Для чего нужен микропроцессор или процессор?

Микропроцессор, также известный как центральный процессор или центральный процессор, представляет собой законченный вычислительный механизм, изготовленный на одном кремниевом чипе. Он также известен как сердце любого обычного компьютера, будь то настольный компьютер, сервер или ноутбук.

Хотите узнать больше об этом? Не пропустите нашу интересную статью!

Указатель содержания

Что такое микропроцессор?

Конечно, микропроцессор, который вы используете на своем компьютере, - это Pentium, AMD Ryzen или одно из поколений Intel Core i3, i5, i7 или i9. Это самые популярные процессоры… но на самом деле все они «примерно одинаковы» (я оставляю это в кавычках, потому что есть технологии, которые отличают его) и одинаково.

Первым микропроцессором был Intel 4004, представленный в 1971 году. Он не был очень мощным, поскольку все, что он мог сделать, это складывать и вычитать, и он мог делать это только по 4 бита за раз. Но было удивительно, что все было на чипе.

Микропроцессор обычно устанавливается через специальное гнездо на материнской плате компьютера; и к которому добавляется, для ее стабильной и правильной работы, система охлаждения, которая включает в себя радиатор и вентиляторы, которые отвечают за устранение всего избыточного тепла, которое поглощает радиатор.

Между микропроцессорной капсулой и радиатором обычно используется термопаста для повышения теплопроводности. Кроме того, на рынке существуют другие более современные и более эффективные методы, такие как жидкостное охлаждение или использование ячеек Пельтье для большего охлаждения, хотя эти методы используются почти исключительно для разгона.

Для чего нужен микропроцессор?

Микропроцессор - это компонент, который выполняет инструкции и задачи, связанные с компьютерной обработкой, и является «механизмом», который запускается при включении компьютера. В компьютерной системе микропроцессор является центральным блоком, который выполняет и управляет логическими инструкциями, которые ему передаются.

Микропроцессор предназначен для выполнения типичных операций, таких как сложение, вычитание, деление, умножение, взаимодействие между процессами и устройствами, управление вводом, выводом и т. Д.

Он состоит из интегральных микросхем, содержащих тысячи транзисторов, в зависимости от мощности оборудования.

Микропроцессоры, как правило, классифицируются по количеству команд, которые они могут обрабатывать в данный момент времени, тактовой частоте, измеряемой в мегагерцах, и количеству битов, используемых в инструкции.

Микропроцессор предназначен для выполнения арифметических и логических операций, которые используют небольшое количество областей хранения, называемых регистрами.

Когда ваш компьютер включен, микропроцессор получает первую инструкцию базовой системы ввода / вывода (BIOS), которая поставляется с компьютером как часть его памяти.

После этого BIOS или операционная система, которую BIOS загружает в память компьютера, «запускает» микропроцессор, инструктируя его об этом. Микропроцессор принимает двоичные данные в качестве входных данных и обеспечивает вывод после обработки в соответствии с инструкциями, хранящимися в памяти.

Что такое чип?

Микросхема также называется интегральной схемой. Как правило, это небольшой тонкий кусочек кремния, на котором выгравированы транзисторы, из которых состоит микропроцессор.

Чип может быть размером с дюйм на одной стороне и может содержать десятки миллионов транзисторов. Простейшие процессоры могут состоять из нескольких тысяч транзисторов, выгравированных на чипе размером в несколько квадратных миллиметров.

Как работает микропроцессор?

Изображение из Википедии

Процессор - это мозг компьютера, который в основном состоит из арифметико-логического блока (АЛУ), блока управления и матрицы регистров.

Как видно из его названия, ALU выполняет все арифметические и логические операции с данными, полученными из памяти или устройств ввода.

Матрица регистров состоит из ряда регистров, таких как аккумулятор (A), B, C, D и т. Д., Которые действуют как временные ячейки памяти быстрого доступа для обработки данных.

Со своей стороны блок управления управляет потоком инструкций и данных по всей системе.

Таким образом, микропроцессор принимает входные данные от подключенных устройств, обрабатывает их в соответствии с инструкциями в памяти и выдает выходные данные.

Преимущества микропроцессора

• Низкая стоимость : микропроцессоры доступны по низкой цене благодаря технологии интегральных схем. Что снижает стоимость компьютерной системы. Высокая скорость : микропроцессорные чипы могут работать на очень высокой скорости благодаря технологии, используемой в них. Он способен выполнять миллионы инструкций в секунду. Малый размер : благодаря крупномасштабной и сверхбольшой технологии интеграции микропроцессор изготавливается с очень уменьшенным размером поверхности. Это уменьшит размер всей компьютерной системы. Универсальность : микропроцессоры очень универсальны, один и тот же чип можно использовать для ряда приложений путем простого изменения программы (инструкции хранятся в памяти). Низкое энергопотребление . Микропроцессоры обычно изготавливаются с использованием комплементарной металлоксидно-полупроводниковой (CMOS) технологии, в которой полевые МОП-транзисторы (полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник) работают в режимах насыщения и отсечки. Поэтому энергопотребление очень низкое.

