PROCESORY

Dělení procesorů

Procesory lze podle jejich charakteristik rozdělit na různé skupin.

Podle délky operandu v bitech

Základní vlastností procesoru je počet bitů, tj. šířka operandu, který je procesor schopen zpracovat v jednom kroku. Zjednodušeně se dá říci, že např. 8bitový procesor umí přímo počítat s čísly od 0 do 255, 16bitový s čísly od 0 do 65535 (tj. 0 až 2¹⁶-1), atd. Operace s většími čísly musí být rozděleny do několika kroků.

• Pro velmi jednoduché aplikace se používají 4bitové nebo 8bitové procesory. To platí například pro zabudované systémy (embedded) např. v mikrovlnných troubách, kalkulačkách, počítačových klávesnicích a infračervených dálkových ovládáních.

• Pro středně složité aplikace, jako jsou programovatelné automaty, jednoduché mobilní telefony, PDA nebo přenosné videohry se většinou používají 8bitové nebo 16bitové procesory. Postupující vývoj hardware (viz Mooreův zákon) a unifikace software však vede i u středně složitých zařízení k přechodu na 32bitové procesory (typicky ARM).

• Současné osobní počítače již většinou obsahují vícejádrové 64bitové procesory. Starší osobní počítače, laserové tiskárny, mobilní telefony střední a vyšší třídy a jiná komplikovaná zařízení většinou obsahují 32bitové procesory. Protože zvyšování frekvence a rozšiřování počtu bitů jsou spojeny s řadou problémů, jde nyní vývoj směrem k vícejádrovým procesorům.

Podle struktury procesoru

Podle vnitřní architektury

Procesory RISC s menším počtem strojových instrukcí a CISC s velkým počtem instrukcí. Nedostatkem architektury RISC je větší spotřeba paměti pro program, procesory založené na architektuře CISC potřebují zase více času pro zpracování strojové instrukce. Současné procesory Intel a kompatibilní obcházejí nedostatky instrukční sady typu CISC tím, že vnitřně používají pro interpretaci strojového kódu architekturu RISC, čímž za cenu zesložitění procesoru dochází ke spojení výhod obou architektur. Procesory RISC jsou velmi úspěšné např. v mobilních telefonech, nebo v superpočítačích, protože jednodušší architektura se projevuje nižší spotřebou energie.

Procesory podle schopnosti podpory skutečného operačního systému

Pro jednoduché aplikace nebo pro jednoduché operační systémy nemusí procesor integrovat jednotku pro správu a ochranu paměti (MMU, anglicky memory management unit), například 16bitové procesory pro první IBM PC kompatibilní počítače (procesory 8088 až 80286 a jejich operační systémy DOS až Windows 3.0. Pro provoz plnohodnotných operačních systémů (například Windows NT, Linux, Mac OS X atd), které zajišťují ochranu paměti a současný chod více programů (preemptivní multitasking), současnou práci více uživatelů na jednom počítači nebo dokonce virtualizaci je nutné, aby tyto možnosti procesor podporoval (v případě procesorů pro IBM PC jsou to architektura IA-32, tj. procesory 386 a novější).

Jednočipový mikropočítač nebo také mikrokontrolér (MCU)

Procesor s univerzálním jádrem, s kterým jsou současně zaintegrovány základní periferní obvody, takže je schopen samostatné funkce. Za průkopníky v této kategorii můžeme považovat 8bitový procesor Intel i8051, který poprvé integroval všechny základní periferie (jádro procesoru, paměť RAM, EEPROM, čítače a časovače) na jediném čipu a 16bitový technologický procesor Siemens SAB 80C166, který poprvé integroval A/D převodníky, komunikační linky a masivní systém čítačů/časovačů/přerušení (následníky řady 80166 dnes vyrábí Infineon (řada C167 a C166 SV2) a SGS Thomson (řada ST10)).

Digitální signálový procesor (DSP)

procesor zaměřený na zpracování signálu. DSP jsou optimalizovány na co nejrychlejší opakování jednoduchých matematických algoritmů zaměřených na zpracování signálu. Typickou aplikací DSP je filtrace signálu pomocí filtrů FIR a IIR nebo Fourierova analýza. DSP se dnes používají především ve spotřební elektronice a v telekomunikační technice. Současné DSP obsahují proti svým předchůdcům navíc také rychlé komunikační linky, aby bylo možné přenášet velký datový tok protékající těmito procesory. Často můžeme rovněž pozorovat snahu o spojení výhod DSP a jednočipových mikropočítačů ať už je to cestou rozšiřování DSP o periferie nebo rozšiřováním mikrokontrolérů o DSP jednotky.

 Podle počtu jader

V současnosti jde vývoj směrem k integraci více jader, tedy více procesorů do jediného čipu. Tento trend můžeme pozorovat u procesorů pro osobní počítače. Procesory se tedy dělí na jednojádrové a vícejádrové. Zvyšování počtu jader je v podstatě vynuceno fyzikálními omezeními. Integrací většího počtu jednodušších jader je teoreticky možné dosáhnout při stejné výrobní technologii na stejné ploše křemíku mnohem vyšší výpočetní výkon, než použitím jediného složitého jádra.

Procesor IBM Cell používaný např. v Sony Playstation 3 obsahuje jádro založené na architektuře PowerPC, které rozděluje práci šesti jednodušším signálovým procesorům vzájemně propojeným pomocí hradlového pole.