Computerul personal este un lucru foarte complex și multilateral, dar în fiecare unitate de sistem vom găsi centrul tuturor operațiunilor și proceselor - microprocesorul. Care este procesorul de calculator și pentru ceea ce este încă necesar?

Probabil, mulți vor fi încântați, învățând ceea ce constă microprocesorul unui computer personal. Aproape complet constă în pietre obișnuite, roci.

Da, acest lucru este așa ... Procesorul include substanțe precum, de exemplu, siliciul sunt același material din care constă rocile de nisip și granit.

Procesor Hoff.

Primul microprocesor pentru un computer personal a fost inventat cu aproape o jumătate de secol în urmă - în 1970 de Marshian Edward Hoff și echipa de ingineri de la Intel.

Primul procesor Hoff a lucrat la o frecvență de numai 750 kHz.

Principalele caracteristici ale procesorului de calculator astăzi, desigur, nu sunt comparabile cu cifra de mai sus, curentul "pietre" de câteva mii de ori mai puternice față de strămoșul lor și înainte, este mai bine să se familiarizeze cu sarcinile pe care le decide.

Mulți oameni cred că procesatorii pot "gândi". Trebuie să spunem imediat că nu există nici acțiunile adevărului. Orice procesor super-puternic de calculator personal constă dintr-o multitudine de tranzistori - comutatoare specifice care efectuează o singură funcție - săriți mai departe semnalul sau opriți. Selecția depinde de tensiunea semnalului.

Dacă vă uitați la el, pe de altă parte, se poate observa din care constă microprocesorul și constă în înregistrarea - celulele de procesare a informațiilor.

Pentru linkul "Piatra" cu restul dispozitivelor de calculator personal, se utilizează un drum special de mare viteză numit "autobuz". Pe ea cu o viteză de trăsnet, semnale electromagnetice mici "zboară". Acesta este principiul funcționării procesorului de calculator sau al laptopului.

Dispozitiv microprocesor.

Cum este procesorul de calculator? În orice microprocesor, puteți evidenția 3 componente:

1. Nucleul procesorului (este aici că are loc diviziunea de zerouri și unități);
2. Memoria cache este o mică informație directă direct în interiorul procesorului;
3. Coprocesorul este un centru creier special al oricărui procesor în care apar cele mai complexe operații. De asemenea, funcționează cu fișiere multimedia.

Circuitul procesorului computerului din versiunea simplificată este după cum urmează:

Unul dintre principalii indicatori ai microprocesorului este frecvența ceasului. Acesta arată câte ceasuri "piatră" se angajează pe secundă. Puterea procesorului de calculator depinde de totalitatea indicatorilor de mai sus.

Trebuie remarcat că, uneori, lansarea rachetelor și a lucrărilor de sateliți au fost conduse de microprocesoare cu o frecvență de ceas de mii de ori mai mică decât cea cu "omologul" de astăzi. Și dimensiunea unui tranzistor este de 22nm, stratul intermediar al tranzistoarelor este de numai 1 nm. Pentru referință, 1 nm este o grosime de 5 atomi!

Acum știți cum este aranjat procesorul de calculator și un succes au obținut oameni de știință care lucrează la firmele de fabricare a computerelor personale.

Computerul personal constă dintr-o varietate de componente conectate în sistem unificat. Interacțiunea și controlul dintre ele se efectuează datorită procesorului central, efectuează rolul creierului electronic al PC-ului. Fără aceasta, orice tehnică, fie că este vorba de un laptop, o tabletă sau un bloc de fier. Să arătăm mai detaliat cum funcționează procesorul central al computerului și care este structura sa.

Înainte de a trece la luarea în considerare a caracteristicilor cheie ale CPU, este necesar să se dară de asemenea ce fel se întâmplă. Procesoarele centrale sau CPU-urile, așa cum sunt numite în străinătate și sunt împărțite în următoarele criterii.

Putere:

• Există modele slabe, single-core, a căror producție este oprită și poate fi achiziționată numai după căutări lungi;
• Modele medii și puternice având de la 2 la 16 nuclee;

Conform metodei de aplicare:

1. Jocuri de noroc;
2. Server;
3. Buget;

De către producătorul companiei:

• Procesor central OT. companii Intel;
• CPU de la AMD;

Notă! În plus față de CPU-ul Intel și Amjeed, există produse produse sub brandurile altor companii, dar ele sunt puține în cerere, formând o mică parte din volumul total de bunuri pe piața de fier de calculator.

Mulți utilizatori cred în mod eronat că produsele Intel diferă de AMD numai de titlu, dar acest lucru este departe de asta. Structura fiecărui procesor central produs sub marca acestor companii este semnificativ diferită de concurenți. Datorită acestui fapt, ei posedă avantajele și dezavantajele lor. De exemplu, produsele Intel sunt dotate cu următoarele caracteristici pozitive care beneficiază de procesoarele centrale AMD care distinge procesoarele lor centrale:

1. Majoritatea producătorilor de produse componente pentru PC-uri își personalizează produsele în conformitate cu standardele CPU de la Intel;
2. În timpul funcționării consumă mai puține energie, reducând sarcina pe sistem;
3. Afișați o viteză mai mare atunci când lucrați cu un program;
4. Cea mai bună alegere pentru construirea de blocuri de sistem;

Produsele de la AMD au, de asemenea, o serie de caracteristici care le permit să concureze activ pe piața de fier de calculator:

• Spre deosebire de CPU-ul producției de Intel, procesatorii centrali din AMD au o funcție de overclockare, crescând puterea inițială de până la 20%;
• Cea mai bună valoare pentru prețul și calitatea bunurilor;
• Nucleii graficeÎncorporați în CPU, au oportunități excelente decât Intel, permițându-vă să lucrați mai repede cu video;

Descrierea procesorului central

Deci, cu tipurile de CPU și caracteristicile lor distinctive, ne-am dat seama, este timpul să ne mutăm la descrierea produsului și să dau seama ce este. Pentru simplitatea înțelegerii, o va sparge pentru mai multe puncte, subliniind-o caracteristici cheie Produse:

1. Atribuirea procesorului;
2. Structura sa;
3. Caracteristicile de bază;

Cu ajutorul lor, vom înțelege cum funcționează procesorul și cum este aranjat.

