Domov › Nastavení › Co je to procesor a jeho vlastnosti. CPU. Základní pojmy procesoru v informatice

Co je to procesor a jeho vlastnosti. CPU. Základní pojmy procesoru v informatice

Procesor je jednou z nejdůležitějších částí počítače, jeho mozku. On to ovládá výpočetní část, spustí programové kódy. Jinak se procesor nazývá mikroprocesor. A přeloženo z anglické zkratky CPU znamená centrální procesorovou jednotku.

První procesor tento druh byl vynalezen PROTI Intel. Datum narození: 15. listopadu 1971. Byl to první čtyřbitový procesor jménem intel 4004. Od svých moderních potomků se velmi lišila silou a designem. Měl hodinová frekvence ne více než 740 kHz, šestnáct čtyřbitových výstupů a stejný počet vstupů. Aktivně se používal v semaforech, analyzátorech krve a poté v sondě Pioneer-10. Všechny první CPU měly samozřejmě velmi slabé jádro pro výpočetní operace.

Co je to procesor

Procesor nebo CPU (jak byla zkratka napsána dříve) zpracovává informace přijaté z jiných zařízení. Dělá to jak ve vlastní paměti, tak v paměti jiných zařízení. Kromě toho může zařízení samostatně řídit práci další prvky základní desky, vestavěné i diskrétní.

CPU není umístěn pouze v základní deska. Grafické karty mají své vlastní vlastní zařízení nebo GPU ( GPU). Jsou zodpovědní za video výkon a zobrazení obrázku. Můžeme dojít k závěru, že tam, kde je potřeba složitá matematická výpočetní práce, kde je nutné řídit příkazy a interakce mezi elektronickými částmi zařízení, je vždy potřeba mozek, který dá vše dohromady a vytvoří pravidla a nedovolí, aby proces probíhal chaoticky. . Tento mozek je centrální procesorová jednotka (CPU).

Výkon závisí na rychlosti přiřazování příkazů a zpracování dat investované výrobcem. Rychlost a mnoho dalších parametrů závisí na počtu tranzistorů v zařízení, počtu jader a jeho kapacitě. A schopnost provádět konkrétní sadu instrukcí se nazývá architektura CPU.

Co je architektura procesoru

Architekturou CPU máme na mysli kompatibilita zařízení s určitým souborem příkazů, způsoby jejich provádění, struktury. Z hlediska množství a rychlosti se rozlišují RISC a CISC.

RISC přeloženo znamená počítač s omezenou sadou příkazů. Tato architektura se vyznačuje zvýšeným výkonem díky zjednodušeným instrukcím. Zvyšuje se tak frekvence hodin a zvyšuje se jejich rozložení mezi bloky.

Pro CPU s architekturou RISC charakteristická fixace délky strojové instrukce (32 bitů), žádné operace čtení-zápis-změna. V mikroprocesoru s touto architekturou v něm nelze nalézt žádný firmware. Příkazy se provádějí jako normální strojový kód.

CISC architektura je komplexní sada příkazů. Je třeba říci, že všechny současné CPU jsou postaveny na této architektuře. A mnoho moderní procesory vytvořené na základě této architektury, ale s jádrem RISC. Od RISC se liší nepevným počtem délek příkazů, všechny akce jsou zakódovány v jednom příkazu a malým počtem registrů.

Typy CPU

CPU rozděleny do typů podle výrobce, podle instalace, podle počtu jader a mnoha dalších parametrů. To vše je podmíněné a poměrně komplikované. Podívejme se na ty hlavní.

CPU podle výrobce rozdělené na Intel, AMD, VIA. CPU od Intelu se dělí na řady i3, i5, i7. Každá linka má od dvou jader, například i3, po čtyři nebo více (i5, i7, i9). Každý řádek obsahuje několik generací CPU. Každá generace je upravena přidáním jader, zvýšením rychlosti výpočetní práce. Starší řady od Intelu, jako core 2 duo a další, ještě nevyšly z provozu.

CPU od AMD se liší tím, že tato společnost vyrábí hybridní zařízení . A také zahrnout grafický čip. Proto někdy diskrétní grafická karta není vyžadováno. Jsou to výkonní, pracanti. Jediným negativem je rychlost zvýšení teploty. Jsou mnohem teplejší než procesory Intel.

CPU od tchajwanské společnosti VIA nejsou tak oblíbené. Nemohou konkurovat tak obřím společnostem jako Intel nebo AMD.

