Co to jest i do czego służy mikroprocesor lub procesor?

Mikroprocesor, zwany także jednostką centralną lub procesorem, jest kompletnym silnikiem obliczeniowym, który jest wytwarzany na pojedynczym chipie krzemowym. Jest również znany jako serce każdego normalnego komputera, czy to komputera stacjonarnego, serwera czy laptopa.

Chcesz dowiedzieć się więcej na ten temat? Nie przegap naszego interesującego artykułu!

Indeks treści

Co to jest mikroprocesor?

Z pewnością mikroprocesor, którego używasz na komputerze, to Pentium, AMD Ryzen lub jedna z generacji Intel Core i3, i5, i7 lub i9. Są to najpopularniejsze procesory… ale tak naprawdę wszystkie robią „w przybliżeniu to samo” (zostawiam to w cudzysłowie, ponieważ istnieją technologie, które je różnicują) i w ten sam sposób.

Pierwszym mikroprocesorem był Intel 4004, wprowadzony na rynek w 1971 roku. Nie był bardzo wydajny, ponieważ wszystko, co mógł zrobić, to dodawać i odejmować, i mógł to robić tylko z 4 bitami na raz. Ale to było niesamowite, że wszystko było na chipie.

Mikroprocesor jest zwykle umieszczony w specjalnym gnieździe na płycie głównej komputera; i do którego dodano, dla jego stabilnej i poprawnej pracy, układ chłodzenia, który obejmuje radiator i wentylatory, które są odpowiedzialne za wyeliminowanie całego nadmiaru ciepła, które pochłania radiator.

Pomiędzy kapsułką mikroprocesora a radiatorem powszechnie stosuje się pastę termiczną, aby zwiększyć przewodność cieplną. Ponadto na rynku dostępne są inne, bardziej nowoczesne i wydajniejsze metody, takie jak chłodzenie cieczą lub zastosowanie ogniw Peltiera do większego chłodzenia, chociaż praktyki te są stosowane prawie wyłącznie do podkręcania.

Do czego służy mikroprocesor?

Mikroprocesor to element, który wykonuje instrukcje i zadania związane z przetwarzaniem komputera i jest „silnikiem” uruchamianym po włączeniu komputera. W systemie komputerowym mikroprocesor jest jednostką centralną, która wykonuje i zarządza przekazanymi do niego instrukcjami logicznymi.

Mikroprocesor jest zaprojektowany do wykonywania typowych operacji, takich jak dodawanie, odejmowanie, dzielenie, mnożenie, komunikacja między urządzeniami i urządzeniami, wprowadzanie danych, zarządzanie wyjściami i inne.

Składa się z układów scalonych, które zawierają tysiące tranzystorów, w zależności od mocy urządzenia.

Mikroprocesory są ogólnie klasyfikowane według liczby instrukcji, które mogą przetworzyć w danym czasie, częstotliwości zegara mierzonej w megahercach i liczby bitów użytych na instrukcję.

Mikroprocesor jest zaprojektowany do wykonywania operacji arytmetycznych i logicznych, które wykorzystują małe obszary przechowywania zwane rejestrami.

Gdy komputer jest włączony, mikroprocesor otrzymuje pierwszą instrukcję podstawowego systemu wejścia / wyjścia (BIOS), która jest dołączona do komputera jako część jego pamięci.

Następnie BIOS lub system operacyjny ładowany przez BIOS do pamięci komputera „napędza” mikroprocesor, polecając mu to zrobić. Mikroprocesor przyjmuje dane binarne jako dane wejściowe i zapewnia dane wyjściowe po przetworzeniu, zgodnie z instrukcjami zapisanymi w pamięci.

Co to jest chip?

Układ scalony jest również nazywany układem scalonym. Zasadniczo jest to niewielki, cienki kawałek krzemu, na którym wytrawiono tranzystory tworzące mikroprocesor.

Układ z jednej strony może mieć rozmiar nawet jednego cala i może pomieścić dziesiątki milionów tranzystorów. Najprostsze procesory mogą składać się z kilku tysięcy tranzystorów wygrawerowanych na układzie kilku milimetrów kwadratowych.

Jak działa mikroprocesor?

