امروزه تقریباً همه افراد در زندگی روزمره خود یک کامپیوتر دارند. بدون آن، شناخت زندگی امروز مهم است. جستجوی اطلاعات لازم، بررسی آخرین وضعیت آب و هوا، خرید و فروش کالا، تماشای فیلم و برنامه - همه چیز را می توان بدون خروج از خانه و بدون گزارش فعالیت های خاص انجام داد. شما فقط باید کامپیوتر خود را روشن کنید و به اینترنت بروید.

اما تعداد کمی از مردم به این فکر می کنند که چه چیزی یک کامپیوتر را تشکیل می دهد، که امکان حذف سریع تمام اطلاعات لازم را فراهم می کند. یکی از اجزای اصلی کامپیوتر، پردازنده است. با درک نحوه عملکرد پردازنده، می توانید چیزهای جدید زیادی کشف کنید.

پردازنده چیست؟

پردازنده مرکزی یا همانطور که در دنیای علوم کامپیوتر به آن می گویند - CPU - انبار اصلی هر کامپیوتر، قلب و مغز آن است. خود پردازنده تمام دستورات صادر شده توسط کامپیوتر را جمع آوری می کند، تمام اطلاعات را جمع آوری می کند و آن را با سایر دستگاه های کامپیوتری ذخیره می کند.

امروزه تولید کنندگان اصلی پردازنده اینتل و دستگاه های پیشرفته میکرو (AMD) هستند که اخیرا وارد بازار فناوری اطلاعات شده اند و خود را فوق العاده موفق نشان داده اند. البته تولیدکنندگان دیگری نیز وجود دارند، اما با این شرکت های غول پیکر قابل مقایسه نیستند. این مهم است که اینتل و AMD به طور مداوم برای کسب مقام اول در ساخت پردازنده ها، از طریق کسب مقام های اول در طول عرضه مدل های جدید، مبارزه می کنند. تعجب آور نیست که همین مبارزه باعث توسعه مداوم و واضح این حوزه از فناوری اطلاعات می شود.

نگاه خارجی

مهم است که شروع به نگاه کردن به دستگاه های پردازنده رایانه خود از یک منظر بیرونی کنید. در نگاه اول فقط یک جعبه فلزی است که در پشت آن یک برد کوچک به ابعاد تقریبی 5*5 سانتی متر و کنتاکت های مختلفی وجود دارد که پردازنده را به مادربرد متصل می کند. در وسط پردازنده، میلیون ها میلیون ترانزیستور مختلف وجود دارد که ربات اصلی را تشکیل می دهند.

چرا پردازنده باید خجالتی باشد؟

خود پردازنده عمدتاً از ماسه یا به عبارت دقیق‌تر سیلیکون تشکیل شده است که کمتر از 30 درصد از پوسته زمین از آن تشکیل شده است. فرآیند تایید پردازنده ها پیچیده است و نیاز به تجهیزات ویژه و هزینه های مواد دارد. به طور خلاصه، طراحی پردازنده‌ها شبیه به فناوری عکس‌های دیگر است - هنگام تولید آنها از فناوری فوتولیتوگرافی استفاده می‌شود. نقش عکاسی در اینجا توسط "راسوها" ایفا می شود - پردازنده های جدید، که با کمک یک بور یونی با سرعت بالا، ساختاری مینیاتوری تقریباً بدون ترانزیستور ایجاد می کنند. و از آنجایی که فرآیند تکنولوژیکی ظریف تر است، سفتی و روان بودن کار این سازه بهتر است. با توجه به اندازه پوست، این عناصر ساختاری کوچکتر هستند و بر اساس پیش بینی های اخیر، بو نمی تواند بیش از 15 نانومتر برسد.

می توانید درپوش را بردارید و به قسمت های داخلی پردازنده نگاه کنید، در غیر این صورت خطر آسیب به ریزترین قسمت های پردازنده وجود دارد که می تواند منجر به خرابی آن شود.

کارگران انبار

با گذشت زمان، دستگاه و پردازنده به وضوح تغییر خواهند کرد. اندازه پردازنده ها در حال تغییر است. امروزه از همان اصول پردازنده ها استفاده می شود، اگرچه قبلاً فقط اندازه قطعات تغییر کرده است.

وسط پردازنده نیز بسیار خشن است. این شامل یک معماری پایه است - همه چیزهایی که شامل برد، هسته ها (نوعی که کد سرعت کامپیوتر را ذخیره می کند)، اتوبوس ها (مکان هایی که به مادربرد متصل هستند)، و همچنین تجدید نظرها (قطعاتی مانند هسته های کوچکتر و غیره. خوب است. حتی مهم تر و کاربردی تر).

نمایش کد سرعت کامپیوتر

واکنش کامپیوتر به یک فرمان می‌تواند به تعدادی از شاخص‌ها بستگی داشته باشد: تعداد هسته‌ها، تعداد رشته‌ها (شاید نتوانید با تعداد هسته‌ها کنار بیایید)، اندازه حافظه پنهان - حافظه داخلی فرکانس پردازنده و غیره، سرعت گذرگاه و همچنین خود فرآیند تولید پردازنده.

اصل ربات

با بررسی دقیق دستگاه ها، می توانید به اصل پردازنده رباتیک نگاه کنید. کامپیوتر پس از صدور فرمان آواز از پخش کننده شروع به پردازش می کند.

اما تعداد کمی از مردم می دانند که هر فرمانی از دو بخش تشکیل شده است - بخش عملیاتی و بخش عملوند:

• بخش عملیات فرمان نشان می دهد که کامپیوتر به چه چیزی می تواند دسترسی داشته باشد،
• بخش دیگری از فرمان عملوندهایی را به پردازنده می دهد - آنهایی که پردازنده مسئول پردازش آنها است.

پس هر پردازنده ای می تواند دو نوار نقاله را در خود جای دهد. بلوک های محاسباتی آنها با پیچیدگی فرمان داده شده به رایانه توسط تعدادی مرحله از هم جدا می شوند: تولید، رمزگشایی (یعنی رمزگشایی دستور)، پیچیدگی خود فرمان، ذخیره سازی حافظه پردازنده و ذخیره سازی نتایج رمزگشایی شده. تمام این مراحل در کوتاه ترین مدت توضیح داده شده است. هنگامی که نوار نقاله در حال اجرا است، مرحله پوسته یک سیکل ساعت با همان فرکانس و خروجی فرمان پوسته در پردازنده به پنج سیکل ساعت اختصاص داده می شود.

حافظه نهان هر پردازنده باعث افزایش بهره وری آن می شود. امروزه استفاده از دو حافظه کش مرسوم است، زیرا... انتخاب یکی منجر به درگیری و گاهی فرمان می شد. این به این دلیل است که دو تیم در تلاش بودند تا اطلاعات را از حافظه کش یکسان بگیرند. ذخیره سازی جداگانه امکان چنین موقعیت هایی را کاملاً از بین می برد و امکان حذف همزمان دو تیم را فراهم می کند.

هنگام درک نحوه عملکرد یک پردازنده کامپیوتر، توجه داشته باشید که انواع مختلفی از پردازنده های محاسباتی وجود دارد: خطی، چرخه ای و نامتعادل.

• پردازنده های خطی دستورات را به ترتیبی که در RAM نوشته می شوند مرتب می کنند.
• پردازشگرهای چرخه‌ای و ساختارشکن دستورات را به ترتیب در نتیجه معکوس ساختن ذهن‌ها ترکیب می‌کنند.

مهم است که بدانید چگونه با اتوبوس های پردازنده کار کنید. دو مورد از آنها وجود دارد، یکی، اتوبوس سوئدی با حافظه کش سطح دیگر کار می کند، گذرگاه دیگر (بزرگتر) برای کار با تبادل اطلاعات با دستگاه های دیگر طراحی شده است.

پردازنده مرکزی اصلی ترین و مهم ترین عنصر سیستم است. تمام وظایف مربوط به انتقال داده ها، دستورات، عملیات منطقی و حسابی همیشه تکمیل می شود. اکثر مردم می دانند CPU چیست، اما اصل عملکرد آن را نمی دانند. این مقاله به ما اجازه می دهد تا به سادگی و به وضوح نحوه عملکرد CPU در رایانه را توضیح دهیم.

قبل از درک اصول اولیه CPU، مهم است که با اجزای آن آشنا شوید، نه فقط یک صفحه مستقیم که روی مادربرد نصب شده است، بلکه یک دستگاه تاشو که از عناصر زیادی تشکیل شده است. شما می توانید گزارش مربوط به دستگاه CPU را در مقاله ما بخوانید، اما اکنون اجازه دهید نگاهی دقیق تر به موضوع اصلی مقاله بیندازیم.

