Co to jest rdzeń procesora? [MakeUseOf wyjaśnia]

Reklama

Każdy komputer ma procesor, bez względu na to, czy jest to procesor o małej wydajności, czy potężny potwór, w przeciwnym razie nie byłby w stanie działać. Oczywiście procesor, zwany także CPU lub Central Processing Unit, jest ważną częścią funkcjonującego systemu, ale nie tylko.

Dzisiejsze procesory są prawie wszystkie dwurdzeniowe, co oznacza, że ​​cały procesor zawiera dwa oddzielne rdzenie, za pomocą których może przetwarzać informacje. Ale czym są rdzenie procesorów i co dokładnie robią?

Co to są rdzenie?

Rdzeń procesora to jednostka przetwarzająca, która odczytuje instrukcje wykonywania określonych czynności. Instrukcje są powiązane ze sobą, dzięki czemu, gdy są uruchamiane w czasie rzeczywistym, stanowią uzupełnienie twojego doświadczenia z komputerem. Procesor musi przetwarzać dosłownie wszystko, co robisz na komputerze. Ilekroć otwierasz folder, wymaga to procesora. Gdy piszesz w dokumencie tekstowym, wymaga to również procesora. Rzeczy takie jak rysowanie środowiska pulpitu, okien i grafiki w grze są zadaniem twojej karty graficznej - która zawiera setki procesorów do szybkiej pracy na danych jednocześnie - ale do pewnego stopnia nadal wymagają procesora także.

Jak oni pracują

Konstrukcja procesorów jest niezwykle złożona i różni się znacznie w zależności od firmy, a nawet modelu. Ich architektury - obecnie „Ivy Bridge” Intel i „Piledriver” dla AMD - są stale ulepszane, aby zapewnić najwyższą wydajność przy najmniejszym zużyciu przestrzeni i energii. Ale pomimo wszystkich różnic architektonicznych procesory przechodzą przez cztery główne etapy przetwarzania instrukcji: pobieranie, dekodowanie, wykonywanie i zapisywanie zwrotne.

Sprowadzać

Krok pobierania jest taki, jak się spodziewasz. Tutaj rdzeń procesora pobiera instrukcje, które na niego czekają, zwykle z jakiejś pamięci. Może to obejmować pamięć RAM, ale w nowoczesnych rdzeniach procesorów instrukcje zwykle już czekają na rdzeń w pamięci podręcznej procesora. Procesor ma obszar zwany licznikiem programu, który zasadniczo działa jak zakładka, informując procesor o tym, gdzie kończy się ostatnia instrukcja, a zaczyna następna.

Rozszyfrować

Po pobraniu natychmiastowej instrukcji przechodzi do jej dekodowania. Instrukcje często dotyczą wielu obszarów rdzenia procesora - takich jak arytmetyka - i rdzeń procesora musi to zrozumieć. Każda część ma coś, co nazywa się kodem operacyjnym, który informuje rdzeń procesora, co należy zrobić z następującymi po nim informacjami. Gdy rdzeń procesora to wszystko zrozumie, różne obszary samego rdzenia mogą zacząć działać.

Wykonać

Etap wykonania polega na tym, że procesor wie, co powinien zrobić, i faktycznie robi to. To, co dokładnie się tutaj dzieje, różni się znacznie w zależności od tego, które obszary rdzenia procesora są używane i jakie informacje są wprowadzane. Na przykład procesor może wykonywać arytmetykę wewnątrz ALU lub arytmetycznej jednostki logicznej. To urządzenie może łączyć się z różnymi wejściami i wyjściami, aby uzyskać numery crunch i uzyskać pożądany wynik. Obwody wewnątrz ALU wykonują całą magię i wyjaśnienie ich jest dość skomplikowane, więc zostawię to do własnych badań, jeśli jesteś zainteresowany.

Odpisać

Ostatni krok, zwany zapisem zwrotnym, po prostu umieszcza wynik tego, co przerobiono z powrotem w pamięci. To, gdzie dokładnie idzie dane wyjściowe, zależy od potrzeb uruchomionej aplikacji, ale często pozostaje w rejestrach procesorów w celu szybkiego dostępu, ponieważ często korzystają z poniższych instrukcji. Następnie zajmie się tym, dopóki części tego wyjścia nie będą musiały zostać ponownie przetworzone, co może oznaczać, że trafi ono do pamięci RAM.

To tylko jeden cykl

Cały ten proces nazywa się cyklem instrukcji. Te cykle instrukcji zdarzają się absurdalnie szybko, zwłaszcza teraz, gdy mamy potężne procesory o wysokich częstotliwościach. Ponadto cały nasz procesor z wieloma rdzeniami robi to na każdym rdzeniu, dzięki czemu dane mogą być skracane mniej więcej tyle razy szybciej, ile procesor ma rdzenie, niż gdyby utknął tylko z jednym rdzeniem podobnego występ. Procesory mają również zoptymalizowane zestawy instrukcji wbudowane w obwody, które mogą przyspieszyć znane im instrukcje. Popularnym przykładem jest SSE.

Wniosek

Nie zapominaj, że jest to bardzo prosty opis tego, do jakich procesorów - w rzeczywistości są one znacznie bardziej złożone i robią o wiele więcej, niż nam się wydaje. Obecny trend polega na tym, że producenci procesorów starają się, aby ich układy były tak wydajne, jak to możliwe, co obejmuje także zmniejszanie tranzystorów. Ivy Bridge Co musisz wiedzieć o Ivy Bridge Intela [MakeUseOf wyjaśnia]Intel właśnie wydał swój nowy zaktualizowany procesor o nazwie kodowej Ivy Bridge, zarówno dla komputerów stacjonarnych, jak i laptopów. Te nowe produkty znajdziesz na liście serii 3000 i możesz kupić przynajmniej niektóre z nich ... Czytaj więcej Tranzystory mają zaledwie 22 nm, a do odkrycia fizycznego limitu pozostało jeszcze wiele do zrobienia. Wyobraź sobie, że całe przetwarzanie odbywa się na tak małej przestrzeni. Zobaczymy, jak poprawią się procesory, gdy dojdziemy tak daleko.

Jak myślisz, gdzie pójdą procesory? Kiedy spodziewasz się zobaczyć procesory kwantowe, szczególnie na rynkach osobistych? Daj nam znać w komentarzach!

Kredyty obrazkowe: Olivander, Bernat Gallemí, Dominik Bartsch, Ioan Sameli, Krajowa Administracja Bezpieczeństwa Jądrowego