Scop

Sarcina principală a oricărui CPU este executarea proceselor computaționale prin care dispozitivele sunt transmise la setul de comenzi necesare pentru execuție. Comenzile sunt situate în PC RAM și CPU Citiți direct de acolo. În consecință, cu cât este mai mare puterea de calcul a procesorului, cu atât mai mare este sistemul are întregul sistem.

Structura

Structura generală a oricărei prelucrări centrale constă în următoarele blocuri:

1. Bloc de interfață;
2. Bloc operațional;

Blocul de interfață conține următoarele componente:

• Registrele de adrese;
• Registrele de memorie în care sunt stocate codurile comenzilor transmise, a căror execuție este planificată în viitorul apropiat;
• Dispozitivele de control - cu comenzile de control al ajutorului sunt formate, care sunt efectuate ulterior de CPU;
• Circuitele de control responsabile de funcționarea porturilor și a anvelopelor de sistem;

Unitatea de operare include:

1. Memoria microprocesorului. Constă în: registre de segmente, registre semnale, registre scop general și registrele care numără numărul de echipe;
2. Dispozitiv logic aritmetic. Cu aceasta, informațiile sunt interpretate într-un set de operațiuni logice sau aritmetice;

Notă! Unitatea de operare și blocul de interfață funcționează în modul paralel, dar partea de interfață este un pas în față, înregistrând blocul de registru de comandă, care sunt ulterior efectuate de partea de operare.

Autobuzul de sistem servește la transmiterea semnalelor de la procesorul central al altor componente ale dispozitivului. Cu fiecare nouă generație, structura procesorului se modifică ușor, iar cele mai recente evoluții sunt foarte diferite de primele procesoare utilizate la zorii formării tehnologiei informatice.

Caracteristici

Caracteristicile oricărui procesor central au un mare impact asupra vitezei ca elemente individuale Sisteme și toate dispozitivele complexe în ansamblu. Printre caracteristicile principale care afectează parametrii de performanță se disting:

• Frecvența ceasului; Pentru a procesa un fragment de date transmise în interiorul PC-ului, este necesar un ciclu de timp. De aici rezultă că cu cât este mai mare frecvența ceasului CPU-ului achiziționat, cu cât dispozitivul este mai rapid, procesul de prelucrare a rețelelor mari de informații. Frecvența ceasului este măsurată în Megahertz. Un megahertz este echivalent cu 1 milion de ceasuri pe secundă. Modelele vechi au avut o frecvență mică, din cauza căreia viteza lucrării a lăsat mult de dorit. Modelele moderne au indicatori de frecvență de ceas mare, permițându-vă să procesați rapid și să efectuați cele mai complexe seturi de comenzi.
• Descărcare; Informațiile destinate procesului CPU intră în ea prin intermediul anvelopelor externe. Cantitatea de date depinde de cantitatea de date la un moment dat. Acest lucru afectează viteza. Modelele vechi au fost de 16 descărcare, iar modernul au 32 sau 64 de descărcare. 64. sistem de descărcare Astăzi este considerată cea mai avansată și sub ea este dezvoltată. produse de software și dispozitive.
• Memorie cache; Folosit pentru a mări funcționarea dispozitivului în computer, crearea unei zone tampon stocate o copie a ultimei matrice de date prelucrate de procesor. Acest lucru face posibilă efectuarea rapidă a unei operațiuni similare, dacă este necesar, fără a petrece timp să facă apel la memorie partajată Calculator personal.
• Priză; Fixați dispozitivul la placa de bază. Diferite generații de procesoare, cum ar fi plăci de bază au prize proprii susținute. Ar trebui luată în considerare la cumpărare. Diferitele producători au prize, de asemenea, diferă una de cealaltă.
• Factorul de frecvență internă; Procesorul și placa de bază funcționează la frecvențe diferite și pentru a se sincroniza reciproc, există un multiplicator de frecvență. Baza sau referința este considerată frecvența de lucru a plăcii de bază, care se înmulțește cu coeficientul personal al CPU-ului.

Din caracteristicile laterale, direct legate de tehnologia de producție, evidențiază disiparea căldurii și numărul de energie consumată în timpul funcționării. Dispozitivele puternice alocă o mulțime de căldură și necesită o mai mare alimentație energetică în timpul funcționării. Pentru munca lor completă, se utilizează sisteme auxiliare de răcire.

Acum este plină de informații pe internet pe tema procesatorilor, puteți găsi o grămadă de articole despre modul în care funcționează, în cazul în care registrele, tacturile, întreruperile etc. sunt menționate în principal ... dar o persoană nu este familiară Cu toți acești termeni și concepte este destul de dificil. Fly "Pentru a înțelege procesul de înțelegere și trebuie să începeți cu un mic - și anume de la o înțelegere elementară modul în care procesorul este aranjat și de la care părțile majore constau.

Deci, ce va fi în interiorul microprocesorului, dacă vă dezasamblați:

digital 1 este indicat suprafața metalică (acoperire) microprocesor, servind pentru a îndepărta căldura și a proteja împotriva daune mecanice Ce este în spatele acestui capac (mănânc în interiorul procesorului în sine).

La numărul 2 - cristalul în sine se află pe faptul că este cel mai important și mai scump în fabricarea unei părți a microprocesorului. Este datorită acestui cristal că toate calculele apar (și aceasta este funcția principală a procesorului) și ceea ce este mai dificil decât perfect - cu cât este obținut procesorul mai puternic și cel mai scump. Cristalul este fabricat din siliciu. De fapt, procesul de fabricație este foarte complex și conține zeci de pași, mai mult în acest videoclip:

Figura 3 - Un substrat de textolit special la care sunt atașate toate celelalte părți ale procesorului și joacă, de asemenea, rolul site-ului de contact - există pe partea reversă un numar mare de "Puncte" de aur sunt contacte (în figura acolo sunt puțin vizibile). Datorită site-ului de contact (substrat), este asigurată o interacțiune strânsă cu cristalul, pentru că în mod direct, cel puțin afectează cristalul nu este posibil.

