O computador pessoal é uma coisa muito complexa e multifacetada, mas em cada unidade de sistema encontraremos o centro de todas as operações e processos - o microprocessador. Qual é o processador de computadores e para o que ainda é necessário?

Provavelmente, muitos ficarão encantados, aprendendo o que o microprocessador de um computador pessoal consiste em. Quase completamente consiste em pedras comuns, pedras.

Sim, isso é assim ... O processador inclui substâncias como, por exemplo, o silício são o mesmo material de que rochas de areia e granito consistem.

Processador de hoff.

O primeiro microprocessador para um computador pessoal foi inventado há quase meio século - em 1970 por Marshian Edward Hoff e sua equipe de engenheiros da Intel.

O primeiro processador Hoff trabalhou a uma frequência de apenas 750 kHz.

As principais características do processador de computadores hoje, é claro, não são comparáveis \u200b\u200bao dígito acima, a atual "pedras" vários milhares de vezes mais poderosos de seu ancestral e antes, é melhor familiarizar-se com as tarefas que ele decide.

Muitas pessoas acreditam que os processadores podem "pensar". Devemos dizer imediatamente que não há as ações da verdade. Qualquer processador de computador pessoal super poderoso consiste em uma pluralidade de transistores - interruptores peculiares que executam uma única função - pule o sinal além ou pare. A seleção depende da tensão do sinal.

Se você olhar por outro lado, pode ser visto a partir da qual o microprocessador consiste, e consiste em registrar - células de processamento de informações.

Para o link "Stone" com o restante dos dispositivos de computador pessoais, uma estrada especial chamada de alta velocidade chamada "Bus" é usada. Nele com uma velocidade relâmpago, minúsculos sinais eletromagnéticos "voam". Este é o princípio da operação do processador de computadores ou do laptop.

Dispositivo de microprocessador.

Como é o processador de computadores? Em qualquer microprocessador, você pode destacar 3 componentes:

1. O núcleo do processador (é aqui que a divisão de zeros e unidades ocorre);
2. A memória do cache é uma pequena unidade de informação diretamente dentro do processador;
3. O coprocessador é um centro cerebral especial de qualquer processador no qual as operações mais complexas ocorrem. Também funciona com arquivos multimídia.

O circuito do processador de computadores na versão simplificada é a seguinte:

Um dos principais indicadores do microprocessador é a frequência do relógio. Isso mostra quantos relógios "pedra" comprometem por segundo. O poder do processador do computador depende da totalidade dos indicadores acima.

Deve-se notar que, em algum momento, o lançamento dos foguetes e do trabalho de satélites foram liderados por microprocessadores com uma freqüência de relógio de milhares de vezes menos do que aquele com a "contraparte" hoje. E o tamanho de um transistor é 22Nm, o interlayer dos transistores é de apenas 1 nm. Para referência, 1 nm é uma espessura de 5 átomos!

Agora você sabe como o processador de computadores é organizado e algum sucesso alcançou cientistas trabalhando em empresas de fabricação de computadores pessoais.

Computador pessoal consiste em uma variedade de componentes conectados sistema unificado. A interação e controle entre eles são realizados devido ao processador central, realiza o papel do cérebro eletrônico do PC. Sem isso, qualquer técnica, seja um laptop, um tablet ou um bloco de sistema - pilha de ferro. Vamos olhar mais com mais detalhes como o processador central do computador funciona e qual é a sua estrutura.

Antes de mudar para a consideração das principais características da CPU, é necessário descobrir que tipo isso acontece. Processadores ou CPUs centrais, como são chamados no exterior, e são divididos nos seguintes critérios.

Poder:

• Há modelos fracos e de núcleo único, cuja produção é interrompida e só pode ser comprada após longas pesquisas;
• Modelos médios e poderosos tendo de 2 a 16 núcleos;

De acordo com o método de aplicação:

1. Jogos;
2. Servidor;
3. Despesas;

Por empresa fabricante:

• Processador central ot. empresas da Intel.;
• CPU da AMD;

Observação! Além da CPU Intel e AMJEED, há produtos produzidos sob as marcas de outras empresas, mas são pouca demanda, representando uma pequena parte do volume total de mercadorias no mercado de ferro do computador.

Muitos usuários acreditam erroneamente que os produtos da Intel diferem da AMD apenas pelo título, mas isso está longe disso. A estrutura de cada processador central produzida sob a marca destas empresas é significativamente diferente dos concorrentes. Graças a isso, eles possuem suas vantagens e desvantagens. Por exemplo, os produtos da Intel são dotados com as seguintes características positivas que se beneficiam dos processadores Centrais da AMD que distinguem seus processadores centrais:

1. A maioria dos fabricantes de produtos componentes para PCs personaliza seus produtos sob os padrões da CPU da Intel;
2. Durante a operação, consuma menos energia, reduzindo a carga no sistema;
3. Mostrar maior velocidade ao trabalhar com um programa;
4. A melhor escolha para compilações de jogos de blocos de sistema;

Os produtos da AMD também têm uma série de características que permitem competir ativamente no mercado de ferro do computador:

• Em contraste com a CPU da produção da Intel, os processadores centrais da AMD têm uma função de overclock, aumentando a potência inicial até 20%;
• O melhor valor para o preço e qualidade dos bens;
• Núcleos gráficosEmbutido na CPU, tenha ótimas oportunidades do que a Intel, permitindo que você trabalhe mais rápido com o vídeo;

Descrição do processador central

Assim, com os tipos de CPU e suas características distintivas, descobrimos, é hora de se mudar para a descrição do produto e descobrir o que é. Para a simplicidade da compreensão, ela irá quebrá-la por vários pontos, destacando-a características principais Produtos:

1. Atribuição da CPU;
2. Sua estrutura;
3. Características básicas;

Com sua ajuda, entenderemos como o processador funciona e como ele é organizado.

