Osobní počítač je velmi složitá a mnohostranná věc, ale v každé systémové jednotce najdeme střed všech operací a procesů - mikroprocesor. Jaký je počítačový procesor a to, co je ještě potřeba?

Pravděpodobně mnoho bude potěšeno, učit se, co mikroprocesor osobního počítače sestává z. Téměř úplně se skládá z obyčejných kamenů, skal.

Ano, to je tak ... procesor zahrnuje látky, jako je například křemík stejný materiál, ze kterých se skládají písek a žulové skály.

Hoff procesor

První mikroprocesor pro osobní počítač byl vynalezen téměř půl století - v roce 1970 maršský Edward Hoff a jeho tým inženýrů z Intel.

První procesor Hoff pracoval na frekvenci pouze 750 kHz.

Hlavní vlastnosti počítačového procesoru dnes nejsou samozřejmě srovnatelné s výše uvedenou číslici, současným "kamenům" několik tisíckrát silnějším svým předřím, a dříve, je lepší se seznámit s úkoly, které rozhoduje.

Mnoho lidí věří, že procesory mohou "myslet". Musíme okamžitě říci, že nejsou ani akcie pravdy. Jakýkoliv super-výkonný osobní počítačový procesor se skládá z množství tranzistorů - zvláštních přepínačů, které provádějí jednu funkci - přeskočit signál dále nebo zastavit. Výběr závisí na napěťovém signálu.

Pokud se na druhou stranu podíváte, je vidět, ze kterého se mikroprocesor skládá z reg registrace - buněk zpracování informací.

Pro odkaz "kámen" se zbytkem osobních počítačových zařízení se používá speciální vysokorychlostní silnice s názvem "autobus". Na něm s rychlostí blesku, drobné elektromagnetické signály "Fly". Jedná se o princip provozu počítačového procesoru nebo notebooku.

Mikroprocesorové zařízení

Jak je počítačový procesor? V libovolném mikroprocesoru můžete zvýraznit 3 komponenty:

1. Jádrem procesoru (je zde rozdělení nul a jednotek);
2. Mezipaměť mezipaměti je malá informační jednotka přímo uvnitř procesoru;
3. Coprocesor je speciální mozkové centrum jakéhokoliv procesoru, ve kterém dochází k nejistším operacím. Pracuje také s multimediálními soubory.

Obvod počítačového procesoru v zjednodušené verzi je následující:

Jedním z hlavních ukazatelů mikroprocesoru je frekvence hodin. Ukazuje, kolik hodin "kamene" se dopustí za sekundu. Výkon počítačového procesoru závisí na výše uvedeném součtu indikátorů.

Je třeba poznamenat, že někdy spuštění raket a práce satelitů vedlo mikroprocesory s hodinovou frekvencí tisíce krát méně než ten s "protějškem" dnes. A velikost jednoho tranzistoru je 22 nm, mezivrstva tranzistorů je pouze 1 nm. Pro odkaz, 1 nm je tloušťka 5 atomů!

Nyní víte, jak je počítačový procesor uspořádán a nějaký úspěch dosáhl vědců pracujících na osobní počítače výrobní firmy.

Osobní počítač se skládá z různých komponent připojených sjednocený systém. Interakce a kontrola mezi nimi se provádí v důsledku centrálního procesoru, provádí roli elektronického mozku PC. Bez ní, jakákoliv technika, ať už je to notebook, tablet nebo systémový blok - hromadu železa. Podívejme se více podrobněji, jak funguje centrální procesor počítače a jaká je jeho struktura.

Před přechodem na klíčové charakteristiky CPU je nutné zjistit, jaké druhy se to stane. Ústřední procesory nebo CPU, jak se nazývají v zahraničí, a jsou rozděleny do následujících kritérií.

Napájení:

• Existují slabé, jednosměrné modely, jejichž výroba je zastavena a může být zakoupena pouze po dlouhých vyhledáváních;
• Střední a výkonné modely, které mají od 2 do 16 jader;

Podle způsobu aplikace:

1. Hry;
2. Server;
3. Rozpočet;

Výrobce společnosti:

• Centrální procesor OT. společnosti Intel;
• CPU z AMD;

Poznámka! Kromě Intel a Amjeed CPU existují produkty vyrobené v rámci značek jiných společností, ale jsou málo v poptávce, tvoří malou část celkového objemu zboží v počítačovém trhu Iron.

Mnoho uživatelů mylně věří, že produkty Intel se liší od AMD pouze titulem, ale to není daleko od toho. Struktura každého centrálního procesoru vyrobeného v rámci ochranné známky těchto společností se výrazně liší od konkurentů. Díky tomu mají své výhody a nevýhody. Například produkty Intel jsou vybaveny následujícími pozitivními vlastnostmi, které mají prospěch z centrálních procesorů AMD, které odlišují jejich centrální procesory:

1. Většina výrobců komponentních produktů pro počítače přizpůsobují své produkty podle standardů CPU z Intel;
2. Během provozu spotřebovává méně energie, snížení zatížení systému;
3. Zobrazit větší rychlost při práci s jedním programem;
4. Nejlepší volbou pro herní stavby systémových bloků;

Výrobky z AMD mají také řadu charakteristik, které jim umožňují aktivně soutěžit v počítačovém trhu s železem:

• Na rozdíl od CPU výroby Intel mají centrální procesory z AMD funkci přetaktování, zvyšující počáteční výkon až 20%;
• Nejlepší hodnota za cenu a kvalitu zboží;
• Grafické jádraVloženo do CPU, mají velké příležitosti než Intel, což vám umožní pracovat rychleji s videem;

Popis centrálního procesoru

Takže s typy CPU a jejich výrazných rysů jsme přišli, je čas přejít na popis produktu a zjistit, co to je. Pro jednoduchost porozumění to bude rozbít pro několik bodů a zdůrazňuje to klíčové funkce Produkty:

1. PŘIPOJENÍ CPU;
2. Jeho struktura;
3. Základní charakteristiky;

S jejich pomocí pochopíme, jak funguje procesor a jak je uspořádáno.

