Mikä on ja mihin mikroprosessori tai cpu on tarkoitettu?

Tunnetaan myös nimellä CPU tai keskusprosessoriyksikkö, mikroprosessori on täydellinen laskentamoottori, joka valmistetaan yhdellä piisirulla. Sitä kutsutaan myös normaalin tietokoneen sydämeksi, oli se sitten pöytätietokone, palvelin tai kannettava tietokone.

Haluatko tietää enemmän siitä? Älä missaa mielenkiintoista artikkeliamme!

Sisällysluettelo

Mikä on mikroprosessori?

Tietokoneesi käyttämä mikroprosessori on varmasti Pentium, AMD Ryzen tai yksi Intel Core i3, i5, i7 tai i9 sukupolvista. Nämä ovat suosituimpia prosessoreita… mutta ne todellakin toimivat "suunnilleen samalla tavalla" (jätän sen lainausmerkeihin, koska on olemassa tekniikoita, jotka erottavat sen) ja samalla tavalla.

Ensimmäinen mikroprosessori oli Intel 4004, joka otettiin käyttöön vuonna 1971. Se ei ollut kovin tehokas, koska kaikki mitä se voisi tehdä, oli vain lisätä ja vähentää, ja se pystyi tekemään sen vain 4 bitillä kerrallaan. Mutta oli hämmästyttävää, että kaikki oli sirulla.

Mikroprosessori sijaitsee yleensä tietyn pistorasian kautta tietokoneen emolevyllä; ja johon on lisätty sen vakaan ja oikean toiminnan kannalta jäähdytysjärjestelmä, joka sisältää jäähdytyselementin ja puhaltimet, joiden tehtävänä on poistaa kaikki ylimääräinen lämpö, ​​jonka jäähdytyselementti imee.

Mikroprosessorikapselin ja jäähdytyselementin välissä käytetään yleensä lämpöpastaa lämmönjohtavuuden tehostamiseksi. Lisäksi markkinoilla on myös muita moderneja ja tehokkaampia menetelmiä, kuten nestemäinen jäähdytys tai peltier-kennojen käyttö suuremman jäähdytyksen aikaansaamiseksi, vaikka näitä käytäntöjä käytetään melkein yksinomaan ylikellotukseen.

Mihin mikroprosessori on?

Mikroprosessori on komponentti, joka suorittaa tietokoneen käsittelyyn liittyvät ohjeet ja tehtävät ja on "moottori", joka käynnistyy, kun käynnistät tietokoneen. Tietokonejärjestelmässä mikroprosessori on keskusyksikkö, joka suorittaa ja hallinnoi sille lähetettyjä loogisia ohjeita.

Mikroprosessori on suunniteltu suorittamaan tyypillisiä toimintoja, kuten lisäämään, vähentämään, jakamaan, kertomaan, prosessien väliseen ja laiteviestintään, syöttöön, lähtöjen hallintaan ja muuhun.

Se koostuu integroiduista piireistä, jotka sisältävät tuhansia transistoreita laitteiden tehosta riippuen.

Mikroprosessorit luokitellaan yleensä niiden käskyjen lukumäärän perusteella, joita ne voivat käsitellä tiettynä aikana, kellotaajuuden mitattuna megahertseinä ja käytettyjen bittien lukumäärän per käsky.

Mikroprosessori on suunniteltu suorittamaan aritmeettisia ja loogisia toimintoja, jotka käyttävät pienen määrän säilytysalueita, joita kutsutaan rekistereiksi.

Kun tietokoneesi on päällä, mikroprosessori vastaanottaa ensimmäisen perustulojärjestelmä (BIOS) -ohjeen, joka tulee tietokoneen mukana osana muistia.

Sen jälkeen BIOS tai käyttöjärjestelmä, jonka BIOS lataa tietokoneen muistiin, "ajaa" mikroprosessorin käskemällä sitä tekemään niin. Mikroprosessori hyväksyy binaaritiedon syötteenä ja tuottaa tulosteen prosessoinnin jälkeen muistiin tallennettujen ohjeiden mukaisesti.

Mikä on siru?

Sirua kutsutaan myös integroiduksi piiriksi. Se on yleensä pieni, ohut piipala, jolle mikroprosessorin muodostavat transistorit on syövytetty.

Siru voi olla yhtä suuri kuin tuuma yhdellä puolella ja siihen mahtuu kymmeniä miljoonia transistoreita. Yksinkertaisimmat prosessorit voivat koostua muutamasta tuhannesta transistorista, jotka on kaiverrettu muutaman neliön millimetrin sirulle.

Kuinka mikroprosessori toimii?

