Какво представлява процесорното ядро? [MakeUseOf обяснява]

реклама

Всеки компютър има процесор, независимо дали е процесор с малка ефективност или голям производител, или няма да може да работи. Разбира се, процесорът, наричан още процесор или централен процесор, е важна част от функционираща система, но не е единственият.

Днешните процесори са почти всички двуядрени, което означава, че самият процесор съдържа две отделни ядра, с които може да обработва информация. Но какво представляват процесорните ядра и какво точно правят?

Какво представляват ядра?

Ядрото на процесора е процесорно устройство, което чете в инструкции за извършване на конкретни действия. Инструкциите са свързани заедно, така че когато се изпълняват в реално време, те съставят вашето компютърно изживяване. Буквално всичко, което правите на вашия компютър, трябва да се обработва от вашия процесор. Всеки път, когато отворите папка, това изисква вашия процесор. Когато пишете в документ с думи, това също изисква вашия процесор. Неща като рисуване на работната среда, прозорците и графичните игри са работа на вашата графична карта - която съдържа стотици процесори за бърза работа едновременно с данни - но до известна степен те все още изискват вашия процесор също.

Как работят

Дизайнът на процесорите е изключително сложен и варира в широки граници между компаниите и дори моделите. Техните архитектури - понастоящем „Айви Бридж“ за Intel и „Piledriver“ за AMD - непрекъснато се усъвършенстват, за да съберат най-голямото представяне при най-малкото разход на пространство и енергия. Но въпреки всички архитектурни различия, процесорите преминават през четири основни стъпки всеки път, когато обработват инструкции: извличане, декодиране, изпълнение и записване.

донасям

Стъпката за добив е това, което очаквате да бъде. Тук процесорното ядро ​​извлича инструкции, които го чакат, обикновено от някаква памет. Това може да включва RAM, но в съвременните процесорни ядра инструкциите обикновено вече чакат ядрото в кеш паметта на процесора. Процесорът има област, наречена брояч на програмата, която по същество действа като отметка, като позволява на процесора да знае къде е приключила последната инструкция и следващата.

дешифрирам

След като получи непосредствената инструкция, продължава да я декодира. Инструкциите често включват множество области на процесорното ядро ​​- например аритметика - и ядрото на процесора трябва да разбере това. Всяка част има нещо, наречено опкод, което казва на ядрото на процесора какво трябва да се направи с информацията, която го следва. След като ядрото на процесора измисли всичко това, различните области на самото ядро ​​могат да започнат да работят.

Изпълни

Етапът на изпълнение е мястото, където процесорът знае какво трябва да направи и всъщност продължава напред и го прави. Какво точно се случва тук, варира значително в зависимост от това кои области на процесорното ядро ​​се използват и каква информация се влага. Като пример, процесорът може да прави аритметика вътре в ALU или Arithmetic Logic Unit. Това устройство може да се свърже към различни входове и изходи, за да разбие числа и да получи желания резултат. Схемата вътре в ALU върши цялата магия и е доста сложно да се обясни, така че ще оставя това за вашето собствено изследване, ако се интересувате.

Пиша в отговор на писмо

Последната стъпка, наречена изписване, просто поставя резултата от това, което е работило обратно в паметта. Къде точно отива изходът зависи от нуждите на работещото приложение, но той често остава в процесорните регистри за бърз достъп, тъй като следващите инструкции често го използват. Оттам ще се погрижите, докато части от този изход не трябва да бъдат обработени отново, което може да означава, че той влиза в оперативната памет.

Това е само един цикъл

Целият този процес се нарича цикъл на инструкции. Тези цикли на инструкции се случват нелепо бързо, особено сега, когато имаме мощни процесори с високи честоти. Освен това целият ни процесор с множеството си ядра прави това на всяко ядро, така че данните могат да бъдат смазани приблизително толкова пъти по-бърз, колкото вашият процесор има ядра, отколкото ако беше залепен само с едно ядро ​​от подобни производителност. Процесорите също имат оптимизирани набори от инструкции, вградени в схемата, което може да ускори познатите им инструкции. Популярен пример е SSE.

заключение

Не забравяйте, че това е много просто описание на процесорите - в действителност те са много по-сложни и правят много повече, отколкото ние осъзнаваме. Настоящата тенденция е, че производителите на процесори се опитват да направят чиповете си възможно най-ефективни и това включва свиване на транзисторите. Айви Бридж Какво трябва да знаете за Ivy Bridge на Intel [MakeUseOf Explains]Току-що Intel пусна новия си актуализиран процесор с кодово име Ivy Bridge, както за настолни компютри, така и за лаптопи. Ще намерите тези нови продукти, посочени като серия 3000 и можете да закупите поне някои от тях ... Прочетете още Транзисторите са само 22 nm и има още доста време, преди изследователите да срещнат физическа граница. Представете си цялата тази обработка, протичаща в толкова малко пространство. Ще видим как процесорите се подобряват, след като стигнем толкова далеч.

Къде мислите, че процесорите ще отидат следващите? Кога очаквате да видите квантови процесори, особено на личните пазари? Уведомете ни в коментарите!

Кредити за изображения: Olivander, Бернат Галеми, Доминик Барц, Йоан Самели, Национална администрация за ядрена сигурност