Účel

Hlavním úkolem jakéhokoliv CPU je provádění výpočtových procesů, kterým jsou zařízení přenášena do sady příkazů potřebných pro provádění. Příkazy jsou umístěny v PC RAM a CPU čtou přímo přímo. Čím vyšší je výpočetní výkon procesoru, tím větší je systém celý systém.

Struktura

Obecná struktura libovolného centrálního zpracování se skládá z následujících bloků:

1. Blok rozhraní;
2. Operační blok;

Blok rozhraní obsahuje následující komponenty:

• Adresy registrů;
• Paměťové registry, ve kterých jsou uloženy kódy přenášených příkazů, jehož provádění je plánováno v blízké budoucnosti;
• Ovládací zařízení - se vytvoří příkazy řízení pomoci, které jsou později prováděny CPU;
• Řídicí obvody odpovědné za provoz portů a systémových pneumatik;

Operační jednotka obsahuje:

1. Mikroprocesorová paměť. Skládá se z: segmentových registrů, registrů znamení, registrů obecný účel a registrů počítají počet týmů;
2. Aritmetické logické zařízení. S ním jsou informace interpretovány do souboru logických nebo aritmetických operací;

Poznámka! Provozní jednotka a blok rozhraní pracují v paralelním režimu, ale část rozhraní je jeden krok vpředu, nahrávání bloku příkazového registru, který je později prováděn provozní částí.

Systémová sběrnice slouží k přenosu signálů z centrálního procesoru na jiné součásti zařízení. S každou novou generací se struktura procesoru mírně mění a nejnovější vývoj se velmi liší od prvních procesorů používaných při úsvitu tvorby výpočetní techniky.

Charakteristika

Charakteristiky jakéhokoliv centrálního procesoru mají velký vliv na rychlost jako jednotlivé prvky Systémy a všech komplexních zařízení jako celku. Mezi hlavní vlastnosti, které ovlivňují výkonnostní parametry, rozlišují:

• Hodinová frekvence; Pro zpracování jednoho fragmentu dat přenášených uvnitř PC je vyžadován jeden časový cyklus. Zde vyplývá, že čím vyšší je hodinová frekvence zakoupené CPU, tím rychleji zařízení pracuje zpracování velkých polí informací. Hodinová frekvence se měří v megahertze. Jeden megahertz je ekvivalentní 1 milionu hodin za sekundu. Staré modely měly malou frekvenci, protože rychlost práce zůstala žádoucí. Moderní modely mají skvělé hodinové frekvenční indikátory, což vám umožní rychle zpracovat a provádět nejsložitější soubory příkazů.
• Vybít; Informace určené pro zpracování CPU do něj spadají přes vnější pneumatiky. Množství dat závisí na tom, jaká částka údajů je přenášena najednou. To ovlivňuje rychlost. Staré modely byly 16 vypouštění a moderní mít 32 nebo 64 výtok. 64. systém vyplacení Dnes je považován za nejmodernější a pod ním se vyvíjí. softwarové produkty a zařízení.
• Mezipaměť - paměť; Používá se ke zvýšení provozu zařízení v počítači, vytvoření vyrovnávací zóny uložila kopii posledního pole dat zpracovaných procesorem. To umožňuje rychle provést podobnou operaci v případě potřeby, aniž byste trávili čas na odvolání sdílená paměť Osobní počítač.
• Zásuvka; Upevnění zařízení na základní desku. Různé generace procesorů, jako je základní desky mají vlastní podporované zásuvky. Je třeba zvážit při nákupu. Různí výrobci mají zásuvky také od sebe.
• Vnitřní frekvenční faktor; Procesor a základní deska fungují na různých frekvencích a synchronizujte se navzájem, existuje frekvenční násobič. Základna nebo odkaz je považován za pracovní frekvenci základní desky, která se násobí osobním koeficientem CPU.

Z bočních vlastností, přímo souvisejících s výrobní technologií, zvýrazněte odvod tepla a počet spotřebovaných energie během provozu. Výkonná zařízení přidělují hodně tepla a vyžadují větší energetické krmivo během provozu. Pro jejich plnou práci se používají pomocné chladicí systémy.

Nyní je plná informací na internetu na téma procesorů, můžete najít spoustu článků o tom, jak to funguje, kde registrů, taktů, přerušení atd. Jsou převážně označovány ... ale člověk není obeznámen Se všemi těmito podmínkami a koncepty jsou dost těžké. Fly "pochopit proces porozumění, a musíte začít s malou - konkrétně z elementárního porozumění jak je procesor uspořádán a z kterého hlavních částí se skládá.

Co bude uvnitř mikroprocesoru, pokud rozeberete:

digitální 1 je označen kovový povrch (kryt) mikroprocesor, slouží k odstranění tepla a ochrany proti mechanické poškození Co je za tímto víkem (jím uvnitř samotného procesoru).

Na čísle 2 - Samotný krystal se nachází na skutečnosti, že je nejdůležitější a dražší při výrobě části mikroprocesoru. Je díky tomuto krystalu, že všechny výpočty vyskytují (a to je hlavní funkce procesoru) a to, co je obtížnější než dokonalé - silnější procesor se získá a dražší. Křišťál je vyroben ze silikonu. Ve skutečnosti je výrobní proces velmi složitý a obsahuje desítky kroků, více v tomto videu:

Obrázek 3 - Speciální textolitický substrát, ke kterému jsou připojeny všechny ostatní části procesoru, a také hraje roli kontaktních stránek - existuje na jeho zadní straně velký počet Zlaté "body" jsou kontakty (na obrázku jsou málo viditelné). Díky kontaktním místům (substrátu) je zajištěna úzká interakce s krystalem, pro přímo alespoň nějakým způsobem ovlivnit krystal není možné.

Víko (1) je připojen k substrátu (3) s použitím lepidla odolného proti teplotem. Neexistuje žádná vzduchová mezera mezi krystalem (2) a víkem, jeho místo je obsazeno tepelnou pastou, když z něj zmrazí, ukazuje "most" mezi krystalem procesoru a víka, což zajišťuje velmi Dobrý výtok tepla.

