Ce este și pentru ce este microprocesorul sau CPU?

Cunoscut și sub numele de CPU sau unitate centrală de procesare, microprocesorul este un motor complet de calcul care este fabricat pe un singur cip de siliciu. Este, de asemenea, cunoscut ca inima oricărui computer normal, fie că este vorba de o mașină desktop, un server sau un laptop.

Vrei să afli mai multe despre asta? Nu ratați articolul nostru interesant!

Indice de conținut

Ce este un microprocesor?

Cu siguranță microprocesorul pe care îl utilizați pe computer este un Pentium, un AMD Ryzen sau una dintre generațiile de Intel Core i3, i5, i7 sau i9. Acestea sunt cele mai populare procesoare… dar toate chiar fac „aproximativ la fel” (îl las în ghilimele, pentru că există tehnologii care îl diferențiază) și în același mod.

Primul microprocesor a fost Intel 4004, introdus în 1971. Nu a fost foarte puternic, din moment ce tot ce a putut face era să adauge și să scadă și nu putea face asta decât la 4 biți simultan. Dar a fost uimitor că totul a fost pe un cip.

Microprocesorul este de obicei găzduit printr-o priză specifică de pe placa de bază a computerului; și la care se adaugă, pentru funcționarea sa stabilă și corectă, un sistem de răcire, care include un radiator și ventilatoare, care sunt responsabile de eliminarea întregului exces de căldură pe care îl absorb absorbția de căldură.

Între capsula cu microprocesor și radiator, pasta termică este frecvent utilizată pentru a face mai eficientă conductivitatea căldurii. În plus, există alte metode mai moderne și mai eficiente pe piață, cum ar fi răcirea cu lichid sau utilizarea celulelor peltier pentru o răcire mai mare, deși aceste practici sunt utilizate aproape exclusiv pentru overclocking.

Pentru ce este un microprocesor?

Un microprocesor este o componentă care efectuează instrucțiunile și sarcinile implicate în procesarea computerului și este „motorul” care pornește atunci când porniți computerul. Într-un sistem informatic, microprocesorul este unitatea centrală care execută și gestionează instrucțiunile logice care îi sunt transmise.

Un microprocesor este proiectat pentru a efectua operațiuni tipice, cum ar fi adunarea, scăderea, divizarea, înmulțirea, interprocesarea și comunicarea dispozitivului, intrarea, gestionarea ieșirii și multe altele.

Este format din circuite integrate care conțin mii de tranzistoare, în funcție de puterea echipamentului.

Microprocesoarele sunt clasificate în general în funcție de numărul de instrucțiuni pe care le pot prelucra într-un anumit timp, frecvența de ceas măsurată în megahertz și numărul de biți folosiți pentru fiecare instrucțiune.

Un microprocesor este proiectat pentru a efectua operațiuni aritmetice și logice care utilizează zone de retenție cu număr mic numite registre.

Când computerul este pornit, microprocesorul primește prima instrucțiune de bază de intrare / ieșire (BIOS) a sistemului care vine cu computerul ca parte a memoriei sale.

După aceea, BIOS - ul sau sistemul de operare pe care BIOS-ul îl încarcă în memoria computerului, „conduce” microprocesorul, instruindu-l să facă acest lucru. Un microprocesor acceptă datele binare ca intrare și oferă ieșire după procesare, conform instrucțiunilor stocate în memorie.

Ce este un cip?

Un cip se mai numește circuit integrat. În general este o mică bucată subțire de siliciu pe care au fost gravate tranzistoarele care alcătuiesc microprocesorul.

Un cip poate fi la fel de mare ca un inch pe o parte și poate ține zeci de milioane de tranzistoare. Cele mai simple procesoare pot consta din câteva mii de tranzistoare gravate pe un cip de câțiva milimetri pătrați.

Cum funcționează un microprocesor?

Imagine de la wikipedia

Un procesor este creierul unui computer care constă practic dintr-o unitate de aritmetică și logică (ALU), o unitate de control și o matrice de registru.

