Protsessori seade, nagu see tegelikult töötab

Tänapäeva arvutitehnoloogia maailmas on protsessor üks tähtsamaid kohti. Keskprotsessor on kõrgtehnoloogiline ja väga keeruline seade, mis hõlmab kõiki arvutitehnoloogia valdkonnas saavutatud tulemusi ja ka sellega seotud piirkondi.

Lihtsam seadme protsessor näeb välja selline:

Tuum on tuum (üks või mitu). Nad vastutavad kõikide usaldusväärsete juhiste täitmise eest;

Vahemälu on mitu (tavaliselt kaks või kolm), mille tõttu protsessori-RAM-i suhtlus on kiirendatud;

Kontroller RAM;

Süsteemibaasi kontroller (QPI, HT, DMI jne);

Protsessori juhtseadet iseloomustavad järgmised parameetrid:

Mikroarhitektuuri tüüp;

Kellade sagedus ;

Vahemälu tasemed;

Vahemälu maht;

Süsteemi bussi tüüp ja kiirus;

Töödeldavate sõnade suurus;

Sisseehitatud mälu kontroller (ei pruugi olla);

Toetatava RAM-i tüüp;

Aadressimälu hulk;

Sisseehitatud graafikakomplekti olemasolu (integreeritud graafikakaart ei ole täna üsna tavaline ja toimib rohkem kui võimsamaid diskreetseid kaarte, kuigi seade võimaldab protsessoril kasutada üsna tugevaid sisseehitatud lahendusi);

Kogutud elektrienergia kogus.

Protsessor ja selle omadused

Protsessori tuum on sõna otseses mõttes tema süda, mis sisaldab funktsionaalseid plokke, mis täidavad loogilisi ja aritmeetilisi ülesandeid. Tuumad töötavad järgmiselt:

Proovikava kontrollitakse katkestuste korral. Selliste katkestuste leidmisel pannakse nad virnale. Käsurraam võtab aadressi vastu katkestuse käitleja käsuga. Kui katkestamise funktsioonid on lõpule jõudnud, jäid partii andmed taastatuks. Järgmisena loetakse juhisjuhendi aadress proovivõtuplokist. Seega ilmub RAM-i või vahemällu lugemine, mille järel andmed saadetakse dekodeerimisüksusele. Nüüd on saadud vastuvõetud käsud dekrüpteeritud, mille järel andmed edastatakse valimiblokile. Seal loetakse andmeid RAM-i või vahemällu ja edastatakse planeerijale, kus määratakse kindlaks, milline toimingu blokeerimine peaks toimuma, pärast mida andmed jõuavad täpselt seal. Juhtimisseade täidab vastuvõetud käsud ja saadab tulemused tulemuste salvestamiseks blokeerimiseks.

Sellist tsüklit nimetatakse protsessiks ning järjestikused käsud on programm. Kiirus, millega üks tsükli etapp läheb teisele, vastab kella sagedusele ja tsüklifaasi toimimiseks eraldatud ajale on vastutav töötleja ise või pigem selle tuum.

Protsessori jõudluse parandamiseks on mitmeid viise. Selleks tõsta kella sagedust, millel on teatud piirangud. Tõstuki sageduse suurendamisega suurendate kindlasti energiatarbimist ja selle tagajärjel temperatuuri, mis vähendab seadme protsessori üldist stabiilsust.

Tollisageduse suurendamise vajaduse vältimiseks otsustasid tootjad minna teisel viisil, pakkudes erinevaid arhitektuurilisi lahendusi. Üks nendest lahendustest on torujuhtmetega, mille sisuks on see, et iga protsessori käsk käib ükshaaval kerneli kõikidele plokkidele, kus mõned toimingud on läbi viidud. Seega, kui täidetakse ainult üks juhis, on enamik plokki ooterežiimis. Seega töötavad kõik kaasaegsed protsessorid järgmiselt: pärast ühte toimingut viivad nad viivitamatult edasi, vähendades ooteaega minimaalseks ja suurendades efektiivsust nii palju kui võimalik. Muidugi, ideaaljuhul tundub, et protsessorseade töötab alati 100% efektiivsusega, kuid seda ei juhtu, sest sissetulevad käsklused on ebajärjekindlad.