Obraz z wikipedii

Procesor to mózg komputera, który zasadniczo składa się z jednostki arytmetycznej i logicznej (ALU), jednostki sterującej i macierzy rejestrów.

Jak sama nazwa wskazuje, ALU wykonuje wszystkie operacje arytmetyczne i logiczne na danych otrzymanych z pamięci lub urządzeń wejściowych.

Matryca rejestrów składa się z szeregu rejestrów, takich jak akumulator (A), B, C, D itd., Które działają jako tymczasowe lokalizacje pamięci szybkiego dostępu do przetwarzania danych.

Ze swojej strony jednostka sterująca zarządza przepływem instrukcji i danych w całym systemie.

Zasadniczo mikroprocesor pobiera dane wejściowe z podłączonych urządzeń, przetwarza je zgodnie z instrukcjami podanymi w pamięci i generuje dane wyjściowe.

Zalety mikroprocesora

• Niski koszt : mikroprocesory są dostępne po niskich kosztach dzięki technologii układów scalonych. Co zmniejsza koszt systemu komputerowego. Wysoka prędkość : Układy mikroprocesorowe mogą pracować z bardzo dużą prędkością dzięki zastosowanej technologii. Jest w stanie wykonać miliony instrukcji na sekundę. Mały rozmiar : Ze względu na technologię integracji na dużą i bardzo dużą skalę, mikroprocesor jest wytwarzany ze znacznie zmniejszonym rozmiarem powierzchni. Zmniejszy to rozmiar całego systemu komputerowego. Wszechstronność : mikroprocesory są bardzo wszechstronne, ten sam układ może być wykorzystywany w wielu aplikacjach, po prostu zmieniając program (instrukcje przechowywane w pamięci). Niskie zużycie energii : Mikroprocesory są zazwyczaj wytwarzane przy użyciu uzupełniającej technologii półprzewodników z tlenku metalu (CMOS), w której tranzystory MOSFET (tranzystory polowe z tlenku metalu-półprzewodnika) pracują w trybach nasycenia i odcięcia. Dlatego zużycie energii jest bardzo niskie.

ZALECAMY Co to jest Vcore i jak można go dostosować, aby obniżyć zużycie procesora

• Mniejsze wytwarzanie ciepła : W porównaniu do lampowych urządzeń próżniowych (zawór termojonowy), urządzenia półprzewodnikowe nie emitują tyle ciepła. Niezawodność : mikroprocesory są bardzo niezawodne, a wskaźnik awaryjności jest znacznie niższy, ponieważ stosowana jest technologia półprzewodnikowa. Przenośne : Urządzenia lub systemy komputerowe wykonane z mikroprocesorów mogą być przenośne ze względu na ich małe rozmiary i niskie zużycie energii.

Typowe terminy używane w mikroprocesorze

Aby zrozumieć, jak działa mikroprocesor, pomocne jest zajrzenie do środka i poznanie logiki użytej do jego utworzenia. W trakcie tego procesu można również dowiedzieć się o języku ojczystym mikroprocesora i wielu rzeczach, które inżynierowie mogą zrobić, aby zwiększyć szybkość procesora.

Oto kilka popularnych terminów używanych w dziedzinie mikroprocesorów:

Autobus

Magistrala to zestaw przewodów przeznaczony do przesyłania danych, adresów lub informacji sterujących do różnych elementów mikroprocesora. Zwykle mikroprocesor będzie miał 3 typy magistral: magistralę danych, magistralę sterującą i magistralę adresową. 8-bitowy procesor użyje 8-bitowej magistrali.

Zestaw instrukcji

Zestaw instrukcji to grupa poleceń, które mikroprocesor może zrozumieć. Zestaw instrukcji jest interfejsem między sprzętem a oprogramowaniem. Instrukcja instruuje procesor, aby zmienił odpowiednie tranzystory, aby wykonać pewne przetwarzanie danych. Na przykład DODAJ A, B; służy do dodawania dwóch liczb przechowywanych w rejestrach A i B.

Długość słowa

Długość słowa to liczba bitów na wewnętrznej szynie danych procesora lub liczba bitów, którą procesor może przetworzyć jednocześnie.

Na przykład 8-bitowy procesor będzie miał 8-bitową szynę danych, 8-bitowe rejestry i będzie przetwarzał 8 bitów jednocześnie. Aby wykonać wyższe operacje bitowe (32 lub 16 bitów), podzielisz to na serię 8 bitowych operacji.

