Vad är och vad är mikroprocessorn eller cpu för?

Mikroprocessorn är också känd som en CPU eller central processorenhet och är en komplett datormotor som tillverkas på ett enda kiselchip. Det är också känt som hjärtat i alla normala datorer, vare sig det är en stationär maskin, en server eller en bärbar dator.

Vill du lära dig mer om det? Missa inte vår intressanta artikel!

Innehållsindex

Vad är en mikroprocessor?

Visst, den mikroprocessor du använder på din dator är en Pentium, en AMD Ryzen eller en av generationerna av Intel Core i3, i5, i7 eller i9. Dessa är de mest populära processorerna… men de gör verkligen alla "ungefär samma" (jag lämnar det i citat, eftersom det finns tekniker som skiljer det) och på samma sätt.

Den första mikroprocessorn var Intel 4004, som introducerades 1971. Den var inte så kraftfull, eftersom allt det kunde göra var att lägga till och subtrahera, och det kunde bara göra det på 4 bitar åt gången. Men det var fantastiskt att allt fanns på ett chip.

Mikroprocessorn placeras vanligtvis genom ett specifikt uttag på datorns moderkort; och till vilket, för dess stabila och korrekta drift, läggs ett kylsystem, som inkluderar en kylfläns och fläktar, som är ansvariga för att eliminera allt överskottsvärme som kylflänsen absorberar.

Mellan mikroprocessorkapseln och kylflänsen används termisk pasta vanligtvis för att göra värmeledningsförmågan effektivare. Dessutom finns det andra mer moderna och effektivare metoder på marknaden, såsom vätskekylning eller användning av peltierceller för större kylning, även om dessa metoder nästan uteslutande används för överklockning.

Vad är en mikroprocessor för?

En mikroprocessor är en komponent som utför instruktionerna och uppgifterna i datorbehandling och är "motorn" som startar när du sätter på datorn. I ett datorsystem är mikroprocessorn den centrala enheten som kör och hanterar de logiska instruktionerna som överförs till den.

En mikroprocessor är utformad för att utföra typiska operationer såsom lägga till, subtrahera, dela, multiplicera, interprocess och enhetskommunikation, input, output management och mer.

Den består av integrerade kretsar som innehåller tusentals transistorer, beroende på utrustningens kraft.

Mikroprocessorer klassificeras generellt enligt antalet instruktioner de kan behandla under en given tid, klockfrekvensen uppmätt i megahertz och antalet bitar som används per instruktion.

En mikroprocessor är utformad för att utföra aritmetiska och logiska operationer som använder lagringsområden med litet antal som kallas register.

När din dator är på får mikroprocessorn den första BIOS-instruktionen som följer med datorn som en del av dess minne.

Därefter "driver" BIOS, eller operativsystemet som BIOS laddar in i datorns minne, mikroprocessorn och instruerar den att göra det. En mikroprocessor accepterar binära data som inmatning och tillhandahåller utdata efter bearbetning, enligt instruktioner lagrade i minnet.

Vad är ett chip?

Ett chip kallas också en integrerad krets. Det är i allmänhet ett litet, tunt kiselstycke på vilket transistorerna som utgör mikroprocessorn har etsats.

Ett chip kan vara så stort som en tum på ena sidan och kan innehålla tiotals miljoner transistorer. De enklaste processorerna kan bestå av några tusen transistorer graverade på ett chip på några kvadratmillimeter.

Hur fungerar en mikroprocessor?

Bild från wikipedia

En processor är hjärnan i en dator som i princip består av en aritmetisk och logisk enhet (ALU), en styrenhet och en registermatris.

Som namnet indikerar utför ALU alla aritmetiska och logiska operationer på de data som mottas från minnet eller ingångsenheterna.

Registermatrisen består av en serie register, såsom ackumulator (A), B, C, D, etc., som fungerar som tillfälliga platser för snabbåtkomstminne för att bearbeta data.

Styrenheten hanterar på sin sida flödet av instruktioner och data i hela systemet.

Så i princip tar en mikroprocessor ingången från de anslutna enheterna, bearbetar den enligt instruktionerna i minnet och producerar utdata.

Fördelar med en mikroprocessor

• Låg kostnad : mikroprocessorer finns till låg kostnad tack vare integrerad kretsteknik. Vilket minskar kostnaden för ett datorsystem. Hög hastighet : Mikroprocessorchips kan fungera med mycket hög hastighet tack vare tekniken som används i dem. Den kan utföra miljontals instruktioner per sekund. Liten storlek : På grund av storskalig och ultra-storskalig integrationsteknologi tillverkas en mikroprocessor med en mycket reducerad ytstorlek. Detta minskar storleken på hela datorsystemet. Mångsidig : Mikroprocessorer är mycket mångsidiga, samma chip kan användas för ett antal applikationer genom att helt enkelt ändra programmet (instruktioner lagrade i minnet). Lågeffektförbrukning : Mikroprocessorer tillverkas vanligtvis med komplementär metalloxid-halvledar-teknik (CMOS), där MOSFET: er (metalloxid-halvledarfälteffekttransistorer) arbetar i mättnads- och avstängningslägen. Därför är strömförbrukningen mycket låg.