Kuva wikipediasta

Prosessori on tietokoneen aivot, joka koostuu pohjimmiltaan aritmeettisesta ja loogisesta yksiköstä (ALU), ohjausyksiköstä ja rekisterimatriisista.

Kuten nimensä osoittaa, ALU suorittaa kaikki aritmeettiset ja loogiset toiminnot muistista tai syöttölaitteista vastaanotetulle tiedolle.

Rekisterimatriisi koostuu sarjasta rekistereitä, kuten akku (A), B, C, D, jne., Joka toimii nopean pääsyn muistin väliaikaisina paikoina datan käsittelemiseksi.

Ohjausyksikkö puolestaan hallinnoi ohjeiden ja tietojen kulkua koko järjestelmässä.

Joten periaatteessa mikroprosessori ottaa syötteen kytketyistä laitteista, käsittelee sen muistissa annettujen ohjeiden mukaisesti ja tuottaa lähdön.

Mikroprosessorin edut

• Alhaiset kustannukset : Mikroprosessorit ovat saatavana edulliseen hintaan integroidun piiritekniikan ansiosta. Mikä vähentää tietokonejärjestelmän kustannuksia. Nopea : Mikroprosessorisirut voivat toimia erittäin suurella nopeudella niissä käytetyn tekniikan ansiosta. Se pystyy suorittamaan miljoonia ohjeita sekunnissa. Pieni koko : Suurikokoisen ja erittäin suuren mittakaavan integrointitekniikan ansiosta mikroprosessori on valmistettu huomattavasti pienemmällä pintakoolla. Tämä pienentää koko tietokonejärjestelmän kokoa. Monipuolinen : Mikroprosessorit ovat erittäin monipuolisia, samaa sirua voidaan käyttää useisiin sovelluksiin yksinkertaisesti muuttamalla ohjelmaa (muistiin tallennetut ohjeet). Pieni virrankulutus : Mikroprosessorit valmistetaan yleensä käyttämällä komplementaarista metallioksidipuolijohdeteknologiaa (CMOS), jossa MOSFET (metalli-oksidipuolijohdekenttätransistorit) toimivat kyllästymis- ja katkaisutilassa. Siksi virrankulutus on erittäin pieni.

Suosittelemme, mikä on Vcore ja kuinka voit säätää sitä vähentääksesi prosessorin kulutusta

• Vähemmän lämmöntuotantoa : Tyhjiöputkilaitteisiin (lämpöioninen venttiili) verrattuna puolijohdelaitteet eivät säteile niin paljon lämpöä. Luotettava : Mikroprosessorit ovat erittäin luotettavia, ja vikaantumisaste on paljon pienempi, kun käytetään puolijohdeteknologiaa. Kannettavat : Tietokonelaitteet tai mikroprosessoreista valmistetut järjestelmät voidaan tehdä kannettaviksi niiden pienen koon ja pienen virrankulutuksen vuoksi.

Mikroprosessorissa käytetyt yleiset termit

Mikroprosessorin toiminnan ymmärtämiseksi on hyödyllistä katsoa sisälle ja oppia sen luomiseen käytettyä logiikkaa. Prosessissa voit myös oppia mikroprosessorin äidinkielen ja monia asioita, joita insinöörit voivat tehdä prosessorin nopeuden lisäämiseksi.

Tässä on joitain yleisiä termejä, joita käytetään mikroprosessorien alalla:

Linja-auto

Väylä on johtosarja, joka on tarkoitettu tiedon, osoitteiden tai ohjaustietojen siirtämiseen mikroprosessorin eri osille. Yleensä mikroprosessorissa on 3 väylätyyppiä: dataväylä, ohjausväylä ja osoiteväylä.8-bittinen prosessori käyttää 8-bittistä leveää väylää.

Ohjeet asetettu

Ohjejoukko on joukko komentoja, jotka mikroprosessori voi ymmärtää. Ohjejoukko on rajapinta laitteiston ja ohjelmiston välillä. Ohje käskee prosessoria vaihtamaan asianmukaiset transistorit tietyn tietojen käsittelyn suorittamiseksi. Esimerkiksi ADD A, B; käytetään lisäämään kaksi rekisteriin A ja B tallennettua numeroa.

Sanan pituus

Sanapituus on bittien lukumäärä prosessorin sisäisessä dataväylässä tai bittien lukumäärä, jonka prosessori voi käsitellä kerralla.

Esimerkiksi 8-bittisessä prosessorissa on 8-bittinen dataväylä, 8-bittiset rekisterit ja se käsittelee 8 bittiä kerrallaan. Jos haluat suorittaa korkeampia bittioperaatioita (32 tai 16 bittiä), jaat sen 8-bittisten toimintojen sarjaksi.

