Co je a pro co je mikroprocesor nebo CPU?

Mikroprocesor, také známý jako CPU nebo centrální procesorová jednotka, je kompletní výpočetní stroj, který se vyrábí na jediném křemíkovém čipu. Je známá také jako srdce jakéhokoli běžného počítače, ať už jde o stolní počítač, server nebo notebook.

Chcete se o tom dozvědět více? Nenechte si ujít náš zajímavý článek!

Index obsahu

Co je mikroprocesor?

Mikroprocesor, který ve svém počítači používáte, je určitě Pentium, AMD Ryzen nebo jedna z generací Intel Core i3, i5, i7 nebo i9. Jedná se o nejpopulárnější procesory… ale ve skutečnosti všichni dělají „přibližně to samé“ (nechávám to v uvozovkách, protože existují technologie, které ji odlišují) a stejným způsobem.

Prvním mikroprocesorem byl Intel 4004, který byl představen v roce 1971. Nebyl to moc silný, protože všechno, co mohl udělat, bylo sčítání a odečítání, a to dokázal pouze ve 4 bitech najednou. Ale bylo úžasné, že všechno bylo na čipu.

Mikroprocesor je obvykle umístěn přes specifickou zásuvku na základní desce počítače; a ke kterému je přidán pro svůj stabilní a správný provoz chladicí systém, který obsahuje chladič a ventilátory, které jsou odpovědné za odstranění veškerého přebytečného tepla, které chladič absorbuje.

Mezi kapslí mikroprocesoru a chladičem se běžně používá tepelná pasta, aby se zvýšila tepelná vodivost. Kromě toho existují na trhu další modernější a účinnější metody, jako je kapalinové chlazení nebo použití peltierových článků pro větší chlazení, i když tyto praktiky se používají téměř výhradně pro přetaktování.

Na co je mikroprocesor?

Mikroprocesor je součást, která provádí pokyny a úkoly související s počítačovým zpracováním, a je „motorem“, který se spustí po zapnutí počítače. V počítačovém systému je mikroprocesor centrální jednotkou, která provádí a řídí logické pokyny, které jsou do něj přenášeny.

Mikroprocesor je určen k provádění typických operací, jako je sčítání, odčítání, dělení, násobení, meziprocesová a zařízení komunikace, vstup, správa výstupů a další.

Skládá se z integrovaných obvodů, které obsahují tisíce tranzistorů, v závislosti na výkonu zařízení.

Mikroprocesory jsou obecně klasifikovány podle počtu instrukcí, které mohou zpracovat v daném čase, taktovací frekvence měřené v megahertzech a počtu bitů použitých na instrukci.

Mikroprocesor je navržen pro provádění aritmetických a logických operací, které používají malé množství retenčních oblastí zvaných registry.

Když je počítač zapnutý, obdrží mikroprocesor první instrukci systému BIOS (Basic Input / Output System), která se dodává s počítačem jako součást jeho paměti.

Poté BIOS nebo operační systém, který se BIOS načte do paměti počítače, „řídí“ mikroprocesor a přikazuje mu to. Mikroprocesor přijímá binární data jako vstup a poskytuje výstup po zpracování podle pokynů uložených v paměti.

Co je čip?

Čip se také nazývá integrovaný obvod. Je to obvykle malý, tenký kus křemíku, na který byly vyleptány tranzistory, které tvoří mikroprocesor.

Čip může být na jedné straně stejně velký jako palec a může obsahovat desítky milionů tranzistorů. Nejjednodušší procesory se mohou skládat z několika tisíc tranzistorů vyrytých na čipu několika milimetrů čtverečních.

Jak funguje mikroprocesor?

Obrázek z wikipedie

Procesor je mozek počítače, který v podstatě sestává z aritmetické a logické jednotky (ALU), řídicí jednotky a matice registru.

Jak naznačuje její název, ALU provádí všechny aritmetické a logické operace na datech přijatých z paměti nebo vstupních zařízení.

Matice registru se skládá z řady registrů, jako je akumulátor (A), B, C, D atd., Které fungují jako dočasná umístění paměti s rychlým přístupem ke zpracování dat.

Řídicí jednotka řídí tok instrukcí a dat v celém systému.

Mikroprocesor tedy v podstatě bere vstup z připojených zařízení, zpracovává jej podle pokynů uvedených v paměti a vytváří výstup.

Výhody mikroprocesoru

• Nízké náklady : díky technologii integrovaných obvodů jsou mikroprocesory dostupné za nízkou cenu. Což snižuje náklady na počítačový systém. Vysoká rychlost : Mikroprocesorové čipy mohou díky vysoké technologii pracovat velmi rychle. Je schopen provádět miliony instrukcí za sekundu. Malá velikost : Díky integrační technologii ve velkém a velmi velkém měřítku je mikroprocesor vyráběn se značně sníženou velikostí povrchu. Tím se zmenší velikost celého počítačového systému. Všestranný : Mikroprocesory jsou velmi univerzální, stejný čip lze použít pro řadu aplikací pouhou změnou programu (pokyny uložené v paměti). Nízká spotřeba energie : Mikroprocesory se obvykle vyrábějí pomocí technologie komplementárního polovodičového oxidu kovu (CMOS), ve které tranzistory MOSFET (tranzistory pole s kovovým oxidem a polovodičovým polem) pracují v saturačních a mezních režimech. Proto je spotřeba energie velmi nízká.

