Cum functioneaza microprocesoarele?

hedmasster
20 decembrie 2011

Computerul pe care il utilizati pentru a citi aceast articol utilizeaza un microprocesor care face posibil acest lucru. Microprocesorul este inima oricarui calculator normal, indiferent daca este vorba de un PC, un server sau un laptop. Microprocesorul pe care il utilizati ar putea fi un Pentium, un K6, un PowerPC, un Sparc sau oricare dintre multe alte marci si tipuri de microprocesoare, dar toate fac aproximativ acelasi lucru in aproximativ acelasi mod.


Un microprocesor – cunoscut ca CPU sau unitate centrala de procesare – este un motor de calcul complet, fabricat pe un singur cip. Primul microprocesor a fost Intel 4004, introdus in anul 1971. 4004 nu a fost foarte puternic – tot ce puteam face era o adunare sau o scadere si putea face numai 4 biti la un moment dat. Dar a fost uimitor faptul ca totul era facut de un singur cip. Inainte de 4004, inginerii construiau calculatoarele fie din colectii de chip-uri sau de la componente discrete (tranzistori cu fir la un moment dat). Un 4004 a fost primul procesor pentru calculatoarele portabile.

Daca v-ati intrebat vreodata ce face microprocesorul in calculatorul dumneavoastra, sau daca v-ati intrebat vreodata despre diferentele dintre tipurile de microprocesoare, ar fi bine sa cititi mai departe. In acest articol, veti invata cat de simplu, tehnica logica digitala permite unui computer sa-si faca treaba, indiferent daca joci vreun joc sau verificati ortografia intr-un document!

Pentru a intelege cum functioneaza un microprocesor, este util sa va uitati in interior si sa invatati despre logica folosita pentru a crea unul. In proces puteti invata, de asemenea, despre limbajul de asamblare – limba materna a unui microprocesor – si multe dintre lucrurile pe care inginerii le pot face pentru a spori viteza unui procesor.

Un microprocesor executa o colectie de instructiuni de la sistem care spune procesorului ce sa faca. Pe baza instructiunilor, un microprocesor face trei lucruri de baza:

  • Utilizand ALU(Unitatea Aritmetica/Logica) un microprocesor poate efectua operatii matematice precum adunare, scadere, inmultire si impartire.
  • Un microprocesor poate muta date dintr-o locatie a memoriei intr-alta.
  • Un microprocesor poate lua decizii si poate sari la un nou set de instructiuni pe baza acestor decizii.
  • S-ar putea fie lucruri foarte sofisticate pe care un microprocesor le face, dar acestea sunt cele trei activitati de baza. Urmatoarea diagrama arata un microprocesor extrem de simplu capabil de a face aceste trei lucruri:

    Un microprocesor are:

  • O adresa bus (care ar putea fi de 8, 16 sau 32 biti), care permite trimiterea unei adresese in memorie;
  • Un bus de date (care pot fi de 8, 16 sau 32 biti), care poate trimite date la memorie sau poate primi date din memorie;
  • O linie RD (citi) si WR (scrie) pentru a spune memoriei daca acesta doreste sa stabileasca sau sa obtina locatia adresei;
  • O linie clock, care permite impulsurile ceasului procesorului;
  • O linie care reseteaza contorul unui program la zero (sau orice altceva) si executia reporneste.
  • Acestea sunt componentele acestui microprocesor simplu:

  • Registre A, B, si C sunt realizate din flip-flops.
  • Adresa latch este la fel ca si registrele A, B si C.
  • Un program cu rol de contor cu capacitatea de a atribui valoarea 1 atunci când a spus sa faca acest lucru, si, de asemenea, 0 pentru a reseta la zero.
  • ALU ar putea fi la fel de simplu ca un sumator de 8 biti, sau ar putea fi capabil de a adauga, scadea, inmulti si imparti valori de 8-biti.
  • Exista sase cutii marcate „3-state” în diagrama. Acestea sunt buffere tri-state. Un buffer tri-stat nu poate trece un 1, un 0 sau sa-l deconecteze de tot. Un buffer tri-state permite iesiri multiple pentru a va conecta la un fir, dar numai unul dintre ei poate avea un 1 sau un 0 pe linie.
    Registrul de instructiuni si un decodor de instructiuni sunt responsabile pentru controlul tuturor celorlalte componente.