Capacul (1) este atașat la substratul (3) cu ajutorul adezivului rezistent la temperaturi ridicate. Nu există un spațiu de aer între cristalul (2) și capacul, locul său este ocupat de pasta termică, când este înghețat de la el, se oprește "podul" între cristalul procesorului și capacul, care asigură o foarte mare o ieșire bună de căldură.

Cristalul este conectat la substrat folosind lipirea și etanșantul, contactele substratului sunt conectate la contactele de cristal. În această figură, acesta este arătat clar ca conectarea contactelor cristalului cu contactele substratului folosind cablajul foarte subțire (în creșterea fotografiei 170x):

În general, dispozitivul de procesoare al diferitor producători și chiar modele de un producător poate varia foarte mult. dar schema schematică Lucrarea rămâne aceeași - toată lumea are un substrat de contact, un cristal (sau mai multe, amplasat într-un caz) și un capac metalic pentru îndepărtarea căldurii.

Deci, de exemplu, substratul de contact arată procesor Intel Pentium 4 (procesorul se va întoarce):

Forma de contacte și structura locației lor depinde de procesor și de placa de calculator a computerului (prizele trebuie să coincidă). De exemplu, în figura chiar deasupra contactelor de la procesor fără "știfturi", deoarece știfturile sunt direct în soclul plăcii de bază.

Iar cealaltă situație este în cazul în care "Pins" contactează direct de la substratul de contact. Această caracteristică este caracteristică în principal pentru procesoarele AMD:

Așa cum am menționat mai sus, dispozitivul diferite modele Procesoarele unui producător pot varia, înainte ca noi să fie un exemplu luminos - un procesor quad-core Intel core 2 quad, care este în esență 2 procesor de linie Dual-core 2 DUO, combinat într-un singur caz:

Important! Numărul de cristale din procesor și numărul de miezuri de procesor nu este același.

În modelele moderne de procesoare Intel, 2 cristale (cip) sunt potrivite simultan. Al doilea chip este nucleul grafic al procesorului, în esență joacă rolul încorporat în procesorul de carduri video, chiar dacă nu există o placă video în sistem, miezul grafic va presupune rolul unei plăci video și destul de puternic ( În unele modele de procesoare, puterea de calcul a miezurilor grafice vă permite să jucați jocuri moderne pe setările grafice medii).

Asta e tot dispozitiv de microprocesor centralPe scurt, desigur.

Procesorul este partea principală a oricărui dispozitiv de computer. Dar mulți utilizatori au o idee foarte slabă despre ceea ce procesorul este în calculator și care funcționează. Deși B. lumea modernă Acestea sunt informații importante, știind că multe concepții greșite grave pot fi evitate. Dacă doriți să aflați mai multe despre cipul care oferă performanța calculatorului dvs., ați apelat la adresa. Din acest articol veți afla ce este necesar procesorul și modul în care afectează performanța întregului dispozitiv.

Ce este un procesor central

ÎN acest cazAcesta este un procesor central. La urma urmei, există și alte, de exemplu, un procesor video.

Procesorul central este partea principală a computerului, care este o unitate electronică sau un circuit integrat. Efectuează instrucțiunile mașinii sau codul programului și este baza dispozitivului hardware.

Vorbind mai ușor, aceasta este inima și creierul calculatorului. Îi mulțumim că totul funcționează, procesează fluxurile de date și controlează lucrarea tuturor părților sistem comun.

Dacă vă uitați la procesor fizic, reprezintă o mică placă subțire subțire. Are dimensiuni mici și top acoperite cu un capac metalic.

Partea inferioară a cipului este ocupată de contacte prin care chipset-ul și interacționează cu restul sistemului. Deschiderea capacului unității de sistem a computerului, puteți găsi cu ușurință un procesor dacă este închis numai de sistemul de răcire.

Până în prezent, CPU-ul nu va da comanda relevantă, calculatorul nu va putea să implementeze chiar și cea mai simplă operațiune, de exemplu, a pliat două numere. Indiferent ce doriți să implementați pe PC, orice acțiune implică un apel la procesator. De aceea este o componentă atât de importantă a computerului.

Procesoarele centrale moderne sunt capabile nu numai să facă față sarcinilor lor principale, dar pot înlocui parțial placa video. Noi chips-uri sunt produse cu un loc separat desemnat pentru a efectua funcțiile unui controler video.

Acest controler video realizează toți pașii necesari de bază care sunt necesari de la placa video. Ca o memorie video, se utilizează RAM. Dar nu este necesar să fiți confundat cu faptul că un procesor modern puternic poate înlocui complet placa video.

Chiar clasă de mijloc Cardurile video părăsesc controlerul video de procesor mult în urmă. Deci, versiunea calculatorului fără placă video este potrivită, cu excepția dispozitivelor de birou care nu implică niciun fel sarcini complexelegate de grafică.

În astfel de cazuri, este cu adevărat posibil să se salveze. La urma urmei, puteți trimite pur și simplu procesorul cu un controler video bun și nu cheltuiți bani pe placa video.

Cum funcționează procesorul

Ce astfel de procesor pare să fi sortat. Dar cum funcționează? Este un proces lung și complex, dar dacă îți dai seama, totul este suficient de ușor. Principiul funcționării procesorului central poate fi luat în considerare în etape.

În primul rând, programul este încărcat în memoria RAM, de unde sunt trase toate informațiile necesare și un set de comenzi obligatorii pentru a efectua unitatea de control a procesorului. Apoi toate aceste date intră în memorie tampon, așa-numitul cache de procesor.

De la tampon apare informații care sunt împărțite în două tipuri: instrucțiuni și valori. Și aceștia și cei care se încadrează în registre. Registrele sunt celulele de memorie încorporate în chipset. Acestea au, de asemenea, două tipuri, în funcție de tipul de informații pe care le primesc: registrele de comandă și registrele de date.

Una dintre componentele CPU este un dispozitiv logic aritmetic. Se angajează să efectueze transformări de informație folosind calcule aritmetice și logice.

Aici se află datele din registre. După aceasta, dispozitivul logic aritmetic citește datele primite și execută comenzi necesare pentru prelucrarea numerelor în cele din urmă.

Aici așteptăm din nou o împărțire. Rezultatele finale sunt împărțite în finisate și neterminate. Se întorc la registre și se înscriu în memoria tamponului.