Zařízení děleno bitovou hloubkou. Bitová kapacita je velikost zpracování dat za cyklus hodin, které si CPU vymění s RAM. Jsou pouze dva – 32bitový a 64bitový. V počítači s 32bitovým procesorem je nainstalován pouze 32bitový systém Windows. Limit RAM je až 4 gigabajty. 64 bitový procesor byl vydán jako rozšíření prvního. Můžete na něj tedy nainstalovat 32 i 64bitové systémy. Limit RAM je již 16 terabajtů.

Podle počet jader CPU se dělí na dvoujádrový, čtyřjádrový, šestijádrový, osmijádrový atd. Čím více jader, tím více vláken, což znamená, že se zvyšuje výkon počítače.

Zakoupením procesoru s vestavěná grafická karta, uživatel nebude muset utrácet další peníze za diskrétní. Moderní procesory s vestavěnou grafickou kartou umožňují pracovat s mnoha nenáročnými programy a hrát staré hry. U novějších her nebo náročných programů, jako je AutoCAD, Photoshop, které silně využívají grafické výpočty, přídavná grafická karta bude stále potřeba.

Podle architektury lze procesory rozdělit na RISC a CISC (které byly diskutovány dříve), stejně jako vyrovnávací paměť, preprocesor a klonový procesor. Buffer - používá se pro mezizpracování informací, tzn. funguje jako vyrovnávací paměť mezi centrálním procesorem a zařízeními. Preprocesor – neboli program pro předúprava nebo zařízení, které plní stejné funkce jako vyrovnávací paměť. Klony jsou kopie procesorů populární společnosti, nejsou vždy zcela totožné, výrobci je často vylepšují a přidávají vlastní technologie;

Z čeho se skládá a jak funguje?

Uvidíte na obrázku níže vnitřní obvod parametry, které tvoří procesor. Navenek se objevuje křemíkový plátek s miliardami tranzistorů, přes které si vyměňuje signály s jinými zařízeními.

Hlavní zařízení jakéhokoli CPU jsou jádro nebo několik jader, dvě nebo tři úrovně mezipaměti, řadič paměti s náhodným přístupem a řadič systémové sběrnice.

Jádro zahrnuje blok načítání instrukce, prediktor větvení, dekódovací bloky, vzorkování dat, provádění instrukcí, řídicí blok, blok přerušení, registry a programový čítač.

Nejdůležitější jsou blok přerušení. Umožňuje zastavit programy a reagovat na události včas. To znamená, že tento blok je zodpovědný za multitasking procesoru.

Za to je zodpovědná mezipaměť dočasné uložení informací, ke kterému uživatel přistupuje nejčastěji. Díky tomu se zvyšuje rychlost doručování dat do registrů CPU.

Řadič paměti s náhodným přístupem se nachází v Northbridge. Je zodpovědný za připojení CPU k uzlům RAM a grafického řadiče.

Zodpovídá za to řadič systémové sběrnice přenos binárního kódu.

Vzhledem k tomu, že téměř veškerou práci vykonává procesor a je silně zatížen, musí podle toho fungovat i systém odvodu tepla. Požadavky na odvod tepla nebo TDP jsou specifikovány pro každý procesor. Nezobrazují se maximální hodnoty, ale za normálních provozních podmínek minimální. Pokud se váš počítač přehřívá kvůli špatné chlazení, teplota stoupá. Při spuštění signál přehřátí Počítač se vypne nebo vynechá některé cykly. To znamená, že může zamrznout a pracovat pomalu.

Hlavní vlastnosti CPU

K hlavnímu vlastnosti CPU zahrnout:

Počet jader. Jsou zodpovědní za souběžně spuštěné programy. To ale neznamená, že čím více jader, tím rychleji program poběží. Pokud je nástroj optimalizován pro dvě jádra, bude fungovat na dvou jádrech a ne více.
FrekvenceCPUřídí rychlost výměny informací mezi procesorem a systémovou sběrnicí.
Technický proces. Na momentálně rovných 22 nanometrů. Technickým postupem je velikost tranzistorů. Jsou zodpovědní za produktivitu. Jak menší velikost, tím více jich lze umístit na čip CPU.
Frekvence hodin. Jedná se o počet výpočtů za jednotku času. Čím více, tím lépe. Zapomínat bychom ale neměli ani na další vlastnosti.
Zásuvka výpočetní zařízení. Patice musí odpovídat patici základní desky.

