Основните устройства на компютъра "живеят" в системния блок. Те включват: дънна платка, процесор, видеокарта, RAM, твърд диск. Но извън него, обикновено на масата, не по-малко важни компютърни устройства също „живеят“. Като: монитор, мишка, клавиатура, високоговорители, принтер.

В тази статия ще разгледаме От какво се състои компютъръткак изглеждат тези устройства, каква функция изпълняват и къде се намират.

Системна единица.

В първата категория ще анализираме тези устройства или те също се наричат ​​компоненти, които се „скриват“ в системния блок. Те са най-важните за работата му. Между другото, можете веднага да погледнете в системния блок. Не е трудно. Достатъчно е да развиете двата болта отзад на системния блок и да преместите капака настрани и тогава ще видим изглед на най-важните компютърни устройства, подредени, които сега ще разгледаме.

Дънната платка е печатна платка, която е предназначена да свързва основните компоненти на компютъра. Някои от тях, например процесор или видеокарта, се инсталират директно на самата дънна платка в предназначен за това слот. А другата част от компонентите, например твърд диск или захранване, е свързана към дънната платка с помощта на специални кабели.

Процесорът е микрочип и в същото време "мозъкът" на компютъра. Защо? Защото той е отговорен за изпълнението на всички операции. Колкото по-добър е процесорът, толкова по-бързо ще изпълнява тези операции, съответно компютърът ще работи по-бързо. Процесорът разбира се влияе на скоростта на компютъра и дори много силно, но скоростта на компютъра ще зависи и от вашия твърд диск, видеокарта и RAM. Така че най-мощният процесор не гарантира висока скорост на компютъра, ако останалите компоненти са остарели.

3. Видеокарта.

Видеокарта или по друг начин графична карта е предназначена да показва изображения на екрана на монитора. Инсталира се и в дънната платка, в специален конектор PSI-Express. По-рядко видеокарта може да бъде вградена в самата дънна платка, но нейната мощност най-често е достатъчна само за офис приложения и сърфиране в интернет.

RAM е такава правоъгълна лента, подобна на касета от стари игрови конзоли. Предназначен е за временно съхранение на данни. Например, той съхранява клипборда. Копирахме някакъв текст на сайта и веднага той влезе в RAM. Информацията за работещи програми, режим на заспиване на компютъра и други временни данни се съхраняват в RAM. Характеристика на RAM паметта е, че данните от нея се изтриват напълно след изключване на компютъра.

Твърдият диск, за разлика от RAM, е предназначен за дългосрочно съхранение на файлове. По друг начин се нарича Уинчестър. Той съхранява данни на специални табели. SSD дисковете също станаха популярни през последните години.

Техните характеристики включват висока скорост, но веднага има минус - те са скъпи. 64 GB SSD диск ще ви струва същата цена като 750 GB твърд диск. Представете си колко ще струва SSD за няколкостотин гигабайта. Уу, уу! Но не се разстройвайте, можете да закупите 64 GB SSD устройство и да го използвате като системно устройство, тоест да инсталирате Windows на него. Казват, че скоростта на работа се увеличава няколко пъти. Системата стартира много бързо, програмите летят. Планирам да премина към SSD и да запазя обикновените си файлове на традиционен твърд диск.

За работа с дискове е необходимо дисково устройство. Въпреки че вече се използва много по-рядко, все още не вреди на настолни компютри. Най-малкото устройство ще бъде полезно за инсталиране на системата.

6. Охладителни системи.

Охладителната система са вентилаторите, които охлаждат компонентите. Обикновено се монтират три или повече охладители. Не забравяйте да имате един на процесора, един на видеокартата и един на захранването и след това при поискване. Ако нещо е топло, тогава е желателно да се охлади. Вентилаторите също са инсталирани на твърди дискове и в самия корпус. Ако охладителят в кутията е монтиран на предния панел, той поема топлина, а охладителите, монтирани в задното отделение, доставят студен въздух към системата.

Звуковата карта извежда звук към високоговорителите. Обикновено е вграден в дънната платка. Но се случва или да се повреди и следователно да се купува отделно, или първоначално качеството на стандартния собственик на компютър не е задоволено и той купува друга озвучителна система. По принцип звуковата карта също има право да бъде в този списък с компютърни устройства.

Захранването е необходимо, за да работят всички горепосочени компютърни устройства. Той осигурява на всички компоненти необходимото количество електроенергия.

8. Жилища

А за да сложим някъде дънната платка, процесор, видеокарта, RAM, твърд диск, флопи устройство, звукова карта, захранване и евентуално някои допълнителни компоненти, ни трябва калъф. Там всичко е изрядно монтирано, усукано, свързано и започва ежедневието, от включване до изключване. В кутията се поддържа необходимата температура и всичко е защитено от повреди.

В резултат на това получаваме пълноценна системна единица с всички най-важни компютърни устройства, необходими за нейната работа.

Периферни устройства.

Е, за да започнем да работим напълно на компютър, а не да гледаме „бръмчещия“ системен блок, имаме нужда от периферни устройства. Те включват онези компютърни компоненти, които са извън системния блок.

Самият монитор е необходим, за да се види с какво работим. Видеокартата изпраща изображението на монитора. Свързват се помежду си с VGA или HDMI кабел.

Клавиатурата е предназначена за въвеждане на информация, добре, разбира се, каква работа без пълноценна клавиатура. Въведете текст, играйте игри, сърфирайте в интернет и навсякъде, където имате нужда от клавиатура.

3. Мишка.

Мишката е необходима за управление на курсора на екрана. Преместете го в различни посоки, щракнете, отваряйте файлове и папки, извиквайте различни функции и много други. Точно както без клавиатура, без мишка, никъде.

4. Високоговорители.

Високоговорителите са необходими главно за слушане на музика, гледане на филми и игра на игри. Кой друг днес използва колони повече от обикновените потребители, които ги възпроизвежда ежедневно в тези задачи.

Необходими са принтер и скенер за отпечатване и сканиране на документи и всичко необходимо в сферата на печата. Или MFP, многофункционално устройство. Той ще бъде полезен за всички, които често печатат, сканират, правят фотокопия и вършат много други задачи с това устройство.

В тази статия само накратко разгледахме основните компютърни устройства, а в други, връзки към които виждате по-долу, ще разгледаме по-отблизо всички най-популярни периферни устройства, както и компоненти, които са част от системния блок, тоест компоненти.

Наслади се на четенето!

Почти всеки знае, че в компютъра основният елемент сред всички „железни“ компоненти 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 внезапно започне да се „бави“, много хора смятат, че този процесор не работи добре, и не придават значение на други фактори. За да разберете напълно ситуацията, разгледайте някои аспекти на процесора.

