Kas ir un kam paredzēts mikroprocesors vai CPU?

Mikroprocesors, kas pazīstams arī kā CPU vai centrālais procesora bloks, ir pilnīgs skaitļošanas dzinējs, kas tiek ražots uz vienas silīcija mikroshēmas. Tas ir arī pazīstams kā jebkura normāla datora sirds, neatkarīgi no tā, vai tas ir galddators, serveris vai klēpjdators.

Vai vēlaties uzzināt vairāk par to? Nepalaidiet garām mūsu interesanto rakstu!

Satura rādītājs

Kas ir mikroprocesors?

Noteikti mikroprocesors, kuru izmantojat datorā, ir Pentium, AMD Ryzen vai viena no Intel Core i3, i5, i7 vai i9 paaudzēm. Šie ir vispopulārākie pārstrādātāji…, bet viņi tiešām visi darbojas “aptuveni vienādi” (es to atstāju pēdiņās, jo ir tehnoloģijas, kas to atšķir) un tādā pašā veidā.

Pirmais mikroprocesors bija Intel 4004, kas tika ieviests 1971. gadā. Tas nebija ļoti jaudīgs, jo viss, ko tas varēja darīt, bija saskaitīt un atņemt, un tas varēja to darīt tikai ar 4 bitiem vienlaikus. Bet bija pārsteidzoši, ka viss atradās mikroshēmā.

Mikroprocesoru parasti izmitina caur īpašu ligzdu datora mātesplatē; un kurai stabilai un pareizai darbībai ir pievienota dzesēšanas sistēma, kurā ietilpst siltuma izlietne un ventilatori, kas ir atbildīgi par visa liekā siltuma novēršanu, ko absorbē siltuma izlietne.

Starp mikroprocesora kapsulu un siltumizolācijas ierīci parasti izmanto termisko pastu, lai siltumvadītspēja būtu efektīvāka. Turklāt tirgū ir arī citas modernākas un efektīvākas metodes, piemēram, šķidruma dzesēšana vai peltier šūnu izmantošana lielākai dzesēšanai, kaut arī šo praksi izmanto gandrīz vienīgi overclocking.

Kam paredzēts mikroprocesors?

Mikroprocesors ir komponents, kas veic instrukcijas un uzdevumus, kas saistīti ar datora apstrādi, un ir "motors", kas sākas, ieslēdzot datoru. Datorsistēmā mikroprocesors ir centrālā vienība, kas izpilda un pārvalda tam pārraidītās loģiskās instrukcijas.

Mikroprocesors ir paredzēts, lai veiktu tipiskas operācijas, piemēram, saskaitīšanu, atņemšanu, dalīšanu, reizināšanu, starpprocesu un ierīču komunikāciju, ievades, izvades pārvaldību un citas.

To veido integrētas shēmas, kas satur tūkstošiem tranzistoru atkarībā no iekārtas jaudas.

Mikroprocesorus parasti klasificē pēc instrukciju skaita, ko tie var apstrādāt noteiktā laikā, takts frekvences, kas izmērīta megahercos, un vienā instrukcijā izmantoto bitu skaita.

Mikroprocesors ir paredzēts aritmētisko un loģisko operāciju veikšanai, kurās tiek izmantoti neliela skaita saglabāšanas laukumi, kurus sauc par reģistriem.

Kad jūsu dators ir ieslēgts, mikroprocesors saņem pirmo pamata ievades / izvades sistēmas (BIOS) instrukciju, kas datora komplektācijā ietilpst tā atmiņā.

Pēc tam BIOS vai operētājsistēma, kuru BIOS ielādē datora atmiņā, "izdzen" mikroprocesoru, uzdodot to darīt. Mikroprocesors pieņem bināros datus kā ieeju un pēc apstrādes nodrošina izvadi saskaņā ar atmiņā saglabātajām instrukcijām.

Kas ir mikroshēma?

Mikroshēmu sauc arī par integrēto shēmu. Parasti tas ir mazs, plāns silīcija gabals, uz kura ir iegravēti tranzistori, kas veido mikroprocesoru.

Mikroshēma var būt tikpat liela kā collas vienā pusē, un tajā var ietilpt desmitiem miljonu tranzistoru. Vienkāršākie procesori var sastāvēt no dažiem tūkstošiem tranzistoru, kas iegravēti uz mikroshēmas ar dažu kvadrātmilimetru diametru.

Kā darbojas mikroprocesors?

