Как работи процесорът? Принцип на действие

Почти всеки знае, че основният елемент от "железните" компоненти в компютъра е централният процесор. Но кръгът от хора, които си представят как работи процесорът, е много ограничен. Повечето потребители нямат представа за това. И дори когато системата изведнъж започне да "спира", мнозина вярват в това това е процесор

Какво представлява процесорът?

CPU (CPU или в английската версия на CPU) е сърцето на всяка компютърна система. Всички изчислителни операции са присвоени не само на аритметични изчисления или изчисления с плаваща запетая (променящи се мантиси), но и на логически такива.

Самият процесор е малка квадратна плоча (чип), в която са милиони транзистори. Понякога се извиква това устройство интегрирана микросхема.

От какво се състои процесорът?

Ако говорим за това как работи Процесор Intel или неговия конкурент AMD, е необходимо да погледнете как се подреждат тези чипове. Първият микропроцесор (между другото, Intel, модел 4040) се появи през 1971 г. Тя би могла да изпълни само най-простите операции на добавяне и изваждане с обработка на само 4 бита информация, т.е., имаше 4-битова архитектура.

Модерните процесори, както и първият, са базирани на транзистори и имат много по-бързи резултати. Те се произвеждат по метода на фотолитография от определен брой индивидуални силиконови плочи, които образуват единичен кристал, в който се отпечатват транзисторите. Веригата е създадена на специален ускорител чрез ускорени борни йони. Във вътрешната структура на процесорите основните компоненти са ядрата, автобусите и функционалните частици, наречени ревизии.

Основни характеристики

Като всеки друг устройство, процесор се характеризира с определени параметри, които, когато отговарят на въпроса, как работи процесорът, не може да се заобиколи страната. На първо място е:

• брой ядра;
• брой нишки;
• размерът на кеша (вградена памет);
• честота на часовника;
• скоростта на гумата.

Докато ще останем на тактовата честота. Не е чудно, че процесорът се нарича сърцето на компютъра. Подобно на сърцето, той работи в пулсиращ режим с определен брой цикли в секунда. Честотата на часовника се измерва в MHz или GHz. Колкото по-високо е, толкова повече операции устройството може да изпълни.

С каква честота работи процесорът, можете да разберете от обявените му характеристики или да разгледате информацията в системната информация. Но в процеса на обработка на командите, честотата може да варира и по време на овърклок (овърклок) да се увеличи до крайни граници. По този начин, твърди часовата честота се осреднява само.

Броят на сърцевините е индикатор, който определя броя на центровете за обработка на процесорите (да не се бърка с нишките - броят на сърцата и нишките може да не съвпадат). Благодарение на това разпределение става възможно да се пренасочат операциите към други ядра, като по този начин се увеличи цялостната производителност.

Как работи процесорът: командите за обработка

Сега малко за структурата на изпълнимите команди. Ако погледнете как работи процесорът, трябва ясно да разберете, че всяка команда има два компонента - оперативен и оперативен.

Операционната част показва това, което компютърната система трябва да изпълнява в момента, операторът определя какво трябва да работи процесорът. Освен това, процесор ядро може да съдържа два изчислителни центъра (контейнер, поток), които разделят изпълнението на командата на няколко етапа:

• развитие;
• декриптиране;
• изпълнение на командата;
• достъп до паметта на самия процесор
• запазвайки резултата.

Днес отделно кеширане се използва под формата на използване на две нива на кеш, което избягва прихващане от две или повече команди за достъп до един от блоковете на паметта.

Процесорите по типа обработващи команди са разделени на линейни (изпълнение на команди в реда на тяхната опашка за писане), циклични и разклонения (изпълнение на инструкциите след обработване на клоновите условия).

Извършени операции

Сред основните функции, присвоени на процесора, в смисъл на изпълними команди или инструкции, има три основни задачи:

• математически действия въз основа на аритметично-логическо устройство;
• Преместване на данни (информация) от един тип памет в друг;
• вземане на решения за изпълнението на екипа и на негова основа - изборът на преминаване към изпълнението на други набори от команди.

Взаимодействие с памет (ROM и RAM)

В този процес трябва да имате предвид компоненти като шината и канала за четене и запис, които са свързани към устройствата за съхранение. ROM съдържа постоянен набор от байтове. Първо, адресната шина изисква конкретен байт от ROM, след това го прехвърля в информационната шина, след което четеният канал променя състоянието си и ROM осигурява заявения байт.

Но процесорите могат не само да четат данни от RAM, но и да ги записват. В този случай се използва канал за запис. Но ако разбирате, съвсем съвременни компютри биха могли теоретично да правят без RAM изобщо, тъй като съвременните микроконтролери са в състояние да поставят необходимите байтове данни директно в паметта на самия процесор чип. Но не можете да правите без ROM.

Освен това системата започва от режима за тестване на хардуера (командата BIOS) и само тогава контролът се прехвърля в операционната система за първоначално зареждане.

Как мога да проверя дали процесорът работи?

Сега нека да разгледаме някои аспекти на проверката на производителността на процесора. Трябва ясно да се разбере, че ако процесорът не работи, компютърът изобщо няма да може да стартира изтеглянето.

Друго нещо е, когато искате да погледнете индикатора за използване на възможностите на процесора в даден момент. Можете да направите това от стандартния "Task Manager" (за разлика от всеки процес, той показва колко CPU използване го прави). За да дефинирате визуално този параметър, можете да използвате раздела за ефективността, където проследяването на промените се извършва в реално време. Разширените параметри могат да се видят с помощта на специални програми, например CPU-Z.

Освен това можете да използвате няколко ядра на процесора, като използвате конфигурацията на системата (msconfig) и допълнителни параметри за зареждане за това.

Възможни проблеми

И накрая, няколко думи за проблемите. Тук много потребители често питат, казват те, защо процесорът работи и мониторът не се включва? Тази ситуация няма нищо общо с CPU. Факт е, че когато включите компютъра, първо проверявате графичния адаптер и само тогава всичко останало. Вероятно проблемът е само в процесора на графичния чип (всички съвременни видео ускорители имат собствени графични процесори).

Но на примера за функционирането на човешкото тяло трябва да разберем, че в случай на сърдечна недостатъчност целият организъм умира. Така че с компютрите. Процесорът не работи - цялата компютърна система "умира".