Какво е централен процесор?

От какво е направен процесорът?

Ако говорим за това как работи процесор на Intel или неговият конкурент AMD, трябва да погледнете как са подредени тези чипове. Първият микропроцесор (между другото беше от Intel, модел 4040) се появи през 1971 г. Можеше да изпълнява само най-простите операции на събиране и изваждане само с 4 бита информация, т.е. имаше 4-битова архитектура.

Съвременните процесори, като първородните, са базирани на транзистори и имат много по-голяма скорост. Те са направени чрез фотолитография от определен брой отделни силициеви пластини, които образуват един единствен кристал, в който като че ли са отпечатани транзисторите. Схемата е създадена на специален ускорител с диспергирани борни йони. Във вътрешната структура на процесорите основните компоненти са ядра, шини и функционални частици, наречени ревизии.

Основни характеристики

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

• Брой ядра;
• брой нишки;
• размер на кеша (вътрешна памет);
• тактова честота;
• скорост на автобуса.

Засега нека се съсредоточим върху тактовата честота. Нищо чудно, че процесорът се нарича сърцето на компютъра. Подобно на сърцето, той работи в пулсационен режим с определен брой цикли в секунда. Тактовата честота се измерва в MHz или GHz. Колкото по-високо е, толкова повече операции може да извърши устройството.

На каква честота работи процесорът, можете да разберете от декларираните му характеристики или да разгледате информацията в Но по време на обработката на командите честотата може да се промени, а по време на овърклок (овърлокиране) може да се увеличи до екстремни граници. Така декларираното е само среден показател.

Броят на ядрата е индикатор, който определя броя на изчислителните центрове на процесора (да не се бърка с нишките - броят на ядрата и нишките може да не съвпадат). Благодарение на това разпределение става възможно пренасочването на операции към други ядра, като по този начин се повишава общата производителност.

Как работи процесорът: обработка на инструкции

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

Операционната част показва какво трябва да прави компютърната система в момента, операндът определя върху какво трябва да работи процесорът. В допълнение, процесорното ядро ​​може да съдържа два изчислителни центъра (контейнери, нишки), които разделят изпълнението на командата на няколко етапа:

• производство;
• декриптиране;
• изпълнение на команда;
• достъп до паметта на самия процесор
• запазване на резултата.

Днес отделното кеширане се използва под формата на използване на две нива на кеш паметта, което прави възможно избягването на прихващане от две или повече команди за достъп до един от блоковете памет.

Процесорите според вида обработка на инструкциите се разделят на линейни (изпълнение на инструкциите в реда, в който са написани), циклични и разклоняващи се (изпълнение на инструкции след обработка на условия на разклонение).

Операциите са в ход

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

• математически операции на базата на аритметико-логическото устройство;
• преместване на данни (информация) от един тип памет в друг;
• вземане на решение за изпълнение на командата и на нейно основание - избор за преминаване към изпълнение на други набори от команди.

Взаимодействие с паметта (ROM и RAM)

В този процес трябва да се отбележат компоненти като шината и канала за четене/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 към шината за данни, след което каналът за четене променя състоянието си и ROM предоставя искания байт.

Но процесорите могат не само да четат данни от RAM, но и да ги записват. В този случай се използва каналът за запис. Но ако погледнете, като цяло съвременните компютри теоретично биха могли да минат без RAM, тъй като съвременните микроконтролери са в състояние да поставят необходимите байтове данни директно в паметта на самия чип на процесора. Но не можете без ROM.

Освен всичко друго, системата стартира от режима на хардуерен тест (команда BIOS) и едва след това управлението се прехвърля към стартиращата операционна система.

Как да проверя дали процесорът работи?

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

Друго нещо е, когато искате да погледнете индикатора за използване на възможностите на процесора в определен момент. Това може да стане от стандартния "Диспечер на задачите" (пред всеки процес е посочено колко процента от натоварването на процесора дава). За да определите визуално този параметър, можете да използвате раздела за производителност, където промените се проследяват в реално време. Разширените опции могат да се разглеждат с помощта на специални програми, като CPU-Z.

Можете също да използвате множество процесорни ядра, като използвате (msconfig) и разширени опции за зареждане.

Възможни проблеми

И накрая, няколко думи за проблемите. Тук много потребители често питат, казват, защо процесорът работи, но мониторът не се включва? Тази ситуация няма нищо общо с централния процесор. Факт е, че когато включите всеки компютър, първо се тества графичният адаптер и едва след това всичко останало. Може би проблемът се крие точно в процесора на графичния чип (всички съвременни видео ускорители имат свои собствени графични процесори).

Но използвайки примера за функционирането на човешкото тяло, трябва да разберем, че в случай на спиране на сърцето цялото тяло умира. Така е и с компютрите. Процесорът не работи - цялата компютърна система „умира“.

Процесорът е основната част от всяко компютърно устройство. Но много потребители имат много лошо разбиране за това какво представлява процесорът в компютъра и каква функция изпълнява. Въпреки че в съвременния свят това е важна информация, знаейки която можете да избегнете много сериозни погрешни схващания. Ако искате да научите повече за чипа, който захранва вашия компютър, вие сте попаднали на правилното място. В тази статия ще научите за какво е предназначен процесорът и как влияе върху производителността на цялото устройство.

Какво е централен процесор

В случая говорим за централния процесор. В крайна сметка има и други в компютъра, например видео процесор.

Централният процесор е основната част на компютъра, който е електронен блок или интегрална схема. Той изпълнява машинни инструкции или програмен код и е в основата на хардуера на устройството.

Просто казано, това е сърцето и мозъкът на компютъра. Благодарение на него всичко останало работи, той обработва потоците от данни и контролира работата на всички части на цялостната система.

Когато погледнете процесора физически, той е малка, тънка квадратна платка. Има малък размер и е покрит с метален капак отгоре.

Долната част на чипа е заета от контакти, чрез които чипсетът взаимодейства с останалата част от системата. Като отворите капака на системния блок на вашия компютър, можете лесно да намерите процесора, освен ако не е покрит от охладителната система.

Докато процесорът не даде съответната команда, компютърът няма да може да извърши дори най-простата операция, например да добави две числа. Каквото и да искате да правите на вашия компютър, всяко действие включва извикване към процесора. Ето защо той е толкова важен компонент на компютъра.

Съвременните централни процесори са в състояние не само да се справят с основните си задачи, но могат и частично да заменят видеокарта. Произвеждат се нови чипове с отделно място за изпълнение на функциите на видеоконтролер.

