Шта је ЦПУ и шта ради?

Најважнији део вашег рачунара, ако бисте морали да изаберете само један, била би централна процесорска јединица (ЦПУ). То је примарно чвориште (или „мозак“) и обрађује упутства која потичу из програма, оперативног система или других компоненти на рачунару.

1 и 0

Захваљујући моћнијим процесорима, од једва смо успели да прикажемо слику на екрану рачунара, прешли смо на Нетфлик, видео ћаскање, стримовање и све реалистичније видео игре.

ЦПУ је чудо од инжењерства, али у основи се и даље ослања на основни концепт тумачења бинарних сигнала (1 и 0). Сада је разлика у томе што, уместо да читају бушилице или обрађују упутства са комплетима вакуумских цеви, савремени процесори користе мале транзисторе за креирање ТикТок видео снимака или попуњавање бројева у прорачунској табели.

Основе ЦПУ-а

Производња процесора је компликована. Важно је да сваки процесор има силицијум (било један комад или неколико) у коме се налазе милијарде микроскопских транзистора.

Као што смо раније алудирали, ови транзистори користе низ електричних сигнала (струја „укључена“ и струја „искључена“) да представљају бинарни код машине, састављен од 1 и 0. Будући да је толико много ових транзистора, ЦПУ могу обављати све сложеније задатке већом брзином него раније.

Бројање транзистора не значи нужно да ће ЦПУ бити бржи. Међутим, то је и даље основни разлог зашто телефон који носите у џепу има далеко већу рачунарску снагу него што је то можда имала цела планета када смо први пут отишли ​​на Месец.

Пре него што кренемо даље према концептуалној лествици ЦПУ-а, хајде да разговарамо о томе како ЦПУ извршава упутства заснована на машинском коду, који се назива „сет инструкција“. ЦПУ различитих компанија могу имати различите скупове инструкција, али не увек.

На пример, већина Виндовс рачунара и тренутни Мац процесори користе скуп упутстава к86-64, без обзира да ли су Интел или АМД ЦПУ. Мац рачунари који ће дебитовати крајем 2020. године, имаће АРМ засноване процесоре, који користе другачији сет инструкција. Постоји и мали број Виндовс 10 рачунара који користе АРМ процесоре.

ПОВЕЗАН:Шта је бинарно и зашто га рачунари користе?

Језгра, кеш меморија и графика

Сада, погледајмо сам силицијум. Горњи дијаграм је из Интелове белешке објављене 2014. о компанијиној ЦПУ архитектури за Цоре и7-4770С. Ово је само пример како изгледа један процесор - други процесори имају другачији распоред.

Видимо да је ово четворојезгрени процесор. Било је време када је ЦПУ имао само једно језгро. Сада када имамо више језгара, они обрађују упутства много брже. Језгра такође могу имати нешто што се назива хипер-навојем или симултаним више-навојем (СМТ), што чини једно језгро рачунару као два. Ово, као што можда претпостављате, још више убрзава обраду.

Језгра на овом дијаграму деле нешто што се зове Л3 кеш меморија. Ово је облик уграђене меморије унутар ЦПУ-а. ЦПУ такође имају Л1 и Л2 кеш меморије садржане у сваком језгру, као и регистре, који су облик меморије на ниском нивоу. Ако желите да разумете разлике између регистара, кеша и системске РАМ-а, погледајте овај одговор на СтацкЕкцханге-у.

Горе приказани ЦПУ такође садржи системски агент, контролер меморије и друге делове силицијума који управљају информацијама које улазе и излазе из ЦПУ-а.

На крају, ту је и уграђена графика процесора која генерише све оне дивне визуелне елементе које видите на екрану. Не садрже сви процесори сопствене графичке могућности. На пример, АМД Зен столни процесори захтевају дискретну графичку картицу да би приказали било шта на екрану. Неки процесори Интел Цоре за радну површину такође не укључују уграђену графику.

ЦПУ на матичној плочи

Сад кад смо погледали шта се дешава испод хаубе ЦПУ-а, погледајмо како се он интегрише са остатком вашег рачунара. ЦПУ се налази у такозваној утичници на матичној плочи рачунара.

Једном када се стави у утичницу, други делови рачунара могу се повезати на ЦПУ путем нечега што се назива „магистрала“. На пример, РАМ се повезује са процесором преко сопствене магистрале, док многе компоненте рачунара користе одређену врсту магистрале, која се назива „ПЦИе“.

Свака ЦПУ има скуп „ПЦИе трака“ које може да користи. На пример, АМД-ови Зен 2 ЦПУ имају 24 траке које се директно повезују са ЦПУ-ом. Произвођачи матичних плоча тада деле те траке уз помоћ АМД-ових смерница.

На пример, 16 трака се обично користи за утор за к16 графичку картицу. Затим, постоје четири траке за складиштење, као што је један брзи уређај за складиштење, попут М.2 ССД-а. Ове четири траке се такође могу раздвојити. Двије траке би се могле користити за М.2 ССД, а двије за спорији САТА погон, попут тврдог диска или 2,5-инчног ССД-а.

То је 20 трака, док су остале четири резервисане за чипсет, који је комуникациони центар и контролер саобраћаја за матичну плочу. Чипсет тада има свој сет магистралних веза, што омогућава додавање још више компонената на рачунар. Као што сте могли очекивати, компоненте са бољим перформансама имају директнију везу са процесором.

Као што видите, ЦПУ обавља већину обраде инструкција, а понекад чак и графика ради (ако је направљена за то). Међутим, ЦПУ није једини начин за обраду упутстава. Остале компоненте, попут графичке картице, имају своје могућности обраде на броду. ГПУ такође користи сопствене могућности обраде за рад са ЦПУ-ом и покретање игара или извршавање других графички интензивних задатака.

Велика разлика је у томе што се компонентни процесори граде са одређеним задацима на уму. ЦПУ је, међутим, уређај опште намене који може да изврши било који рачунски задатак који се од њега тражи. Због тога ЦПУ највише влада унутар вашег рачунара, а остатак система се ослања на то да функционише.