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プロセッサを構成するデバイス:説明、機能

今日、大多数の住民の家で先進国には、タブレットやその他のモバイルデバイスだけでなく、いくつかのコンピューターがあります。それらの「心臓部」はプロセッサ(CPUまたはCPU)です。複雑な構造になっています。 PCがどのように機能するかを理解するには、プロセッサに何が含まれているかを知る必要があります。

プロセッサに含まれるデバイス

目的と機能

プロセッサを構成するデバイスを調べる前に、それが何のために設計されているかを知っておく必要があります。したがって、プロセッサはPCの中心的なユニットです。その目的は次のとおりです。

  • 与えられたプログラムに従ってコンピュータの動作を制御します。
  • 情報処理操作を実行します。

プロセッサに含まれるデバイス

現時点では、CPUは特別な集積回路です。

プロセッサに含まれるデバイスは次のとおりです。

  • 登録;
  • キャッシュメモリ;
  • データバスとアドレスバス。
  • ALU(算術論理ユニット);
  • 数学コプロセッサー。

登録

これは、CPU内で超高速RAMを形成するメモリセルのブロックです。それは彼によって使用され、プログラマーは利用できません。メモリ容量はわずか数百バイトです。

CPUレジスタは、汎用と特殊の2種類に分けられます。

タイプ1レジスタは、論理タイプおよび算術タイプの操作、またはSSE、MMXなどの追加の命令セットの操作を実行するときに使用されます。

2番目のタイプのレジスタには、プロセッサが動作するために必要なシステムデータが含まれています。これらには、制御レジスタ、システムアドレス、デバッグレジスタなどが含まれます。これらへのアクセスは厳しく規制されています。

さらに、このようなデバイスには、CPUが次の操作サイクルで実行を開始するコマンドのアドレスを含む命令カウンターが含まれています。

プロセッサに含まれるデバイスは

キャッシュメモリ

プロセッサに含まれるデバイスかなり多様。これにはキャッシュが含まれます。キャッシュメモリです。その目的は、PCを高速化することです。これを行うために、CPUはメモリにアクセスするときに、要求されたデータがキャッシュに格納されているかどうかを最初にチェックします。この目的のために、着信リクエストのアドレスは、このデータを保存できるすべてのキャッシュタグの値と比較されます。キャッシュラインをタグと一致させることをキャッシュヒットと呼びます。逆の場合、キャッシュミスが記録されます。キャッシュヒットにより、プロセッサはタグが一致する行のデータをすぐに読み書きできます。選択したアルゴリズム(プログラム)のキャッシュ効率の尺度は、ヒット率と呼ばれる、メモリに対するプロセッサ要求の総数に対する成功したキャッシュアクセスの数の比率です。

ALU

に含まれているいくつかのデバイスがプロセッサには独自のメモリがあり、ALUは独自のメモリの要素を持たない特別な組み合わせ回路です。その目的は、データ処理プロセスの最も重要な操作を実装することです。

  • 2つの入力(2つのレジスタの内容など)に対して2つのオペランドを受け入れます。
  • 操作の結果を生成して出力します。

それは単純なセットを実行することで構成されています算術演算(AO)は、論理演算、算術演算、およびビット演算の3つの主要なカテゴリに分類されます。 AOはデータ処理手順(減算、加算、乗算、または除算)であり、その引数と結果は数値です。それらは論理演算とは異なります。それらは、複雑なステートメント(AND、NOT、OR)の構築を実行する手順として理解されます。

算術論理ユニットはで構成されていますレジスター、制御要素、および論理回路を備えた加算器。これは、レジスターに配置されている変数に対して実行される操作のコードに従って機能します。

プロセッサに含まれているもの

データバスとアドレスバス

プロセッサの一部であるこれらのデバイスは、導体のセットです。それらの最初のものは、データが転送されるメモリセルのアドレスを転送することを目的としています。それぞれに1ビットが送信されます。アドレスの1桁に一致します。アドレスを形成するために使用されるワイヤの数を増やすと、より多くのセルにラベルを付けることができます。バス幅は、プロセッサがアドレス指定できるメモリの最大量を決定します。

データバスを高速道路と比較して読み取った場合そのビット容量は車線の数であり、アドレスバスは通りや家の番号に関連付けられています。その行数は、ハウス番号の桁数(文字)と同じです。したがって、特定の通りの家の番号が2桁を超える小数で構成されている場合、その通りにある家の数は100(つまり、102)を超えることはできません。 3桁の数字の場合、可能なアドレスの数は103に増えます。

アドレスバスとデータバスは独立しており、チップ設計者自身が自分の裁量でビット深度を選択します。同時に、データバスにあるビットが多いほど、アドレスバスにあるビットも多くなります。それらのビット深度は、特定のプロセッサの機能の指標です。特に、データバスでは、情報を交換するプロセッサの能力を決定し、アドレスバスの幅は、それが機能する能力を持つメモリの量を示します。

コンピューターに含まれるすべての可能なデバイス

数学コプロセッサー

何が含まれているのかを引き続き検討しますコンピュータプロセッサ、このデバイスについて一言言わざるを得ません。これは、CPUの機能を拡張し、統合モジュールを持たないプロセッサ向けに、いわゆるフローティングポイントモジュールを介してその機能を提供することを目的としています。

数学コプロセッサはPCの必須要素の1つではなく、拒否することができます。以前は、多くのメーカーが経済的な理由でこれを行っていました。

ただし、(科学的または工学的計算のために)多くの数学的計算を実行する必要がある問題を解決する場合、PCのパフォーマンスを向上させるという問題を解決する必要がありました。

以前の場合、数学コプロセッサモジュールは別のチップとしてマザーボードにインストールされていましたが、最近のパーソナルコンピュータでは、元々中央プロセッサに組み込まれていたため、この形式でこのデバイスを使用する必要はありません。

コンピュータプロセッサに含まれているもの

その他のPCデバイス

パーソナルコンピュータは、複雑でよく調整されたシステムです。

コンピュータを構成する可能性のあるすべてのデバイスを簡単にリストすることは不可能です。

プロセッサに加えて、PCには次のものも含まれています。

  • CPUコネクタ付きのマザーボード。
  • ハードディスクドライブとフロッピーディスク。
  • 電源;
  • ランダム・アクセス・メモリ;
  • コンパクトディスクとDVDディスク上のドライブ。
  • 追加デバイス用のコネクタ(ポート)など。

さらに、次のようなさまざまな周辺機器が使用されます。

  • コンピューターのマウス;
  • キーボード;
  • マイク。
  • スピーカーなど

コンピュータに含まれるすべての可能なデバイスは

これで、考えられるすべてのデバイスがわかりました。コンピュータを構成するものは、プロセッサによって制御される複雑なシステムの一部です。 PCの動作は通常の機能に依存するため、その役割を過大評価することはできません。現時点では、専門家は、今後数十年で、プロセッサの重要な部分が大幅に変更されると予測しています。これは、技術プロセスが時代遅れになり、通常のPCが量子コンピューターや生物コンピューターなどに置き換わるという事実によるものです。

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