عملیاتی که باید اضافه شود

این عملیات شامل تعدادی مرحله است که توسط دستگاه های رایانه ای، رایانه ها و پردازنده پردازش و پیکربندی می شوند. خود عملیات به چندین کلاس تقسیم می شود:

1. مقدمه و مقدمه. تعدادی از دستگاه های خارجی به طور مستقیم به رایانه متصل هستند، به عنوان مثال، یک صفحه کلید و یک ماوس. پردازنده هیچ ایرادی ندارد و خود عملکرد را نشان می دهد. این شامل انتقال داده بین CPU و دستگاه های جانبی و همچنین استفاده از آهنگ ها برای ضبط اطلاعات روی پازل یا نمایش آن در تجهیزات خارجی است.
2. عملیات سیستمآنها عملکرد نرم افزار را تضمین می کنند، پردازش داده ها را سازماندهی می کنند و علاوه بر این، عملکرد پایدار سیستم PC را تضمین می کنند.
3. عملیات ضبط و ضبط. انتقال داده بین پردازنده و حافظه برای عملیات اضافی انجام می شود. Swidcode با ضبط یک ساعته یا جمع آوری گروه هایی از دستورات یا داده ها ارائه می شود.
4. حسابی-منطقی. این نوع عملیات مقادیر یک تابع را محاسبه می کند که نشان دهنده پردازش اعداد ایجاد شده در سیستم های محاسباتی مختلف است.
5. حرکت کن. با همه انتقال‌ها، سیال بودن سیستم به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد، حتی اگر اجازه دهند کنترل به هر تیمی از برنامه‌ها منتقل شود که خود بیشترین قابلیت انتقال را دارند.

همه عملیات به طور همزمان انجام می شود، زیرا در هر ساعت فعالیت سیستم تنها چند برنامه در حال اجرا هستند. این شامل پردازش مداوم داده ها توسط پردازنده است که به شما امکان می دهد عملیات را اولویت بندی کنید و آنها را به طور موازی لغو کنید.

تیم های Vikonannya

پردازش فرمان به دو انبار تقسیم می شود - عملوند و عملوند. عملیات انبار به کل سیستم نشان می دهد که در حال حاضر باید روی چه چیزی کار کند، و عملوند فقط در ارتباط با پردازنده باید روی خودش کار کند. تیم ها توسط هسته ها مراقبت می شوند و فعالیت ها به صورت متوالی انجام می شود. در ابتدا، نسل تولید می شود، سپس رمزگشایی می شود، خود فرمان نوشته می شود، در حافظه ذخیره می شود و نتیجه نهایی ذخیره می شود.

از آنجایی که حافظه کش راکد است و دستورات به سرعت ذخیره می شوند، داده های باقی مانده باید به تدریج به RAM تبدیل شوند و در وهله اول داده ها ذخیره می شوند. مقدار حافظه نهان تحت تأثیر داده ها و سرعت ذخیره سازی و ضبط داده ها است که بر سرعت سیستم ها تأثیر می گذارد.

تعامل با حافظه

ROM (حافظه نگهداری) فقط می تواند اطلاعات تغییرناپذیر را ذخیره کند و از محور RAM (حافظه دسترسی تصادفی) برای ذخیره کد برنامه و داده های میانی استفاده می شود. پردازنده با این دو نوع حافظه، تغذیه و انتقال اطلاعات تعامل دارد. تعامل از طریق اتصالات مختلف دستگاه های خارجی، گذرگاه های آدرس، کنترل ها و کنترل کننده های مختلف به دست می آید. تمام فرآیندها به صورت شماتیک در زیر نشان داده شده است.

اگر در مورد اهمیت RAM و ROM صحبت کنیم، بدون اولین مورد ممکن است، زیرا یک دستگاه دائمی حافظه بیشتری خواهد داشت، که هنوز عملاً پیاده سازی آن غیرممکن است. بدون ROM، سیستم نمی تواند کار کند، و شروع نمی شود، زیرا سیستم در ابتدا باید با استفاده از دستورات اضافی بایوس آزمایش شود.

پردازنده ریز مدار اصلی کامپیوتر است. به عنوان یک قاعده، همچنین یکی از پیشرفته ترین و گران ترین قطعات رایانه شخصی است. صرف نظر از این واقعیت که پردازنده یک دستگاه قدرتمند است، ساختار آن شامل تعداد زیادی مؤلفه است که وظیفه یک عملکرد خاص را بر عهده دارند. ویژگی آن چیست؟

پردازنده: عملکردها و تاریخچه دستگاه ظاهر شد

جزء PC، که امروزه معمولاً پردازنده مرکزی نامیده می شود، با سابقه طولانی مشخص می شود. بنابراین، برای درک ویژگی آن، رعایت برخی از حقایق کلیدی در مورد تکامل توسعه آن ضروری خواهد بود. این دستگاه که اکنون به عنوان یک پردازنده مرکزی شناخته می شود، نتیجه یک فناوری بسیار پیچیده برای تولید تراشه های محاسباتی است.

در طول سال ها، مهندسان ساختار پردازنده را تغییر داده اند. در EOM نسل اول و بعدی، اجزای مختلف از تعداد زیادی بلوک مجزا تشکیل شده بود، حتی در وظایف محوله متفاوت بود. با شروع از نسل سوم رایانه ها، عملکرد پردازنده در زمینه متفاوتی دیده می شود. مهندسان طراح EOM تشخیص داده‌اند که دستورات ماشین ثبت شده در رجیستری و همچنین پردازش توسط سایر اجزای سخت‌افزار رایانه شخصی، شناسایی و تفسیر هستند. همه این توابع شروع به ترکیب در یک دستگاه کردند.

ریزپردازنده ها

با توسعه فناوری رایانه، دستگاه هایی به نام ریزپردازنده شروع به معرفی به ساختار رایانه شخصی کردند. یکی از اولین دستگاه هایی از این نوع Intel 4004 بود که توسط یک شرکت آمریکایی در سال 1971 عرضه شد. ریزپردازنده‌هایی در مقیاس یک ریزمدار در ساختار خود آن دسته از عملکردهایی را که ما بیشترین ارزش را داریم، ترکیب کرده‌اند. دستگاه های مدرن، در اصل، بر اساس همین مفهوم عمل می کنند. بنابراین، پردازنده مرکزی لپ تاپ، رایانه شخصی، تبلت ساختار خاص خود را دارد: یک دستگاه منطقی، رجیسترها و همچنین یک ماژول سخت افزاری که وظیفه عملکردهای خاصی را بر عهده دارند. با این حال، در عمل، اجزای ریز مدارهای مدرن اغلب در یک مجموعه تاشو نشان داده می شوند. ما از این ویژگی گزارش قدردانی می کنیم.

ساختار پردازنده های روزانه

پردازنده مرکزی یک رایانه شخصی، لپ تاپ یا تبلت مدرن دارای هسته است - اکنون عادی است که دارای هسته، حافظه کش در سطوح مختلف و همچنین کنترل کننده ها: RAM، گذرگاه سیستم است. بهره وری ریز مدارهای این نوع با ویژگی های کلیدی آن تعیین می شود. کدام کلیت را می توان نشان داد؟

مهمترین ویژگی های پردازنده مرکزی در رایانه های شخصی مدرن عبارتند از: نوع ریزمعماری (باید بر حسب نانومتر نشان داده شود)، فرکانس ساعت (بر حسب گیگاهرتز)، ظرفیت حافظه نهان (بر حسب مگابایت)، مصرف انرژی (بر حسب وات) و همچنین بدیهی است که یا در دسترس بودن ماژول گرافیکی.

ما در گزارش مشخصات عملکرد ماژول های کلیدی خاص پردازنده مرکزی را در نظر خواهیم گرفت. بیایید با هسته ها شروع کنیم.

هسته پردازنده

پردازنده مرکزی یک کامپیوتر روزانه هسته اصلی آن است. این شامل بلوک های عملکردی کلیدی ریزمدارها است که توابع منطقی و حسابی لازم را ارائه می دهد. به عنوان یک قاعده، بوی بد با ترکیبی از عناصر نشان داده می شود. بنابراین، دستگاه پردازنده مرکزی اغلب وجود بلوک هایی را منتقل می کند که بالاترین سطح وظایف آینده را نشان می دهد:

انتخاب و رمزگشایی دستورالعمل ها؛

جمع آوری داده ها؛

دستورالعمل های Vikonanny؛

پس انداز نتایج محاسبه می شود.

با وقفه کار کنید.

همچنین، ساختار ریز مدارهای مشابه با یک بلوک هسته، یک دستگاه حافظه، یک درمانگر فرمان و مجموعه‌ای از رجیسترها تکمیل می‌شود. بیایید نگاهی به مشخصات عملکرد اجزای اصلی گزارش بیاندازیم.

هسته پردازنده: اجزاء

وسط بلوک های کلیدی در هسته پردازنده مرکزی، بلوک هایی است که نشان دهنده خواندن دستورالعمل هایی است که در آدرس ثبت شده توسط پردازشگر فرمان نوشته شده است. به عنوان یک قاعده، طول یک چرخه ساعت منجر به یک عملیات واحد از همان نوع می شود. تعداد دستورالعمل هایی که خواندن را تسهیل می کند با نشانگر در بلوک های رمزگشایی نشان داده می شود. اصل اصلی در اینجا این است که اطمینان حاصل شود که اجزای برآمدگی تا حد امکان روی پوست اعمال می شود. برای اطمینان از رعایت این معیار، ساختار پردازنده ممکن است دارای عناصر سخت افزاری اضافی باشد.

واحد رمزگشایی حاوی دستورالعمل هایی است که الگوریتم عملکرد ریز مدارها را در زمان تکمیل این کارها و سایر وظایف نشان می دهد. همانطور که بسیاری از متخصصان فناوری اطلاعات به آن احترام می گذارند، اطمینان از عملکرد آن کار دشواری است. این قابل درک است، بگذارید بگوییم، زیرا قسمت آخر دستورالعمل به وضوح نشان داده شده است. پردازنده های امروزی ممکن است شامل 2 یا 4 بلوک باشند که در آنها رمزگشایی های مختلفی وجود دارد.