Този видеоконтролер изпълнява всички основни необходими действия, които са необходими от видеокартата. В този случай RAM се използва като видео памет. Но не се заблуждавайте, че един мощен модерен процесор може напълно да замени видеокартата.

Дори средният клас видеокарти оставя видеоконтролера на процесорите далеч назад. Така че опцията за компютър без видеокарта е подходяща само за офис устройства, които не включват извършване на сложни задачи, свързани с графиката.

В такива случаи наистина има възможност за спестяване. В крайна сметка можете просто да имате чипсет на процесора с добър видеоконтролер и да не харчите пари за видеокарта.

Как работи процесорът

Какво е процесор, разбрахме. Но как работи? Това е дълъг и сложен процес, но след като се овладеете, става достатъчно лесно. Принципът на работа на централния процесор може да се разглежда на етапи.

Първо, програмата се зарежда в RAM, откъдето извлича цялата необходима информация и набор от команди, които са задължителни за изпълнение от контролния блок на процесора. След това всички тези данни влизат в буферната памет, т. нар. кеш на процесора.

Информацията излиза от буфера, който е разделен на два вида: инструкции и стойности. И тези, и тези попадат в регистрите. Регистрите са клетки на паметта, вградени в чипсета. Те също се предлагат в две форми, в зависимост от вида на информацията, която получават: регистри с инструкции и регистри на данни.

Един от компонентите на процесора е аритметично-логическата единица. Той се занимава с извършването на информационни трансформации с помощта на аритметични и логически изчисления.

Тук идват данните от регистрите. След това аритметико-логическата единица чете получените данни и изпълнява командите, необходими за обработка на получените числа.

Тук отново сме изправени пред разцепление. Крайните резултати се разделят на завършени и незавършени. Те се връщат в регистрите, а готовите отиват в буферната памет.

Кешът на процесора се състои от две основни нива: горно и долно. Най-новите команди и данни се изпращат в горния кеш, докато тези, които не се използват, отиват в долния.

Тоест цялата информация, разположена на третото ниво, се прехвърля на второто, от което от своя страна данните отиват към първото. А ненужните данни, напротив, се изпращат на по-ниското ниво.

След като изчислителният цикъл приключи, резултатите от него отново се записват в RAM на компютъра. Това се прави, за да се гарантира, че кешът на процесора е освободен и достъпен за нови операции.

Но понякога има ситуации, когато буферната памет е напълно пълна и няма място за нови операции. В този случай данните, които в момента не се използват, отиват в RAM или в по-ниското ниво на паметта на процесора.

Видове процесори

След като се занимаваме с принципа на работа на процесора, е време да сравним различните му типове. Има много видове процесори. Има както слаби едноядрени модели, така и мощни устройства с множество ядра. Има такива, които са предназначени изключително за работа в офиса, а има и такива, които са необходими за най-модерните игри.

В момента има двама основни създатели на процесори - AMD и Intel. Именно те произвеждат най-подходящите и търсени чипове. Трябва да разберете, че разликата между чиповете на тези две компании не е в броя на ядрата или цялостната производителност, а в архитектурата.

Тоест продуктите на тези две компании са изградени на различни принципи. И всеки създател има свой собствен уникален тип процесор, който има различна структура от конкурента.

Трябва да се отбележи, че и двата варианта имат своите силни и слаби страни. Например, Intel се отличава с такива плюсове :

• По-малко потребление на енергия;
• Повечето от създателите на желязото се ръководят именно от взаимодействието с процесорите на Intel;
• В игрите производителността е по-висока;
• Intel е по-лесно да взаимодейства с RAM на компютъра;
• Операциите, реализирани само с една програма, са по-бързи на Intel.

В същото време има и минуси :

• По правило цената на чипсетите на Intel е по-скъпа от колегата на AMD;
• При работа с няколко тежки програми производителността пада;
• Графичните ядра са по-слаби от тези на конкурента.

AMD се отличават със следното Ползи:

• Много по-добро съотношение цена/качество;
• Способен да осигури надеждна работа на цялата система;
• Има възможност за овърклок на процесора, увеличаване на мощността му с 10-20%;
• По-мощни интегрирани графични ядра.

Въпреки това, AMD е по-нисък по следните параметри:

• Взаимодействието с RAM е по-лошо;
• Процесорът консумира повече електроенергия;
• Честотата на работа на второто и третото ниво на буферната памет е по-ниска;
• В игрите производителността е по-ниска.

Въпреки че техните плюсове и минуси се открояват, компаниите продължават да пускат по-добри процесори. Просто трябва да изберете кой е най-подходящ за вас. В крайна сметка е невъзможно да се каже недвусмислено, че една компания е по-добра от друга.

Основни характеристики

И така, вече разбрахме, че една от основните характеристики на процесора е неговият разработчик. Но има редица параметри, на които трябва да обърнете още повече внимание при покупка.

Няма да се отдалечаваме от марката и да споменем, че има различни серии чипове. Всеки производител произвежда свои собствени линии в различни ценови категории, създадени за различни задачи. Друг свързан параметър е архитектурата на процесора. Всъщност това са вътрешните му органи, от които зависи цялата работа на чипа.

Не най-очевидният, но много важен параметър е гнездото. Факт е, че на самия процесор гнездото трябва да съвпада със съответния сокет на дънната платка.

В противен случай няма да можете да комбинирате тези два основни компонента на нито един компютър. Така че, когато сглобявате системно устройство, трябва или да закупите дънна платка и да потърсите чипсет за него, или обратно.

Сега е време да разберем кои характеристики на процесора влияят на неговата производителност. Без съмнение основната е тактовата честота. Това е количеството операции, които могат да бъдат извършени за определена единица време.

Този индикатор се измерва в мегахерци. И така, какво влияе на тактовата честота на чипа? Тъй като той показва броя на операциите за определено време, не е трудно да се досетите, че скоростта на устройството зависи от него.

Друг важен показател е количеството буферна памет. Както споменахме по-рано, тя е горна и долна. Това също се отразява на производителността на процесора.

Процесорът може да има едно или повече ядра. Многоядрените модели са по-скъпи. Но какво влияе броят на ядрата? Тази характеристика определя мощността на устройството. Колкото повече ядра, толкова по-мощно е устройството.

Заключение

Централният процесор играе не само една от най-важните, но дори може да се каже, че основната роля в работата на компютъра. От него ще зависи производителността на цялото устройство, както и задачите, за които по принцип е възможно да се използва.

Но това не означава, че е необходимо да се купи най-мощният процесор за среден компютър. Изберете най-добрия модел, който ще отговаря на вашите изисквания.