Attēls no wikipedia

Procesors ir datora smadzenes, kas pamatā sastāv no aritmētiskās un loģiskās vienības (ALU), vadības bloka un reģistra matricas.

Kā norāda nosaukums, ALU veic visas aritmētiskās un loģiskās operācijas ar datiem, kas saņemti no atmiņas vai ievades ierīcēm.

Reģistru matrica sastāv no virknes reģistru, piemēram, akumulatora (A), B, C, D utt., Kas darbojas kā īslaicīgas piekļuves atmiņas vietas datu apstrādei.

No savas puses vadības bloks pārvalda instrukciju un datu plūsmu visā sistēmā.

Tātad būtībā mikroprocesors ņem ievadi no pievienotajām ierīcēm, apstrādā to saskaņā ar atmiņā sniegtajiem norādījumiem un rada izvadi.

Mikroprocesora priekšrocības

• Zemas izmaksas : pateicoties integrētās shēmas tehnoloģijai, mikroprocesori ir pieejami par zemām izmaksām. Kas samazina datorsistēmas izmaksas. Liels ātrums : pateicoties tajos izmantotajai tehnoloģijai, mikroprocesora mikroshēmas var strādāt ar ļoti lielu ātrumu. Tas spēj izpildīt miljoniem instrukciju sekundē. Mazs izmērs : pateicoties liela mēroga un īpaši liela mēroga integrācijas tehnoloģijai, mikroprocesoru ražo ar ievērojami samazinātu virsmas izmēru. Tas samazinās visas datorsistēmas lielumu. Universāls : mikroprocesori ir ļoti universāli, vienu un to pašu mikroshēmu var izmantot vairākiem lietojumiem, vienkārši mainot programmu (instrukcijas, kas glabājas atmiņā). Neliels enerģijas patēriņš : mikroprocesorus parasti ražo, izmantojot papildu metāla oksīda pusvadītāju (CMOS) tehnoloģiju, kurā MOSFET (metāla oksīda-pusvadītāja lauka efekta tranzistori) darbojas piesātinājuma un izslēgšanas režīmā. Tāpēc enerģijas patēriņš ir ļoti mazs.

Mēs jums iesakām Kas ir Vcore un kā jūs to varat pielāgot, lai samazinātu procesora patēriņu

• Mazāka siltuma ģenerēšana : Salīdzinot ar vakuuma cauruļu ierīcēm (termisko jonu vārstu), pusvadītāju ierīces neizstaro tik daudz siltuma. Uzticams : mikroprocesori ir ļoti uzticami, un, lietojot pusvadītāju tehnoloģiju, atteices līmenis ir daudz zemāks. Pārnēsājams : Datora ierīces vai sistēmas, kas izgatavotas no mikroprocesoriem, var padarīt pārnēsājamas to mazā izmēra un mazā enerģijas patēriņa dēļ.

Mikroprocesorā lietotie vispārējie termini

Lai saprastu, kā darbojas mikroprocesors, ir noderīgi ieskatīties iekšpusē un uzzināt par loģiku, ko izmanto tā izveidošanai. Šajā procesā jūs varat arī uzzināt par mikroprocesora dzimto valodu un daudzām lietām, ko inženieri var darīt, lai palielinātu procesora ātrumu.

Šeit ir daži vispārīgi termini, ko izmanto mikroprocesoru jomā:

Autobuss

Kopne ir vadītāju komplekts, kas paredzēts datu, adrešu vai vadības informācijas pārsūtīšanai uz dažādiem mikroprocesora elementiem. Parasti mikroprocesoriem būs 3 veidu kopnes: datu kopne, vadības kopne un adrešu kopne. 8 bitu procesors izmantos 8 bitu platu kopni.

Instrukciju komplekts

Instrukciju kopa ir komandu grupa, kuru mikroprocesors var saprast. Instrukciju kopa ir interfeiss starp aparatūru un programmatūru. Instrukcija uzdod procesoram mainīt attiecīgos tranzistorus, lai veiktu kādu datu apstrādi. Piemēram, ADD A, B; izmanto, lai pievienotu divus numurus, kas glabājas reģistros A un B.

Vārda garums

Vārda garums ir bitu skaits procesora iekšējā datu kopā vai bitu skaits, ko procesors var apstrādāt vienā reizē.

Piemēram, 8 bitu procesoram būs 8 bitu datu kopne, 8 bitu reģistri un tas vienlaikus apstrādās 8 bitus. Lai veiktu augstākas bita operācijas (32 vai 16 bitu), jūs tos sadalīsit 8 bitu darbību virknē.

