Τι είναι και τι είναι ο μικροεπεξεργαστής ή cpu για;

Επίσης γνωστή ως CPU ή κεντρική μονάδα επεξεργασίας, ο μικροεπεξεργαστής είναι μια πλήρης υπολογιστική μηχανή που κατασκευάζεται σε ένα ενιαίο τσιπ πυριτίου. Είναι επίσης γνωστή ως καρδιά οποιουδήποτε κανονικού υπολογιστή, είτε είναι επιτραπέζιο μηχάνημα, διακομιστής ή φορητός υπολογιστής.

Θέλετε να μάθετε περισσότερα γι 'αυτό; Μην χάσετε το ενδιαφέρον άρθρο μας!

Ευρετήριο περιεχομένων

Τι είναι ένας μικροεπεξεργαστής;

Σίγουρα ο μικροεπεξεργαστής που χρησιμοποιείτε στον υπολογιστή σας είναι ένα Pentium, ένα AMD Ryzen ή μία από τις γενιές των Intel Core i3, i5, i7 ή i9. Αυτοί είναι οι πιο δημοφιλείς επεξεργαστές… αλλά πραγματικά όλοι κάνουν "περίπου το ίδιο" (το αφήνω σε εισαγωγικά, επειδή υπάρχουν τεχνολογίες που το διαφοροποιούν) και με τον ίδιο τρόπο.

Ο πρώτος μικροεπεξεργαστής ήταν η Intel 4004, που εισήχθη το 1971. Δεν ήταν πολύ ισχυρό, αφού το μόνο που μπορούσε να κάνει ήταν να προσθέσει και να αφαιρέσει, και αυτό θα μπορούσε να το κάνει μόνο σε 4 bits κάθε φορά. Αλλά ήταν καταπληκτικό ότι όλα ήταν σε τσιπ.

Ο μικροεπεξεργαστής συνήθως στεγάζεται μέσω μιας συγκεκριμένης πρίζας στη μητρική πλακέτα του υπολογιστή. και για την σταθερή και σωστή λειτουργία του, ένα σύστημα ψύξης, το οποίο περιλαμβάνει έναν ψύκτη θερμότητας και ανεμιστήρες, οι οποίοι είναι υπεύθυνοι για την εξάλειψη όλων των πλεονάζοντων θερμότητας που απορροφά ο ψύκτης.

Μεταξύ της κάψουλας μικροεπεξεργαστή και της ψήκτρας χρησιμοποιείται συνήθως θερμική πάστα για να καταστήσει την θερμική αγωγιμότητα πιο αποτελεσματική. Επιπλέον, υπάρχουν άλλες πιο σύγχρονες και αποδοτικότερες μέθοδοι στην αγορά, όπως η υγρή ψύξη ή η χρήση κυψελών peltier για μεγαλύτερη ψύξη, αν και αυτές οι πρακτικές χρησιμοποιούνται σχεδόν αποκλειστικά για overclocking.

Τι είναι ένας μικροεπεξεργαστής;

Ένας μικροεπεξεργαστής είναι ένα στοιχείο που εκτελεί τις οδηγίες και τις εργασίες που εμπλέκονται στην επεξεργασία υπολογιστών και είναι ο "κινητήρας" που ξεκινάει όταν ενεργοποιείτε τον υπολογιστή. Σε ένα σύστημα υπολογιστή, ο μικροεπεξεργαστής είναι η κεντρική μονάδα που εκτελεί και διαχειρίζεται τις λογικές οδηγίες που μεταδίδονται σε αυτόν.

Ένας μικροεπεξεργαστής έχει σχεδιαστεί για να εκτελεί τυπικές λειτουργίες όπως προσθήκη, αφαίρεση, διαίρεση, πολλαπλασιασμό, διεπαγωγή και επικοινωνία συσκευών, είσοδος, διαχείριση εξόδου και πολλά άλλα.

