Kuidas arvutiprotsessor töötab. Kuidas protsessor töötab. Protsessor: seadme funktsioonid ja välimuse ajalugu

Peaaegu kõik teavad, et arvutis on kõigi "raud" komponentide peamine element keskseade. Kuid inimeste ring, kes kujutavad ette, kuidas protsessor töötab, on väga piiratud. Enamikul kasutajatel pole sellest aimugi. Ja isegi kui süsteem hakkab ootamatult "aeglustuma", arvavad paljud, et see protsessor ei tööta hästi, ega omista muid tegureid tähtsust. Olukorra täielikuks mõistmiseks kaaluge mõnda protsessori aspekti.

Mis on keskprotsessor?

Millest protsessor koosneb?

Kui räägime Inteli protsessori või selle konkurendi AMD tööpõhimõttest, peate vaatama, kuidas need kiibid on paigutatud. Esimene mikroprotsessor (muide, see oli Intelilt, mudel 4040) ilmus 1971. aastal. See suutis teha ainult kõige lihtsamaid liitmise ja lahutamise toiminguid ainult 4-bitise teabega, st sellel oli 4-bitine arhitektuur.

Kaasaegsed protsessorid, nagu ka esmasündinud, põhinevad transistoridel ja nende kiirus on palju suurem. Need on valmistatud fotolitograafia abil teatud arvust üksikutest räniplaatidest, mis moodustavad ühe kristalli, millesse on justkui trükitud transistorid. Skeem luuakse spetsiaalsel hajutatud booriioonidega kiirendil. Protsessorite sisestruktuuris on põhikomponentideks tuumad, siinid ja funktsionaalsed osakesed, mida nimetatakse versioonideks.

Peamised omadused

Nagu igale teisele seadmele, iseloomustavad protsessorit teatud parameetrid, mida protsessori tööpõhimõttele vastates ei saa tähelepanuta jätta. Esiteks on see:

Südamike arv;
niitide arv;
vahemälu suurus (sisemälu);
taktsagedus;
bussi kiirus.

Praegu keskendume kella kiirusele. Pole ime, et protsessorit nimetatakse arvuti südameks. Sarnaselt südamega töötab see pulsatsioonirežiimis teatud tsüklite arvuga sekundis. Kellasagedust mõõdetakse MHz või GHz. Mida kõrgem see on, seda rohkem toiminguid saab seade teha.

Millisel sagedusel protsessor töötab, saate teada selle deklareeritud omadustest või vaadata teavet jaotisest Kuid käskude töötlemise ajal võib sagedus muutuda ja kiirendamise (overlocking) ajal võib see tõusta äärmuslikesse piiridesse. Seega on deklareeritud vaid keskmine näitaja.

Tuumade arv on indikaator, mis määrab protsessori töötlemiskeskuste arvu (mitte segi ajada lõimedega - tuumade ja lõimede arv ei pruugi ühtida). Tänu sellele jaotusele on võimalik toiminguid ümber suunata teistele tuumadele, suurendades seeläbi üldist jõudlust.

Kuidas protsessor töötab: juhiste töötlemine

Nüüd natuke käivitatavate käskude struktuurist. Kui vaatate, kuidas protsessor töötab, peate selgelt aru saama, et igal juhisel on kaks komponenti - töö- ja operandi.

Operatsiooniosa näitab, mida arvutisüsteem parajasti tegema peaks, operand määrab, mille kallal protsessor töötama peaks. Lisaks võib protsessori tuum sisaldada kahte arvutuskeskust (konteinerid, lõimed), mis jagavad käsu täitmise mitmeks etapiks:

tootmine;
dekrüpteerimine;
käsu täitmine;
juurdepääs protsessori enda mälule
tulemuse salvestamine.

Tänapäeval kasutatakse eraldi vahemällu salvestamist kahe vahemälu taseme kasutamise näol, mis võimaldab vältida kahe või enama ühele mäluplokile juurdepääsu käskluse pealtkuulamist.

Käskude töötlemise tüübi järgi jagunevad protsessorid lineaarseteks (käskude täitmine nende kirjutamise järjekorras), tsüklilisteks ja hargnevateks (käskude täitmine pärast harutingimuste töötlemist).

Toimingud pooleli

Protsessorile määratud põhifunktsioonide hulgas on käivitatavate käskude või juhiste tähenduses kolm peamist ülesannet:

aritmeetika-loogilisel seadmel põhinevad matemaatilised tehted;
andmete (teabe) teisaldamine ühte tüüpi mälust teise;
otsuse tegemine käsu täitmise kohta ja selle alusel - valik lülituda üle muude käskude komplektide täitmisele.