در میان اجزای مسئول بازیابی داده ها، وظیفه اصلی آنها در تهیه دستورات از حافظه نهان و RAM در صورت لزوم برای اجرای دستورالعمل ها نهفته است. هسته های پردازنده های فعلی تعدادی بلوک از یک نوع دارند.

اجزای اصلی موجود در ریز مدار نیز بر اساس دستورالعمل های رمزگشایی هستند. شما می توانید عملکرد بلوک ها را مانند دستورالعمل های مربوطه کنترل کنید و وظایف را بین آنها توزیع کنید و اجرای آنها را کنترل کنید. اجزای اصلی به دسته مهم ترین اجزای ساختار ریزپردازنده ها تعلق دارند.

هسته های ریز مدارهای مشابه نیز دارای بلوک هایی هستند که از دستورالعمل های صحیح پیروی می کنند. ساختار آنها شامل عناصری مانند یک وسیله حسابی و منطقی و همچنین مؤلفه ای است که محاسبه یک نقطه شناور را نشان می دهد.

و ذخیره سازی هسته های پردازنده دارای بلوک هایی است که پردازش مجموعه های افزونه نصب شده برای دستورالعمل ها را کنترل می کند. این الگوریتم ها که دستورات اولیه را تکمیل می کنند، شدت پردازش داده ها را افزایش می دهند، رویه های رمزگذاری و رمزگشایی فایل ها را ایجاد می کنند. اکثر چنین وظایفی نیاز به معرفی رجیسترهای اضافی و همچنین مجموعه ای از دستورالعمل ها در ساختار هسته ریز مدار دارد. پردازنده‌های امروزی شامل پسوندهای زیر هستند: MMX (برای رمزگذاری فایل‌های صوتی و تصویری استفاده می‌شود)، SSE (برای محاسبات موازی استفاده می‌شود)، ATA (برای تسریع کار برنامه و کاهش سطح انرژی رایانه شخصی استفاده می‌شود)، 3DNow (بروز گسترده تر شد). قابلیت های چند رسانه ای کامپیوتر)، (رمزگذاری داده ها)، و همچنین بسیاری از استانداردهای دیگر.

ساختار هسته های پردازنده نیز شامل بلوک هایی است که نتایج را در RAM ذخیره می کند و به آدرسی که در دستورالعمل ها قرار دارد منتقل می شود.

یک جزء مهم، جزء اصلی است که عملکرد میکرو مدارها را از وقفه کنترل می کند. این عملکرد به پردازنده اجازه می دهد تا از پایداری برنامه های چند وظیفه ای اطمینان حاصل کند.

کار پردازنده مرکزی نیز به فعالیت رجیسترها مربوط می شود. این مؤلفه ها مشابه OCP هستند، دسترسی به آنها چندین بار مورد نیاز است. ظرفیت منبع اختصاصی کوچک است - احتمالاً از یک کیلوبایت تجاوز نمی کند. ثبت ها به تعدادی از گونه های مختلف طبقه بندی می شوند. اینها ممکن است مولفه هایی با اهمیت زاگال باشند که در محاسبه محاسبات حسابی یا منطقی استفاده می شوند. رجیسترهایی با هدف ویژه که می توانند داده های سیستم جمع آوری شده توسط پردازنده را در حین کار ذخیره کنند.

ساختار هسته پردازنده نیز دارای اجزای مختلف اضافی است. برای مثال چی؟ این می تواند سنسوری باشد که دمای فعلی پردازنده مرکزی را کنترل می کند. اگر این شاخص ها برای تنظیم هنجار مهم تر باشند، ریز مدار می تواند سیگنالی را به ماژول هایی که عملکرد فن ها را کنترل می کنند ارسال کند - و بوی بد شروع به بدتر شدن می کند. و در ساختار هسته، نشانگر انتقال مؤلفه ای است که کلیک ایجاد می کند و خود دستورات پس از اتمام چرخه های قبلی عملیات که یک ریزمدار ایجاد می کنند، خاتمه می یابند. جزء مهم دیگر تیم درمانگر است. این ماژول آدرس الگوریتم مربوطه را که در زمان شروع اتصال به چرخه ساعت بعدی به ریزمدار ارسال می شود، ثابت می کند.

این ساختار هسته است که تا پردازنده مرکزی کامپیوتر بالا می رود. اکنون می‌توانیم ویژگی‌های کلیدی ریزمدارهای این نوع را گزارش کنیم. و همان: فرآیند فنی، فرکانس ساعت، حافظه کش و همچنین صرفه جویی در انرژی.

مشخصات پردازنده: نوع فرآیند

توسعه فناوری رایانه معمولاً با ظهور فناوری‌های محاسباتی پیچیده نسل‌های جدید EOM در جهان همراه است. در این صورت، علاوه بر شاخص های بهره وری، یکی از معیارهای ارتقاء یک کامپیوتر به نسل بعدی ممکن است اندازه مطلق آن باشد. بزرگترین EOM ها در اندازه با یک غرفه بالای سر غنی نصب شدند. کامپیوترهای نسل دیگر به اندازه یک مبل یا پیانو بودند. EOM در سطح پیشرفته قبلاً به آنهایی نزدیک می شد که بلافاصله برای ما مهم هستند. رایانه های شخصی امروزی در نوع خود رایانه های نسل چهارمی هستند.

ولاسنا، این همه برای چیست؟ در سمت راست، در جریان تکامل EOM، یک قانون غیررسمی شکل گرفت: هر چه دستگاه از نظر فناوری پیشرفته تر باشد، ابعاد برای بهره وری یکسان کوچکتر است و حتی بیشتر. اینجاست که ویژگی های پردازنده مرکزی، پردازنده و فرآیند فنی آماده سازی آن به طور کامل مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. در این مورد، مهم است که بین کریستال های سیلیکونی جداگانه قرار بگیرید تا ساختار ریزمدارها را تشکیل دهید. آنچه کوچکتر است، ضخامت بیشتر عناصر پشتیبانی است که برد پردازنده مرکزی در خود جای داده است. اینها مولدتر هستند، بدیهی است که می توانید در آن شرکت کنید. پردازنده های امروزی از فناوری فرآیند 90-14 نانومتری پیروی می کنند. این شاخص تمایل به تغییر تدریجی دارد.

فرکانس ساعت

سرعت کلاک پردازنده مرکزی یکی از شاخص های کلیدی بهره وری آن است. این نشان می دهد که ریزمدار در هر ثانیه چند عملیات می تواند انجام دهد. هرچه تعداد آنها بیشتر باشد، پردازنده و کامپیوتر در کل کارایی بیشتری دارند. می توان فهمید که این پارامتر خود هسته را به عنوان یک ماژول مستقل از پردازنده مرکزی مشخص می کند. بنابراین، از آنجایی که اجزای مشابهی روی ریزمدار تراشه وجود دارد، پوست با فرکانس ثابت با آنها کار می کند. متخصصان فناوری اطلاعات به داده های قابل قبول در همه هسته ها احترام می گذارند. این یعنی چی؟ اگر به عنوان مثال، پردازنده دارای 4 هسته با فرکانس 1 گیگاهرتز نصب شده باشد، شاخص کلی بهره وری رایانه شخصی، در صورت رعایت این روش، به 4 گیگاهرتز تبدیل می شود.

اجزای فرکانس

صفحه نمایش فوق از دو جزء تشکیل شده است. اول از همه، فرکانس گذرگاه سیستم در صدها مگاهرتز متفاوت است. به عبارت دیگر این ضریب که یک شاخص مثبت است چند برابر خواهد شد. در برخی موارد، سازندگان پردازنده به کاربران امکان تنظیم تنظیمات را می دهند. در این حالت، اگر مقادیر کافی برای گذرگاه و ضریب سیستم تنظیم کنید، می توانید بهره وری ریز مدارها را به میزان قابل توجهی افزایش دهید. این روش خود شامل اورکلاک پردازنده است. درست است، این باید با دقت انجام شود.

در سمت راست، در هنگام اورکلاک، دمای پردازنده مرکزی به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. اگر رایانه شخصی یک سیستم خنک کننده موازی نصب نکرده باشد، ممکن است باعث از کار افتادن ریز مدارها شود.

حجم حافظه کش

پردازنده های امروزی مجهز به ماژول های حافظه کش هستند. هدف اصلی آنها قرار دادن به موقع داده ها است، به عنوان یک قاعده، که توسط مجموعه ای از دستورات و الگوریتم های خاص نشان داده می شود - آنهایی که اغلب در کار ریزمدارها دخیل هستند. این در عمل به چه معناست؟ اول از همه، اهمیت پردازنده مرکزی را می توان به دلیل این واقعیت تغییر داد که دستورات و الگوریتم ها به راحتی در دسترس خواهند بود. ریز مدار که دستورالعمل های آماده را از حافظه کش بازیابی می کند، یک ساعت را برای بازسازی آنها از ابتدا تلف نمی کند. نتیجه کامپیوتر ربات بهتر می شود.