Krystal je připojen k substrátu pomocí pájení a tmelu, kontakty substrátu jsou připojeny k krystalickým kontaktům. Na tomto obrázku je jasně ukázán jako připojování kontaktů krystalu s kontakty substrátu pomocí velmi tenkým zapojením (na fotografii 170x zvýšení):

Obecně se procesorové zařízení různých výrobců a dokonce i modely jednoho výrobce se může značně lišit. ale schematické schéma Práce zůstává stejná - každý má kontaktní substrát, krystal (nebo několik, umístěný v jednom případě) a kovový kryt pro odstranění tepla.

Tak například kontaktní substrát vypadá procesor Intel. Pentium 4 (procesor se otočí):

Forma kontaktů a struktura jejich umístění závisí na procesoru a počítačové desce počítače (sokety se musí shodovat). Například na obrázku těsně nad kontakty z procesoru bez "pinů", protože kolíky jsou přímo ve zásuvce základní desky.

A další situace je místo, kde se "pinů" drží přímo z kontaktního substrátu. Tato funkce je charakteristická hlavně pro procesory AMD:

Jak je uvedeno výše, zařízení různé modely Procesory jednoho výrobce se mohou lišit, než nás je jasný příklad - čtyřzorový procesor Intel Core. 2 quad, který je v podstatě 2 dvoujádrové jádro 2 Duo line procesor v kombinaci v jednom případě:

Důležité! Počet krystalů uvnitř procesoru a počet jader procesorů není stejný.

V moderních modelech procesorů Intel jsou 2 krystaly (čip) najednou. Druhý čip je grafický jádro procesoru, v podstatě přehraje roli zabudovanou do procesoru grafického kartu, i když v systému neexistuje žádná grafická karta, grafické jádro bude převzít roli grafické karty a poměrně silný ( V některých modelech procesorů vám počítačová síla grafických jader umožňuje hrát moderní hry na nastavení střední grafiky).

To je vše zařízení centrálního mikroprocesoruStručně samozřejmě.

Procesor je hlavní částí počítačového zařízení. Ale mnoho uživatelů má velmi slabou představu o tom, co je procesor v počítači a jakou funkci provádí. Ačkoli B. moderní svět To je důležité informace, s vědomím, které lze vyhnout mnoho závažných mylných představ. Pokud se chcete dozvědět více o čipu, který poskytuje výkon počítače, odvoláváte se na adresu. Z tohoto článku se dozvíte, co je nutný procesor a jak ovlivňuje výkon celého zařízení.

Co je centrální procesor

V tento případJedná se o centrální procesor. Koneckonců, existují i \u200b\u200bdalší video procesor.

Ústředním procesorem je hlavní částí počítače, což je elektronická jednotka nebo integrovaný obvod. Provádí instrukce stroje nebo kód programu a je základem hardwarového zařízení.

Snadnější mluvení, tohle je srdce a mozek počítače. Díky jemu, že všechno ostatní funguje, zpracovává datové toky a řídí práci všech částí společný systém.

Pokud se podíváte na procesor fyzicky, představuje malou tenkou čtvercovou desku. Má malé velikosti a horní část pokryté kovovým víčkem.

Spodní část čipu je obsazena kontaktem, kterým se sada čipů a interaguje se zbytkem systému. Otevření krytu systémové jednotky počítače, můžete snadno najít procesor, pokud je pouze uzavřen chladicím systémem.

Doposud CPU nedává příslušný příkaz, počítač nebude schopen implementovat i nejjednodušší provoz, například složené dvě čísla. Cokoliv chcete implementovat do počítače, každá akce znamená odvolání na procesor. Proto je tak důležitou součástí počítače.

Moderní centrální procesory jsou schopni nejen vyrovnat se s jejich hlavními úkoly, ale také může částečně nahradit grafickou kartu. Nové čipy jsou vyráběny s odděleně označeným místem pro provádění funkcí ovladače videa.

Tento ovladač videa provádí všechny základní kroky, které jsou potřebné z grafické karty. Jako video paměť se používá RAM. Ale není nutné se mýlit, že silný moderní procesor může zcela nahradit grafickou kartu.

Dokonce střední třída Videohledové karty opouští ovladač pro zpracovatele daleko za sebou. Takže verze počítače bez grafické karty je vhodná kromě kancelářských zařízení, která neznamená komplexní úkolysouvisející s grafikou.

V takových případech je opravdu možné ušetřit. Koneckonců, můžete jednoduše řešit procesor s dobrým ovladačem videa a neotrávit peníze na grafické kartě.

Jak funguje procesor

Jaký takový procesor se zdá být vyřešen. Ale jak to funguje? Je to dlouhý a složitý proces, ale pokud to zjistíte, vše je dost snadné. Zásada provozu centrálního procesoru lze považovat za stupně.

Za prvé, program je načten do paměti RAM, odkud jsou vypracovány všechny potřebné informace a soubor povinných příkazů provádět řídicí jednotku procesoru. Pak všechna tato data jdou do vyrovnávací paměti, tzv. Cache procesor.

Z vyrovnávací paměti vyjde informace, které jsou rozděleny do dvou typů: instrukce a hodnoty. A ti a ti, kteří spadají do registrů. Registry jsou paměťové buňky zabudované do čipové sady. Mají také dva typy v závislosti na typu informací, které obdrží: příkazové registrové a datové registry.

Jedním ze složek CPU je aritmetický logický přístroj. Je zapojen do provádění informačních transformací pomocí aritmetických a logických výpočtů.

Je to zde data z registrů padají. Poté aritmetické logické zařízení přečte přijatá data a provede příkazy, které jsou nezbytné pro zpracování čísel na konci.

Zde čekáme na rozdělení znovu. Konečné výsledky jsou rozděleny na hotové a nedokončené. Vrací se do registrů a hotový zápis do paměti vyrovnávací paměti.

Hotovostní procesor se skládá ze dvou hlavních úrovní: horní a nižší. Nejnovější příkazy a data jsou odeslána do horní mezipaměti a ty, které nejsou používány, přejděte na dno.

