Miten prosessori toimii?

Tänään lähes jokaisessa talossa on tietokone. Ilman häntä, on vaikea kuvitella tämän päivän elämää. Etsi tarvittavat tiedot, katsella uutisia ja säätä, ostaa ja myydä tavaroita, katsella elokuvia ja ohjelmia - kaikki tämä voidaan tehdä poistumatta kotoa ja ilman erityisiä ponnisteluja. Sinun tarvitsee vain käynnistää tietokone ja siirtyä verkkoon.

Mutta harvat ihmiset ajattelevat, miltä se koostuutietokone, jolla voit nopeasti saada kaikki tarvittavat tiedot. Yksi tietokoneen pääkomponenteista on prosessori. Prosessorin toimintojen ymmärtäminen voi selkeyttää itseäsi paljon uusia asioita.

Mikä on prosessori

Keskusprosessori tai sen kutsuminentietojenkäsittelytieteiden maailma - CPU on tietokoneen pääkomponentti, se on hänen sydämensä ja aivot. Prosessori suorittaa kaikki käyttäjän määrittelemät komennot, käsittelee kaikki tiedot ja ohjaa muita tietokoneen laitteita.

Tänään, tärkeimmät prosessori valmistajatovat Intelin ja Advanced Micro Devicesin (AMD) yrityksiä, jotka ovat jo pitkään olleet tietotekniikkamarkkinoilla ja ovat osoittaneet vain parasta puolta. Luonnollisesti on muita valmistajia, mutta näiden jättiläisten yritysten tasolle ne ovat edelleen hyvin kaukana. On mielenkiintoista, että Intel ja AMD taistelevat jatkuvasti jalostusyritysten johtajuudesta ja ovat vuorotellen voittaneet ensimmäiset asemat uusien mallien julkaisemisessa. Kummallista kyllä, tämä taistelu antaa sysäyksen tämän tietotekniikan jatkuvalle laadulliselle kehitykselle.

ulkomuoto

Aloita tarkastelemaan laitteen prosessoriatietokone on tarpeen sen ulkonäköä. Ensi silmäyksellä, se on vain metallinen laatikko kääntöpuolelle, joka on pieni lauta kooltaan noin 5x5 cm, ja erilaisia ​​yhteyksiä, jonka avulla prosessori on kiinnitetty emolevyyn. miljoonia ovat keskellä prosessorin, ja joskus jopa miljardeja erilaisia ​​transistoreita, jotka toimivat työtä.

Mikä on jalostaja?

Prosessori itse koostuu pääosin hiekasta, jatarkemmin sanottuna piitä, joka maapallolla on vain 30%. Jalostajien muodostamisprosessi on melko monimutkainen, vaatii erikoislaitteita ja materiaalikustannuksia. Lyhyesti, valmistus prosessorit järjestelmä on hieman samanlainen kuva tulostus tekniikka - sen valmistuksessa fotolitografiaa käyttämällä tekniikkaa. Rooli valokuvauksen on olemassa "pannukakut" - tulevaisuuden prosessorit, mikä huomattavasti nopeuttaa käyttämällä erityistä kiihdytin boori-ioneja luoda pienoiskoossa jossa on useita transistoreita. Ja ohuempi tekninen prosessi, sitä enemmän valtaa ja nopeutta tämän rakenteen. Joka vuosi mitat näiden rakenneosien on vähemmän ja lyhyessä ajassa, tutkijat arvioimme ne voivat saavuttaa vain noin 15 nm.

Lisäksi tämä puolijohdekomponenttiosa sijoitetaan levylle ja johdot kiinnitetään prosessorin kiinnittämiseksi emolevyyn - prosessori on valmis!

Voit irrottaa kannen ja tarkastella prosessorin sisäistä järjestelyä, mutta prosessorin hienoimpia yksityiskohtia voi vahingoittaa, mikä voi johtaa sen toimimattomuuteen.

ainesosia

Ajan myötä laite ja prosessorin toimintalaadullisesti. Pienentää ja jalostajien kokoa. Tänään käytetään käytännössä samoja rakennusprosessoreita koskevia periaatteita, kuten aiemmin, vain komponenttien koko on muuttunut.

Prosessoriyksikön sisällä on myös hyvinmielenkiintoinen. Se koostuu yhteisestä arkkitehtuurista - kaikesta, joka sisältää levyn, ytimet (tietokoneen nopeus riippuu työstä), renkaat (kiinnikkeet, jotka liittyvät emolevyyn) ja tarkistukset (hiukkaset, jotka ovat pienempiä kuin ydin, mutta myös hyvin tärkeä ja toimiva).

Tietokoneen suoritusindikaattorit

Tietokoneen vastaus määritettyihin komentoihin voiriippuvat useista indikaattoreista: ytimien lukumäärä, kierteiden määrä (ei välttämättä samanaikaisesti ytimien lukumäärää), välimuistin koko - prosessorin sisäinen muisti, kellotaajuus, renkaiden nopeus sekä prosessorin todellinen valmistusprosessi.

Toiminnan periaate

Kun olet tutkinut laitetta yksityiskohtaisesti, voit nyt tarkastella prosessorin periaatetta. Tietokone aloittaa työnsä saatuaan tietyn komennon käyttäjältä.

Mutta hyvin harvat ihmiset tietävät, että jompikumpi joukkue koostuu kahdesta osasta: operatiivisesta ja operandista:

• komennon operatiivinen osa osoittaa, mitä tietokoneen on suoritettava,
• Komennon toinen osa antaa prosessorin operandit - jotain prosessorin pitäisi toimia.

Jotkin prosessorit voivat sisältää kaksikuljetin, ts. laskentayksikköjä. Jokainen jakaa käyttäjän suorittaman komennon suorituksen useaan vaiheeseen: sukupolvea, dekoodausta (ts. Komennon salauksen purkamista), itse komennon suorittamista, prosessorin muistin käyttämistä ja tulosten tallentamista. Kaikki nämä vaiheet tehdään mahdollisimman lyhyessä ajassa. Kun putkilinja kulkee, jokaiselle vaiheelle annetaan sama kellotaajuus, joten prosessorin jokaiselle prosessorille annetaan viisi sykliä.

Kaikkien prosessorien muistin välimuisti kasvaasen toimivuus. Nykyään on tavallista käyttää kahta välimuistia, koska Yhden käyttäminen johti komennoille suoritettaviin ristiriitoihin. Tämä johtuu siitä, että usein kaksi ryhmää yritti saada tietoja yhdestä välimuistista. Erilliset välimuistit poistavat täysin tällaisten tilanteiden esiintymisen ja mahdollistavat kahden ryhmän suorittamisen samanaikaisesti.

Tietokoneen prosessorin toimivuuden ymmärtäminen kannattaa harkita, että prosessorit ovat erilaiset: lineaarinen, syklinen ja haarautuva.

• Lineaariset prosessorit suorittavat komentoja riippuen RAM-muistin kirjoittamisen järjestyksestä.
• Sykliset ja haarautuvat prosessorit suorittavat komentoja riippuen testaushaaraolosuhteiden tuloksista.

On myös tärkeää tietää, miten prosessoriväylä toimii. Heillä on kaksi, yksi, nopea väylä toimii toisen tason välimuistin kanssa, toinen väylä (hitaampi) on suunniteltu työskentelemään tiedonvaihtoa muiden laitteiden kanssa.