволюция архитектуры ЦП: Виртуализация и безопасность
Виртуализация
Создание виртуальных машин на одном сервере.
Безопасность
Защита от вредоносных атак.
Виртуализация поддерживается технологиями Intel VT-x и AMD-V. Аппаратные средства защиты
включают Intel SGX и AMD Memory Encryption.

10.

Эволюция архитектуры ЦП: Квантовые вычисления
и нейроморфные процессоры
Квантовые вычисления
Нейроморфные процессоры
Использование кубитов для решения сложных
задач.
Имитация работы человеческого мозга.
Применение в машинном обучении.
Квантовые и нейроморфные процессоры – это перспективные направления развития. Они открывают
новые возможности в вычислительной технике.

11.

Тенденции развития ЦП: Будущее вычислительной техники
Интеграция ИИ
Безопасность
Искусственный интеллект интегрируется в ЦП.
1
Фокус на защите данных на аппаратном уровне.
2
3
Энергоэффективность
Разрабатываются новые архитектуры для
повышения эффективности.
В будущем ЦП станут более энергоэффективными и безопасными.
Квантовые и нейроморфные вычисления будут развиваться.

12.

Заключение: Мы
рассмотрели основные
характеристики и этапы
развития ЦП.
ЦП – ключевой элемент современных вычислительных
систем, определяющий производительность. Эволюция
архитектур, переход к более тонким техпроцессам (7/5
нм) и новые технологии (предсказание ветвлений,
параллелизм) значительно повышают эффективность.
Будущее за гибридными архитектурами и интеграцией
специализированных блоков (графика, нейросети).
Выбор ЦП должен соответствовать задачам.
Перспективные направления – квантовые и
нейроморфные вычисления.

13.

Спасибо за внимание !!!