To znamená, že všechny informace na třetí úrovni jsou přesunuty do druhé, ze kterého zase, data přejdou na první. A zbytečná data naopak jsou zasílány na nižší úroveň.

Po skončení výpočetního cyklu se jeho výsledky znovu zaznamenávají do paměti RAM počítače. To se stane tak, aby se mezipaměť centrálního procesoru uvolnila a je k dispozici pro nové operace.

Někdy však existují situace, kdy se paměť vyrovnávací paměť ukáže být plně dokončena, a neexistují místo pro nové operace. V tomto případě jsou data, která se v současné době není v současné době používána v provozní paměti nebo dolní paměti procesoru.

Typy procesorů

Po pochopení s principem práce CPU bylo čas porovnat různé typy různých typů. Mnoho typů procesorů. Existují jak slabé jednořidové modely a výkonné zařízení s více jádry. Existují ty, které jsou určeny výhradně pro kancelářskou práci, a tam je taková to, co je potřeba pro nejmodernější hry.

V tuto chvíli existují dva hlavní tvůrci procesoru - to je AMD a Intel. Je to oni, kteří produkují nejdůležitější a nejdůležitější čipy. Mělo by být zřejmé, že rozdíl mezi čipy těchto dvou společností není počet jádrů nebo celkového výkonu, ale v architektuře.

To znamená, že produkty těchto dvou společností jsou postaveny podle různých principů. A každý tvůrce má svůj vlastní jedinečný typ procesoru, který má jinou strukturu konkurenta.

Je třeba poznamenat, že obě možnosti mají své silné a slabé stránky. Například Intel se odlišuje plusy :

• Méně nákladů na energii;
• Většina železných tvůrců se zaměřuje na interakci s procesory Intel;
• Ve výkonových hrách výše;
• Intel je snazší interakce s počítačem RAM;
• Operace implementované pouze s jedním programem se provádějí rychleji na Intel.

Současně existují také jejich minusy :

• Zpravidla náklady intel Chipsets. dražší než analogový AMD;
• Při práci s více těžkými programy, produktivita padá;
• Grafická jádra jsou slabší než konkurenta.

AMD se liší v následujícím výhody:

• Mnohem příznivější poměr ceny a kvality;
• Zajištění spolehlivého provozu celého systému;
• Existuje příležitost rozptýlit procesor, zvýšení jeho výkonu o 10-20%;
• Silnější integrovaná grafická jádra.

AMD je však nižší než následující parametry:

• Interakce s RAM se vyskytuje horší;
• Více elektřiny je vynaloženo na práci procesoru;
• Frekvence práce ve druhé a třetí úrovni vyrovnávací paměť níže;
• Ve výsledku hry níže.

Ačkoli jejich klady a nevýhody, společnosti pokračují v produkci nejlepší procesory. Můžete si vybrat, který z nich je pro vás vhodnější. Koneckonců je nemožné určitě říci, že jedna firma je lepší než jiná.

Hlavní charakteristiky

Takže jsme již přišli z toho, že jeden z hlavních charakteristik procesoru je jeho vývojář. Existuje však řada parametrů, ke kterým musíte při nákupu ještě více věnovat pozornost.

Nechme daleko od značky a zmínit se, že existuje různé řady žetonů. Každý výrobce zahajuje své pravidla v různých cenových kategoriích vytvořených pro různé úkoly. Další sousední parametr je CPU architektura. Ve skutečnosti je to jeho vnitřní orgány, na kterých závisí veškerá práce čipu.

Není to nejzřejmější, ale velmi důležitý parametr je zásuvka. Faktem je, že na samotném procesoru se zásuvka musí shodovat s odpovídajícím hnízdem na základní desce.

Jinak nebudete moci kombinovat tyto dvě hlavní komponenty jakéhokoliv počítače. Takže při montáži systémové jednotky musíte buď koupit základní desku a podívat se na čipovou sadu pod ním, nebo naopak.

Nyní je čas zjistit, které procesorové charakteristiky ovlivňují jeho výkon. Nic nepochybně, hlavní je frekvence hodin. Jedná se o objem operací, které lze provádět v určité časové jednotce.

Tento indikátor se měří v megahertz. Co tedy ovlivňuje frekvence hodinového čipu? Vzhledem k tomu, že indikuje počet operací po určitou dobu, není těžké odhadnout, že rychlost provozu zařízení závisí na tom.

Dalším důležitým ukazatelem je objem vyrovnávací paměti. Jak již bylo zmíněno dříve, to se stane nahoře a dole. Ovlivňuje také výkon procesoru.

CPU může být jedna nebo více jader. Vícejádrové modely jsou dražší. Co však ovlivňuje počet jader? Tato vlastnost určuje výkon zařízení. Čím více jader, tím silnější zařízení.

Výstup

Ústřední procesor hraje nejdůležitější, ale ani jeden může říci hlavní roli v počítači. Je od něj, že výkon celého zařízení bude záviset na tom, jakož i úkoly, pro které je možné jej použít.

To však neznamená, že je nutné koupit nejsilnější procesor pro střední počítač. Zvedněte optimální model, který splní vaše požadavky.

Přečtěte si tyto řádky z vašeho smartphonu, tabletu nebo počítače. Každá z těchto zařízení je založena na mikroprocesoru. Mikroprocesor je "srdce" jakéhokoliv počítačového zařízení. Existuje mnoho typů mikroprocesorů, ale všechny vyřeší stejné úkoly. Dnes budeme hovořit o tom, jak funguje procesor a jaké úkoly provádí. Na první pohled se to všechno zdá být zřejmé. Ale mnoho uživatelů by mělo zajímat o prohloubení znalostí o nejdůležitější složce, poskytování výkonnosti počítače. Dozvěděli jsme se o tom, jak technologie založená na jednoduché digitální logici umožňuje vašemu počítači nejen řešit matematické úkoly, ale také do centra zábavy. Stejně jako dvě číslice - jednotka a nula - jsou transformovány do barevných her a filmů? Mnozí se opakovaně zeptali na tuto otázku a bude ráda, že dostanou odpověď. Koneckonců, nedávno jsme v srdci aMD Processor. Jaguar, na kterém jsou založeny nejnovější hry, je stejná starověká logika.