Procesorul de numerar constă din două niveluri principale: superioare și inferioare. Cele mai recente comenzi și date sunt trimise la cache-ul superior, iar cele care nu sunt utilizate, merg în partea de jos.

Adică, toate informațiile de la cel de-al treilea nivel sunt mutate la al doilea, din care, la rândul său, datele merg la primul. Și datele inutile dimpotrivă sunt trimise la nivelul inferior.

După terminarea ciclului de calcul, rezultatele sale sunt înregistrate din nou în memoria RAM a computerului. Acest lucru se întâmplă astfel încât cache-ul procesorului central să fie eliberat și este disponibil pentru noi operațiuni.

Dar, uneori, există situații în care memoria tampon se dovedește a fi complet finalizată și nu există loc pentru operații noi. În acest caz, datele care în prezent nu sunt utilizate în prezent sunt în memoria operațională sau în memoria procesorului inferior.

Tipuri de procesoare

După ce a înțeles cu principiul muncii CPU, a fost timpul să comparați diferite tipuri de tipuri diferite. Multe tipuri de procesoare. Există ambele modele slabe cu unică și dispozitive puternice cu mai multe nuclee. Există acelea care sunt destinate exclusiv lucrărilor de birou și există atât de necesară pentru cele mai moderne jocuri.

În prezent există doi creatori principali de procesor - acesta este AMD și Intel. Sunt cei care produc jetoanele cele mai relevante și mai solicitate. Trebuie să se înțeleagă că diferența dintre jetoanele acestor două companii nu este numărul de nuclee sau performanțe generale, ci în arhitectură.

Adică, produsele celor două companii sunt construite în conformitate cu principiile diferite. Și fiecare creator are propriul tip unic de procesor, având o structură diferită a unui concurent.

Trebuie remarcat faptul că ambele opțiuni au punctele forte și punctele slabe. De exemplu, Intel se distinge prin astfel de pluses. :

• Reducerea costurilor energetice;
• Majoritatea creatorilor de fier se concentrează pe interacțiunea cu procesoarele Intel;
• În jocurile de performanță de mai sus;
• Intel este mai ușor de interacționat cu berbecul computerului;
• Operațiunile implementate cu un singur program sunt efectuate mai repede pe Intel.

În același timp, există și ei minusuri. :

• De regulă, costul intel chipsets. mai scump decât un AMD analogic;
• Când lucrați cu mai multe programe grele, productivitatea scade;
• Kernelurile grafice sunt mai slabe decât un concurent.

AMD diferă în următoarele avantaje:

• Un raport de preț și calitate mult mai favorabil;
• Capabil să asigure funcționarea fiabilă a întregului sistem;
• Există o oportunitate de a dispersa procesorul, creșterea puterii sale cu 10-20%;
• Mai puternice nuclee grafice integrat.

Cu toate acestea, AMD este inferior următorilor parametri:

• Interacțiunea cu memoria RAM are loc mai rău;
• Mai multă energie electrică este cheltuită pentru activitatea procesorului;
• Frecvența muncii în al doilea și al treilea nivel memorie tampon de mai jos;
• În performanța jocului de mai jos.

Deși argumentele pro și contra, companiile continuă să producă cele mai bune procesoare. Puteți alege care dintre ele este preferabil pentru dvs. La urma urmei, este imposibil să spunem cu siguranță că o firmă este mai bună decât alta.

Caracteristicile principale

Deci, ne-am dat seama deja că una dintre principalele caracteristici ale procesorului este dezvoltatorul său. Dar există un număr de parametri la care trebuie să plătiți și mai multă atenție atunci când achiziționați.

Să nu fie departe de marcă și să menționăm că există diferite serii de jetoane. Fiecare producător își lansează regulile în diferite categorii de prețuri create pentru diverse sarcini. Un alt parametru adiacent este arhitectura CPU. De fapt, este organele sale interne, pe care depinde toată lucrarea cipului.

Nu este cel mai evident, dar foarte important parametru este o priză. Faptul este că, pe procesor, soclul trebuie să coincidă cu cuibul corespunzător de pe placa de bază.

În caz contrar, nu veți putea combina aceste două componente majore ale oricărui computer. Deci, atunci când asamblați o unitate de sistem, aveți nevoie fie să cumpărați o placă de bază și să căutați un chipset sub el sau invers.

Acum este timpul să vă dați seama care caracteristicile procesorului afectează performanța acestuia. Fără îndoială, cea principală este frecvența ceasului. Aceasta este cantitatea de operațiuni care pot fi efectuate într-o anumită unitate de timp.

Acest indicator este măsurat în Megahertz. Deci, ce afectează frecvența ceasului? Deoarece indică numărul de operațiuni pentru o anumită perioadă de timp, nu este dificil să ghiciți că viteza de funcționare a dispozitivului depinde de ea.

Un alt indicator important este volumul memoriei tamponului. Așa cum am menționat mai devreme, se întâmplă în partea de sus și de jos. De asemenea, afectează performanța procesorului.

CPU-ul poate fi unul sau mai multe nuclee. Modelele multi-core sunt mai scumpe. Dar ce afectează numărul nucleelor? Această caracteristică determină puterea dispozitivului. Cu cât mai multe nuclee, cu atât mai puternic dispozitivul.

Ieșire

Procesorul central joacă nu doar unul dintre cele mai importante, dar chiar se poate spune rolul principal în computer. Din el este că performanța întregului dispozitiv va depinde de aceasta, precum și sarcinile pentru care este posibil să o utilizați.

Dar acest lucru nu înseamnă că este necesar să cumpărați cel mai puternic procesor pentru calculatorul mediu. Ridicați modelul optim care vă va îndeplini cerințele.

Citiți aceste linii de pe telefonul smartphone, tabletă sau computer. Oricare dintre aceste dispozitive se bazează pe microprocesor. Microprocesorul este o "inimă" a oricărui dispozitiv de computer. Există multe tipuri de microprocesoare, dar toate rezolvă aceleași sarcini. Astăzi vom vorbi despre modul în care funcționează procesorul și despre ce sarcini efectuează. La prima vedere, toate acestea pare evident. Dar foarte mulți utilizatori ar fi interesați să-și aprofundeze cunoștințele despre cea mai importantă componentă, oferind performanțe computerizate. Învățăm despre modul în care tehnologia bazată pe logica digitală simplă permite calculatorul dvs. nu numai pentru a rezolva sarcinile matematice, ci și pentru a fi un centru de divertisment. Ca două cifre - o unitate și zero - sunt transformate în jocuri și filme colorate? Mulți au pus în repetate rânduri această întrebare și vor fi fericiți să primească răspunsul. La urma urmei, chiar și în inima recent, noi procesor AMD Jaguar, pe care se bazează cele mai recente console de jocuri, este aceeași logică veche.