Objetivo

A principal tarefa de qualquer CPU é a execução de processos computacionais pelos quais os dispositivos são transmitidos ao conjunto de comandos necessários para a execução. Os comandos estão localizados na RAM do PC e na CPU ler diretamente. Assim, quanto maior o poder de computação do processador, maior o sistema tem todo o sistema.

Estrutura

A estrutura geral de qualquer processamento central consiste nos seguintes blocos:

1. Bloco de interface;
2. Bloco operacional;

O bloco de interface contém os seguintes componentes:

• Registros de endereços;
• Registros de memória em que os códigos de comandos transmitidos são armazenados, cuja execução é planejada no futuro próximo;
• Dispositivos de controle - com seus comandos de controle de ajuda são formados, que são mais tarde realizados pela CPU;
• Circuitos de controle responsáveis \u200b\u200bpelo funcionamento dos portos e pneus do sistema;

A unidade operacional inclui:

1. Memória microprocessadora. Consiste em: Registros de segmentos, registros de assinatura, registros propósito geral e registra contando o número de equipes;
2. Dispositivo lógico aritmético. Com ele, a informação é interpretada em um conjunto de operações lógicas ou aritméticas;

Observação! A unidade operacional e o bloco de interface operam no modo paralelo, mas a parte da interface é uma etapa na frente, gravando o bloco de registro de comando, que são posteriormente executados pela peça de operação.

O barramento do sistema serve para transmitir sinais do processador central para outros componentes do dispositivo. Com cada nova geração, a estrutura do processador muda ligeiramente e os mais recentes desenvolvimentos são muito diferentes dos primeiros processadores usados \u200b\u200bno amanhecer da formação de tecnologia de computador.

Características

As características de qualquer processador central têm um grande impacto na velocidade como elementos individuais Sistemas e todos os dispositivos complexos como um todo. Entre as principais características que afetam os parâmetros de desempenho são distinguidos:

• Freqüência de relógio; Para processar um fragmento de dados transmitidos dentro do PC, é necessário um ciclo de tempo. A partir daqui, segue-se maior a frequência do relógio da CPU comprada, mais rápido o dispositivo está processando as grandes matrizes de informações. A frequência do relógio é medida em megahertz. Um megahertz é equivalente a 1 milhão de relógios por segundo. Os modelos antigos tinham uma pequena frequência, por causa da qual a velocidade do trabalho deixou muito a desejar. Os modelos modernos têm grandes indicadores de freqüência de relógio, permitindo que você processe e execute rapidamente os conjuntos mais complexos de comandos.
• Descarga; Informações destinadas ao processamento de CPU cai através de pneus externos. A quantidade de dados depende de qual quantidade de dados é transmitida por vez. Isso afeta a velocidade. Modelos antigos foram 16 descarga e moderno têm 32 ou 64 descarga. 64. sistema de descarga Hoje, é considerado o mais avançado e sob ele está sendo desenvolvido. produtos de software. e dispositivos.
• Memória cache; Usado para aumentar a operação do dispositivo no computador, criando uma zona de buffer armazenada uma cópia da última matriz de dados processados \u200b\u200bpelo processador. Isso torna possível realizar rapidamente uma operação semelhante, se necessário, sem gastar tempo para apelar para memoria compartilhada Computador pessoal.
• Soquete; Fixar o dispositivo para a placa-mãe. Diferentes gerações de processadores, como motherboards. tem seus próprios soquetes suportados. Deve ser considerado ao comprar. Diferentes fabricantes têm soquetes também diferem um do outro.
• Fator de freqüência interna; O processador e a placa-mãe operam em freqüências diferentes e para sincronizar uns aos outros há um multiplicador de freqüência. A base ou referência é considerada a frequência de trabalho da placa-mãe, que é multiplicada pelo coeficiente pessoal da CPU.

Das características laterais, diretamente relacionadas à tecnologia de produção, destacam a dissipação de calor e o número de energia consumida durante a operação. Dispositivos poderosos alocam muito calor e exigem uma maior alimentação de energia durante a operação. Para seu trabalho completo, os sistemas auxiliares de resfriamento são usados.

Agora está cheio de informações sobre a Internet sobre o tema dos processadores, você pode encontrar um monte de artigos sobre como funciona, onde registros, tatos, interrupções, etc. são principalmente referidos ... mas, uma pessoa não é familiar Com todos esses termos e conceitos é bastante difícil o suficiente. Voe "Para entender o processo de compreensão, e você precisa começar com um pequeno - ou seja, de uma compreensão elementar como o processador é organizado e de quais partes principais consiste.

Então, o que estará dentro do microprocessador, se você desmontar:

digital 1 é denotado superfície de metal microprocessador (capa), servindo para remover o calor e proteger contra dano mecânico O que está por trás dessa tampa (eu como dentro do próprio processador).

No número 2 - o próprio cristal está localizado no fato de que é o mais importante e caro na fabricação de uma parte do microprocessador. É graças a este cristal que todas as cálculos ocorrem (e esta é a principal função do processador) e o que é mais difícil do que perfeito - quanto mais poderoso o processador é obtido e mais caro. O cristal é feito de silício. De fato, o processo de fabricação é muito complexo e contém dezenas de etapas, mais neste vídeo:

Figura 3 - Um substrato especial de textolite ao qual todas as outras partes do processador são conectadas, e também desempenha a função do site de contato - existem no seu lado inverso um grande número de "Pontos" de ouro são contatos (na figura há pouco visível). Graças ao site de contacto (substrato), a interação próxima com o cristal é assegurada, pois, pelo menos, de alguma forma afetam o cristal não é possível.