V anglickém jazyce literatuře se mikroprocesor často nazývá CPU (centrální zpracovatelská jednotka, [Single] modulem centrálního procesoru). Důvodem takového jména spočívá v tom, že moderní procesor je jediný čip. První mikroprocesor v historii lidstva vznikl korporací ve vzdáleném roce 1971.

Úloha Intel v historii mikroprocesorového průmyslu

Je to o modelu Intel 4004. To nebylo mocné a mohly by provádět pouze činy přírůstku a odčítání. Zároveň by mohl zvládnout pouze čtyři bity informací (to je 4-bitové). Ale pro jeho čas se jeho vzhled stal významnou událostí. Koneckonců, celý procesor se vejde do jednoho čipu. Před vzhledem Intel 4004 byly počítače založeny na celé sadě žetonů nebo diskrétních složek (tranzistory). Mikroprocesor 4004 stanoví základ jedné z prvních přenosných kalkulačců.

První mikroprocesor pro domácí počítače se stal intel 8080 v roce 1974. Celý počítačový výkon 8bitového počítače byl umístěn v jednom čipu. Ale oznámení procesoru Intel 8088 bylo skutečně důležité. Objevilo se v roce 1979 a od roku 1981 se začal používat v první mši osobní počítače IBM PC.

Dále se procesory začaly rozvíjet a otočit sílu. Každý, kdo je trochu obeznámen s historií mikroprocesorového průmyslu, si pamatuje, že 80286 přišel nahradit 8088. Potom přišlo 80386 otáček, následované 80486. Pak bylo několik generací pentiums: Pentium, Pentium II, III a Pentium 4. Všechny tyto intelovsky procesory založené na základní struktuře 8088. Měli zpětnou kompatibilitu. To znamená, že Pentium 4 by mohl zpracovat jakýkoliv fragment kódu pro 8088, ale to udělal rychlostí stoupající asi pět tisíckrát. Od té doby, ne tolik let uplynulo, ale podařilo se mu změnit několik dalších generací mikroprocesorů.

Od roku 2004 společnost Intel začala nabízet vícejádrové procesory. Počet tranzistorů používaných v nich se zvýšil o miliony. Ale i teď procesor podléhá hlavní pravidlakteré byly vytvořeny pro časné čipy. Tabulka odráží historii mikroprocesorů Intel do roku 2004 (včetně). Uděláme nějaké vysvětlení, jaké ukazatele se odrážejí v něm:

• Název. Model procesoru
• Datum (datum). Rok, ve kterém byl procesor poprvé zaveden. Mnoho procesorů bylo mnohokrát opakováno, pokaždé, když se jejich hodinová frekvence zvýšila. Další modifikace čipu by tedy mohla být znovu oznámena i několik let po první verzi na trhu
• Tranzistory (počet tranzistorů). Počet tranzistorů v čipu. Můžete vidět, že tento indikátor se neustále zvyšuje
• Mikrony (šířka v mikronech). Jeden mikron se rovná jednomu milionu metru. Velikost tohoto ukazatele je určena tloušťkou nejjemnějšího drátu v čipu. Pro srovnání je tloušťka lidských vlasů 100 mikronů
• Rychlost hodin (frekvence hodin). Maximální rychlost procesoru
• Šířka dat. "Bitness" aritmetických a logických procesorových zařízení (ALU, ALU). 8-bit ALU lze odečíst, odečíst, vynásobit a provádět další akce přes dvě 8bitová čísla. 32-bit ALU může pracovat s 32bitovými čísly. Chcete-li složit dvě 32bitová čísla, osmbitová ALU, musíte provést čtyři pokyny. 32-bit ALU se bude vyrovnat s tímto úkolem pro jednu instrukci. V mnoha (ale ne ve všech) šířkách případů externí pneumatika Data se shodují s "poslušnou" allu. Procesor 8088 má 16bitový alu, ale 8-bitový autobus. Pro pozdní pentiums, situace byla charakterizována, když byla pneumatika už 64-bit, a Alu zůstal 32-bit
• MIPS (miliony instrukcí za sekundu). Umožňuje přibližně odhadnout výkon procesoru. Moderní mikroprocesory provádějí tolik různých úkolů, které tento indikátor ztratil původní hodnotu a může být použita hlavně pro komprimaci výpočetní výkon několika procesorů (v této tabulce)

Existuje přímé spojení mezi hodinovou frekvencí, stejně jako počet tranzistorů a počtem operací prováděných procesorem v jednom sekundě. Například hodinová frekvence procesoru 8088 dosáhla 5 MHz a produktivita: pouze 0,33 milionu operací za sekundu. To znamená, že provedení jedné instrukce vyžaduje asi 15 hodin procesorů. V roce 2004 mohli zpracovatelé splnit dva pokyny pro jeden úder. Toto zlepšení bylo zajištěno zvýšením počtu procesorů v čipu.

Čip se také nazývá integrovaný mikroobvod (nebo jednoduše čip). Nejčastěji je to malá a tenká křemíková deska, která je "imprinted" tranzistory. Čip, jehož strana dosáhne dvou a půl centimetrů, může obsahovat desítky milionů tranzistorů. Nejjednodušší procesory mohou být čtverce se stranou jen několika milimetrů. A tato velikost je dost pro několik tisíc tranzistorů.

Mikroprocesorová logika

Abychom pochopili, jak mikroprocesor pracuje, logika, na které je založena, a také se seznámí s jazykem assembleru. Toto je rodný jazyk mikroprocesoru.