Αποτελείται από ολοκληρωμένα κυκλώματα που περιέχουν χιλιάδες τρανζίστορ, ανάλογα με την ισχύ του εξοπλισμού.

Οι μικροεπεξεργαστές ταξινομούνται γενικά σύμφωνα με τον αριθμό των οδηγιών που μπορούν να επεξεργαστούν σε δεδομένο χρόνο, τη συχνότητα ρολογιού που μετράται σε megahertz και τον αριθμό των δυαδικών ψηφίων που χρησιμοποιούνται ανά εντολή.

Ένας μικροεπεξεργαστής έχει σχεδιαστεί για να εκτελεί αριθμητικές και λογικές λειτουργίες που χρησιμοποιούν μικρές περιοχές διατήρησης αριθμού που ονομάζονται μητρώα.

Όταν ο υπολογιστής σας είναι ενεργοποιημένος, ο μικροεπεξεργαστής λαμβάνει την πρώτη βασική οδηγία συστήματος εισόδου / εξόδου (BIOS) που συνοδεύει τον υπολογιστή ως μέρος της μνήμης του.

Μετά από αυτό, το BIOS ή το λειτουργικό σύστημα που φορτώνει το BIOS στη μνήμη του υπολογιστή "οδηγεί" τον μικροεπεξεργαστή, δίνοντάς του την εντολή να το κάνει. Ένας μικροεπεξεργαστής δέχεται δυαδικά δεδομένα ως είσοδο και παρέχει έξοδο μετά την επεξεργασία, σύμφωνα με τις οδηγίες που είναι αποθηκευμένες στη μνήμη.

Τι είναι ένα τσιπ;

Ένα τσιπ ονομάζεται επίσης ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα. Είναι γενικά ένα μικρό, λεπτό κομμάτι πυριτίου πάνω στο οποίο έχουν χαραχθεί τα τρανζίστορ που συνθέτουν τον μικροεπεξεργαστή.

Ένα τσιπ μπορεί να είναι τόσο μεγάλο όσο μια ίντσα στη μία πλευρά και μπορεί να κρατήσει δεκάδες εκατομμύρια τρανζίστορ. Οι πιο απλοί επεξεργαστές μπορούν να αποτελούνται από μερικές χιλιάδες τρανζίστορ χαραγμένους σε ένα τσιπ μερικών τετραγωνικών χιλιοστών.

Πώς λειτουργεί ένας μικροεπεξεργαστής;

Εικόνα από το wikipedia

Ένας επεξεργαστής είναι ο εγκέφαλος ενός υπολογιστή που βασικά αποτελείται από μια αριθμητική και λογική μονάδα (ALU), μια μονάδα ελέγχου, και μια μήτρα μητρώου.

Όπως δείχνει το όνομά της, η ALU εκτελεί όλες τις αριθμητικές και λογικές πράξεις στα δεδομένα που λαμβάνονται από τη μνήμη ή τις συσκευές εισόδου.

Ο πίνακας μητρώου αποτελείται από μια σειρά καταχωρητών όπως συσσωρευτής (Α), Β, C, D, κλπ., Ο οποίος λειτουργεί ως προσωρινή θέση μνήμης ταχείας προσπέλασης για επεξεργασία δεδομένων.

Από την πλευρά του, η μονάδα ελέγχου διαχειρίζεται τη ροή των οδηγιών και των δεδομένων σε όλο το σύστημα.

Έτσι, βασικά, ένας μικροεπεξεργαστής λαμβάνει την είσοδο από τις συνδεδεμένες συσκευές, τις επεξεργάζεται σύμφωνα με τις οδηγίες που δίνονται στη μνήμη και παράγει την έξοδο.