    In Sectiunea anterioara am vorbit despre bus-uri de adresa si de date, precum si liniile RD si WR. Aceste bus-uri si linii conecteaza fie la RAM sau ROM – în general, ambele. ROM inseamna memorie read-only. Un cip ROM-ul contine un anumit numar de biti. Bus-ul adresa spune cip-ului ROM care octet sa-l aceseze locul pe magistrala de date.

    RAM inseamna memoria cu acces aleator. RAM contine bytes informatii, si microprocesorul poate citi sau scrie la aicei octeti, în functie de ce a semnalat linia RD sau WR. O problema cu cipurile RAM de astazi este faptul ca pierd toate datele dupa ce este intrerupta energia. Acesta este motivul pentru care computerul are nevoie de ROM.

    Pe un PC, ROM-ul este numit BIOS (Basic Input/Output System). Când este pornit microprocesorul, începe sa execute instructiunile din BIOS. Instructiunile BIOS-ului fac lucruri cum ar fi testarea hardware-lor din sistem si apoi se duce la hard disk pentru a cauta sectorul de boot. Acest sector de boot este un alt program mic, iar BIOS-ul il stocheaza în memoria RAM, dupa citirea lui de pe disc. Apoi, microprocesorul începe sa execute instructiuni de pe sectorul de boot din memoria RAM. Sectorul de boot va spune microprocesorului sa preia altceva de pe hard disc în memoria RAM, dupa care microprocesorul executa, si asa mai departe. Acesta este modul în care microprocesorul se incarca si executa întregul sistem de operare.

    Numarul de tranzistori disponibili au un efect enorm asupra performantei unui procesor. Dupa cum ati putut vedea mai devreme, o instructiune tipica într-un procesor ca 8088 a avut nevoie de 15 cicluri de clock pentru a se executa. Datorita design-ului de multiplicare, acesta a avut nevoie de aproximativ 80 de cicluri doar pentru a face o multiplicare de 16-bit pe un CPU 8088.

    Procesoarele de 64 de biti au fost disponibile din 1992, si în secolul 21 au inceput sa devina mainstream. Atât Intel cat si AMD au introdus procesoare pe 64 de biti si Mac G5 a echipat un procesor cu 64 de biti. Procesoarele cu saizeci si patru de biti-au 64 de biti pe ALU, registre de 64-biti, busuri de 64 de biti si asa mai departe.

    Un motiv pentru care lumea are nevoie de procesoare pe 64 de biti este din cauza spatiillor de adrese extinse. Procesoarele de 32 biti sunt adesea constranse la un maxim de 2 GB sau 4 GB de RAM. Asta suna cam mult, dat fiind faptul ca majoritatea computerelor utilizeaza in prezent numai de la 256 MB la 512 MB de RAM. Cu toate acestea, o limita de 4 GB poate fi o problema grava pentru masinile de tip server si calculatoarele care ruleaza baze de date mari. Si chiar sistemele standard vor începe sa treaca limita de 2 GB sau 4 GB destul de repede daca tendintele actuale continua. Un cip de 64-biti nu are nici una din aceste constrangeri, deoarece un spatiu de 64-biti de adrese RAM este în esenta infinit pentru viitorul apropiat.

    Cu un bus de adresa pe 64 de biti, cu busuri de mare viteza pe placa de baza, sistemele pe 64 de biti ofera viteze mai mari de I/O (intrare / iesire) a unor componente cum ar fi unitati hard disk si placile video. Aceste caracteristici pot creste foarte mult performanta sistemului.