Mikroprocesor je schopen provádět specifický soubor instrukcí stroje (příkazy). Procesor provádí tyto příkazy tři hlavní úkoly:

• S pomocí svého aritmetického logického zařízení procesor provádí matematické akce: přidání, odčítání, násobení a dělení. Moderní mikroprocesory plně podporují operace plovoucí desetinné směsi (se speciálním aritmetickým procesorem pro operace plovoucího bodu)
• Mikroprocesor je schopen přesouvat data z jednoho typu paměti v jiném
• Mikroprocesor má schopnost rozhodovat a na základě rozhodnutí přijatého, "skočit", tj. Přepnutí na provedení nového souboru příkazů

Mikroprocesor obsahuje:

• Adresní sběrnice (adresa sběrnice). Šířka této pneumatiky může být 8, 16 nebo 32 bitů. Zapojuje se k odeslání adresy v paměti
• Datová sběrnice (datová sběrnice): 8, 16, 32 nebo 64 bitů šířka. Tato pneumatika může posílat data do paměti nebo je přijímat z paměti. Když mluví o "biothe" procesoru, mluvíme o šířce datové sběrnice
• RD (číst, čtení) a kanály WR (zápisu, záznam), zajištění interakce paměti
• Řádek hodin (pneumatika synchronizace pulsu), poskytující cyklus procesoru
• Resetová linka (Vymazat pneumatika, resetová sběrnice), resetování hodnoty příkazového měřiče příkazu a restartování provedení instrukcí

Vzhledem k tomu, že informace jsou poměrně složité, budeme postupovat od skutečnosti, že šířka pneumatik - i adresa a datové sběrnice je pouze 8 bitů. A stručně zvažte komponenty tohoto poměrně jednoduchého mikroprocesoru:

• Registry A, B a C jsou logické čipy používané pro střednědobé úložiště dat.
• Adresa západka (adresa západka) skříňky A, B a C
• Team Meter je logický mikroobvod (západka) schopna pěstovat hodnotu na jednotku v jednom kroku (pokud obdrží příslušný příkaz) a resetujte hodnotu (s výjimkou odpovídajícího příkazu)
• ALU (aritmeticko-logické zařízení) může být prováděno mezi 8-bitovými čísly účinku přidávání, odčítání, násobení a dělení nebo působit jako běžný adder
• Zkušební registr (zkušební rejstřík) je speciální západka, která ukládá výsledky srovnávacích operací produkovaných allu. Obvykle ALU porovná dvě čísla a určuje, zda jsou stejné nebo jeden z nich více než druhý. Zkušební registr je také schopen uložit přenosový bit druhé působení ADDER. Ukládá tyto hodnoty do spouštěcího schématu. Tyto hodnoty mohou být v budoucnu použity dešifrováním týmů pro rozhodování
• Šest bloků na diagramu je označeno jako "3-stav". Jedná se o třídění nárazníků. K drátu lze připojit mnoho výstupních zdrojů, ale třídicí vyrovnávací paměť umožňuje pouze jeden z nich (najednou) pro přenos hodnoty: "0" nebo "1". Tedy třídit vyrovnávací paměť může přeskočit hodnoty nebo překrývat zdroj výstupu možnost přenášet data
• Instrukční registr a instrukční dekodér (instrukční dekodér) drží všechny výše uvedené komponenty pod kontrolou

Diagram nezobrazuje řídicí čáry příkazového dekodéru, které lze vyjádřit ve formě následujících "objednávek":

• "Zaregistrujte se přicházející hodnotu v současné době Z datové pneumatiky "
• "Registrovat b Vezměte hodnotu v současné době z datové sběrnice"
• "Registrovat C, aby se hodnota vstupovala v okamžiku z aritmetického a logického zařízení"
• "Příkazový přístroj se registrovat, aby přijal hodnotu v současné době od datové sběrnice"
• "Adresa Registrace, aby se hodnota zadala aktuální data"
• "Zaregistrujte se příkazů pro přijetí hodnoty vzniklé z datové sběrnice"
• "Příkazový měřič pro zvýšení hodnoty [na jednotku]"
• "Setkávací metry pro resetování"
• "Aktivujte jeden ze šesti třídičů" (šest samostatných řídicích vedení)
• "Nahlásit aritmetické a logické zařízení, které chirurgie vykonávat"
• "Zkušební rejstřík Take zkušební bity z ALU"
• "Aktivovat Rd (číst kanál)"
• "Aktivovat WR (záznamový kanál)"

Command dekodéry dostávají datové bity z testovacího registru, synchronizačního kanálu, stejně jako z příkazového registru. Pokud zjednodušíte popis úkolů dekodéru instrukce, pak můžeme říci, že tento modul "vypráví" procesor, který je třeba udělat v tuto chvíli.

Mikroprocesor paměti

Seznámení s ohledem na počítačovou paměť a její hierarchii bude lépe pochopit obsah této sekce.

Napsali jsme výše, napsali jsme o pneumatikách (adrese a data), stejně jako o čtení kanálů (RD) a záznamů (WR). Tyto pneumatiky a kanály jsou připojeny k paměti: provozní (RAM, RAM) a konstantní úložné zařízení (ROM, ROM). V našem příkladu se zvažuje mikroprocesor, šířka každého z pneumatik je 8 bitů. To znamená, že je schopen provádět adresování 256 bajtů (dva do osmého stupně). V jednom okamžiku může přečíst z paměti nebo záznam 8 datových bitů v něm. Předpokládejme, že tento jednoduchý mikroprocesor má 128 bajtů ROM (počínaje adresy 0) nebo 128 bajtů paměť s náhodným přístupem (Počínaje adresou 128).

Stálý paměťový modul obsahuje specifickou dříve instalovanou trvalou nastavenou bajt. Adresa pneumatika požaduje určitý bajt na ROM, který by měl být převeden do datové sběrnice. Je-li číst kanál (RD) změní svůj stav, modul ROM poskytuje požadovanou datovou sběrnici Byte. To je v tomto případě pouze číst data.

Z RAM, procesor může nejen číst informace, je schopen do něj zapisovat data. V závislosti na tom, zda se provádí čtení nebo záznam, signál přichází buď přes kanál pro čtení (RD) nebo přes záznamový kanál (WR). Bohužel, RAM je závislá na energii. Když vypnete napájení, ztrácí všechna data umístěná v něm. Z tohoto důvodu počítač potřebuje ne-volatilní konstantní úložné zařízení.

Navíc teoreticky může počítač dělat bez non-RAM. Mnoho mikrokontrolérů umožňují umístit potřebné datové bajty přímo do čipu procesoru. Ale bez ROM to není možné. V osobních počítačích se ROM nazývá základní vstupní a výstupní systém (BSVB, BIOS, základní vstupní / výstupní systém). Mikroprocesor se začíná s prováděním příkazů nalezených v systému BIOS.

