Kas yra ir kam skirtas mikroprocesorius ar procesorius?

Taip pat žinomas kaip CPU arba centrinis procesorius, mikroprocesorius yra ištisas skaičiavimo variklis, gaminamas vienoje silicio mikroschemoje. Jis taip pat žinomas kaip kiekvieno įprasto kompiuterio širdis, nesvarbu, ar tai būtų stalinis kompiuteris, serveris ar nešiojamas kompiuteris.

Ar norite sužinoti daugiau apie tai? Nepraleiskite mūsų įdomaus straipsnio!

Turinio rodyklė

Kas yra mikroprocesorius?

Be abejo, mikroprocesorius, kurį naudojate savo kompiuteryje, yra „Pentium“, „AMD Ryzen“ arba viena iš „Intel Core i3“, „i5“, „i7“ ar „i9“. Tai yra patys populiariausi procesoriai…, bet jie visi daro „maždaug tą patį" (aš palieku kabutes, nes yra technologijos, kurios jį išskiria) ir tuo pačiu būdu.

Pirmasis mikroprocesorius buvo „Intel 4004“, pristatytas 1971 m. Jis nebuvo labai galingas, nes viskas, ką jis galėjo padaryti, buvo sudėti ir atimti, ir jis galėjo tai padaryti tik 4 bitais vienu metu. Tačiau buvo nuostabu, kad viskas buvo lusto pavidalu.

Mikroprocesorius paprastai būna per specialų lizdą kompiuterio pagrindinėje plokštėje; o prie jo stabiliam ir teisingam darbui pridedama aušinimo sistema, kurią sudaro šilumos kriauklė ir ventiliatoriai, atsakingi už visos perteklinės šilumos, kurią sugeria šilumnešis, pašalinimą.

Tarp mikroprocesoriaus kapsulės ir radiatoriaus dažniausiai naudojama šiluminė pasta, kad šilumos laidumas būtų efektyvesnis. Be to, rinkoje yra ir kitų šiuolaikiškesnių ir efektyvesnių metodų, tokių kaip aušinimas skysčiu arba peltier elementų panaudojimas didesniam aušinimui, nors tokia praktika naudojama beveik vien tik perregistravimui.

Kam skirtas mikroprocesorius?

Mikroprocesorius yra komponentas, kuris vykdo instrukcijas ir užduotis, susijusias su kompiuterio apdorojimu, ir yra „variklis“, kuris prasideda, kai įjungiate kompiuterį. Kompiuterinėje sistemoje mikroprocesorius yra centrinis vienetas, vykdantis ir valdantis jam perduodamas logines instrukcijas.

Mikroprocesorius yra skirtas atlikti tipines operacijas, tokias kaip sudėti, atimti, padalyti, padauginti, sujungti procesus ir prietaisus, įvestis, išvesties valdymas ir dar daugiau.

Jį sudaro integruotos grandinės, kuriose yra tūkstančiai tranzistorių, priklausomai nuo įrangos galios.

Mikroprocesoriai paprastai klasifikuojami pagal nurodymų, kuriuos jie gali apdoroti per tam tikrą laiką, skaičių, laikrodžio dažnį, matuojamą megahercais, ir bitų, naudojamų vienai instrukcijai, skaičių.

Mikroprocesorius yra skirtas atlikti aritmetines ir logines operacijas, kuriose naudojamos nedidelio skaičiaus išlaikymo sritys, vadinamos registrais.

Kai jūsų kompiuteris įjungtas, mikroprocesorius gauna pirmąją bazinės įvesties / išvesties sistemos (BIOS) nurodymą, kuris pateikiamas kartu su kompiuteriu kaip jo atminties dalis.

Po to BIOS arba operacinė sistema, kurią BIOS įkelia į kompiuterio atmintį, „varo“ mikroprocesorių, nurodydama tai padaryti. Mikroprocesorius priima dvejetainius duomenis kaip įvestį ir pateikia duomenis po apdorojimo pagal instrukcijas, saugomas atmintyje.

Kas yra žetonas?

Lustas taip pat vadinamas integrine grandine. Paprastai tai yra mažas, plonas silicio gabalėlis, ant kurio išgraviruoti tranzistoriai, sudarantys mikroprocesorių.

Lustas gali būti toks pat didelis kaip colis vienoje pusėje ir talpinti dešimtis milijonų tranzistorių. Paprasčiausius procesorius gali sudaryti keli tūkstančiai tranzistorių, išgraviruotų ant kelių kvadratinių milimetrų dydžio lusto.

Kaip veikia mikroprocesorius?