Процесорът е основният чип в компютъра. По правило той е и един от най-високотехнологичните и скъпи компоненти на компютъра. Въпреки факта, че процесорът е отделно устройство, той има голям брой компоненти в своята структура, които отговарят за конкретна функция. Какви са техните специфики?

Процесор: характеристики на устройството и история на външния вид

Компонентът на компютъра, който сега обикновено се нарича централен процесор, се характеризира с доста интересна история на произход. Ето защо, за да се разбере неговата специфика, ще бъде полезно да се разгледат някои ключови факти за еволюцията на неговото развитие. Устройството, познато на съвременния потребител като централен процесор, е резултат от дългогодишно усъвършенстване на технологията за производство на изчислителни микросхеми.

С течение на времето визията на инженерите за структурата на процесора се промени. В компютрите от първо и второ поколение съответните компоненти се състоят от голям брой отделни блокове, много различни по отношение на решаваните задачи. Започвайки с третото поколение компютри, функциите на процесора започнаха да се разглеждат в по-тесен контекст. Инженерите по компютърен дизайн определиха, че това трябва да бъде разпознаването и интерпретацията на машинните команди, въвеждането им в регистри, както и контролирането на други хардуерни компоненти на компютъра. Всички тези функции започнаха да се комбинират в едно устройство.

Микропроцесори

С развитието на компютърните технологии в структурата на компютъра започнаха да се въвеждат устройства, наречени "микропроцесор". Едно от първите устройства от този тип беше Intel 4004, пуснат от американска корпорация през 1971 г. Микропроцесорите в мащаба на една микросхема комбинират в структурата си онези функции, които дефинирахме по-горе. Съвременните устройства по принцип работят на базата на същата концепция. По този начин централният процесор на лаптоп, компютър, таблет съдържа в своята структура: логическо устройство, регистри, както и контролен модул, отговорен за специфични функции. На практика обаче компонентите на съвременните микросхеми най-често се представят в по-сложен набор. Нека проучим тази функция по-подробно.

Структурата на съвременните процесори

Централният процесор на модерен компютър, лаптоп или таблет е представен от ядрото - сега се счита за норма, че има няколко от тях, кеш памет на различни нива, както и контролери: RAM, системна шина. Производителността на чип от съответния тип се определя от неговите ключови характеристики. В каква съвкупност могат да бъдат представени?

Най-важните характеристики на процесора на съвременните компютри са: тип микроархитектура (обикновено посочена в нанометри), тактова честота (в гигахерци), размер на кеша на всяко ниво (в мегабайти), консумация на енергия (във ватове) и наличието или отсъствието на графична карта.модул.

Нека проучим по-подробно спецификата на някои ключови модули на процесора. Да започнем с ядрото.

Процесорно ядро

Централният процесор на съвременния компютър винаги има ядро. Съдържа ключовите функционални блокове на микросхемата, чрез които изпълнява необходимите логически и аритметични функции. Като правило те са представени в определен набор от елементи. Така че устройството на централния процесор най-често предполага наличието на блокове, които са отговорни за решаването на следните задачи:

Инструкции за извличане и декодиране;

Извадка от данни;

Изпълнение на инструкции;

Запазване на резултатите от изчисленията;

Работа с прекъсвания.

Също така структурата на микросхемите от съответния тип се допълва от управляващо устройство, устройство с памет, програмен брояч и набор от регистри. Нека разгледаме по-подробно спецификата на съответните компоненти.

Ядро на процесора: компоненти

Сред ключовите блокове в ядрото на централния процесор е този, който отговаря за четенето на инструкциите, които са записани на адреса, фиксиран в програмния брояч. По правило по време на един цикъл се извършват няколко операции от съответния тип наведнъж. Общият брой инструкции за четене се определя предварително от индекса в декодиращите блокове. Основният принцип тук е, че при всеки цикъл маркираните компоненти се натоварват максимално. За да се отговори на този критерий, в структурата на процесора могат да присъстват спомагателни хардуерни елементи.

В блока за декодиране се обработват инструкции, които определят алгоритъма за работа на микросхемата в хода на решаването на определени проблеми. Осигуряването на тяхното функциониране е трудна задача според много ИТ специалисти. Това се дължи отчасти на факта, че дължината на една инструкция не винаги е ясно дефинирана. Съвременните процесори обикновено включват 2 или 4 блока, в които се извършва съответното декодиране.

По отношение на компонентите, отговорни за извличането на данни, тяхната основна задача е да осигурят получаването на команди от кеш паметта или RAM, които са необходими за осигуряване на изпълнението на инструкциите. В ядрата на съвременните процесори обикновено има няколко блока от съответния тип.

Компонентите за управление, присъстващи в чипа, също се основават на декодирани инструкции. Те са предназначени да контролират работата на блокове, които отговарят за изпълнението на инструкциите, както и да разпределят задачите между тях, да контролират тяхното навременно изпълнение. Компонентите за управление са сред най-важните в структурата на микропроцесорите.

В ядрата на микросхеми от съответния тип има и блокове, отговорни за правилното изпълнение на инструкциите. Тяхната структура съдържа елементи като аритметична и логическа единица, както и компонент, отговорен за изчисленията с плаваща запетая.

В ядрата на процесора има блокове, които контролират обработката на разширението на набори, които са зададени за инструкции. Тези алгоритми, допълващи основните команди, се използват за повишаване на интензивността на обработка на данни, прилагане на процедури за криптиране или декриптиране на файлове. Решаването на такива проблеми изисква въвеждането на допълнителни регистри в структурата на ядрото на микросхемата, както и набори от инструкции. Съвременните процесори обикновено включват следните разширения: MMX (предназначен за кодиране на аудио и видео файлове), SSE (използван за паралелни изчисления), ATA (използва се за ускоряване на програмите и намаляване на консумацията на енергия от компютър), 3DNow (разширяване на компютърните мултимедийни възможности), AES (криптиране на данни), както и много други стандарти.

Структурата на процесорните ядра обикновено съдържа и блокове, отговорни за съхраняване на резултатите в RAM в съответствие с адреса, съдържащ се в инструкцията.

Важен е компонентът на ядрото, който контролира работата на чипа с прекъсвания. Тази функция позволява на процесора да гарантира стабилността на програмите при многозадачност.

Работата на централния процесор е свързана и с използването на регистри. Тези компоненти са аналогични на RAM, но достъпът до тях е няколко пъти по-бърз. Обемът на съответния ресурс е малък - като правило не надвишава килобайт. Регистрите се класифицират в няколко разновидности. Това могат да бъдат компоненти с общо предназначение, които участват в извършването на аритметични или логически изчисления. Има регистри със специално предназначение, които могат да съдържат системни данни, използвани от процесора по време на работа.