Technologie je každým rokem lepší a lepší. Údaje se proto mohou rok od roku měnit.

2. Polovodičové struktury se během svého vývoje neustále vyvíjejí. Proto se principy konstrukce procesorů, počet prvků zahrnutých v jejich složení a způsob organizace jejich interakce neustále mění. Proto se CPU se stejnými základními konstrukčními principy obvykle nazývají procesory stejné architektury. A takové principy samy o sobě se nazývají architektura procesoru (neboli mikroarchitektura).

Navzdory tomu se v rámci stejné architektury mohou některé procesory od sebe poměrně výrazně lišit – ve frekvencích systémová sběrnice, výrobní proces, struktura a velikost vnitřní paměti atd.

3. V žádném případě neposuzujte mikroprocesor pouze podle takového ukazatele, jako je frekvence hodinového signálu, která se měří v mega nebo gigahertzech. Někdy může být produktivnější „procento“ s nižším taktem. Velmi důležité indikátory jsou: počet hodinových cyklů, které jsou nutné k provedení příkazu, počet příkazů, které může provést současně atd.

Hodnocení schopností (charakteristiky) procesoru

V každodenním životě musíte při posuzování schopností procesoru věnovat pozornost následujícím ukazatelům (obvykle jsou uvedeny na obalu zařízení nebo v ceníku nebo katalogu obchodu):

počet jader. Vícejádrové CPU obsahují 2, 4 atd. na jednom čipu (v jednom balení). výpočetní jádra. Zvýšení počtu jader je jedním z nejvíce efektivní způsoby výrazné zvýšení výkonu procesoru. Je ale nutné počítat s tím, že programy, které nepodporují vícejádra (zpravidla se jedná o staré programy), nebudou na vícejádrových procesorech fungovat rychleji, protože nelze použít více než jedno jádro;
velikost mezipaměti. Hotovost - velmi rychle vnitřní paměti procesor, který používá jako jakýsi buffer v případě potřeby kompenzovat „přerušení“ při práci BERAN. Je logické, že čím větší keš, tím lépe.
počet vláken - propustnost systémy. Počet vláken často neodpovídá počtu jader. Například čtyřjádrový Intel Core i7 běží v 8 vláknech a je výkonově rychlejší než mnoho šestijádrových procesorů;
taktovací frekvence je hodnota, která ukazuje, kolik operací (cyklů) může procesor provést za jednotku času. Je logické, že čím vyšší frekvence, tím více operací může vystupovat, tzn. tím produktivnější se ukáže.
rychlost sběrnice, přes kterou je CPU připojen k systémovému řadiči umístěnému na základní desce.
technický proces - čím jemnější je, tím méně energie procesor spotřebuje a tím méně se zahřívá.

Důležitá otázka uživatelů, kterou odkládám na později, co je to procesor v počítači? Centrální procesorová jednotka (CPU) je nejdůležitější součástí železářské zboží jakýkoli počítač odpovědný za provedení nezbytného aritmetické operace, specifikované programy, koordinující práci všech bez výjimky.

Srdcem každého počítače je samozřejmě procesor. Je to procesor, který provádí instrukce. software, používaný na osobním počítači, zpracovává soubor dat a provádí složité výpočetní operace. Hlavní charakteristiky procesoru jsou: výkon, takt, spotřeba, architektura a cache.

Chápeme tedy, co je to procesor, ale jaké typy existují a proč je procesor v počítači potřeba? Promluvme si o všem v pořádku. Je to znát že procesory jsou jednojádrové a vícejádrové. Nazývá se vícejádrový procesor CPU, obsahující dvě (nebo více) výpočetních jader umístěných na jednom malém procesorovém čipu nebo v jednom společném obalu. Typický procesor má pouze jedno jádro. Éra jednojádrových procesorů se postupně stává minulostí. Pokud jde o jejich vlastnosti, jsou obecně horší než vícejádrové procesory.

Například taktovací frekvence průměrného dvoujádrového procesoru může být často mnohem nižší než frekvence dobrého jednojádrového procesoru, ale díky rozdělení úkolů na „obě hlavy“ se rozdíl ve výsledcích stává nevýznamným. Dvoujádrové Jádrový procesor 2 Duo s hodinová frekvence 1,7 GHz bez problémů předčí jednojádrový Celeron s taktovací frekvencí 2,8 GHz, protože výkon závisí nejen na frekvenci, ale také na počtu jader, cache a dalších faktorech.

