Практически все знают, что в компьютере главным mezi všemi „železnými“ součástmi je centrální procesor. Ale okruh lidí, kteří si představují, jak procesor funguje, je velmi omezený. Většina uživatelů o tom nemá představu. A i když systém náhle začne „zpomalovat“, mnozí lidé věří, že tento procesor nefunguje dobře a nepřikládá význam dalším faktorům. Chcete-li plně pochopit situaci, zvažte některé aspekty práce CPU.
Co je to CPU?
Центральный процессор (ЦП или в английском Verze CPU) je srdcem každého počítačového systému. Všechny výpočetní operace jsou mu přiřazeny, a nikoli pouze aritmetické výpočty nebo výpočty s plovoucí desetinnou čárkou (změna mantisy), ale i logické.
Samotný procesor je malá čtvercová deska (čip) s miliony tranzistorů uvnitř. Někdy se toto zařízení také nazývá integrovaný obvod.
Z čeho je procesor vyroben?
Mluvíme o tom, jak funguje procesor Intelnebo jeho konkurent AMD, musíte vidět, jak jsou tyto čipy uspořádány. První mikroprocesor (mimochodem, od společnosti Intel, model 4040) se objevil již v roce 1971. Mohl provádět pouze nejjednodušší operace sčítání a odčítání se zpracováním pouze 4 bitů informací, to znamená, že měl 4bitovou architekturu.
Moderní procesory, stejně jako prvorozené, jsou založenyna tranzistorech a mají mnohem vyšší rychlost. Jsou vyrobeny metodou fotolitografie z určitého počtu jednotlivých křemíkových destiček, které tvoří jediný krystal, do kterého jsou jakoby vtištěny tranzistory. Okruh je vytvořen na speciálním urychlovači přetaktovanými ionty boru. Ve vnitřní struktuře procesorů jsou hlavními složkami jádra, sběrnice a funkční částice zvané revize.
Hlavní vlastnosti
Stejně jako každé jiné zařízení se procesor vyznačuje určitými parametry, které nelze při odpovědi na otázku, jak procesor funguje, ignorovat. Nejprve jsou to:
- Počet jader;
- počet vláken;
- velikost mezipaměti (interní paměť);
- taktovací frekvence;
- rychlost pneumatiky.
Pojďme se nyní zabývat frekvencí hodin.Ne nadarmo se procesor nazývá srdcem počítače. Stejně jako srdce pracuje v pulzujícím režimu s určitým počtem úderů za sekundu. Taktovací frekvence se měří v MHz nebo GHz. Čím vyšší je, tím více operací může zařízení provádět.
Na jaké frekvenci procesor pracuje, můžete zjistitze svých deklarovaných charakteristik nebo zobrazit informace v systémových informacích. Ale v procesu zpracování příkazů se frekvence může měnit a během přetaktování (overlocking) se může zvýšit na extrémní limity. Deklarovaná rychlost hodin je tedy pouze průměrným ukazatelem.
Počet jader je indikátor, který určuje početvýpočetní centra procesoru (nezaměňovat s vlákny - počet jader a vláken se nemusí shodovat). Tato distribuce umožňuje přesměrovat operace na jiná jádra, čímž se zvyšuje celkový výkon.
Jak procesor funguje: zpracování příkazů
Nyní něco o struktuře spustitelných příkazů. Pokud se podíváte na to, jak procesor funguje, musíte jasně pochopit, že jakýkoli příkaz má dvě složky - provozní a operandovou.
Provozní část naznačuje, že by mělaspuštěn v daném okamžiku počítačovým systémem, operand určuje, na čem by měl procesor pracovat. Kromě toho může procesorové jádro obsahovat dvě výpočetní centra (kontejnery, vlákna), která rozdělují provedení příkazu do několika fází:
- Výroba;
- dešifrování;
- provedení příkazu;
- přístup do paměti samotného procesoru
- uložení výsledku.
Dnes se používá samostatné ukládání do mezipaměti ve formě použití dvou úrovní mezipaměti, což zabrání zachycení dvěma nebo více instrukcemi pro přístup k jednomu z paměťových bloků.
Podle typu zpracování instrukcí jsou procesory rozděleny na lineární (provádění instrukcí v pořadí jejich psaní), cyklické a větvicí (provádění instrukcí po zpracování podmínek větvení).
Prováděné operace
Mezi hlavními funkcemi přiřazenými procesoru se z hlediska provedených příkazů nebo pokynů rozlišují tři hlavní úkoly:
- matematické operace založené na aritmeticko-logickém zařízení;
- přesun dat (informací) z jednoho typu paměti do druhého;
- rozhodování o provedení příkazu a na jeho základě - volba přechodu na provedení dalších sad příkazů.
Interakce s pamětí (ROM a RAM)
V tomto procesu je třeba poznamenat takovékomponenty jako sběrnice a čtecí a zapisovací kanál, které jsou připojeny k úložným zařízením. ROM obsahuje konstantní sadu bajtů. Nejprve adresová sběrnice požaduje určitý bajt z ROM, poté jej přenese na datovou sběrnici, poté přečtený kanál změní svůj stav a ROM poskytne požadovaný bajt.
Procesory však mohou nejen číst dataRAM, ale také si je zapište. V tomto případě se použije záznamový kanál. Ale pokud se na to podíváte, moderní počítače, čistě teoreticky, by se vůbec mohly obejít bez RAM, protože moderní mikrokontroléry jsou schopny umístit potřebné datové bajty přímo do paměti samotného procesoru. Ale bez ROM se neobejdete.
Systém se mimo jiné spouští z režimu testování hardwaru (příkazy systému BIOS) a teprve poté se řízení přenáší do načteného operačního systému.
Jak zkontrolovat, zda procesor funguje?
Nyní se podívejme na některé aspekty kontroly stavu procesoru. Musíte jasně pochopit, že pokud procesor nefunguje, počítač by vůbec nebyl schopen zahájit načítání.
Další věc je, když se musíte podívatindikátor využití schopností procesoru v určitém okamžiku. To lze provést pomocí standardního „Správce úloh“ (oproti jakémukoli procesu je uvedeno, kolik procent zatížení procesoru poskytuje). Chcete-li tento parametr vizuálně definovat, můžete použít kartu výkonu, kde jsou změny sledovány v reálném čase. Rozšířené parametry lze zobrazit pomocí speciálních programů, jako je CPU-Z.
Navíc lze povolit více jader procesoru pomocí konfigurace systému (msconfig) a pokročilých možností spouštění.
Možné problémy
Na závěr pár slov o problémech.Mnoho uživatelů se často ptá, proč procesor funguje, ale monitor se nezapne? Tato situace nemá nic společného s centrálním procesorem. Faktem je, že když zapnete jakýkoli počítač, nejprve se otestuje grafický adaptér a teprve potom vše ostatní. Možná problém spočívá právě v procesoru grafického čipu (všechny moderní video akcelerátory mají své vlastní grafické procesory).
Ale na příkladu fungování člověkatělo musí pochopit, že v případě srdeční zástavy zemře celé tělo. Tak je to s počítači. Procesor nefunguje - celý počítačový systém „umírá“.
