ตัวประมวลผลอุปกรณ์วิธีการทำงานในความเป็นจริง

ในยุคเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์สมัยใหม่โปรเซสเซอร์จะใช้พื้นที่หลักหนึ่งแห่ง หน่วยประมวลผลกลางเป็นอุปกรณ์ไฮเทคและซับซ้อนมากซึ่งรวมถึงความสำเร็จทั้งหมดที่ปรากฏในสาขาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์รวมทั้งในพื้นที่ที่อยู่ติดกับ

โปรเซสเซอร์อุปกรณ์ที่เรียบง่ายมีลักษณะดังนี้:

หลักคือแกนกลาง (หนึ่งหรือมากกว่า) พวกเขามีหน้าที่ในการปฏิบัติตามคำแนะนำที่เชื่อถือได้ทั้งหมด

มีหน่วยความจำแคชอยู่หลายระดับ (โดยปกติจะเป็นสองหรือสาม) เนื่องจากมีการเร่งปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรเซสเซอร์และแรม

แรมควบคุม;

ตัวควบคุมบัสระบบ (QPI, HT, DMI ฯลฯ );

อุปกรณ์ควบคุมโปรเซสเซอร์มีลักษณะตามพารามิเตอร์ต่อไปนี้:

ประเภทของ microarchitecture;

ความถี่นาฬิกา;

ระดับหน่วยความจำแคช

จำนวนหน่วยความจำแคช;

ประเภทและความเร็วของบัสระบบ

ขนาดของคำที่กำลังประมวลผล

ตัวควบคุมหน่วยความจำในตัว (ไม่อาจเป็น);

ประเภทของ RAM ที่สนับสนุน;

จำนวนหน่วยความจำที่อยู่

การแสดงตนของชิพกราฟิกในตัว(การ์ดแสดงผลแบบบูรณาการไม่ใช่เรื่องผิดปกติในปัจจุบันและทำหน้าที่เหมือนการเพิ่มการ์ดที่มีพลังมากขึ้นแม้ว่าการ์ดหน่วยประมวลผลจะใช้โซลูชันที่มีอยู่ในตัว)

ปริมาณการใช้ไฟฟ้าที่บริโภค

ตัวประมวลผลและลักษณะเฉพาะ

แกนประมวลผลเป็นหัวใจหลักอย่างแท้จริงซึ่งประกอบด้วยบล็อกการทำงานที่ทำหน้าที่ทางตรรกะและเลขคณิต เมล็ดทำงานดังนี้:

มีการตรวจสอบบล็อกตัวอย่างขัดจังหวะ เมื่อพบการขัดจังหวะดังกล่าวจะถูกผลักไปที่สแต็ก ตัวนับคำสั่งถูกกำหนดแอดเดรสด้วยคำสั่ง interrupt handler เมื่อฟังก์ชันขัดจังหวะเสร็จสิ้นข้อมูลที่ได้รับบนสแต็กจะถูกกู้คืน จากนั้นจะอ่านที่อยู่ของคำสั่งคำสั่งจากบล็อกการดึงข้อมูล จากที่นี่จะอ่านจากหน่วยความจำ RAM หรือ CACH หลังจากนั้นข้อมูลจะไปที่หน่วยถอดรหัส ตอนนี้คำสั่งที่ได้รับจะถูกถอดรหัสหลังจากนั้นข้อมูลจะถูกโอนไปยังบล็อกการดึงข้อมูล ที่นั่นข้อมูลจะถูกอ่านโดย RAM หรือหน่วยความจำแคชและถ่ายโอนไปยังตัวกำหนดตารางเวลาซึ่งจะพิจารณาว่าบล็อกใดควรดำเนินการหลังจากนั้นข้อมูลจะไปที่นั่นอย่างแน่นอน ชุดควบคุมคำสั่งรันคำสั่งที่ได้รับและโอนผลลัพธ์ไปยังหน่วยเก็บผลลัพธ์

วงจรดังกล่าวเรียกว่ากระบวนการและคำสั่งที่ดำเนินการตามลำดับคือโปรแกรม ความถี่สัญญาณนาฬิกาเป็นตัวกำหนดความเร็วที่ขั้นตอนหนึ่งของวัฏจักรผ่านไปยังอีกขั้นหนึ่งและอุปกรณ์ประมวลผลเองหรือแทนที่จะเป็นแกนกลางของมันมีหน้าที่รับผิดชอบต่อเวลาที่กำหนดสำหรับการทำงานของวงจร

มีหลายวิธีที่คุณสามารถทำได้ปรับปรุงประสิทธิภาพของโปรเซสเซอร์ ในการทำเช่นนี้คุณต้องเพิ่มระดับความถี่สัญญาณนาฬิกาซึ่งมีข้อ จำกัด บางประการ การเพิ่มความเร็วสัญญาณนาฬิกาจะทำให้การใช้พลังงานเพิ่มขึ้นอย่างแน่นอนและส่งผลให้อุณหภูมิและสิ่งนี้ทำให้เสถียรภาพโดยรวมของอุปกรณ์โปรเซสเซอร์ลดลง

เพื่อหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการการเพิ่มความถี่สัญญาณนาฬิกาทำให้ผู้ผลิตตัดสินใจที่จะไปอีกทางหนึ่งโดยมีโซลูชันทางสถาปัตยกรรมที่หลากหลาย หนึ่งในวิธีแก้ปัญหาเหล่านี้คือการไปป์ไลน์ซึ่งสาระสำคัญคือคำสั่งแต่ละคำสั่งที่ดำเนินการโดยโปรเซสเซอร์จะเปลี่ยนไปเป็นบล็อกทั้งหมดของเคอร์เนลซึ่งมีการดำเนินการบางอย่าง ดังนั้นหากดำเนินการเพียงคำสั่งเดียวบล็อกส่วนใหญ่จะไม่ได้ใช้งาน ดังนั้นโปรเซสเซอร์สมัยใหม่ทั้งหมดจึงทำงานในลักษณะนี้: หลังจากดำเนินการหนึ่งการดำเนินการแล้วพวกเขาจะดำเนินการต่อไปยังอีกขั้นหนึ่งทันทีลดเวลาหยุดทำงานให้เหลือน้อยที่สุดและเพิ่มประสิทธิภาพให้มากที่สุด แน่นอนว่าทุกอย่างดูเหมือนว่าอุปกรณ์โปรเซสเซอร์ทำงานด้วยประสิทธิภาพ 100% เสมอ แต่สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเนื่องจากคำสั่งที่เข้ามาไม่สอดคล้องกัน