VI rekommenderar dig vad som är Vcore och hur du kan justera det för att sänka processorförbrukningen

• Mindre värmeutveckling : Jämfört med vakuumrörsanordningar (termonjonisk ventil) avger halvledaranordningar inte lika mycket värme. Pålitlig : Mikroprocessorer är mycket tillförlitliga och felfrekvensen är mycket lägre när halvledarteknologi används. Bärbar : Datorenheter eller system tillverkade av mikroprocessorer kan göras bärbara på grund av deras lilla storlek och låg energiförbrukning.

Vanliga termer som används i en mikroprocessor

För att förstå hur en mikroprocessor fungerar är det bra att titta inifrån och lära sig om logiken som används för att skapa en. I processen kan du också lära dig om moderspråket för en mikroprocessor och många av de saker som ingenjörer kan göra för att öka hastigheten på en processor.

Här är några vanliga termer som används inom mikroprocessorer:

Bussen

En buss är en uppsättning ledare avsedda att överföra data, adresser eller kontrollinformation till olika element i en mikroprocessor. Vanligtvis kommer en mikroprocessor att ha tre typer av bussar: databuss, kontrollbuss och adressbuss. En 8-bitars processor använder en 8 bitars bred buss.

Instruktionsuppsättning

Instruktionsuppsättningen är den grupp av kommandon som en mikroprocessor kan förstå. Instruktionsuppsättningen är ett gränssnitt mellan hårdvara och programvara. En instruktion instruerar processorn att byta de relevanta transistorerna för att utföra viss databehandling. Till exempel ADD A, B; används för att lägga till två nummer lagrade i register A och B.

Ordlängd

Ordlängd är antalet bitar på en processors interna databuss, eller är antalet bitar som en processor kan behandla samtidigt.

Till exempel kommer en 8-bitars processor att ha en 8-bitars databuss, 8-bitars register och kommer att behandla 8 bitar åt gången. För att utföra högre bitoperationer (32 eller 16 bitar) delar du det upp i en serie med 8 bitarsoperationer.

Cacheminne

Cache är ett slumpminne som är inbyggt i processorn. På detta sätt kan processorn få åtkomst till data i cacheminnet snabbare än med normalt RAM. Även känd som "CPU-minne." Cache används för att lagra data eller instruktioner som ofta refereras av programvaran eller programmet under drift. Detta ökar operationens totala hastighet.

Klockfrekvens

Mikroprocessorerna använder en klocksignal för att styra hastigheten med vilken instruktioner utförs, synkronisera andra interna komponenter och kontrollera överföringen av data mellan dem. Därför hänvisar klockhastigheten till den hastighet med vilken en mikroprocessor utför instruktionerna. Generellt mäts det i hertz och uttrycks i megahertz (MHz), gigahertz (GHz), etc.

Mikroprocessorklassificering

Mikroprocessorer kan klassificeras enligt följande:

Ordlängd

Baserat på ordlängden på en processor kan vi ha 8-bitars, 16-bitars, 32-bitars och 64-bitars processorer.

RISC - Reducerad instruktionsuppsättning

RISC är en typ av mikroprocessorarkitektur som använder en liten, allmänt syfte, mycket optimerad instruktionsuppsättning, snarare än en mer specialiserad uppsättning instruktioner som finns i andra komponenter.

VI rekommenderar dig hur du kontrollerar processortemperaturen

RISC erbjuder hög prestanda jämfört med sin motsatta CISC-arkitektur. I en processor kräver utförandet av varje instruktion en speciell krets för att ladda och bearbeta data. Därför, genom att minska instruktionerna, kommer processorn att använda enkla kretsar och snabbare drift.

Dessa mikroprocessorer har:

• Enkel instruktionsuppsättning Större program Består av ett stort antal register Enkel processorkrets (litet antal transistorer) Mer användning av RAM Instruktioner med fast längd Enkla adresseringslägen Normalt inställt antal klockcykler för att utföra en instruktion

CISC - Komplex instruktionsuppsättning

CISC är en mikroprocessorarkitektur som står i motsats till RISC. Det görs för att minska antalet instruktioner per program genom att ignorera antalet cykler per instruktion. På detta sätt konverteras komplexa instruktioner direkt till hårdvara, vilket gör processorn mer komplex och långsam att använda.

Denna arkitektur är utformad för att minska kostnaden för minne, minska programvaran.

Dessa mikroprocessorer har:

• Komplex instruktionsuppsättning Mindre program Färre register Komplex processorkrets (fler transistorer) Lite användning av RAM Variabel längdinstruktioner Variation av adresseringslägen Variabelt antal klockcykler för varje instruktion

Speciella processorer

Det finns några processorer som är utformade för att hantera vissa specifika funktioner:

• DSP (Digital Signal Processors) Coprocessors: processorer som används tillsammans med en huvudprocessor (8087 matematisk coprocessor som används med 8086) I / O-processorer Transputer: mikroprocessor med eget lokalt minne

VI rekommenderar dig vilken processor du vill välja för min nya dator?

Slutligen är en mikroprocessor den viktigaste enheten inom ett datorsystem och ansvarar för att bearbeta den unika uppsättningen av instruktioner och processer, därför är det viktigt att analysera vilka som är de bästa mikroprocessorerna idag för att göra ett bra val. Dessa detaljer som vi har kommenterat är av en processor, men grundläggande för att förstå hur en processor för 20 - 30 år sedan fungerar. Det finns för närvarande många fler funktioner, som vi inbjuder dig att undersöka. Vad tyckte du om vår artikel? Vi ser fram emot dina kommentarer!