Koostoime mäluga (ROM ja RAM)

Selle protsessi käigus tuleks märkida sellised komponendid nagu siin ja lugemis-/kirjutuskanal, mis on ühendatud salvestusseadmetega. ROM sisaldab püsivat baitide komplekti. Esiteks küsib aadressisiin ROM-ilt kindlat baiti, seejärel edastab selle andmesiini, misjärel muudab lugemiskanal oma olekut ja ROM annab nõutud baidi.

Kuid protsessorid ei saa mitte ainult RAM-ist andmeid lugeda, vaid ka neid kirjutada. Sel juhul kasutatakse kirjutuskanalit. Kuid kui vaadata, siis suures plaanis saaksid kaasaegsed arvutid teoreetiliselt ilma RAM-ita üldse hakkama, kuna tänapäevased mikrokontrollerid suudavad paigutada vajalikud andmebaidid otse protsessorikiibi enda mällu. Kuid te ei saa ilma ROM-ita hakkama.

Muuhulgas käivitub süsteem riistvara testrežiimist (BIOS-käsk) ja alles seejärel läheb juhtimine üle buutitavale operatsioonisüsteemile.

Kuidas kontrollida, kas protsessor töötab?

Vaatame nüüd protsessori tervise kontrollimise mõningaid aspekte. Tuleb selgelt aru saada, et kui protsessor ei töötaks, ei saaks arvuti allalaadimist üldse alustada.

Teine asi on see, kui soovite vaadata protsessori võimaluste kasutamise indikaatorit teatud hetkel. Seda saab teha tavalisest "Task Managerist" (mis tahes protsessi ees on näidatud, mitu protsenti protsessori koormusest see annab). Selle parameetri visuaalseks määramiseks saate kasutada jõudluse vahekaarti, kus muudatusi jälgitakse reaalajas. Täpsemaid valikuid saab vaadata spetsiaalsete programmide, näiteks CPU-Z abil.

Saate kasutada ka mitut protsessori tuuma, kasutades (msconfig) ja täpsemaid alglaadimisvalikuid.

Võimalikud probleemid

Lõpetuseks paar sõna probleemidest. Siin küsivad paljud kasutajad sageli, et miks protsessor töötab, kuid monitor ei lülitu sisse? Sellel olukorral pole keskprotsessoriga mingit pistmist. Fakt on see, et mis tahes arvuti sisselülitamisel testitakse kõigepealt graafikaadapterit ja alles seejärel kõike muud. Võib-olla peitub probleem just graafikakiibi protsessoris (kõigil kaasaegsetel videokiirenditel on oma graafikaprotsessorid).

Kuid inimkeha toimimise näitel tuleb mõista, et südameseiskumise korral sureb kogu keha. Nii on ka arvutitega. Protsessor ei tööta - kogu arvutisüsteem "sureb".

Tõenäoliselt märkasite arvutit valides ja selle omadusi uurides, et sellisele elemendile kui protsessorile omistatakse suurt tähtsust. Miks just temale, mitte mudelile, toiteallikale või? Jah, need on ka süsteemi olulised komponendid ja palju sõltub ka nende õigest valikust, kuid protsessori omadused mõjutavad otseselt ja suuremal määral arvuti kiirust ja jõudlust. Analüüsime selle seadme tähendust arvutis.

Ja alustame protsessori eemaldamisega süsteemiüksusest. Selle tulemusena arvuti ei tööta. Kas saate nüüd aru, mis rolli ta mängib? Kuid uurime seda probleemi üksikasjalikumalt ja uurime, mis on arvutiprotsessor.

Mis on arvutiprotsessor

Asi on selles, et keskprotsessor (täisnimi) on, nagu öeldakse, tõeline arvuti süda ja samal ajal ka aju. Töötamise ajal töötavad ka kõik muud süsteemiüksuse komponendid ja sellega ühendatud välisseadmed. See vastutab erinevate andmevoogude töötlemise eest ja reguleerib ka süsteemi osade tööd.

Tehnilisema määratluse leiate Vikipeediast:

Protsessor - elektroonikaplokk või integraallülitus (mikroprotsessor), mis täidab masinakäske (programmikood), arvuti riistvara põhiosa või programmeeritav loogikakontroller.