Kešatmiņa

Kešatmiņa ir brīvpiekļuves atmiņa, kas iebūvēta procesorā. Tādā veidā procesors kešatmiņā esošajiem datiem var piekļūt ātrāk nekā ar parasto operatīvo atmiņu. Pazīstams arī kā “CPU atmiņa”. Kešatmiņu izmanto, lai saglabātu datus vai instrukcijas, uz kurām darbības laikā programmatūra vai programma bieži atsaucas. Tas palielinās kopējo operācijas ātrumu.

Pulksteņa frekvence

Mikroprocesori izmanto pulksteņa signālu, lai kontrolētu instrukciju izpildes ātrumu, sinhronizētu citus iekšējos komponentus un kontrolētu datu pārsūtīšanu starp tām. Tāpēc pulksteņa ātrums attiecas uz ātrumu, ar kādu mikroprocesors izpilda instrukcijas. Parasti to mēra hercos un izsaka megahercos (MHz), gigahercos (GHz) utt.

Mikroprocesoru klasifikācija

Mikroprocesorus var klasificēt šādi:

Vārda garums

Balstoties uz procesora vārda garumu, mums var būt 8 bitu, 16 bitu, 32 bitu un 64 bitu procesori.

RISC - samazināts instrukciju komplekts

RISC ir tāds mikroprocesora arhitektūras tips, kurā tiek izmantots mazs, vispārējas nozīmes, ļoti optimizēts instrukciju komplekts, nevis specializētāks instrukciju komplekts, kāds atrodams citos komponentos.

Mēs iesakām jums pārbaudīt procesora temperatūru

RISC piedāvā augstu veiktspēju salīdzinājumā ar pretējo CISC arhitektūru. Procesorā katras instrukcijas izpildei ir nepieciešama īpaša shēma, lai ielādētu un apstrādātu datus. Tāpēc, samazinot instrukcijas, procesors izmantos vienkāršas shēmas un ātrāku darbību.

Šiem mikroprocesoriem ir:

• Vienkārša instrukciju kopa Lielākas programmas Sastāv no liela skaita reģistru Vienkārša procesora shēma (mazs tranzistoru skaits) Plašāka RAM izmantošana Fiksēta garuma instrukcijas Vienkārši adresēšanas režīmi Parasti tiek iestatīts pulksteņa ciklu skaits, lai izpildītu instrukciju.

CISC - sarežģīts instrukciju komplekts

CISC ir mikroprocesora arhitektūra, nevis RISC. Tas tiek darīts, lai samazinātu instrukciju skaitu vienai programmai, ignorējot ciklu skaitu vienai instrukcijai. Tādā veidā sarežģītas instrukcijas tiek tieši pārveidotas par aparatūru, kas procesoru padara sarežģītāku un lēnāku darbību.

Šī arhitektūra ir paredzēta, lai samazinātu atmiņas izmaksas, samazinot programmas ilgumu.

Šiem mikroprocesoriem ir:

• Komplekss instrukciju komplekts Mazāka programma Mazāk reģistru Kompleksā procesora shēma (vairāk tranzistoru) RAM maz tiek izmantots Mainīga garuma instrukcijas Dažādi adresācijas režīmi Mainīgs pulksteņa ciklu skaits katrai instrukcijai

Īpašie pārstrādātāji

Ir daži procesori, kas izstrādāti, lai darbotos ar noteiktām funkcijām:

• DSP (digitālo signālu procesori) kopētāji: procesori, kas tiek izmantoti kopā ar galveno procesoru (8087 matemātiskais kopēšanas procesors tiek izmantots kopā ar 8086) I / O procesoriTransputer: mikroprocesors ar savu vietējo atmiņu

Mēs iesakām jums izvēlēties, kuru procesoru izvēlēties manam jaunajam datoram?

Visbeidzot, mikroprocesors ir vissvarīgākā datorsistēmas vienība, un tas ir atbildīgs par unikālo instrukciju un procesu kopuma apstrādi, tāpēc ir svarīgi analizēt, kuri šodien ir vislabākie mikroprocesori, lai izdarītu labu izvēli. Šīs mūsu komentētās detaļas ir saistītas ar procesoru, bet pamata, lai saprastu, kā darbojas procesors pirms 20–30 gadiem. Pašlaik ir daudz vairāk funkciju, kuras mēs aicinām jūs izpētīt. Ko jūs domājāt par mūsu rakstu? Mēs ļoti gaidīsim jūsu komentārus!