V tuto chvíli světovému počítačovému trhu dominují dva největší výrobce procesory - Intel Corporation (jeho podíl je dnes asi 84 %) a AMD (asi 10 %). Když se podíváte do historie vývoje centrálních procesorů, můžete vidět poměrně hodně zajímavých věcí. Od vzhledu prvního stolní počítače, hlavním způsobem, jak zvýšit výkon, bylo systematické zvyšování taktovací frekvence.

To je velmi zřejmé a logické. Vše však má své meze a frekvenci nelze zvyšovat donekonečna. Bohužel se zvyšující se frekvencí se tvorba tepla začíná zvyšovat nelineárně a nakonec dosahuje kritické hodnoty vysoké hodnoty. Tento problém zatím nepomohlo vyřešit ani použití jemnějších technických postupů při vytváření tranzistorů.

Existuje východisko z této velmi složité situace? Brzy bylo nalezeno řešení v použití několika jader v jednom krystalu. Bylo rozhodnuto použít možnost procesoru „2 v 1“. Objevení se počítačů s takovými procesory na trhu vyvolalo řadu kontroverzí. Potřebujete vícejádrové procesory? V čem jsou lepší než běžné jednojádrové procesory? Možná chtějí výrobní společnosti jen vydělat extra zisk? Nyní můžeme s jistotou odpovědět: vícejádrové procesory jsou potřeba, jsou budoucností. V nadcházejících desetiletích si nelze představit pokrok v tomto odvětví bez využití vícejádrové procesory.

Vícejádrové procesory, k čemu jsou dobré? Použití takových procesorů je srovnatelné s použitím několika samostatných procesorů pro jeden počítač. Jádra jsou umístěna na stejném čipu, nejsou zcela nezávislá (využívají například společnou cache paměť). Při použití stávajícího softwaru, který byl původně vytvořen pro práci s jedním jádrem, poskytuje tato možnost významnou výhodu. Bez sebemenšího nepohodlí budete moci spouštět dva (nebo více) úkolů náročných na zdroje současně. Urychlení jednoho procesu je však pro tyto systémy prakticky nemožným úkolem. Ve výsledku tak získáme téměř stejný jednojádrový procesor s malým plusem v podobě možnosti spouštět více programů současně.

Jak to může být? Cesta z této nelehké situace je zcela zřejmá – je zapotřebí vývoj nové generace softwaru schopného používat několik jader současně. Je potřeba procesy nějak paralelizovat. Ve skutečnosti se to ukázalo jako docela obtížné. Některé úlohy lze samozřejmě paralelizovat poměrně snadno. Například je relativně snadné paralelizovat kódování videa a zvuku.

Zde je to založeno na sadě vláken stejného typu, takže organizace jejich současného provádění je poměrně jednoduchý úkol. Zisk stávajících vícejádrových procesorů při řešení problémů s kódováním oproti „podobným“ jednojádrovým bude úměrný počtu těchto jader: pokud jsou dvě jádra, pak dvakrát rychlejší, čtyři jádra – čtyřikrát rychlejší, 6 jader – šestkrát rychlejší. Bohužel drtivá většina důležité úkoly paralelizace je mnohem obtížnější. Ve většině případů je nutné seriózní přepracování programového kódu.

Již několikrát od zástupců poměrně silných počítačové společnosti Objevila se radostná prohlášení o úspěšném vývoji originálních vícejádrových procesorů nové generace, které jsou schopny samostatně rozdělit jedno vlákno do skupiny nezávislých vláken, ale bohužel žádný z nich dosud nepředvedl jediný takový funkční vzorek .

Kroky počítačových společností k masové použití vícejádrové procesory jsou velmi zřejmé a přímočaré. Hlavním úkolem těchto společností je vylepšovat procesory, vytvářet nové perspektivní vícejádrové procesory a udržovat promyšlenou cenovou politiku zaměřenou na snižování cen (nebo brzdění jejich růstu). Dnes, ve středním segmentu dvou předních světových počítačových gigantů (AMD a Intel), můžete vidět velmi širokou škálu dvoujádrových a čtyřjádrových procesorů.

