Kaj je in čemu služi mikroprocesor ali procesor?

Mikroprocesor, poznan tudi kot CPU ali centralna procesna enota, je popoln računalniški motor, ki je izdelan na enem samem silicijevem čipu. Znano je tudi kot srce vsakega običajnega računalnika, pa naj bo to namizni stroj, strežnik ali prenosnik.

Bi radi izvedeli več o tem? Ne zamudite našega zanimivega članka!

Kazalo vsebine

Kaj je mikroprocesor?

Zagotovo je mikroprocesor, ki ga uporabljate v računalniku, Pentium, AMD Ryzen ali ena izmed generacij Intel Core i3, i5, i7 ali i9. To so najbolj priljubljeni procesorji… vendar resnično počnejo "približno enako" (to navajam v navedbah, ker obstajajo tehnologije, ki ga razlikujejo) in na enak način.

Prvi mikroprocesor je bil Intel 4004, predstavljen leta 1971. Ni bil zelo zmogljiv, saj je vse, kar je znal, bilo seštevanje in odštevanje in je to lahko storil le v štirih bitih naenkrat. Bilo pa je neverjetno, da je bilo vse na čipu.

Mikroprocesor je običajno nameščen skozi določeno vtičnico na matični plošči računalnika; in ki mu je za svoje stabilno in pravilno delovanje dodan hladilni sistem, ki vključuje hladilno telo in ventilatorje, ki so odgovorni za odpravo vse odvečne toplote, ki jo hladilno telo absorbira.

Med mikroprocesorsko kapsulo in hladilnikom se običajno uporablja termalna pasta, da bi povečali toplotno prevodnost. Poleg tega na trgu obstajajo tudi druge sodobnejše in učinkovitejše metode, na primer tekoče hlajenje ali uporaba celic peltier za večje hlajenje, čeprav se te prakse uporabljajo skoraj izključno za overclocking.

Za kaj je namenjen mikroprocesor?

Mikroprocesor je komponenta, ki izvaja navodila in naloge, vključene v računalniško obdelavo, in je "motor", ki se zažene ob vklopu računalnika. V računalniškem sistemu je mikroprocesor osrednja enota, ki izvaja in upravlja z logičnimi navodili, ki se mu prenašajo.

Mikroprocesor je zasnovan za izvajanje značilnih operacij, kot so seštevanje, odštevanje, deljenje, množenje, medprocesna in komunikacijska naprava, vnos, upravljanje izhoda in drugo.

Sestavljajo ga integrirana vezja, ki vsebujejo na tisoče tranzistorjev, odvisno od moči opreme.

Mikroprocesorji so običajno razvrščeni glede na število navodil, ki jih lahko obdelajo v določenem času, taktno frekvenco, izmerjeno v megahercih in število bitov, uporabljenih v navodilu.

Mikroprocesor je zasnovan za izvajanje aritmetičnih in logičnih operacij, ki uporabljajo zadrževalna območja majhnega števila, imenovana registri.

Ko je računalnik vklopljen, mikroprocesor prejme prvo osnovno navodilo za vhodno / izhodni sistem (BIOS), ki je priloženo računalniku kot del njegovega pomnilnika.

Po tem BIOS ali operacijski sistem, ki ga BIOS naloži v računalniški pomnilnik, "poganja" mikroprocesor in mu tako naroči. Mikroprocesor sprejema binarne podatke kot vhodne in zagotavlja izhod po obdelavi, v skladu z navodili, shranjenimi v pomnilniku.

Kaj je čip?

Čip se imenuje tudi integrirano vezje. Na splošno je majhen, tanek kos silicija, na katerega so vtisnjeni tranzistorji, ki sestavljajo mikroprocesor.

Čip je lahko velik kot centimeter na eni strani in lahko sprejme desetine milijonov tranzistorjev. Najenostavnejši procesorji so lahko sestavljeni iz nekaj tisoč tranzistorjev, vrezanih na čip nekaj kvadratnih milimetrov.

Kako deluje mikroprocesor?

Slika z wikipedije

Procesor so možgani računalnika, ki v osnovi sestoji iz aritmetične in logične enote (ALU), krmilne enote in matrike registra.

