Что такое ядро ​​процессора? [MakeUseOf Explains]

У каждого компьютера есть процессор, будь то небольшой эффективный процессор или мощный высокопроизводительный процессор, иначе он не смог бы работать. Конечно, процессор, также называемый ЦП или центральным процессором, является важной частью функционирующей системы, но не единственной.

Сегодняшние процессоры почти все, по крайней мере двухъядерный, что означает, что весь процессор содержит два отдельных ядра, с помощью которых он может обрабатывать информацию. Но что такое ядра процессора и для чего они нужны?

Что такое ядра?

Ядро процессора — это блок обработки, который считывает инструкции для выполнения определенных действий. Инструкции объединены в цепочку, так что при выполнении в режиме реального времени они составляют ваш компьютерный опыт. Буквально все, что вы делаете на своем компьютере, должно обрабатываться вашим процессором. Каждый раз, когда вы открываете папку, требуется ваш процессор. Когда вы вводите текст в текстовый документ, это также требует вашего процессора. Такие вещи, как рисование среды рабочего стола, окон и игровой графики — это работа вашей видеокарты, которая содержит сотни процессоров для быстрой одновременной работы с данными, но в некоторой степени они все еще требуют вашего процессора.

Как они работают

Конструкции процессоров чрезвычайно сложны и сильно различаются между компаниями и даже моделями. Их архитектуры — в настоящее время «Ivy Bridge» для Intel и «Piledriver» для AMD — постоянно улучшаются, чтобы обеспечить максимальную производительность при минимальном потреблении места и энергии. Но, несмотря на все архитектурные различия, при обработке инструкций процессоры проходят четыре основных этапа: выборка, декодирование, выполнение и обратная запись.

Fetch

Шаг выборки — это то, что вы ожидаете. Здесь ядро ​​процессора извлекает инструкции, которые его ожидают, обычно из какой-то памяти. Это может включать ОЗУ, но в современных ядрах процессора инструкции обычно уже ждут ядра внутри кеша процессора. В процессоре есть область, называемая счетчиком программ, которая, по сути, действует как закладка, позволяя процессору знать, где закончилась последняя инструкция и начинается следующая..

Декодировать

После получения немедленной инструкции он переходит к декодированию Это. Инструкции часто включают несколько областей ядра процессора, например арифметику, и ядро ​​процессора должно это понять. Каждая часть имеет так называемый код операции, который сообщает ядру процессора, что следует делать с информацией, которая следует за ним. Как только процессорное ядро ​​все это осознает, различные области самого ядра могут приступить к работе.

Выполнить

этап выполнения — это когда процессор знает, что ему нужно сделать, и фактически идет вперед и делает это. Что именно здесь происходит, сильно зависит от того, какие области ядра процессора используются и какая информация вводится. Например, процессор может выполнять арифметические операции внутри ALU или арифметического логического блока. Этот блок может подключаться к разным входам и выходам, чтобы вычислить числа и получить желаемый результат. Схема внутри ALU выполняет всю магию, и это довольно сложно объяснить, поэтому я оставлю это для вашего собственного исследования, если вам интересно.

Обратная запись

Последний шаг, называемый обратной записью, просто помещает результат того, что был обработан обратно в память. Куда именно направляется вывод, зависит от потребностей запущенного приложения, но он часто остается в регистрах процессора для быстрого доступа, поскольку следующие инструкции часто его используют. Оттуда о нем позаботятся, пока части этого вывода не потребуется снова обработать, что может означать, что он попадет в ОЗУ.

Это всего лишь один цикл

Весь этот процесс называется циклом команд. Эти командные циклы происходят смехотворно быстро, особенно теперь, когда у нас есть мощные процессоры с высокими частотами. Кроме того, весь наш ЦП с его несколькими ядрами делает это на каждом ядре, поэтому данные могут обрабатываться примерно в столько раз быстрее, чем у ЦП есть ядра, чем если бы он застрял только на одном ядре с аналогичной производительностью. ЦП также имеют оптимизированные наборы инструкций, встроенные в схемы, которые могут ускорить отправку им знакомых инструкций. Популярный пример — SSE.

Заключение

Не забывайте, что это Это очень простое описание того, для чего нужны процессоры — на самом деле они намного сложнее и делают гораздо больше, чем мы думаем. Текущая тенденция заключается в том, что производители процессоров стараются сделать свои микросхемы максимально эффективными, в том числе уменьшить размеры транзисторов. Транзисторы Ivy Bridge имеют толщину всего 22 нм, и еще многое предстоит сделать, прежде чем исследователи столкнутся с физическим пределом.. Представьте себе всю эту обработку, происходящую в таком маленьком пространстве. Мы увидим, как улучшатся процессоры, когда мы дойдем до этого.

Как вы думаете, что дальше с процессорами? Когда вы ожидаете увидеть квантовые процессоры, особенно на личных рынках? Дайте нам знать об этом в комментариях!

Авторы изображений: Оливандер, Бернат Галлеми, Доминик Барч, Иоан Самели, Национальное управление ядерной безопасности

.

Оцените статью
oilgasindustry.ru
Добавить комментарий