Hvad er og hvad er mikroprocessoren eller cpu'en til?

Mikroprocessoren er også kendt som en CPU eller central behandlingsenhed og er en komplet computermotor, der er fremstillet på en enkelt siliciumchip. Det er også kendt som hjertet af enhver normal computer, det være sig en stationær maskine, en server eller en bærbar computer.

Vil du lære mere om det? Gå ikke glip af vores interessante artikel!

Indholdsindeks

Hvad er en mikroprocessor?

Sikkert, den mikroprocessor, du bruger på din computer, er et Pentium, en AMD Ryzen eller en af ​​generationerne af Intel Core i3, i5, i7 eller i9. Dette er de mest populære processorer… men de gør faktisk alle "omtrent det samme" (jeg lader det være i citater, fordi der er teknologier, der adskiller det) og på samme måde.

Den første mikroprocessor var Intel 4004, der blev introduceret i 1971. Den var ikke særlig kraftig, da det kun kunne tilføje og trække fra, og det kunne kun gøre det på 4 bit ad gangen. Men det var forbløffende, at alt var på en chip.

Mikroprocessoren er normalt placeret gennem en bestemt stik på computerens bundkort; og der tilføjes et kølesystem, der inkluderer et køleplade og ventilatorer, der er stabilt og korrekt, for at eliminere al den overskydende varme, som køleren optager.

Mellem mikroprocessorkapslen og kølepladen anvendes termisk pasta ofte for at gøre varmeledningsevnen mere effektiv. Derudover er der andre mere moderne og mere effektive metoder på markedet, såsom væskekøling eller anvendelse af peltierceller til større afkøling, skønt disse fremgangsmåder næsten udelukkende bruges til overklokning.

Hvad er en mikroprocessor til?

En mikroprocessor er en komponent, der udfører instruktionerne og opgaverne involveret i computerbehandling og er den "motor", der starter, når du tænder for computeren. I et computersystem er mikroprocessoren den centrale enhed, der udfører og administrerer de logiske instruktioner, der overføres til den.

En mikroprocessor er designet til at udføre typiske operationer såsom tilføjelse, subtraktion, opdeling, multiplikation, interprocessor og enhedskommunikation, input, outputstyring og mere.

Det består af integrerede kredsløb, der indeholder tusinder af transistorer, afhængigt af udstyrets magt.

Mikroprocessorer klassificeres generelt efter antallet af instruktioner, de kan behandle på et givet tidspunkt, urfrekvensen målt i megahertz, og antallet af anvendte bit pr. Instruktion.

En mikroprocessor er designet til at udføre aritmetiske og logiske operationer, der bruger retningsområder med lille antal kaldet registre.

Når din computer er tændt, modtager mikroprocessoren den første grundlæggende input / output-system (BIOS) -instruktion, der følger med computeren som en del af dens hukommelse.

Derefter "driver" BIOS eller operativsystemet, som BIOS indlæser i computerens hukommelse, mikroprocessoren og instruerer den til at gøre det. En mikroprocessor accepterer binære data som input og leverer output efter behandling i henhold til instruktioner, der er gemt i hukommelsen.

Hvad er en chip?

En chip kaldes også et integreret kredsløb. Det er generelt et lille, tyndt stykke silicium, hvorpå transistorer, der udgør mikroprocessoren, er ætset.

En chip kan være så stor som en tomme på den ene side og kan indeholde titusinder af millioner af transistorer. De enkleste processorer kan bestå af et par tusinde transistorer indgraveret på en chip på et par kvadratmillimeter.

Hvordan fungerer en mikroprocessor?

Billede fra wikipedia

En processor er hjernen på en computer, der dybest set består af en aritmetisk og logisk enhed (ALU), en kontrolenhed og en registermatrix.

Som navnet antyder udfører ALU alle aritmetiske og logiske handlinger på de data, der er modtaget fra hukommelsen eller inputenhederne.

Registermatrixen består af en række registre såsom akkumulator (A), B, C, D osv., Der fungerer som midlertidige placeringer af hurtig adgangshukommelse til at behandle data.

På sin side styrer styreenheden strømmen af ​​instruktioner og data i hele systemet.

Så dybest set tager en mikroprocessor input fra de tilsluttede enheder, behandler det i henhold til instruktionerne i hukommelsen og producerer output.

Fordele ved en mikroprocessor

• Lav pris : mikroprocessorer fås til lave omkostninger takket være integreret kredsløbsteknologi. Hvilket reducerer omkostningerne ved et computersystem. Høj hastighed : Mikroprocessorchips kan arbejde i meget høj hastighed takket være den teknologi, der bruges i dem. Det er i stand til at udføre millioner af instruktioner pr. Sekund. Lille størrelse : På grund af storskala og ultra-storskala integrationsteknologi fremstilles en mikroprocessor med en meget reduceret overfladestørrelse. Dette reducerer størrelsen på hele computersystemet. Alsidig : Mikroprocessorer er meget alsidige, den samme chip kan bruges til en række applikationer ved blot at ændre programmet (instruktioner gemt i hukommelsen). Lavt energiforbrug : Mikroprocessorer fremstilles generelt ved hjælp af komplementær metaloxid-halvleder-teknologi (CMOS) -teknologi, hvor MOSFET'er (metaloxid-halvlederfelteffekttransistorer) fungerer i metning og afbrydelse. Derfor er strømforbruget meget lavt.

