Какво е и за какво е микропроцесорът или процесорът?

Известен още като процесор или централен процесор, микропроцесорът е цялостен изчислителен двигател, който се произвежда на един силиконов чип. Той е известен също като сърцето на всеки нормален компютър, било то настолна машина, сървър или лаптоп.

Искате ли да научите повече за това? Не пропускайте нашата интересна статия!

Индекс на съдържанието

Какво е микропроцесор?

Със сигурност микропроцесорът, който използвате на вашия компютър, е Pentium, AMD Ryzen или едно от поколенията на Intel Core i3, i5, i7 или i9. Това са най-популярните процесори… но те наистина правят "приблизително същото" (оставям го в кавички, защото има технологии, които го различават) и по същия начин.

Първият микропроцесор беше Intel 4004, представен през 1971 г. Той не беше много мощен, тъй като всичко, което можеше да направи, беше да добавя и изважда и можеше да прави това само с 4 бита наведнъж. Но беше невероятно, че всичко беше на чип.

Микропроцесорът обикновено се помещава през определен гнездо на дънната платка на компютъра; и към която се добавя, за своята стабилна и правилна работа, охладителна система, която включва радиатор и вентилатори, които са отговорни за елиминирането на цялата излишна топлина, която радиаторът поглъща.

Между микропроцесорната капсула и радиатора обикновено се използва термична паста, за да се направи топлопроводимостта по-ефективна. В допълнение, на пазара има и други по-модерни и по-ефективни методи, като течно охлаждане или използване на пелиерни клетки за по-голямо охлаждане, въпреки че тези практики се използват почти изключително за овърклок.

За какво е микропроцесор?

Микропроцесорът е компонент, който изпълнява инструкциите и задачите, участващи в компютърната обработка и е "двигателят", който се стартира, когато включите компютъра. В компютърна система микропроцесорът е централното устройство, което изпълнява и управлява логическите инструкции, които се предават към него.

Микропроцесорът е проектиран да извършва типични операции като добавяне, изваждане, деление, умножение, комуникация между процесите и устройствата, управление на входа, изхода и други.

Той е съставен от интегрални схеми, които съдържат хиляди транзистори, в зависимост от мощността на оборудването.

Микропроцесорите обикновено се класифицират според броя на инструкциите, които могат да обработват в дадено време, тактовата честота, измерена в мегагерци, и броя на битовете, използвани за инструкция.

Микропроцесорът е проектиран да извършва аритметични и логически операции, които използват области за задържане на малък брой, наречени регистри.

Когато компютърът ви е включен, микропроцесорът получава първата инструкция за основна система за вход / изход (BIOS), която се доставя с компютъра като част от неговата памет.

След това BIOS или операционната система, която BIOS зарежда в паметта на компютъра, „задвижва“ микропроцесора, като го инструктира да го направи. Микропроцесор приема бинарните данни като вход и осигурява изход след обработка, съгласно инструкциите, съхранявани в паметта.

Какво е чип?

Чип се нарича още интегрална схема. Обикновено това е малко тънко парче силиций, върху което са ецвани транзисторите, съставляващи микропроцесора.

Един чип може да бъде голям колкото инч от едната страна и може да побере десетки милиони транзистори. Най-простите процесори могат да се състоят от няколко хиляди транзистора, гравирани върху чип от няколко квадратни милиметра.

Как работи микропроцесорът?

Изображение от уикипедия

Процесор е мозъкът на компютър, който в основата си се състои от аритметична и логическа единица (ALU), контролен блок и регистър матрица.

Както показва името му, ALU извършва всички аритметични и логически операции върху данните, получени от паметта или устройствата за въвеждане.

Регистрационната матрица се състои от поредица от регистри като акумулатор (A), B, C, D и т.н., който действа като временни местоположения на паметта за бърз достъп за обработка на данни.

От своя страна, управляващото устройство управлява потока от инструкции и данни в цялата система.

Така че основно микропроцесор взема входа от свързаните устройства, обработва го според инструкциите, дадени в паметта, и произвежда изхода.

Предимства на микропроцесора

• Ниска цена : микропроцесорите се предлагат на ниска цена благодарение на технологията на интегралната схема. Което намалява цената на компютърна система. Висока скорост : Микропроцесорните чипове могат да работят с много висока скорост благодарение на използваната в тях технология. Той е в състояние да изпълнява милиони инструкции в секунда. Малък размер : Поради широкомащабната и свръхмащабна технология за интегриране се произвежда микропроцесор със силно намален размер на повърхността. Това ще намали размера на цялата компютърна система. Универсален : Микропроцесорите са много гъвкави, един и същ чип може да се използва за редица приложения, като просто промените програмата (инструкции, съхранявани в паметта). Ниска консумация на енергия : Микропроцесорите обикновено се произвеждат с помощта на допълваща полупроводникова технология на метален оксид (CMOS), при която MOSFET (транзистори с полев ефект на метален оксид-полупроводник) работят в режими на насищане и изключване. Следователно консумацията на енергия е много ниска.