مشخصه اصلی حافظه نهان، obsyag است. بدیهی است که هر چه ماژول بزرگتر باشد، از نقطه نظر توسعه دستورالعمل ها و الگوریتم هایی که در پردازنده نقش دارند، ماژول کوچکتر است. اطمینان بیشتری وجود دارد که ریزمدار اکنون مهمترین نیازها را برای خود پیدا می کند و با سرعت بیشتری مورد استفاده قرار می گیرد. حافظه کش در پردازنده های فعلی اغلب به سه سطح تقسیم می شود. اولین مورد مبتنی بر پیشرفته ترین و پیشرفته ترین ریز مدارها است، در حالی که بقیه پیشرفته تر هستند. حافظه کش لایه اول در پردازنده های فعلی حدود 128-256 کیلوبایت است، دیگری - 1-8 مگابایت، سوم - شاید بیش از 20 مگابایت.

تأمین انرژی

پارامتر مهم دیگر میکرو مدار مصرف انرژی است. عمر پردازنده مرکزی می تواند ارزش برق هدر رفته را منتقل کند. مدل های کنونی ریز مدارها حدود 40 تا 50 وات تولید می کنند. در برخی موارد، این پارامتر از اهمیت اقتصادی بیشتری برخوردار است - به عنوان مثال، وقتی صحبت از تجهیز شرکت های بزرگ به صدها یا هزاران رایانه می شود. یک عامل به همان اندازه مهم در بهره وری انرژی، انطباق پردازنده ها برای روشن کردن دستگاه های تلفن همراه - لپ تاپ، تبلت، تلفن های هوشمند است. هرچه نمایشگر کوچکتر باشد، دستگاه مستقل تر خواهد بود.

آموزش تکنسین الکترونیک روزانه بسیار مهم است. قبلاً شنیده ایم که زندگی ما به طور قانونی قرض گرفتن یک تلفن هوشمند است، یک لپ تاپ روی کیف خوابیده است، یک کودک "هوشمند" روی دست است و هدفون هایی با سیستم حذف نویز فعال روی گوش هستند.

چیز جالبی است، اما ما مجبور شدیم نه یک، بلکه دو، سه و بیشتر کامپیوتر را با خود حمل کنیم. اژه سما را می توان وسیله ای نامید که ممکن است پردازنده. و اصلاً مهم نیست که یک دستگاه خاص چگونه به نظر می رسد. کار او با یک تراشه مینیاتوری نشان داده شده است که دارای یک سجاف متلاطم و دارای جریان توسعه سریع است.

چرا تاپیک پردازنده ها رو خراب کردیم؟ ساده است. طی ده سال گذشته، انقلابی در دنیای دستگاه های تلفن همراه پدید آمده است.

بین این دستگاه ها کمتر از 10 سنگ تفاوت وجود دارد. Ale Nokia N95 زمانی به عنوان یک دستگاه فضایی در نظر گرفته می شد، اما امروز در ARKit ما از ناباوری صوتی شگفت زده شده ایم.

حتی اگر همه چیز می توانست به گونه ای دیگر رقم بخورد، اگر پنتیوم IV آسیب دیده بود، خریدار عادی جان خود را از دست می داد.

ما سعی کردیم بدون عبارات فنی پیچیده کار کنیم و بدانیم پردازنده چگونه کار می کند و درک کنیم که در آینده چه نوع معماری خواهد بود.

1. همه چیز چگونه شروع شد؟

اولین پردازنده ها کاملاً متفاوت از پردازنده هایی بودند که می توانید با باز کردن درب واحد سیستم رایانه شخصی خود اجرا کنید.

جایگزینی ریز مدارها در دهه 40 قرن بیستم فتح شد رله های الکترومکانیکیتکمیل شده با لامپ های خلاء لامپ ها نقش یک دیود را بر عهده گرفتند و تنظیم ولتاژ با کاهش یا جابجایی ولتاژ Lancug امکان پذیر بود. چنین ساختارهایی شبیه به این بودند:

برای کار با یک کامپیوتر Velene به صدها و گاهی هزاران پردازنده نیاز است. با این حال، نمی‌توانید یک ویرایشگر ساده را روی چنین رایانه‌ای مانند NotePad یا TextEdit از مجموعه استاندارد Windows و macOS اجرا کنید. کامپیوتر به سادگی از زور زدن رنج نمی برد.

2. ظاهر ترانزیستورها

پرشی ترانزیستورهای اثر میدانیدر سال 1928 ظاهر شد. از زمانی که چنین نام هایی ظاهر شد، جهان تغییر کرده است ترانزیستورهای دوقطبی، از سال 1947.

به عنوان مثال، در دهه 40، فیزیکدان تجربی، والتر براتین و نظریه پرداز جان باردین، اولین ترانزیستور نقطه نقطه را توسعه دادند. در سال 1950، اولین ترانزیستور پانل جایگزین شد و در سال 1954، سازنده تگزاس اینسترومنتز نیز ترانزیستور سیلیکونی را معرفی کرد.

انقلاب واقعی در سال 1959 رخ داد، زمانی که ژان هنری اولین ترانزیستور مسطح سیلیکونی (مسطح) را توسعه داد، که مبنایی برای مدارهای مجتمع یکپارچه شد.

بنابراین، کمی آسان است، پس بیایید کمی عمیق‌تر کاوش کنیم و بخش تئوری را کشف کنیم.

3. ترانزیستور چگونه کار می کند؟

اوزه، تولید چنین قطعه الکتریکی مانند ترانزیستوردر یک استام کنترل شده قرار دارد. به همان سادگی که به نظر می رسد، این سوئیچ حیله گر کوچک تامین برق را کنترل می کند.

مزیت اصلی ترانزیستور نسبت به جامپر این است که بر حضور شخص تأثیر نمی گذارد. توبتو. keruvati strum چنین عنصر ساختمان به طور مستقل. قبل از آن، شما خیلی سریعتر کار می کنید، به طور مستقل لنست الکتریکی را روشن یا روشن می کردید.

در درس علوم کامپیوتر مدرسه خود، به یاد دارید که کامپیوتر زبان انسان را از طریق ترکیبی از دو حالت "روشن" و "خاموش" می فهمد. دستگاه rozumіnnі وضعیت "0" یا "1" دارد.

هدف از راه اندازی کامپیوتر تشخیص جریان الکتریکی اعداد است.

و از آنجایی که قبلاً اختلاط مجدد معمول نیروگاه ها شامل رله های الکتریکی بدون چرخش، حجیم و بی اثر بود، اکنون این کار معمول با استفاده از ترانزیستور انجام می شود.

در اوایل دهه 60، ترانزیستورها شروع به ساختن از سیلیکون کردند، که باعث شد نه تنها پردازنده ها فشرده تر شوند، بلکه قابلیت اطمینان آنها نیز به میزان قابل توجهی افزایش یابد.

حالا بیایید دیود را بفهمیم

سیلیکون(از طرف دیگر، Si - "سیلیسیم" در جدول تناوبی) در دسته رساناها قرار می گیرد، به این معنی که از یک طرف جریان قوی تر از دی الکتریک عبور می کند، از طرف دیگر جریان قوی تری تولید می کند. ، فلز پایین.

ما این را دوست داریم، اما برای درک کار و تاریخچه بیشتر توسعه پردازنده ها، باید فقط یک اتم سیلیکون را در نظر بگیریم. نترسید، مخلوط خرد شده و اکنون شفاف تر شده است.

عملکرد ترانزیستور در قدرت سیگنال ضعیف برای هدف دستگاه اضافی زندگی نهفته است.

اتم سیلیکون الکترون های زیادی دارد و به همین دلیل پیوند ایجاد می کند (به طور دقیق تر - پیوندهای کووالانسی)با همان سه اتم مجاور، سنگ های کریستالی را تشکیل می دهند. در حالی که بیشتر الکترون ها در پیوند باقی می مانند، بخش کوچکی از آنها از طریق شبکه کریستالی فرو می ریزند. از طریق چنین انتقال جزئی بود که الکترون های سیلیکونی به هادی ها آورده شدند.

حتی اگر چنین جریان ضعیف الکترونیکی اجازه استفاده از ترانزیستور را در عمل نمی داد، آنها همچنان تصمیم گرفتند بهره وری ترانزیستورها را در هر واحد افزایش دهند. لگووانیاو به عبارت ساده تر - افزودن اکسیدهای سیلیکون کریستالی با اتم های عناصر با توزیع الکترون مشخصه.

بنابراین آنها شروع به ویکوریز کردن خانه 5 ظرفیتی فسفر کردند که برای آن استفاده کردند ترانزیستورهای نوع n. وجود یک الکترون اضافی باعث شد تا سرعت جریان افزایش یابد و عبور جریان را پیش ببرد.

وقتی ترانزیستورها با هم ترکیب می شوند نوع pتبدیل شدن به چنین کاتالیزوری، تا زمانی که سه الکترون وارد شوند. از طریق حضور یک الکترون، حفره هایی در شبکه کریستالی پدید می آیند (نقش بار مثبت) و با توجه به اینکه الکترون ها از سوراخ ها تشکیل می شوند، رسانایی سیلیکون به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

فرض کنید یک ویفر سیلیکونی برداشتیم و یک قسمت را پشت خانه دیگر نوع p و قسمت دیگر را پشت خانه نوع n گذاشتیم. بنابراین ما را بردند دیود- عنصر اصلی ترانزیستور

اکنون الکترون هایی که در قسمت n قرار دارند مجبور می شوند به درون هسته های واقع در قسمت p حرکت کنند. در tsomu، سمت n از matime به طور قابل توجهی منفی است، و سمت p یک بار مثبت است. نتیجه این "گرانش" ایجاد یک میدان الکتریکی است - مانعی برای حرکت بیشتر الکترون ها.

