Lähes kaikki tietävät, että tärkein asia tietokoneessa onelementti kaikkien "rauta" komponenttien joukossa on keskusprosessori. Mutta niiden ihmisten piiri, jotka kuvittelevat prosessorin toiminnan, on hyvin rajallinen. Useimmilla käyttäjillä ei ole aavistustakaan tästä. Ja vaikka järjestelmä yhtäkkiä alkaa "hidastua", monet uskovat, että tämä prosessori ei toimi hyvin, eivätkä pidä muita tekijöitä tärkeinä. Tarkastelemaan tilannetta täysin tarkastelemalla joitain suorittimen näkökohtia.
Mikä on keskusyksikkö?
Keskusyksikkö (CPU tai englanniksiCPU variant) on minkä tahansa tietokonejärjestelmän sydän. Sille on uskottu kaikki laskennalliset operaatiot, ei vain aritmeettiset tai liukulaskutoimitukset (muuttuvat mantissat), vaan myös loogiset.
Prosessori itsessään on pieni neliön muotoinen levy (siru), jonka sisällä on miljoonia transistoreita. Joskus tätä laitetta kutsutaan myös integroiduksi piiriksi.
Mistä prosessori on valmistettu?
Puhutaan Intel-prosessorin toiminnastatai sen kilpailijan AMD, sinun täytyy nähdä, miten nämä sirut on järjestetty. Ensimmäinen mikroprosessori (muuten, Inteliltä, malli 4040) ilmestyi vuonna 1971. Hän pystyi suorittamaan vain yksinkertaisimmat summaus- ja vähennystoiminnot käsittelemällä vain 4 bittiä informaatiota, ts. Sillä oli 4-bittinen arkkitehtuuri.
Nykyaikaiset prosessorit, kuten esikoiset, perustuvattransistoreilla ja niillä on paljon suurempi nopeus. Ne on valmistettu fotolitografiamenetelmällä tietystä joukosta yksittäisiä piikiekkoja, jotka muodostavat yhden kiteen, johon transistorit on painettu ikään kuin. Piiri luodaan erityisellä kiihdyttimellä ylikellotetuilla boori-ioneilla. Suorittimien sisäisessä rakenteessa pääkomponentit ovat ytimiä, väyliä ja toiminnallisia hiukkasia, joita kutsutaan versioiksi.
Tärkeimmät ominaisuudet
Kuten kaikilla muillakin laitteilla, prosessorille on ominaista tietyt parametrit, joita ei voida jättää huomioimatta, kun vastaat prosessorin toimintaan. Ensinnäkin nämä ovat:
- Ytimien lukumäärä;
- kierteiden määrä;
- välimuistin koko (sisäinen muisti);
- kellotaajuus;
- renkaan nopeus.
Pysytään toistaiseksi kellotaajuudella.Ei turhaan prosessoria kutsutaan tietokoneen sydämeksi. Kuten sydän, se toimii sykkivässä tilassa tietyllä määrällä lyöntejä sekunnissa. Kellotaajuus mitataan MHz tai GHz. Mitä korkeampi se on, sitä enemmän toimintoja laite voi suorittaa.
Millä taajuudella prosessori toimii, voit selvittää senilmoitettujen ominaisuuksiensa perusteella tai tarkastella järjestelmätiedoissa olevia tietoja. Mutta komentojen käsittelyssä taajuus voi muuttua, ja ylikellotuksen (overlocking) aikana se voi nousta äärirajoihin. Täten ilmoitettu kellonopeus on vain keskimääräinen indikaattori.
Ytimien määrä on indikaattori, joka määrittää luvunprosessorin laskentakeskukset (ei pidä sekoittaa ketjuihin - ytimien ja säikeiden määrä ei välttämättä ole sama). Tämä jakelu mahdollistaa toiminnan uudelleenohjaamisen muihin ytimiin ja parantaa siten yleistä suorituskykyä.
Suorittimen toiminta: komentojen käsittely
Nyt vähän suoritettavien komentojen rakenteesta. Jos tarkastelet prosessorin toimintaa, sinun on ymmärrettävä selvästi, että kaikilla komennoilla on kaksi komponenttia - operatiivinen ja operandi.
