Σήμερα στα σπίτια της συντριπτικής πλειοψηφίας των κατοίκωνΟι ανεπτυγμένες χώρες διαθέτουν διάφορους υπολογιστές, καθώς και tablet και άλλες φορητές συσκευές. Η «καρδιά» οποιουδήποτε από αυτά είναι ο επεξεργαστής (CPU ή CPU). Έχει σύνθετη δομή. Για να καταλάβετε πώς λειτουργεί ένας υπολογιστής, πρέπει να γνωρίζετε τι περιλαμβάνεται στον επεξεργαστή.
Πριν εξετάσετε τις συσκευές που απαρτίζουν τον επεξεργαστή, θα πρέπει να γνωρίζετε σε τι προορίζεται. Έτσι, ο επεξεργαστής είναι η κεντρική μονάδα του υπολογιστή. Ο σκοπός του είναι:
Προς το παρόν, η CPU είναι ένα ειδικό ολοκληρωμένο κύκλωμα.
Οι συσκευές που περιλαμβάνονται στον επεξεργαστή είναι:
Είναι ένα μπλοκ κυττάρων μνήμης που σχηματίζουν εξαιρετικά γρήγορη RAM μέσα στην CPU. Χρησιμοποιείται από μόνο του και δεν είναι διαθέσιμο στους προγραμματιστές. Η χωρητικότητα της μνήμης είναι μόνο μερικές εκατοντάδες byte.
Οι καταχωρητές CPU χωρίζονται σε 2 τύπους: γενικής χρήσης και ειδικής.
Οι καταχωρητές τύπου 1 χρησιμοποιούνται κατά την εκτέλεση λειτουργιών λογικών και αριθμητικών τύπων ή λειτουργιών πρόσθετων συνόλων εντολών όπως SSE, MMX κ.
Οι καταχωρητές του δεύτερου τύπου περιέχουν τα δεδομένα συστήματος που απαιτούνται για τη λειτουργία του επεξεργαστή. Αυτά περιλαμβάνουν καταχωρητές ελέγχου, διευθύνσεις συστήματος, καταχωρητές εντοπισμού σφαλμάτων κλπ. Η πρόσβαση σε αυτά ρυθμίζεται αυστηρά.
Επιπλέον, τέτοιες συσκευές περιλαμβάνουν έναν μετρητή εντολών που περιέχει τη διεύθυνση μιας εντολής που η CPU θα αρχίσει να εκτελεί στον επόμενο κύκλο.
Συσκευές που περιλαμβάνονται στον επεξεργαστήαρκετά ποικίλο. Αυτό περιλαμβάνει την προσωρινή μνήμη. Είναι μια μνήμη cache. Σκοπός του είναι να επιταχύνει τον υπολογιστή σας. Για να γίνει αυτό, όταν η CPU έχει πρόσβαση στη μνήμη, ελέγχει πρώτα αν τα ζητούμενα δεδομένα είναι αποθηκευμένα στην προσωρινή μνήμη. Για το σκοπό αυτό, η διεύθυνση του εισερχόμενου αιτήματος συγκρίνεται με τις τιμές όλων των ετικετών προσωρινής μνήμης όπου μπορούν να αποθηκευτούν αυτά τα δεδομένα. Μια αντιστοίχιση μεταξύ μιας γραμμής κρυφής μνήμης και μιας ετικέτας ονομάζεται επίσκεψη προσωρινής μνήμης. Στην αντίθετη περίπτωση, καταγράφεται μια αποτυχία προσωρινής μνήμης. Το χτύπημα της προσωρινής μνήμης επιτρέπει στον επεξεργαστή να διαβάζει ή να γράφει αμέσως δεδομένα στη γραμμή με την αντιστοιχισμένη ετικέτα. Ένα μέτρο της αποτελεσματικότητας της προσωρινής μνήμης για έναν επιλεγμένο αλγόριθμο (πρόγραμμα) είναι η αναλογία του αριθμού των επιτυχημένων προσβάσεων στην κρυφή μνήμη προς το συνολικό αριθμό αιτημάτων επεξεργαστή προς τη μνήμη, που ονομάζεται ρυθμός επίσκεψης.
Αν και μερικές από τις συσκευές που περιλαμβάνονται στοοι επεξεργαστές έχουν τη δική τους μνήμη, το ALU είναι ένα ειδικό συνδυαστικό κύκλωμα χωρίς στοιχεία της δικής του μνήμης. Σκοπός του είναι να υλοποιήσει τις σημαντικότερες λειτουργίες της διαδικασίας επεξεργασίας δεδομένων:
Συνίσταται στην εκτέλεση ενός συνόλου απλώναριθμητικές πράξεις (AO), χωρισμένες σε 3 κύριες κατηγορίες: λογικές, αριθμητικές και bit πράξεις. Οι ΑΟ είναι διαδικασίες επεξεργασίας δεδομένων (αφαίρεση, πρόσθεση, πολλαπλασιασμός ή διαίρεση), τα ορίσματα και το αποτέλεσμα των οποίων είναι αριθμοί. Διαφέρουν από τις λογικές πράξεις. Εννοούνται ως διαδικασίες που κατασκευάζουν πολύπλοκες δηλώσεις (ΚΑΙ, ΟΧΙ, OR).
Η αριθμητική λογική μονάδα αποτελείται απόκαταχωρητές, στοιχείο ελέγχου και αθροιστής με λογικά κυκλώματα. Λειτουργεί σύμφωνα με τους κωδικούς λειτουργιών που εκτελούνται σε μεταβλητές, οι οποίοι τοποθετούνται σε καταχωρητές.