اگر قبل از جریان، کلید زندگی را به گونه ای وصل کنید که "-" در سمت p صفحه و "+" - در سمت n قرار گیرد، عبور دادن غیر ممکن خواهد بود. جریان از طریق آنهایی که سوراخ ها را در تماس منفی سوئیچ زندگی می کشند، و الکترونیک - به مثبت، و اتصالات بین الکترون های طرف p و n برای انبساط توپ متحد صرف می شود.

اگر فقط می توانید منبع تغذیه را با ولتاژ کافی وصل کنید، پس. "+" به سمت p می رود و "-" به سمت n می رود، قطعات الکترونیکی قرار گرفته در سمت n به قطب منفی متصل می شوند و در سمت p قرار می گیرند و سوراخ هایی را در p- اشغال می کنند. حوزه.

اکنون الکترون ها به سمت قطب مثبت نیروی حیات جذب می شوند و به حرکت حفره های p ادامه می دهند. این پدیده نامگذاری شد جابجایی مستقیم دیود.

دیود + دیود = ترانزیستور

ترانزیستور خود می تواند دو دیود متصل به یکدیگر باشد. در این صورت ناحیه p (منطقه ای که در آن قرار دارد) مخفی می شود و پایه نامیده می شود.

یک ترانزیستور N-P-N دارای دو ناحیه n با الکترون های اضافی است - "امیتر" و "گردآورنده" و یک منطقه ضعیف با سوراخ - منطقه p که "پایه" نامیده می شود.

اگر مدار عمر (به نام V1) را به نواحی n ترانزیستور (بدون توجه به قطب) وصل کنید، یک دیود بایاس برگشت را می گیرد و ترانزیستور جایگزین می شود. در ایستگاه بسته.

Ale، از آنجایی که ما فقط یک وسیله حیات بخش دیگر (به نام V2) را با قرار دادن یک تماس "+" در منطقه p "مرکزی" (پایه)، و یک تماس "-" در منطقه n (امیتر) وصل می کنیم. برخی از الکترون‌ها مجدداً Lanzug (V2) به بیرون جاری می‌شوند و بخشی به ناحیه n مثبت جذب می‌شود. در نتیجه، الکتریسیته به ناحیه کلکتور جریان می یابد و جریان الکتریکی ضعیف سرکوب می شود.

ویدیهایمو!

4. پس چگونه یک کامپیوتر کار می کند؟

و حالا بیشترین.

بسته به ولتاژی که تامین می شود، ترانزیستور می تواند یکی از این دو را انجام دهد vkrity، یا بسته. اگر ولتاژ برای انرژی دادن به سد پتانسیل کافی نباشد (همان مورد روی صفحات p و n) - ترانزیستور در حالت بسته باقی می ماند - ممکن است "لغزش" یا در سیستم دوگانه من "0" باشد.

هنگامی که ولتاژ کافی وجود دارد، ترانزیستور روشن می شود و مقدار "متصل" یا "1" را برای یک سیستم دوگانه انتخاب می کنیم.

چنین کمپی، 0 و 1، در صنعت کامپیوتر "بیت" نامیده می شد.

توبتو. ما قدرت سر همان فرستنده را رد می کنیم که راه را به رایانه برای مردم باز کرد!

اولین کامپیوتر دیجیتال الکترونیکی ENIAC یا به عبارت ساده تر اولین کامپیوتر تقریباً 18 هزار لوله تریود داشت. اندازه کامپیوتر می تواند برابر با یک زمین تنیس باشد و آن را 30 تن می کند.

برای درک عملکرد پردازنده، لازم است دو نکته کلیدی دیگر را درک کنید.

لحظه 1. خوب، ما روی این حساب کردیم، بنابراین بیت. با این کمک، ما دیگر نمی توانیم دو ویژگی چیزی را تشخیص دهیم: یا همین. برای اینکه کامپیوتر یاد بگیرد ما را بهتر درک کند، ترکیبی از 8 بیت (0 یا 1) را حدس زدیم که آن را نامیدیم. بایت.

با یک بایت، می توانید یک عدد از صفر تا 255 را رمزگذاری کنید. با 255 عدد، می توانید همه چیز را یکجا رمزگذاری کنید.

لحظه 2.وجود اعداد و حروف بدون هیچ منطقی چیزی به ما نمی دهد. برایش روشن شد عملگرهای منطقی.

با اتصال فقط دو ترانزیستور در یک ترتیب، می توانید چندین عمل منطقی را انجام دهید: "i"، "یا". ترکیب ولتاژ روی ترانزیستور پوستی و نوع اتصال آنها به شما امکان می دهد ترکیب های مختلف صفر و یک را تشخیص دهید.

با تلاش برنامه نویسان، مقادیر صفر و یک، دو سیستم، شروع به تبدیل شدن به ده ها کردند تا بتوانیم بفهمیم خود رایانه چگونه است. و برای وارد کردن دستورات، اقدامات اساسی ما، روی صفحه کلید برای وارد کردن حروف از صفحه کلید، به صورت دو خطی از دستورات نشان داده می شود.

به عبارت ساده تر، واضح است که جدولی از انواع مثلا ASCII وجود دارد که در آن نوع پوست ترکیب 0 و 1 را نشان می دهد. شما دکمه ای را روی صفحه کلید فشار دادید و در آن لحظه روی پردازنده چندین برنامه ترانزیستوری تغییر کردند. به گونه ای که موارد زیر روی صفحه ظاهر می شود: خود، با حروف نوشته شده است.

لازم است اصل عملکرد پردازنده و کامپیوتر را توضیح دهیم، اما معقول ترین چیز به ما اجازه می دهد تا جلوتر برویم.

5. تقطیر ترانزیستور را شروع کردم

از سال 1952، مهندس رادیویی بریتانیایی جفری داهمر ایده قرار دادن ساده ترین قطعات الکترونیکی را در یک کریستال هادی یکپارچه معرفی کرد، صنعت کامپیوتر هفت مایل پیشرفت کرده است.

از مدارهای مجتمعی که توسط Dahmer پیشگام بود، مهندسان به سرعت به آن روی آوردند ریزتراشه هاکه بر پایه ترانزیستورها ساخته شده بودند. من قبلاً یک دسته از این چیپس ها را خودم درست کرده ام پردازنده.

بدیهی است که ابعاد چنین پردازنده هایی شباهت چندانی به امروزی ندارد. قبل از آن، درست تا سال 1964، همه پردازنده ها یک مشکل داشتند. بوی بد نیاز به یک رویکرد فردی داشت - برنامه‌ریزی خودشان برای پردازشگر پوست.

• 1964 IBM System/360.کامپیوتری که از کد نرم افزار جهانی تشکیل شده است. مجموعه ای از دستورالعمل ها برای یک مدل پردازنده ممکن است متفاوت باشد و برای دیگری.
• سنگ های دهه 70ظهور اولین ریزپردازنده ها. پردازنده تک تراشه ای اینتل. اینتل 4004 - TC 10 میکرون، 2300 ترانزیستور، 740 کیلوهرتز.
• 1973 اینتل 4040 و اینتل 8008. 3000 ترانزیستور، 740 کیلوهرتز برای اینتل 4040 و 3500 ترانزیستور در 500 کیلوهرتز برای اینتل 8008.
• 1974 اینتل 8080. 6 میکرون TC و ترانزیستور 6000. فرکانس ساعت نزدیک به 5000 کیلوهرتز است. خود این پردازنده در کامپیوتر Altair-8800 استفاده شد. ساخت چین کپی اینتل 8080 - پردازنده KR580VM80A، توسعه یافته توسط میکرودستگاه های کیف NDI. 8 بیت.
• 1976 اینتل 8080. 3 میکرون TC و ترانزیستور 6500. فرکانس ساعت 6 مگاهرتز 8 بیت.
• 1976 Zilog Z80. 3 میکرون TC و ترانزیستور 8500. فرکانس ساعت تا 8 مگاهرتز 8 بیت.
• 1978 اینتل 8086. TC 3 میکرون و ترانزیستور 29000. فرکانس ساعت نزدیک به 25 مگاهرتز است. سیستم فرمان x86، همانطور که امروزه استفاده می شود. 16 بیت.
• 1980 اینتل 80186. TC 3 میکرون و ترانزیستور 134000. فرکانس ساعت - تا 25 مگاهرتز. 16 بیت.
• 1982 اینتل 80286. 1.5 میکرون TC و 134000 ترانزیستور. فرکانس - تا 12.5 مگاهرتز. 16 بیت.
• 1982 r_k موتورولا 68000. 3 میکرون و 84000 ترانزیستور. این پردازنده بر روی کامپیوتر Apple Lisa تست شده است.
• 1985 اینتل 80386. 1.5 میکرومتر TP = 275000 ترانزیستور. فرکانس - تا 33 مگاهرتز برای نسخه 386SX.

به نظر می رسد که می توان لیست را تا بی نهایت ادامه داد، اما مهندسان اینتل با یک مشکل جدی مواجه بودند.

6. قانون مور: سازندگان تراشه چقدر عمر خواهند کرد؟

اواخر دهه 80 است. در اوایل دهه 60، یکی از بنیانگذاران شرکت اینتل، گوردون مور، عنوان "قانون مور" را تدوین کرد. به نظر می رسد اینگونه است:

هر 24 ماه یکبار تعدادی ترانزیستور که روی تراشه مدار مجتمع قرار می گیرند وصل می شوند.

