Cum funcționează procesorul? Principiul de funcționare

Aproape toată lumea știe că elementul principal printre componentele "fierului" din computer este procesorul central. Dar cercul de oameni care își imaginează cum funcționează procesorul este foarte limitat. Cei mai mulți utilizatori nu au nici o idee despre asta. Și chiar și când sistemul începe brusc să "frâneze", mulți cred că asta este un procesor

Ce este CPU-ul?

CPU (CPU sau versiunea în limba engleză a procesorului) este inima oricărui sistem informatic. Toate operațiile de calcul sunt atribuite, nu doar calculelor aritmetice sau cu puncte plutitoare (schimbarea mantiselor), ci și celor de ordin logic.

Procesorul în sine este o placă mică (chip), în interiorul căreia sunt milioane de tranzistori. Uneori este apelat acest dispozitiv un microcircuit integrat.

Din ce constă procesorul?

Dacă vorbim despre cum funcționează Procesor Intel sau concurentul său AMD, este necesar să se uite, cum sunt aranjate aceste chips-uri. Primul microprocesor (apropo, modelul Intel 4040) a apărut în 1971. Acesta ar putea efectua numai cele mai simple operații de adăugare și scădere cu procesarea a numai 4 biți de informații, adică ar fi avut o arhitectură pe 4 biți.

Procesoarele moderne, cum ar fi primul-născut, se bazează pe tranzistori și au performanțe mult mai rapide. Ele sunt realizate prin metoda fotolitografiei dintr-un anumit număr de plăci individuale de siliciu, care formează un cristal unic, în care sunt imprimate tranzistoarele. Circuitul este creat pe un accelerator special de ioni de bor accelerat. În structura internă a procesoarelor, principalele componente sunt nucleele, autobuzele și particulele funcționale numite revizii.

Caracteristici principale

Ca oricare alta dispozitiv, procesor se caracterizează prin anumiți parametri, care, atunci când răspund la întrebare, cum funcționează procesorul, nu se poate ocoli partea. Mai intai este:

• număr de miezuri;
• numărul de fire;
• dimensiunea memoriei cache (memorie internă);
• frecvența ceasului;
• viteza pneurilor.

În timp ce vom rămâne la frecvența ceasului. Nu e de mirare că procesorul este numit inima computerului. Ca și inima, funcționează într-un mod pulsatoriu cu un anumit număr de cicluri pe secundă. Frecvența ceasului este măsurată în MHz sau GHz. Cu cât este mai mare, cu atât mai multe operații pe care le poate efectua dispozitivul.

La ce frecvență funcționează procesorul, puteți afla din caracteristicile sale declarate sau puteți consulta informațiile din informațiile de sistem. Dar în procesul de procesare a comenzilor, frecvența poate varia, iar în timpul overclockării (overclocking-ul) crește la limite extreme. Astfel, pretinsa frecvența ceasului este doar media.

Numărul de nuclee este un indicator care determină numărul de centre de procesare a procesoarelor (să nu fie confundate cu firele - numărul de nuclee și fire nu pot coincide). Datorită acestei distribuții, devine posibilă redirecționarea operațiunilor către alte nuclee, crescând astfel performanța generală.

Cum funcționează procesorul: comenzi de procesare

Acum, puțin despre structura comenzilor executabile. Dacă vă uitați la modul în care funcționează procesorul, trebuie să înțelegeți în mod clar că orice comandă are două componente - operaționale și operand.

Partea de operare indică ceea ce ar trebui să efectueze sistemul informatic în acest moment, operandul determină ce ar trebui să funcționeze procesorul. În plus, procesor core poate conține două centre de calcul (un container, un flux) care împart execuția comenzii în mai multe etape:

• dezvoltare;
• decriptare;
• executarea comenzii;
• accesul la memoria procesorului în sine
• salvarea rezultatului.

Astăzi, cache-ul separat este folosit sub forma utilizării a două niveluri de memorie cache, care evită interceptarea prin două sau mai multe comenzi pentru a accesa unul din blocurile de memorie.

tipul de procesare a procesorului de comandă este împărțit în liniar (executarea comenzilor din intrările coadă ordine), ciclic și ramificat (executarea instrucțiunilor după condițiile de procesare ramură).

Operațiuni efectuate

Printre funcțiile principale atribuite procesorului, în sensul comenzilor sau instrucțiunilor executabile, există trei sarcini principale:

• acțiuni matematice pe baza unui dispozitiv aritmetic-logic;
• Mutarea datelor (informații) de la un tip de memorie la altul;
• luarea deciziilor cu privire la execuția echipei și pe baza acesteia - alegerea trecerii la execuția altor seturi de comenzi.

Interacțiunea cu memoria (ROM și RAM)

În acest proces, ar trebui să observați componente cum ar fi magistrala și canalul de citire și scriere care sunt conectate la dispozitivele de stocare. ROM-ul conține un set permanent de octeți. Mai întâi, magistrala de adrese solicită un octet specific de pe ROM, apoi îl transferă în magistrala de date, după care canalul de citire își schimbă starea și ROM-ul furnizează octetul solicitat.

Dar procesoarele nu pot citi doar date din memoria RAM, ci și le pot scrie. În acest caz, este utilizat un canal de înregistrare. Dar, dacă te uiți, în linii mari, calculatoare moderne, teoretic, ar putea fi și de a face fără memorie RAM, ca microcontrolere moderne sunt capabili de a plasa bytes de date dorite direct în memoria cipului procesorului. Dar nu poți să faci fără ROM.

În plus, sistemul pornește de la modul de testare hardware (comanda BIOS) și numai atunci controlul este transferat în sistemul de operare bootabil.

Cum pot verifica dacă procesorul funcționează?

Acum, să examinăm câteva aspecte ale verificării performanței procesorului. Trebuie să înțelegeți în mod clar că, dacă procesorul nu a funcționat, computerul nu va putea să înceapă descărcarea.

Un alt lucru este atunci când doriți să vă uitați la indicatorul de utilizare a capabilităților procesorului la un moment dat. Puteți face acest lucru din standardul "Task Manager" (opus oricărui proces, indică cât de mult este folosit de CPU). Pentru a defini acest parametru vizual, puteți utiliza fila de performanță, în care urmărirea modificărilor are loc în timp real. Parametrii avansați pot fi văzuți cu ajutorul programelor speciale, de exemplu, CPU-Z.

În plus, puteți utiliza mai multe nuclee de procesoare, utilizând configurația sistemului (msconfig) și parametrii suplimentari de încărcare pentru acest lucru.

Posibile probleme

În cele din urmă, câteva cuvinte despre probleme. Aici mulți utilizatori întreabă de multe ori, spun ei, de ce procesorul funcționează și monitorul nu pornește? Această situație nu are nimic de-a face cu CPU. Faptul este că atunci când porniți orice computer, mai întâi testați adaptorul grafic și numai atunci totul. Probabil, problema este doar în procesorul cipului grafic (toate acceleratoarele video moderne au propriile procesoare grafice).

Dar, pe baza exemplului funcționării corpului uman, trebuie să înțelegem că, în caz de insuficiență cardiacă, întregul organism moare. Deci, cu calculatoarele. Procesorul nu funcționează - întregul sistem informatic "moare".