A tampa (1) é anexada ao substrato (3) com o uso de adesivo resistente a alta temperatura. Não há lacuna de ar entre o cristal (2) e a tampa, o seu lugar é ocupado pela pasta térmica, quando congelada dela, vira a "ponte" entre o cristal do processador e a tampa, o que garante um Boa saída de calor.

O cristal é conectado ao substrato usando soldagem e selante, os contatos de substrato são conectados aos contatos de cristais. Nesta figura, é claramente mostrado como conectar os contatos do cristal com os contatos do substrato usando fiação muito fina (no aumento da foto 170x):

Em geral, o dispositivo de processador de diferentes fabricantes e até mesmo modelos de um fabricante podem variar muito. mas esquema esquemático O trabalho permanece o mesmo - todo mundo tem um substrato de contato, um cristal (ou vários, localizado em um caso) e uma tampa de metal para remoção de calor.

Então, por exemplo, o substrato de contato parece processador Intel. Pentium 4 (processador virará):

A forma de contatos e a estrutura de sua localização depende do processador e da placa do computador do computador (os soquetes devem coincidir). Por exemplo, na figura logo acima dos contatos do processador sem "pinos", pois os pinos estão diretamente no soquete da placa-mãe.

E a outra situação é onde os "pinos" entrarão em contato diretamente do substrato de contato. Esse recurso é característico principalmente para processadores AMD:

Como mencionado acima, o dispositivo modelos diferentes. Processadores de um fabricante podem variar, antes de nós ser um exemplo brilhante - um processador quad-core Intel Core 2 quad, que é essencialmente 2 processador de linha de dual núcleo duo 2, combinado em um caso:

Importante! O número de cristais dentro do processador e o número de núcleos do processador não é o mesmo.

Em modelos modernos de processadores Intel, 2 cristais (chip) estão em forma de uma só vez. O segundo chip é o núcleo gráfico do processador, em essência reproduz a função embutida no processador da placa de vídeo, mesmo se não houver placa de vídeo no sistema, o núcleo gráfico assumirá a função de uma placa de vídeo e bastante poderoso ( Em alguns modelos de processadores, o poder de computação dos núcleos gráficos permite que você jogue jogos modernos em configurações de gráficos médios).

Isso é tudo dispositivo do microprocessador centralResumidamente, claro.

O processador é a parte principal de qualquer dispositivo de computador. Mas muitos usuários têm uma ideia muito fraca do que o processador está no computador e em que funciona realiza. Embora B. mundo moderno Esta é uma informação importante, sabendo quais muitos equívocos graves podem ser evitados. Se você quiser saber mais sobre o chip que fornece o desempenho do seu computador, você apelou para o endereço. A partir deste artigo, você aprenderá o que o processador é necessário e como afeta o desempenho de todo o dispositivo.

O que é um processador central

DENTRO este casoEste é um processador central. Afinal, existem outros, por exemplo, um processador de vídeo.

O processador central é a parte principal do computador, que é uma unidade eletrônica ou um circuito integrado. Ele realiza instruções de máquina ou o código do programa e é a base do dispositivo de hardware.

Falando mais fácil, este é o coração e o cérebro do computador. É graças a ele que tudo o mais funciona, processa os fluxos de dados e controla o trabalho de todas as partes sistema comum.

Se você olhar para o processador fisicamente, representa uma pequena placa quadrada fina. Tem pequenos tamanhos e top cobertos com uma tampa de metal.

A parte inferior do chip é ocupada por contatos através da qual o chipset e interage com o resto do sistema. Abrindo a tampa da unidade do sistema do seu computador, você pode facilmente encontrar um processador se estiver fechado pelo sistema de resfriamento.

Até agora, a CPU não dará ao comando relevante, o computador não poderá implementar até mesmo a operação mais simples, por exemplo, dobrada dois números. Tudo o que você quiser implementar no seu PC, qualquer ação implica um apelo ao processador. É por isso que ele é um componente tão importante do computador.

Os processadores centrais modernos são capazes não apenas para lidar com suas principais tarefas, mas também podem substituir parcialmente a placa de vídeo. Novos chips são produzidos com um local designado separadamente para executar as funções de um controlador de vídeo.

Este controlador de vídeo realiza todas as etapas básicas necessárias que são necessárias a partir da placa de vídeo. Como memória de vídeo, a RAM é usada. Mas não é necessário se enganar que um poderoso processador moderno pode substituir completamente a placa de vídeo.

Até classe média As placas de vídeo deixam o controlador de vídeo do processador para trás. Então, a versão do computador sem uma placa de vídeo é adequada, exceto para dispositivos de escritório que não implicam executar qualquer tarefas complexasrelacionado a gráficos.

Em tais casos, é realmente possível salvar. Afinal, você pode simplesmente chipsets o processador com um bom controlador de vídeo e não gastar dinheiro na placa de vídeo.

Como funciona o processador

O que tal processador parece ter resolvido. Mas como isso funciona? É um processo longo e complexo, mas se você descobrir, tudo é fácil o suficiente. O princípio da operação do processador central pode ser considerado em etapas.

Primeiro, o programa é carregado em RAM, de onde todas as informações necessárias são desenhadas e um conjunto de comandos obrigatórios para executar a unidade de controle do processador. Em seguida, todos esses dados entram na memória do buffer, o chamado cache do processador.

A partir do buffer, sai informações que são divididas em dois tipos: instruções e valores. E aqueles e aqueles que caem em registros. Registros são células de memória embutidas no chipset. Eles também têm dois tipos, dependendo do tipo de informação que recebem: registros de comando e registros de dados.

Um dos componentes da CPU é um dispositivo lógico aritmético. Está envolvido na realização de transformações de informações usando cálculos aritméticos e lógicos.

É aqui que dados dos registros caem. Depois disso, o dispositivo lógico aritmético lê os dados recebidos e executa comandos que são necessários para o processamento dos números no final.