سخت است که این قانون را قانون بنامیم. به طور دقیق تر، اجازه دهید احتیاط های تجربی خود را شرح دهیم. مور با سرعت بخشیدن به توسعه فناوری، این ایده را توسعه داد که روند مشابهی می تواند شکل بگیرد.

درست قبل از توسعه نسل چهارم پردازنده‌های i486 اینتل، مهندسان متوجه شدند که قبلاً به بهره‌وری سیستم رسیده‌اند و دیگر نمی‌توانند پردازنده‌های بیشتری را در همان منطقه در خود جای دهند. در آن زمان تکنولوژی اجازه این کار را نمی داد.

در نتیجه، یک گزینه بر اساس تعدادی از عناصر اضافی پیدا شد:

• حافظه کش؛
• نوار نقاله;
• یک پردازنده جدید؛
• چند برابر کننده

بخشی از بار مالیات بر دوش چندین گره افتاد. در نتیجه، ظاهر حافظه کش در یک طرف طراحی پردازنده را پیچیده کرده است، در حالی که از طرف دیگر به طور قابل توجهی نازک تر شده است.

پردازنده Intel i486 در حال حاضر دارای 1.2 میلیون ترانزیستور است و حداکثر فرکانس آن به 50 مگاهرتز رسیده است.

در سال 1995، AMD به نیروها پیوست و پردازنده پیشرو i486 Am5x86 را با معماری 32 بیتی عرضه کرد. روند تولید در حال حاضر به 350 نانومتر رسیده است و تعداد پردازنده های نصب شده به 1.6 میلیون واحد رسیده است. فرکانس ساعت به 133 مگاهرتز افزایش یافت.

سازندگان تراشه به غیر از افزایش بیشتر تعداد پردازنده‌های نصب شده روی تراشه‌ها و توسعه معماری آرمان‌شهری CISC (محاسبات مجموعه دستورالعمل‌های پیچیده) جرأت نداشتند. در واقع مهندس آمریکایی دیوید پترسون سعی کرد با حذف دستورالعمل های محاسباتی غیر ضروری، کار پردازنده ها را بهینه کند.

بنابراین سازندگان پردازنده به پلتفرم RISC (Reduced Instruction Set Computing) روی آوردند، اما این کافی نیست.

در سال 1991، پردازنده 64 بیتی R4000 منتشر شد که در فرکانس 100 مگاهرتز کار می کرد. پس از سه مرحله، پردازنده R8000 ظاهر می شود و پس از دو مرحله دیگر، R10000 با فرکانس کلاک تا 195 مگاهرتز. در همان زمان، بازار پردازنده های SPARC در حال توسعه بود، یکی از ویژگی های معماری آنها وجود دستورالعمل ها و زیربخش های ضرب بود.

سازندگان تراشه به جای مبارزه برای تعداد ترانزیستورها، شروع به بازنگری در معماری روبات های خود کردند.. استفاده از دستورات "غیر ضروری"، استفاده از دستورالعمل های یک ساعته، وجود رجیسترها با مقادیر قابل توجه و تبدیل، امکان افزایش سریع فرکانس ساعت و قدرت پردازنده ها را بدون چرخش ترانزیستور بزرگ c.

این محور محدود به تحولات معماری است که از دوره 1980 تا 1995 پدیدار شد.

• SPARC;
• ARM;
• PowerPC;
• اینتل P5;
• AMD K5;
• اینتل P6

آنها بر اساس پلت فرم RISC بودند و در برخی موارد، پلت فرم CISC جایگزین شد. جدای از توسعه فناوری، سازندگان تراشه تشویق شده اند تا به افزایش پردازنده های خود ادامه دهند.

AMD K7 Athlon که بر روی فرآیند 250 نانومتری و شامل 22 میلیون ترانزیستور تولید شد، در سال 1999 وارد بازار شد. بعداً این نوار به 38 میلیون پردازنده افزایش یافت. سپس تا 250 میلیون.

پردازنده تکنولوژی پیشرفته تر شده و فرکانس ساعت افزایش یافته است. آل، مانند فیزیک، برای همه چیز محدودیت هایی وجود دارد.

7. پایان سیگنال های ترانزیستور نزدیک است

در سال 2007، گوردون مور یک بیانیه تند بیان کرد:

قانون مور به زودی اعمال نخواهد شد. نصب تعداد نامحدود پردازنده غیرممکن است. دلیل این امر ماهیت اتمی گفتار است.

واضح است که دو پردازنده سیمی تراشه های AMD و Intel تا حد زیادی به وضوح با سرعت توسعه پردازنده ها مطابقت دارند. دقت فرآیند تکنولوژیکی به چندین نانومتر افزایش یافته است، اما امکان استفاده از پردازنده های بیشتر نیز وجود ندارد.

و در حالی که سازندگان حامل های بی سیم تهدید می کنند که ترانزیستورهای کروی بیشتری را به موازات حافظه 3 بعدی راه اندازی کنند، یک رقیب جدی در معماری x86 برای 30 سال دیگر ظاهر شده است.

8. پردازنده «اولیه» به دنبال چه چیزی است؟

"قانون مور" از سال 2016 به رسمیت شناخته شده است. این به طور رسمی توسط بزرگترین سازنده پردازنده های اینتل اعلام شد. دیگر برای سازندگان تراشه دستیابی به تنش پوستی 100 درصد ممکن نیست.

و اکنون تولیدکنندگان پردازنده تعدادی گزینه بی‌نظیر دارند.

اولین گزینه کامپیوترهای کوانتومی است. سعی کنید کامپیوتری تهیه کنید که برای ارسال اطلاعات به قطعاتی که قبلاً در حال استفاده هستند استفاده می شود. تعدادی از این دستگاه‌های کوانتومی در جهان وجود دارد، اما تنها با الگوریتم‌هایی با پیچیدگی کم می‌توان کنار آمد.

علاوه بر این، نمی توان انتظار عرضه سریالی چنین دستگاه هایی را برای دهه آینده داشت. گران، بی اثر و... مقرون به صرفه!

بنابراین، کامپیوترهای کوانتومی انرژی بسیار کمتری نسبت به همتایان مدرن خود دارند، اما در عین حال بوی بد بیشتری تولید می کنند، تا زمانی که سازندگان و سازندگان قطعات به فناوری جدید روی نیاورند.

گزینه دیگر پردازنده هایی با توپ ترانزیستور است. هم اینتل و هم AMD به طور جدی به این فناوری فکر می کنند. به جای یک توپ ترانزیستور، قرار است یک برگردان جایگزین شود. به نظر می رسد ممکن است در آینده ای نزدیک پردازنده هایی ظاهر شوند که در آن نه تنها تعداد هسته ها و فرکانس ساعت، بلکه تعداد توپ های ترانزیستور نیز مهم خواهد بود.

این تصمیم کاملاً حق حیات دارد و به این ترتیب انحصارطلبان می توانند به چند ده سرنوشت دیگر دست یابند، در غیر این صورت، فناوری بار دیگر به دیوار خواهد خورد.

امروز، با توجه به توسعه سریع معماری ARM، اینتل به طور بی سر و صدا از تراشه های خانواده Ice Lake خبر داد. این پردازنده ها بر اساس فناوری فرآیند 10 نانومتری تولید می شوند و پایه ای برای گوشی های هوشمند، تبلت ها و دستگاه های تلفن همراه خواهند بود. این مورد در سال 2019 خواهد بود.

9. Maybutne برای ARM

p align="justify"> همچنین، معماری x86 در سال 1978 ظاهر شد و به نوع پلت فرم CISC ارتقا یافت. توبتو. خود شفافیت دستورات را در تمام موقعیت های زندگی می رساند. تطبیق پذیری – سر تخت x86.

اما در عین حال، تطبیق پذیری با این پردازنده ها و گرمای بد بازی کرد. x86 تعدادی کاستی های کلیدی دارد:

• پیچیدگی دستورات و سردرگمی آنها؛
• سطح بالایی از انرژی و گرما

برای بهره وری بالا، باید با بهره وری انرژی خداحافظی می کردم. علاوه بر این، دو شرکت به طور همزمان روی معماری x86 کار می کنند که به راحتی می توان آن را یک انحصار در نظر گرفت. قیمت اینتل و AMD. پردازنده های لرزان x86 می توانند بسیار بدبو باشند و بنابراین با توسعه فناوری تنها بوی بدی را به همراه دارند.

در همان زمان، چندین شرکت در توسعه ARM (Arcon Risk Machine) مشغول هستند. در سال 1985، توسعه دهندگان پلت فرم RISC را به عنوان پایه ای برای توسعه بیشتر معماری پذیرفتند.

به جای CISC، RISC پردازش پردازنده را با حداقل تعداد دستورات غیر ضروری و حداکثر بهینه سازی انتقال می دهد. پردازنده‌های RISC بسیار کوچک‌تر از CISC هستند، انرژی کارآمدتر و ساده‌تر هستند.

علاوه بر این، ARM از همان ابتدا یک رقیب مطلق برای x86 بوده است. هدف خرده فروشان ایجاد معماری کارآمدتر و x86 پایین تر است.

در دهه 40، مهندسان متوجه شدند که یکی از کارهای اولویت دار این است که روی تغییر ابعاد کامپیوترها و اول از همه، خود پردازنده ها کار کنند. اما بعید است که در 80 سال آینده، کسی بخواهد فرض کند که یک کامپیوتر تمام عیار کمتر از یک جعبه بلوبری قیمت داشته باشد.

