Protsessorning murakkab printsipi haqida mashhur. Protsessor qanday ishlaydi? Protsessor nima? Kompyuterning muhim elementlaridan biri bu kompyuterning tezligi uchun javob beradigan protsessor

Protsessorning murakkab printsipi haqida mashhur. Protsessor qanday ishlaydi? Protsessor nima? Kompyuterning muhim elementlaridan biri bu kompyuterning tezligi uchun javob beradigan protsessor. Yillar davomida amalga oshirilgan texnik taraqqiyot, ekranda tasvirni yaratadigan butun bir milliard tranzistorga ulanish imkoniga ega bo'lishiga olib keldi. Kompyuterlarning imkoniyatlari juda zo'r. Biroq, kompyuter qaysi maqsadda ishlatilishidan qat'iy nazar, bularning barchasi protsessor natijasidir. Protsessor foydalanuvchidan va dasturlardan buyruqlar yig'adi, ularni qayta ishlaydi va shaxsiy kompyuterning zarur elementlariga yuboradi. Protsessorni kompyuter miyasi deb atash mumkin. Bu vazifalarni bajarish uchun doimiy ravishda raqamlarni qayta ishlaydigan boshqaruv markazi. Komponentlar Zamonaviy protsessor bir nechta turdagi uskunalarni o'z ichiga oladi. Aktuatorlar hisoblash uchun mo'ljallangan. Ijro etuvchi uskunalar buyruqlarni to'g'ri tanib olishlari va ma'lumotlarni qayta ishlashi uchun boshqaruv elementlari talab qilinadi. Ro'yxatdan o'tish subtotallarni saqlash uchun mo'ljallangan. Deyarli barcha buyruqlar registr ma'lumotlaridan foydalanadi. Axborot avtobusi protsessorni kompyuterning qolgan apparatlari bilan birlashtirish funktsiyalarini bajaradi. Fayllarni markaziy protsessorga uzatadigan va hisob-kitob natijalarini aks ettiradigan avtobus. Protsessor keshi protsessor tez-tez ishlatiladigan ko'rsatmalar va fayllarga tez o'tishi uchun talab qilinadi. Bu markaziy protsessorning kristalida joylashgan yuqori tezkor xotira. Shuningdek, protsessorda maxsus hisob-kitoblar uchun zarur bo'lgan qo'shimcha modullar mavjud. Chastotani Shaxsiy kompyuterning tezligi to'g'ridan-to'g'ri markaziy protsessorning chastotasiga bog'liq, megagerts bilan o'lchanadi. CPU va avtobuslar uchun impulslar anakartda joylashgan kvarts rezonatoriga asoslangan soat generatori tomonidan yaratilgan. Rezonatorning asosiy elementi kvarts kristalidir, u qalay ramkaga kiritilgan. Voltaj ostida kristallda elektr tebranishlari paydo bo'ladi. Ularning chastotasi kristall shakli va o'lchamiga qarab o'zgaradi. Keyin signal generatorga uzatiladi, u erda bir yoki bir nechta chastotalarning tartibli impulslariga aylantiriladi, agar avtobuslar har xil chastotali bo'lsa. Soat chastotasi kompyuterning barcha elementlarini sinxronlashtirishga mo'ljallangan. Bu shuni anglatadiki, uzatuvchi uskunalar qabul qiluvchi uskunalar bilan bir vaqtda ishlaydi. Bunga barcha jihozlar bitta signal ustida ishlaganda erishiladi, bu esa barcha elementlarni bir-biriga bog'lab, butunlikni olishga imkon beradi. CPU uchun eng kichik vaqt birligi bu tsikl. Har qanday harakat kamida bitta o'lchovni talab qiladi. Operativ xotira bilan ma'lumot almashish bir necha soat sikllarida amalga oshiriladi, ularga bo'sh tsikllar ham kiradi. Turli xil jamoalarga o'zlarining soat tsikllari kerak, shuning uchun shaxsiy kompyuterlarni faqat chastotasi bilan taqqoslash juda to'g'ri qaror emas. Teng parametrlar bilan shaxsiy kompyuterni chastota bo'yicha taqqoslash mumkin. Ammo bu juda ehtiyotkorlik bilan amalga oshirilishi kerak, chunki unga turli omillar ta'sir qilishi mumkin. Natijada, chastotasi past bo'lgan kompyuter yuqori chastotali kompyuterga qaraganda tezroq ishlashi mumkin. CPU samaradorligini yana nima aniqlaydi Ko'pgina hollarda, bu zudlik bilan qayta ishlanadigan tarkibiy qismlarning ısırığıyla belgilanadi. Protsessor uchta asosiy elementni o'z ichiga oladi, ular uchun asosiy ko'rsatkich - bu tishlash. Bu ma'lumot almashish avtobusi, o'rnatilgan registrlar va xotira manzillari shinasi. Siz chastotani qancha oshirishingiz mumkin? CPU chastotasini chastotani oshirish orqali osongina oshirish mumkin. Biroq, chip qizib ketishi mumkinligini unutmang. Chastotani ko'tarish bilan protsessorning energiya sarfi va isishi oshadi. Bundan tashqari, chastotani oshirish elektromagnit parazit darajasini oshirishi mumkin. Boshqacha qilib aytganda, chastotani oshirish protsessor samaradorligini oshirmaydi. Ma'lumotlar avtobusi Bu ma'lumot almashish uchun mo'ljallangan ulanishlar. Avtobusda zudlik bilan keladigan signallarning soni ma'lum bir vaqt ichida harakatlanishi mumkin bo'lgan ma'lumotlarning miqdoriga ta'sir qiladi. Yaxshilab tushunish uchun shinaning tishlashini yo'llar bilan avtomagistralga tenglashtirish mumkin. Ularning aksariyati o'tkazuvchanlikni oshiradi. Avtobus kengligi Yuqorida aytib o'tilganidek, ushbu parametr avtomobil yo'li sifatida namoyish etilishi mumkin. Agar bitta yo'l bo'lsa, unda tarmoqli kengligi yomon bo'ladi. O'tkazish qobiliyatini oshirish uchun har ikki yo'nalishda ham o'tkazuvchanlikni qo'shishingiz kerak. 