V případě potřeby můžete najít ještě sofistikovanější možnosti. Dobrou zprávou je, že sami vývojáři moderního softwaru začínají dělat důležitý krok k oslovení uživatele. Mnoho nejnovější hry již získali podporu pro dvě jádra. Nejvýkonnější z nich je prakticky životně důležitý dvoujádrový procesor k zajištění a udržení optimálního výkonu.

Prohlídka stánků toho nejlepšího prodejny počítačů Po rozboru situace se sortimentem můžeme říci, že celkový obraz není vůbec špatný. Výrobcům vícejádrových procesorů se podařilo dosáhnout velmi vysoké úrovně výroby vhodných krystalů. Cenová politika Vedou to celkem rozumně. Na základě aktuálních cen je vidět, že např. zdvojnásobení počtu procesorových jader obvykle nevede k dvojnásobnému zdražení takového procesoru pro kupujícího. To je velmi rozumné a celkem logické. Mnohým je navíc naprosto jasné, že při zdvojnásobení počtu jader CPU se průměrný výkon o stejnou částku nezvýší.

Přesto stojí za to uznat, že přes všechnu trnitou cestu k vytvoření ještě pokročilejších vícejádrových procesorů k němu v blízké dohledné době prostě neexistuje žádná alternativa. Běžní spotřebitelé, kteří chtějí držet krok s dobou, mohou svůj počítač modernizovat pouze včas, za použití nových procesorů se zvýšeným počtem vestavěných jader, a tím zvýšit celkový výkon o více vysoká úroveň. Stále se úspěšně používají různé jednojádrové procesory mobilní telefony, netbooky a další zařízení.

Pokud nevíte, kde to je, přečtěte si článek: „“. Napiš do komentářů jaký máš procesor?

Velmi dobře znají základní součásti počítače, ale málokdo rozumí tomu, z čeho se skládá procesor. Mezitím je to hlavní zařízení systému, které provádí aritmetiku a logické operace. Hlavní funkcí procesoru je přijímat informace, zpracovávat je a vracet konečný výsledek. Zní to jednoduše, ale ve skutečnosti je tento proces složitý.

Z čeho se skládá procesor?

CPU je miniaturní křemíkový plátek obdélníkového tvaru, který obsahuje miliony tranzistorů (polovodičů). Implementují všechny funkce, které procesor vykonává.

Téměř všechny moderní procesory se skládají z následujících součástí:

Několik jader (zřídka 2, obvykle 4 nebo 8), která plní všechny funkce. Jádrem je v podstatě samostatný miniaturní procesor. Několik jader integrovaných do hlavního čipu pracuje na úlohách paralelně, což urychluje proces zpracování dat. Ne však vždy více jádra znamenají více rychlá prácečip.
Několik úrovní mezipaměti (2 nebo 3), díky čemuž se zkracuje doba interakce mezi RAM a procesorem. Pokud jsou informace v mezipaměti, přístupová doba je minimalizována. Proto čím větší je velikost mezipaměti, tím více informací se do něj vejde a tím rychlejší bude samotný procesor.
RAM a řadič systémové sběrnice.
Registry jsou paměťové buňky, kde jsou uložena zpracovaná data. Vždy mají omezenou velikost (8, 16 nebo 32 bitů).
Koprocesor. Samostatné jádro, které se věnuje provádění operací určitý typ. Nejčastěji funguje jako koprocesor grafické jádro(grafická karta).
Adresová sběrnice, která spojuje čip se všemi zařízeními připojenými k základní desce.
Datová sběrnice - pro propojení procesoru s RAM. Sběrnice je v podstatě sada vodičů, kterými jsou přenášeny nebo přijímány informace. elektrický signál. A čím více vodičů, tím lépe.
Synchronizační sběrnice - umožňuje řídit takt a frekvenci procesoru.
Restart bus - resetuje stav čipu.

Všechny tyto prvky se podílejí na práci. Nejdůležitější z nich je však samozřejmě jádro. Všechny ostatní specifikované komponenty mu pouze pomáhají plnit jeho hlavní úkol. Nyní, když jste pochopili, z čeho je procesor vyroben, můžete se blíže podívat na jeho hlavní součást.

Jádra

Když mluvíme o tom, z čeho se skládá centrální procesor, musíme nejprve zmínit jádra, protože jsou jeho hlavními částmi. Jádra zahrnují funkční bloky, provádění aritmetických nebo logických operací. Zejména můžeme zdůraznit:

Blok pro načítání, dekódování a provádění instrukcí.
Blokovat pro uložení výsledků.
Blok počítadla programů atd.