МЫ РЕКОМЕНДУЕМ ВАМ Что такое Vcore и как вы можете настроить его, чтобы снизить потребление процессора

• Меньшее тепловыделение : по сравнению с вакуумными ламповыми приборами (термоионный клапан), полупроводниковые приборы не выделяют столько тепла. Надежность : микропроцессоры очень надежны, а частота отказов намного ниже при использовании полупроводниковой технологии. Портативные : компьютерные устройства или системы, изготовленные из микропроцессоров, можно сделать портативными из-за их небольшого размера и низкого энергопотребления.

Общие термины, используемые в микропроцессоре

Чтобы понять, как работает микропроцессор, полезно заглянуть внутрь и узнать о логике, использованной для его создания. В процессе вы также можете узнать о родном языке микропроцессора и многих вещах, которые инженеры могут сделать для увеличения скорости процессора.

Вот некоторые общие термины, используемые в области микропроцессоров:

Автобус

Шина - это набор проводников, предназначенных для передачи данных, адресов или управляющей информации различным элементам микропроцессора. Обычно микропроцессор имеет 3 типа шин: шина данных, шина управления и адресная шина. 8-битный процессор будет использовать шину шириной 8 бит.

Набор инструкций

Набор команд - это группа команд, которую может понять микропроцессор. Набор инструкций является интерфейсом между аппаратным и программным обеспечением. Инструкция инструктирует процессор менять соответствующие транзисторы для некоторой обработки данных. Например ADD A, B; используется для добавления двух чисел, хранящихся в регистрах A и B.

Длина слова

Длина слова - это количество бит на внутренней шине данных процессора или количество бит, которые процессор может обработать за один раз.

Например, 8-битный процессор будет иметь 8-битную шину данных, 8-битные регистры и обрабатывать 8 бит за раз. Чтобы выполнить более высокие битовые операции (32 или 16 бит), вы разделите это на серию 8 битных операций.

Кеш-память

Кэш-память - это оперативная память, встроенная в процессор. Таким образом, процессор может получить доступ к данным в кэш-памяти быстрее, чем с обычной оперативной памятью. Также известен как «память процессора». Кэш-память используется для хранения данных или инструкций, на которые часто ссылается программа или программа во время работы. Это увеличит общую скорость операции.

Тактовая частота

Микропроцессоры используют тактовый сигнал для управления скоростью выполнения инструкций, синхронизации других внутренних компонентов и управления передачей данных между ними. Следовательно, тактовая частота относится к скорости, с которой микропроцессор выполняет инструкции. Обычно измеряется в герцах и выражается в мегагерцах (МГц), гигагерцах (ГГц) и т. Д.

Микропроцессорная классификация

Микропроцессоры можно классифицировать следующим образом:

Длина слова

Исходя из длины слова процессора, мы можем иметь 8-битные, 16-битные, 32-битные и 64-битные процессоры.

RISC - Сокращенный набор инструкций

RISC - это тип микропроцессорной архитектуры, в которой используется небольшой, высоко оптимизированный набор команд общего назначения, а не более специализированный набор команд, как в других компонентах.

МЫ РЕКОМЕНДУЕМ ВАМ Как проверить температуру процессора

RISC предлагает высокую производительность по сравнению с противоположной архитектурой CISC. В процессоре для выполнения каждой инструкции требуется специальная схема для загрузки и обработки данных. Следовательно, за счет сокращения инструкций процессор будет использовать простые схемы и быстрее работать.

Эти микропроцессоры имеют:

• Простой набор команд Большие программы Состоит из большого количества регистров. Простая схема процессора (небольшое количество транзисторов). Больше использования ОЗУ. Инструкции фиксированной длины. Простые режимы адресации. Обычно устанавливается количество тактов для выполнения команды.

CISC - Комплексная инструкция

CISC - это микропроцессорная архитектура, противоположная RISC. Это делается для уменьшения количества инструкций на программу, игнорируя количество циклов на инструкцию. Таким образом, сложные инструкции преобразуются непосредственно в аппаратные средства, что делает процессор более сложным и медленным в работе.

Эта архитектура предназначена для снижения стоимости памяти, сокращения продолжительности программы.

Эти микропроцессоры имеют:

• Сложный набор команд Самая маленькая программа Меньшее количество регистров Сложная схема процессора (больше транзисторов) Небольшое использование ОЗУ Инструкции переменной длины Разнообразие режимов адресации Переменное количество тактов для каждой инструкции

Специальные процессоры

Есть несколько процессоров, которые предназначены для обработки некоторых специфических функций:

• DSP (Процессоры цифровых сигналов) Сопроцессоры: процессоры, используемые вместе с основным процессором (математический сопроцессор 8087, используемый с 8086) Процессоры ввода / вывода Transputer: микропроцессор с собственной локальной памятью

МЫ РЕКОМЕНДУЕМ ВАМ Какой процессор выбрать для моего нового ПК?

Наконец, микропроцессор является самым важным элементом в компьютерной системе и отвечает за обработку уникального набора инструкций и процессов, поэтому важно проанализировать, какие микропроцессоры являются лучшими на сегодняшний день, чтобы сделать правильный выбор. Эти детали, которые мы прокомментировали, относятся к процессору, но они необходимы для понимания работы процессора 20-30 лет назад. В настоящее время есть много других функций, которые мы приглашаем вас изучить. Что вы думаете о нашей статье? Мы с нетерпением ждем ваших комментариев!