DOPORUČUJEME VÁM Co je Vcore a jak jej můžete upravit tak, aby se snížila spotřeba procesoru

• Menší tvorba tepla : Ve srovnání s vakuovými trubicemi (termoiontový ventil) polovodičová zařízení nevyzařují tolik tepla. Spolehlivý : Mikroprocesory jsou velmi spolehlivé a míra poruchovosti je při použití polovodičové technologie mnohem nižší. Přenosné : Počítačová zařízení nebo systémy vyrobené z mikroprocesorů mohou být přenosné kvůli jejich malé velikosti a nízké spotřebě energie.

Běžné termíny používané v mikroprocesoru

Abychom pochopili, jak mikroprocesor funguje, je užitečné se podívat dovnitř a dozvědět se o logice použité k jeho vytvoření. V tomto procesu se také můžete dozvědět o rodném jazyce mikroprocesoru a mnoha věcech, které mohou inženýři udělat pro zvýšení rychlosti procesoru.

Zde jsou některé běžné termíny používané v oblasti mikroprocesorů:

Autobus

Sběrnice je sada vodičů určených k přenosu dat, adres nebo řídicích informací do různých prvků mikroprocesoru. Obvykle bude mít mikroprocesor 3 typy sběrnic: datová sběrnice, řídicí sběrnice a adresová sběrnice. 8bitový procesor bude používat 8bitovou širokou sběrnici.

Instrukční sada

Instrukční sada je skupina příkazů, kterým mikroprocesor rozumí. Instrukční sada je rozhraní mezi hardwarem a softwarem. Instrukce přikáže procesoru, aby změnil příslušné tranzistory, aby provedl nějaké zpracování dat. Například ADD A, B; slouží k přidání dvou čísel uložených v registrech A a B.

Délka slova

Délka slova je počet bitů na interní datové sběrnici procesoru nebo počet bitů, které může procesor zpracovat najednou.

Například 8bitový procesor bude mít 8bitovou datovou sběrnici, 8bitové registry a bude zpracovávat 8 bitů najednou. Chcete-li provádět vyšší bitové operace (32 nebo 16 bitů), rozdělte je na řadu 8 bitových operací.

Paměť cache

Cache je paměť s libovolným přístupem zabudovaná do procesoru. Tímto způsobem může procesor přistupovat k datům v mezipaměti rychleji než s normální RAM. Také se nazývá „paměť CPU“. Mezipaměť se používá k ukládání dat nebo pokynů, na které software nebo program často odkazuje během provozu. Tím se zvýší celková rychlost operace.

Frekvence hodin

Mikroprocesory používají hodinový signál k řízení rychlosti, jakou jsou instrukce prováděny, synchronizaci dalších interních komponent a řízení přenosu dat mezi nimi. Rychlost hodin tedy odpovídá rychlosti, jakou mikroprocesor provádí instrukce. Obecně se měří v hertzech a vyjadřuje se v megahertzech (MHz), gigahertzech (GHz) atd.

Klasifikace mikroprocesorů

Mikroprocesory lze klasifikovat takto:

Délka slova

Na základě délky slova procesoru můžeme mít 8bitové, 16bitové, 32bitové a 64bitové procesory.

RISC - Reduced Instruction Set

RISC je typ mikroprocesorové architektury, která používá spíše univerzální, vysoce optimalizovanou instrukční sadu, než specializovanější sadu instrukcí, jak je uvedeno v jiných komponentách.

DOPORUČUJEME VÁM Jak zkontrolovat teplotu procesoru

RISC nabízí vysoký výkon oproti své opačné architektuře CISC. V procesoru vyžaduje provedení každé instrukce speciální obvod pro načtení a zpracování dat. Proto snížením pokynů bude procesor používat jednoduché obvody a rychlejší provoz.

Tyto mikroprocesory mají:

• Jednoduchá sada instrukcí Větší programy Skládá se z velkého počtu registrů Jednoduchý procesorový obvod (malý počet tranzistorů) Více využití paměti RAM Pokyny s pevnou délkou Jednoduché režimy adresování Normálně nastavte počet hodinových cyklů pro provedení instrukce

CISC - Soubor složitých instrukcí

CISC je architektura mikroprocesorů na rozdíl od RISC. Děje se tak, aby se snížil počet instrukcí na program, ignoruje se počet cyklů na instrukci. Tímto způsobem jsou komplexní instrukce převedeny přímo na hardware, což činí procesor složitějším a pomaleji fungujícím.

Tato architektura je navržena tak, aby snížila náklady na paměť a zkrátila dobu trvání programu.

Tyto mikroprocesory mají:

• Komplexní instrukční sada Menší program Méně registrů Komplexní procesorový obvod (více tranzistorů) Malé využití RAM Instrukce s proměnnou délkou Různé adresovací režimy Variabilní počet hodinových cyklů pro každou instrukci

Speciální procesory

Existují některé procesory, které jsou navrženy pro zpracování některých specifických funkcí:

• Koprocesory DSP (Digital Signal Processors): procesory používané ve spojení s hlavním procesorem (8087 matematický koprocesor používaný s 8086) V / V procesoryTransputer: mikroprocesor s vlastní lokální pamětí

DOPORUČUJEME VÁM, který procesor zvolit pro svůj nový počítač?

Konečně mikroprocesor je nejdůležitější jednotkou v počítačovém systému a je zodpovědný za zpracování jedinečné sady instrukcí a procesů, proto je nezbytné analyzovat, které jsou nejlepší mikroprocesory dnes, aby se mohly správně rozhodnout. Tyto podrobnosti, které jsme komentovali, jsou procesory, ale základní, abychom pochopili, jak funguje procesor před 20 - 30 lety. V současné době existuje mnoho dalších funkcí, které vás zveme k prozkoumání. Co si myslíte o našem článku? Těšíme se na vaše komentáře!