Jak jste pochopili, každý z nich plní specifický úkol. Například jednotka pro načítání instrukcí je čte na adrese uvedené v čítači programu. Dekódovací bloky zase určují, co přesně musí procesor dělat. Dohromady práce všech těchto bloků umožňuje dosáhnout zadané uživatelemúkoly.

Základní úkol

Všimněte si, že jádra mohou provádět pouze matematické výpočty a srovnávací operace a také přesouvat data mezi buňkami RAM. To však uživatelům stačí na hraní her na počítači, sledování filmů a procházení webu.

V podstatě jakékoli počítačový program sestává z jednoduché příkazy: sčítání, násobení, přesun, dělení, přechod na pokyn, když je splněna podmínka. Samozřejmě se jedná pouze o primitivní příkazy, ale jejich kombinací lze vytvořit komplexní funkci.

Registry

Z čeho dalšího se skládá procesor, kromě jader? Registry jsou jeho druhou důležitou součástí. Jak již víte, je to tak rychlé buňky paměti, kde se nacházejí zpracovávaná data. Jsou různé:

A, B, C - slouží k ukládání informací během zpracování. Jsou sice jen tři, ale to stačí.
EIP - tento registr ukládá adresu další instrukce ve frontě.
ESP je datová adresa v RAM.
Z - výsledek je zde poslední operace srovnání.

Procesor není omezen na tyto registry. Existují i další, ale ty výše uvedené jsou nejdůležitější - jsou to ty, které čip nejčastěji používá ke zpracování dat během provádění konkrétního programu.

Závěr

Nyní víte, z čeho se procesor skládá a jaké jsou jeho hlavní moduly. Toto složení čipů není konstantní, protože se postupně vylepšují, přibývají nové moduly a vylepšují se staré. Avšak to, z čeho se dnes procesor skládá, jeho účel a funkčnost jsou přesně takové, jak je popsáno výše.

Složení a přibližný princip fungování procesorových systémů popsaných výše byly zjednodušeny na minimum. Ve skutečnosti je celý proces složitější, ale k jeho pochopení je třeba získat odpovídající vzdělání.

V tomto článku budeme hovořit o tom, co je to centrální procesorová jednotka a jak funguje.

Centrální procesorová jednotka nebo procesor je jedním z nejvíce důležité komponenty, které najdeme téměř ve všech moderních high-tech zařízeních.

Většina z nás však dost špatně rozumí tomu, co dělají a jak to dělají, jak se z nich staly složité technologické zázraky, jaké jsou hlavní moderní typy.

Dnes se tedy pokusíme podrobně hovořit o většině důležité aspekty různé komponenty, které dávají život všem zařízením, která nám pomáhají více si užívat vysoká kvalitaživot.

Co je to centrální procesorová jednotka?

I když nelze říci, že v počítači existuje jedna nejdůležitější část, protože více než jedna z nich je pro jeho provoz nezbytně nutná, lze centrální procesorovou jednotku nebo procesor považovat za základní kámen tato auta. A je to tato komponenta, která je zodpovědná za výpočet, řazení nebo zpracování, pojmy, které definují moderní počítače a notebooky.

V přítomný okamžik jsou to složité technologie vyvinuté pomocí mikroskopických architektur, z nichž většina je prezentována ve formě jediného čipu, docela malého, odtud se před několika desetiletími nazývaly mikroprocesory.

Dnes se procesory nacházejí téměř ve všech předmětech, které dnes používáme: televizory, chytré telefony, mikrovlnné trouby, ledničky, auta, audio zařízení a samozřejmě osobní počítače. Ne vždy se však jednalo o technologické zázraky jako nyní.

Historie procesorů

Bývaly doby, kdy se procesory skládaly z obrovských armat, které mohly snadno zaplnit místnost. Tyto první kroky počítačového inženýrství se z velké části skládaly z prázdných elektronek, které sice byly v té době výrazně výkonnější než alternativy tvořené elektromechanickými relé, ale dnes nám ty 4 MHz, kterých většinou dosahovaly, připadaly úsměvné.

S příchodem tranzistorů v 50. a 60. letech začala tvorba procesorů, kromě menších a výkonnějších, také mnohem spolehlivějších, jelikož stroje vytvořené elektronkami mívaly průměrnou poruchu každých 8 hodin.