Välimuisti

Välimuisti on prosessoriin sisäänrakennettu hajasaantimuisti. Tällä tavalla prosessori voi käyttää välimuistin tietoja nopeammin kuin tavallisella RAM-muistilla. Tunnetaan myös nimellä "CPU-muisti". Välimuistia käytetään tietojen tai ohjeiden tallentamiseen, joihin ohjelmisto tai ohjelma viittaa usein käytön aikana. Tämä lisää toiminnan yleistä nopeutta.

Kellotaajuus

Mikroprosessorit käyttävät kellosignaalia ohjaamaan ohjeiden suorittamisen nopeutta, synkronoimaan muut sisäiset komponentit ja hallitsemaan tiedonsiirtoa niiden välillä. Siksi kellonopeus viittaa nopeuteen, jolla mikroprosessori suorittaa ohjeet. Yleensä se mitataan hertseinä ja ilmaistaan ​​megahertseinä (MHz), gigahertseinä (GHz) jne.

Mikroprosessoriluokitus

Mikroprosessorit voidaan luokitella seuraavasti:

Sanan pituus

Suorittimen sanan pituuden perusteella meillä voi olla 8-bittisiä, 16-bittisiä, 32-bittisiä ja 64-bittisiä prosessoreita.

RISC - Alennettu ohjeet

RISC on eräänlainen mikroprosessori- arkkitehtuuri, joka käyttää pientä, yleiskäyttöistä, erittäin optimoitua käskyjoukkoa, sen sijaan, että muista komponenteista löytyy erikoistuneempia ohjeita.

Suosittelemme prosessorin lämpötilan tarkistamista

RISC tarjoaa suuren suorituskyvyn verrattuna vastakkaiseen CISC-arkkitehtuuriinsa. Suorittimessa jokaisen käskyn suorittaminen vaatii erityisen piirin datan lataamiseksi ja käsittelemiseksi. Siksi vähentämällä ohjeita prosessori käyttää yksinkertaisia ​​piirejä ja nopeampaa toimintaa.

Näillä mikroprosessoreilla on:

• Yksinkertainen käskyjoukko Suuremmat ohjelmat koostuu suuresta määrästä rekistereitä Yksinkertainen prosessoripiiri (pieni määrä transistoreita) RAM-muistin käyttö enemmän Kiinteäpituiset ohjeet Yksinkertaiset osoitusmoodit Tavallisesti asetetaan kellosyklien lukumäärä käskyn suorittamiseksi

CISC - Monimutkaiset ohjeet

CISC on mikroprosessoriarkkitehtuuri vastakohtana RISC: lle. Ohjelmien määrä ohjelmia kohti vähennetään unohtamatta ohjeiden jaksojen määrää. Tällä tavalla monimutkaiset ohjeet muunnetaan suoraan laitteistoksi, mikä tekee prosessorista monimutkaisemman ja hitaamman toiminnan.

Tämä arkkitehtuuri on suunniteltu vähentämään muistin kustannuksia ja lyhentämään ohjelman kestoa.

Näillä mikroprosessoreilla on:

• Monimutkainen käskyjoukko Pienin ohjelma Vähemmän rekistereiden lukumäärää Monimutkainen prosessoripiiri (enemmän transistoreita) RAM-käyttö on vähäistä, muuttuvan pituiset ohjeet Vaihtoehtoiset osoitusmoodit Vaihteleva määrä kellojatoja kullekin käskylle

Erityiset prosessorit

Jotkut prosessorit on suunniteltu käsittelemään tiettyjä toimintoja:

• DSP (digitaaliset signaaliprosessorit) kopioprosessorit: prosessorit, joita käytetään yhdessä pääprosessorin kanssa (matemaattinen kopioprosessori 8087, jota käytetään 8086: n kanssa) I / O-prosessoritTransputer: mikroprosessori, jolla on oma paikallismuisti

SUOSITTELEMME Kumpi prosessori valita uudelle tietokoneelleni?

Lopuksi, mikroprosessori on tietokonejärjestelmän tärkein yksikkö, ja se on vastuussa ainutlaatuisen ohjeiden ja prosessien sarjan käsittelystä, siksi on välttämätöntä analysoida, mitkä ovat nykyään parhaimmat mikroprosessorit hyvän valinnan tekemiseksi. Nämä yksityiskohdat, joita olemme kommentoineet, ovat prosessoria, mutta perustiedot ymmärtääksesi, kuinka 20–30 vuotta sitten toiminut prosessori toimii. Tällä hetkellä on monia muita ominaisuuksia, joita kutsumme sinut tutkimaan. Mitä mieltä olet artikkelistamme? Odotamme kommentteja!