Příkazy systému BIOS provádějí testování hardwaru počítače a pak se obracejí kapucí disk A vyberte boot sektoru. Tento boot sektor je samostatný malý program, který BIOS nejprve čte z disku, a pak umístí v paměti RAM. Poté se mikroprocesor začne provádět příkazy umístěné ve spouštěcím sektoru. Program spouštěcího sektoru hlásí mikroprocesor, o které data (určená pro následné provedení procesoru) by měly být dodatečně přesunuty pevný disk v beran. To je způsob, jak je procesor operačního systému načten.

Mikroprocesorové pokyny

Dokonce i nejjednodušší mikroprocesor je schopen zvládnout dostatečně velký soubor instrukcí. Sada instrukcí je druh šablony. Každá z těchto instrukčních týmů stažených do rejstříku má svou vlastní hodnotu. Lidé nejsou snadné si pamatovat posloupnost bitů, takže každá instrukce je popsána jako krátké slovo, z nichž každá odráží konkrétní příkaz. Tato slova obsahují jazyk procesoru assembler. Sestava tato slova překládá do nástroje binárních kódů.

Dáme seznam slov - příkazy jazyka assembleru pro podmíněný jednoduchý procesor, který považujeme za příklad na naše vyprávění:

• Loada Mem - Download (Load) Zaregistrujte A z nějaké paměti adresy
• Loadb mem - stahování (zatížení) registrujte b z nějaké paměti adresy
• CONB CON - Stáhněte si konstantní hodnotu pro registraci B
• Uložení MEM - Uložit (Uložit) Registrovat hodnotu b v paměti na konkrétní adresu
• SAVEC MEM - Uložit (Uložit) hodnotu registru C v paměti na konkrétní adresu
• Přidat - složené (přidat) Hodnoty registrů A a B. Výsledek akce Uložit do registru C
• Sub-odečíst (odečíst) hodnotu registru b od hodnot rejstříku A. Výsledek akce uložení v registru C
• Mul - Multiply (násobit) Hodnoty registrů A a B. Výsledek akce Save v registru C
• DIV - rozdělené (rozdělení) Hodnota registru A na hodnotu registru B. Výsledek akce uložení v registru C
• COM - Porovnání (porovnání) Hodnoty registru Registry A a B. Výsledkem přenosu do zkušebního rejstříku
• Jump Addr - skok přes (skok) na zadanou adresu
• JEQ ADDR - Pokud je stejný stav spokojen s hodnotami dvou registrů, skok přes (skok) na zadanou adresu
• JNEQ ADDR - Pokud se stav rovnosti hodnot dvou registrů neprovádí, skok přes (skok) na zadanou adresu
• JG ADDR - Pokud je hodnota větší, přeskočte (skok) na zadanou adresu
• JGE Addr - Pokud je hodnota větší nebo rovná, skok přes (skok) na zadanou adresu
• Jl addr - Pokud je hodnota menší, skok přes (skok) na zadanou adresu
• JLE ADDR - Pokud je hodnota menší nebo rovna, skok přes (skok) na zadanou adresu
• Zastavení - zastavení (STOP)

Anglická slova označující akce prováděné v závorkách nejsou k dispozici. Takže můžeme vidět, že jazyk assembler (stejně jako mnoho dalších programovacích jazyků) je založen na angličtině, to znamená, že na obvyklých prostředcích komunikace těchto lidí, kteří vytvořili digitální technologie.

Mikroprocesorová práce na příkladu faktoriálního výpočtu

Zvažte práci mikroprocesoru na konkrétním příkladu provedení jednoduchého programu, který vypočítá faktoriální z počtu "5". Za prvé, budu tento úkol vyřešit "v poznámkovém bloku":

faktoriál od 5 \u003d 5! \u003d 5 * 4 * 3 * 2 * 1 \u003d 120

V programovacím jazyce C bude tento kód fragmentu provedení tohoto výpočtu vypadat takto:

A \u003d 1; f \u003d 1; zatímco (a

Když tento program dokončí svou práci, proměnná F bude obsahovat faktoriální hodnotu z pěti.

Kompilátor C je přeložen (to znamená, že tento kód překládá do sady pokynů sestavy. V přihlásděném procesoru se RAM začne s adresou 128 a konstantní paměť (která obsahuje jazyk assembleru) začíná adresou 0. V důsledku toho v jazyce tento procesor Tento program bude vypadat takto:

Předpokládejme, že AT 128 // předpokládá, že F při 1290 CONB 1 // A \u003d 1; 1 Uložení 1282 CONB 1 // F \u003d 1; 3 SAVEB 1294 LACEA 128 // Je-li A\u003e 5 Přejít na 175 CONB 56 COM7 JG 178 LACEA 129 // f \u003d f * a; 9 zatížení 12810 mul11 SAVEC 12912 LACEA 128 // A \u003d A + 1; 13 CONB 114 ADD15 SAVEC 12816 JUMK 4 // SMOP ZPĚT NA IF17 STOP

Nyní vyplývá následující otázka: Jak se všechny tyto příkazy dívají ve stálé paměti? Každá z těchto pokynů by měla být reprezentována jako binární čísla. Chcete-li zjednodušit pochopení materiálu, předpokládejme, že každá z příkazů montážního jazyka procesoru je jedinečné číslo:

• Loada - 1.
• Loadb - 2.
• CONB - 3.
• SAVEB - 4.
• SAVEC MEM - 5
• Přidat - 6.
• Sub - 7.
• Mul - 8.
• Div - 9.
• Com - 10.
• Jump Addr - 11
• JEQ ADDR - 12
• JNEQ ADDR - 13
• JG ADDR - 14
• JGE Addr - 15
• JL Addr - 16
• JLE ADDR - 17
• Zastavit - 18.