Elus näeb protsessor välja nagu väike, mõne millimeetri paksune tikutoosi suurune nelinurkne tahvel, mille ülemine osa on tavaliselt kaetud metallkattega (lauaversioonidel) ja põhjas on palju kontakte. Tegelikult, et mitte risti lüüa, vaadake järgmisi fotosid:

Ilma protsessori antud käsuta ei saa teha isegi sellist lihtsat toimingut nagu kahe numbri lisamine või ühe megabaidi info kirjutamine. Kõik see nõuab viivitamatut pöördumist protsessori poole. Mis puudutab keerukamaid ülesandeid, nagu mängu käivitamine või video töötlemine.

Ülaltoodud sõnadele tasub lisada, et protsessorid suudavad täita ka videokaardi funktsioone. Fakt on see, et tänapäevastes kiipides on koht videokontrolleri jaoks, mis täidab kõiki sellest vajalikke funktsioone ja kuidas see videomälu kasutab. Ei tasu arvata, et integreeritud graafikasüdamikud suudavad konkureerida vähemalt keskklassi videokaartidega, pigem on see võimalus kontorimasinate jaoks, kus võimsat graafikat pole vaja, aga midagi nõrka siiski hambusse tõmbavad. Integreeritud graafika peamine eelis on hind - lõppude lõpuks ei pea te ostma eraldi videokaarti ja see on märkimisväärne kokkuhoid.

Kuidas protsessor töötab

Eelmises lõigus sai lahti võetud, mis on protsessor ja miks seda vaja on. On aeg näha, kuidas see toimib.

CPU aktiivsust saab esitada järgmiste sündmuste jadaga:

RAM-ist, kuhu teatud programm on laaditud (oletame, et tekstiredaktor), hangib protsessori juhtplokk vajaliku info ja ka komplekti käske, mis tuleb täita. Kõik see läheb puhvermälu (vahemälu) CPU;
Vahemälust väljuv teave jaguneb kahte tüüpi: juhised ja väärtused , mis saadetakse registritesse (need on sellised mälurakud protsessoris). Esimesed lähevad käsuregistritesse ja teised andmeregistritesse;
Töödeldakse registrite andmeid aritmeetiline loogikaühik (osa CPU-st, mis teostab sissetulevate andmete aritmeetilisi ja loogilisi teisendusi), mis loeb neist teavet ja seejärel täidab saadud numbritele vajalikud käsud;
Saadud tulemused, mis on jagatud lõpetatud Ja lõpetamata , minge registritesse, kust esimene grupp saadetakse protsessori vahemällu;
Alustame seda lõiku tõsiasjaga, et vahemälu on kaks peamist taset: ülemine Ja madalam . Viimased saadud käsud ja arvutuste tegemiseks vajalikud andmed saadetakse ülemise taseme vahemällu, kasutamata jäänud aga madalama taseme vahemällu. See protsess käib järgmiselt – kogu info liigub vahemälu kolmandalt tasemelt teisele ja jõuab siis esimesele, praegu mittevajalike andmetega, mis saadetakse madalamale tasemele, kõik on vastupidi;
Arvutustsükli lõpus kirjutatakse lõpptulemus süsteemi RAM-i, et vabastada protsessori vahemälu uute toimingute jaoks. Aga võib juhtuda, et puhvermälu saab täis, siis lähevad kasutamata andmed RAM-i ehk vahemälu madalamale tasemele.

Ülaltoodud toimingute samm-sammulised sammud on protsessori töövoog ja vastus küsimusele - kuidas protsessor töötab.

Protsessorite tüübid ja nende peamised tootjad

Protsessoreid on mitut tüüpi nõrgast ühetuumalisest kuni võimsa mitmetuumaliseni. Alates mängimisest ja tööst kuni keskmiseni igas mõttes. Kuid on kaks peamist CPU leeri - AMD ja kuulus Intel. Need on kaks ettevõtet, mis toodavad turul kõige nõutumaid ja populaarsemaid mikroprotsessoreid. Peamine erinevus AMD ja Inteli toodete vahel pole mitte tuumade arv, vaid arhitektuur – sisemine struktuur. Iga konkurent pakub oma "sisekülgede" struktuuri, oma tüüpi protsessorit, mis erineb kardinaalselt konkurendist.

Iga osapoole toodetel on oma plussid ja miinused, soovitan nendega põgusalt tutvuda.

Inteli protsessorite eelised:

Väiksema energiatarbimisega;
Arendajad keskenduvad rohkem Intelile kui AMD-le;
Parem jõudlus mängudes;
Inteli protsessorite ühendamine RAM-iga on paremini teostatud kui AMD oma;
Ainult ühe programmi raames tehtavad toimingud (näiteks lahtipakkimine) lähevad paremini, AMD mängib selles osas.