16-bitli avtobusni ikki qatorli magistral deb hisoblash mumkin, chunki avtobus ma'lum vaqt ichida ikki baytli ma'lumotlarni uzatishi mumkin. Manzil avtobusi Ushbu element xotira bo'limi manzili ko'chiriladigan, ma'lumot yoziladigan va o'qiladigan ulanishlar to'plamidir. Axborot avtobusi printsipiga ko'ra, bu erda har bir ulanish orqali manzilning bit qismi bitta raqamga to'g'ri keladi. Ulanishlarning ko'payishi protsessorda ko'proq xotira bo'limlari mavjud bo'lishiga olib keladi. Manzil avtobusini binolarni raqamlash tizimi deb tasavvur qilish mumkin. Avtobusdagi qatorlar soni bino sonidagi raqamlar soniga to'g'ri keladi. Agar bino raqamida 2 raqamdan ko'p bo'lmagan ruxsat berilsa, u holda binolar soni yuzdan oshmaydi. Agar raqamga bitta raqamni qo'shsangiz, manzillar soni 103 ga ko'payadi. Shaxsiy kompyuterda binar hisoblash tizimi qo'llaniladi, shuning uchun xotira hujayralarining soni 2 ga teng. Avtobus manzili va ma'lumotlari bir-biriga bog'liq emas, shuning uchun ishlab chiquvchilar ularni xohlagancha bit tezligiga o'rnatadilar. Ushbu ko'rsatkich eng muhimlaridan biridir. Ma'lum bo'lishicha, ma'lumotlar uzatish shinasidagi bitlar soni protsessorning bir soat tsiklida ishlashi mumkin bo'lgan ma'lumotlarning miqdorini belgilaydi va manzil shinasining bitligi uning ishlashi mumkin bo'lgan xotira hajmidir. Ichki registrlar Markaziy protsessor ma'lum bir vaqt ichida qayta ishlashi mumkin bo'lgan ma'lumotlar miqdori o'rnatilgan registrlarning hajmi. Bu juda yuqori tezlikda ishlaydigan protsessor, bu ma'lumotni va noto'g'ri hisoblashlarning oraliq natijalarini saqlash uchun ishlatilishi mumkin. Masalan, protsessor ikkita registrning raqamlarini qo'shishi va javobni uchinchisiga o'tkazishi mumkin. Nima uchun protsessor isitiladi Har bir protsessorda ko'plab kichik tranzistorlar mavjud. Ularning soni soat tezligiga va quvvat sarfiga ta'sir qiladi. Laptop protsessorlari kam quvvat sarf qiladilar. Kompyuter protsessorlari kattaroq tartibni iste'mol qilishga qodir. Natijada, katta miqdorda issiqlik hosil bo'ladi, uni protsessordan olib tashlash kerak. Buning uchun maxsus sovutish tizimidan foydalanish kerak. Elektr sarfini kamaytirishning bir necha usullari mavjud. Ba'zi modullar o'chishi mumkin, protsessorga yuk kamayishi bilan chastota va kuchlanish pasayadi. Bundan tashqari, protsessor tarkibiy qismlarini qisqartirishingiz mumkin. Ammo ingichka elementlarning sezilarli kamchiliklari bor - ular ichida qochqinlar va pikaplar paydo bo'ladi. Bu issiqlik hosil qiladi. Bundan tashqari, zamonaviy materiallardan foydalanish mumkin. Bundan tashqari, past voltajda ishlaydigan protsessorlar mavjud. Bunday holda, quvvatning o'zgarishi to'g'ridan-to'g'ri voltajga bog'liq. Voltaj 10% ga kamayganda, energiya sarfi 20% ga kamayadi. Qanday qilib protsessor samaradorligini oshirish mumkin Hisoblash tezligini oshirish uchun bir nechta texnologiyalardan foydalanish mumkin. RAM va xotiraga kirishni tezlashtirish kerak. Agar protsessor xotiradan tezda ma'lumot va buyruqlarni qabul qilsa, u holda bo'sh vaqtga oz vaqt sarflanadi. Ma'lum bo'lishicha, yuqori tezlikda ishlaydigan avtobus kompyuter tezligini oshiradi. Bundan tashqari, tezkor keshga ega bo'lishingiz kerak. Protsessorlar o'zlarining hisob-kitoblari natijalarini xotiralarida saqlaydilar. Kesh chastotasi protsessor chastotasiga teng, shuning uchun u RAMdan tezroq ishlaydi. Ko'pgina protsessorlarning uchta kesh darajasi mavjud. L1 darajasi eng tezkor, ammo hajmi eng kichik. L2 va L3 darajalari ancha katta, ammo shu bilan birga ular ancha past tezlikda ishlaydi, ammo baribir RAMga qaraganda tezroq ishlaydi. Axborot va buyruqlar tezda keshdan uzatiladi, bu esa protsessorni iloji boricha yuklaydi va shu bilan birga RAMdan ma'lumotlarni kutib, bekor turishning hojati yo'q. Agar protsessorda o'z keshi etishmasa, u operativ xotira yoki qattiq disk bilan ishlaydi, bu esa kompyuterning unumdorligini sezilarli darajada pasaytiradi. Ma'lum bo'lishicha, katta xotira hajmi juda muhim parametrdir. Konveyerni qayta ishlash. Ko'rsatmalarni bajarish tezligini oshirish uchun protsessorlar ularda quvurlarni yaratadilar, unda protsessorning turli elementlarida ko'rsatmalarning tartibli bajarilishi amalga oshiriladi. Ushbu usulning afzalligi shundaki, quvur liniyasi bilan protsessor ma'lum bir vaqt