Mis on protsessori tuum? [MakeUseOf selgitab]

Reklaam

Igal arvutil on protsessor, olgu see siis väike efektiivsusega protsessor või suure jõudlusega jõujaam või vastasel juhul poleks see võimeline töötama. Muidugi on protsessor, mida nimetatakse ka CPU-ks või keskseks protsessoriüksuseks, toimiva süsteemi oluline osa, kuid see pole ainus.

Tänapäeva protsessorid on peaaegu kõik vähemalt kahetuumalised, see tähendab, et kogu protsessor sisaldab endas kahte eraldi südamikku, millega ta saab teavet töödelda. Mis on protsessori tuumad ja mida nad täpselt teevad?

Mis on südamikud?

Protsessori tuum on töötlemisüksus, mis loeb juhiseid konkreetsete toimingute tegemiseks. Juhised on aheldatud kokku, nii et reaalajas töötades moodustavad need teie arvuti kasutamise kogemuse. Sõna otseses mõttes peab kõik teie arvutis tehtavad protsessorid töötlema. Kui avate kausta, on selleks vaja teie protsessorit. Wordi dokumenti sisestades nõuab see ka teie protsessorit. Sellised asjad nagu töölauakeskkonna, akende joonistamine ja mängugraafika on teie graafikakaardi ülesanne - mis sisaldab sadu protsessoreid, et andmetega üheaegselt kiiresti töötada - kuid mingil määral vajavad nad ikkagi teie protsessorit samuti.

Kuidas nad töötavad

Protsessorite kavandid on äärmiselt keerukad ning erinevad firmade ja isegi mudelite vahel suuresti. Nende arhitektuur - praegu “Ivy Bridge” jaoks Intel ja “Piledriver” jaoks AMD - neid täiustatakse pidevalt nii, et need pakuksid võimalikult palju jõudlust ning võimalikult vähe ruumi ja energiakulu. Kuid hoolimata kõigist arhitektuurilistest erinevustest, läbivad protsessorid juhiste töötlemisel neli peamist sammu: toomine, dekodeerimine, käivitamine ja tagasi kirjutamine.

Too

Tooge samm on see, mida te ootate. Siin hangib protsessori tuum seda ootamas juhised, tavaliselt mingist mälust. See võib sisaldada RAM-i, kuid tänapäevastes protsessorituumades ootavad juhised tavaliselt juba protsessori vahemälus olevat südamikku. Protsessoril on ala, mida nimetatakse programmiloenduriks ja mis toimib sisuliselt järjehoidjana, andes protsessorile teada, kus viimane käsk lõppes ja järgmine algab.

Dekodeeri

Kui see on viivitamatu juhise alla laadinud, dekodeerib ta seda edasi. Juhised hõlmavad sageli protsessori südamiku mitut piirkonda - näiteks aritmeetikat - ja protsessori tuum peab selle välja mõtlema. Igal osal on nn koodikood, mis ütleb protsessori tuumale, mida tuleks sellele järgneva teabega teha. Kui protsessori tuum on selle kõik välja mõelnud, pääsevad tuuma erinevad piirkonnad ise tööle.

Täitke

Käivitamise samm on protsessor, kus protsessor teab, mida ta peab tegema, ning tegelikult läheb edasi ja teeb seda. See, mis siin täpselt toimub, on väga erinev, sõltuvalt sellest, milliseid protsessori tuuma alasid kasutatakse ja millist teavet sisestatakse. Näiteks saab protsessor teha aritmeetikat ALU sees või aritmeetilist loogikaüksust. See seade saab ühendada erinevate sisendite ja väljunditega numbrite krõbistamiseks ja soovitud tulemuse saamiseks. ALU sees olevad vooluringid teevad kõik võlu ja seda on üsna keeruline seletada, nii et jätan selle huvi korral teie enda uurimiseks.

Kirjuta tagasi

Viimane samm, mida nimetatakse tagasivõtmiseks, asetab lihtsa töö tulemuse mällu. Kuhu väljund täpselt läheb, sõltub töötava rakenduse vajadustest, kuid kiireks juurdepääsuks jääb see sageli protsessori registritesse, kuna seda kasutavad sageli järgmised juhised. Sealt edasi hoolitsetakse, kuni selle väljundi osasid tuleb uuesti töödelda, mis võib tähendada, et see läheb RAM-i.

See on lihtsalt üks tsükkel

Kogu seda protsessi nimetatakse käsutsükliks. Need juhendamistsüklid toimuvad naeruväärselt kiiresti, eriti nüüd, kui meil on võimsad kõrge sagedusega protsessorid. Lisaks teeb kogu meie mitme tuumaga CPU seda igas südamikus, nii et andmeid saab krigistada umbes sama palju kordi kiiremini, kui teie protsessoril on südamikud kui siis, kui see oleks kinni ainult ühe sarnase tuumaga etendus. Protsessoritel on ka optimeeritud juhtimiskomplektid, mis on ühendatud juhtmestikku, mis kiirendab neile saadetud tuttavaid juhiseid. Populaarne näide on SSE.

Järeldus

Ärge unustage, et see on töötlejate jaoks väga lihtne kirjeldus - tegelikkuses on nad palju keerukamad ja teevad palju rohkem, kui me mõistame. Praegune trend on, et protsessoritootjad üritavad oma kiibid võimalikult efektiivseks muuta ja see hõlmab ka transistoride kahandamist. Ivy Bridge Mida peate teadma Inteli Ivy Bridge kohta [MakeUseOf Explains]Intel andis äsja välja oma uue ajakohastatud protsessori, koodnimega Ivy Bridge, nii laua- kui ka sülearvutite jaoks. Need uued tooted leiate 3000-seeriast ja saate vähemalt mõnda neist osta ... Loe rohkem Transistorid on kõigest 22 nm ja selleks on vaja veel minna, kuni teadlased satuvad füüsilistesse piiridesse. Kujutage ette, et kogu see töötlemine toimub nii väikeses ruumis. Kui kaugele jõuame, näeme, kuidas töötlejad paremaks muutuvad.

Mis te arvate, kuhu töötlejad järgmisena lähevad? Millal loodate kvantprotsessoreid näha, eriti isiklikel turgudel? Andke meile kommentaarides teada!

Pildikrediidid: Olivander, Bernat Gallemí, Dominik Bartsch, Ioan Sameli, Riiklik tuumajulgeoleku amet