    Serverele pot beneficia cu siguranta de 64 de biti, dar ce putem spune despre utilizatorii normali? Dincolo de o solutie de RAM, nu este clar faptul ca un chip pe 64 de biti ofera „utilizatorilor normali” orice beneficii reale, tangibile in acest moment. Ele pot prelucra datele mai repede. Oameni care fac editare video si oamenii care fac editari fotografice cu imagini foarte mari au nevoie de acest tip de putere de calcul. Jocurile high-end vor putea fi folosite odata ce acestea sunt re-codate pentru a profita de caracteristici 64 de biti. Dar utilizatorul mediu care citeste e-mailul, navigheaza pe Internet si editeaza documente Word nu va avea nevoie de un astfel de procesor.

    About - hedmasster: Web developer , Web designer , Games reviewer . Pasionat de IT & Gaming , owner www.blasterzone.ro & www.graphicpedia.ro. Dacă aveţi nelămuriri în privinţa unor articole/tutoriale puteţi lăsa un comentariu şi în cel mai scurt timp vă voi răspunde.

    Displaying 16 Comments
    Spune-ti parerea

    1. […] Cum functioneaza microprocesoarele? […]

    2. […] Cum functioneaza microprocesoarele? […]

    3. […] desktop si laptop din ziua de azi contine un microprocesor ca unitate de procesare centrale. Procesorul este componenta hardware. Pentru a-si executa […]

    4. […] parte, datele de pe memoria RAM pot fi accesate în orice ordine.    Similar cu un procesor, un cip de memorie este un circuit integrat (IC) realizat din milioane de tranzistori si […]

    5. […] si software ale sistemului. Într-un computer desktop, aceste resurse includ lucruri cum ar fi procesorul, memoria si spatiul de pe disc si multe altele (pe un telefon mobil, ele includ tastatura, ecranul, […]

    6. […] cu HP Spectre, incape într-o carcasa cu grosimea mai mica de un inch), XPS 13 inmagazineaza cu un procesor Core i5, grafica Intel HD 3000, un SSD de 128 GB, 4 GB de memorie RAM, Bluetooth 3.0, tehnologiile […]

    7. […] cineva ce parere am despre procesorul intel i3 2100 stiind ca il folosesc de ceva timp . Eu zic ca procesorul Intel Sandy Bridge LGA1155 este fantastic. La prima vedere, I3-2100 pare un CPU usor. Nu prezinta […]

    8. […] program ruleaza pe calculator, acesta apeleaza un fisier, hard disk-ul ii preia bitii si le trimite procesorului la un moment dat. […]

    9. […] de sunet, video si de retea la o placa de baza.    Dar PCI are unele neajunsuri. Ca procesoare, placile video, placile de sunet si cele de retea au devenit mai rapide si mai puternice, PCI […]

    10. […] articulatiilor de lipire care tin procesorul intr-o bucata, precum si detaliile micro-fine de pe procesor in sine. Dar, aici sunt doua moduri de a privi problema: […]

    11. […] unitatile de procesare care cuprind procesorul si magistrala sistemului.    Fiecare procesor, care este o parte din placa de baza, efectueaza operatiunile de baza ale PCului la o anumita […]

    12. […] Ventilatoare sunt de obicei instalate pe partea de sus a unui radiator care conduce caldura de la procesor.    Ventilatoarele au o parte importanta printre multe alte operatiuni ale […]

    13. […] are limitari de prelucrare, in cazul in care prea multe dispozitive fac cereri pentru actiuni microprocesorului, procesorul se va supraincarca, astfel provocand blocarea […]

    14. […] generatie: Intel Core I3, I5 sau I7 . Despre cum functioneaza un procesor puteti afla in acest articol iar daca vrei sa iti faci o idee despre diferentele dintre cele trei tipuri de procesoare o poti […]

    15. Laurentiu spune:

      Buna ziua,

      Va rog, sa ma indrumati (pentru ca sunt afon in domeniu)sa achizitionez un desktop pentru fiul meu.
      Un buget orientativ ar fi pana in 1.400,00 lei.

      PC-ul va fi folosit numai pentru bussines (agentie de turism).
      Va multumesc mult.

    Lasa un comentariu

    XHTML: Poti folosi urmatoarele taguri: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>