Kaj je procesorsko jedro? [MakeUseOf pojasnjuje]

Oglas

Vsak računalnik ima procesor, naj gre za procesor z majhno učinkovitostjo ali zmogljivo elektrarno ali pa ne bi mogel delovati. Seveda je procesor, imenovan tudi CPU ali centralna procesna enota, pomemben del delujočega sistema, vendar ni edini.

Današnji procesorji so skoraj vsi vsaj dvojedrni, kar pomeni, da celoten procesor sam vsebuje dve ločeni jedri, s katerimi lahko obdeluje informacije. Toda kaj so procesorska jedra in kaj točno počnejo?

Kaj so jedra?

Procesorsko jedro je procesna enota, ki bere navodila za izvedbo določenih dejanj. Navodila so povezana, tako da med delovanjem v realnem času predstavljajo vašo računalniško izkušnjo. Dobesedno vse, kar počnete v računalniku, mora obdelati vaš procesor. Kadar koli odprete mapo, to zahteva vaš procesor. Ko vtipkate besedni dokument, to zahteva tudi vaš procesor. Stvari, kot so risanje namizja, okna in igrane grafike, so naloga vaše grafične kartice vsebuje na stotine procesorjev za hitro delo na podatkih hkrati, vendar do določene mere še vedno zahtevajo vaš procesor tudi.

Kako delujejo

Zasnova procesorjev je izredno zapletena in se med podjetji in celo modeli zelo razlikuje. Njihove arhitekture - trenutno "Ivy Bridge" za Intel in "Piledriver" za AMD - se nenehno izboljšujejo, da bi dosegli največ zmogljivosti v najmanjši količini porabe prostora in energije. Toda kljub vsem arhitekturnim razlikam, procesorji skozi vsa štiri korake preidejo skozi štiri glavne korake: pridobivanje, dekodiranje, izvedbo in vrnitev.

Pridobi

Korak pričakovanja je tisto, kar pričakujete. Tukaj jedro procesorja pridobi navodila, ki ga čakajo, običajno iz kakšnega pomnilnika. To bi lahko vključevalo RAM, vendar v sodobnih procesorskih jedrih navodila ponavadi že čakajo na jedro znotraj procesorskega predpomnilnika. Procesor ima območje, imenovano števec programov, ki v bistvu deluje kot zaznamek, tako da procesor ve, kje se je zadnje navodilo končalo in začelo naslednje.

Dešifrirajte

Ko je dobil takojšnje navodilo, ga bo nadalje dešifriral. Navodila pogosto vključujejo več področij procesorskega jedra - na primer aritmetika - in procesorsko jedro mora to razbrati. Vsak del ima nekaj, kar imenujemo opcode, ki jedru procesorja pove, kaj je treba storiti z informacijami, ki mu sledijo. Ko je procesorsko jedro vse to ugotovilo, lahko različna področja samega jedra začnejo delovati.

Izvedite

Izvedbeni korak je, ko procesor ve, kaj mora storiti, in dejansko gre naprej in to tudi naredi. Kaj se tukaj natančno zgodi, je zelo odvisno od tega, katera področja procesorskega jedra se uporabljajo in katere informacije so vnesene. Kot primer, lahko procesor opravi aritmetiko znotraj ALU ali aritmetične logične enote. Ta enota se lahko poveže z različnimi vhodi in izhodi za krčenje številk in doseže želeni rezultat. Vezje ALU naredi vso čarobnost in razložiti je precej zapleteno, zato bom to pustil za vaše lastno raziskovanje, če vas zanima.

Povratne informacije

Zadnji korak, imenovan backback, preprosto namesti rezultat tega, kar smo delali, nazaj v spomin. Kje natančno gre za izhod, je odvisno od potreb delujoče aplikacije, vendar pogosto ostane v registrih procesorjev za hiter dostop, saj ga v naslednjih navodilih pogosto uporabljajo. Od tam bo poskrbljeno, dokler ne bo treba ponovno obdelati delov tega izhoda, kar lahko pomeni, da gre v RAM.

To je samo en cikel

Ta celoten postopek se imenuje cikel navodil. Ti cikli navodil se zgodijo smešno hitro, še posebej zdaj, ko imamo močne procesorje z visokimi frekvencami. Poleg tega naš celotni CPU s svojimi več jedri to počne na vsakem jedru, zato je mogoče podatke skrčiti približno tolikokrat hitreje kot ima jedra vašega CPU-ja, kot če bi ga obdržali le z enim podobnim jedrom izvedba. Procesorji imajo tudi optimizirane nabore navodil, vdelane v vezje, kar lahko pospeši že znana navodila, ki so jim bila poslana. Priljubljen primer je SSE.

Zaključek

Ne pozabite, da gre za zelo preprost opis procesov, v katerih so procesorji - v resnici so veliko bolj zapleteni in naredijo veliko več, kot vemo. Trenutni trend je, da se proizvajalci procesorjev trudijo, da bi bili njihovi čipi čim bolj učinkoviti, kar vključuje tudi krčenje tranzistorjev. Bršljan most Kaj morate vedeti o Intelovem mostu Ivy [MakeUseOf Explains]Intel je pravkar izdal svoj novi posodobljeni procesor z oznako Ivy Bridge za namizne in prenosne računalnike. Našli boste te nove izdelke, ki so navedeni v seriji 3000 in lahko kupite vsaj nekatere od njih ... Preberi več Tranzistorji znašajo le 22 nm in čaka še nekaj časa, preden raziskovalci naletijo na fizično mejo. Predstavljajte si, da se vsa ta obdelava odvija v tako majhnem prostoru. Videli bomo, kako se izboljšajo procesorji, ko dosežemo tako daleč.

Kje mislite, da bodo naslednji procesorji šli naprej? Kdaj pričakujete, da boste videli kvantne procesorje, zlasti na osebnih trgih? Sporočite nam v komentarjih!

Slikovni krediti: Olivander, Bernat Gallemí, Dominik Bartsch, Ioan Sameli, Nacionalna uprava za jedrsko varnost