Hva er og hva er mikroprosessoren eller CPU-en til?

Også kjent som en CPU eller sentral prosesseringsenhet, er mikroprosessoren en komplett databehandlingsmotor som er produsert på en enkelt silisiumbrikke. Det er også kjent som hjertet til enhver vanlig datamaskin, det være seg en stasjonær maskin, en server eller en bærbar datamaskin.

Vil du lære mer om det? Ikke gå glipp av vår interessante artikkel!

Innholdsindeks

Hva er en mikroprosessor?

Sikkert at mikroprosessoren du bruker på datamaskinen din er en Pentium, en AMD Ryzen eller en av generasjonene til Intel Core i3, i5, i7 eller i9. Dette er de mest populære prosessorene… men de gjør egentlig alle "omtrent det samme" (jeg legger det igjen i sitater, fordi det er teknologier som skiller det) og på samme måte.

Den første mikroprosessoren var Intel 4004, introdusert i 1971. Den var ikke veldig kraftig, siden det eneste den kunne gjøre var å legge til og trekke fra, og den kunne bare gjøre det på 4 biter om gangen. Men det var utrolig at alt var på en chip.

Mikroprosessoren er vanligvis plassert gjennom en spesifikk stikkontakt på datamaskinens hovedkort; og til det er lagt til, for sin stabile og korrekte drift, et kjølesystem, som inkluderer en kjøleribbe og vifter, som er ansvarlige for å eliminere all overflødig varme som kjøleribben tar opp.

Mellom mikroprosessorkapslen og kjølerommet brukes termisk pasta ofte for å gjøre varmeledningsevnen mer effektiv. I tillegg er det andre mer moderne og mer effektive metoder på markedet, for eksempel flytende avkjøling eller bruk av peltierceller for større avkjøling, selv om denne fremgangsmåten nesten utelukkende brukes til overklokking.

Hva er en mikroprosessor til?

En mikroprosessor er en komponent som utfører instruksjonene og oppgavene som er involvert i databehandlingen, og er "motoren" som starter når du slår på datamaskinen. I et datasystem er mikroprosessoren den sentrale enheten som utfører og administrerer de logiske instruksjonene som overføres til den.

En mikroprosessor er designet for å utføre typiske operasjoner som legge til, trekke fra, dele, multiplisere, interprosess og enhetskommunikasjon, input, output management og mer.

Den består av integrerte kretsløp som inneholder tusenvis av transistorer, avhengig av utstyrets kraft.

Mikroprosessorer klassifiseres vanligvis i henhold til antall instruksjoner de kan behandle på en gitt tid, klokkefrekvensen målt i megahertz, og antall biter som er brukt per instruksjon.

En mikroprosessor er designet for å utføre aritmetiske og logiske operasjoner som bruker retensjonsområder med lite antall som kalles registre.

Når datamaskinen er slått på, mottar mikroprosessoren den første BIOS-instruksjonen (basic input / output system) som følger med datamaskinen som en del av minnet.

Etter dette " BIOS", eller operativsystemet som BIOS laster inn i datamaskinens minne, "driver" mikroprosessoren og instruerer den om å gjøre det. En mikroprosessor aksepterer binære data som inngang og gir utdata etter behandling, i henhold til instruksjoner lagret i minnet.

Hva er en brikke?

En brikke kalles også en integrert krets. Det er vanligvis et lite, tynt stykke silisium som transistorene som utgjør mikroprosessoren er etset på.

En brikke kan være så stor som en tomme på den ene siden og kan inneholde titalls millioner transistorer. De enkleste prosessorene kan bestå av noen få tusen transistorer inngravert på en brikke på noen få kvadratmeter.

Hvordan fungerer en mikroprosessor?

Bilde fra wikipedia

En prosessor er hjernen til en datamaskin som i utgangspunktet består av en aritmetisk og logisk enhet (ALU), en kontrollenhet og en registermatrise.

Som navnet indikerer, utfører ALU alle aritmetiske og logiske operasjoner på dataene mottatt fra minnet eller inndataenhetene.

Registermatrisen består av en serie registre som akkumulator (A), B, C, D, etc., som fungerer som midlertidige lokasjoner for hurtig tilgangsminne for å behandle data.

På sin side styrer kontrollenheten strømmen av instruksjoner og data i hele systemet.

Så i utgangspunktet tar en mikroprosessor inngangen fra de tilkoblede enhetene, behandler den i henhold til instruksjonene gitt i minnet, og produserer utdataene.

Fordeler med en mikroprosessor

• Lav pris : mikroprosessorer er tilgjengelige til lave kostnader takket være integrert kretsteknologi. Noe som reduserer kostnadene for et datasystem. Høy hastighet : Mikroprosessorbrikker kan fungere i veldig høy hastighet takket være teknologien som brukes i dem. Den er i stand til å utføre millioner av instruksjoner per sekund. Liten størrelse : På grunn av storskala og ultra-storskala integrasjonsteknologi produseres en mikroprosessor med en sterkt redusert overflatestørrelse. Dette vil redusere størrelsen på hele datasystemet. Allsidig : Mikroprosessorer er veldig allsidige, den samme brikken kan brukes til en rekke applikasjoner ved ganske enkelt å endre programmet (instruksjoner lagret i minnet). Lavt energiforbruk : Mikroprosessorer produseres vanligvis ved hjelp av komplementær metalloksid-halvleder-teknologi (CMOS) -teknologi, der MOSFET-er (metall-oksid-halvlederfelteffekttransistorer) fungerer i metning og avskjæringsmodus. Derfor er strømforbruket veldig lavt.