Πλεονεκτήματα ενός μικροεπεξεργαστή

• Χαμηλό κόστος : οι μικροεπεξεργαστές διατίθενται με χαμηλό κόστος χάρη στην τεχνολογία ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Αυτό μειώνει το κόστος ενός συστήματος υπολογιστή. Υψηλή ταχύτητα : Τα τσιπ μικροεπεξεργαστών μπορούν να λειτουργούν με πολύ υψηλή ταχύτητα χάρη στην τεχνολογία που χρησιμοποιείται σε αυτά. Είναι σε θέση να εκτελέσει εκατομμύρια οδηγίες ανά δευτερόλεπτο. Μικρό μέγεθος : Λόγω της τεχνολογίας ολοκλήρωσης μεγάλης κλίμακας και εξαιρετικά μεγάλης κλίμακας, κατασκευάζεται μικροεπεξεργαστής με πολύ μειωμένο μέγεθος επιφάνειας. Αυτό θα μειώσει το μέγεθος ολόκληρου του συστήματος υπολογιστών. Πολύ ευέλικτο : Οι μικροεπεξεργαστές είναι πολύ ευπροσάρμοστοι, το ίδιο τσιπ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πολλές εφαρμογές, αλλάζοντας απλά το πρόγραμμα (οδηγίες που είναι αποθηκευμένες στη μνήμη). Κατανάλωση χαμηλής κατανάλωσης : Οι μικροεπεξεργαστές γενικά κατασκευάζονται με τη χρήση τεχνολογίας συμπληρωματικής ημιαγωγού μεταλλικού οξειδίου (CMOS), στην οποία τα MOSFETs (τρανζίστορ πεδίου με ημιαγωγούς πεδίου μεταλλικού οξειδίου) λειτουργούν σε κορεσμό και διακόπτες. Επομένως, η κατανάλωση ενέργειας είναι πολύ χαμηλή.

Σας συνιστούμε Τι είναι το Vcore και πώς μπορείτε να το προσαρμόσετε για να μειώσετε την κατανάλωση του επεξεργαστή

• Λιγότερη παραγωγή θερμότητας : Σε σύγκριση με τις συσκευές σωλήνων κενού (θερμοηλεκτρική βαλβίδα), οι συσκευές ημιαγωγών δεν εκπέμπουν τόσο πολύ θερμότητα. Αξιόπιστη : Οι μικροεπεξεργαστές είναι πολύ αξιόπιστοι και ο ρυθμός αποτυχίας είναι πολύ χαμηλότερος από τη χρήση της τεχνολογίας ημιαγωγών. Φορητό : Οι συσκευές υπολογιστών ή τα συστήματα που κατασκευάζονται από μικροεπεξεργαστές μπορούν να γίνουν φορητές λόγω του μικρού τους μεγέθους και της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας.

Συνηθισμένοι όροι που χρησιμοποιούνται σε ένα μικροεπεξεργαστή

Για να κατανοήσετε πώς λειτουργεί ένας μικροεπεξεργαστής, είναι χρήσιμο να κοιτάξετε μέσα και να μάθετε για τη λογική που χρησιμοποιήσατε για τη δημιουργία ενός. Στη διαδικασία μπορείτε επίσης να μάθετε τη μητρική γλώσσα ενός μικροεπεξεργαστή και πολλά από τα πράγματα που μπορούν να κάνουν οι μηχανικοί για να αυξήσουν την ταχύτητα ενός επεξεργαστή.

Ακολουθούν ορισμένοι συνηθισμένοι όροι που χρησιμοποιούνται στον τομέα των μικροεπεξεργαστών:

Το λεωφορείο

Ένας δίαυλος είναι ένα σύνολο αγωγών που προορίζονται για τη μετάδοση δεδομένων, διευθύνσεων ή πληροφοριών ελέγχου σε διάφορα στοιχεία ενός μικροεπεξεργαστή. Συνήθως, ένας μικροεπεξεργαστής θα έχει 3 τύπους λεωφορείων: Δίαυλος δεδομένων, λεωφορείο ελέγχου και διαύλου διεύθυνσης. Ένας επεξεργαστής 8 bit θα χρησιμοποιήσει ένα λεωφορείο ευρείας 8 bit.

