CPU: co to za bestia i do czego jest nam potrzebna?

Podczas poszukiwania komputera, bez wątpienia zauważyłeś, że procesor ma dużą wagę w specyfikacji. W przeciwieństwie do płyty głównej, zasilacza lub karty graficznej, procesor jest odpowiedzialny za wszystkie te rzeczy. Tak, są to krytyczne elementy systemu, a dokonanie właściwego wyboru może zrobić ogromną różnicę. Jednak to właśnie procesor jest najważniejszym czynnikiem wpływającym na szybkość i szybkość reakcji komputera. Zobaczmy, co ten gadżet oznacza dla twojego komputera.

Więc procesor do czego służy? Aby rozpocząć, należy wyjąć procesor z systemu. W ten sposób komputer stanie się bezużyteczny. Czy teraz lepiej rozumiesz jego znaczenie? Ale najpierw przyjrzyjmy się bliżej temu zagadnieniu i dowiedzmy się, czym tak naprawdę jest procesor komputerowy.

Procesor komputerowy jest tym, na co wygląda.

CPU (lub centralna jednostka obliczeniowa) jest często określany jako "serce" i "mózg" komputera, odpowiednio. Tak długo, jak jednostka systemowa i urządzenia peryferyjne są z nim połączone, wszystkie one również funkcjonują. Przetwarzanie strumieni danych i kontrola funkcjonowania systemu to obowiązki tego komponentu. Jeśli nie działa on prawidłowo, nie należy się spieszyć. Może być potrzebna bateria do laptopa regeneracja.

Wikipedia ma bardziej dogłębne wyjaśnienie:

Centralna jednostka obliczeniowa (CPU) to element sprzętu komputerowego lub programowalny sterownik logiczny, który wykonuje instrukcje maszynowe (kod programu).

W rzeczywistości procesor wygląda jak kwadratowa płytka wielkości pudełka od zapałek, o grubości kilku milimetrów, z metalową pokrywą na górze (w wersjach desktopowych) i licznymi stykami na spodzie. Zamiast próbować wyjaśnić to słowami, spójrz na te zdjęcia:

Nawet tak podstawowe operacje jak dodanie dwóch cyfr czy zapisanie jednego megabajta danych wymagają instrukcji wydanej przez procesor przed ich wykonaniem. Aby wykonać którekolwiek z tych zadań, procesor musi zostać natychmiast wezwany. A co z trudniejszymi czynnościami, takimi jak granie w gry czy edycja wideo?

Poza tym, co powiedziałem wcześniej, procesory mogą również pełnić rolę karty graficznej. Na przykład, współczesne procesory zawierają dedykowane miejsce na kontroler wideo, który robi wszystko to, co musi robić pamięć wideo. Bądź sceptyczny wobec twierdzeń, że zintegrowane rdzenie graficzne mogą konkurować z kartami graficznymi na średnim rynku. Są one raczej alternatywą dla komputerów biurowych, gdzie mocna grafika nie jest wymagana, ale wciąż mogą zrobić tylko tyle z zębem czasu. Podstawową zaletą zintegrowanej grafiki jest oszczędność kosztów, która wynika z braku konieczności zakupu osobnej karty graficznej.

Co się dzieje, gdy uruchamiasz program?

W poprzedniej części opisaliśmy, czym jest procesor i do czego jest wykorzystywany. Teraz czas dowiedzieć się, jak to wszystko działa.

Czynności procesora można opisać następująco:

Jednostka sterująca procesora pobiera potrzebne informacje oraz zestaw instrukcji, które muszą być wykonane, z pamięci RAM, gdzie załadowana jest konkretna aplikacja (powiedzmy edytor tekstu). Wszystko to jest dostarczane do pamięci buforowej (cache) procesora.

Instrukcje są dostarczane do rejestrów, a wartości, które są przechowywane w pamięci podręcznej, są wysyłane do rejestrów (to takie komórki pamięci w procesorze). W rejestrach przechowywane są instrukcje, natomiast w rejestrach przechowywane są dane.

Gdy dane są odczytywane z rejestrów, jednostka arytmetyczno-logiczna (część procesora) przeprowadza na przychodzących danych konwersje arytmetyczne i logiczne przed wykonaniem odpowiednich instrukcji na liczbach wynikowych.

Wyniki uzupełniania i nieuzupełniania są rozdzielane do rejestrów, a pierwsza grupa trafia do pamięci podręcznej jednostki centralnej (CPU).

Pierwszą rzeczą, którą należy wiedzieć jest to, że istnieją dwa różne poziomy pamięci podręcznej: górny i dolny. Pamięć podręczna górnego poziomu przechowuje ostatnio otrzymane instrukcje i dane, podczas gdy pamięć podręczna dolnego poziomu przechowuje tylko te dane, które nie były wymagane do ukończenia obliczeń. Oto jak to działa: wszystkie dane są wysyłane z trzeciego poziomu pamięci podręcznej do drugiego poziomu pamięci podręcznej, a następnie otrzymuje je pamięć podręczna pierwszego poziomu, przy czym dane, które nie są już potrzebne, są wysyłane do najniższego poziomu.

Ostateczny wynik zostanie zapisany w pamięci RAM systemu po zakończeniu cyklu obliczeniowego, aby zwolnić miejsce w pamięci podręcznej procesora dla przyszłych operacji. Jeśli jednak pamięć buforowa jest pełna, wszelkie niewykorzystane dane zostaną przepuszczone do pamięci głównej lub najniższego poziomu pamięci podręcznej.