În literatura de specialitate în limba engleză, microprocesorul este adesea numit CPU (unitate centrală de procesare, [Single] de către modulul de procesor central). Motivul pentru un astfel de nume constă în faptul că procesorul modern este un singur cip. Primul microprocesor din istoria omenirii a fost creat de corporația din 1971.

Rolul Intel în istoria industriei microprocesoarelor

Este vorba despre modelul Intel 4004. Nu a fost puternic și nu putea decât să efectueze acțiunile de adaos și de scădere. În același timp, el putea să se ocupe de doar patru biți de informații (adică a fost pe 4 biți). Dar pentru timpul său, aspectul său a devenit un eveniment semnificativ. La urma urmei, întregul procesor se potrivește într-un cip. Înainte de apariția Intel 4004, computerele s-au bazat pe întregul set de jetoane sau componente discrete (tranzistoare). Microprocesorul 4004 stabilește baza unuia dintre primele calculatoare portabile.

Primul microprocesor pentru computerele de acasă a devenit Intel 8080 în 1974. Întreaga putere de calcul a computerului pe 8 biți a fost plasată într-un singur cip. Dar anunțul procesorului Intel 8088 a fost cu adevărat important. A apărut în 1979 și din 1981 a început să fie folosită în prima masă calculatoare personale IBM PC.

Apoi, procesoarele au început să dezvolte și să transforme puterea. Toți cei care sunt puțin familiarizați cu istoria industriei microprocesoarelor, își amintește că 80286 a venit să înlocuiască 8088. Apoi au sosit 80386, urmate de 80486. Apoi au existat mai multe generații de pentium: Pentium, Pentium II, III și Pentium 4. Toate procesoarele INTELIVSKY bazate pe structura de bază 8088. Au avut compatibilitate înapoi. Aceasta înseamnă că Pentium 4 ar putea procesa orice fragment al codului pentru 8088, dar a făcut-o la o viteză care să crească aproximativ cinci mii de ori. De atunci, nu au trecut cât mai mulți ani, dar au reușit să schimbe câteva generații de microprocesoare.

Din 2004, Intel a început să ofere procesoare multi-core. Numărul de tranzistoare utilizate în ele a crescut cu milioane. Dar chiar și acum procesorul este supus reguli generalecare au fost create pentru chips-uri timpurii. Tabelul reflectă istoria microprocesoarelor Intel până în 2004 (inclusiv). Vom face câteva explicații pentru ceea ce indicatorii reflectați în acesta sunt:

• Nume. Modelul procesorului
• Data (data). Anul în care a fost introdus pentru prima dată procesorul. Multe procesoare au fost repetate de mai multe ori, de fiecare dată când frecvența ceasului a crescut. Astfel, următoarea modificare a cipului ar putea fi re-anunțată chiar câțiva ani după prima versiune a apărut pe piață
• Tranzistori (număr de tranzistori). Numărul de tranzistori din cip. Puteți vedea că acest indicator a crescut constant
• Microni (lățimea în microni). Un micron este egal cu un milion de metri. Mărimea acestui indicator este determinată de grosimea celui mai bun fir din cip. Pentru comparație, grosimea părului uman este de 100 microni
• Viteza ceasului (frecvența ceasului). Viteza maximă a procesorului
• Lățimea datelor. "Miteza" dispozitivului procesor aritmetic și logic (ALU, ALU). 8-biți Alu poate fi dedus, deduce, multiplicați și efectuați alte acțiuni pe două numere pe 8 biți. 32-biți Alu poate lucra cu numere de 32 de biți. Pentru a plia două numere pe 32 de biți, opt biți Alu, trebuie să executați patru instrucțiuni. ALU pe 32 de ani va face față acestei sarcini pentru o singură instrucțiune. În multe (dar nu în totalitate) cazuri de lățime anvelopa externă Datele coincide cu "bitul" allu. Procesorul 8088 poseda un Alu 16 biți, dar un autobuz de 8 biți. Pentru pendițiile târzii, situația a fost caracterizată când anvelopa era deja pe 64 de biți, iar Alu a rămas încă pe 32 de biți
• MIPS (milioane de instrucțiuni pe secundă). Vă permite să estimați aproximativ performanța procesorului. Microprocesoarele moderne îndeplinesc atât de multe sarcini diferite încât acest indicator și-a pierdut valoarea inițială și poate fi folosit în principal pentru a comporta puterea de calcul a mai multor procesoare (în acest tabel)

Există o legătură directă între frecvența ceasului, precum și numărul de tranzistori și numărul de operațiuni efectuate de procesor într-o secundă. De exemplu, frecvența ceasului procesorului 8088 a ajuns la 5 MHz și productivitatea: doar 0,33 milioane de operații pe secundă. Adică, execuția unei instrucțiuni necesare aproximativ 15 ceasuri de procesor. În 2004, procesoarele ar putea să îndeplinească deja două instrucțiuni pentru un ritm. Această îmbunătățire a fost asigurată prin creșterea numărului de procesoare din cip.

Cipul este, de asemenea, numit microcircuit integrat (sau pur și simplu cip). Cel mai adesea este o placă de siliciu mică și subțire, care este tranzistoare "imprimate". Chipul a cărui parte ajunge la două și jumătate, poate conține zeci de milioane de tranzistori. Procesoarele cele mai simple pot fi pătrate cu o parte a câtorva milimetri. Și această dimensiune este suficientă pentru câteva mii de tranzistori.

Microprocesor logic

Pentru a înțelege cum funcționează microprocesorul, logica pe care se bazează și se familiarizează, de asemenea, cu limba de asamblare. Aceasta este limba maternă a microprocesorului.