Структурата на процесорното ядро ​​съдържа и различни спомагателни компоненти. Кое например? Това може да е сензор, който следи каква е текущата температура на процесора. Ако неговата производителност е по-висока от установените норми, тогава микросхемата може да изпрати сигнал до модулите, отговорни за работата на вентилаторите - и те ще започнат да се въртят по-бързо. В структурата на ядрото има предиктор за разклонение - компонент, който е предназначен да определи кои команди ще бъдат изпълнени след завършване на определени цикли от операции, извършвани от микросхемата. Пример за друг важен компонент е програмният брояч. Този модул фиксира адреса на съответния алгоритъм, който се предава на микросхемата в момента, в който тя започне да изпълнява един или друг цикъл.

Това е структурата на ядрото, което е включено в централния процесор на компютъра. Нека сега проучим по-подробно някои ключови характеристики на микросхемите от съответния тип. А именно: технология на процеса, тактова честота, кеш памет и консумация на енергия.

Спецификации на процесора: Тип процес

Развитието на компютърните технологии обикновено се свързва с появата на нови поколения компютри с усъвършенстването на изчислителните технологии. В същото време, освен показателите за производителност, един от критериите за класифициране на компютъра към определено поколение може да се счита за неговия абсолютен размер. Първите компютри са били сравними по размер с многоетажна сграда. Компютрите от второ поколение бяха сравними по размер, например с диван или пиано. Компютрите от следващото ниво вече бяха много близки до тези, които са ни познати сега. От своя страна съвременните компютри са компютри от четвърто поколение.

Всъщност за какво е всичко това? Факт е, че в хода на еволюцията на компютрите се формира неофициално правило: колкото по-технологично е усъвършенствано устройството, толкова по-малки са размерите със същата производителност и дори с повече - има. Той е напълно валиден и по отношение на разглежданата характеристика на централния процесор, а именно техническия процес на неговото производство. В този случай има значение разстоянието между единични силициеви кристали, които формират структурата на микросхемата. Колкото по-малък е, толкова по-голяма е плътността на съответните елементи, които централната платка поставя върху себе си. Освен това може да се счита за по-продуктивен, съответно. Съвременните процесори се произвеждат по 90-14 nm технологичен процес. Този показател има тенденция постепенно да намалява.

Тактова честота

Тактовата честота на процесора е един от ключовите показатели за неговата производителност. Той определя колко операции в секунда може да извърши чипът. Колкото повече от тях, толкова по-продуктивни са процесорът и компютърът като цяло. Може да се отбележи, че този параметър характеризира преди всичко ядрото като независим модул на централния процесор. Тоест, ако има няколко съответни компонента на чипа, тогава всеки от тях ще работи на отделна честота. Някои ИТ специалисти намират за приемливо тези характеристики да бъдат обобщени във всички ядра. Какво означава? Ако, например, процесорът има 4 ядра с честота 1 GHz, тогава общият индикатор за производителност на компютъра, ако следвате тази методология, ще бъде 4 GHz.

Честотни компоненти

Разглежданият индикатор се формира от два компонента. Първо, това е честотата на системната шина - обикновено се измерва в стотици мегахерци. Второ, това е коефициентът, по който се умножава съответният индикатор. В някои случаи производителите на процесори дават на потребителите възможността да регулират и двете настройки. В същото време, ако зададете достатъчно високи стойности за системната шина и умножителя, можете значително да увеличите производителността на микросхемата. По този начин процесорът се овърклоква. Вярно е, че трябва да се използва внимателно.

Факт е, че по време на овърклок температурата на централния процесор може да се увеличи значително. Ако на компютъра не е инсталирана подходяща охладителна система, това може да доведе до повреда на микросхемата.

Размер на кеша

Съвременните процесори са оборудвани с модули кеш памет. Основната им цел е временното поставяне на данни, обикновено представени от набор от специални команди и алгоритми - тези, които най-често се използват при работата на микросхемата. Какво дава на практика? На първо място, натоварването на централния процесор може да бъде намалено поради факта, че същите команди и алгоритми ще бъдат достъпни онлайн. Микросхемата, след като е получила готови инструкции от кеш паметта, не губи време да ги разработва от нулата. В резултат на това компютърът работи по-бързо.

Основната характеристика на кеш паметта е обемът. Колкото по-голям е той, толкова по-вместим е този модул, съответно по отношение на местоположението на самите инструкции и алгоритми, използвани от процесора. Колкото по-вероятно е микросхемата всеки път да намира сред тях нужните и да работи по-бързо. Кеш паметта на съвременните процесори най-често се разделя на три нива. Първият работи на базата на най-бързите и високотехнологични микросхеми, останалите са по-бавни. Обемът на кеш паметта от първо ниво на съвременните процесори е около 128-256 KB, второто - 1-8 MB, третото - може да надвиши 20 MB.

потребление на енергия

Друг важен параметър на микросхемата е консумацията на енергия. Захранването на процесора може да включва значителна консумация на енергия. Съвременните модели микросхеми консумират около 40-50 вата. В някои случаи този параметър е от икономическо значение - например, когато става въпрос за оборудване на големи предприятия с няколкостотин или хиляди компютри. Но не по-малко важен фактор е консумацията на енергия по отношение на адаптирането на процесорите за използване на мобилни устройства - лаптопи, таблети, смартфони. Колкото по-нисък е съответният индикатор, толкова по-дълъг ще бъде животът на батерията на устройството.

Говорим за модела Intel 4004. Той не беше мощен и можеше да извършва само събиране и изваждане. В същото време можеше да обработва само четири бита информация (тоест беше 4-битова). Но за времето си появата му беше значимо събитие. В крайна сметка целият процесор се побира в един чип. Преди появата на Intel 4004 компютрите се базираха на цял набор от чипове или дискретни компоненти (транзистори). Микропроцесорът 4004 е в основата на един от първите преносими калкулатори.

Първият микропроцесор за домашни компютри е Intel 8080, представен през 1974 г. Цялата изчислителна мощност на 8-битов компютър е поставена в един чип. Но от голямо значение беше обявяването на процесора Intel 8088. Той се появи през 1979 г. и от 1981 г. се използва в първите масово произведени персонални компютри IBM PC.

Освен това процесорите започнаха да се развиват и да придобиват мощност. Всеки, който поне малко е запознат с историята на микропроцесорната индустрия, си спомня, че 8088 беше заменен от 80286. След това дойде ред на 80386, последван от 80486. Тогава имаше няколко поколения Pentium: Pentium, Pentium II, III и Pentium 4. Всички тези "Intel" процесори, базирани на основния дизайн на 8088. Те бяха обратно съвместими. Това означава, че Pentium 4 може да обработва всяка част от кода за 8088, но го прави със скорост около пет хиляди пъти по-бърза. Оттогава не са минали толкова години, но се смениха още няколко поколения микропроцесори.