VI ANBEFALER dig Hvad er Vcore, og hvordan du kan justere det for at sænke processorforbruget

• Mindre varmeudvikling : Sammenlignet med vakuumrøranordninger (termo-ionisk ventil) udsender halvlederanordninger ikke så meget varme. Pålidelig : Mikroprocessorer er meget pålidelige, og fejlfrekvensen er meget lavere, når der anvendes halvlederteknologi. Bærbar : Computerenheder eller systemer fremstillet af mikroprocessorer kan gøres bærbare på grund af deres lille størrelse og lave strømforbrug.

Almindelige udtryk brugt i en mikroprocessor

For at forstå, hvordan en mikroprocessor fungerer, er det nyttigt at kigge indeni og lære om den logik, der bruges til at oprette en. I processen kan du også lære om modersproget for en mikroprocessor og mange af de ting, som ingeniører kan gøre for at øge en processorhastighed.

Her er nogle almindelige udtryk, der bruges inden for mikroprocessorer:

Bussen

En bus er et sæt ledere, der er beregnet til at transmittere data, adresser eller styreinformation til forskellige elementer i en mikroprocessor. Normalt vil en mikroprocessor have 3 typer busser: Data Bus, Control Bus og Address Bus.En 8 bit processor bruger en 8 bit bred bus.

Instruktionssæt

Instruktionssættet er den gruppe af kommandoer, som en mikroprocessor kan forstå. Instruktionssættet er en grænseflade mellem hardware og software. En instruktion instruerer processoren til at ændre de relevante transistorer til at udføre en vis databehandling. For eksempel ADD A, B; bruges til at tilføje to numre gemt i registre A og B.

Ordlængde

Ordlængde er antallet af bit på en processors interne databus, eller er antallet af bit, som en processor kan behandle på én gang.

For eksempel vil en 8-bit processor have en 8-bit databus, 8-bit registre og behandle 8 bit ad gangen. For at udføre operationer med højere bit (32 eller 16 bit) vil du dele det op i en serie med 8 bit-operationer.

Cachehukommelse

Cache er en hukommelse med tilfældig adgang indbygget i processoren. På denne måde kan processoren få hurtigere adgang til dataene i cachehukommelsen end med normal RAM. Også kendt som "CPU-hukommelse." Cache bruges til at gemme data eller instruktioner, der ofte henvises til af softwaren eller programmet under drift. Dette øger operationens samlede hastighed.

Urfrekvens

Mikroprocessorerne bruger et kloksignal til at kontrollere hastigheden, hvorpå instruktionerne udføres, synkronisere andre interne komponenter og kontrollere overførsel af data mellem dem. Derfor refererer urets hastighed til den hastighed, hvormed en mikroprocessor udfører instruktionerne. Generelt måles det i hertz og udtrykkes i megahertz (MHz), gigahertz (GHz) osv.

Mikroprocessorklassificering

Mikroprocessorer kan klassificeres som følger:

Ordlængde

Baseret på ordlængden på en processor kan vi have 8-bit, 16-bit, 32-bit og 64-bit processorer.

RISC - Reduceret instruktionssæt

RISC er en type mikroprocessorarkitektur, der bruger et lille, generelt anvendt, højoptimeret instruktionssæt snarere end et mere specialiseret sæt instruktioner, som findes i andre komponenter.

VI ANBEFALER dig Sådan kontrolleres processorens temperatur

RISC tilbyder høj ydelse i forhold til sin modsatte CISC-arkitektur. I en processor kræver udførelsen af ​​hver instruktion et specielt kredsløb til at indlæse og behandle dataene. Ved at reducere instruktionerne bruger processoren derfor enkle kredsløb og hurtigere betjening.

Disse mikroprocessorer har:

• Enkelt instruktionssæt Større programmer Består af et stort antal registre Enkelt processorkredsløb (lille antal transistorer) Mere brug af RAM Instruktioner med fast længde Enkle adresseringsmetoder Normalt indstilles antallet af urcykler til at udføre en instruktion

CISC - Kompleks instruktionssæt

CISC er mikroprocessorarkitekturen i modsætning til RISC. Det gøres for at reducere antallet af instruktioner pr. Program ved at ignorere antallet af cyklusser pr. Instruktion. På denne måde konverteres komplekse instruktioner direkte til hardware, hvilket gør processoren mere kompleks og langsom at betjene.

Denne arkitektur er designet til at reducere omkostningerne ved hukommelse og reducere programvarigheden.

Disse mikroprocessorer har:

• Kompleks instruktionssæt Mindste program Færre antal registre Complex processor circuit (flere transistorer) Lille brug af RAM Instruktioner med variabel længde Variation af adressetilstande Variabelt antal urcykler til hver instruktion

Specielle processorer

Der er nogle processorer, der er designet til at håndtere nogle specifikke funktioner:

• DSP (digitale signalprocessorer) coprocessorer: processorer brugt sammen med en hovedprocessor (matematisk coprocessor 8087 brugt med 8086) I / O-processorer Transputer: mikroprocessor med sin egen lokale hukommelse

VI ANBEFALER dig Hvilken processor skal du vælge til min nye pc?

Endelig er en mikroprocessor den vigtigste enhed i et computersystem og er ansvarlig for at behandle det unikke sæt instruktioner og processer, derfor er det vigtigt at analysere, hvilke der er de bedste mikroprocessorer i dag for at træffe et godt valg. Disse detaljer, som vi har kommenteret, er af en processor, men grundlæggende for at forstå, hvordan en processor for 20 - 30 år siden fungerer. Der er i øjeblikket mange flere funktioner, som vi inviterer dig til at undersøge. Hvad syntes du om vores artikel? Vi ser frem til dine kommentarer!