Microprocesorul este capabil să efectueze un set specific de instrucțiuni de mașină (comenzi). Operarea acestor comenzi, procesorul îndeplinește trei sarcini principale:

• Cu ajutorul dispozitivului dvs. logic aritmetic, procesorul efectuează acțiuni matematice: adăugarea, scăderea, multiplicarea și divizarea. Microprocesoarele moderne suportă pe deplin operațiuni de puncte plutitoare (cu un procesor aritmetic special pentru operațiunile de puncte plutitoare)
• Microprocesorul este capabil să miște de la un tip de memorie în altul
• Microprocesorul are capacitatea de a lua o decizie și, pe baza deciziei luate de el, "sari peste", adică trecerea la execuția unui nou set de comenzi

Microprocesorul conține:

• Adresați autobuzul (autobuzul de adrese). Lățimea acestei anvelope poate fi de 8, 16 sau 32 de biți. Este angajat în trimiterea adresei în memorie
• Bus de date (autobuz de date): 8, 16, 32 sau 64 biți lățime. Această anvelopă poate trimite date în memorie sau le poate primi din memorie. Când vorbesc despre "biothe" al procesorului, vorbim despre lățimea autobuzului de date
• RD (citiți, citiți) și WR (scrieți, înregistrați) canale, asigurând interacțiunea memoriei
• Linia de ceas (anvelopa impulsului de sincronizare), oferind ciclu de procesor
• Resetați linia (Erase anvelopă, resetare autobuz), resetați valoarea contorului de comandă și repornirea executării instrucțiunilor

Deoarece informațiile sunt destul de complexe, vom trece de la faptul că lățimea ambelor anvelope - și autobuzul de adrese și de date sunt de numai 8 biți. Și ia în considerare pe scurt componentele acestui microprocesor relativ simplu:

• Registrele A, B și C sunt chips-uri logice utilizate pentru stocarea intermediară a datelor.
• Latch Address (adrese de zăvor) Lockers A, B și C
• Echipa Meter este microcircuit logic (zăvorul) capabil să crească o valoare pe unitate într-o singură etapă (dacă au primit comanda corespunzătoare) și resetați valoarea (sub rezerva primirii comenzii corespunzătoare)
• ALU (dispozitivul aritmetic-logic) poate fi efectuat între numărul 8 biți al acțiunii de adăugare, scădere, multiplicare și diviziune sau acționează ca un ador convențional
• Registrul de testare (registrul de testare) este un zăvor special care stochează rezultatele operațiunilor de comparație produse de Allau. De obicei, ALU compară două numere și determină dacă acestea sunt egale sau una dintre ele mai mult decât celelalte. Registrul de testare este, de asemenea, capabil să stocheze bitul de transfer al celei de-a doua acțiuni ale adderului. Stochează aceste valori în schema de declanșare. În viitor, aceste valori pot fi utilizate de către echipele de decupare pentru luarea deciziilor
• Șase blocuri de pe diagramă sunt marcate ca "3 stări". Acestea sunt tampoane de sortare. Multe surse de ieșire pot fi conectate la fir, dar tamponul de sortare permite doar una dintre ele (la un moment dat) să transmită valoarea: "0" sau "1". Astfel, tamponul de sortare poate sări peste valori sau se suprapune sursa de ieșire capacitatea de a transmite date
• Registrul de instrucțiuni și decodorul de instrucțiuni (decodorul de instrucțiuni) deține toate componentele de mai sus sub control

Diagrama nu afișează liniile de control ale decodoarelor de comandă, care pot fi exprimate sub forma următoarelor "comenzi":

• "Înregistrați o valoare luați o valoare în prezent din anvelopa de date "
• "Înregistrați B Luați valoarea în prezent din autobuzul de date"
• "Înregistrați C pentru a lua o valoare care intră în momentul de la dispozitivul aritmetic și logic"
• "Registrul contorului de comandă pentru a accepta valoarea în prezent din autobuzul de date"
• "Registrul adresei pentru a lua valoarea de introducere a datelor curente"
• "Registrul de comenzi pentru a accepta valoarea suportate din autobuzul de date"
• "Contorul de comandă pentru a crește valoarea [pe unitate]"
• "Contoarele de întâlnire pentru a reseta"
• "Activați unul dintre cele șase tampoane de sortare" (șase linii de control separate)
• "Raportați un dispozitiv aritmetic și logic, care o intervenție chirurgicală"
• "Registrul de testare Luați biți de testare de la Alu"
• "Activați Rd (Citire canal)"
• "Activați WR (Canalul de înregistrare)"

Decodurile de comandă primesc biți de date din registrul de testare, canalul de sincronizare, precum și din registrul de comandă. Dacă simplificați descrierea sarcinilor decodorului de instrucțiuni, atunci putem spune că acest modul "spune" procesorului care trebuie făcut în acest moment.

Memorie microprocesor.

Cunoașterea cu privire la memoria computerului și ierarhia ei va înțelege mai bine conținutul acestei secțiuni.

Am scris mai sus, am scris despre anvelope (adresă și date), precum și despre canalele de citire (RD) și înregistrările (WR). Aceste anvelope și canale sunt conectate la memorie: operaționale (RAM, RAM) și un dispozitiv de stocare constantă (ROM, ROM). În exemplul nostru, este luat în considerare un microprocesor, lățimea fiecăruia dintre anvelopele a căror biți este de 8 biți. Aceasta înseamnă că este capabil să îndeplinească abordarea a 256 octeți (două până la al optulea grad). La un moment dat, poate citi din memorie sau înregistrează 8 biți de date în el. Să presupunem că acest microprocesor simplu are 128 de octeți de ROM (pornind de la adresa 0) sau 128 octeți memorie cu acces aleator (Începând cu adresa 128).

Modulul permanent de memorie conține un octet permanent de setare permanent instalat anterior. Anvelopa adresei solicită un anumit octet ROM, care ar trebui transferat în autobuzul de date. Când CHEIE CHANNEL (RD) își schimbă starea, modulul ROM oferă octetul de autobuz de date solicitat. Aceasta este, în acest caz, este posibilă doar citirea datelor.