معماری ARM اخیرا توسط اپل پشتیبانی شده است که تولید تبلت های نیوتن را بر اساس خانواده پردازنده های ARM6 ARM راه اندازی کرده است.

فروش رایانه‌های رومیزی به شدت کاهش می‌یابد، در حالی که تعداد دستگاه‌های تلفن همراهی که به سرعت فروخته می‌شوند میلیاردها دلار ارزش دارد. اغلب، علاوه بر بهره وری، هنگام انتخاب یک ابزار الکترونیکی برای یک حرفه ای، باید تعدادی معیار را در نظر بگیرید:

• تحرک؛
• خودمختاری

معماری x86 از نظر بهره وری قوی است، اما شما می توانید از خنک کننده فعال بهره مند شوید، زیرا یک پردازنده سنگین از معماری ARM رنج می برد.

10. چرا ARM یک رهبر محافظت نشده است

احتمالاً خوشحال خواهید شد که تلفن هوشمند شما، چه یک اندروید ساده یا پرچمدار اپل 2016، ده برابر بدتر از رایانه های درجه یک اواخر دهه 90 است.

این آیفون چقدر بیشتر است؟

البته، هم ترازی دو معماری متفاوت یک چیز بسیار پیچیده است. در اینجا فقط تقریباً می توانید نتیجه گیری کنید، اما می توانید مزیت عظیمی را که پردازنده های گوشی های هوشمند مبتنی بر معماری ARM ارائه می دهند درک کنید.

یک کمک جهانی در این رژیم، تست بهره وری Geekbench است. این ابزار بر روی رایانه های رومیزی و سیستم عامل های اندروید و iOS در دسترس است.

لپ‌تاپ‌های میان‌رده و اولیه به وضوح با بهره‌وری آیفون 7 مقایسه می‌شوند. بخش برتر حتی پیچیده‌تر است و اپل در سال 2017 آیفون X را بر روی تراشه جدید A11 Bionic عرضه می‌کند.

در آنجا، معماری ARM از قبل برای شما آشناست، اما نمایشگرها در Geekbench تقریبا دو برابر بزرگتر شده اند. لپ‌تاپ‌های "بالاترین رده" خسته هستند.

آژه پرویشوف فقط یک ریک دارد.

توسعه ARM با جهش و مرز در حال پیشرفت است. در حالی که اینتل و AMD به طور مداوم 5 تا 10 درصد افزایش بهره وری را نشان می دهند، در مدت مشابه، سازندگان گوشی های هوشمند موفق می شوند قدرت پردازنده ها را دو تا دو و نیم برابر افزایش دهند.

علاقه‌مندان شکاک که می‌خواهند از ردیف‌های بالای Geekbench عبور کنند، می‌خواهند حدس بزنند: در فناوری‌های موبایل، اندازه همان چیزی است که برای ما اهمیت دارد.

یک آل این وان با پردازنده قدرتمند 18 هسته ای را روی میز قرار دهید که "معماری ARM را منفجر می کند" و سپس یک ردیف آیفون قرار دهید. آیا تفاوت را احساس می کنید؟

11. جایگزینی خروج

پوشش تاریخ 80 ساله توسعه رایانه ها در یک ماده غیرممکن است. اما، پس از خواندن این مقاله، می توانید درک کنید که چگونه عنصر اصلی هر کامپیوتری پردازنده است، و انتظار دارید در آینده چه چیزهایی را در بازار مشاهده کنید.

به طور باورنکردنی، اینتل و AMD در حال کار بر روی افزایش بیشتر تعداد ترانزیستورها در یک تراشه و ایده جدید عناصر چند توپی هستند.

چرا به عنوان یک خریدار به چنین تلاشی نیاز دارید؟

مطمئنم که از بهره‌وری آی‌پد پرو یا آیفون X پرچم‌دار ناراضی نیستید. فکر نمی‌کنم از بهره‌وری مولتی‌کوکری که در آشپزخانه بود، یا از کیفیت آن ناراضی باشید. تصویر روی تلویزیون 65 اینچی 4K. حتی تمامی این دستگاه ها دارای پردازنده های مبتنی بر معماری ARM هستند.

ویندوز قبلاً به طور رسمی اعلام کرده است که ارزش شگفتی در ARM را دارد. برای پشتیبانی از این معماری، این شرکت ویندوز 8.1 را نیز در نظر گرفته است و به طور فعال در حال کار بر روی تراشه‌ساز سیمی ARM کوالکام است.

گوگل برای تحسین ARM آمده است - سیستم عامل Chrome OS از این معماری پشتیبانی می کند. تعدادی از توزیع های لینوکس نیز با این معماری مشکل دارند. و همه چیز بلال است.

و فقط سعی کنید بفهمید که چگونه می توان یک پردازنده ARM کارآمد با انرژی را با یک باتری گرافن ترکیب کرد. این معماری به خودی خود امکان حذف تاسیسات ارگونومیک متحرک را که ممکن است آینده را دیکته کنند، می دهد.

امتیاز 4.57 از 5: 30 )

البته هنگام انتخاب یک کامپیوتر و ویژگی های مختلف آن، متوجه خواهید شد که چنین موردی به عنوان یک پردازنده از اهمیت بالایی برخوردار است. چرا همان، و نه یک مدل، یک بلوک زندگی، یا نه؟ بنابراین، تعدادی از اجزای مهم سیستم و انتخاب صحیح آنها نیز ارتباط زیادی با ویژگی های CPU دارد و بر سرعت و بهره وری رایانه شخصی تأثیر زیادی دارد. بیایید به معنای این دستگاه در رایانه نگاه کنیم.

بیایید با حذف پردازنده از واحد سیستم کار را تمام کنیم. در نتیجه کامپیوتر کار نمی کند. حالا میدونی چه نقشی داره؟ بیایید نگاهی دقیق تر به منبع تغذیه بیندازیم و دریابیم که پردازنده کامپیوتر چیست.

پردازنده کامپیوتر چیست؟

نکته اصلی این است که پردازنده مرکزی (همنام آن) همانطور که به نظر می رسد قلب و مغز رایانه است. در حین کار، در حال کار و ذخیره واحد سیستم و اتصال به دستگاه های جانبی جدید هستید. این وظیفه پردازش جریان های مختلف داده را بر عهده دارد و همچنین عملکرد عناصر سیستم را تنظیم می کند.

اطلاعات فنی بیشتر را می توانید در ویکی پدیا بیابید:

پردازنده مرکزی - یک واحد الکترونیکی یا یک مدار مجتمع (ریزپردازنده) که حاوی دستورالعمل‌های ماشین (کد برنامه)، قسمت سر سخت‌افزار کامپیوتر یا یک کنترل‌کننده منطقی برنامه‌ریزی شده است.

در Zhitti TsPU MAH INGIGHOUT FASTENT PAY ROZIR IZ SIRNIKOVA Corny در Kilka Milimetiv، قسمت بالایی آنچ، قاعده یاک، جوجه توسط متا کریشکا (در نسخه های ناستیه)، و در کنتاکت های roshtashovanno پایین. لطفا برای اینکه خودتان را سرزنش نکنید به عکس های زیر نگاه کنید:

بدون دستور صادر شده توسط پردازنده، عملیاتی به سادگی اضافه کردن دو عدد یا ثبت یک مگابایت اطلاعات می تواند انجام شود. همه اینها نیاز به ارتقاء زیادی به CPU دارد. در حال حاضر کارهای دشواری مانند راه اندازی بازی های ویدیویی یا پردازش ویدیو وجود دارد.

لطفاً توجه داشته باشید که پردازنده‌ها می‌توانند عملکردهای کارت گرافیک را نادیده بگیرند. در سمت راست این است که در تراشه های فعلی مکانی برای یک کنترلر ویدیو وجود دارد که تمام عملکردهای لازم برای آن و نحوه استفاده از حافظه ویدیویی را کنترل می کند. خوب نیست فکر کنید که هسته‌های گرافیکی داخلی با کارت‌های ویدئویی کلاس متوسط ​​رقابت می‌کنند، که بیشتر گزینه‌ای برای ماشین‌های اداری هستند که در آن‌ها نیازی به گرافیک سنگین نیست، در غیر این صورت هنوز کار کردن با آن بسیار سخت خواهد بود. مزیت اصلی گرافیک یکپارچه قیمت است - از این گذشته، نیازی به خرید کارت گرافیک نیست، اما یک پس انداز ذاتی وجود دارد.

پردازنده چگونه کار می کند؟

در مرحله اول مشخص شد که چنین پردازنده ای همیشه مورد نیاز است. وقت آن است که از نحوه عملکرد آن شگفت زده شوید.