Inteli protsessorite miinused:

Suurim miinus on hind. Teatud tootja protsessor on sageli suurusjärgu võrra suurem kui nende peamise konkurendi oma;
Jõudlus väheneb kahe või enama "raske" programmi kasutamisel;
Integreeritud graafika tuumad on halvemad kui AMD;

AMD protsessorite eelised:

Suurim pluss - Inteli suurim miinus - hind. Moodsate mängude tõmbamiseks võite osta AMD-lt hea keskklassi protsessori, mis on kindel 4 või võib-olla isegi 5, samas kui see maksab palju vähem kui konkurendi sarnane protsessor;
Piisav kvaliteedi ja hinna suhe;
Tagada süsteemi kvaliteet;
Võimalus protsessorit kiirendada, suurendades seeläbi selle võimsust 10-20%;
Integreeritud graafika tuumad ületavad Inteli.

AMD protsessorite miinused:

AMD protsessorid suhtlevad RAM-iga halvemini;
Rohkem energiatarve kui Intel;
Puhvermälu töö teisel ja kolmandal tasemel on madalama sagedusega;
Mängude jõudlus jääb konkurentidest maha;

Kuid hoolimata ülaltoodud eelistest ja puudustest, areneb iga ettevõte edasi, nende protsessorid muutuvad iga põlvkonnaga võimsamaks ning eelmise rea vigu võetakse arvesse ja parandatakse.

Protsessori peamised omadused

Uurisime, mis on arvutiprotsessor, kuidas see töötab. Tutvusime nende kahe peamise tüübiga, on aeg pöörata tähelepanu nende omadustele.

Nii et alustuseks loetleme need: kaubamärk, seeria, arhitektuur, konkreetse pesa tugi, protsessori taktsagedus, vahemälu, tuumade arv, energiatarve ja soojuse hajumine, integreeritud graafika. Vaatame nüüd selgitust:

Bränd – kes toodab protsessorit: AMD või Intel. Sellest valikust ei sõltu mitte ainult ostuhind ja jõudlus, nagu võis eeldada eelmisest jaotisest, vaid ka muude arvutikomponentide, eriti emaplaadi valik. Kuna AMD ja Inteli protsessoritel on erinev disain ja arhitektuur, ei ole võimalik teist installida ühte tüüpi protsessori jaoks mõeldud pesasse (pesa protsessori paigaldamiseks emaplaadile);
Seeria – mõlemad konkurendid jagavad oma tooted paljudeks tüüpideks ja alamliikideks. (AMD – Ryzen, FX, Intel-i5, i7);
Protsessori arhitektuur - tegelikult on protsessori siseorganid, igal protsessori tüübil on individuaalne arhitektuur. Omakorda võib ühe liigi jagada mitmeks alamliigiks;
Konkreetse pesa tugi on protsessori väga oluline omadus, kuna pesa ise on "pesa" emaplaadil protsessori ühendamiseks ja iga protsessori tüüp vajab vastavat pesa. Tegelikult oli sellest eespool juttu. Peate kas täpselt teadma, milline pesa teie emaplaadil asub, ja valima sellele protsessori või vastupidi (mis on õigem);
Kella kiirus on protsessori jõudluse üks olulisi näitajaid. Vastame küsimusele, mis on protsessori taktsagedus. Vastus sellele hirmuäratavale terminile on lihtne - ajaühikus tehtud toimingute maht, mõõdetuna megahertsides (MHz);
Vahemälu - otse protsessorisse installitud mälu, seda nimetatakse ka puhvermäluks, sellel on kaks taset - ülemine ja alumine. Esimene saab aktiivset teavet, teine - praegu kasutamata. Teabe hankimise protsess läheb kolmandalt tasemelt teisele ja seejärel esimesele, ebavajalik teave teeb tagasitee;
Tuumade arv - protsessoris võib olla üks kuni mitu. Sõltuvalt arvust nimetatakse protsessorit kahetuumaliseks, neljatuumaliseks jne. Vastavalt sellele sõltub võimsus nende arvust;
Energiatarbimine ja soojuse hajumine. Siin on kõik lihtne - mida rohkem protsessor energiat "sööb", seda rohkem soojust see eraldab, pöörake sellele elemendile tähelepanu, et valida sobiv jahuti jahuti ja toiteallikas.
Integreeritud graafika – AMD-l olid sellised arendused esmakordselt 2006. aastal, Intelil alates 2010. Esimesed näitavad paremaid tulemusi kui konkurendid. Kuid ikkagi pole ükski neist veel lipulaeva videokaartideni jõudnud.

