Čo je jadro procesora? [MakeUseOf vysvetľuje]

Reklama

Každý počítač má procesor, či už ide o malý výkonný procesor alebo výkonný powerhouse, alebo by nemohol fungovať. Procesor, ktorý sa tiež nazýva CPU alebo centrálna procesorová jednotka, je, samozrejme, dôležitou súčasťou fungujúceho systému, ale nie je jediný.

Dnešné procesory sú takmer všetky dvojjadrové, čo znamená, že celý procesor sám obsahuje dve samostatné jadrá, pomocou ktorých dokáže spracovať informácie. Čo sú to jadrá procesorov a čo presne robia?

Čo je to Cores?

Jadro procesora je procesorová jednotka, ktorá číta pokyny na vykonávanie konkrétnych akcií. Pokyny sú zoskupené tak, že keď sú spustené v reálnom čase, vytvárajú dojem z vášho počítača. Doslova všetko, čo na počítači robíte, musí byť spracované vaším procesorom. Kedykoľvek otvoríte priečinok, ktorý vyžaduje váš procesor. Keď píšete do textového dokumentu, vyžaduje si to aj váš procesor. Veci, ako napríklad kreslenie prostredia pracovnej plochy, okien a hernej grafiky, sú úlohou vašej grafickej karty - ktorá obsahuje stovky procesorov na rýchle spracovanie údajov súčasne - ale do určitej miery stále vyžadujú váš procesor tiež.

Ako fungujú

Dizajn procesorov je mimoriadne zložitý a medzi spoločnosťami a dokonca aj modelmi sa veľmi líši. Ich architektúry - v súčasnosti „Ivy Bridge“ pre intel a „Piledriver“ pre AMD - sú neustále zdokonaľované tak, aby čo najviac zaťažovali čo najmenší priestor a spotrebu energie. Ale napriek všetkým architektonickým rozdielom procesory prechádzajú štyrmi hlavnými krokmi vždy, keď spracujú inštrukcie: načítať, dekódovať, vykonať a spätne odoslať.

vyzdvihnúť

Krok načítania je to, čo očakávate. Tu jadro procesora načíta pokyny, ktoré naň čakajú, zvyčajne z nejakej pamäte. Mohlo by to zahŕňať RAM, ale v moderných procesorových jadrách už pokyny zvyčajne čakajú na jadro vnútri vyrovnávacej pamäte procesora. Procesor má oblasť nazývanú programové počítadlo, ktorá v podstate funguje ako záložka, ktorá procesoru informuje o tom, kde sa skončila posledná inštrukcia a začala ďalšia.

dekódovať

Po získaní okamžitej inštrukcie pokračuje v jej dekódovaní. Inštrukcie často zahŕňajú viac oblastí jadra procesora - napríklad aritmetické - a jadro procesora to musí zistiť. Každá časť má niečo, čo sa nazýva operačný kód, ktorý hovorí jadru procesora, čo by sa malo robiť s informáciami, ktoré nasledujú. Akonáhle to celé jadro procesora zistilo, rôzne oblasti jadra môžu začať fungovať.

popraviť

Vykonávací krok je, keď procesor vie, čo musí urobiť, a v skutočnosti ide ďalej a robí to. To, čo sa tu presne deje, sa veľmi líši v závislosti od toho, ktoré oblasti jadra procesora sa používajú a aké informácie sa vkladajú. Ako príklad môže procesor urobiť aritmetiku vo vnútri ALU alebo aritmetickej logickej jednotky. Táto jednotka sa môže pripojiť k rôznym vstupom a výstupom na čísla crunch a získať požadovaný výsledok. Obvody vo vnútri ALU robia všetky kúzla a je to dosť zložité to vysvetliť, takže ak to bude zaujímať, nechám to na vlastný výskum.

Odpísať

Posledný krok, ktorý sa nazýva spätný zápis, jednoducho vloží výsledok toho, čo bolo spracované, späť do pamäte. Kam presne výstup ide, závisí od potrieb spustenej aplikácie, ale často zostáva v registroch procesorov kvôli rýchlemu prístupu, pretože ho často používajú nasledujúce pokyny. Odtiaľ sa o to postará, až kým nebude potrebné znova spracovať časti tohto výstupu, čo môže znamenať, že sa dostane do pamäte RAM.

Je to len jeden cyklus

Celý tento proces sa nazýva inštrukčný cyklus. Tieto inštrukčné cykly prebiehajú smiešne rýchlo, najmä teraz, keď máme výkonných procesorov s vysokými frekvenciami. Navyše náš celý procesor s viacerými jadrami to robí na každom jadre, takže údaje môžu byť rozdrvené zhruba toľkokrát rýchlejšie, ako má váš procesor, ako keby bol zaseknutý iba jedným podobným jadrom výkon. CPU tiež disponuje optimalizovanými inštrukčnými sadami zapojenými do obvodov, ktoré môžu urýchliť známe inštrukcie, ktoré im boli zaslané. Obľúbeným príkladom je SSE.

záver

Nezabudnite, že toto je veľmi jednoduchý opis toho, čo procesory majú - v skutočnosti sú oveľa zložitejšie a robia oveľa viac, ako si uvedomujeme. Súčasný trend spočíva v tom, že výrobcovia procesorov sa snažia čo najviac zefektívniť svoje čipy, čo zahŕňa aj zmenšenie tranzistorov. Ivy Bridge Čo potrebujete vedieť o Ivy Bridge spoločnosti Intel [MakeUseOf vysvetľuje]Spoločnosť Intel práve vydala nový aktualizovaný procesor s kódovým názvom Ivy Bridge pre stolné aj prenosné počítače. Nájdete tieto nové produkty uvedené ako séria 3000 a môžete si kúpiť aspoň niektoré z nich ... Čítaj viac Tranzistory sú iba 22nm a ešte pred tým, ako sa výskumníci stretnú s fyzickým limitom, je ešte čo zbehnúť. Predstavte si, že všetko toto spracovanie prebieha v takom malom priestore. Keď sa dostaneme tak ďaleko, uvidíme, ako sa procesory zlepšujú.

Kam si myslíte, že procesory pôjdu ďalej? Kedy očakávate kvantové procesory, najmä na osobných trhoch? Dajte nám vedieť v komentároch!

Kredity obrázkov: Olivander, Bernat Gallemí, Dominik Bartsch, Ioan Sameli, Národná správa jadrovej bezpečnosti