Как работи процесорът? Принцип на действие

Почти всеки знае, че основният елемент от "железните" компоненти в компютъра е централният процесор. Но кръгът от хора, които си представят как работи процесорът, е много ограничен. Повечето потребители нямат представа за това. И дори когато системата изведнъж започне да "спира", мнозина смятат, че този процесор не работи добре и не придава значение на други фактори. За пълно разбиране на ситуацията разгледайте някои аспекти на процесора.

Какво представлява процесорът?

Централният процесор (CPU или в английската версия на CPU) е сърцето на всяка компютърна система. Всички изчислителни операции са присвоени не само на аритметични изчисления или изчисления с плаваща запетая (променящи се мантиси), но и на логически такива.

Самият процесор е малка квадратна плоча (чип), в която са милиони транзистори. Понякога това устройство се нарича интегрирана микросхема.

От какво се състои процесорът?

Ако говорим за това как процесорът на Intel или неговият конкурент на AMD работи, трябва да разгледаме как работят тези чипове. Първият микропроцесор (между другото, от Intel, модел 4040) се появи през 1971 г. Той би могъл да изпълнява само най-простите операции за добавяне и изваждане с обработка само на 4 бита информация, т.е. имала 4-битова архитектура.

Модерните процесори, като първородните, се основават на транзистори и имат много по-бързи резултати. Те се произвеждат по метода на фотолитография от определен брой индивидуални силиконови плочи, които образуват единичен кристал, в който се отпечатват транзисторите. Схемата се създава върху специален ускорител чрез ускорени борни йони. Във вътрешната структура на процесорите основните компоненти са ядра, автобуси и функционални частици, наречени ревизии.

Основни характеристики

Както всяко друго устройство, процесорът се характеризира с определени параметри, които не могат да бъдат избегнати, като се отговори на въпроса как работи процесорът. На първо място е:

• Брой ядра;
• Брой нишки;
• Размерът на кеша (вградена памет);
• Честота на часовника;
• Скоростта на гумата.

Засега нека да спрем на тактовата честота. Не е чудно, че процесорът се нарича сърцето на компютъра. Подобно на сърцето, той работи в режим на пулсация с определен брой цикли в секунда. Честотата на часовника се измерва в MHz или GHz. Колкото по-високо е, толкова повече операции устройството може да изпълни.

При каква честота работи процесорът, можете да се поучите от обявените му характеристики или да разгледате информацията в системната информация. Но в процеса на обработка на командите, честотата може да варира, а при overclocking (overclocking), да се увеличи до крайни граници. По този начин обявената тактова честота се осреднява само.

Броят на сърцевините е индикатор, който определя броя на центровете за обработка на процесорите (не трябва да се бърка с нишките - броят на сърцата и нишките може да не съвпадат). Благодарение на това разпределение става възможно да се пренасочат операциите към други ядра, като по този начин се увеличи цялостната производителност.

Как работи процесорът: командите за обработка

Сега малко за структурата на изпълнимите команди. Ако погледнете как работи процесорът, трябва ясно да разберете, че всяка команда има два компонента - оперативен и оперативен.

Операционната част показва това, което компютърната система трябва да изпълнява в момента, операторът определя какво трябва да работи процесорът. В допълнение сърцевината на процесора може да съдържа два изчислителни центъра (контейнер, поток), които разделят изпълнението на командата на няколко етапа:

• развитие;
• декриптиране;
• Изпълнение на командата;
• Достъп до паметта на самия процесор
• Запазване на резултата.

Днес отделно кеширане се използва под формата на използване на две нива на кеш памет, което избягва прихващане от две или повече команди, влизащи в един от блоковете на паметта.

Процесорите по типа на командите за обработка са разделени на линейни (изпълнение на команди в реда на тяхната опашка за писане), циклични и разклонения (изпълнение на инструкциите след обработка на условията на клона).

Извършени операции

Сред основните функции, присвоени на процесора, в смисъл на изпълними команди или инструкции, има три основни задачи:

• Математически действия въз основа на аритметично-логическо устройство;
• Преместване на данни (информация) от един тип памет в друг;
• Вземане на решения относно изпълнението на екипа и на негова основа - изборът на преминаване към други набори от команди.

Взаимодействие с памет (ROM и RAM)

В този процес трябва да се отбележат такива компоненти като шината и каналът за четене и запис, които са свързани към устройствата за съхранение. ROM съдържа постоянен набор от байтове. Първо, адресната шина изисква конкретен байт от ROM, след това го прехвърля в информационната шина, след което четеният канал променя състоянието си и ROM осигурява искания байт.

Но процесорите могат не само да четат данни от RAM, но и да ги записват. В този случай се използва канал за запис. Но ако разбирате, съвсем съвременни компютри теоретично биха могли без RAM изобщо, тъй като съвременните микроконтролери са в състояние да поставят необходимите байтове данни директно в паметта на самия процесор чип. Но не можете да правите без ROM.

Наред с други неща, системата започва от режима на тестване на хардуера (командата BIOS) и само тогава контролът се прехвърля в операционната система за първоначално зареждане.

Как мога да проверя дали процесорът работи?

Сега нека да разгледаме някои аспекти на проверката на производителността на процесора. Трябва ясно да се разбере, че ако процесорът не работи, компютърът изобщо няма да може да стартира изтеглянето.

Друго нещо е, когато трябва да погледнете индикатора за използване на възможностите на процесора в даден момент. Можете да направите това от стандартния "Task Manager" (за разлика от всеки процес, той показва колко CPU използване го прави). За да определите визуално този параметър, можете да използвате раздела Performance, където проследяването на промяната е в реално време. Разширените параметри могат да се видят с помощта на специални програми, например CPU-Z.

Освен това можете да използвате няколко ядра на процесора, като използвате конфигурацията на системата (msconfig) и допълнителни параметри за зареждане за това.

Възможни проблеми

И накрая, няколко думи за проблемите. Тук много потребители често питат, казват те, защо процесорът работи и мониторът не се включва? Тази ситуация няма нищо общо с CPU. Факт е, че когато включите някой компютър, първо тествате графичния адаптер и само тогава всичко останало. Вероятно проблемът е само в процесора на графичния чип (всички съвременни видео ускорители имат собствени графични процесори).

Но при примера на функционирането на човешкото тяло трябва да разберем, че в случай на сърдечна недостатъчност целият организъм умира. Така че с компютрите. Процесорът не работи - цялата компютърна система "умира".