От 2004 г. Intel предлага многоядрени процесори. Броят на транзисторите, използвани в тях, се е увеличил с милиони. Но дори и сега процесорът се подчинява на общите правила, създадени за ранните чипове. Таблицата отразява историята на микропроцесорите на Intel до 2004 г. включително. Ще направим някои уточнения какво означават отразените в него индикатори:

• Име (Име). Модел на процесора
• Дата (Дата). Годината, в която процесорът е представен за първи път. Много процесори бяха въведени многократно, всеки път, когато тяхната тактова честота се увеличаваше. Така следващата модификация на чипа може да бъде обявена отново дори няколко години след като първата му версия се появи на пазара.
• Транзистори (Брой транзистори). Броят на транзисторите в чипа. Виждате, че тази цифра непрекъснато нараства
• Микрони (широчина в микрони). Един микрон е равен на една милионна част от метъра. Стойността на този индикатор се определя от дебелината на най-тънкия проводник в чипа. За сравнение, дебелината на човешката коса е 100 микрона.
• Тактова честота. Максимална скорост на процесора
• ширина на данните. "Битност" на аритметично-логическата единица на процесора (ALU, ALU). 8-битов ALU може да събира, изважда, умножава и извършва други операции върху две 8-битови числа. 32-битов ALU може да работи с 32-битови числа. За да добави две 32-битови числа, осембитов ALU трябва да изпълни четири инструкции. 32-битов ALU може да се справи с тази задача с една инструкция. В много (но не всички) случаи ширината на външната шина за данни е същата като "битовостта" на ALU. Процесорът 8088 имаше 16-битова ALU, но 8-битова шина. Късните Pentiums се характеризираха със ситуация, при която шината вече беше 64-битова, а ALU все още беше 32-битова
• MIPS (Милион инструкции в секунда). Позволява ви да оцените грубо производителността на процесора. Съвременните изпълняват толкова много различни задачи, че този индикатор е загубил първоначалната си стойност и може да се използва главно за сравняване на процесорната мощност на няколко процесора (както в тази таблица)

Има пряка връзка между тактовата честота, както и броя на транзисторите и броя на операциите, извършвани от процесора за една секунда. Например, тактовата честота на процесора 8088 достигна 5 MHz, а производителността: само 0,33 милиона операции в секунда. Тоест, изпълнението на една инструкция изисква около 15 цикъла на процесора. През 2004 г. процесорите вече можеха да изпълняват две инструкции на такт. Това подобрение беше осигурено чрез увеличаване на броя на процесорите в чипа.

Чипът се нарича още интегрална схема (или просто микрочип). Най-често това е малка и тънка силиконова пластина, в която са „отпечатани“ транзисторите. Чип с размери два и половина сантиметра отстрани може да съдържа десетки милиони транзистори. Най-простите процесори могат да бъдат квадрати със страна само няколко милиметра. И този размер е достатъчен за няколко хиляди транзистора.

микропроцесорна логика

За да разберете как работи микропроцесорът, трябва да проучите логиката, на която се основава, както и да се запознаете с езика на асемблер. Това е родният език на микропроцесора.

Микропроцесорът е в състояние да изпълнява специфичен набор от машинни инструкции (команди). Работейки с тези инструкции, процесорът изпълнява три основни задачи:

• С помощта на своята аритметично-логическа единица процесорът извършва математически операции: събиране, изваждане, умножение и деление. Съвременните микропроцесори напълно поддържат операции с плаваща запетая (използвайки специален аритметичен процесор с плаваща запетая)
• Микропроцесорът е в състояние да премества данни от един тип памет в друг
• Микропроцесорът има способността да вземе решение и въз основа на своето решение да "скочи", тоест да премине към изпълнение на нов набор от инструкции.

Микропроцесорът съдържа:

• Адресна шина (адресна шина). Ширината на тази шина може да бъде 8, 16 или 32 бита. Тя се занимава с изпращане на адреса в паметта
• Шина за данни (шина за данни): 8, 16, 32 или 64 бита широка. Тази шина може да изпраща данни до или да получава данни от паметта. Когато говорим за "битовостта" на процесора, говорим за ширината на шината за данни
• Канали RD (четене, четене) и WR (запис, запис), осигуряващи взаимодействие с паметта
• Тактова линия (тактова шина), осигуряваща цикли на процесора
• Нулиране на линия (изтриване на шина, нулиране на шина), нулиране на стойността на програмния брояч и рестартиране на изпълнението на инструкции

Тъй като информацията е доста сложна, ще приемем, че ширината на двете шини - както на адресната, така и на шината за данни - е само 8 бита. И накратко разгледайте компонентите на този сравнително прост микропроцесор:

• Регистри A, B и C са логически схеми, използвани за междинно съхранение на данни.
• Заключването на адреса е подобно на регистрите A, B и C
• Програмният брояч е логически чип (фиксатор), способен да увеличава стойност с една на една стъпка (ако получи съответната команда) и да нулира стойността (при условие че получи съответната команда)
• ALU (аритметично логическа единица) може да извършва събиране, изваждане, умножение и деление между 8-битови числа или да действа като обикновен суматор
• Тестовият регистър е специален ключ, който съхранява резултатите от операциите за сравнение, извършени от ALU. Обикновено ALU сравнява две числа и определя дали са равни или дали едно от тях е по-голямо от другото. Тестовият регистър също може да съхранява бит за пренасяне на последното действие на суматора. Той съхранява тези стойности в схема за задействане. В бъдеще тези стойности могат да се използват от командния декодер за вземане на решения.
• Шестте блока на диаграмата са обозначени с "3-State". Това са буфери за сортиране. Множество изходни източници могат да бъдат свързани към проводника, но буферът за сортиране позволява само на един от тях (в даден момент) да предаде стойност: "0" или "1". По този начин буферът за сортиране може да пропусне стойности или да блокира изходния източник от предаване на данни
• Регистърът на инструкциите и декодерът на инструкциите държат всички горепосочени компоненти под контрол.