Din memoria RAM, procesorul nu numai că va citi informațiile, este capabil să scrie date în ea. În funcție de efectuarea citirii sau a înregistrării, semnalul vine fie prin canalul de citire (RD), fie prin canalul de înregistrare (WR). Din păcate, RAM este dependentă de energie. Când opriți alimentarea, ea pierde toate datele plasate în ea. Din acest motiv, calculatorul are nevoie de un dispozitiv de stocare constantă non-volatil.

Mai mult, teoretic, calculatorul poate face fără non-berbec. Multe microcontrolere vă permit să plasați direct octeții de date necesari în procesul de procesor. Dar fără ROM este imposibil de făcut. În computerele personale, ROM-ul se numește sistemul de intrare și ieșire de bază (BSVB, BIOS, sistem de intrare / ieșire de bază). Microprocesorul începe cu executarea comenzilor găsite de el în BIOS.

Comenzile BIOS efectuează testarea hardware-ului de calculator și apoi se întorc hoody Disk. Și alegeți sectorul de încărcare. Acest sector de boot este un program mic separat pe care BIOS le citește mai întâi de pe disc și apoi plasează în memoria RAM. După aceasta, microprocesorul începe să execute comenzi situate în sectorul de încărcare. Programul sectorului de boot raportează un microprocesor despre ce date (destinate executării procesorului ulterior) ar trebui să fie mutat suplimentar de la hard disk în memoria RAM. Acesta este modul în care procesorul sistemului de operare este încărcat.

Instrucțiuni de microprocesor

Chiar și cel mai simplu microprocesor este capabil să se ocupe de un set suficient de mare de instrucțiuni. Setul de instrucțiuni este un fel de șablon. Fiecare dintre aceste echipe de instrucțiuni descărcate în registru are o valoare proprie. Oamenii nu sunt ușor de amintit secvența de biți, astfel încât fiecare instrucțiune este descrisă ca un cuvânt scurt, fiecare dintre ele reflectă o comandă specifică. Aceste cuvinte cuprind un limbaj de asamblare a procesorului. Asamblorul traduce aceste cuvinte la instrumentul de coduri binare.

Dăm o listă de cuvinte-comenzi ale limbajului de asamblare pentru un procesor simplu condițional, pe care îl considerăm ca exemplu la narațiunea noastră:

• LoadA MEM - Descărcați (încărcați) Înregistrați-vă A de la o anumită adresă de memorie
• LOADB MEM - Descărcați (încărcare) Înregistrați-vă B de la o anumită adresă de memorie
• Conon CON - Descărcați valoarea constantă pentru a înregistra b
• SAVEB MEM - Salvare (Salvare) Registru B în memorie la o anumită adresă
• Savec MEM - salvați (salvați) valoarea înregistrării C în memorie la o adresă specifică
• Adăugați - valori (ADD) ale registrelor A și B. Rezultatul acțiunii Salvare în Registrul C
• Sub-deducerea (scăderea) valorii registrului B din valorile registrului A. Rezultatul acțiunii de salvare în registru C
• Multi-multiplica (multiplica) Valorile registrelor A si B. Rezultatul actiunii Salvare in Registrul C
• Div - divizat (diviziune) valoarea registrului A la valoarea registrului B. Rezultatul acțiunii de salvare în Registrul C
• COM - Comparați (comparați) Valorile registrelor Registrele A și B. Rezultat pentru a transfera la registrul de testare
• Jump Addr - Salt peste (Salt) la adresa specificată
• JEQ AddR - Dacă condiția egală este mulțumită de valorile a două registre, sari peste (salt) la adresa specificată
• JNeq AddR - Dacă starea egalității valorilor a două registre nu este efectuată, sari peste (salt) la adresa specificată
• JG AddR - Dacă valoarea este mai mare, săriți peste (salt) la adresa specificată
• JGE AddR - Dacă valoarea este mai mare sau egală, sari peste (salt) la adresa specificată
• JL AddR - Dacă valoarea este mai mică, săriți peste (salt) la adresa specificată
• JLE AddR - Dacă valoarea este mai mică sau egală cu, sari peste (salt) la adresa specificată
• Oprire - oprire (oprire)

Cuvintele engleze care denotă acțiunile efectuate în paranteze nu sunt disponibile. Așadar, putem vedea că limba de asamblare (ca multe alte limbi de programare) se bazează pe limba engleză, adică pe mijloacele obișnuite de comunicare a acelor oameni care au creat tehnologii digitale.

Microprocesorul funcționează pe exemplul unui calcul factorial

Luați în considerare activitatea microprocesorului pe un exemplu specific al executării unui program simplu care calculează factorialul de la numărul "5". În primul rând, voi rezolva această sarcină "în notebook":

factorial de la 5 \u003d 5! \u003d 5 * 4 * 3 * 2 * 1 \u003d 120

În limba de programare C, acest fragment de cod care efectuează acest calcul va arăta astfel:

A \u003d 1; f \u003d 1; în timp ce (a

Când acest program își completează activitatea, variabila F va conține o valoare factorială de la cinci.

Compilatorul C este tradus (adică, traduce acest cod în setul de instrucțiuni de limbă de asamblare. În procesorul examinat, RAM începe cu adresa 128, iar memoria constantă (care conține limba de asamblare) începe cu adresa 0. În consecință, în limba acest procesor Acest program va arăta astfel:

// să presupunem că A la 128 // presupune că F la 1290 CONB 1 // A \u003d 1; 1 SaveB 1282 CONB 1 // F \u003d 1; COM7 JG 178 LoadA 129 // F \u003d F * A; 9 loadb 12810 mul11 SAVEC 12912 LoadA 128 // A \u003d A + 1; 13 CONB 114 ADD15 Savec 12816 Jump 4 // Loop Înapoi la STOP IF17

Acum apare următoarea întrebare: Cum arată toate aceste comenzi în memoria permanentă? Fiecare dintre aceste instrucțiuni ar trebui să fie reprezentat ca numere binare. Pentru a simplifica înțelegerea materialului, presupuneți că fiecare dintre comenzile limbajului de asamblare a procesorului în cauză are un număr unic:

• Loada - 1.
• Loadb - 2.
• CONB - 3.
• Saveb - 4.
• Savec Mem - 5
• Adăugați - 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
• Opriți-18.

