Что такое ядро ​​процессора? [MakeUseOf Объясняет]

Рекламное объявление

У каждого компьютера есть процессор, будь то процессор с небольшой производительностью или мощный процессор, иначе он не сможет функционировать. Конечно, процессор, также называемый процессором или центральным процессором, является важной частью функционирующей системы, но он не единственный.

Современные процессоры почти все являются по меньшей мере двухъядерными, что означает, что сам процессор содержит два отдельных ядра, с помощью которых он может обрабатывать информацию. Но что такое ядра процессора, и что именно они делают?

Какие ядра?

Ядро процессора - это процессор, который читает инструкции для выполнения определенных действий. Инструкции связаны друг с другом так, что при запуске в режиме реального времени они влияют на работу вашего компьютера. Буквально все, что вы делаете на вашем компьютере, должно быть обработано вашим процессором. Всякий раз, когда вы открываете папку, это требует вашего процессора. Когда вы печатаете в текстовом документе, это также требует вашего процессора. Такие вещи, как рисование окружения рабочего стола, окон и игровой графики, являются работой вашей видеокарты - что содержит сотни процессоров для быстрой работы с данными одновременно, но в некоторой степени они все еще требуют вашего процессора также.

Как они работают

Конструкции процессоров чрезвычайно сложны и сильно различаются между компаниями и даже моделями. Их архитектура - в настоящее время "Ivy Bridge" для Intel и «Piledriver» для AMD - постоянно совершенствуются, чтобы обеспечить максимальную производительность при минимальных затратах места и энергии. Но, несмотря на все архитектурные различия, процессоры выполняют четыре основных этапа при обработке команд: извлечение, декодирование, выполнение и обратная запись.

получать

Шаг получения - это то, что вы ожидаете. Здесь ядро ​​процессора получает инструкции, которые его ждут, обычно из какой-то памяти. Это может включать в себя ОЗУ, но в современных процессорных ядрах инструкции обычно уже ждут ядра внутри кэш-памяти процессора. У процессора есть область, называемая программным счетчиком, которая, по сути, действует как закладка, позволяя процессору узнать, где заканчивалась последняя инструкция и начинается следующая.

раскодировать

Как только он получил непосредственную инструкцию, он продолжает ее декодировать. Инструкции часто включают в себя несколько областей ядра процессора, например, арифметику, и ядро ​​процессора должно это выяснить. Каждая часть имеет код операции, который сообщает ядру процессора, что следует делать с информацией, которая следует за ним. После того, как процессорное ядро ​​разобралось со всем этим, различные области самого ядра могут приступить к работе.

казнить

На этапе выполнения процессор знает, что ему нужно сделать, и на самом деле идет вперед и делает это. Что именно здесь происходит, сильно зависит от того, какие области ядра процессора используются и какая информация вводится. Например, процессор может выполнять арифметику внутри АЛУ или Арифметического логического устройства. Это устройство может подключаться к различным входам и выходам, чтобы подсчитать числа и получить желаемый результат. Схема внутри ALU делает всю магию, и это довольно сложно объяснить, поэтому я оставлю это для вашего собственного исследования, если вам интересно.

Writeback

Последний шаг, называемый обратной записью, просто помещает результат того, что было обработано, обратно в память. То, куда именно выводится, зависит от потребностей работающего приложения, но оно часто остается в регистрах процессора для быстрого доступа, поскольку его часто используют следующие инструкции. С этого момента все позаботится, пока части этого вывода не будут обработаны еще раз, что может означать, что они поступают в ОЗУ.

Это всего лишь один цикл

Весь этот процесс называется инструктивным циклом. Эти циклы инструкций происходят смехотворно быстро, особенно сейчас, когда у нас есть мощные процессоры с высокими частотами. Кроме того, весь наш ЦП с несколькими ядрами делает это на каждом ядре, поэтому данные могут быть обработаны примерно в разы быстрее, чем ваш процессор имеет ядра, чем если бы он застрял только с одним ядром производительность. Процессоры также имеют оптимизированные наборы команд, встроенные в схему, что может ускорить отправку им знакомых инструкций. Популярным примером является SSE.

Вывод

Не забывайте, что это очень простое описание того, какие процессоры использовать - в действительности они намного сложнее и делают намного больше, чем мы понимаем. Современная тенденция заключается в том, что производители процессоров стараются сделать свои чипы максимально эффективными, и это включает в себя сокращение транзисторов. Ivy Bridge Что нужно знать о Intel Ivy Bridge [MakeUseOf Explains]Intel только что выпустила свой новый обновленный процессор под кодовым названием Ivy Bridge как для настольных компьютеров, так и для ноутбуков. Вы найдете эти новые продукты в списке серии 3000, и вы можете купить хотя бы некоторые из них ... Подробнее Транзисторы всего 22 нм, и еще предстоит еще многое сделать, прежде чем исследователи столкнутся с физическим ограничением. Представьте себе всю эту обработку, происходящую в таком маленьком пространстве. Посмотрим, как улучшатся процессоры, как только мы доберемся до этого.

Как вы думаете, куда пойдут процессоры? Когда вы ожидаете увидеть квантовые процессоры, особенно на личных рынках? Дайте нам знать об этом в комментариях!

Кредиты изображений: Olivander, Бернат Галлеми, Доминик Барч, Иоан Самели, Национальная администрация по ядерной безопасности