Aqui estamos esperando por uma divisão novamente. Os resultados finais são divididos em acabamento e inacabado. Eles voltam para os registros e os terminados se inscrevem na memória do buffer.

O processador de caixa consiste em dois níveis principais: superior e inferior. Os últimos comandos e dados são enviados para o cache superior, e aqueles que não são usados, vão para a parte inferior.

Ou seja, todas as informações no terceiro nível são movidas para o segundo a partir do qual, por sua vez, os dados vão para o primeiro. E dados desnecessários, pelo contrário, são enviados para o nível inferior.

Depois que o ciclo de computação tiver acabado, seus resultados são registrados novamente na RAM do computador. Isso acontece para que o cache do processador central seja liberado e esteja disponível para novas operações.

Mas às vezes há situações em que a memória do buffer acaba sendo totalmente concluída, e não há lugar para novas operações. Nesse caso, os dados que atualmente não são usados \u200b\u200batualmente estão em memória operacional ou à memória do processador inferior.

Tipos de processadores

Tendo entendido com o princípio do trabalho da CPU, era hora de comparar diferentes tipos de tipos diferentes. Muitos tipos de processadores. Existem dois modelos fracos de núcleo único e dispositivos poderosos com vários núcleos. Há aqueles que pretendem exclusivamente para o trabalho de escritório, e há tal que é necessário para os mais modernos jogos.

No momento, há dois criadores principais de processadores - isso é AMD e Intel. São eles que produzem chips mais relevantes e em demanda. Deve ser entendido que a diferença entre chips dessas duas empresas não é o número de núcleos ou desempenho geral, mas na arquitetura.

Ou seja, os produtos dessas duas empresas são construídos de acordo com diferentes princípios. E cada criador tem seu próprio tipo de processador único, tendo uma estrutura diferente de um concorrente.

Deve-se notar que ambas as opções têm seus pontos fortes e fracos. Por exemplo, a Intel é distinguida por tal vantagens :

• Menos custos de energia;
• A maioria dos criadores de ferro é focada em interação com processadores Intel;
• Nos jogos de desempenho acima;
• A Intel é mais fácil interagir com o RAM do computador;
• As operações implementadas com apenas um programa são realizadas mais rapidamente na Intel.

Ao mesmo tempo, há também a sua minuses. :

• Por via de regra, o custo chipsets Intel. mais caro do que uma AMD analógica;
• Ao trabalhar com vários programas pesados, a produtividade cai;
• Kernels gráficos são mais fracos que um concorrente.

AMD difere nos seguintes vantagens:

• Uma proporção de preço e qualidade muito mais favorável;
• Capaz de garantir uma operação confiável de todo o sistema;
• Há uma oportunidade para dispersar o processador, aumentando seu poder por 10-20%;
• Núcleos gráficos integrados mais poderosos.

No entanto, a AMD é inferior aos seguintes parâmetros:

• A interação com a RAM ocorre piores;
• Mais eletricidade é gasta no trabalho do processador;
• Freqüência de trabalho no segundo e terceiro níveis memória do buffer abaixo de;
• No desempenho do jogo abaixo.

Embora seus prós e contras, as empresas continuam a produzir melhores processadores. Você pode escolher qual é preferível para você. Afinal, é impossível dizer definitivamente que uma empresa é melhor que outra.

Características principais

Então, já descobrimos que uma das principais características do processador é o seu desenvolvedor. Mas há um número de parâmetros para os quais você precisa pagar ainda mais atenção ao comprar.

Não deixe longe da marca e mencionar que há diferentes séries de fichas. Cada fabricante lança suas regras em diferentes categorias de preço criadas para várias tarefas. Outro parâmetro adjacente é a arquitetura da CPU. Na verdade, são seus órgãos internos, nos quais todo o trabalho do chip depende.

Não é o parâmetro mais óbvio, mas muito importante é um soquete. O fato é que no próprio processador o soquete deve coincidir com o ninho correspondente na placa-mãe.

Caso contrário, você não poderá combinar esses dois principais componentes de qualquer computador. Então, ao montar uma unidade do sistema, você precisa comprar uma placa-mãe e procurar um chipset sob ele, ou vice-versa.

Agora é hora de descobrir quais características do processador afetam seu desempenho. Sem dúvida, o principal é a frequência do relógio. Este é o volume de operações que podem ser realizadas em uma determinada unidade de tempo.

Este indicador é medido em megahertz. Então, o que a frequência do relógio do chip afeta? Como indica o número de operações por um determinado momento, não é difícil adivinhar que a velocidade de operação do dispositivo depende disso.

Outro indicador importante é o volume de memória do buffer. Como mencionado anteriormente, acontece a parte superior e inferior. Afeta também o desempenho do processador.

A CPU pode ser um ou mais núcleos. Modelos multi-core são mais caros. Mas o que o número de núcleos afetam? Esta característica determina o poder do dispositivo. Quanto mais núcleos, mais poderoso o dispositivo.

Resultado

O processador central não é apenas um dos mais importantes, mas até mesmo se pode dizer o papel principal no computador. É de ele que o desempenho de todo o dispositivo dependerá disso, bem como as tarefas para as quais é possível usá-lo.

Mas isso não significa que seja necessário comprar o processador mais poderoso para o computador médio. Pegue o modelo ideal que atenderá às suas necessidades.