. / CONB 511 512 10 // // loarc 12916 12917 8 // MUL20 5 // SaveC 12921 12922 1 // LoadA 12823 12824 3 // CONB 125 126 6 / / Add27 5 // SaveC 12828 12829 11 // Salt 430 831 18 // Opriți

După cum ați observat, șapte linii de cod în limba C au fost convertite la 18 linii în limba de asamblare. Au luat 32 de octeți în Rom.

Decodare

Conversația despre decodificare va trebui să înceapă cu luarea în considerare a problemelor filologice. Din păcate, nu toate termeni de calculator Ei au o condiție fără echivoc în limba rusă. Traducerea terminologiei a fost adesea spontan și, prin urmare, același termen englez poate fi tradus în limba rusă prin mai multe opțiuni. Așa că sa întâmplat cu cea mai importantă componentă a logicii microprocesorului "Decodor de instruire". Specialiștii pe calculator îl numesc și decodor de echipe și instrucțiuni de decodor. Nici unul dintre aceste nume nu poate fi nu mai numit nici mai puțin "drept" decât altul.

Decodorul de comandă este necesar pentru a traduce fiecare cod al mașinii într-un set de semnale, rezultând în diferite componente ale microprocesorului. Dacă simplificați esența acțiunilor sale, se poate spune că el este cel care coordonează "moale" și "fier".

Luați în considerare activitatea decodoarelor de echipă pe exemplul instrucțiunii adăugării, efectuarea adăugării adăugării:

• În timpul primului ciclu al procesorului ceasului procesorului, comanda este încărcată. În acest stadiu, decodorul de comandă este necesar: activați tamponul de sortare pentru contorul de comandă; Activați canalul de citire (Rd); Activați zăvorul tampon de sortare pentru a trece datele de intrare în registrul de comandă
• În timpul celui de-al doilea ciclu al frecvenței ceasului procesorului, comanda ADD este decodificată. În această etapă, adăugarea de dispozitive logice aritmetice și transmite valoarea la registrul C
• În timpul celui de-al treilea ciclu al procesorului ceasului procesorului, contorul de comandă mărește valoarea pe unitate (teoretic, această acțiune se intersectează cu ciclul curent)

Fiecare comandă poate fi reprezentată ca un set de operații efectuate secvențial, care într-o anumită ordine sunt manipulate de componentele microprocesorului. Adică, instrucțiunile programului conduc la destul schimbările fizice: De exemplu, schimbarea poziției zăvorului. Unele instrucțiuni pot necesita finalizarea lor a două sau trei cicluri de procesoare. Altul poate necesita chiar cinci sau șase cicluri.

Microprocesoare: performanță și tendințe

Numărul de tranzistori din procesor este un factor important care afectează performanța acestuia. După cum sa arătat anterior, în procesorul 8088, au fost necesare 15 cicluri de frecvență de ceas pentru a implementa o instrucțiune. Și pentru a efectua o operațiune pe 16 biți, au existat deloc aproximativ 80 de cicluri. Deci, multiplicatorul Alu al acestui procesor a fost aranjat. Cu cât mai multe tranzistoare și cu atât mai puternic multiplicatorul Allu, cel mai mult timp procesorul are timp pentru un tact.

Mulți tranzistori sprijină tehnologia de transport. Ca parte a arhitecturii transportorului, apar instrucțiuni parțiale de suprapunere între ele. Instrucțiunea poate solicita execuției sale toate acelorași cinci cicluri, dar dacă cinci comenzi sunt prelucrate simultan de procesor (la diferite etape de exhaustivitate), atunci în medie, un ciclu al ceasului procesorului este necesar pentru a executa o instrucțiune.

În multe procesoare moderne, echipele de decodoare nu sunt singure. Și fiecare dintre ele susține transportul. Acest lucru vă permite să efectuați mai mult de o instrucțiune pentru un ceas de procesor. Pentru a implementa această tehnologie, este necesar un set incredibil de tranzistori.

Procesoare pe 64 de biți

Deși distribuția în masă a procesatorilor pe 64 de biți a primit doar câțiva ani în urmă, există relativ demult: din 1992. Atât Intel cât și AMD oferă în prezent astfel de procesoare. Peste 64 de biți poate fi considerat un astfel de procesor care are un dispozitiv aritmetic și logic al 64 de biți (ALU), registre pe 64 de biți și anvelope pe 64 de biți.

Principalul motiv pentru care procesoarele au nevoie de 64 de biți este că această arhitectură extinde spațiul de adresă. Procesoarele pe 32 de biți pot accesa numai două sau patru gigaocteți de memorie RAM. Odată ce aceste cifre păreau gigantice, dar am trecut anii și astăzi nimeni nu va surprinde pe nimeni. Cu câțiva ani în urmă memorie computer convențional a fost 256 sau 512 megaocteți. În acele zile, o limită de patru scară a împiedicat numai serverele și mașinile pe care se lucrează baze de date mari.

Dar sa dovedit foarte repede că chiar și utilizatorii obișnuiți nu au uneori două sau chiar patru gigaocteți de memorie RAM. Procesoare pe 64 de biți Această restricție enervantă nu se referă. Spațiul de adrese disponibil astăzi pare nesfârșit: doi în byteții de șaizeci și patru de grade, adică ceva despre un miliard de gigaocteți. În viitorul previzibil, un astfel de memoriu gigantic nu este prevăzut.

Autobuzul de adrese pe 64 de biți, precum și anvelopele de date largi și de mare viteză ale plăcilor de bază corespunzătoare, permit computerelor pe 64 de biți pentru a crește viteza de introducere și ieșire a datelor în procesul de interacțiune cu astfel de dispozitive hDD. și placa video. Aceste noi oportunități cresc semnificativ performanța mașinilor moderne de calcul.

Dar nu toți utilizatorii vor scuipa avantajele unei arhitecturi pe 64 de biți. Este necesar, în primul rând, cei care sunt angajați în editarea video și fotografiilor și lucrează, de asemenea, cu diferite imagini mari. Computerele pe 64 de biți sunt apreciate de cunoscători jocuri pe calculator. Dar acei utilizatori care pur și simplu comunică cu computerul retele sociale și roam pe spații web da editați fișiere text Nu sunt avantajele acestor procesoare să se simtă.

Bazat pe computer.howstuffworks.com.