Naprava procesor, kako deluje v resnici

V sodobnem svetu računalniške tehnologije procesor zaseda eno najpomembnejših mest. Osrednji procesor je visokotehnološka in zelo zapletena naprava, ki vključuje vse dosežke, ki se pojavljajo na področju računalniške tehnologije, pa tudi na območjih, ki mejijo na to.

Enostavnejši procesor naprav izgleda tako:

Jedro je jedro (eno ali več). Odgovorni so za izvajanje vseh zaupanja vrednih navodil;

Obstaja več stopenj predpomnilnika (ponavadi dva ali tri), zaradi česar se pospešuje interakcija med procesorjem in RAM-om;

RAM-krmilnik;

Kontroler sistemskega vodila (QPI, HT, DMI, itd.);

Za napravo za upravljanje procesorja so značilni naslednji parametri:

Vrsta mikroarhitekture;

Frekvenca ure;

Raven začasnega pomnilnika;

Količina začasnega pomnilnika;

Tip in hitrost sistemskega vodila;

Velikost besed, ki se obdelujejo;

Vgrajeni pomnilnik (morda ne);

Vrsta podprtega RAM-a;

Količina naslovnega pomnilnika;

Prisotnost vgrajenega grafičnega čipa (integrirana grafična kartica To ni redko danes in deluje bolj kot dodatek k močnejšim, diskretnim karticam, čeprav naprava procesorja omogoča uporabo precej močnih vgrajenih rešitev);

Količina porabljene električne energije.

Procesor in njegove značilnosti

Jedro procesorja je dobesedno srce, ki vsebuje funkcionalne bloke, ki izvajajo logične in aritmetične naloge. Jedrca delujejo na naslednji način:

Okvir vzorčenja se preveri za prekinitve. Ko so našli takšne prekinitve, jih dajo v sklad. Kontrolni števec prejme naslov z ukazom prekinjevalnega upravljalnika. Ko so funkcije prekinitve končane, se podatki v svežnju obnovijo. Naslednji naslov za navodila za navodila se bere iz baze vzorčenja. Zato se zgodi branje iz RAM-ja ali predpomnilnega pomnilnika, po katerem se podatki pošljejo dekodirni enoti. Zdaj so prejete ukaze dešifrirane, po katerih se podatki prenesejo v okvir vzorčenja. Tam, podatke bere RAM ali začasni pomnilnik in se prenašajo v načrtovalec, kjer se določi, kateri blok bi operacija morala, potem pa podatki prispejo točno tam. Nadzorna enota navodila izvedejo prejete ukaze in rezultat prenesejo na blok za shranjevanje rezultatov.

Tak cikel se imenuje proces, zaporedje izvedenih ukazov pa je program. Hitrost, pri kateri ena stopnja cikla preide na drugo, ustreza uri frekvenci, in za čas, dodeljen za delovanje ciklične stopnje, je odgovorna samo naprava procesorja ali njegovega jedra.

Obstaja več načinov, na katere lahko izboljšate zmogljivost procesorja. Če želite to narediti, morate zvišati frekvenco ure, ki ima določene omejitve. Povečanje frekvence ure vsekakor dvigne porabo energije in posledično tudi temperaturo, kar vodi k zmanjšanju splošne stabilnosti procesorja naprave.

Da bi se izognili potrebi po povečanju frekvence ure, so se proizvajalci odločili, da gredo po drugi poti, pri čemer najdejo različne arhitekturne rešitve. Ena taka rešitev je plinovod, bistvo katerega je, da vsaka navodila, ki jih izvaja predelovalec, prehajajo v vse dele jedra, kjer se izvajajo nekatera dejanja. Tako, ko se izvede le ena izvedba, bo večina blokov neaktivna. Tako vsi sodobni procesorji delujejo tako: po izvedbi ene operacije takoj preidejo v drugo, s čimer se čas neaktivnosti zmanjša na najmanjšo možno mero in čim večjo učinkovitost. Seveda, v idealnem primeru, izgleda, da procesorska naprava vedno deluje s 100-odstotno učinkovitostjo, vendar se to ne zgodi, ker so ukazi nedosledni.