Σετ εντολών

Το σύνολο εντολών είναι η ομάδα εντολών που μπορεί να καταλάβει ένας μικροεπεξεργαστής. Το σετ εντολών είναι μια διασύνδεση μεταξύ υλικού και λογισμικού. Μια εντολή καθοδηγεί τον επεξεργαστή να αλλάξει τα σχετικά τρανζίστορ για να κάνει κάποια επεξεργασία δεδομένων. Για παράδειγμα ADD A, B; χρησιμοποιείται για να προσθέσετε δύο αριθμούς αποθηκευμένους στους καταχωρητές Α και Β.

Μήκος λέξης

Το μήκος λέξης είναι ο αριθμός των δυαδικών ψηφίων στον εσωτερικό δίαυλο δεδομένων του επεξεργαστή ή ο αριθμός των δυαδικών ψηφίων που μπορεί να επεξεργαστεί ένας επεξεργαστής ταυτόχρονα.

Για παράδειγμα, ένας επεξεργαστής 8-bit θα έχει ένα δίαυλο δεδομένων 8-bit, 8-bit καταχωρητές, και θα επεξεργαστεί 8 bits κάθε φορά. Για να εκτελέσετε υψηλότερες λειτουργίες bit (32 ή 16 bit), θα το διαιρέσετε σε μια σειρά λειτουργιών 8 bit.

Μνήμη προσωρινής μνήμης

Η μνήμη cache είναι μια μνήμη τυχαίας προσπέλασης ενσωματωμένη στον επεξεργαστή. Με αυτόν τον τρόπο, ο επεξεργαστής μπορεί να έχει πρόσβαση στα δεδομένα στη μνήμη προσωρινής αποθήκευσης πιο γρήγορα από ό, τι με την κανονική μνήμη RAM. Επίσης γνωστή ως "μνήμη CPU". Η προσωρινή μνήμη χρησιμοποιείται για την αποθήκευση δεδομένων ή οδηγιών που συχνά αναφέρονται από το λογισμικό ή το πρόγραμμα κατά τη λειτουργία. Αυτό θα αυξήσει τη συνολική ταχύτητα της λειτουργίας.

Συχνότητα ρολογιού

Οι μικροεπεξεργαστές χρησιμοποιούν ένα σήμα ρολογιού για να ελέγχουν την ταχύτητα με την οποία εκτελούνται οι οδηγίες, να συγχρονίζουν άλλα εσωτερικά στοιχεία και να ελέγχουν τη μεταφορά δεδομένων μεταξύ τους. Επομένως, η ταχύτητα ρολογιού αναφέρεται στην ταχύτητα με την οποία ένας μικροεπεξεργαστής εκτελεί τις οδηγίες. Γενικά, μετριέται σε hertz και εκφράζεται σε megahertz (MHz), gigahertz (GHz), κλπ.

Ταξινόμηση μικροεπεξεργαστών

Οι μικροεπεξεργαστές μπορούν να ταξινομηθούν ως εξής:

Μήκος λέξης

Με βάση το μήκος λέξης ενός επεξεργαστή, μπορούμε να έχουμε επεξεργαστές 8-bit, 16-bit, 32-bit και 64-bit.

RISC - Μειωμένο σετ εντολών

Το RISC είναι ένας τύπος αρχιτεκτονικής μικροεπεξεργαστών που χρησιμοποιεί ένα μικρό σετ γενικής χρήσης και εξαιρετικά βελτιστοποιημένης διδασκαλίας, παρά ένα πιο εξειδικευμένο σύνολο οδηγιών που βρίσκονται σε άλλες συνιστώσες.