ПРЕПОРЪЧВАМЕ ВИ какво е Vcore и как можете да го настроите, за да намалите консумацията на процесора

• По-малко генериране на топлина : В сравнение с вакуумните тръбни устройства (термо-йонна клапа), полупроводниковите устройства не отделят толкова топлина. Надеждни : Микропроцесорите са много надеждни и степента на отказ е много по-ниска, тъй като се използва полупроводникова технология. Преносимо : Компютърни устройства или системи, направени от микропроцесори, могат да бъдат направени преносими поради малкия им размер и ниската консумация на енергия.

Общи термини, използвани в микропроцесора

За да разберете как работи един микропроцесор, е полезно да погледнете вътре и да научите за логиката, използвана за създаването му. В процеса можете също да научите за родния език на микропроцесора и много от нещата, които инженерите могат да направят, за да увеличат скоростта на процесор.

Ето някои общи термини, използвани в областта на микропроцесорите:

Автобусът

Шината е съвкупност от проводници, предназначени за предаване на данни, адреси или управление на информация към различни елементи на микропроцесора. Обикновено един микропроцесор ще има 3 типа шини: Data Bus, Control Bus и Address Bus. 8-битов процесор ще използва шина с 8 бита.

Инструкция набор

Наборът от инструкции е групата от команди, които микропроцесорът може да разбере. Комплектът инструкции е интерфейс между хардуер и софтуер. Инструкция инструктира процесора да смени съответните транзистори, за да извърши някаква обработка на данни. Например ADD A, B; използва се за добавяне на две числа, съхранени в регистрите A и B.

Дължина на думата

Дължината на думата е броят битове на вътрешната шина на процесора или е броят битове, които процесорът може да обработи наведнъж.

Например, 8-битов процесор ще има 8-битова шина за данни, 8-битови регистри и ще обработва по 8 бита наведнъж. За да извършите по-високи битови операции (32 или 16 бита), ще го разделите на серия от 8 битови операции.

Кеш памет

Кешът е памет с произволен достъп, вградена в процесора. По този начин процесорът може да получи достъп до данните в кеш паметта по-бързо, отколкото при нормална RAM памет. Известен също като "CPU памет." Кешът се използва за съхранение на данни или инструкции, които често се позовават от софтуера или програмата по време на работа. Това ще увеличи общата скорост на операцията.

Тактова честота

Микропроцесорите използват часовник сигнал за контрол на скоростта, с която се изпълняват инструкциите, синхронизират други вътрешни компоненти и контролират прехвърлянето на данни между тях. Следователно, тактовата честота се отнася до скоростта, с която микропроцесор изпълнява инструкциите. Обикновено тя се измерва в херц и се изразява в мегагерц (MHz), гигагерц (GHz) и т.н.

Микропроцесорна класификация

Микропроцесорите могат да бъдат класифицирани, както следва:

Дължина на думата

Въз основа на дължината на думата на процесора можем да имаме 8-битови, 16-битови, 32-битови и 64-битови процесори.

RISC - Намален набор от инструкции

RISC е вид микропроцесорна архитектура, която използва малък, много оптимизиран набор от инструкции с общо предназначение, а не по-специализиран набор от инструкции, както се намира в други компоненти.

ПРЕПОРЪЧВАМЕ ВИ Как да проверите температурата на процесора

RISC предлага висока производителност спрямо противоположната си CISC архитектура. В процесор изпълнението на всяка инструкция изисква специална схема за зареждане и обработка на данните. Следователно, намалявайки инструкциите, процесорът ще използва прости вериги и по-бърза работа.

Тези микропроцесори имат:

• Прост набор от инструкции По-големи програми Състои се от голям брой регистри Проста процесорна схема (малък брой транзистори) Повече използване на RAM инструкции с фиксирана дължина Обикновени режими на адресиране Обикновено се задава броят на тактовите цикли за изпълнение на инструкция

CISC - Комплексна инструкция

CISC е микропроцесорна архитектура, противопоставена на RISC. Прави се за намаляване на броя инструкции за една програма, игнорирайки броя цикли на инструкция. По този начин сложните инструкции се преобразуват директно в хардуер, което прави процесора по-сложен и бавен за работа.

Тази архитектура е предназначена да намали разходите за памет, като намали продължителността на програмата.

Тези микропроцесори имат:

• Сложен набор инструкции Най-малка програма По-малък брой регистри Сложна процесорна верига (повече транзистори) Малко използване на RAM Инструкции с променлива дължина Разнообразие от режими за адресиране Променлив брой цикли на часовника за всяка инструкция

Специални процесори

Има някои процесори, които са проектирани да се справят с някои специфични функции:

• DSP (цифрови сигнални процесори) копроцесори: процесори, използвани във връзка с основен процесор (математически копроцесор 8087, използван с 8086) входно / изходни процесори, компютър: микропроцесор със собствена локална памет

ПРЕПОРЪЧВАМЕ ВИ кой процесор да избера за моя нов компютър?

И накрая, микропроцесорът е най-важната единица в компютърната система и е отговорен за обработката на уникалния набор от инструкции и процеси, следователно е важно да се анализира кои са най-добрите микропроцесори днес, за да направите добър избор. Тези подробности, които коментирахме, са на процесор, но са основни, за да разберем как работи процесор от преди 20 - 30 години. В момента има много повече функции, които ви каним да проучите. Какво мислите за нашата статия? Очакваме вашите коментари!