oralig'ida bitta buyruqni emas, balki bir nechta - quvur liniyasi hisoblab chiqilgan vaqtgacha bajaradi. Quvur liniyasining uzunligi soat chastotasi hajmiga ta'sir qiladi. Ammo uzoq quvur liniyasi har doim ham afzalliklarga ega emas, chunki kodni qayta ishlash jarayonida oldindan yuklashda xatolik yuzaga kelganda yoki ba'zi bir holatlar yuz berganda, protsessor barcha ma'lumotlarni quvur liniyasidan chiqarib yuborishi va qayta yuklashi kerak, bu esa ish vaqtini oshiradi. Bundan tashqari, siz buyruqlar va ma'lumotlarni oldindan yuklab olishingiz mumkin. Bunday holda, biron bir buyruqni bajarishda protsessor keyingi buyruqlarni oldindan aytib berishga harakat qiladi. Bu quvur liniyasini tezroq yuklashga imkon beradi, chunki oldingi buyruqlar bajarilishini kutishning hojati yo'q. Agar tanlangan buyruqlar noto'g'ri bo'lib chiqsa, kerakli buyruqlar va ma'lumotlarni qayta qidirish kerak, shu bilan konveyer to'liq tozalanadi va yana yuklanadi. Parallel hisoblash. Zamonaviy kompyuterlar bir nechta yadrolarga ega bo'lishi mumkin, bu operatsion tizimda bir nechta protsessorlarni simulyatsiya qilishi mumkin. Agar kompyuter dasturi parallel hisoblashni qo'llab-quvvatlashga qodir bo'lsa, ularni darhol bajarish mumkin. Ammo ko'p yadroli protsessorlarning ma'lum bir kamchiliklari bor - yuqori quvvat sarfi, bu tez va kuchli isitishga olib keladi, bu esa yaxshi sovutish tizimini talab qiladi. Multimedia kontenti bilan ishlash algoritmlari ham muhimdir. Ko'pgina hollarda ushbu algoritmlar SIMD printsipi asosida ishlaydi. Ushbu texnologiyaga ega protsessorlar bir xil ko'rsatmalarning bir necha marta bajarilishini talab qiladigan ma'lumotlarni tezda qayta ishlashga qodir. Buning uchun videoni ijro etish va grafik ishlov berish mos keladi. U hali ham qanday ishlaydi Protsessor qanday ishlashini ko'rib chiqishga arziydi. Quyida ushbu jarayonning tavsifi keltirilgan, ammo u soddalashtiriladi, chunki faqat texnik xususiyatlarga ega bo'lmagan katta elementlarning funktsiyalari ko'rsatiladi. Buyruqni olgandan so'ng protsessor ishlay boshlaydi. Buyruqning joylashuvi manzili haqida tasavvurga ega bo'lgan blok blok uni birinchi darajadagi keshda topishga harakat qiladi. Agar u yo'q bo'lsa, u birinchi darajadan kattaroq kattaroq bo'lgan ikkinchi darajali keshga o'tadi. Agar bu erda yo'q bo'lsa, u keshning uchinchi darajasiga o'tadi. Agar unda buyruq bo'lmasa, protsessor uni avtobus orqali RAMdan yuklaydi, shu bilan birga barcha keshlariga joylashtiradi. Buyruqni bajarish uchun zarur bo'lgan ma'lumotlar xuddi shu tarzda yuklanadi. Keyin jamoa namuna bo'limi yordamida dekoderga o'tadi. Ushbu tugun katta buyruqlarni kichikroq sonlarga bo'lish uchun talab qilinadi, bajariladigan qurilmalardagi har bir operatsiya bitta tsiklda amalga oshiriladi. Dekoder kichik harakatlarning tayyorlangan tartibini dekodlangan ko'rsatmalar xotirasiga o'tkazadi. Keyin blokni olib kelish uchun yana bitta buyruq kerak. Buning uchun boshqa buyruqni va ma'lumotni qaerdan olish kerakligini tushunish uchun prefetch bloki ishlatiladi. Amallar tartibini tahlil qilgach, u keyingi buyruqni aniqlay oladi. Keyin rejalashtiruvchi dekodlangan ko'rsatmalar xotirasidan bir nechta operatsiyalarni tanlaydi va ularning bajarilish tartibini bilib oladi. Agar ba'zi buyruqlarning hisob-kitoblari boshqalarning natijalariga ta'sir qilmasa, ularni parallel bajarish vositalarida bajarish mumkin. CPU yadrosida shunga o'xshash bir nechta modul mavjud. Ushbu bosqichda prefetch xatosi aniqlanishi mumkin. Masalan, bajarilgan harakat shartli filial buyrug'i, keyin prefetch bloki, buyruqni bajarish paytida registr qiymatini bilish imkoniyatiga ega bo'lmasdan, xato bilan filial tugallangan deb hisoblaydi va olib blokni boshqa buyruqning noto'g'ri manzilini beradi. Xuddi shunday holat ham ma'lumotni oldindan yuklab olish bilan sodir bo'ladi. Agar ma'lumotni yuklash buyrug'ini bajarish paytida registrlar ma'lumot manziliga ega bo'lsa, oldindan yuklash paytidan farq qiladigan bo'lsa, unda xato paydo bo'ladi, chunki keshda noto'g'ri fayllar mavjud. Shundan so'ng, quvur liniyasi qayta o'rnatiladi va xato blokirovkasidan oldin buyruq uchun olib kelish bloki qayta so'raladi. Quvurni qayta tiklash va yuklash buyruqni qayta ishlash vaqtining ko'payishiga olib keladi. Agar ish paytida ko'plab prefetch xatolari yuzaga kelsa, protsessorning ishlashi sezilarli darajada pasayadi. Biroq, zamonaviy protsessorlarda oldindan yuklash 95% samaradorlikda ishlaydi. Agar buyruq quvur liniyasidan chiqishda to'g'ri bajarilgan bo'lsa, unda olingan natija keshda saqlanadi va keyin protsessor