Тази диаграма не показва контролните линии на декодера на команди, които могат да бъдат изразени като следните "заповеди":

• "Регистър A приема стойността, която в момента идва от шината за данни"
• „Регистрирайте B, за да приемете стойността, която в момента идва от шината за данни“
• "Регистрирайте C, за да приемете стойността, която в момента идва от аритметично-логическата единица"
• "Програмният брояч се регистрира, за да приеме стойността, която в момента идва от шината за данни"
• „Регистър на адреси за приемане на стойността, която в момента идва от шината за данни“
• "Регистър с инструкции за приемане на стойността, която в момента идва от шината за данни"
• „Увеличаване на стойността на брояча на програмата [с едно]“
• "Нулиране на брояча на команди"
• „Активиране на един от шестте буфера за сортиране“ (шест отделни контролни реда)
• "Кажете на аритметично-логическата единица каква операция да извърши"
• "Тестовият регистър приема тестови битове от ALU"
• „Активиране на RD (четене на канал)“
• „Активиране на WR (канал за запис)“

Командният декодер получава битове данни от тестовия регистър, канала за синхронизация, а също и от командния регистър. Ако опростим максимално описанието на задачите на декодера на инструкции, тогава можем да кажем, че именно този модул „казва“ на процесора какво трябва да се направи в момента.

микропроцесорна памет

Познаването на компютърната памет и нейната йерархия ще ви помогне да разберете по-добре съдържанието на този раздел.

По-горе писахме за шини (адрес и данни), както и за канали за четене (RD) и запис (WR). Тези шини и канали са свързани към паметта: оперативна (RAM, RAM) и памет само за четене (ROM, ROM). В нашия пример разглеждаме микропроцесор, чиято ширина на шината е 8 бита. Това означава, че е в състояние да адресира 256 байта (от два до осмия). В един момент той може да чете от или да записва в паметта 8 бита данни. Да предположим, че този прост микропроцесор има 128 байта ROM (започвайки от адрес 0) или 128 байта RAM (започвайки от адрес 128).

Модулът за постоянна памет съдържа определен предварително инсталиран постоянен набор от байтове. Адресната шина пита ROM за конкретен байт, който да бъде изпратен към шината за данни. Когато каналът за четене (RD) промени състоянието си, ROM модулът предоставя искания байт на шината за данни. Тоест в този случай е възможно само четене на данни.

От RAM процесорът може не само да чете информация, но и да записва данни в нея. В зависимост от това дали се извършва четене или запис, сигналът идва или през канала за четене (RD), или през канала за запис (WR). За съжаление RAM е непостоянна. Когато захранването е изключено, той губи всички данни, поставени в него. Поради тази причина компютърът се нуждае от енергонезависимо устройство с памет само за четене.

Освен това, теоретично, компютърът може изобщо без RAM. Много микроконтролери ви позволяват да поставите необходимите байтове данни директно върху чипа на процесора. Но е невъзможно да се направи без ROM. В персоналните компютри ROM се нарича основна система за вход и изход (BSVV, BIOS, Basic Input / Output System). Микропроцесорът започва своята работа при стартиране, като изпълнява командите, намерени от него в BIOS.

Командите на BIOS извършват хардуерен тест на компютъра, след което осъществяват достъп до твърдия диск и избират сектора за зареждане. Този сектор за зареждане е отделна малка програма, която BIOS първо чете от диск и след това поставя в RAM. След това микропроцесорът започва да изпълнява инструкции от сектора за зареждане, разположен в RAM. Програмата за стартиращ сектор казва на микропроцесора какви данни (предназначени за по-късно изпълнение от процесора) трябва да бъдат допълнително преместени от твърдия диск в RAM. По този начин процесорът зарежда операционната система.

инструкции за микропроцесор

Дори и най-простият микропроцесор е в състояние да обработва доста голям набор от инструкции. Наборът от инструкции е един вид шаблон. Всяка от тези инструкции, заредени в регистъра с инструкции, има свое собствено значение. За хората не е лесно да запомнят последователността от битове, така че всяка инструкция се описва като кратка дума, всяка от които представлява конкретна команда. Тези думи съставляват асемблерния език на процесора. Асемблерът превежда тези думи на двоичен език, който процесорът разбира.

Ето списък с командни думи на асемблер за условен прост процесор, който разглеждаме като пример за нашата история:

• LOADA mem — Зареждане на регистър A от някакъв адрес на паметта
• LOADB mem — Зареждане на регистър B от някакъв адрес на паметта
• CONB con - Зареждане на константна стойност в регистър B
• SAVEB mem - Запазване (запазване) на стойността на регистър B в паметта на определен адрес
• SAVEC mem - Запазване (запазване) на стойността на регистър C в паметта на определен адрес
• ADD - Добавете (добавете) стойностите на регистри A и B. Съхранете резултата от действието в регистър C
• SUB - Изваждане (изваждане) на стойността на регистър B от стойността на регистър A. Съхранявайте резултата от действието в регистър C
• MUL - Умножете (умножете) стойностите на регистри A и B. Съхранете резултата от действието в регистър C
• DIV - Разделете (разделете) стойността на регистър A на стойността на регистър B. Съхранете резултата от действието в регистър C
• COM - Сравнете (сравнете) стойностите на регистри A и B. Прехвърлете резултата в тестовия регистър
• JUMP addr - Преминете към посочения адрес
• JEQ addr - Ако е изпълнено условието за равни стойности на два регистъра, прескочете (прескочете) до посочения адрес
• JNEQ addr - Ако условието за еднакви стойности на два регистъра не е изпълнено, прескочете (прескочете) до посочения адрес
• JG addr - Ако стойността е по-голяма, преминете към посочения адрес
• JGE addr - Ако стойността е по-голяма или равна на, преминете към посочения адрес
• JL addr - Ако стойността е по-малка от, преминете към посочения адрес
• JLE addr - Ако стойността е по-малка или равна на, преминете към посочения адрес
• STOP - Спиране (стоп) на изпълнение

Английските думи, обозначаващи извършените действия, са дадени в скоби с причина. Така можем да видим, че асемблерът (както много други езици за програмиране) се основава на английски, тоест на обичайните средства за комуникация за онези хора, които са създали цифрови технологии.

Работата на микропроцесора на примера за изчисление на факторите

Помислете за работата на микропроцесора на конкретен пример за неговото изпълнение на проста програма, която изчислява факториала на числото "5". Първо, нека решим този проблем "в тетрадка":

Факториал от 5 = 5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120

В езика за програмиране C тази част от кода, която извършва това изчисление, би изглеждала така:

A=1;f=1; докато (a

Когато тази програма завърши, променливата f ще съдържа стойността на факториала от пет.