Když však mluvíme o smršťování, nemyslíme tím, že se vejdou do dlaně. A stále velké procesory sestávaly z desítek desek plošných spojů, které byly propojeny, aby podporovaly životnost jednoho procesoru.

Poté přišel vynález integrovaného obvodu, který v podstatě spojil vše v jedno deska s plošnými spoji nebo talíř, což byl první krok k dosažení moderní mikroprocesor. První integrované obvody byly velmi jednoduché, protože mohly seskupit pouze několik tranzistorů, ale v průběhu let došlo k exponenciálnímu nárůstu počtu tranzistorů, které bylo možné přidat do obvodu. integrovaný obvod, do poloviny šedesátých let. Měli jsme již první složité procesory, které se skládaly z jediného waferu.

První mikroprocesor jako takový by byl uveden na trh v roce 1971, byl to Intel 4004 a od té doby je zbytek historie. Díky rychlému vývoji těchto malých čipů a jejich velké flexibilitě zcela monopolizovaly počítačový trh, protože s výjimkou velmi specifických aplikací vyžadujících vysoce specializovaný hardware jsou jádrem téměř všech moderních počítačů.

Jak funguje centrální procesorová jednotka (CPU)?

Zjednodušeně a didakticky je provoz procesoru dán ve čtyřech fázích. Tyto fáze nemusí být nutně vždy oddělené, ale obvykle se překrývají a vždy se vyskytují současně, ale ne nutně pro určitou funkci.

V první fázi je procesor zodpovědný za načítání kódu z paměti. Jinými slovy, číst data, která je potřeba zpracovat později. V této první fázi existuje společný problém v architektuře procesoru je to, že existuje maximum dat, která lze číst za určité časové období a jsou obvykle nižší než ta, která lze zpracovat.

Ve druhé fázi nastává první fáze zpracování jako takového. Informace načtené v první fázi jsou analyzovány podle sady instrukcí. V načtených datech tedy budou popisné zlomky pro sadu instrukcí, které naznačují, co dělat se zbytkem informací. vést praktický příklad, existuje kód, který určuje, že data paketu by měla být přidána spolu s daty dalšího paketu, přičemž každý paket představuje informaci, která popisuje číslo, čímž se získá běžná aritmetická operace.

Pak přichází fáze, která pokračuje volným zpracováním a je zodpovědná za provedení instrukcí dekódovaných ve druhé fázi.

Nakonec proces končí fází zápisu, kdy se informace znovu načtou, tentokrát z procesoru do paměti. V některých případech mohou být informace načteny do paměti procesoru, aby byly později znovu použity, ale jakmile je zpracování konkrétní úlohy dokončeno, data vždy skončí zápisem do hlavní paměti, kde mohou být zapsána do paměťové jednotky, v závislosti na aplikace.

Hlavní moderní architektury procesorů

Jak jsme již řekli, funkcí procesoru je interpretovat informace. Data se načítají z různé systémy paměť ve formě binární kód a právě tento kód musí procesor převést na užitečná data aplikacemi. Tato interpretace je realizována pomocí sady instrukcí, která určuje architekturu procesoru.

V současné době se používají především dva RISC architektury a CISC. RISC dává život procesorům vyvinutým britskou společností ARM, která s růstem mobilní zařízení výrazně vzrostl. Navíc PowerPC, architektura, která dala vzniknout Počítače Apple, servery a konzole Xbox 360 a PlayStation 3, založené na RISC. CISC je architektura používaná v procesorech AMD Intel a X86-64 X86.

Pokud jde o to, která architektura je lepší, vždy se říkalo, že čistší a optimalizovanější RISC bude budoucností výpočetní techniky. Intel a AMD však nikdy nepodlehly ohybu a dokázaly kolem svých procesorů vytvořit velmi silný ekosystém, který, ač silně znečištěný zastaralými prvky zpětná kompatibilita, vždy podporovali své konkurenty.

Celkově díky své flexibilitě a relativní jednoduchosti výroby během několika let více procesorů zůstane ústředním prvkem moderní výpočetní techniky. Ale musíme mít vždy na paměti, že v průběhu let se vyvíjíme paralelní technologie, které pomáhají decentralizovat pracovní vytížení a dnes více než kdy jindy začínají nabývat téměř stejného významu GPU, výkonnější, ale méně flexibilní.