ΣΥΝΙΣΤΟΥΜΕ ΣΑΣ Πώς να ελέγξετε τη θερμοκρασία του επεξεργαστή

Το RISC προσφέρει υψηλή απόδοση σε σχέση με την αντίθετη αρχιτεκτονική CISC. Σε έναν επεξεργαστή, η εκτέλεση κάθε εντολής απαιτεί ένα ειδικό κύκλωμα για τη φόρτωση και επεξεργασία των δεδομένων. Ως εκ τούτου, μειώνοντας τις οδηγίες, ο επεξεργαστής θα χρησιμοποιήσει απλά κυκλώματα και ταχύτερη λειτουργία.

Αυτοί οι μικροεπεξεργαστές έχουν:

• Απλό σύνολο οδηγιών Μεγαλύτερα προγράμματα Αποτελείται από μεγάλο αριθμό καταχωρητών Απλό κύκλωμα επεξεργαστή (μικρός αριθμός τρανζίστορ) Περισσότερη χρήση μνήμης RAM Οδηγίες σταθερού μήκους Λειτουργίες απλής διεύθυνσης Κανονικά ο αριθμός των κύκλων ρολογιού για την εκτέλεση μιας εντολής έχει οριστεί

CISC - Σύνθετο σύνολο εντολών

Το CISC είναι η αρχιτεκτονική μικροεπεξεργαστών που αντιτίθεται στην RISC. Αυτό γίνεται για να μειωθεί ο αριθμός των οδηγιών ανά πρόγραμμα, αγνοώντας τον αριθμό των κύκλων ανά εντολή. Με αυτόν τον τρόπο, οι σύνθετες οδηγίες μετατρέπονται απευθείας σε υλικό, γεγονός που καθιστά τον επεξεργαστή πιο περίπλοκο και αργό στη λειτουργία του.

Αυτή η αρχιτεκτονική έχει σχεδιαστεί για να μειώνει το κόστος της μνήμης, μειώνοντας τη διάρκεια του προγράμματος.

Αυτοί οι μικροεπεξεργαστές έχουν:

• Σύνθετο σύνολο εντολών Το μικρότερο πρόγραμμα Λιγότερος αριθμός καταχωρητών Πολύπλοκο κύκλωμα επεξεργαστή (περισσότερα τρανζίστορ) Μικρή χρήση μνήμης RAM Οδηγίες μεταβλητού μήκους Ποικιλία τρόπων διευθυνσιοδότησης Μεταβλητός αριθμός κύκλων ρολογιού για κάθε εντολή

Ειδικοί επεξεργαστές

Υπάρχουν ορισμένοι επεξεργαστές που έχουν σχεδιαστεί για να χειρίζονται ορισμένες συγκεκριμένες λειτουργίες:

• DSP (Ψηφιακοί επεξεργαστές σημάτων) Coprocessors: επεξεργαστές που χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με έναν κύριο επεξεργαστή (coprocessor math 8087 που χρησιμοποιείται με 8086) επεξεργαστές I / OTransputer: μικροεπεξεργαστής με δική του τοπική μνήμη

Σας συνιστούμε ποιος επεξεργαστής θα επιλέξει για το νέο μου PC;

Τέλος, ένας μικροεπεξεργαστής είναι η πιο σημαντική μονάδα μέσα σε ένα σύστημα υπολογιστών και είναι υπεύθυνος για την επεξεργασία του μοναδικού συνόλου οδηγιών και διαδικασιών, επομένως είναι απαραίτητο να αναλύσουμε ποιοι είναι οι καλύτεροι μικροεπεξεργαστές σήμερα για να κάνουν μια καλή επιλογή. Αυτές οι λεπτομέρειες που έχουμε σχολιάσει είναι ενός επεξεργαστή, αλλά βασικές για να καταλάβουμε πώς λειτουργεί ένας επεξεργαστής 20-30 χρόνια πριν. Υπάρχουν πολλά ακόμα χαρακτηριστικά γνωρίσματα, τα οποία σας προσκαλούμε να ερευνήσετε. Τι γνώμη έχετε για το άρθρο μας; Ανυπομονούμε να σας σχολιάσουμε!