Kako procesor radi? Načelo rada

Gotovo svi znaju da je glavni element među "željeznim" komponentama u računalu centralni procesor. Ali krug ljudi koji zamisle kako procesor radi je vrlo ograničen. Većina korisnika nema pojma o tome. Čak i kad sustav odjednom počinje "kočiti", mnogi to vjeruju to je procesor

Što je CPU?

CPU (CPU ili u engleskoj verziji CPU-a) je srce bilo kojeg računalnog sustava. Sve računalne operacije dodjeljuju se, ne samo aritmetičkim ili plutajućim točkama (mijenjanje mantisa), već i logičnim.

Sam procesor je mali kvadratni tanjur (čip), unutar kojeg su milijuni tranzistora. Ponekad se poziva ovaj uređaj integriranog mikrokruga.

Što se sastoji od procesora?

Ako govorimo o tome kako to funkcionira Intel procesor ili njegovim konkurentom AMD, potrebno je pogledati kako su uređeni čipovi. Prvi mikroprocesor (usput, Intel, model 4040) pojavio se 1971. godine. Moglo bi obaviti samo najjednostavnije postupke dodavanja i oduzimanja uz obradu samo 4 bita informacija, tj. Imale su 4-bitnu arhitekturu.

Moderni procesori, poput prvorođenih, temelje se na tranzistorima i imaju brže performanse. Napravljene su metodom fotolitografije iz određenog broja pojedinačnih silikonskih ploča, koje tvore jedan kristal, u koji su utisnuti transistori. Krug se stvara na posebnom akceleratoru ubrzanim ionima bora. U unutarnjoj strukturi procesora, glavne komponente su jezgre, autobusi i funkcionalne čestice koje se nazivaju revizija.

Glavne značajke

Kao i svaka druga uređaj, procesor karakterizira određeni parametri, koji, kada se odgovara na pitanje, kako procesor radi, ne može zaobići stranu. Prije svega to je:

• broj jezgri;
• broj niti;
• veličina predmemorije (unutarnja memorija);
• frekvencija sata;
• brzina guma.

Dok ćemo ostati na frekvenciji sata. Nije ni čudo da se procesor naziva srcem računala. Poput srca, djeluje u pulsiranju s određenim brojem ciklusa u sekundi. Frekvencija sata se mjeri u MHz ili GHz. Što je veći, to više operacija može izvesti uređaj.

Na kojoj se frekvenciji procesor radi, možete saznati iz deklariranih svojstava ili pogledati informacije u informacijama o sustavu. No, u procesu obrade naredbi, učestalost može varirati, a tijekom overclockiranja (overclocking) povećati do krajnjih granica. Dakle, tvrdio frekvencija sata prosječno se izračunava.

Broj jezgri je pokazatelj koji određuje broj centara za obradu procesora (ne smije se miješati s niti - broj jezgri i niti ne može se podudarati). Zbog ove raspodjele postaje moguće preusmjeriti operacije na druge jezgre, čime se povećava ukupna učinkovitost.

Kako procesor radi: naredbe za obradu

Sada malo o strukturi izvršnih naredbi. Ako pogledate kako procesor radi, morate jasno razumjeti da svaka naredba ima dvije komponente - operativni i operand.

Operativni dio ukazuje na to kakav bi računalni sustav trebao izvršiti u ovom trenutku, operand određuje što procesor treba raditi. Osim toga, jezgru procesora može sadržavati dva računalna centra (spremnik, tok) koji razdjeljuju izvršavanje naredbe u nekoliko faza:

• razvoj;
• dešifriranje;
• izvršenje naredbe;
• pristup memoriji samog procesora
• spremanje rezultata.

Danas se zasebna predmemoriranje koristi u obliku korištenja dvije razine predmemorije, čime se izbjegava presretanje pomoću dvije ili više naredbi za pristup jednom od memorijskih blokova.

Procesori prema vrsti naredbi za obradu podijeljeni su u linearnu (izvršavanje naredbi u redoslijedu njihovog redoslijeda pisanja), ciklički i razgranati (izvođenje instrukcija nakon uvjeta podružnice).

Izvršene operacije

Među glavnim funkcijama dodijeljenim procesoru, u smislu izvršnih naredbi ili uputa, postoje tri glavna zadatka:

• matematičke akcije na temelju aritmetičko-logičkog uređaja;
• Premještanje podataka (podataka) iz jedne vrste memorije u drugu;
• donošenje odluka o izvršenju timova i na temelju njega - izbor prebacivanja na izvršenje drugih skupova naredbi.

Interakcija s memorijom (ROM i RAM)

U tom procesu trebate primijetiti komponente poput sabirnice i kanala za čitanje i pisanje koji su povezani s uređajima za pohranu. ROM sadrži stalni set bajtova. Prvo, adresni bus zahtijeva određeni bajt iz ROM-a, a zatim ga prenosi na podatkovnu sabirnicu, nakon čega kanal za čitanje mijenja stanje i ROM daje traženi bajt.

Ali procesori ne mogu samo čitati podatke iz RAM-a, već ih i pisati. U tom se slučaju koristi kanal za snimanje. Ali, ako pogledate, tako i velikih, modernih računala teoretski može biti i bez RAM-a, kao i moderni mikrokontrolera su u mogućnosti da se željene bajtova podataka izravno u memoriju procesor čip. Ali ne možete bez ROM-a.

Osim toga, sustav počinje s modom testiranja hardvera (naredba BIOS-a), a samo tada se kontrola prenosi na operacijski sustav podizanja sustava.

Kako mogu provjeriti radi li procesor?

Pogledajmo sada neke aspekte provjere performansi procesora. Treba jasno shvatiti da ako procesor ne radi, računalo uopće neće moći pokrenuti preuzimanje.

Još jedna stvar je kada želite pogledati indikator korištenja procesora sposobnosti u nekom trenutku. To možete učiniti od standardnog "Task Manager" (suprotno bilo kojem procesu, to znači koliko koristi CPU). Da biste vizualno odredili taj parametar, možete koristiti karticu izvedbe, gdje se praćenje promjena događa u stvarnom vremenu. Napredni parametri mogu se vidjeti uz pomoć posebnih programa, na primjer, CPU-Z.

Osim toga, možete koristiti više jezgri procesora, koristeći konfiguraciju sustava (msconfig) i dodatne parametre za pokretanje za to.

Mogući problemi

Konačno, nekoliko riječi o problemima. Ovdje mnogi korisnici često pitaju, kažu, zašto procesor radi i monitor se ne uključuje? Ova situacija nema nikakve veze s CPU-om. Činjenica je da kada uključite bilo koje računalo, prvo testirate grafički adapter, a tek onda sve ostalo. Vjerojatno je problem samo u procesoru grafičkog čipa (svi moderni video akceleratori imaju svoje grafičke procesore).

No, na primjeru funkcioniranja ljudskog tijela, treba shvatiti da u slučaju zatajenja srca, cijeli organizam umre. Dakle, s računalima. Procesor ne radi - cijeli računalni sustav "umire".