Разделы вопросов
1177

Что такое процессор?

Эксперт
23

Процессор это интегральная электронная схема необходимая для выполнения вычислений в процессе работы персонального компьютера. Процессор выполняет арифметические, логические, операции ввода-вывода (I/O) и другие базовые инструкции, которые передаются из операционной системы (ОС). Большинство других процессов зависят от операций процессора.

Термины процессор, центральный процессор (ЦП) и микропроцессор обычно называют синонимами. В настоящее время большинство людей используют слово «процессор» как синоним слова «ЦП», это технически неверно, поскольку ЦП - это всего лишь один из процессоров внутри персонального компьютера (ПК).

Графический процессор (GPU) - это еще один процессор, и даже некоторые жёсткие диски технически способны выполнять некоторые вычисления.

Процессоры используются во многих современных электронных устройствах, включая ПК, смартфоны, планшеты и другие портативные устройства. Их цель - получать входные данные в виде программных инструкций и выполнять триллионы вычислений для обеспечения вывода, с которым будет взаимодействовать пользователь.

Процессор включает в себя блок арифметической логики и управления (CU), который измеряет возможности с точки зрения следующих аспектов:

  • Возможность обрабатывать инструкции в заданное время.
  • Максимальное количество бит/инструкций.
  • Относительная тактовая частота.

Каждый раз, когда на компьютере выполняется операция, например, когда файл изменяется или открывается приложение, процессор должен интерпретировать инструкции операционной системы или программного обеспечения. В зависимости от его возможностей, операции обработки могут быть быстрее или медленнее и иметь большое влияние на так называемую «скорость обработки» ЦП.

Каждый процессор состоит из одного или нескольких отдельных процессоров, называемых «ядрами». Каждое ядро ​​обрабатывает инструкции одной вычислительной задачи с определенной скоростью, определяемой как «тактовая частота» и измеряемой в гигагерцах (ГГц). Поскольку увеличение тактовой частоты сверх определенной точки стало технически слишком сложным, современные компьютеры имеют в своём составе несколько процессорных ядер (двухъядерные, четырехъядерные, шестиядерные, восьмиядерные и т. д.). Они работают вместе, чтобы обрабатывать инструкции и выполнять несколько задач одновременно.

Современные персональные и портативные компьютеры включают в себя отдельный процессор для обработки графики и отправки вывода результата на устройство отображения. Поскольку данный процессор, т.е. графический процессор, специально разработан для этой задачи, компьютеры могут более эффективно обрабатывать любые приложения, которые особенно требовательны к графике, например, компьютерные игры.

Процессор состоит из четырех основных элементов: арифметико-логического блока (ALU), блока с плавающей запятой (FPU), регистров и кэш-памяти. ALU и FPU выполняют базовые и расширенные арифметические и логические операции с числами, а затем результаты отправляются в регистры, в которых также хранятся инструкции. Кеши - это небольшие и быстрые запоминающие устройства, которые хранят копии данных для частого использования и действуют аналогично оперативной памяти (RAM).

ЦП выполняет свои операции через три основных этапа цикла команд: выборка, декодирование и выполнение.

Выборка: ЦП извлекает инструкции, обычно из ОЗУ.

Декодирование: декодер преобразует инструкцию в сигналы для других компонентов компьютера.

Выполнение: теперь декодированные инструкции отправляются каждому компоненту, чтобы можно было выполнить желаемую операцию.