169
правок
Центральный процессор: различия между версиями
Центральный процессор - продолжение
AE (обсуждение | вклад) (Центральный процессор - продолжение) |
AE (обсуждение | вклад) (Центральный процессор - продолжение) |
||
| Строка 15: | Строка 15: | ||
=== Как процессоры производят === | === Как процессоры производят === | ||
Современный центральный процессор — это микрочип. Неразборная, компактная интегральная схема, созданная в виде кристалла на кремниевой подложке в прочном корпусе | Современный центральный процессор — это микрочип. Неразборная, компактная интегральная схема, созданная в виде кристалла на кремниевой подложке в прочном корпусе. Наружу из корпуса чипа выходят контакты электропитания и контакты обмена данными. | ||
Изготовление современных чипов — сложный технологически процесс, всё производство автоматизировано и эффективно его могут выполнять всего несколько международных компаний. | Изготовление современных чипов — сложный технологически процесс, всё производство автоматизировано и эффективно его могут выполнять всего несколько международных компаний. Техпроцесс изготовления условно оценивают в нанометрах (миллионная часть миллиметра) — размере одного транзистора внутри процессора. Чем меньше транзисторы, тем большее их количество можно разместить в корпусе процессора и получить лучшую производительность. Бонусом также будет более эффективное энергопотребление и меньший нагрев. | ||
=== Как проектируют === | === Как проектируют === | ||
| Строка 30: | Строка 30: | ||
=== Что умеют современные процессоры === | === Что умеют современные процессоры === | ||
Самый примитивный процессор может: | |||
* Читать данные из памяти и записывать данные в память. | * Читать данные из памяти и записывать данные в память. | ||
| Строка 36: | Строка 36: | ||
* Переходить к другому месту в списке инструкций, если выполняется какой-то тест (например, только если одно число больше другого). | * Переходить к другому месту в списке инструкций, если выполняется какой-то тест (например, только если одно число больше другого). | ||
Уже этих инструкций будет достаточно, чтобы выполнить любую сложную программу. Но современные процессоры умеют выполнять сотни других более сложных инструкций для максимальной оптимизации популярных задач, например сжатия данных или шифрования. | Уже этих инструкций будет достаточно, чтобы выполнить любую сложную программу. Но современные процессоры умеют выполнять сотни других более сложных инструкций для максимальной оптимизации популярных задач на аппаратном уровне, например, сжатия данных или шифрования. | ||
=== Какой процессор лучше? === | === Какой процессор лучше? === | ||
| Строка 43: | Строка 43: | ||
Скорость работы процессора определяется: | Скорость работы процессора определяется: | ||
* | * Тактовой частотой в мегагерцах или гигагерцах (1 GHz = 1.000.000.000 тактов в секунду). Один такт — это один электрический импульс, переключающий транзисторы. Чем больше частота, тем быстрее процессор. Но не всё так просто: | ||
* | ** Лучше оптимизированная архитектура позволяет выполнять больше инструкций из расчета на каждый такт. Поэтому можно оценить скорость в IPS — количестве инструкций, выполняемых за секунду. | ||
* Инструкции бывают разные по сложности, за один такт можно выполнить несколько простых инструкций. А сложные выполняются десятки или сотни тактов. | ** Инструкции бывают разные по сложности, за один такт можно выполнить несколько простых инструкций. А сложные выполняются десятки или сотни тактов. Для более точного сравнения производительности лучше выбрать определенную популярную инструкцию. Например, посчитать FLOPS-ы — количество операций с плавающей точкой (с нецелыми числами) в секунду. | ||
* | * Количеством ядер. Каждое ядро по сути отдельный мини-процессор. Чем их больше, тем лучше. Но значительно растет энергопотребление. | ||
* | * Количеством потоков обработки данных, в некоторых процессорах каждое ядро может обрабатывать данные параллельно в нескольких потоках. | ||
* Размером внутренней кеш памяти, чем больше, тем лучше. | * Размером внутренней кеш памяти, чем больше и чем она быстрее, тем лучше. | ||
Из каких частей состоит процессор. | === Состав процессора === | ||
Из каких частей обычно состоит процессор. | |||
Арифметико-логическое устройство или ALU (Arithmetic logic unit) — выполняет простые математические и логические инструкции. | * Арифметико-логическое устройство или ALU (Arithmetic logic unit) — выполняет простые математические и логические инструкции. | ||
* Регистры — внутренняя максимально быстрая память, куда записываются данные непосредственно для выполнения инструкциями. Туда же могут записываться и результаты выполнения. В регистр команд помещается код инструкции перед её выполнением. | |||
Регистры — внутренняя максимально быстрая память, куда записываются данные непосредственно для выполнения инструкциями. Туда же могут записываться и результаты выполнения. В регистр команд помещается код инструкции перед её выполнением. | * Устройство управления или CU (Control unit) — выполняет чтение из памяти (fetch), распознование инструкции (decode) и запуск её выполнения (execute). | ||
* Устройство генерации адресов AGU (Address generation unit) — вспомогательный блок, ускоряющий расчет адресов в оперативной памяти для более быстрого доступа к данным. | |||
Устройство управления или CU (Control unit) — выполняет чтение из памяти (fetch), распознование инструкции (decode) и запуск её выполнения (execute). | * Устройство управления памятью MMU (Memory management unit) — управляет безопасным доступом к оперативной памяти, защищая данные одной программы от влияния других программ. | ||
* Кеш память (Cache) — внутренняя дополнительная память процессора, быстрее чем оперативная, но медленнее чем регистры. | |||
Устройство генерации адресов AGU (Address generation unit) — вспомогательный блок, ускоряющий расчет адресов в оперативной памяти для более быстрого доступа. | * И другие блоки. | ||
Устройство управления памятью MMU (Memory management unit) — управляет доступом к памяти | |||
Кеш память (Cache) — | |||