Miten CPU-prosessori toimii?

Jokaisella yksinkertaisista leluista suuriin liiketoimintajärjestelmiin tarkoitetussa laskentalaitteessa on keskeinen osa, jota kutsutaan keskusyksiköksi. CPU suorittaa laskutoimituksia, tekee loogisia vertailuja ja siirtää tietoja jopa miljardeja kertoja sekunnissa. Se toimii suorittamalla yksinkertaisia ​​ohjeita yksi kerrallaan, joka käynnistyy koko tietokoneella toimivan master-ajoitussignaalin avulla.

Kuvaus

CPU-prosessori on tietokortti, joka vastaa matchbookin kokoa. Paketin sisällä on pii suorakulmio, joka sisältää miljoonia transistoreita piirejä. Laitteesta ulottuu kymmeniä metalli- nastoja, joista kukin kuljettaa elektronisia signaaleja siruun ja ulos. Siru kytkeytyy tietokoneen piirilevyn pistorasiaan ja kommunikoi muistin, kiintolevyjen, näyttöjen ja muiden keskusyksikön ulkopuolisten laitteiden kanssa.

Kello

Ajoituspiiri, jota kutsutaan kelloksi, lähettää sähköpulsseja CPU: lle. Prosessorista riippuen kello voi toimia nopeuksilla, jotka vaihtelevat satoja tuhansia ja miljardeja syklejä sekunnissa. Pulssit ajavat toimintaa CPU: n sisällä; koska muut piirit riippuvat samasta kellosta, se pitää kompleksiset tapahtumat tietokoneessa synkronoituna.

Ohjeet

Kaikilla CPU-yksiköillä on käskysarja - luettelo toimista, joita suoritin suorittaa, mukaan lukien numeroiden lisääminen, kahden tietokokonaisuuden vertailu ja datan siirtäminen suorittimeen. Tietokoneessa käytettävä ohjelmisto koostuu miljoonista CPU: n ohjeista, jotka on järjestetty järjestyksessä; ohjeet ovat hyvin yksinkertaisia, joten keskusyksikkö suorittaa monet niistä suorittamaan mielekkäitä tehtäviä. Jotkin CPU-ryhmät, kuten pöytätietokoneissa käytettävät, käyttävät samaa käskysarjaa, jonka avulla ne voivat suorittaa saman ohjelmiston. Tuoteperheen ulkopuolella olevat prosessorit voivat käyttää erilaisia ​​ohjeita; iPadin CPU: lla on esimerkiksi erilaisia ​​ohjeita kuin Windows-pohjainen kannettava tietokone.

ALU

Prosessoreilla on piiri, jota kutsutaan aritmeettiseksi ja logiikkayksiköksi, joka suorittaa laskelmat ja vertailut. Useimmat suorittimet suorittavat aritmeettisen perusasetuksen, lisäyksen, jakamisen ja vähennyksen; monimutkainen matematiikka, kuten tilastotoiminnot, ovat monien yksinkertaisten toimintojen yhdistelmiä, jotka suoritetaan suurella nopeudella. ALU suorittaa myös loogiset vertailut kahden datayksikön välillä sen määrittämiseksi, ovatko ne yhtä suuret tai jos ne ovat arvokkaampia kuin toinen.

Ohjausyksikkö

CPU sisältää ohjausyksikön, joka koordinoi prosessorin muiden työosien toimintaa. Ohjausyksikkö rikkoo jokaisen käskyn alaspäin joukoksi toimintoja ja ohjaa CPU: n eri osajärjestelmät toimien suorittamiseksi. Ohjausyksikkö voi esimerkiksi ohjata ALU: n kertomaan kaksi numeroa yhteen ja lisäämällä sitten kolmannen numeron tulokseen.

Muisti

CPU-sirulla on rajallinen määrä erittäin nopeaa muistia. Siinä on joukko tallennusalueita, joita kutsutaan rekistereiksi, joihin ALU toimii suoraan. Esimerkiksi ALU voi lisätä rekisterin 2 numeron rekisterin 1 sisältöön nopeasti. CPU pitää myös äskettäin käytetyt ohjeet ja tiedot alueelle, jota kutsutaan välimuistiksi, joka parantaa tietokoneen tehokkuutta. Esimerkiksi ohjelmassa, joka kertoo hinnan määrällisesti, CPU etsii näitä numeroita välimuistiinsa. Jos se löytää ne, se tallentaa prosessorin ylimääräiseen työhön, jossa numerot haetaan muistipiiriltä CPU: n ulkopuolella.

 

Jätä Kommentti