Kot pove že ime, ALU izvaja vse aritmetične in logične operacije na podatkih, ki jih prejme iz pomnilnika ali vhodnih naprav.

Matrika registra je sestavljena iz niza registrov, kot so akumulator (A), B, C, D itd., Ki delujejo kot začasne lokacije pomnilnika s hitrim dostopom za obdelavo podatkov.

S svoje strani krmilna enota upravlja pretok navodil in podatkov po celotnem sistemu.

Tako v bistvu mikroprocesor vzame vhod iz priključenih naprav, ga obdela v skladu z navodili v pomnilniku in proizvede izhod.

Prednosti mikroprocesorja

• Nizki stroški : mikroprocesorji so na voljo z nizkimi stroški zahvaljujoč tehnologiji integriranih vezij. Kar zmanjšuje stroške računalniškega sistema. Velika hitrost : Mikroprocesorski čipi lahko delujejo z zelo veliko hitrostjo zahvaljujoč tehnologiji, ki se uporablja v njih. Sposobna je izvesti več milijonov navodil na sekundo. Majhna velikost : Zaradi obsežne in izjemno velike integracijske tehnologije se proizvaja mikroprocesor z močno zmanjšano velikostjo površine. To bo zmanjšalo velikost celotnega računalniškega sistema. Vsestranski : Mikroprocesorji so zelo vsestranski, isti čip lahko uporabite za več aplikacij s preprosto spremembo programa (navodila shranjena v pomnilniku). Majhna poraba energije : Mikroprocesorji so običajno izdelani s pomočjo komplementarne polprevodniške kovinske okside (CMOS), pri kateri MOSFET (tranzistorji s poljskim prevodnikom s kovinskim oksidom in polprevodnikom) delujejo v načinih nasičenja in izklopa. Zato je poraba energije zelo nizka.

PRIPOROČAMO VAS Kaj je Vcore in kako ga lahko prilagodite tako, da zmanjšate porabo procesorja

• Manj toplote : V primerjavi z vakuumskimi napravami (termo-ionski ventil) polprevodniške naprave ne oddajajo toliko toplote. Zanesljivo : Mikroprocesorji so zelo zanesljivi, stopnja odpovedi pa je veliko nižja, saj se uporablja polprevodniška tehnologija. Prenosni : Računalniške naprave ali sistemi, izdelani iz mikroprocesorjev, so zaradi majhnosti in majhne porabe energije lahko prenosljivi.

Pogosti izrazi, ki se uporabljajo v mikroprocesorju

Da bi razumeli, kako deluje mikroprocesor, je koristno pogledati noter in se seznaniti z logiko, ki se uporablja za njegovo ustvarjanje. Med tem lahko spoznate tudi materni jezik mikroprocesorja in številne stvari, ki jih inženirji lahko storijo za povečanje hitrosti procesorja.

Tu je nekaj pogostih izrazov, ki se uporabljajo na področju mikroprocesorjev:

Avtobus

Vodila so sklopi prevodnikov, namenjeni prenosu podatkov, naslovov ali krmiljenju informacij v različne elemente mikroprocesorja. Običajno bo imel mikroprocesor 3 vodila: Data Bus, Control Bus in Address Bus, 8-bitni procesor bo uporabljal 8-bitno široko vodilo.

Navodila za uporabo

Nabor navodil je skupina ukazov, ki jih lahko razume mikroprocesor. Nabor navodil je vmesnik med strojno in programsko opremo. Navodila procesorju naročijo, naj spremeni ustrezne tranzistorje, da opravijo nekaj obdelave podatkov. Na primer ADD A, B; uporablja se za dodajanje dveh številk, shranjenih v registrih A in B.

Dolžina besede

Dolžina besede je število bitov na notranji podatkovni vodi procesorja ali je število bitov, ki jih lahko procesor obdeluje hkrati.

Na primer, 8-bitni procesor bo imel 8-bitno podatkovno vodilo, 8-bitne registre in bo obdeloval 8 bitov hkrati. Če želite izvesti višje bitne operacije (32 ali 16 bit), jih boste razdelili na vrsto 8 bitnih operacij.