După cum indică numele său, ALU efectuează toate operațiile aritmetice și logice cu privire la datele primite de la dispozitivele de memorie sau de intrare.

Matricea registrului constă dintr-o serie de registre, cum ar fi acumulatorul (A), B, C, D etc., care acționează ca locații temporare ale memoriei cu acces rapid pentru procesarea datelor.

La rândul său, unitatea de control gestionează fluxul de instrucțiuni și date în întregul sistem.

Deci, practic, un microprocesor preia intrarea de la dispozitivele conectate, o prelucrează conform instrucțiunilor date în memorie și produce ieșirea.

Avantajele unui microprocesor

• Cost redus : microprocesoarele sunt disponibile la costuri reduse datorită tehnologiei cu circuite integrate. Ceea ce reduce costul unui sistem informatic. Viteză mare : cipurile cu microprocesor pot funcționa cu viteză foarte mare datorită tehnologiei utilizate în ele. Este capabil să execute milioane de instrucțiuni pe secundă. Dimensiuni mici : datorită tehnologiei de integrare pe scară largă și ultra-mare, un microprocesor este fabricat cu o dimensiune a suprafeței foarte redusă. Acest lucru va reduce dimensiunea întregului sistem informatic. Versatil : Microprocesoarele sunt foarte versatile, același cip poate fi utilizat pentru o serie de aplicații prin simpla schimbare a programului (instrucțiuni stocate în memorie). Consum redus de energie : Microprocesoarele sunt, în general, fabricate folosind tehnologia complementară de oxid de metal cu semiconductor (CMOS), în care MOSFET-urile (tranzistoare cu efect de câmp metal-oxid-semiconductor) lucrează în moduri de saturație și tăiere. Prin urmare, consumul de energie este foarte redus.

VĂ RECOMANDăm Ce este Vcore și cum îl puteți ajusta pentru a reduce consumul procesorului

• Generare de căldură mai mică : în comparație cu dispozitivele cu tuburi de vid (supapa termo-ionică), dispozitivele semiconductoare nu emit la fel de multă căldură. Încredere : Microprocesoarele sunt foarte fiabile, iar rata de eșec este mult mai mică pe măsură ce se utilizează tehnologia cu semiconductor. Portabil : Dispozitivele sau sistemele de calcul realizate din microprocesoare pot fi portabile datorită dimensiunilor mici și consumului redus de energie.

Termeni obișnuiți folosiți într-un microprocesor

Pentru a înțelege cum funcționează un microprocesor, este util să priviți în interior și să aflați despre logica folosită pentru a crea unul. În proces puteți afla, de asemenea, despre limba maternă a unui microprocesor și multe dintre lucrurile pe care inginerii le pot face pentru a crește viteza unui procesor.

Iată câțiva termeni folosiți în domeniul microprocesoarelor:

Autobuzul

Un autobuz este un set de conductori destinat să transmită date, adrese sau informații de control către diferite elemente ale unui microprocesor. De obicei, un microprocesor va avea 3 tipuri de autobuze: Bus de date, Bus de control și Bus de adrese.Un procesor de 8 biți va folosi un bus lat de 8 biți.

Set de instrucțiuni

Setul de instrucțiuni este grupul de comenzi pe care un microprocesor le poate înțelege. Setul de instrucțiuni este o interfață între hardware și software. O instrucțiune recomandă procesorului să schimbe tranzistorii relevanți pentru a face unele prelucrări de date. De exemplu ADD A, B; folosit pentru a adăuga două numere stocate în registrele A și B.

Lungimea cuvântului

Lungimea cuvântului este numărul de biți din magistrala de date internă a unui procesor sau este numărul de biți pe care un procesor poate prelucra simultan.

De exemplu, un procesor pe 8 biți va avea un bus de date pe 8 biți, registre pe 8 biți și va procesa 8 biți simultan. Pentru a efectua operațiuni cu biți mai mari (32 sau 16 biți), îl veți împărți în serie de operații pe 8 biți.

