Praktycznie każdy wie, że w komputerze głównym elementem wszystkich "żelaznych" komponentów jest centralny procesor. Ale krąg ludzi, którzy wyobrażają sobie, jak działa procesor, jest dość ograniczony. Większość użytkowników tego nie robi. Nawet gdy system nagle zaczyna "zwalniać", wielu uważa, że procesor działa słabo i nie dodaje wartości innym czynnikom. Dla pełnego zrozumienia sytuacji rozważymy niektóre aspekty działania procesora.
Co to jest procesor?
Centralny procesor (CPU lub wersja angielska CPU) jest sercem każdego systemu komputerowego. Wszystkie operacje obliczeniowe są do niej przypisane, nie tylko obliczenia arytmetyczne lub zmiennoprzecinkowe (zmiana mantysy), ale także logiczne.
Sam procesor to mała kwadratowa płytka (chip), w której znajdują się miliony tranzystorów. Czasami to urządzenie nazywa się integralnym mikroukładem.
Co robi procesor?
Jeśli mówimy o tym, jak działa procesor Intel lub jego konkurent AMD, musisz przyjrzeć się, jak te układy są zbudowane. Pierwszy mikroprocesor (tak na marginesie, pochodzi z Intela, model 4040) pojawił się w 1971 roku. Mógł wykonać tylko najprostsze operacje dodawania i odejmowania z przetwarzaniem tylko 4 bitów informacji, czyli miał architekturę 4-bitową.
Nowoczesne procesory, takie jak prymitywy, są oparte na tranzystorach i mają znacznie szybsze działanie. Wykonywane są metodą fotolitografii od określonej liczby osóbpłytki krzemowe tworzące kryształ, w którym wydają się być drukowanymi tranzystorami. Schemat jest tworzony na specjalnym przyspieszaczu rozproszonym przez jony boru. W wewnętrznej strukturze procesorów głównymi komponentami są jądra, opony i cząstki funkcjonalne, zwane rewizjami.
Najważniejsze cechy
Procesor, podobnie jak inne urządzenia, charakteryzuje się pewnymi parametrami, których nie można ominąć, odpowiadając na pytanie, jak działa procesor. Przede wszystkim:
liczba rdzeni;
liczba strumieni;
rozmiar pamięci podręcznej (pamięć wewnętrzna);
częstotliwość taktowania;
prędkość opon.
Do tej pory rozważmy częstotliwość zegara. Nic dziwnego, że procesor nazywa się sercem komputera. Podobnie jak serce, działa w trybie pulsacyjnym z określoną liczbą cykli na sekundę. Częstotliwość zegara mierzona jest w MHz lub GHz. Im wyższy poziom, tym więcej operacji może wykonać urządzenie.
Na jakiej częstotliwości pracuje procesor, możesz dowiedzieć się o deklarowanych właściwościach lub zobaczyć informacje w informacji o systemie. Ale w procesie przetwarzania poleceń częstotliwość może być różna, a przy przyspieszaniu (overlocking) wzrastać do ekstremalnych granic. Tak więc zadeklarowana częstotliwość taktowania jest tylko średnim wskaźnikiem.
Liczba rdzeni - wskaźnik określający liczbę centrów obliczeniowych w procesorze (nie mylić z przepływami - liczba rdzeni i strumieni może nie pokrywać się). Dzięki takiej dystrybucji możliwe jest przekierowanie operacji do innych jąder, co zwiększa ogólną wydajność.
Jak działa procesor: przetwarzanie poleceń
Teraz trochę o strukturze wykonywalnych poleceń. Jeśli spojrzysz na to, jak działa procesor, musisz wyraźnie wyobrazić sobie, że każdy zespół ma dwa składniki - operacyjny i operandowy. Część obsługująca wskazuje, że system komputerowy musi być w danej chwili uruchomiony, a operand określa, na czym powinien pracować procesor. Ponadto rdzeń procesora może zawierać dwa centra obliczeniowe (kontener, strumień), które dzielą wykonanie polecenia na kilka etapów:
rozwój;
deszyfrowanie;
wykonanie polecenia;
odwołać się do pamięci procesora
, aby zapisać wynik.
