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, morate ugotoviti, 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;
• Opravite operacije obdelave informacij.

Naprave, vključene v procesor

Trenutno je CPU posebno integrirano vezje.

Naprave, ki sestavljajo procesor, so:

• Register;
• Predpomnilnik;
• Avtobusi za podatke in naslove;
• ALU (enota za aritmetično logiko);
• Matematični koprocesor.

Registriraj se

To je blok celic pomnilnika, ki tvorijo ultra-hiter RAM znotraj CPU-ja. Sam se uporablja in ni na voljo programerjem. Količina pomnilnika je le nekaj sto bajtov.

Registri procesorjev so razdeljeni na dve vrsti: splošni in posebni.

Registri 1. vrste se uporabljajo, kadar se izvajajo logične in aritmetične operacije ali operacije takih dodatnih ukazov, kot so SSE, MMX itd.

Registri druge vrste vsebujejo sistemske podatke, potrebne za delovanje procesorja. Ti vključujejo kontrolne registre, 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 sestavljajo procesor, 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 neuspešnih zadetkov predpomnilnika in skupnim številom zahtev procesorja v pomnilnik, ki se imenuje ocena zadetka.

ALU

Čeprav imajo nekatere naprave, ki so del procesorja, lasten pomnilnik, je ALU posebna kombinacijska shema brez elementov svojega lastnega spomina. Njegov namen je izvajanje najpomembnejših operacij procesa obdelave podatkov:

• Sprejema 2 vhoda za 2 vhoda (vsebina 2 registrov itd.);
• Oblikuje in izpisuje izhodno operacijo.

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

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

Podatkovni in naslovni avtobusi

Te naprave, ki so del procesorja, so nizi prevodnikov. Prvi izmed njih je namenjen prenosu naslova spominske lokacije, v katero so poslani podatki. Za vsakega od njih se prenaša 1 bit. Ustreza 1 številki na naslovu. Povečanje števila vodnikov, ki se uporabljajo 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 bitni pas s številom pasov, je naslovna vodila povezana z ulično ali hišno številčnico. Število njegovih vrstic je enako številu števk (znakov) v hišni številki. Tako, če so na določeni ulici hišne številke sestavljene iz več kot dveh decimalnih mest, 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 vodili so neodvisni, oblikovalci čipov pa izberejo svoje bitne globine po lastni presoji. Hkrati je v podatkovni avtobusu več števk, temveč bolj 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 pomeni 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 mnogi proizvajalci to storili na podlagi preudarkov 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 prilagodljivi magnetni diski ;
• Napajalna enota;
• Pomnilnik;
• Kompaktni disk in dvd pogoni;
• Priključki (pristanišča) 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 njenega normalnega delovanja. Trenutno strokovnjaki napovedujejo, da bo v prihodnjih desetletjih pomemben del predelovalca precej spremenjen. To je posledica dejstva, da bo tehnološki proces zastarel, kvantni računalniki, biološki računalniki itd. Bodo nadomestili običajen računalnik.