Memorie cache

Cache este o memorie de acces aleator încorporată în procesor. În acest fel, procesorul poate accesa datele din memoria cache mai rapid decât cu RAM normală. Cunoscut și sub denumirea de „memoria CPU”. Cache este utilizat pentru a stoca date sau instrucțiuni la care face referire frecvent software-ul sau programul în timpul funcționării. Aceasta va crește viteza generală a operației.

Frecvența ceasului

Microprocesoarele folosesc un semnal de ceas pentru a controla viteza cu care sunt executate instrucțiunile, pentru a sincroniza alte componente interne și pentru a controla transferul de date între ele. Prin urmare, viteza ceasului se referă la viteza cu care un microprocesor execută instrucțiunile. În general, se măsoară în hertz și se exprimă în megahertz (MHz), gigahertz (GHz) etc.

Clasificarea microprocesoarelor

Microprocesoarele pot fi clasificate astfel:

Lungimea cuvântului

Pe baza lungimii cuvintelor unui procesor, putem avea procesoare pe 8 biți, 16 biți, 32 biți și 64 biți.

RISC - Set redus de instrucțiuni

RISC este un tip de arhitectură cu microprocesor care folosește un set mic de instrucțiuni cu scop general, de înaltă optimizare, mai degrabă decât un set de instrucțiuni mai specializat, așa cum se găsește în alte componente.

VĂ RECOMANDĂM Cum să verificați temperatura procesorului

RISC oferă performanțe ridicate prin arhitectura sa CISC opusă. Într-un procesor, execuția fiecărei instrucțiuni necesită un circuit special pentru încărcarea și procesarea datelor. Prin urmare, prin reducerea instrucțiunilor, procesorul va utiliza circuite simple și funcționare mai rapidă.

Aceste microprocesoare au:

• Set de instrucțiuni simple Programe mai mari constă într-un număr mare de registre Circuitul simplu al procesorului (număr mic de tranzistoare) Mai multă utilizare a RAM Instrucțiuni de lungime fixă ​​Moduri de adresare simple În mod normal, numărul de cicluri de ceas pentru a executa o instrucțiune este setat

CISC - Set de instrucțiuni complexe

CISC este arhitectura de microprocesor opusă RISC. Se face pentru a reduce numărul de instrucțiuni pe program, ignorând numărul de cicluri pe instrucțiune. În acest fel, instrucțiunile complexe sunt convertite direct în hardware, ceea ce face ca procesorul să fie mai complex și mai lent să funcționeze.

Această arhitectură este concepută pentru a reduce costul memoriei, reducând durata programului.

Aceste microprocesoare au:

• Set de instrucțiuni complexe Programul cel mai mic Număr mai puțin de registre Circuitul procesorului complex (mai mulți tranzistori) Utilizare mică a RAM Instrucțiuni de lungime variabilă Varietatea modurilor de adresare Număr variabil de cicluri de ceas pentru fiecare instrucțiune

Procesoare speciale

Există unele procesoare care sunt concepute pentru a gestiona unele funcții specifice:

• Coprocesoare DSP (Digital Signal Processors): procesoare utilizate în combinație cu un procesor principal (coprocesor matematic 8087 utilizat cu 8086) Procesoare I / OTransputer: microprocesor cu memorie locală

VĂ RECOMANDĂM Ce procesor să alegeți pentru noul meu computer?

În cele din urmă, un microprocesor este cea mai importantă unitate din cadrul unui sistem informatic și este responsabil de procesarea setului unic de instrucțiuni și procese, prin urmare, este esențial să analizăm care sunt cele mai bune microprocesoare pentru a face o alegere bună. Aceste detalii pe care le-am comentat sunt ale unui procesor, dar de bază pentru a înțelege cum funcționează un procesor de acum 20 - 30 de ani. În prezent, există multe alte funcții, pe care vă invităm să le investigați. Ce v-ați gândit la articolul nostru? Așteptăm cu nerăbdare comentariile voastre!