Mikä on prosessorin ydin? [MakeUseOf selittää]

Mainos

Jokaisella tietokoneella on prosessori, olipa kyse pienestä tehokkuuden suorittimesta tai suuresta suorituskykyisestä voimanpesästä, tai muuten se ei voisi toimia. Tietysti prosessori, jota kutsutaan myös CPU: ksi tai keskusyksikkönä, on tärkeä osa toimivaa järjestelmää, mutta se ei ole ainoa.

Nykypäivän prosessorit ovat melkein kaikki ainakin kaksoisytimisiä, mikä tarkoittaa, että koko prosessori sisältää kaksi erillistä ydintä, joiden avulla se voi käsitellä tietoja. Mutta mitä ovat prosessorin ytimet ja mitä ne oikein tekevät?

Mitä ytimet ovat?

Suorittimen ydin on prosessoriyksikkö, joka lukee ohjeet tiettyjen toimien suorittamiseksi. Ohjeet on ketjutettu toisiinsa siten, että reaaliajassa toteutettaessa ne muodostavat tietokonekokemuksesi. Prosessorisi on käsiteltävä kirjaimellisesti kaikkea mitä teet tietokoneellasi. Aina kun avaat kansion, se vaatii prosessoria. Kun kirjoitat Word-asiakirjaan, se edellyttää myös prosessoria. Asiat, kuten työpöytäympäristön, ikkunoiden piirtäminen ja peligrafiikka, ovat näytönohjaimesi - mikä sisältää satoja prosessoreita käsittelemään nopeasti tietoja samanaikaisesti - mutta jossain määrin ne vaativat prosessoriasi yhtä hyvin.

Kuinka ne toimivat

Suorittimien mallit ovat erittäin monimutkaisia ​​ja vaihtelevat suuresti yritysten ja jopa mallien välillä. Heidän arkkitehtuurinsa - tällä hetkellä ”Ivy Bridge” Intel ja “Piledriver” AMD - niitä kehitetään jatkuvasti niin, että ne pakatavat suurimman suorituskyvyn ja vähiten tilaa ja energiankulutusta. Kaikista arkkitehtonisista eroista huolimatta prosessorit käyvät läpi neljä päävaihetta aina prosessoidessaan ohjeita: noutaa, purkaa, suorittaa ja kirjoittaa takaisin.

noutaa

Haun vaihe on se mitä odotat sen olevan. Täältä prosessorin ydin hakee sitä odottavat ohjeet yleensä jonkinlaisesta muistista. Tämä voi sisältää RAM-muistia, mutta nykyaikaisissa suorittimen ytimissä ohjeet yleensä jo odottavat ytimen suorittimen välimuistin sisällä. Prosessorissa on alue, jota kutsutaan ohjelmalaskuriksi ja joka toimii pääasiassa kirjanmerkkinä, jolloin prosessori tietää missä viimeinen käsky päättyi ja seuraava alkaa.

tulkita

Kun se on hakenut välittömän ohjeen, se purkaa sen edelleen. Ohjeet käsittävät usein useita prosessorin ytimen alueita - kuten aritmeettisen -, ja prosessorin ydin on selvitettävä tämä. Jokaisessa osassa on jotain nimeltään opcode, joka kertoo prosessorin ytimelle, mitä pitäisi tehdä sitä seuraavilla tiedoilla. Kun suorittimen ydin on selvittänyt tämän kaiken, ytimen eri alueet voivat itse päästä töihin.

Suorittaa

Suoritusvaihe on, jossa prosessori tietää, mitä se tarvitsee tehdä, ja itse asiassa menee eteenpäin ja tekee sen. Se, mitä täällä tapahtuu, vaihtelee suuresti riippuen siitä, mitä prosessorin ytimen alueita käytetään ja mitä tietoja laitetaan. Esimerkiksi prosessori voi tehdä aritmeettista ALU: n tai aritmeettisen logiikkayksikön sisällä. Tämä yksikkö voi muodostaa yhteyden erilaisiin tuloihin ja lähtöihin numeroiden siruttamiseksi ja halutun tuloksen saavuttamiseksi. ALU: n sisällä olevat piirit tekevät kaiken taikuuden, ja se on melko monimutkainen selittää, joten jätän sen omalle tutkimuksellesi, jos olet kiinnostunut.

Kirjoita takaisin

Viimeinen vaihe, jota kutsutaan takaisin kirjoittamiseksi, tuo yksinkertaisen tuloksen takaisin muistiin. Missä tarkalleen ulostulo menee, riippuu käynnissä olevan sovelluksen tarpeista, mutta se pysyy usein suorittimen rekistereissä nopeaa käyttöä varten, koska seuraavat ohjeet käyttävät sitä usein. Sieltä siitä huolehditaan, kunnes osan tuotoksesta on käsiteltävä uudelleen, mikä voi tarkoittaa, että se menee RAM-muistiin.

Se on vain yksi sykli

Tätä koko prosessia kutsutaan ohjejaksona. Nämä ohjejaksot tapahtuvat naurettavan nopeasti, etenkin nyt, kun meillä on tehokkaita prosessoreita korkeilla taajuuksilla. Lisäksi koko CPU, jossa on useita ytimiä, tekee tämän jokaisessa ytimessä, joten tiedot voidaan puristaa suunnilleen niin monta kertaa nopeammin kuin prosessorissasi on ytimiä kuin jos siinä olisi vain yksi samanlainen ydin esitys. CPU: issa on myös optimoidut ohjausjoukot, jotka on kytketty piiriin, jotka voivat nopeuttaa heille lähetettyjä tuttuja ohjeita. Suosittu esimerkki on SSE.

johtopäätös

Älä unohda, että tämä on hyvin yksinkertainen kuvaus prosessoreille - todellisuudessa ne ovat paljon monimutkaisempia ja tekevät paljon enemmän kuin me ymmärrämme. Nykyinen suuntaus on, että prosessorivalmistajat yrittävät tehdä siruistaan ​​mahdollisimman tehokkaita, ja siihen sisältyy transistorien kutistuminen. Ivy Bridge Mitä sinun on tiedettävä Intelin Ivy Bridge -sovelluksesta [MakeUseOf Explains]Intel on juuri julkaissut uuden päivitetyn prosessorin, koodinimeltään Ivy Bridge, sekä työasemille että kannettaville tietokoneille. Löydät nämä uudet tuotteet 3000-sarjaksi ja voit ostaa ainakin joitain niistä ... Lue lisää Transistorit ovat vain 22 nm, ja on vielä paljon aikaa, ennen kuin tutkijat kohtaavat fyysisen rajan. Kuvittele, että kaikki tämä käsittely tapahtuu niin pienessä tilassa. Näemme kuinka prosessorit paranevat saavutettuamme niin pitkälle.

Mihin prosessorit luulet siirtyvän seuraavaksi? Milloin odotat näkeväsi kvanttijakelijoita, etenkin henkilökohtaisilla markkinoilla? Kerro meille kommenteista!

Kuvapisteet: Olivander, Bernat Gallemí, Dominik Bartsch, Ioan Sameli, Kansallinen ydinturvallisuushallinto