Mi van és mi a mikroprocesszor vagy a cpu?

CPU- ként vagy központi feldolgozó egységként is ismert mikroprocesszor egy teljes számítástechnikai motor, amelyet egyetlen szilikon chipen gyártanak. Szokásos számítógépének szívét is ismertek, legyen az asztali gép, szerver vagy laptop.

Szeretne többet megtudni erről? Ne hagyja ki érdekes cikkünket!

Tartalom index

Mi a mikroprocesszor?

Bizonyára a számítógépen használt mikroprocesszor egy Pentium, AMD Ryzen vagy az Intel Core i3, i5, i7 vagy i9 egyik generációja. Ezek a legnépszerűbb processzorok… de valójában mindegyik „nagyjából azonos” (idézőjelekben hagyom, mert vannak olyan technológiák, amelyek megkülönböztetik) és ugyanúgy.

Az első mikroprocesszor az 1971-ben bevezetett Intel 4004 volt. Nem volt túl nagy teljesítményű, mivel csak annyit tehetett, mint összeadni és kivonni, és egyszerre csak 4 bittel képes megtenni. Elképesztő volt, hogy minden zsetonon volt.

A mikroprocesszort általában a számítógép alaplapjának egy meghatározott aljzatán tartják; és amelyhez stabil és helyes működése érdekében hozzáadunk egy hűtőrendszert, amely tartalmaz egy hűtőbordát és ventilátorokat, amelyek felelősek az összes felesleges hő kiküszöböléséből, amelyet a hűtőborda elnyel.

A mikroprocesszor kapszula és a hűtőborda között általában hőpasztát alkalmaznak a hővezető képesség hatékonyabbá tétele érdekében. Ezen túlmenően vannak más, modern és hatékonyabb módszerek is a piacon, például folyékony hűtés vagy peltier cellák használata a nagyobb hűtéshez, bár ezeket a gyakorlatokat szinte kizárólag a túlexponáláshoz használják.

Mi az a mikroprocesszor?

A mikroprocesszor egy olyan elem, amely végrehajtja a számítógépes feldolgozáshoz kapcsolódó utasításokat és feladatokat, és amely a számítógép bekapcsolásakor indul "motor". Egy számítógépes rendszerben a mikroprocesszor a központi egység, amely végrehajtja és kezeli a továbbított logikai utasításokat.

A mikroprocesszort olyan tipikus műveletek végrehajtására tervezték, mint például összeadás, kivonás, osztás, szorzás, folyamatközi és eszközkommunikáció, bemenet, kimeneti menedzsment és így tovább.

Integrált áramkörökből áll, amelyek tranzisztorok ezreit tartalmazzák, a berendezés teljesítményétől függően.

A mikroprocesszorokat általában az utasítások száma alapján tudják besorolni, amelyek egy adott időben feldolgozhatók, az órafrekvencia megahertzben mérve, és az utasításonként felhasznált bitszám.

A mikroprocesszort számtani és logikai műveletek végrehajtására tervezték, amelyek kis számú megtartási területet használnak, úgynevezett regisztereknek.

Amikor a számítógép be van kapcsolva, a mikroprocesszor megkapja az első alapvető bemeneti / kimeneti rendszer (BIOS) utasítást, amely a számítógéphez tartozik a memória részeként.

Ezután a BIOS, vagy az operációs rendszer, amelyet a BIOS betölti a számítógép memóriájába, "meghajtja" a mikroprocesszort, utasítva erre. A mikroprocesszor bemeneti formában fogadja el a bináris adatokat, és a memóriában tárolt utasítások szerint feldolgozás után kiadja a kimenetet.

Mi az a chip?

A chipet integrált áramkörnek is hívják. Ez általában egy kicsi, vékony szilikondarab, amelyre a mikroprocesszort alkotó tranzisztorok maratva vannak.

A chip lehet olyan nagy, mint egy hüvelyk az egyik oldalán, és több tízmillió tranzisztorot képes tárolni. A legegyszerűbb processzorok néhány ezer tranzisztorból állhatnak, amelyeket néhány négyzetmilliméteres chipre gravíroznak.

Hogyan működik a mikroprocesszor?