operativ xotirasiga o'tkaziladi. Printsipial jihatdan oddiy foydalanuvchi protsessorlar va ular qanday ishlashi haqida bilishi kerak bo'lgan narsa. Protsessor kompyuterda qanday ishlaydi? Tugmachani bosganingizda elektr uzatish simlari orqali klaviatura boshqaruvchisiga o'tadi. Bu har kimga tushunarli. Ammo keyin eng qiyin qism keladi. Bundan tashqari, jarayonlarning mohiyatini tushunish uchun uzilish tushunchasini kiritish kerak. Interrupt - bu signalga javob berishga tayyor bo'lish uchun protsessorga signal yuborish jarayoni. Protsessor, agar bu signal qabul qilinsa, amaldagi ishni tugatadi va to'xtatilgan buyruq bajarilgandan so'ng unga qaytadi. Uzilishlar turli xil qurilmalar yoki dasturlardan kelib chiqishi mumkin: disk, Windows-da ishlaydigan dastur, klaviatura va sichqoncha va boshqalar. Interrupt mexanizmini amalga oshirish protsessor arxitekturasining ajralmas qismidir. Ammo bizning qo'chqorlarimizga qaytsak. Shunday qilib, tugmachani bosib, biz ushbu uzilishning 16 ta so'rov satri bo'ylab klaviaturadan signal yuboramiz, ular "irks" ( IRQ - uzilgan so'rovlar liniyalari). Aytgancha, ularning ettitasi ushbu mexanizm uchun ajratilgan tizim komponentlarini, shu jumladan klaviaturani (aniqrog'i, uning boshqaruvchisi) doimiy ravishda kuzatib boradi. Va bundan keyin ... Nazoratchi protsessor ishiga xalaqit berish jarayonini doimiy ravishda kuzatib boruvchi, protsessorning ishiga xalaqit beradigan protsessorning diqqatini talab qiladigan 256 turdagi harbiy shtab boshlig'i vazifasini bajaruvchi interrupt controller deb nomlangan kichik tizimga signal yuboradi. Boshqa elektr uzilish davrlari kompyuterning kengaytiruvchi uyalarini o'z ichiga olgan I / U avtobusini nazorat qiladi. Aytgancha, bir xil "irk" ga o'rnatiladigan yoki ishlatilishi mumkin bo'lgan kengaytiruvchi kartalar, chunki ushbu kartalar yoki ushbu uyalardan so'rovlar Plug and Play funktsiyasi tomonidan nazorat qilinadi (bu haqda keyinroq). Keyinchalik, uzilishlarni boshqarish moslamasi protsessor bazasidan chiqib turgan pinlardan biriga signal yuboradi. Ushbu pinning o'z nomi bor - INTR (INterrupT Request) va ko'pincha bunday uzilish signallari uchun ishlatiladi. Aytgancha, "qorin" protsessorida yana bitta aloqa mavjud, u NMI deb nomlanadi (NonMaskable Interrupt - niqoblanmaydigan uzilish - bu maskalanishi yoki taqiqlanishi mumkin bo'lmagan yuqori darajadagi apparat uzilishi (masalan, uzilish) elektr uzilishi yoki yoqilgan tugmachalarni bosish sababli); uning paydo bo'lishi, protsessor har doim joriy ishini to'xtatadi). Protsessor to'xtatilgan vazifani stack deb nomlangan maydonga yozish orqali joriy ishni to'xtatadi. Keyin ushbu maydon yoki xotira manzili protsessorga ushbu topshiriq bajarilish navbatida ekanligini eslatadi. Markaziy protsessor boshqa pinni element uchun tekshiradi, qaysi tugmani bosgansiz. Ammo bosilgan tugma yoki tugmachaning ekrandagi ta'sirini ko'rishingizdan oldin, protsessor interrupt descriptor jadvali deb nomlangan xotira qismini tekshiradi ( IDT). Aniqroq aytganda, protsessor hujayralardan biriga ma'lum ko'rsatmalar beradi IDT, bu biz bosgan kalit bilan bog'liq. Interrupt service routine (ISR) deb nomlangan ushbu ko'rsatma darhol protsessorga ushbu noxush tugmachani bosganimizda nima qilish kerakligini aytadi. Aytgancha, ushbu tikanli yo'l oddiy ko'rsatmalarni (shunchaki bosilgan tugmachani ekranda aks ettirish) bajariladigan dasturga (operatsiyalarga) tegishli operatsiyalar bilan almashtirishga imkon beradi. S Wordda bu lotin s, va o'yinda - orqaga qarab harakatlanish yoki "o'tirish"). Shunday qilib, ISR o'z ishini tugatdi va protsessorga ko'rsatma yubordi RET (uzilishdan qaytish). Shuningdek, u protsessorni keyinga qoldirgan vazifasiga qaytishga undaydi. CPU xotira manziliga kiradi va kechiktirilgan vazifaning oxirgi ko'rsatmasi bilan davom etadi. Har qanday muharrirga bitta harfni kiritganingizda, protsessor shunday ishlaydi. Assalomu alaykum aziz o'quvchilar! To'liq ma'noda har bir ishonchli kompyuter foydalanuvchisi yoki noutbuk egasi protsessor ichida qanday ishlashini bir necha bor qiziqtirgan? Ehtimol, ko'pchilik shaxsiy kompyuter yoki noutbukning har qanday "toshi" tuzilishi asosida haqiqiy toshlar va toshlar ustunligini bilib hayron bo'lishadi. Bugun biz zamonaviy protsessorning tuzilishi qanday ko'rinishini va har qanday kompyuterning asosiy elementi nima ishlashini aniqlab olishga harakat qilamiz. Zamonaviy mikroprotsessor nimadan iborat? Bugungi kunda protsessorning tuzilishi quyidagi asosiy elementlar bilan ifodalanadi: Aslida ,. Qurilmaning yuragi bo'lgan eng muhim