Você lê essas linhas do seu smartphone, tablet ou computador. Qualquer desses dispositivos é baseado no microprocessador. O microprocessador é um "coração" de qualquer dispositivo de computador. Existem muitos tipos de microprocessadores, mas todos eles resolvem as mesmas tarefas. Hoje vamos falar sobre como o processador funciona e quais tarefas que realiza. À primeira vista, tudo isso parece óbvio. Mas muitos usuários estariam interessados \u200b\u200bpara aprofundar seus conhecimentos sobre o componente mais importante, fornecendo desempenho do computador. Aprendemos sobre como a tecnologia baseada na simples lógica digital permite que seu computador não apenas resolva tarefas matemáticas, mas também seja um centro de entretenimento. Como dois dígitos - uma unidade e zero - são transformados em jogos e filmes coloridos? Muitos repetidamente fizeram essa pergunta e ficarão felizes em obter a resposta. Afinal, mesmo no coração recentemente, nós processador de AMD. Jaguar, em que os últimos consoles de jogos são baseados, é a mesma antiga lógica.

Na literatura em inglês, o microprocessador é frequentemente chamado de CPU (unidade central de processamento, [simples] pelo módulo central do processador). A razão para tal nome reside no fato de que o processador moderno é um único chip. O primeiro microprocessador na história da humanidade foi criado pela corporação no distante de 1971.

O papel da Intel na história da indústria do microprocessador

É sobre o modelo Intel 4004. Não foi poderoso e só poderia executar as ações de adição e subtração. Ao mesmo tempo, ele poderia lidar com apenas quatro bits de informação (isto é, foi de 4 bits). Mas por seu tempo, sua aparência tornou-se um evento significativo. Afinal, todo o processador se encaixa em um chip. Antes da aparência da Intel 4004, os computadores foram baseados em todo o conjunto de fichas ou componentes discretos (transistores). O microprocessador 4004 estabelece a base de uma das primeiras calculadoras portáteis.

O primeiro microprocessador para computadores domésticos tornou-se Intel 8080 em 1974. Toda a potência de computação do computador de 8 bits foi colocada em um chip. Mas o anúncio do processador Intel 8088 foi verdadeiramente importante. Apareceu em 1979 e desde 1981 começou a ser usado na primeira massa computadores pessoais IBM PC.

Em seguida, os processadores começaram a desenvolver e transformar o poder. Todo mundo que é um pouco familiarizado com a história da indústria do microprocessador, lembra que 80286 veio para substituir 8088. Então os turnos 80386 chegaram, seguidos pelo 80486. Depois havia várias gerações de Pentiums: Pentium, Pentium II, III e Pentium 4. Todos os processadores Intelovsky baseados na estrutura de base 8088. Eles tinham compatibilidade para trás. Isso significa que o Pentium 4 poderia processar qualquer fragmento do código para 8088, mas fez com uma velocidade subindo cerca de cinco mil vezes. Desde então, não tantos anos se passaram, mas eles conseguiram mudar mais algumas gerações de microprocessadores.

Desde 2004, a Intel começou a oferecer processadores multi-core. O número de transistores usados \u200b\u200bneles aumentou em milhões. Mas mesmo agora o processador está sujeito a regras geraisque foram criados para chips precoces. A tabela reflete a história dos microprocessadores da Intel até 2004 (inclusive). Vamos fazer algumas explicações para quais indicadores refletiram nele são:

• Nome. Modelo de processador.
• Data (data). O ano em que o processador foi introduzido pela primeira vez. Muitos processadores foram repetidos muitas vezes, cada vez que a frequência do relógio aumentou. Assim, a próxima modificação do chip poderia ser anunciada mesmo alguns anos após a primeira versão apareceu no mercado
• Transistores (número de transistores). O número de transistores no chip. Você pode ver que este indicador tem aumentado constantemente
• Microns (largura nos microns). Um mícron é igual a um milhão de metro. A magnitude deste indicador é determinada pela espessura do fio mais fino no chip. Para comparação, a espessura do cabelo humano é de 100 mícrons
• Velocidade do relógio (freqüência do relógio). Velocidade máxima do processador
• Largura de dados. "Bitness" do dispositivo de processador aritmético e lógico (ALU, ALU). 8-bit Alu pode ser deduzido, deduzir, multiplicar e executar outras ações em dois números de 8 bits. Alu de 32 bits pode funcionar com números de 32 bits. Para dobrar dois números de 32 bits, oito bits Alu, você deve executar quatro instruções. Alu de 32 bits irá lidar com esta tarefa para uma instrução. Em muitos casos de largura (mas não em todos) pneu externo Os dados coincidem com a "bitência" de Allu. O processador 8088 possuía um ALU de 16 bits, mas um ônibus de 8 bits. Para Pentiums tardios, a situação foi caracterizada quando o pneu já era de 64 bits, e ALU ainda permaneceu 32 bits
• MIPS (milhões de instruções por segundo). Permite que você estime aproximadamente o desempenho do processador. Microprocessores modernos executam tantas tarefas diferentes que este indicador perdeu seu valor original e pode ser usado principalmente para compontar a potência de computação de vários processadores (nesta tabela)

Há uma conexão direta entre a frequência do relógio, bem como o número de transistores e o número de operações realizadas pelo processador em um segundo. Por exemplo, a frequência do relógio do processador 8088 atingiu 5 MHz e produtividade: apenas 0,33 milhões de operações por segundo. Ou seja, a execução de uma instrução exigia cerca de 15 relógios de processador. Em 2004, os processadores já poderiam cumprir duas instruções para uma batida. Essa melhora foi assegurada aumentando o número de processadores no chip.

O chip também é chamado de microcircuit integrado (ou simplesmente chip). Na maioria das vezes é uma pequena e fina placa de silício, que é transistor "impresso". Chip cujo lado atinge dois centímetros e meio, pode conter dezenas de milhões de transistores. Processadores mais simples podem ser quadrados com um lado de apenas alguns milímetros. E esse tamanho é suficiente para vários milhares de transistores.

Lógica Microprocessador

Para entender como o microprocessador funciona, a lógica em que é baseada, e também se familiariza com a linguagem montadora. Esta é a língua nativa do microprocessador.