Kép a wikipediaból

A processzor egy számítógép agya, amely alapvetően aritmetikai és logikai egységből (ALU), vezérlőegységből és regiszter mátrixból áll.

Amint a neve jelzi, az ALU minden aritmetikai és logikai műveletet elvégzi a memóriából vagy a bemeneti eszközökről kapott adatokra.

A regiszter mátrix egy regiszter sorozatból áll, mint például (A) akumulátor, B, C, D stb., Amely az adatok feldolgozására szolgáló gyors hozzáférésű memória ideiglenes helyeként működik.

A vezérlő egység maga kezeli az utasítások és adatok áramlását a rendszer egészén.

Tehát alapvetően egy mikroprocesszor veszi a bemenetet a csatlakoztatott eszközökről, feldolgozza a memóriában megadott utasítások szerint, és előállítja a kimenetet.

A mikroprocesszor előnyei

• Olcsó : az integrált áramköri technológiának köszönhetően a mikroprocesszorok olcsón elérhetők. Ez csökkenti a számítógépes rendszer költségeit. Nagy sebesség : A mikroprocesszoros chipek nagyon nagy sebességgel tudnak működni, a bennük alkalmazott technológiának köszönhetően. Képesek milliókat végrehajtani másodpercenként. Kis méret : A nagyszabású és rendkívül nagyméretű integrációs technológiának köszönhetően egy mikroprocesszort nagymértékben csökkentett felülettel gyártanak. Ez csökkenti a teljes számítógépes rendszer méretét. Sokoldalú : A mikroprocesszorok nagyon sokoldalúak, ugyanazt a chipet számos alkalmazáshoz felhasználhatjuk a program egyszerű megváltoztatásával (a memóriában tárolt utasítások). Alacsony energiafogyasztás : A mikroprocesszorokat általában komplementer fém-oxid félvezető (CMOS) technológiával állítják elő, amelyben a MOSFET (fém-oxid-félvezető mezőtranzisztorok) telítettség és levágás üzemmódban működnek. Ezért az energiafogyasztás nagyon alacsony.

Javasoljuk, mi a Vcore, és hogyan állíthatja be annak csökkentése érdekében

• Kevesebb hőtermelés : A vákuumcsöves eszközökhöz (hőionos szelep) képest a félvezető eszközök nem bocsátanak ki annyi hőt. Megbízható : A mikroprocesszorok nagyon megbízhatóak, és a félvezető technológia alkalmazásával a hibaarány sokkal alacsonyabb. Hordozható : Kis méret és alacsony fogyasztás miatt a mikroprocesszorokból készült számítógépes eszközök vagy rendszerek hordozhatóvá válhatnak.

A mikroprocesszorban használt általános kifejezések

A mikroprocesszor működésének megértése érdekében hasznos betekintni és megismerni a létrehozásához használt logikát. A folyamat során megismerheti a mikroprocesszor anyanyelvét és sok olyan dolgot, amelyet a mérnökök megtehetnek a processzor sebességének növelése érdekében.

Íme néhány általános kifejezés, amelyet a mikroprocesszorok területén használnak:

A busz

A busz egy vezetékkészlet, amely adat, cím vagy vezérlő információ továbbítására szolgál a mikroprocesszor különböző elemeihez. A mikroprocesszor általában 3 típusú buszt tartalmaz: Data Bus, Control Bus és Address Bus, egy 8 bites processzor pedig 8 bites széles buszt fog használni.

Utasításkészlet

Az utasításkészlet a parancsok azon csoportja, amelyet a mikroprocesszor megért. Az utasításkészlet egy interfész a hardver és a szoftver között. Egy utasítás arra utasítja a processzort, hogy cserélje ki a vonatkozó tranzisztorokat valamilyen adatfeldolgozás elvégzésére. Például ADD A, B; az A és B nyilvántartásban tárolt két szám hozzáadásához használható.

Szó hossza

A szó hossza a processzor belső adatsínén lévő bitek száma, vagy az a bit, amelyet a processzor egyszerre képes feldolgozni.

Például egy 8-bites processzornak 8-bites adatbuszja, 8-bites regiszterei vannak, és egyszerre 8 bitet fognak feldolgozni. Magasabb bites műveletek (32 vagy 16 bites) végrehajtásához 8 bites műveletek sorozatára kell osztani.