Obecnie oddzielne buforowanie jest używane w postaci używania dwóch poziomów pamięci podręcznej, co pozwala uniknąć przechwycenia dwóch lub więcej poleceń w celu uzyskania dostępu do jednego z bloków pamięci. Procesory według typu poleceń przetwarzania są podzielone na liniowe (wykonywanie poleceń w kolejce ich rekordu), cykliczne i rozgałęzione (wykonywanie instrukcji po warunkach przetwarzania rozgałęzień).
Wykonywane operacje
Wśród głównych funkcji przypisanych procesorowi, w zakresie plików wykonywalnych lub instrukcji rozróżnia się trzy główne zadania:
działania matematyczne oparte na arytmetycznym urządzeniu logicznym;
przenoszenie danych (informacji) z jednego rodzaju pamięci do drugiego;
podejmowanie decyzji o wykonaniu zespołu i na jego podstawie - wybór przejścia na wykonywanie innych zestawów poleceń.
Interakcja z pamięcią (RPM i RAM)
W tym procesie należy zauważyć, żekomponenty, takie jak magistrala i kanał odczytu i zapisu, które są podłączone do urządzeń pamięci masowej. ROM zawiera stały zbiór bajtów. Najpierw magistrala adresów prosi o ROM w określonym bajcie, a następnie przesyła go do magistrali danych, po czym kanał odczytu zmienia swój stan, a pamięć ROM dostarcza żądany bajt.
Ale procesory mogą nie tylko odczytać dane z pamięci RAM, ale także je zapisać. W takim przypadku wykorzystywany jest kanał nagrywania. Ale jeśli weźmie się pod uwagę, w zasadzie, nowoczesne komputery mogłyby teoretycznie zrobić bez RAM, ponieważ nowoczesne mikrokontrolery są w stanie umieścić żądane bajty danych bezpośrednio w pamięci samego procesora. Ale tutaj bez ROM do zrobienia nie jest możliwe. Początek systemu zaczyna się, między innymi, od trybu testowania sprzętu (komendy BIOS), ale dopiero wtedy sterowanie jest przesyłane do pobranego systemu operacyjnego.
Jak sprawdzić, czy procesor działa?
Przyjrzyjmy się teraz niektórym aspektom kontroli wydajności procesora. Należy wyraźnie zrozumieć, że jeśli procesor nie działa, komputer nie może w ogóle rozpocząć pobierania.
Inną rzeczą, gdy trzeba spojrzeć na tempo wykorzystania możliwości procesora w pewnym momencie. Możesz to zrobić ze Standardowego Menedżera zadań "(przed dowolnym procesem wskazuje, ile procent uruchomionego procesora). Aby wizualnie zdefiniować tę opcję, możesz użyć karty wydajności, na której śledzenie zmian odbywa się w czasie rzeczywistym. RozszerzonyParametry można zobaczyć za pomocą specjalnych programów, takich jak CPU-Z. Ponadto można użyć kilku rdzeni procesora, korzystając z konfiguracji systemu (msconfig) i dodatkowych opcji rozruchu.
Możliwe problemy
Na koniec kilka słów na temat problemów. Oto wielu użytkowników, którzy często pytają, powiedzmy, dlaczego procesor działa, a monitor nie włącza się? Ten proces nie ma nic wspólnego z procesorem. Faktem jest, że po włączeniu dowolnego komputera najpierw sprawdzana jest karta graficzna, a następnie wszystko inne. Być może problemem jest właśnie procesor układu graficznego (wszystkie nowoczesne akceleratory wideo mają własne procesory graficzne). Ale na przykładzie funkcjonowania ludzkiego ciała konieczne jest zrozumienie, że w przypadku zatrzymania krążenia całe ciało umiera. Tak więc z komputerami. Procesor nie działa - cały system komputerowy "umiera".