detal ham zamonaviy mikroprotsessorning kristall yoki toshi deb ataladi. Mikroprotsessorning overclock va samaradorligi to'g'ridan-to'g'ri yadro xususiyatlariga va yangiligiga bog'liq. Kesh xotirasi kichik, ammo juda ma'lumotga ega, protsessor ichida joylashgan. Mikroprotsessor tomonidan kompyuterning asosiy xotirasiga kirish vaqtini sezilarli darajada qisqartirish uchun foydalaniladi. Murakkab operatsiyalar bajariladigan maxsus koprotsessor. Bunday koprotsessor har qanday zamonaviy mikroprotsessorning funksionalligini ancha kengaytiradi va uning ajralmas qismi hisoblanadi. Koprotsessor alohida mikrosirkulyatsiya bo'lgan holatlar mavjud, ammo aksariyat hollarda u to'g'ridan-to'g'ri kompyuter mikroprotsessoriga o'rnatiladi. Kompyuter protsessorini so'zma-so'z tahlil qilish orqali biz diagrammada keltirilgan quyidagi tarkibiy elementlarni ko'rishimiz mumkin: Yuqori metall qopqoq nafaqat "toshni" mexanik shikastlanishdan himoya qilish, balki issiqlikni yo'qotish uchun ham ishlatiladi. To'g'ridan-to'g'ri, kristal yoki tosh va har qanday kompyuter mikroprotsessorining qimmat qismi. Bunday tosh qanchalik murakkab va mukammal bo'lsa, har qanday kompyuterning "miyasi" ishi shunchalik tezlashadi. Orqa tomonida kontaktlari bo'lgan maxsus substrat, rasmda ko'rsatilgandek, mikroprotsessorning dizaynini to'ldiradi. Aynan orqa tomonning ushbu dizayni tufayli markaziy "tosh" bilan tashqi o'zaro ta'sir yuzaga keladi, to'g'ridan-to'g'ri kristalning o'ziga ta'sir qilish mumkin emas. Butun strukturani mahkamlash maxsus yopishtiruvchi-plomba yordamida amalga oshiriladi. Hammasi qanday ishlaydi? Har qanday protsessorning ishlash mantig'i kompyuterning barcha ma'lumotlari bitlarda, 0 yoki 1 bilan ifodalangan ma'lumotlarning maxsus katakchalarida saqlanishiga asoslanadi. Keling, nima bo'lishini, rang-barang filmlar va hayajonli kompyuter o'yinlarining paydo bo'lishini aniqlashga harakat qilaylik. bu nollardan va bittadan ekranmi? Avvalo shuni tushunish kerakki, elektronika bilan ishlashda biz har qanday ma'lumotni voltaj shaklida olamiz. Muayyan qiymatdan yuqori bo'lsa, biz noldan pastroq qiymatga ega bo'lamiz. Masalan, xonadagi chiroq bitta, o'chirilgan nolga teng. Keyinchalik murakkab elementlar olinadigan yana bir ierarxiya - bu sakkiz bitdan iborat bayt. Aynan shu baytlar tufayli biz xonadagi yorug'lik yoki o'chish haqida emas, balki uning yorqinligi, rang soyasi va boshqalar haqida ham gaplasha olamiz. Voltaj xotiradan o'tadi va ma'lumotlarni protsessorga uzatadi, u birinchi navbatda o'zining kesh xotirasini eng samarali, ammo kichik katak sifatida ishlatadi. Ma'lumotlar maxsus boshqaruv bloki orqali qayta ishlanadi va keyingi yo'l bo'ylab tarqatiladi. Protsessor baytlardan va ularning butun ketma-ketliklaridan foydalanadi, bu esa o'z navbatida dastur deb nomlanadi. Aynan protsessor tomonidan qayta ishlangan dasturlar kompyuterni u yoki bu harakatni bajarishiga majbur qiladi: videoni ijro etish, o'yin boshlash, musiqani yoqish va hk. Kompyuter mikroprotsessorlari gigantlariga qarshi kurash Albatta, biz Intel va AMD haqida gaplashamiz. Ushbu kompaniyalarning ishlash tamoyillarining asosiy farqi yangi kompyuter mikroprotsessorlarini ishlab chiqarishga yondashishdir. Intel yangi texnologiyalarni kichik o'zgarishlar bilan bir qatorda ishlab chiqarayotgan bo'lsa, AMD ishlab chiqarishda ma'lum vaqt oralig'ida katta yutuqlarga erishmoqda. Yuqoridagi fotosuratda ushbu kompaniyalarning o'ziga xos ko'rinishga ega modellari ko'rsatilgan. Aksariyat holatlarda etakchi o'rinlarni Intel egallab turibdi. Garchi ular ishlash ko'rsatkichlari bo'yicha Intel protsessorlaridan pastroq bo'lishsa-da, AMD "toshlari" ko'pincha arzonligi jihatidan ulardan ustun turadi. Qaysi kompaniyani tanlash afzalligi haqida o'qishingiz mumkin. Har kim o'zi nimani tanlashni o'zi hal qiladi. Bugun biz har qanday zamonaviy mikroprotsessorning ichki tuzilishini va uning ishlashining asosiy tamoyillarini tushunishga harakat qildik. O'z blogingizni yangilashni va do'stlaringiz bilan qiziqarli maqolalarni ijtimoiy tarmoqlarda baham ko'rishni unutmang! Eng yaxshi narsalar, do'stlar! "Ular sovg'a protsessorini sovutgichga urmaydilar." Har qanday shaxsiy kompyuter uchun protsessorning ahamiyatini yuqori baholash qiyin. Ushbu elektron qurilma hajmi jihatidan nisbatan kichik, ammo quvvat manbalaridan olinadigan quvvatning sezilarli foizini iste'mol qiladi va uning narxi kompyuter narxidagi sher ulushidir. Odatda kompyuter terminologiyasini yaxshi bilmaydigan ko'p odamlar protsessorni kompyuterning o'zi bilan bog'lashlari bejiz emas. Bu, albatta, noto'g'ri