O microprocessador é capaz de executar um conjunto específico de instruções de máquina (comandos). Operando esses comandos, o processador realiza três tarefas principais:

• Com a ajuda do seu dispositivo lógico aritmético, o processador realiza ações matemáticas: adição, subtração, multiplicação e divisão. Microprocessores modernos apoiam totalmente as operações de ponto flutuante (com um processador aritmético especial para operações de ponto flutuante)
• O microprocessador é capaz de mover dados de um tipo de memória em outro
• O microprocessador tem a capacidade de tomar uma decisão e, com base na decisão tomada por ele, "saltar", isto é, mudando para a execução de um novo conjunto de comandos

O microprocessador contém:

• Bus de endereço (endereço de endereço). A largura deste pneu pode ser 8, 16 ou 32 bits. Está envolvido no envio do endereço na memória
• Bus de dados (barramento de dados): 8, 16, 32 ou 64 bits largura. Este pneu pode enviar dados para a memória ou recebê-los da memória. Quando eles falam sobre o "biothe" do processador, estamos falando sobre a largura do barramento de dados
• RD (leitura, leitura) e wr (escrever, gravar) canais, garantindo a interação de memória
• Linha de relógio (pneu de pulso de sincronização), fornecendo ciclo do processador
• Redefinir linha (apagar pneu, reset bus), redefinindo o valor do medidor de comando e reiniciando a execução de instruções

Como a informação é bastante complexa, prosseguiremos do fato de que a largura dos dois pneus - e o endereço e o barramento de dados é de apenas 8 bits. E considere brevemente os componentes deste microprocessador comparativamente simples:

• Registros A, B e C são fichas lógicas usadas para armazenamento de dados intermediários.
• Trava de endereços (endereços trava) armários A, B e C
• Medidor de equipe é microcircuito lógico (trava) capaz de crescer um valor por unidade em uma etapa (se receberam o comando apropriado) e redefinir o valor (sujeito a recebimento do comando correspondente)
• ALU (dispositivo aritmético-lógico) pode ser realizado entre os números de 8 bits da ação de adição, subtração, multiplicação e divisão ou atuar como um adder convencional
• O registro de teste (registro de teste) é uma trava especial que armazena os resultados das operações de comparação produzidas pela Allu. Normalmente, a ALU compara dois números e determina se eles são iguais ou um deles mais do que o outro. O registro de teste também é capaz de armazenar a peça de transferência da última ação do Adder. Ele armazena esses valores no esquema de gatilho. No futuro, esses valores podem ser usados \u200b\u200bdescriptografando equipes para tomada de decisão
• Seis blocos no diagrama são marcados como "3-estado". Estes são buffers de classificação. Muitas fontes de saída podem ser conectadas ao fio, mas o buffer de classificação permite apenas um deles (de uma só vez) para transmitir o valor: "0" ou "1". Assim, o buffer de classificação pode pular os valores ou sobrepor a fonte de saída a capacidade de transmitir dados
• Registro de instruções e decodificador de instruções (decodificador de instruções) mantém todos os componentes acima sob controle

O diagrama não exibe as linhas de controle de decodificadores de comando, que podem ser expressas na forma dos seguintes "Pedidos":

• "Registre-se um valor de take in atualmente do pneu de dados "
• "Register B Tome o valor atualmente a partir do barramento de dados"
• "Registre C para ter um valor que entra no momento do dispositivo aritmético e lógico"
• "O registro do medidor de comando para aceitar o valor atualmente a partir do barramento de dados"
• "Registre-se para receber o valor que insere os dados atuais"
• "Registro de comandos para aceitar o valor incorrido a partir do barramento de dados"
• "Medidor de comando para aumentar o valor [por unidade]"
• "Medidores de reunião para redefinir"
• "Ativar um dos seis buffers de classificação" (seis linhas de controle separadas)
• "Relate um dispositivo aritmético e lógico, cuja cirurgia para executá-la"
• "Registro de teste leva os bits de teste de Allu"
• "Ativar RD (canal de leitura)"
• "Ativar WR (canal de gravação)"

Os decodificadores de comando recebem bits de dados do registro de teste, canal de sincronização, bem como do registro de comando. Se você simplificar a descrição das tarefas do decodificador de instruções, poderemos dizer que este módulo "informa" o processador que precisa ser feito no momento.

Microprocessador de memória.

Conhecimento com a memória do computador e sua hierarquia entenderá melhor o conteúdo desta seção.

Escrevemos acima, escrevemos sobre pneus (endereço e dados), bem como sobre canais de leitura (RD) e registros (WR). Esses pneus e canais estão conectados à memória: operacional (RAM, RAM) e um dispositivo de armazenamento constante (ROM, ROM). Em nosso exemplo, é considerado um microprocessador, a largura de cada um dos pneus é de 8 bits. Isso significa que é capaz de realizar o endereçamento de 256 bytes (dois para o oitavo grau). Em um ponto no tempo, ele pode ler da memória ou gravar 8 bits de dados nele. Suponha que este microprocessador simples tenha 128 bytes de ROM (a partir do endereço 0) ou 128 bytes memória de acesso aleatório (Começando com o endereço 128).

O módulo de memória permanente contém um byte definido permanente previamente instalado anteriormente. O endereço de endereço solicita um determinado byte para a ROM, que deve ser transferido para o barramento de dados. Quando o canal de leitura (RD) altera seu estado, o módulo ROM fornece o byte de barramento de dados solicitado. Ou seja, neste caso, é possível apenas ler dados.

A partir da RAM, o processador não só pode ler as informações, é capaz de escrever dados nele. Dependendo se a leitura ou registro é realizada, o sinal vem através do canal de leitura (RD) ou através do canal de gravação (WR). Infelizmente, a RAM é dependente da energia. Quando você desliga a energia, ele perde todos os dados colocados nele. Por esse motivo, o computador precisa de um dispositivo de armazenamento constante não volátil.