Předpokládejme, že AT 128 // předpokládá, že F na 129.Addr Machine Command / Value0 3 // CONB 11 12 4 // Uspořádání 1283 1284 3 // CONB 15 16 4 // SAVEB 1297 1298 1 // LACEA 1289 12810 3 / / CONB 511 511 512 10 // COM13 14 // JF 1714 3115 1 // zatížení 12916 12917 2 // ZAPOJENÍ 12818 12819 8 // MUL20 5 // SAVEC 12921 12922 1 // LACEA 12823 12824 3 // CONB 125 126 6 / / ADD27 5 // SAVEC 12828 12829 11 // JUMK 430 831 18 // STOP

Jak jste si všimli, sedm řádků kódů v jazyce C byly převedeny na 18 řádků v jazyce Assembler. Vzali 32 bytů v ROM.

Dekódování

Konverzace o dekódování bude muset začít s ohledem na filologické otázky. ALA, ne všechny počítačové termíny Mají jednoznačný dodržování ruštiny. Překlad terminologie byl často spontánně spontánně, a tedy stejný anglický termín může být přeložen do ruštiny několika možnostmi. Tak se to stalo s nejdůležitější složkou mikroprocesorového logického "instrukčního dekodéru". Počítačové specialisté volají a dekodér týmu a instrukce dekodéru. Žádná z těchto jmen nemůže být volána ani méně "vpravo" než jiným.

Příkazový dekodér je nutný, aby se každý strojový kód překládal do sady signálů, což má za následek různé komponenty mikroprocesoru. Pokud zjednodušíte podstatu jeho činností, lze říci, že je to on, kdo koordinuje "měkký" a "železo".

Zvažte práci dekodérů týmu na příkladu pokyny Přidat, provádět přidání přídavku:

• Během prvního cyklu procesoru procesoru procesoru je příkaz načten. V této fázi je nutný příkazový dekodér: Aktivujte třídicí vyrovnávací paměť pro měřič příkazu; Aktivujte čtecí kanál (RD); Aktivujte západku třídění vyrovnávací paměti pro předávání vstupních dat do příkazového registru
• Během druhého cyklu frekvence hodiny procesoru je příkaz Přidat příkaz dekódován. V této fázi je aritmetický logický doplněk zařízení a přenáší hodnotu do registru C
• Během třetího cyklu procesoru procesoru procesoru zvyšuje Command Counter svou hodnotu na jednotku (teoreticky, tato akce protíná se současným cyklem)

Každý příkaz může být reprezentován jako sada postupně prováděných operací, které v určitém pořadí manipuluje mikroprocesorovými komponenty. To znamená, že instrukce programu vedou docela fyzické změny: Například změna polohy západky. Některé pokyny mohou vyžadovat jejich dokončení dvou nebo tří cyklů procesoru. Další může vyžadovat i pět nebo šest cyklů.

Mikroprocesory: Výkon a trendy

Počet tranzistorů v procesoru je důležitým faktorem ovlivňujícím jeho výkon. Jak bylo uvedeno výše, v procesoru 8088 bylo pro implementaci jedné instrukce nutné 15 cyklů hodinových kmitočtových cyklů. A za účelem provedení jedné 16bitové operace, tam bylo asi 80 cyklů. Takže multiplikátor ALU tohoto procesoru byl uspořádán. Čím více tranzistorů a silnější multiplikátor allu, nejvíce času procesor má čas na jeden takt.

Mnoho tranzistorů podporuje technologii dopravní dopravní techniku. Jako součást architektury dopravníku, dochází k částečným pokynům překryté pokyny. Instrukce může vyžadovat jeho provádění všech stejných pěti cyklů, ale pokud procesorem současně zpracovává pět příkazů (při různých krocích úplnosti), pak v průměru je nutný jeden cyklus procesorových hodin pro provedení jedné instrukce.

V mnoha moderních procesorech nejsou týmy dekodéru sami. A každý z nich podporuje dopravník. To vám umožní provádět více než jednu instrukci pro jedno procesorové hodiny. Pro implementaci této technologie je nutná neuvěřitelná sada tranzistorů.

64bitové procesory

Ačkoli masová distribuce 64bitových procesorů přijatých pouze před několika lety, oni existují poměrně dávno: od roku 1992. Oba Intel i AMD v současné době nabízejí tyto procesory. 64-bit může být považován za takový procesor, který má 64bitové aritmetické a logické zařízení (ALU), 64-bitové registrery a 64bitové pneumatiky.

Hlavním důvodem, proč procesory potřebují 64bitový, je, že tato architektura rozšiřuje prostor adresy. 32bitové procesory mohou přistupovat pouze dva nebo čtyři gigabajty RAM. Jakmile se tyto postavy zdály být obrovský, ale my jsme prošli roky a dnes nikdo nikoho nebude překvapit. Před několika lety paměti konvenční počítač byl 256 nebo 512 megabajtů. V těchto dnech zabránil čtyřmístný limit pouze serverům a strojům, na kterých pracují velké databáze.

Ale velmi rychle se ukázalo, že i obvyklé uživatele někdy postrádají dva nebo dokonce čtyři gigabajty RAM. 64bitové procesory Toto nepříjemné omezení se netýká. Adresní prostor je k dispozici dnes se zdá, že je nekonečný: dva v šedesátých čtvrtých stupních bajtů, to znamená něco o miliardě gigabajtů. V dohledné době není taková gigantická RAM předpokládána.

64-bitová adresa sběrnice, stejně jako široké a vysokorychlostní datové pneumatiky odpovídajících základních desek, umožňují 64bitové počítače zvýšit rychlost zadávání a výstupu dat v procesu interakce s takovými zařízeními jako hDD. a grafickou kartu. Tyto nové příležitosti výrazně zvyšují výkon moderních výpočetních strojů.

Ale ne všichni uživatelé plivají výhody 64bitové architektury. To je nutné, první, ti, kteří se zabývají editací videa a fotografií, a také pracují s různými velkými obrázky. 64bitové počítače ocení znalci počítačové hry. Ale ti uživatelé, kteří jednoduše komunikovat s počítačem sociální sítě a roam na webových prostorách Ano Upravit textové soubory Žádné výhody těchto procesorů nebude pravděpodobně cítit.

Na základě počítače.howstuffworks.com.