Разрядность микропроцессора

Информация внутри компьютера представлена в виде двоичных чисел, т.е. сочетаний логических единиц и нулей, называемых битами (1 бит- один двоичный разряд, 1 или 0). Между устройствами компьютера данные передаются не сплошным потоком, а порциями- машинными словами, одно машинное слово передаётся за один такт работы компьютера. Количество бит в машинном слове называется разрядностью. Чем больше разрядность, т.е. чем длиннее машинное слово, тем быстрее передаётся и обрабатывается информация, тем быстрее работает компьютер.

Применительно к микропроцессору, различают три вида разрядности:

1. разрядность регистров микропроцессора;

2. разрядность шины данных;

3. разрядность шины адреса.

Разрядность регистров - это длина машинного слова внутри микропроцессора. Разрядность этого вида диктуется вместимостью внутренних ячеек памяти процессора- вместимостью регистров. Когда классифицируют микропроцессор и употребляют термин " разрядность микропроцессора", то подразумевается внутренняя разрядность, поскольку именно разрядность регистров определяет эффективность обработки данных микропроцессором, диктует диапазон допустимых значений операндов.

С середины 80-х, когда был выпущен процессор Intel 80386 и до начала 2000-х годов все процессоры для персональных компьютеров (не серверов и профессиональных рабочих станций) были 32-разрядными. В 2002 году появились 64-битные процессоры " Power PC G5" разработки компании IBM для персональных компьютеров Apple Mac. Первые 64-битные процессоры для IBM PC-совместимых персональных компьютеров были разработаны в 2003 году компанией AMD (Athlon 64). Весной 2005 года компания Intel предложила свои первые 64-разрядные микропроцессоры для персональных компьютеров- это Intel Pentium 4 серии 6хх и Pentium 4XE с частотой 3.73 МГц, поддерживающие технологию EM64T. Следует отметить, что для эффективной работы микропроцессоров AMD и Intel в новом 64-разрядном режиме необходимо установить на компьютер 64-разрядные версии всех программ, и в первую очередь операционную систему WindowsХР Pro x64. Иначе перечисленные процессоры будут работать как их 32-разрядные предшественники, принципиально от них не отличаясь.

Разрядность шины данных. Под шиной данных понимается группа проводников, по которым от микропроцессора к другим устройствам компьютера передаются данные. Разрядность шины данных – это число проводников в ней. Этот вид разрядности диктует длину машинных слов при передаче информации вне процессора, т.е. это длина " внешнего машинного слова". Длина машинных слов внутри микропроцессора и длина внешнего машинного слова могут не совпадать. Например, первый микропроцессор, устанавливавшийся на персональный компьютер IBM PC (Intel 8088), имел внутреннюю разрядность 16 бит, а длину внешнего машинного слова- всего 8 бит. В его современнике Intel 8086 длина внешнего машинного слова была увеличена до размеров разрядности регистров, т.е. до 16 бит, что дало прирост производительности микропроцессора на 40% при той же тактовой частоте. Схожее несовпадение разрядности компания Intel применила на микропроцессоре 80386SX, а также на всех процессорах Pentium (исключая последние 64-разрядные).

Разрядность шины адреса - это число проводников в адресной шине. По этим проводникам от микропроцессора к оперативной памяти передаётся информация для определения ячеек памяти, к которым надо получить доступ. Чем шире шина адреса, тем к большему числу ячеек памяти может адресовываться микропроцессор. Адресное пространство микропроцессора, т.е. наибольший теоретически возможный размер оперативной памяти, доступный для данного микропроцессора, определяется величиной 2ⁿ, где n- разрядность адресной шины. Например, у Intel 8088 и Intel 8086 адресная шина имела 20 проводников. Наибольший размер оперативной памяти у компьютеров с таким микропроцессором был не более 2²⁰ = 1048 000 байт, т.е. 1 Мбайт. У процессора следующего поколения, Intel 80286, была 24-разрядная шина адреса, что увеличило максимум адресуемой оперативной памяти до 16 Мб. Начиная с Intel 80386, микропроцессоры Intel длительное время имели 32-битную шину адреса и соответственно адресное пространство 4 Гб. Современные микропроцессоры AMD и Intel (с технологией EM64T) поддерживают 64-разрядную адресацию памяти, но для реализации этого режима необходима 64- разрядная версия Windows.