Vaizdas iš wikipedijos

Procesorius yra kompiuterio smegenys, kurias iš esmės sudaro aritmetinis ir loginis vienetai (ALU), valdymo blokas ir registro matrica.

Kaip rodo jo pavadinimas, ALU atlieka visas aritmetines ir logines duomenų, gautų iš atminties ar įvesties įrenginių, operacijas.

Registrų matricą sudaro daugybė registrų, tokių kaip akumuliatorius (A), B, C, D ir kt., Kurie veikia kaip laikinos greitosios prieigos atminties vietos duomenims apdoroti.

Savo ruožtu valdymo blokas valdo nurodymų ir duomenų srautus visoje sistemoje.

Taigi iš esmės mikroprocesorius perima įvestį iš prijungtų prietaisų, apdoroja jį pagal atmintyje pateiktas instrukcijas ir sukuria išvestį.

Mikroprocesoriaus pranašumai

• Mažos išlaidos : dėl integruotų schemų technologijos mikroprocesoriai yra pigūs. Dėl to sumažėja kompiuterinės sistemos kaina. Didelis greitis : Dėl juose naudojamos technologijos mikroprocesoriniai lustai gali veikti labai dideliu greičiu. Jis gali įvykdyti milijonus instrukcijų per sekundę. Mažas dydis : Dėl didelio masto ir ypač didelio masto integravimo technologijos, mikroprocesorius gaminamas labai sumažinus paviršiaus dydį. Tai sumažins visos kompiuterinės sistemos dydį. Universalus : mikroprocesoriai yra labai universalūs, tą pačią mikroschemą galima naudoti daugybei programų, tiesiog pakeitus programą (instrukcijos saugomos atmintyje). Mažas energijos suvartojimas : Mikroprocesoriai paprastai gaminami naudojant papildomą metalo oksido puslaidininkių (CMOS) technologiją, kurioje MOSFET (metalo oksido ir puslaidininkio lauko efekto tranzistoriai) veikia soties ir išjungimo režimais. Todėl energijos suvartojimas yra labai mažas.

REKOMENDUOJAME, kas yra „Vcore“ ir kaip galite jį pritaikyti, kad sumažintumėte procesoriaus sunaudojimą

• Mažiau šilumos : puslaidininkiniai įtaisai neišskiria vakuuminių vamzdžių (termojoninis vožtuvas) neišskiria tiek šilumos. Patikimas : mikroprocesoriai yra labai patikimi, o gedimų procentas yra daug mažesnis, nes naudojama puslaidininkių technologija. Nešiojami : Kompiuterių įrenginiai arba sistemos, pagaminti iš mikroprocesorių, gali būti nešiojami dėl jų mažo dydžio ir mažos energijos sąnaudos.

Įprasti terminai, naudojami mikroprocesoriuje

Norint suprasti, kaip veikia mikroprocesorius, naudinga pažvelgti į vidų ir sužinoti apie jo sukūrimo logiką. Procese taip pat galite sužinoti apie gimtąją mikroprocesoriaus kalbą ir daugelį dalykų, kuriuos inžinieriai gali padaryti norėdami padidinti procesoriaus greitį.

Čia yra keletas bendrų terminų, naudojamų mikroprocesorių srityje:

Autobusas

Autobusas yra laidininkų rinkinys, skirtas duomenims, adresams ar valdymo informacijai perduoti į įvairius mikroprocesoriaus elementus. Paprastai mikroprocesoriuje bus 3 tipų magistralės: duomenų magistralė, valdymo magistralė ir adresų magistralė. 8 bitų procesorius naudos 8 bitų pločio magistralę.

Instrukcijų rinkinys

Instrukcijų rinkinys yra komandų grupė, kurią gali suprasti mikroprocesorius. Instrukcijų rinkinys yra sąsaja tarp aparatinės ir programinės įrangos. Instrukcija nurodo procesoriui pakeisti atitinkamus tranzistorius, kad jie galėtų apdoroti kai kuriuos duomenis. Pavyzdžiui, ADD A, B; naudojami norint pridėti du numerius, saugomus A ir B registruose.

Žodžio ilgis

Žodžio ilgis yra bitų skaičius procesoriaus vidinėje duomenų magistralėje arba yra bitų skaičius, kuriuos procesorius gali apdoroti vienu metu.

Pavyzdžiui, 8 bitų procesorius turės 8 bitų duomenų magistralę, 8 bitų registrus ir apdoros 8 bitus vienu metu. Norėdami atlikti didesnės bitų operacijas (32 arba 16 bitų), jūs jas padalinsite į 8 bitų operacijų seką.