Pamięć podręczna

Pamięć podręczna to pamięć o swobodnym dostępie wbudowana w procesor. W ten sposób procesor może uzyskać dostęp do danych w pamięci podręcznej szybciej niż w przypadku zwykłej pamięci RAM. Znany również jako „pamięć procesora”. Pamięć podręczna służy do przechowywania danych lub instrukcji, do których często odwołuje się oprogramowanie lub program podczas pracy. Zwiększy to ogólną szybkość operacji.

Częstotliwość zegara

Mikroprocesory wykorzystują sygnał zegarowy do kontrolowania prędkości wykonywania instrukcji, synchronizowania innych komponentów wewnętrznych i kontroli przesyłania danych między nimi. Dlatego szybkość zegara odnosi się do prędkości, z jaką mikroprocesor wykonuje instrukcje. Zasadniczo jest mierzony w hercach i wyrażany w megahercach (MHz), gigahercach (GHz) itp.

Klasyfikacja mikroprocesorowa

Mikroprocesory można sklasyfikować następująco:

Długość słowa

Na podstawie długości słowa procesora możemy mieć procesory 8-bitowe, 16-bitowe, 32-bitowe i 64-bitowe.

RISC - Zredukowany zestaw instrukcji

RISC jest rodzajem architektury mikroprocesorowej, która wykorzystuje mały, wysoce zoptymalizowany zestaw instrukcji, a nie bardziej wyspecjalizowany zestaw instrukcji, jak w innych komponentach.

ZALECAMY Jak sprawdzić temperaturę procesora

RISC oferuje wysoką wydajność w porównaniu do swojej przeciwnej architektury CISC. W procesorze wykonanie każdej instrukcji wymaga specjalnego obwodu do ładowania i przetwarzania danych. Dlatego, zmniejszając instrukcje, procesor użyje prostych obwodów i przyspieszy działanie.

Te mikroprocesory mają:

• Prosty zestaw instrukcji Większe programy Składa się z dużej liczby rejestrów Prosty obwód procesora (mała liczba tranzystorów) Większe wykorzystanie pamięci RAM Instrukcje o stałej długości Proste tryby adresowania Zwykle ustawiana jest liczba cykli zegara do wykonania instrukcji

CISC - złożony zestaw instrukcji

CISC to architektura mikroprocesorowa w przeciwieństwie do RISC. Ma to na celu zmniejszenie liczby instrukcji na program, ignorując liczbę cykli na instrukcję. W ten sposób złożone instrukcje są konwertowane bezpośrednio na sprzęt, co czyni procesor bardziej złożonym i powolnym w działaniu.

Ta architektura została zaprojektowana w celu zmniejszenia kosztów pamięci, skracając czas trwania programu.

Te mikroprocesory mają:

• Złożony zestaw instrukcji Najmniejszy program Mniejsza liczba rejestrów Złożony obwód procesora (więcej tranzystorów) Niewielkie użycie pamięci RAM Instrukcje o zmiennej długości Różne tryby adresowania Zmienna liczba cykli zegara dla każdej instrukcji

Specjalne procesory

Istnieje kilka procesorów zaprojektowanych do obsługi określonych funkcji:

• Koprocesory DSP (cyfrowe procesory sygnałowe): procesory używane w połączeniu z głównym procesorem (koprocesor matematyczny 8087 używany z 8086) Procesory I / O Transport: mikroprocesor z własną pamięcią lokalną

POLECAMY Który procesor wybrać dla mojego nowego komputera?

Wreszcie mikroprocesor jest najważniejszą jednostką w systemie komputerowym i jest odpowiedzialny za przetwarzanie unikalnego zestawu instrukcji i procesów, dlatego konieczne jest przeanalizowanie, które obecnie są najlepszymi mikroprocesorami, aby dokonać dobrego wyboru. Te szczegóły, które skomentowaliśmy, dotyczą procesora, ale są podstawowe, aby zrozumieć, jak działa procesor sprzed 20-30 lat. Obecnie dostępnych jest wiele innych funkcji, które zapraszamy do zbadania. Co sądzisz o naszym artykule? Czekamy na Wasze komentarze!