Além disso, o teoricamente, o computador pode fazer sem RAM. Muitos microcontroladores permitem que você coloque os dados de dados necessários diretamente no chip do processador. Mas sem rom é impossível fazer. Em computadores pessoais, a ROM é chamada de entrada básica e sistema de saída (BSVB, BIOS, Sistema Básico de Entrada / Saída). O microprocessador inicia com a execução de comandos encontrados por ele no BIOS.

Comandos do BIOS realizam testes de hardware de computador e, em seguida, eles se voltam para disco com capuz E escolha o setor de inicialização. Este setor de inicialização é um pequeno programa separado que o BIOS lê primeiro do disco e, em seguida, coloca em RAM. Depois disso, o microprocessador começa a executar comandos localizados no setor de inicialização. O programa do setor de inicialização relata um microprocessador sobre quais dados (destinados à execução subseqüente do processador) devem ser adicionalmente movidos de disco rígido em Ram. É assim que o processador do sistema operacional é carregado.

Instruções de microprocessador.

Mesmo o microprocessador mais simples é capaz de lidar com um conjunto suficientemente grande de instruções. O conjunto de instruções é um tipo de modelo. Cada uma dessas equipes de instrução baixadas para o registro tem seu próprio valor. As pessoas não são fáceis de lembrar a sequência de bits, então cada instrução é descrita como uma palavra curta, cada uma das quais reflete um comando específico. Essas palavras compreendem uma linguagem montadora do processador. Assembler traduz estas palavras para o instrumento de códigos binários.

Damos uma lista de palavras-comandos da linguagem montadora para um processador simples condicional, que consideramos como um exemplo para a nossa narração:

• Loda mem - download (carga) registrar um de algum endereço de memória
• Loadb mem - download (carga) registrar b de algum endereço de memória
• Conb con - download de valor constante para registrar b
• Salvar Mem - Salvar (Salvar) Registre o valor B na memória em um endereço específico
• Savec Mem - Salvar (Salvar) O valor do C Register na memória em um endereço específico
• Adicionar - Valores Dobrados (Adicionar) de Registros A e B. Resultado de Ação Salvar no Registro C
• Sub-deduto (subtract) Register Valor B a partir dos valores do registro A. O resultado da ação para salvar no registro c
• Mul - Multiply (Multiply) Valores de Registros A e B. Resultado de Ação Salvar no Registro C
• Div - dividido (dividir) o valor do registro A para o valor do registro B. O resultado da ação para salvar no registro c
• Compare (comparar) valores de registradores de registros A e B. Resultar a transferência para o registro de teste
• Jump Addr - Salte (salto) para o endereço especificado
• Jeq Addr - Se a condição igual estiver satisfeita com os valores de dois registros, salte (salto) para o endereço especificado
• JNEQ Addr - Se a condição de igualdade dos valores de dois registros não for executada, salte (salto) para o endereço especificado
• JG Addr - Se o valor for maior, salte (salto) para o endereço especificado
• JGE Addr - Se o valor for maior ou igual, salte (salto) para o endereço especificado
• JL Addr - Se o valor for menor, salte (salto) para o endereço especificado
• JLE Addr - Se o valor for menor ou igual a, salte (salto) para o endereço especificado
• Stop - Stop (Stop) Execution

Palavras em inglês denotando as ações realizadas entre parênteses não estão disponíveis. Para que possamos ver que a linguagem montadora (como muitas outras linguagens de programação) é baseada em inglês, isto é, nos meios usuais de comunicação dessas pessoas que criaram tecnologias digitais.

Microprocessador funciona sobre o exemplo de um cálculo fatorial

Considere o trabalho do microprocessador em um exemplo específico da execução de um programa simples que calcula o fatorial do número "5". Primeiro, vou resolver esta tarefa "no notebook":

fatorial de 5 \u003d 5! \u003d 5 * 4 * 3 * 2 * 1 \u003d 120

Na linguagem de programação C, este fragmento de código executando este cálculo ficará assim:

A \u003d 1; f \u003d 1; enquanto (um

Quando este programa conclui seu trabalho, a variável F conterá um valor fatorial de cinco.

O compilador C é traduzido (isto é, traduz este código no conjunto de instruções de linguagem de montagem. No processador em consideração, a RAM começa com o endereço 128, e a memória constante (que contém a linguagem montadora) começa com o endereço 0. Consequentemente, no idioma este processador Este programa ficará assim:

// suponha que um em 128 // suponha que f em 1290 conb 1 // a \u003d 1; 1 feto 1282 conb 1 // f \u003d 1; 3 salvar 1294 loda 128 // se um\u003e 5 o salto para 175 conb 56 COM7 JG 178 Carga 129 // F \u003d F * A; 9 Loadb 12810 Mul11 Savec 12912 Carta 128 // a \u003d A + 1; 13 Conb 114 Add15 Savec 12816 Salto 4 // Loop Voltar para IF17 Parar

Agora surge a seguinte pergunta: Como todos esses comandos parecem em memória permanente? Cada uma dessas instruções deve ser representada como números binários. Para simplificar a compreensão do material, suponha que cada um dos comandos da linguagem assembler do processador em consideração tenha um número único:

• Carga - 1.
• Loadb - 2.
• Conb - 3.
• SEVEB - 4.
• SAVEC MEM - 5
• Adicionar - 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
• Pare - 18.