VI ANBEFALER deg Hva er Vcore, og hvordan du kan justere den for å senke prosessorforbruket

• Mindre varmeutvikling : Sammenlignet med vakuumrørinnretninger (termonionisk ventil), avgir ikke halvlederenheter like mye varme. Pålitelig : Mikroprosessorer er veldig pålitelige, og feilhastigheten er mye lavere ettersom halvlederteknologi brukes. Bærbar : Datamaskiner eller systemer laget av mikroprosessorer kan gjøres bærbare på grunn av deres lille størrelse og lave strømforbruk.

Vanlige betegnelser brukt i en mikroprosessor

For å forstå hvordan en mikroprosessor fungerer, er det nyttig å se på innsiden og lære om logikken som brukes til å lage en. I prosessen kan du også lære om morsmålet til en mikroprosessor og mange av tingene som ingeniører kan gjøre for å øke hastigheten på en prosessor.

Her er noen vanlige betegnelser som brukes innen mikroprosessorer:

Bussen

En buss er et sett ledere som er ment å overføre data, adresser eller styre informasjon til forskjellige elementer i en mikroprosessor. Vanligvis vil en mikroprosessor ha tre typer busser: databuss, kontrollbuss og adressebuss. En 8-bits prosessor vil bruke en 8 bit bred buss.

Instruksjonssett

Instruksjonssettet er gruppen kommandoer som en mikroprosessor kan forstå. Instruksjonssettet er et grensesnitt mellom maskinvare og programvare. En instruksjon instruerer prosessoren om å endre de aktuelle transistorer for å gjøre noe databehandling. For eksempel ADD A, B; brukes til å legge til to tall lagret i register A og B.

Ordlengde

Ordlengde er antall biter på en prosessors interne databuss, eller er antall biter som en prosessor kan behandle på en gang.

For eksempel vil en 8-bits prosessor ha en 8-bits databuss, 8-bits registre og behandle 8 biter om gangen. For å utføre høyere bitoperasjoner (32 eller 16 bit), vil du dele det inn i en serie med 8 bit operasjoner.

Bufferminne

Cache er et tilfeldig minne som er innebygd i prosessoren. På denne måten kan prosessoren få raskere tilgang til dataene i hurtigminnet enn med vanlig RAM. Også kjent som "CPU-minne." Cache brukes til å lagre data eller instruksjoner som ofte refereres av programvaren eller programmet under drift. Dette vil øke den totale hastigheten på operasjonen.

Klokkefrekvens

Mikroprosessorene bruker et klokkesignal for å kontrollere hastigheten som instruksjonene utføres på, synkronisere andre interne komponenter og kontrollere overføringen av data mellom dem. Derfor refererer klokkehastigheten til hastigheten som en mikroprosessor utfører instruksjonene. Generelt måles det i hertz og uttrykkes i megahertz (MHz), gigahertz (GHz), etc.

Mikroprosessor klassifisering

Mikroprosessorer kan klassifiseres som følger:

Ordlengde

Basert på ordlengden til en prosessor, kan vi ha 8-biters, 16-biters, 32-biters og 64-biters prosessorer.

RISC - Redusert instruksjonssett

RISC er en type mikroprosessorarkitektur som bruker et lite, generelt optimalisert instruksjonssett, snarere enn et mer spesialisert sett med instruksjoner som finnes i andre komponenter.

VI ANBEFALER deg Slik kontrollerer du prosessortemperaturen

RISC tilbyr høy ytelse overfor den motsatte CISC-arkitekturen. I en prosessor krever utførelsen av hver instruksjon en spesiell krets for å laste inn og behandle dataene. Ved å redusere instruksjonene vil prosessoren derfor bruke enkle kretsløp og raskere drift.

Disse mikroprosessorene har:

• Enkelt instruksjonssett Større programmer Består av et stort antall registre Enkel prosessorkrets (lite antall transistorer) Mer bruk av RAM Instruksjoner med fast lengde Enkle adresseringsmodus Normalt settes antall klokkesykluser for å utføre en instruksjon

CISC - Kompleks instruksjonssett

CISC er mikroprosessorarkitekturen i motsetning til RISC. Det gjøres for å redusere antall instruksjoner per program, ignorere antall sykluser per instruksjon. På denne måten blir komplekse instruksjoner konvertert direkte til maskinvare, noe som gjør prosessoren mer kompleks og treg å bruke.

Denne arkitekturen er designet for å redusere kostnadene for minne, redusere varigheten av programmet.

Disse mikroprosessorene har:

• Kompleks instruksjonssett Mindre program Færre registreringer Kompleks prosessorkrets (flere transistorer) Liten bruk av RAM Variabel lengdeinstruksjoner Variasjon av adresseringsmåter Variabelt antall klokkesykluser for hver instruksjon

Spesielle prosessorer

Det er noen prosessorer som er designet for å håndtere noen spesifikke funksjoner:

• DSP (Digital Signal Processors) Coprocessors: prosessorer som brukes i forbindelse med en hovedprosessor (8087 matematisk koprocessor brukt med 8086) I / O-prosessorer Transputer: mikroprosessor med eget lokalt minne

VI ANBEFALER deg hvilken prosessor du vil velge for min nye PC?

Endelig er en mikroprosessor den viktigste enheten i et datasystem og er ansvarlig for å behandle det unike settet med instruksjoner og prosesser, derfor er det viktig å analysere hvilke som er de beste mikroprosessorene i dag for å gjøre et godt valg. Disse detaljene som vi har kommentert er av en prosessor, men grunnleggende for å forstå hvordan en prosessor for 20 - 30 år siden fungerer. Det er for øyeblikket mange flere funksjoner, som vi inviterer deg til å undersøke. Hva syntes du om artikkelen vår? Vi ser frem til dine kommentarer!