Пристрій сучасного процесора комп'ютера
Сучасні процесори мають форму невеликого прямокутника, який представлений у вигляді пластини з кремнію. Сама пластина захищена спеціальним корпусом з пластмаси або кераміки. Під захистом знаходяться всі основні схеми, завдяки їм і здійснюється повноцінна робота ЦП. Якщо з зовнішнім виглядом все гранично просто, то, що стосується самої схеми і того, як влаштований процесор? Давайте розберемо це докладніше.
зміст
Як влаштований процесор комп'ютера
До складу ЦП входить невелика кількість різних елементів. Кожен з них виконує свою дію, відбувається передача даних і управління. Звичайні користувачі звикли відрізняти процесори по їх тактовій частоті, кількості кеш-пам'яті і ядер. Але це далеко не все, що забезпечує надійну і швидку роботу. Варто приділити окрему увагу кожному компоненту.
архітектура
Внутрішня конструкція ЦП часто відрізняється один від одного, кожному сімейству притаманний свій набір властивостей і функцій - це і називається його архітектурою. Приклад конструкції процесора ви можете спостерігати на зображенні нижче.
Але багато під архітектурою процесора звикли мати на увазі трохи інше значення. Якщо розглядати її з точки зору програмування, то вона визначається по його можливості виконувати певний набір кодів. Якщо ви купуєте сучасний CPU, то швидше за все він відноситься до архітектури x86.
Читайте також: Визначаємо розрядність процесора
ядра
Основна частина CPU називається ядром, в ньому містяться всі необхідні блоки, а також відбувається виконання логічних і арифметичних задач. Якщо ви подивіться на малюнок нижче, то зможете розібрати як виглядає кожен функціональний блок ядра:
- Модуль вибірки інструкцій. Тут здійснюється розпізнавання інструкцій за адресою, який позначається в лічильнику команд. Число одночасного зчитування команд безпосередньо залежить від кількості встановлених блоків розшифровки, що допомагає навантажити кожен такт роботи найбільшою кількістю інструкцій.
- Провісник переходів відповідає за оптимальну роботу блоку вибірки інструкцій. Він визначає послідовність виконуваних команд, навантажуючи конвеєр ядра.
- Модуль декодування. Дана частина ядра відповідає за визначення деяких процесів для виконання завдань. Сама задача декодування дуже складна через непостійного розміру інструкції. У найновіших процесорах таких блоків зустрічається кілька в одному ядрі.
- Модулі вибірки даних. Вони беруть інформацію з оперативної або кеш-пам'яті. Здійснюють вони саме вибірку даних, яка необхідна на цей момент для виконання інструкції.
- Керуючий блок. Сама назва говорить вже про важливість даного компонента. У ядрі він є найголовнішим елементом, оскільки виробляє розподіл енергії між усіма блоками, допомагаючи виконувати кожну дію вчасно.
- Модуль збереження результатів. Призначений для запису після закінчення обробки інструкції в RAM. Адреса збереження вказується в що виконується завдання.
- Елемент роботи з перериваннями. ЦП здатний виконувати відразу кілька завдань завдяки функції переривання, це дозволяє йому зупиняти хід роботи однієї програми, перемикаючись на іншу інструкцію.
- Регістри. Тут зберігаються тимчасові результати інструкцій, даний компонент можна назвати невеликий швидкої оперативною пам'яттю. Часто її обсяг не перевищує кілька сотень байт.
- Лічильник команд. Він зберігає в собі адресу команди, яка буде задіяна на наступному такті процесора.
системна шина
За системної шини CPU з'єднуються пристрої входять до складу ПК. До неї безпосередньо підключений тільки він, інші елементи приєднуються через різноманітні контролери. У самій шині присутній безліч сигнальних ліній, через які відбувається передача інформації. Кожна лінія має свій власний протокол, що забезпечує зв'язок по контролерам з іншими підключеними компонентами комп'ютера. Шина має свою частоту, відповідно, чим вона вище, тим швидше відбувається обмін інформацією між сполучними елементами системи.
Кеш-пам'ять
Швидкодія ЦП залежить від його можливості максимально швидко вибирати команди і дані з пам'яті. За рахунок кеш-пам'яті скорочується час виконання операцій завдяки тому, що вона грає роль тимчасового буфера, що забезпечує миттєву передачу даних CPU до ОЗУ або навпаки.
Основною характеристикою кеш-пам'яті є її відмінність за рівнями. Якщо він високий, значить пам'ять більш повільна і об'ємна. Найшвидкіснішій і маленькою вважається пам'ять першого рівня. Принцип функціонування даного елемента дуже простий - CPU зчитує з ОЗУ дані і заносить їх в кеш будь-якого рівня, видаляючи при цьому ту інформацію, до якої зверталися давно. Якщо процесору потрібна буде ця інформація ще раз, то він отримає її швидше завдяки тимчасовому буферу.
Сокет (роз'єм)
Завдяки тому, що процесор має власний роз'єм (гніздовий або щілинний), ви можете легко замінити його при поломці або модернізувати комп'ютер. Без наявності сокета ЦП просто б впаюються в материнську плату, ускладнюючи подальший ремонт або заміну. Варто звернути увагу - кожен роз'єм призначений виключно для установки певних процесорів.
Часто користувачі через неуважність купують несумісні процесор і материнську плату, через що з'являються додаткові проблеми.
Читайте також:
Вибираємо процесор для комп'ютера
Вибираємо материнську плату для комп'ютера
відеоядро
Завдяки впровадженню в процесор відеоядра він виконує роль відеокарти. Звичайно, за потужністю він з нею не зрівняється, але якщо ви купуєте CPU для нескладних завдань, то цілком можна обійтися і без графічної картки. Найкраще вбудоване відеоядро показує себе в недорогих ноутбуках і дешевих настільних комп'ютерах.
У цій статті ми детально розібрали з чого складається процесор, розповіли про роль кожного елемента, його важливості і залежно від інших елементів. Сподіваємося, що ця інформація була корисна, і ви дізналися нове і цікаве для себе зі світу CPU.