Predpomnilnik

Predpomnilnik je pomnilnik z naključnim dostopom, vgrajen v procesor. Na ta način lahko procesor dostopa do podatkov v pomnilniku predpomnilnika hitreje kot pri običajnem RAM-u. Znan tudi kot "CPU memory". Predpomnilnik se uporablja za shranjevanje podatkov ali navodil, na katere se programska oprema ali program pogosto sklicuje med delovanjem. To bo povečalo splošno hitrost delovanja.

Taktna frekvenca

Mikroprocesorji uporabljajo taktni signal za nadzor hitrosti, s katero se izvajajo navodila, sinhronizacijo drugih notranjih komponent in nadzor prenosa podatkov med njimi. Zato se taktna hitrost nanaša na hitrost, s katero mikroprocesor izvaja navodila. Na splošno se meri v hertzah in se izrazi v megahercih (MHz), gigahercih (GHz) itd.

Klasifikacija mikroprocesorjev

Mikroprocesorje lahko razvrstimo na naslednji način:

Dolžina besede

Glede na dolžino besed procesorja imamo lahko 8-bitne, 16-bitne, 32-bitne in 64-bitne procesorje.

RISC - zmanjšan nabor navodil

RISC je vrsta mikroprocesorske arhitekture, ki uporablja majhen, splošno optimiziran nabor navodil, namesto bolj specializiranega nabora navodil, kot jih najdemo v drugih komponentah.

PRIPOROČAMO VAS Kako preveriti temperaturo procesorja

RISC ponuja visoko zmogljivost v nasprotju s svojo CISC arhitekturo. V procesorju za izvedbo vsakega navodila potrebuje posebno vezje za nalaganje in obdelavo podatkov. Zato bo procesor z zmanjšanjem navodil uporabil preprosta vezja in hitrejše delovanje.

Ti mikroprocesorji imajo:

• Preprost nabor navodil Večji programi Sestoji iz velikega števila registrov Enostavno procesorsko vezje (majhno število tranzistorjev) Več uporabe RAM-a Navodila s fiksno dolžino Enostavni načini naslavljanja Običajno je nastavljeno število ciklov ur za izvedbo navodila

CISC - Kompleksna navodila

CISC je mikroprocesorska arhitektura, ki je v nasprotju z RISC. To se naredi za zmanjšanje števila navodil na program, pri čemer se upošteva število ciklov na navodilo. Na ta način se kompleksna navodila pretvorijo neposredno v strojno opremo, zaradi česar je procesor bolj zapleten in počasen.

Ta arhitektura je zasnovana tako, da zmanjša stroške pomnilnika in skrajša trajanje programa.

Ti mikroprocesorji imajo:

• Kompleksni nabor navodil Najmanjši program Manjše število registrov Zapleteno procesorsko vezje (več tranzistorjev) Majhna uporaba RAM-a Navodila s spremenljivo dolžino Različni načini naslavljanja Spremenljivo število taktnih ur za vsako navodilo

Posebni procesorji

Obstaja nekaj procesorjev, ki so zasnovani za upravljanje nekaterih specifičnih funkcij:

• DSP (digitalni signalni procesorji) Soprocesorji: procesorji, ki se uporabljajo v povezavi z glavnim procesorjem (matematični koprocesor 8087 se uporablja z 8086) V / I procesorjiPračunalnik: mikroprocesor z lastnim lokalnim pomnilnikom

PRIPOROČAMO VAM, kateri procesor izbrati za moj novi računalnik?

Končno, mikroprocesor je najpomembnejša enota v računalniškem sistemu in je odgovoren za obdelavo edinstvenega nabora navodil in procesov, zato je ključnega pomena analiza, kateri so najboljši mikroprocesorji danes, da se lahko dobro odločimo. Te podrobnosti, ki smo jih komentirali, so procesor, vendar so temeljne za razumevanje, kako deluje procesor pred 20 - 30 leti. Trenutno obstaja veliko več funkcij, ki vas vabimo, da raziščete. Kaj ste pomislili na naš članek? Veselimo se vaših komentarjev!