nuqtai nazar bo'lsa-da, ushbu uyushmaning sabablarini tushunish qiyin emas. Axir, protsessorni kompyuter miyasiga qiyoslash mumkin va bu holda u kompyuter mohiyatini personifikatsiya qiladi va uni inson miyasi inson mohiyatini o'zida mujassam etgani va uning shaxsini aniqlagani kabi aniqlaydi. Shuni ta'kidlash kerakki, ushbu maqola asosan kompyuterning markaziy protsessori (CPU (Markaziy protsessor)) deb nomlanadi, kompyuterda joylashgan ko'plab yordamchi chiplar, masalan, video karta yoki ovoz protsessori, kartalar bilan bog'liq. Shunga qaramay, protsessorlarga xos bo'lgan ishlash tamoyillari asosan boshqa turdagi chiplar uchun amal qiladi. Dastlabki protsessorlar kompyuter texnologiyalarining paydo bo'lishida paydo bo'ldi. Va mikrokompyuter texnologiyasining jadal rivojlanishi asosan birinchisining paydo bo'lishining natijasi edi mikroprotsessorlar. Agar ilgari protsessorning barcha kerakli elementlari turli elektron sxemalarda joylashgan bo'lsa, unda mikroprotsessorlarda ular birinchi marta bitta kristallga birlashtirildi. Keyinchalik, "protsessor" atamasi ostida biz aniq mikroprotsessorlarni nazarda tutamiz, chunki bu so'zlar uzoq vaqt sinonimlarga aylangan. I4004 mikroprotsessori bugungi protsessorlarning bobosi hisoblanadi Birinchi mikroprotsessorlardan biri Intel i4004 to'rt bitli protsessori edi. Uning bugungi zamon uchun kulgili xususiyatlari bor edi, ammo o'z davri uchun - 1970-yillarning boshlarida uning tashqi ko'rinishi haqiqiy texnologik yutuqni namoyish etdi. Belgilanganidan taxmin qilishingiz mumkinki, u to'rt bitli va soatiga 0,1 MGts chastotaga ega edi. Va bu uning bevosita avlodi, i8088 protsessori, IBM tomonidan IBM PC dan birinchi shaxsiy kompyuterning "miyasi" sifatida tanlangan. Birinchi IBM shaxsiy kompyuterida ishlatiladigan i8088 protsessori Yillar o'tishi bilan protsessorning xususiyatlari tobora jiddiylashib, ta'sirchan bo'lib qoldi va natijada shaxsiy kompyuterlarning xususiyatlari tobora mustahkamlanib bordi. I80386 mikroprotsessorlarning rivojlanishida muhim bosqich hisoblanadi. Bu 4 Gbayt operativ xotirani aniqlay oladigan birinchi 32-bitli protsessor edi, aksariyat avvalgilar esa maksimal 640 Kb tezkor xotiraga ega bo'lishlari mumkin edi. Mikro-protsessorlarning statsionar kompyuterlaridagi bu sig'imi ancha uzoq, deyarli yigirma yil davom etdi. 80-yillarning o'rtalarida 4 Gb tezkor xotira juda katta bo'lib tuyuldi, ammo hozir uni jiddiy kompyuter uchun kichik deb hisoblash mumkin. i80386 - bu birinchi to'liq 32-bitli protsessor Intelning navbatdagi mikroprotsessori - 486DX, u birinchi bo'lib ichki keshni - mikroprotsessorning ichki operativ xotirasini joriy qilganligi bilan ajralib turadi. Bundan tashqari, unda mikroprotsessorlarning keyingi evolyutsiyasini aniqlaydigan ko'plab boshqa yaxshilanishlar qo'llanildi. Xuddi shu narsani keyingi Intel protsessori Pentium haqida ham aytish mumkin. Intel 486DX - ichki keshga ega birinchi protsessor Intel protsessori - Pentium CPU bilan birga Pentium 4 mikroprotsessorlarda ishlatiladigan bir qator texnologiyalarda paydo bo'ldi. Va AMD-dan Opteron protsessorlari va Intel-dan Pentium D zamonaviy CPU evolyutsiyasi davrini, bir nechta yadroli protsessorlar davrini boshladilar. Endi bozorda turli ishlab chiqaruvchilarning ko'plab protsessorlari mavjud, ammo asosiy ishlab chiqaruvchilar hanuzgacha ikkita kompaniya - Intel va AMD bo'lib, birinchisi bozorning 80% dan ortig'ini egallaydi. AMD-dan CPU Opteron va Intel-dan Pentium D CPU qurilmasi Har qanday protsessorda hisoblash yadrosi (ba'zida ularning bir nechtasi bor), shuningdek, kesh, ya'ni o'zining operativ xotirasi mavjud. Kesh odatda ikkita darajaga ega - birinchisi va ikkinchisi (ichki va tashqi). Ichki qismi kichikroq hajmga ega, ammo tashqi bilan taqqoslaganda yuqori tezlikka ega. Zamonaviy protsessorlarning L2 kesh hajmi bir necha megabaytni tashkil etadi - bu birinchi shaxsiy kompyuterlarning operativ xotirasidan ko'proq! Protsessor yadrosida bir nechta funktsional bloklar mavjud - boshqaruv bloki, buyruqlarni olish bloki, suzuvchi nuqta bloki, butun sonli blok va boshqalar. Yadro shuningdek ma'lum bir daqiqada qayta ishlangan ma'lumotlarni o'z ichiga olgan asosiy protsessor registrlarini o'z ichiga oladi. X86 arxitekturasining klassik mikroprotsessorli sxemasida bu registrlar atigi 16 ta. Bugungi kunga kelib, eng keng tarqalgan ikki asosiy protsessor turi - CISC (Comprehensive Instruction Set Computing) va RISC (Reduced Instruction Set Computing). CISC protsessorlari ozgina ichki registrlarga ega, ammo ular katta ko'rsatmalar to'plamini