Αυτές οι συσκευές, οι οποίες αποτελούν μέρος του επεξεργαστή,είναι ένα σύνολο αγωγών. Το πρώτο από αυτά προορίζεται να μεταφέρει τη διεύθυνση του κελιού μνήμης στο οποίο μεταφέρονται τα δεδομένα. Μεταδίδεται 1 bit για καθένα από αυτά. Ταιριάζει με 1 ψηφίο στη διεύθυνση. Η αύξηση του αριθμού των καλωδίων που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία της διεύθυνσης καθιστά δυνατή την επισήμανση περισσότερων κελιών. Το πλάτος του διαύλου καθορίζει τη μέγιστη ποσότητα μνήμης που μπορεί να αντιμετωπιστεί από τον επεξεργαστή.
Εάν το δίαυλο δεδομένων συγκρίνεται με τον αυτοκινητόδρομο και διαβαστείτο πλάτος του δυαδικού ψηφίου με τον αριθμό των λωρίδων, τότε το λεωφορείο διεύθυνσης σχετίζεται με την αρίθμηση των δρόμων ή των σπιτιών. Ο αριθμός των γραμμών του είναι ίσος με τον αριθμό των ψηφίων (χαρακτήρων) στον αριθμό του σπιτιού. Έτσι, εάν οι αριθμοί των σπιτιών σε έναν συγκεκριμένο δρόμο αποτελούνται από περισσότερα από 2 δεκαδικά ψηφία, τότε ο αριθμός των σπιτιών που βρίσκονται σε αυτόν δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 100 (δηλ. 102). Με τριψήφιους αριθμούς, ο αριθμός των πιθανών διευθύνσεων αυξάνεται σε 103.
Οι δίαυλοι διευθύνσεων και δεδομένων είναι ανεξάρτητοι καιοι σχεδιαστές τσιπ επιλέγουν οι ίδιοι το βάθος των δικών τους κατά την κρίση τους. Ταυτόχρονα, όσα περισσότερα bit υπάρχουν στο δίαυλο δεδομένων, τόσο περισσότερα υπάρχουν στο δίαυλο διευθύνσεων. Το βάθος bit τους είναι δείκτης των δυνατοτήτων ενός συγκεκριμένου επεξεργαστή. Συγκεκριμένα, στο δίαυλο δεδομένων, καθορίζει την ικανότητα του επεξεργαστή να ανταλλάσσει πληροφορίες και το πλάτος του διαύλου διευθύνσεων υποδεικνύει το μέγεθος της μνήμης με την οποία έχει την ικανότητα να εργάζεται.
Συνεχίζοντας να εξετάζουμε τι περιλαμβάνεταιεπεξεργαστή υπολογιστή, δεν μπορεί παρά να πει λίγα λόγια για αυτήν τη συσκευή. Προορίζεται να επεκτείνει τις δυνατότητες της CPU και να παρέχει τη λειτουργικότητά της μέσω της λεγόμενης μονάδας floating point, για επεξεργαστές που δεν διαθέτουν ενσωματωμένη μονάδα.
Ο μαθηματικός υποεπεξεργαστής δεν είναι ένα από τα υποχρεωτικά στοιχεία ενός υπολογιστή και μπορείτε να αρνηθείτε από αυτόν. Προηγουμένως, πολλοί κατασκευαστές το έκαναν για λόγους οικονομίας.
Ωστόσο, κατά την επίλυση προβλημάτων που απαιτούν πολλούς μαθηματικούς υπολογισμούς (για επιστημονικούς ή μηχανικούς υπολογισμούς), ήταν απαραίτητο να αποφασιστεί το ζήτημα της αύξησης της απόδοσης του Η / Υ.
Εάν νωρίτερα η μαθηματική υποεπεξεργαστή ενότηταεγκαταστάθηκαν στη μητρική σαν ξεχωριστό τσιπ, τότε στους σύγχρονους προσωπικούς υπολογιστές δεν απαιτείται η χρήση αυτής της συσκευής σε αυτήν τη μορφή, αφού ήταν αρχικά ενσωματωμένη στον κεντρικό επεξεργαστή.
Ένας προσωπικός υπολογιστής είναι το πιο πολύπλοκο και καλά συντονισμένο σύστημα.
Είναι αδύνατο να απαριθμήσουμε όλες τις πιθανές συσκευές που απαρτίζουν τον υπολογιστή με λίγα λόγια.
Εκτός από τον επεξεργαστή, ο υπολογιστής περιλαμβάνει επίσης:
Επιπλέον, χρησιμοποιούνται διάφορες περιφερειακές συσκευές, όπως:
Τώρα ξέρετε ότι όλες οι πιθανές συσκευές,που αποτελούν έναν υπολογιστή είναι μέρη ενός πολύπλοκου συστήματος που ελέγχεται από έναν επεξεργαστή. Ο ρόλος του δύσκολα μπορεί να υπερεκτιμηθεί, αφού η εργασία του Η / Υ εξαρτάται από την κανονική λειτουργία του. Προς το παρόν, οι ειδικοί προβλέπουν ότι τις επόμενες δεκαετίες, το υλικό μέρος των επεξεργαστών θα υποστεί σημαντικές αλλαγές. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η τεχνολογική διαδικασία θα καταστεί ξεπερασμένη και οι συνηθισμένοι υπολογιστές θα αντικατασταθούν από κβαντικούς, βιολογικούς υπολογιστές κ.λπ.