Käyttöosa osoittaa, että sen pitäisitietojärjestelmä suorittaa tietyllä hetkellä, operandi määrää, mitä prosessorin pitäisi toimia. Lisäksi prosessorin ydin voi sisältää kaksi laskentakeskusta (kontit, säikeet), jotka jakavat komennon suorittamisen useisiin vaiheisiin:
- tuotanto;
- salauksen purku;
- komennon suorittaminen;
- pääsy itse prosessorin muistiin
- tuloksen tallentaminen.
Nykyään erillistä välimuistia käytetään kahden välimuistitason käyttämisen muodossa, jolloin voit välttää sieppauksen kahdella tai useammalla ohjeella päästäksesi johonkin muistilohkoon.
Käskykäsittelyn tyypin mukaan prosessorit on jaettu lineaariseen (käskyjen suorittaminen niiden kirjoittamisjärjestyksessä), sykliseen ja haarautumiseen (käskyjen suorittaminen haarautumisen ehtojen käsittelyn jälkeen).
Suoritetut toiminnot
Suorittimelle osoitetuista päätoiminnoista erotetaan suoritettujen komentojen tai ohjeiden suhteen kolme päätehtävää:
- aritmeettiseen logiikkalaitteeseen perustuvat matemaattiset operaatiot;
- datan (tiedon) siirtäminen yhdestä muistityypistä toiseen;
- päätöksen tekeminen komennon suorittamisesta ja sen perusteella - valinta siirtyä muiden komentosarjojen suorittamiseen
Vuorovaikutus muistin (ROM ja RAM) kanssa
Tässä prosessissa on huomattava sellainenkomponentit, kuten väylä sekä luku- ja kirjoituskanava, jotka on kytketty tallennuslaitteisiin. ROM sisältää vakion tavujoukon. Ensinnäkin osoiteväylä pyytää tietyn tavun ROM-levyltä ja siirtää sen sitten tietoväylälle, jonka jälkeen luettu kanava muuttaa tilaansa ja ROM tarjoaa pyydetyn tavun.
Mutta prosessorit eivät voi lukea tietoja vainRAM-muistia, mutta kirjoita ne myös muistiin. Tässä tapauksessa käytetään tallennuskanavaa. Mutta jos katsot sitä, modernit tietokoneet, puhtaasti teoreettisesti, voisivat tehdä ilman RAM-muistia ollenkaan, koska nykyaikaiset mikrokontrollerit pystyvät sijoittamaan tarvittavat datatavut suoraan prosessorisirun muistiin. Mutta et voi tehdä ilman ROM-levyä.
Järjestelmä käynnistetään muun muassa laitteistotestitilasta (BIOS-komennot) ja vasta sitten ohjaus siirretään ladattuun käyttöjärjestelmään.
Kuinka tarkistaa, toimiiko prosessori?
Katsotaan nyt joitain prosessorin terveystarkastuksen näkökohtia. Sinun on ymmärrettävä selvästi, että jos prosessori ei toiminut, tietokone ei voi aloittaa lataamista ollenkaan.
Toinen asia on, kun sinun on tarkasteltavaindikaattori prosessorikapasiteetin käytöstä tietyllä hetkellä Tämä voidaan tehdä tavallisesta "Tehtävienhallinnasta" (mitä tahansa prosessia vastapäätä ilmoitetaan, kuinka monta prosenttia prosessorin kuormasta se antaa). Voit määrittää tämän parametrin visuaalisesti käyttämällä Suorituskyky-välilehteä, jossa muutoksia seurataan reaaliajassa. Laajennettuja parametreja voidaan tarkastella erityisohjelmilla, kuten CPU-Z.
Lisäksi useita prosessorin ytimiä voidaan ottaa käyttöön järjestelmän kokoonpanolla (msconfig) ja edistyneillä käynnistysvaihtoehdoilla.
Mahdolliset ongelmat
Lopuksi muutama sana ongelmista.Monet käyttäjät kysyvät usein, miksi prosessori toimii, mutta näyttö ei käynnisty? Tällä tilanteella ei ole mitään tekemistä keskusprosessorin kanssa. Tosiasia on, että kun käynnistät minkä tahansa tietokoneen, näytönohjain testataan ensin ja vasta sitten kaikki muu. Ehkä ongelma on juuri grafiikkasirun prosessorissa (kaikilla nykyaikaisilla videokiihdyttimillä on omat grafiikkasuorittimensa).
Mutta ihmisen toiminnan esimerkistäkehon on ymmärrettävä, että sydämen pysähtyessä koko keho kuolee. Niin on tietokoneiden kohdalla. Suoritin ei toimi - koko tietokonejärjestelmä "kuolee".