// Suponha que um em 128 // suponha que f em 129Addr comando / valor0 3 // conb 11 12 4 // salvar 1283 1284 3 // conb 15 16 4 // poupar 1297 1298 1 // loda 1289 12810 3 / / Conb 511 511 10 // COM13 14 // JG 1714 3115 1 // loda 12916 12917 2 // loadb 12818 12819 8 // mul20 5// savec 12921 12922 1 // loda 12823 12824 3 // conb 125 126 6 // / Add27 5 // savec 12828 12829 11 // salto 430 831 18 // parar

Ao perceber, sete linhas de código na linguagem C foram convertidas em 18 linhas na linguagem montadora. Eles levaram 32 bytes na ROM.

Decodificação

A conversa sobre a decodificação terá que começar com a consideração de questões filológicas. Alas, nem todos termos do computador Eles têm conformidade inequívoca em russo. A tradução de terminologia era muitas vezes espontaneamente, e, portanto, o mesmo termo de inglês pode ser traduzido em russo por várias opções. Por isso, aconteceu com o componente mais importante da lógica do microprocessador "decodificador de instruções". Especialistas em informática chamam isso e decodificador de instruções de equipes e decodificador. Nenhum desses nomes pode ser chamado mais nem menos "certo" do que outro.

O decodificador de comando é necessário para traduzir cada código de máquina em um conjunto de sinais, resultando em vários componentes do microprocessador. Se você simplificar a essência de suas ações, pode-se dizer que é ele quem coordena "suave" e "ferro".

Considere o trabalho dos decodificadores da equipe sobre o exemplo da instrução do add, executando a adição da adição:

• Durante o primeiro ciclo do processador de clock do processador, o comando é carregado. Nesta fase, o decodificador de comando é necessário: ative o buffer de classificação para o medidor de comando; ativar o canal de leitura (RD); Ativar a trava do buffer de classificação para passar os dados de entrada no registro de comando
• Durante o segundo ciclo da frequência do clock do processador, o comando Adicionar é descodificado. Nesta fase, as adições do dispositivo lógico aritmético e transmite o valor para o registro C
• Durante o terceiro ciclo do processador de clock do processador, o contador de comandos aumenta seu valor por unidade (teoricamente, esta ação se cruza com o ciclo atual)

Cada comando pode ser representado como um conjunto de operações executadas sequencialmente, que em uma determinada ordem são manipuladas por componentes do microprocessador. Isto é, instruções de programa levam a bastante mudanças físicas: Por exemplo, alterando a posição da trava. Algumas instruções podem exigir sua conclusão de dois ou três ciclos de processador. Outro pode exigir até cinco ou seis ciclos.

Microprocessadores: desempenho e tendências

O número de transistores no processador é um fator importante que afeta seu desempenho. Como mostrado anteriormente, no processador 8088, 15 ciclos de freqüência de 15 relógios foram necessários para implementar uma instrução. E, a fim de realizar uma operação de 16 bits, havia cerca de 80 ciclos. Assim, o multiplicador de ALU deste processador foi organizado. Quanto mais transistores e mais poderoso o multiplicador de Allu, mais tempo o processador tem tempo para um tato.

Muitos transistores suportam a tecnologia de transferência. Como parte da arquitetura transportadora, as instruções de sobreposição parcial realizadas ocorrem. A instrução pode exigir em sua execução todos os mesmos ciclos, mas se cinco comandos forem processados \u200b\u200bsimultaneamente pelo processador (em diferentes etapas de integridade), então, em média, um ciclo do relógio do processador é necessário para executar uma instrução.

Em muitos processadores modernos, as equipes decodificadoras não estão sozinhas. E cada um deles apóia o transportadorismo. Isso permite que você execute mais de uma instrução para um relógio de processador. Para implementar essa tecnologia, é necessário um conjunto incrível de transistores.

Processadores de 64 bits

Embora a distribuição de massa de processadores de 64 bits recebeu apenas há alguns anos, existam há muito tempo: desde 1992. Tanto a Intel quanto a AMD estão oferecendo a tais processadores. O 64 bit pode ser considerado um processador que possui um dispositivo aritmético e lógico de 64 bits (ALU), registros de 64 bits e pneus de 64 bits.

A principal razão pela qual os processadores precisam de 64 bits é que esta arquitetura expande o espaço de endereço. Processadores de 32 bits podem acessar apenas dois ou quatro gigabytes de RAM. Uma vez que essas figuras pareciam gigantescas, mas passamos por anos e hoje ninguém não irá surpreender ninguém. Há alguns anos atrás memória computador convencional foi de 256 ou 512 megabytes. Naquela época, um limite de quatro escala evitou apenas servidores e máquinas em que grandes bancos de dados funcionam.

Mas acabou muito rapidamente que até os usuários usuais às vezes faltam dois ou até quatro gigabytes de Ram. Processadores de 64 bits Esta restrição irritante não diz respeito. O espaço de endereço disponível para eles hoje parece infinito: dois nos sessenta e quarta grau bytes, isto é, algo de cerca de um bilhão de gigabytes. No futuro previsível, esse gigantesca RAM não está previsto.

Barramento de endereço de 64 bits, bem como pneus de dados amplos e de alta velocidade das placas-mãe correspondentes, permitem que os computadores de 64 bits aumentem a taxa de inserção e saída de dados no processo de interação com esses dispositivos hDD. e placa de vídeo. Essas novas oportunidades aumentam significativamente o desempenho das modernas máquinas de computação.

Mas nem todos os usuários cuspirão as vantagens de uma arquitetura de 64 bits. É necessário, antes de tudo, aqueles que estão envolvidos na edição de vídeos e fotografias, e também funciona com várias grandes fotos. Computadores de 64 bits são apreciados por conhecedores jogos de Computação. Mas aqueles usuários que simplesmente se comunicam com o computador redes sociais e vaguear em espaços da web sim editar arquivos de texto Nenhuma vantagem desses processadores provavelmente sentirá apenas.

Com base no computador.Howstuffworks.com.