Talpyklos atmintis

Talpykla yra laisvosios kreipties atmintis, įmontuota į procesorių. Tokiu būdu procesorius gali greičiau pasiekti duomenis, esančius talpyklos atmintyje, nei naudojant įprastą RAM. Taip pat žinomas kaip „procesoriaus atmintis“. Talpykla naudojama duomenims ar instrukcijoms, į kurias operacijos metu dažnai nurodo programinė įranga ar programa, laikyti. Tai padidins bendrą operacijos greitį.

Laikrodžio dažnis

Mikroprocesoriai naudoja laikrodžio signalą norėdami valdyti nurodymų vykdymo greitį, sinchronizuoti kitus vidinius komponentus ir kontroliuoti duomenų perdavimą tarp jų. Todėl laikrodžio greitis reiškia greitį, kuriuo mikroprocesorius vykdo instrukcijas. Paprastai jis matuojamas hercais ir yra išreiškiamas megahercais (MHz), gigahercais (GHz) ir kt.

Mikroprocesorių klasifikacija

Mikroprocesoriai gali būti klasifikuojami taip:

Žodžio ilgis

Remdamiesi procesoriaus žodžio ilgiu, mes galime turėti 8 bitų, 16 bitų, 32 bitų ir 64 bitų procesorius.

RISC - sumažintas instrukcijų rinkinys

RISC yra mikroprocesoriaus architektūros tipas, kuriame naudojamas mažas, bendrosios paskirties, labai optimizuotas instrukcijų rinkinys, o ne labiau specializuotas instrukcijų rinkinys, kaip ir kituose komponentuose.

REKOMENDUOJAME JUMS Kaip patikrinti procesoriaus temperatūrą

RISC siūlo puikų našumą, palyginti su priešinga CISC architektūra. Procesoriuje kiekvienai instrukcijai vykdyti reikalinga speciali grandinė duomenims įkelti ir apdoroti. Todėl, sumažindamas instrukcijas, procesorius naudos paprastas grandines ir greitesnį veikimą.

Šie mikroprocesoriai turi:

• Paprastas instrukcijų rinkinys Didesnės programos susideda iš didelio skaičiaus registrų. Paprasta procesoriaus grandinė (nedidelis tranzistorių skaičius). Daugiau RAM naudojimo Fiksuoto ilgio instrukcijos Paprastų adresų režimai Paprastai nustatomas laikrodžio ciklų skaičius komandai vykdyti.

CISC - sudėtingas instrukcijų rinkinys

CISC yra mikroprocesoriaus architektūra, priešinga RISC. Tai daroma siekiant sumažinti instrukcijų skaičių vienai programai, nepaisant ciklų skaičiaus vienai instrukcijai. Tokiu būdu sudėtingos instrukcijos tiesiogiai paverčiamos aparatine įranga, todėl procesorius tampa sudėtingesnis ir lėčiau veikia.

Ši architektūra yra skirta sumažinti atminties sąnaudas, sutrumpinant programos trukmę.

Šie mikroprocesoriai turi:

• Sudėtingas instrukcijų rinkinys Mažiausia programa Mažiau registrų skaičiaus Sudėtingas procesoriaus grandinė (daugiau tranzistorių) Mažai naudojama RAM, Kintamo ilgio nurodymai Įvairių adresų režimų įvairovė Kintamas kiekvienos instrukcijos laikrodžio ciklų skaičius

Specialūs procesoriai

Kai kurie procesoriai yra sukurti tam tikroms funkcijoms valdyti:

• DSP (skaitmeninių signalų procesoriai) papildomi procesoriai: procesoriai, naudojami kartu su pagrindiniu procesoriumi (matematikos bendrojo proceso procesorius 8087 naudojamas su 8086) I / O procesoriaiTransputeris: mikroprocesorius su savo vietine atmintimi

REKOMENDUOJAME, kurį procesorių pasirinkti mano naujajam asmeniniam kompiuteriui?

Galiausiai, mikroprocesorius yra svarbiausias kompiuterinės sistemos vienetas ir yra atsakingas už unikalių instrukcijų ir procesų rinkinio apdorojimą, todėl, norint tinkamai pasirinkti, svarbu išanalizuoti, kurie yra geriausi mikroprocesoriai. Ši informacija, kurią mes pakomentavome, yra procesoriaus dalis, tačiau būtina suprasti, kaip veikia prieš 20–30 metų dirbantis procesorius. Šiuo metu yra daug daugiau funkcijų, kurias kviečiame ištirti. Ką jūs galvojote apie mūsų straipsnį? Laukiame jūsų komentarų!