Компилаторът на C превежда (тоест превежда) този код в набор от инструкции на асемблер. В процесора, който разглеждаме, RAM започва от адрес 128, а паметта само за четене (която съдържа асемблер) започва от адрес 0. Следователно на езика на този процесор тази програма ще изглежда така:

// Приемете a на адрес 128 // Приемете F на адрес 1290 CONB 1 // a=1;1 SAVEB 1282 CONB 1 // f=1;3 SAVEB 1294 LOADA 128 // ако a > 5 скача до 175 CONB 56 COM7 JG 178 LOADA 129 // f=f*a;9 LOADB 12810 MUL11 SAVEC 12912 LOADA 128 // a=a+1;13 CONB 114 ADD15 SAVEC 12816 JUMP 4 // СТОП обратно към if1

Сега възниква следващият въпрос: как изглеждат всички тези команди в постоянната памет? Всяка от тези инструкции трябва да бъде представена като двоично число. За да опростите разбирането на материала, да предположим, че всяка от инструкциите на асемблерния език на процесора, който разглеждаме, има уникален номер:

• ЗАРЕЖДАНЕ-1
• ЗАРЕЖДАНЕ-2
• CONB-3
• SAVEB-4
• SAVEC mem - 5
• ADD-6
• ПОД-7
• МУЛ-8
• div-9
• COM-10
• JUMP адрес - 11
• JEQ адрес - 12
• JNEQ адрес - 13
• JG адрес - 14
• JGE адрес - 15
• JL адрес - 16
• JLE адрес - 17
• СТОП-18

// Приемете a на адрес 128 // Приемете F на адрес 129Addr машинна инструкция/стойност0 3 // CONB 11 12 4 // SAVEB 1283 1284 3 // CONB 15 16 4 // SAVEB 1297 1298 1 // LOADA 1280 / CONB 511 512 10 // COM13 14 // JG 1714 3115 1 // LOADA 12916 12917 2 // LOADB 125 126 6 // ADD27 5 // SAVEC 12828 12829 12829 ST31 //0 12829 ST31

Както можете да видите, седем реда код на C са преобразувани в 18 реда асемблер. Те взеха 32 байта в ROM.

Декодиране

Разговорът за декодирането ще трябва да започне с разглеждане на филологически въпроси. Уви, не всички компютърни термини имат недвусмислени съответствия на руски език. Преводът на терминологията често протича спонтанно и следователно същият английски термин може да бъде преведен на руски по няколко начина. И така се случи с най-важния компонент на микропроцесорната логика "декодер на инструкции". Компютърните експерти го наричат ​​едновременно декодер на инструкции и декодер на инструкции. Нито един от тези варианти на името не може да се нарече повече или по-малко „правилен“ от другия.

Декодерът на инструкциите е необходим, за да преведе всеки машинен код в набор от сигнали, които задействат различни компоненти на микропроцесора. Ако опростим същността на неговите действия, тогава можем да кажем, че именно той координира "софтуера" и "хардуера".

Помислете за работата на командния декодер, като използвате примера на инструкцията ADD, която изпълнява действието за добавяне:

• По време на първия такт на процесора се зарежда инструкция. На този етап декодерът на инструкции трябва: да активира буфера за сортиране за брояча на инструкциите; активирайте канала за четене (RD); активирайте фиксатора на буфера за сортиране, за да подадете вход към регистъра на инструкциите
• По време на втория такт на процесора инструкцията ADD се декодира. В този момент ALU извършва събирането и прехвърля стойността в регистър C
• По време на третия цикъл на тактовата честота на процесора, програмният брояч увеличава стойността си с едно (теоретично това действие се припокрива с случилото се по време на втория цикъл)

Всяка инструкция може да бъде представена като набор от последователно изпълнявани операции, които манипулират компонентите на микропроцесора в определен ред. Това означава, че програмните инструкции водят до напълно физически промени: например промяна на позицията на ключалката. Някои инструкции може да изискват два или три цикъла на процесора, за да завършат. Други може дори да се нуждаят от пет или шест цикъла.

Микропроцесори: производителност и тенденции

Броят на транзисторите в процесора е важен фактор, влияещ върху неговата производителност. Както беше показано по-рано, процесорът 8088 изисква 15 тактови цикъла, за да изпълни една инструкция. А за да се извърши една 16-битова операция, са били необходими изобщо около 80 цикъла. Така е подреден множителят на ALU на този процесор. Колкото повече транзистори и по-мощен множител на ALU, толкова повече процесорът успява да направи за един цикъл.

Много транзистори поддържат тръбопроводна технология. В рамките на архитектурата на конвейера има частично налагане на изпълними инструкции една върху друга. Една инструкция може да изисква същите пет цикъла за изпълнение, но ако пет инструкции се обработват едновременно от процесора (на различни етапи на завършване), тогава средно една инструкция ще изисква един такт на процесора за изпълнение.

В много съвременни процесори има повече от един декодер на инструкции. И всеки от тях поддържа тръбопроводи. Това позволява да се изпълняват повече от една инструкция на цикъл на процесора. За прилагането на тази технология са необходими невероятен брой транзистори.

64-битови процесори

Въпреки че 64-битовите процесори станаха широко разпространени едва преди няколко години, те съществуват от сравнително дълго време: от 1992 г. В момента както Intel, така и AMD предлагат такива процесори. 64-битов процесор е този, който има 64-битов аритметично-логически блок (ALU), 64-битови регистри и 64-битови шини.

Основната причина, поради която процесорите се нуждаят от 64-битови, е, че тази архитектура разширява адресното пространство. 32-битовите процесори имат достъп само до два или четири гигабайта RAM. Някога тези цифри изглеждаха гигантски, но минаха години и днес няма да изненадате никого с такъв спомен. Преди няколко години паметта на един типичен компютър беше 256 или 512 мегабайта. Тогава ограничението от 4 GB беше проблем само за сървъри и машини, работещи с големи бази данни.

Но много бързо се оказа, че дори обикновените потребители понякога нямат достатъчно нито два, нито дори четири гигабайта RAM. Това досадно ограничение не важи за 64-битови процесори. Адресното пространство, достъпно за тях, изглежда безкрайно в наши дни: от два до шестдесет и четвърти байта, тоест нещо като милиард гигабайта. В обозримо бъдеще не се очаква такава гигантска RAM памет.

64-битовата адресна шина, както и широките и високоскоростни шини за данни на съответните дънни платки, позволяват на 64-битовите компютри да увеличат скоростта на входните и изходните данни при взаимодействие с устройства като твърд диск и видеокарта . Тези нови функции значително повишават производителността на съвременните компютри.

Но не всички потребители ще усетят предимствата на 64-битовата архитектура. Това е необходимо на първо място за тези, които редактират видеоклипове и снимки, а също така работят с различни големи снимки. 64-битовите компютри се оценяват от ценителите на компютърните игри. Но тези потребители, които с помощта на компютър просто общуват в социалните мрежи и сърфират в мрежата и редактират текстови файлове, най-вероятно просто няма да усетят предимствата на тези процесори.

Източник от computer.howstuffworks.com