qo'llab-quvvatlaydi. RISC protsessorlarida ko'plab registrlar mavjud, ammo ko'rsatmalar to'plami cheklangan. An'anaga ko'ra Intel x86 me'morchiligidagi shaxsiy kompyuterlar uchun mikroprotsessorlar CISC protsessorlari sinfiga mansub edi, ammo hozirgi kunda aksariyat mikroprotsessorlar ikkita arxitekturaning gibrididir. Agar biz protsessorni apparat darajasida ko'rib chiqsak, demak, bu, aslida, qattiq silikon kristalida joylashgan ulkan mikrosxemadir, uning tarkibida millionlab, hattoki milliardlab tranzistorlar mavjud. Transistorlar hajmi qancha kichik bo'lsa, ular protsessorning birlik maydoniga shunchalik ko'p kiradi va uning ishlash kuchi shuncha ko'p bo'ladi. Bundan tashqari, protsessorning quvvati va quvvat sarfi tranzistorlarning kattaligiga bog'liq - ularning o'lchamlari qanchalik kichik bo'lsa, protsessorning bu xususiyatlari shunchalik kam bo'ladi. Ushbu omil muhim ahamiyatga ega, chunki protsessor zamonaviy kompyuterda eng ko'p quvvat talab qiladigan qurilma. Shuning uchun protsessorning isitilishini kamaytirish muammosi kompyuter ishlab chiqaruvchilari va protsessorlarning o'zlari oldida turgan eng muhim masalalardan biri hisoblanadi. Bundan tashqari, protsessor joylashgan uy haqida gapirish kerak. Odatda, protsessor korpusining materiali keramika yoki plastmassadan iborat. Dastlab, protsessorlar anakartga qattiq lehimlangan edi, ammo endi ularning aksariyati maxsus rozetkalarga - rozetkalarga joylashtirilgan. Ushbu yondashuv foydalanuvchini tizimni yangilashni ancha osonlashtirdi - shunchaki ushbu anakart tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan boshqa protsessorni rozetkaga ulang, shunda siz kuchli kompyuterga ega bo'lasiz. Zamonaviy protsessor rozetkasi Protsessor boshqa qurilmalarga maxsus aloqa kanallari (avtobuslar) - xotira shinasi, ma'lumotlar uzatish shinasi va manzil shinasi yordamida ulangan. Ikkinchisining bit chuqurligi juda muhimdir, chunki mavjud CPU miqdori ushbu parametrga va shuning uchun dasturlarga, RAMga bog'liq. Ish printsipi Ma'lumotlarni qayta ishlash uchun protsessor boshqaruv bloki ma'lumotlarni o'zi asosiy xotiradan yoki protsessor keshidan, shuningdek ma'lumotlarni qayta ishlash jarayonini tavsiflovchi buyruqlardan oladi. Ma'lumotlar mikroprotsessorning ichki registrlariga joylashtirilgan va olingan buyruqlarga muvofiq ular bo'yicha arifmetik mantiqiy moslama yordamida operatsiyalar bajariladi. Protsessor qanday ishlaydi CPU ishi soat signallari deb ataladigan sinxronlashtiriladi. Albatta, har bir foydalanuvchi soatiga chastota kontseptsiyasini biladi, bu soniyada protsessor tsikllari sonini aks ettiradi. Ushbu qiymat asosan protsessorning xususiyatlarini aniqlaydi. Biroq, kompyuterning ishlashi har doim ham uning soat tezligiga mutanosib emas. Va bu erda gap nafaqat zamonaviy protsessorlarda bir nechta yadro borligida, balki turli xil protsessorlarning turli xil arxitekturalariga ega ekanligi va natijada soniyada har xil sonli operatsiyalarni bajarishi mumkinligidadir. Zamonaviy protsessorlar bitta tsiklda bir nechta operatsiyalarni bajarishi mumkin, birinchi mikroprotsessorlar esa, aksincha, bitta operatsiya uchun bir necha tsikllarni olishi mumkin. X86 protsessorlari tarixiy jihatdan quyidagi protsessor rejimlarini qo'llab-quvvatlaydi: Haqiqiy Himoyalangan Virtual Supervisor rejimi Haqiqiy ishlash tartibi barcha protsessorlar i80386 dan oldin ishlaydigan yagona rejim edi. Ushbu rejimda protsessor faqat 640 KB RAMga murojaat qilishi mumkin edi. Himoyalangan rejimning paydo bo'lishi natijasida protsessor katta miqdordagi RAM bilan ishlashga muvaffaq bo'ldi. Bundan tashqari, 8086 protsessor uchun yozilgan eski dasturlarga mos keladigan virtual rejimning himoyalangan shakli mavjud. Protsessor rejimlari zamonaviy operatsion tizimlarda ishlatiladigan nazoratchi rejimini ham o'z ichiga oladi. Ushbu rejimda dastur kodi barcha tizim resurslariga cheklovsiz kirish huquqiga ega. Xulosa Ushbu maqolada siz umuman olganda markaziy protsessorning maqsadi, tarixi, qurilmasi bilan tanishdingiz, protsessorning ishlash rejimlari bilan tanishdingiz va uning ishlash tamoyillari bilan tanishdingiz. Markaziy protsessor - bu kompyuterdagi eng murakkab va eng muhim uskuna. Ishonch bilan aytish mumkinki, kompyuter texnologiyalarining rivojlanishi asosan protsessor rivojlanishidagi taraqqiyot bilan o'zaro bog'liqdir. Butun kompyuterning ishlashi, shuningdek uning alohida tarkibiy qismlarining imkoniyatlari mikroprotsessor kuchiga va uning xususiyatlariga bog'liq. Shaxsiy kompyuterning yuragi markaziy protsessor... Bu ma'lum bir dasturga muvofiq