Gyorsítótár memória

A gyorsítótár a processzorba épített véletlen hozzáférésű memória. Ilyen módon a processzor gyorsabban fér hozzá a gyorsítótár memóriájába, mint a normál RAM-oknál. "CPU memória" néven is ismert. A gyorsítótár olyan adatok vagy utasítások tárolására szolgál, amelyekre a szoftver vagy a program gyakran hivatkozik a működés során. Ez növeli a művelet teljes sebességét.

Óra gyakorisága

A mikroprocesszorok órajelet használnak az utasítások végrehajtásának sebességének szabályozására, a többi belső alkatrész szinkronizálására és az adatátvitel vezérlésére közöttük. Ezért az órasebesség arra a sebességre vonatkozik, amellyel a mikroprocesszor végrehajtja az utasításokat. Általában hertzben mérik, és megahertzben (MHz), gigahercben (GHz), stb. Fejezik ki.

Mikroprocesszor osztályozás

A mikroprocesszorok az alábbiak szerint osztályozhatók:

Szó hossza

A processzor szóhossza alapján 8 bites, 16 bites, 32 bites és 64 bites processzorok lehetnek.

RISC - csökkentett utasításkészlet

A RISC egy olyan mikroprocesszor- architektúra, amely egy kicsi, általános célú, nagymértékben optimalizált utasításkészletet használ, nem pedig a többi összetevőben található speciálisabb utasításkészletet használja.

Javasoljuk, hogy ellenőrizze a processzor hőmérsékletét

A RISC nagy teljesítményt nyújt ellentétes CISC architektúrájával szemben. Egy processzorban az egyes utasítások végrehajtásához speciális áramkör szükséges az adatok betöltéséhez és feldolgozásához. Ezért az utasítások csökkentésével a processzor egyszerű áramköröket és gyorsabb működést fog használni.

Ezeknek a mikroprocesszoroknak:

• Egyszerű utasításkészlet Nagyobb programok Nagyszámú regiszterből állnak Egyszerű processzoráramkör (kis számú tranzisztor) Több RAM felhasználása Rögzített hosszúságú utasítások Egyszerű címzési módok Általában az utasítás végrehajtásához az óraciklusok számát kell beállítani

CISC - Komplex utasításkészlet

A CISC a RISC-vel szembeni mikroprocesszor-architektúra. Ennek célja az utasítások számának csökkentése programonként, figyelmen kívül hagyva az utasításonkénti ciklusok számát. Ilyen módon a bonyolult utasításokat közvetlenül hardverré konvertálják, ami a processzort bonyolultabbá és lassabb működéssé teszi.

Ennek az architektúrának a célja a memória költségeinek csökkentése, a program időtartamának csökkentése.

Ezeknek a mikroprocesszoroknak:

• Komplex utasításkészlet A legkisebb program Kevesebb regiszter száma Komplex processzoráram (több tranzisztor) A RAM kevés felhasználása Változtatható hosszúságú utasítások Célzási módok sokfélesége Az egyes utasításokhoz változó óraciklusok száma

Különleges processzorok

Van olyan processzor, amelyet bizonyos funkciók kezelésére terveztek:

• DSP (digitális jelfeldolgozó processzorok) Közvetlen processzorok: főprocesszorral együtt használt processzorok (matematikai közösprocesszor 8087, amelyet a 8086-hoz használnak) I / O processzorokTranszfer: mikroprocesszor saját helyi memóriával

Javasoljuk, hogy melyik processzort válasszon új számítógépemhez?

Végül, a mikroprocesszor a számítógépes rendszer legfontosabb egysége, és felelõs az utasítások és folyamatok egyedi készletének feldolgozásáért, ezért elengedhetetlen elemezni, hogy melyek a mai mikroprocesszorok a legjobb választáshoz. Ezek a részletek, amelyeket kommentálunk, processzorokról szólnak, de alapvető fontosságúak ahhoz, hogy megértsük, hogyan működik a 20-30 évvel ezelőtti processzor. Jelenleg még sok más szolgáltatás létezik, amelyeket felkérünk, hogy vizsgálja meg. Mit gondolsz a cikkünkről? Bízunk benne, hogy észrevételeit!