Naprave, vključene v procesor: opis, funkcije

Danes v domovih večine prebivalcev razvitih držav obstaja več računalnikov, tabličnih računalnikov in drugih mobilnih naprav. Srce katerega koli od teh je procesor (CPU ali CPU). Ima kompleksno strukturo. Če želite razumeti, kako deluje računalnik, ugotovite, kaj je vključeno v procesor.

Namen in funkcije

Preden preučite pripomočke, ki so del procesorja, morate ugotoviti, za kaj so namenjeni. Torej, procesor je osrednja naprava računalnika. Njen namen je:

• nadzor nad delovanjem računalnika po določenem programu;
• opravlja operacije obdelave informacij.

Naprave, vključene v procesor

Trenutno je CPU posebno integrirano mikrovezje.

Naprave, ki sestavljajo procesor, so:

• register;
• začasni pomnilnik;
• podatkovni in naslovni avtobusi;
• ALU (enota za aritmetično logiko);
• matematični koprocesor.

Registriraj se

To je blok celic pomnilnika, ki tvorijo ultra hiter RAM znotraj CPU-ja. Sama uporablja in je programerjem nedostopna. Količina pomnilnika je le nekaj sto bajtov.

Registrski procesorji so razdeljeni na dve vrsti: splošni in posebni.

Registri kadrov 1. vrste se uporabljajo, ko logične operacije in aritmetično vrsto ali delovanje takšnih dodatnih ukazov ukazov kot SSE, MMX itd.

Registri druge vrste vsebujejo sistemske podatke, potrebne za delovanje procesorja. Ti vključujejo registre vodstva, sistemske naslove, razhroščevanje itd. Dostop do njih je strogo urejen.

Poleg tega takšne naprave vključujejo števec ukazov, ki vsebuje naslov ukaza, na katerega se bo CPU začel pri naslednjem delovnem ciklu.

Predpomnilnik

Naprave, ki so del procesorja, so precej raznolike. To vključuje predpomnilnik. To je super-operativni spomin. Namen njegove uporabe je pospešiti delo računalnika. Če želite to narediti, ko dostopate do CPU v pomnilniku, najprej preverite, ali so zahtevani podatki shranjeni v predpomnilniku. V ta namen primerjajte naslov dohodne zahteve z vrednostmi vseh oznak predpomnilnika, kjer je mogoče shraniti te podatke. Naključje predpomnilnika z oznako se imenuje hit (cache hit). V nasprotnem primeru je pomanjkljivost predpomnilnika določena. Cache hit omogoča procesorju, da takoj prebere ali napiše podatke v vrstici z ujemajočo oznako. Merilo učinkovitosti predpomnilnika za izbrani algoritem (program) je razmerje med številom uspešnih zadetkov predpomnilnika in skupnim številom zahtev procesorja v pomnilnik, imenovano ocena zadetka.

ALU

Čeprav imajo nekatere naprave v procesorju svoj lasten pomnilnik, je ALU posebno kombinacijsko vezje brez elementov svojega lastnega spomina. Njen namen je izvajanje najpomembnejših postopkov obdelave podatkov:

• sprejema 2 vhoda za 2 vhoda (vsebina 2 registrov itd.);
• generira in outputira operacijo.

Sestavlja ga niz preprostih aritmetičnih operacij (AO), razdeljenih v tri glavne kategorije: logične, aritmetične in bitne operacije. AO je postopek obdelave podatkov (odštevanje, dodajanje, množenje ali deljenje), katerega argumenti in rezultati so številke. Razlikujejo se od logičnih operacij. Razumejo se kot postopki, ki sestavljajo kompleksne stavke (AND, NOT, OR).

Aritmetična logična naprava je sestavljena iz registrov, kontrolnega elementa in seštevalnika z logičnimi shemami. Deluje v skladu s kodami delovanja, ki se izvajajo na spremenljivkah, ki so vpisane v registre.

Avtobusi za podatke in naslove

Te naprave, ki so del procesorja, so nizi vodnikov. Prvi od njih je namenjen prenosu naslova spominske lokacije, v katero so poslani podatki. Za vsakega od njih se prenese 1 bit. Ustreza 1 številki na naslovu. Povečanje števila prevodnikov, uporabljenih za ustvarjanje naslova, omogoča označevanje večjega števila celic. Širina vodila določa največjo količino pomnilnika, ki ga lahko obdela procesor.

Če je podatkovna vodila primerjana z avtocesto in se štejejo kot bitna s številom pasov, je naslovna vodila povezana z oštevilčenjem ulic ali hiš. Število njegovih vrstic je enako številu števk (znakov) v hišni številki. Če torej na posameznih številkah ulice več kot dve decimalni števki, potem število hiš, ki se nahajajo na njej, ne sme presegati 100 (tj. 102). S 3-mestnimi številkami se število možnih naslovov poveča na 103.

Naslov in podatkovni avtobusi so neodvisni, oblikovalci čipov pa izberejo svoje bitne globine po lastni presoji. Hkrati pa je v podatkovni avtobusu več števk, tem bolj so v naslovni magistrali. Njihova bitna globina je indikator zmogljivosti določenega procesorja. Zlasti v podatkovni vodik določa sposobnost procesorja za izmenjavo informacij, širina naslovne linije pa količino pomnilnika, s katerim lahko deluje.

Matematični koprocesor

Če še naprej razmislimo o tem, kaj je vključeno v računalniški procesor, ne moremo reči nekaj besed o tej napravi. Namenjen je razširjanju zmogljivosti procesorja in zagotavljanju njegove funkcionalnosti prek modula tako imenovanih operacij s plavajočo vejico, za procesorje, ki nimajo integriranega modula.

Matematični koprocesor ni eden od obveznih elementov računalnika in ga je mogoče zavreči. Prej so to storili številni proizvajalci, ki temeljijo na preudarnosti gospodarstva.

Vendar pri reševanju problemov, ki zahtevajo veliko matematičnih izračunov (za znanstvene ali inženirske izračune), je bilo treba rešiti problem povečanja produktivnosti računalnika.

Če je bil prej modul matematičnega koprocesorja nameščen na matični plošči kot ločen čip, potem v sodobnih osebnih računalnikih uporaba te naprave v tej obliki ni potrebna, ker je bila prvotno vgrajena v osrednji procesor.

Druge naprave PC

Osebni računalnik je kompleksen in skladen sistem.

Vse možne naprave, ki so del računalnika, ni mogoče navajati z dvema besedama.

Poleg procesorja, računalnik vključuje tudi:

• matična plošča s priključkom za povezavo CPU;
• Trdi diski in trdi diski prožne magnetne diske;
• napajalna enota;
• spomin;
• kompaktni diski in dvd pogoni;
• priključki (vrata) za dodatne naprave itd.

Poleg tega se uporabljajo različne periferne naprave, kot so:

• računalniška miška;
• tipkovnica;
• mikrofon;
• zvočniki itd.

Zdaj veste, da so vse možne naprave, ki sestavljajo računalnik, deli kompleksnega sistema, ki ga upravlja procesor. Njene vloge ni mogoče preveč poudariti, saj je delo računalnika odvisno od njegovega normalnega delovanja. Trenutno strokovnjaki napovedujejo, da bo v prihodnjih desetletjih materialni del predelovalcev precej spremenjen. To je posledica dejstva, da bo tehnološki proces zastarel, kvantni računalniki, biološki računalniki itd. Bodo nadomestili običajen računalnik.