فعالیت CPU را می توان با توالی رویدادها تعیین کرد:

• از RAM، جایی که برنامه آهنگ (به عنوان مثال، یک ویرایشگر متن) در آن قرار دارد، واحد پردازشگر که کنترل می کند، اطلاعات لازم و همچنین مجموعه ای از دستورات را که لزوماً باید اجرا شوند استخراج می کند. همه چیز ویروسی می شود حافظه بافر (کش) CPU؛
• اطلاعاتی که از حافظه کش خارج می شود به دو نوع تقسیم می شود: دستورالعمل ها و معانی ، که به رجیستری (که وسط حافظه در پردازنده است) ارسال می شود. اولی به رجیستر فرمان و دیگری به رجیستر داده می رود.
• اطلاعات از ثبت جمع آوری می شود دستگاه حسابی-منطقی (بخشی از CPU که تبدیل حسابی و منطقی داده های مورد نیاز را محاسبه می کند)، که اطلاعات را از آنها می خواند و سپس دستورات لازم را بر روی اعداد به دست آمده اجرا می کند.
• نتایجی که به دست می آید به دو دسته تقسیم می شوند تمام شده і ناتمام ، به رجیستری بروید، گروه اول در حافظه نهان CPU خراب شده است.
• این نکته را از این واقعیت می توان فهمید که دو جزء اصلی کش وجود دارد: بالا і پایین تر . دستورات و داده‌های باقی‌مانده که باید بازیابی شوند به کش سطح بالایی می‌روند و آن‌هایی که یافت نمی‌شوند به حافظه پنهان سطح پایین‌تر ارسال می‌شوند. این فرآیند در حال انجام است - تمام اطلاعات از سومین سطح کش به سطح دیگری می رود و سپس به اولین سطح می رود، با داده هایی که در حال حاضر مورد نیاز نیست و به یکباره به سطح پایین ارسال می شود.
• پس از اتمام چرخه محاسبات، کیسه پایانی روی RAM سیستم نوشته می شود تا حافظه کش CPU را برای عملیات جدید پر کند. در غیر این صورت، ممکن است این اتفاق بیفتد که حافظه بافر دوباره پر شود و سپس داده‌هایی که استفاده نمی‌شوند به حافظه RAM یا به سطح پایین‌تر حافظه پنهان می‌روند.

مراحل گام به گام شما را از طریق جریان عملکرد پردازنده و منبع تغذیه - نحوه عملکرد پردازنده راهنمایی می کند.

انواع پردازنده ها و پردازنده های اصلی آنها

انواع مختلفی از پردازنده ها وجود دارد، از پردازنده های تک هسته ای ضعیف گرفته تا پردازنده های قدرتمند چند هسته ای. از عملکرد بازی و کار گرفته تا میانگین برای همه پارامترها. دو برند اصلی CPU وجود دارد - AMD و معروف اینتل. این دو شرکت هستند که محبوب ترین و محبوب ترین ریزپردازنده ها را به بازار می آورند. تفاوت اصلی بین محصولات AMD و اینتل در تعداد هسته‌ها نیست، بلکه در معماری – داخلی‌ها است. Kozhen از رقبای خود "جرات" روزمره خود را نشان می دهد، نوع پردازنده خود را که به شدت با رقیب خود متفاوت است.

محصولات پوستی مزایا و معایب خاص خود را دارند، بنابراین اجازه دهید به طور خلاصه با آنها بیشتر آشنا شویم.

مزایای پردازنده های اینتل:

• مصرف انرژی کمتری بیشتر است.
• خرده فروشان بیشتر به سمت Intel گرایش دارند، کمتر به سمت AMD.
• بالاترین بهره وری در بازی ها؛
• ارتباط بین پردازنده های اینتل و رم ساده تر از AMD اجرا می شود.
• عملیاتی که فقط در چارچوب یک برنامه انجام می شود (مثلاً unzipping) سریعتر است و AMD روی این طرح کار می کند.

معایب پردازنده های اینتل:

• بزرگترین منفی قیمت است. CPU این ژنراتور اغلب یک مرتبه بزرگتر از رقیب اصلی آن است.
• با غفلت از دو یا چند برنامه "مهم" بهره وری کاهش می یابد.
• هسته های گرافیکی یکپارچه قربانی AMD می شوند.

مزایای پردازنده های AMD:

• بزرگترین مزیت و بزرگترین منفی اینتل قیمت است. شما می توانید یک AMD میان رده خوب بخرید که در حد 4 است و برای بازی های روزانه می تواند حداقل 5 باشد که در این قیمت از نظر بهره وری بسیار کمتر از پردازنده رقیب خواهد بود.
• هزینه و قیمت مناسب؛
• اطمینان از عملکرد واضح سیستم؛
• امکان اورکلاک پردازنده، افزایش سرعت آن 10-20 درصد؛
• هسته های گرافیکی یکپارچه اینتل را متحول کردند.

معایب پردازنده های AMD:

• پردازنده های AMD بیشتر از طریق RAM با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند.
• مصرف انرژی برای اینتل بیشتر و کمتر است.
• حافظه بافر در سطوح دیگر و سوم با فرکانس کمتری کار می کند.
• بهره وری در بازی ها به عملکرد رقیب بستگی دارد.

با این حال، بدون توجه به پیشرفت ها و کاستی ها، پوست به رشد خود ادامه می دهد، پردازنده های آنها با هر نسل ضخیم تر می شوند و مشکلات خط مقدم بیمه و اصلاح می شوند.

ویژگی های اصلی پردازنده ها

ما نگاهی به کاری که یک پردازنده کامپیوتر انجام می دهد انداختیم. بیایید با دو نوع اصلی آنها آشنا شویم و به ویژگی های آنها توجه کنیم.

همچنین، در بیشتر موارد، ما بیش از حد موارد زیر را بررسی می کنیم: نام تجاری، سری، معماری، پشتیبانی از سوکت، سرعت ساعت پردازنده، حافظه پنهان، تعداد هسته ها، بهره وری انرژی و تصویربرداری حرارتی، گرافیک یکپارچه. حال بیایید با توضیحات به آن نگاه کنیم:

• نام تجاری – چه کسی پردازنده را می لرزاند: AMD یا Intel. اینکه چه انتخابی به قیمت لوازم جانبی و بهره وری که می تواند از قسمت جلویی آن حذف شود و انتخاب سایر اجزای رایانه شخصی، پردازنده ویدیویی، مادربرد بستگی دارد. بخش هایی از پردازنده های AMD و Intel در طراحی و معماری متفاوت قرار می گیرند، سپس در یک سوکت (سوکت برای نصب پردازنده روی مادربرد) که برای یک نوع پردازنده تعیین شده است، نصب دیگری امکان پذیر نخواهد بود.
• این سریال توهینی به رقبا است که محصولات خود را به تعدادی گونه و زیرگونه تقسیم می کنند. (AMD - Ryzen، FX، Intel-i5، i7)؛
• معماری پردازنده به اندام های داخلی CPU بستگی دارد؛ هر نوع پردازنده معماری جداگانه ای دارد. به روش خود، یک گونه را می توان به چندین زیرگونه تقسیم کرد.
• پشتیبانی از سوکت یک ویژگی بسیار مهم پردازنده است، زیرا سوکت خود یک "سوکت" روی مادربرد برای اتصال یک پردازنده است و همه انواع پردازنده ها به یک کانکتور کمکی نیاز دارند. ولاسنا در این باره بیشتر گفته شده است. شما باید دقیقاً بدانید که چه سوکتی روی مادربرد شما نصب شده است و یک پردازنده برای آن انتخاب کنید وگرنه (که صحیح تر است).
• فرکانس ساعت یکی از مهمترین شاخص های بهره وری CPU است. بیایید نگاهی به منبع تغذیه و فرکانس پردازنده بیاندازیم. پاسخ برای این اصطلاح زشت ساده خواهد بود - این عملیاتی خواهد بود که در یک ساعت محاسبه می شود که در مگاهرتز (MHz) اندازه گیری می شود.
• حافظه نهان - حافظه نصب شده مستقیماً در پردازنده، که به آن حافظه بافر نیز می گویند، دارای دو سطح است - بالا و پایین. اولی اطلاعات فعال را رد می کند، دیگری در حال حاضر که پیروز نیست. فرآیند حذف اطلاعات از سطح سوم به سطح دیگر می رود و سپس به سطح اول، نیازی به اطلاعات برای عبور از دروازه نیست.
• تعداد هسته ها - یک CPU می تواند از یک تا چند هسته داشته باشد. البته این پردازنده دو هسته ای یا حداقل چهار هسته ای نام خواهد داشت. بدیهی است که تعداد آنها تنش مداوم را نشان می دهد.
• مصرف انرژی و دید حرارتی. همه چیز در اینجا ساده است - هر چه پردازنده انرژی "مصرف" بیشتری داشته باشد، گرمای بیشتری می بینید، برای انتخاب کولر و واحد خنک کننده مناسب به این نکته توجه کنید.
• گرافیک یکپارچه - اولین پیشرفت‌های AMD در سال 2006 و اولین پیشرفت اینتل در سال 2010 ظاهر شد. اولین نمونه‌ها نتایج بهتری نسبت به رقبای خود نشان می‌دهند. اما همه چیز یکسان است، من هنوز نمی توانم به کارت های ویدئویی پرچمدار دست پیدا کنم.

ویسنوفکی

همانطور که قبلا متوجه شدید، پردازنده مرکزی کامپیوتر مهمترین نقش را در سیستم ایفا می کند. در مقاله امروز یاد گرفتیم که پردازنده کامپیوتر چیست، فرکانس پردازنده چیست، چیست و برای چه کاری لازم است. همانطور که برخی از CPU ها بسیار متفاوت از سایرین هستند، انواع مختلفی از پردازنده ها نیز وجود دارد. در مورد مزایا و معایب محصولات دو شرکت رقیب صحبت کردیم. بسته به ویژگی های پردازنده نصب شده روی واحد سیستم شما، نمی توانید تصمیم بگیرید.