ishlashi mumkin bo'lgan elektron raqamli qurilma. Kompyuterning tuzilishini ko'rib chiqing. Dastlab, "elektron" va "raqamli" sifatlarini alohida-alohida ochib chiqamiz. "Elektron" sifatdoshi kompyuter protsessorining elektr energiyasida ishlashini va ushbu moslama tomonidan ishlov beriladigan barcha signallarning elektr ekanligini anglatadi.Bu bilan birga elektronikadagi elektron qurilmalar 2 ta katta sinfga bo'linadi: analog va raqamli. "Raqamli" sifatdoshi kompyuter protsessorining analog emas, balki raqamli ekanligini anglatadi. Yuqorida aytib o'tilgan analog qurilmalar 20-30 yil oldin elektron uskunalar orasida ustunlik qilgan. Va ular radio muhandislari ovoz va tasvirni analog signal shaklida yozishni va uzatishni o'rganganlarida paydo bo'ldi. Bular radiolar, televizorlar, magnitafonlar va boshqalar edi. Analog qurilmalar xurmoga yo'lni o'tgan asrning oxirida, raqamli qurilmalarning rivojlanishi raqamli kodlar yordamida har qanday ma'lumotni, shu jumladan, allaqachon aytib o'tilgan tovushlar va tasvirlarni yozib olishni va uzatishni o'rganishiga olib kelganida olib keldi. Raqamli signallar, analoglardan farqli o'laroq, shovqinlarga ozgina ta'sir qiladi va buzilishsiz masofalarga uzatiladi, ular yaxshiroq yoziladi, saqlanadi va vaqt o'tishi bilan "buzilmaydi". Kompyuter protsessori eng zamonaviy raqamli elektron qurilmalardan biridir. Bu raqamli texnologiyalarni rivojlantirishning o'ziga xos aftotezi. Tashqi tomondan, bu elektr va boshqa kompyuter qurilmalariga ulanish uchun ko'plab elektr o'tkazgichlarga ega bo'lgan korpusga o'rnatilgan silikon plastinka. Protsessor kremniy plastinalarida ishlab chiqarilganligi sababli, ba'zida kompyuter jargonida uni "tosh" deb atashadi, chunki kremniy juda bardoshli materialdir. Ushbu plastinkada vakuumda moddani o'ta aniq yotqizish (aniqligi angstromlar bilan o'lchanadi) va ishlab chiqarishning ideal tozaligini kuzatish orqali o'nlab va yuz minglab iborat elektr zanjiridagi eng murakkab va o'ta miniatyura takrorlanadi. o'zaro bog'liq bo'lgan kichik elementlarning (asosan tranzistorlar). Bunday qurilmalarni ishlab chiqarish shunchalik yuqori texnologikki, uni iqtisodiyoti eng rivojlangan davlatlargina o'zlashtirishi mumkin edi. Qizig'i shundaki, protsessorlarni ishlab chiqarishda deyarli barcha tarmoqlarda va ishlab chiqarishda odatdagidek rad etishni emas, balki mahsulot rentabelligi foizini o'lchaydilar, chunki juda kam protsessor blankalari oxir-oqibat ishlaydigan qurilmalarga aylanadi. Yuqori sifatli kremniy plitalar qo'rg'oshinli korpusga joylashtirilgan va sovutish moslamalari (radiator va fan) bilan jihozlangan, chunki yuz minglab miniatyura tranzistorlari ish paytida etarli miqdorda issiqlik hosil qiladi. Agar siz kompyuter protsessorining ichki mantiqiy tuzilishini ko'rib chiqsangiz, u holda bu o'zaro bog'liq qurilmalar to'plamidir: - arifmetik mantiqiy qurilma (ALU), unda aslida ma'lumotlar aylantiriladi, - arifmetik-mantiqiy qurilmani boshqarish uchun mo'ljallangan boshqaruv moslamasi (CU), - va kiritilgan ma'lumotlarni, oraliq ma'lumotlarni va natijada olingan ma'lumotlarni saqlaydigan xotiraning registrlari (katakchalari). Protsessorning ishlashini boshqarish uchun mo'ljallangan buyruqlar operativ xotiradan boshqaruv blokiga o'tkaziladi. Ushbu qurilma arifmetik mantiqiy birlikning ishlashini qabul qilingan buyruqlarga muvofiq boshqaradi. O'z navbatida, ALU, CU dan olingan buyruqlarga muvofiq, amalga oshiradi registrlardan ma'lumotlarni kiritish, axborotni qayta ishlash va qayta ishlangan ma'lumotlarni registrlarga yozish. Protsessor registrlari xotira katakchalari bilan ma'lumot almashishi mumkin (shuningdek ALU buyruqlari asosida). Shunday qilib, oxir-oqibat kompyuterning protsessori rAMdan olingan ma'lumotlarni qayta ishlashni amalga oshiradi, shuningdek, qayta ishlangan ma'lumotlarni RAMga joylashtiradi. Kompyuter protsessori ishining qisqacha tavsifi protsessor tomonidan ma'lumotlarni qayta ishlash juda "kichik" bosqichlar ketma-ketligi ekanligini ko'rsatadi: ma'lumotlarni RAMdan protsessor registrlariga o'qish, ushbu ma'lumotlarni qayta ishlash va protsessor registrlaridan ma'lumotlarni RAM hujayralariga yozib olish. Ammo buning uchun kompensatsiya - bu hisob-kitoblarning eng yuqori tezligi, har soniyada yuzlab va millionlab bunday "kichik" operatsiyalar. Shunga ko'ra, axborotni qayta ishlashning yuqori tezligi ta'minlanadi, bu kompyuterni ish, o'qish, dam olish va ko'ngil ochish uchun ajralmas yordamchiga aylantiradi.
Источник: https://shongames.ru/uz/android/populyarno-o-slozhnom-princip-raboty-processora-kak-rabotaet/