järeldused

Nagu te juba aru saite, mängib arvuti keskseade süsteemis üliolulist rolli. Tänases artiklis oleme arutanud, mis on arvutiprotsessor, mis on protsessori sagedus, mis need on ja milleks need on. Kui palju erinevad CPU-d teistest, mis tüüpi protsessorid on. Rääkisime kahe konkureeriva kampaania toodete plussidest ja miinustest. Kuid see, milliste omadustega protsessor teie süsteemiüksuses on, on teie otsustada.

Head päeva!

Arvan, et peaaegu iga kasutaja, vähemalt vähese kogemusega, on kokku puutunud sarnase probleemiga: töötate ja töötate arvutiga ning siis hakkate märkama, et see reageerib kuidagi aeglaselt hiirenuppude, klaviatuuri vajutamisele, aeglustab ... .

Väga sageli on aeglase töö ja pidurite põhjuseks protsessori koormus, mõnikord ulatub see 100%-ni!

Selle probleemi lahendamine ei ole alati lihtne, eriti kuna CPU-d saab laadida ilma nähtava põhjuseta (st te ei pruugi käivitada ühtegi ressursimahukat programmi: mänge, videoredaktoreid jne).

Selles artiklis käsitlen toimingute jada, mida saab teha protsessori kasutamise eemaldamiseks ja arvuti normaalse jõudluse taastamiseks.

Esimene asi, mida proovida, on tuvastada protsess või programm, mis kasutab protsessorit. Nagu enamikul juhtudel juhtub: mõni programm (või mäng) käivitati, siis kasutaja lahkus sellest ja mänguga protsess jäi alles, mis laadib protsessori ...

Mis protsess, programm laadis protsessori

Kiireim viis CPU-d kasutava programmi kindlakstegemiseks on helistada Tegumihaldur(nupud: Ctrl+Shift+Esc ).

Avage tegumihalduris vahekaart "Protsessid" ja sortida rakendusi protsessori kasutuse järgi. Alloleval ekraanipildil on näha, et lõviosa CPU-st (~ 84%) sööb Firefoxi brauser (kuigi mul see isegi ei tööta...).

Kui teil on selline "peidetud" programm, saate selle kohe tegumihaldurist sulgeda (paremklõpsake sellel ...).

Märge

Windowsil on oma ressursimonitor, mida saab kasutada ka protsessori, mälu, ketta ja võrgukasutuse vaatamiseks. Sellele helistamiseks vajutage nuppe Win+R, seejärel tippige reale "Avatud" käsk resmon ja vajutage Sisenema .

Tähtis!

Mõnel juhul ei luba tegumihaldur teil protsessori koormuse põhjust arvutada. Muide, protsessorit saab laadida mitte 100%, vaid näiteks 20-50% ...

Kui tegumihaldur ei andnud kaalumiseks teavet, soovitan kasutada ühte utiliiti - Protsessiuurija(muide, asub Microsofti veebisaidil...).

Process Explorer (otsige pidurite "nähtamatut" põhjust)

Suurepärane programm, mis on mind rohkem kui korra aidanud! Selle peamine töösuund on näidata teile KÕIKI arvutis töötavaid protsesse ja programme (tõenäoliselt ei jäta keegi teda ...). Seega saate kindlalt kindlaks teha, milline protsess protsessorit tarbib.

Allolev ekraanipilt on väga paljastav:

süsteemi jõudeoleku protsess on mõõt süsteemi passiivsuse protsendina. Need. alloleva ekraani esimeses pooles - protsessor on peaaegu 95% jõude (täpselt nii see peakski olema, kui sellel on avatud paar programmi: brauser, pleier);
ja ekraani teises osas süsteemi jõudeoleku protsess on 65%, kuid riistvarakatkestused ja DPC-d kuni 20% (ja mõnikord isegi kuni 70-80%! See ei tohiks olla. Üldiselt ületavad katkestused (need on süsteemikatkestused) tavatöö ajal harva üle mõne protsendi! See on pidurite ja arvuti laadimise põhjus!
muide, väga sageli laadib süsteemi svchosts.exe protsess. Üldiselt on see süsteemne protsess, kuid on mitmeid viirusi, mis maskeerivad end selleks ja kehastavad seda. Allpool käsitleme küsimust, kuidas neid püüda ...

Process Explorer: ekraanipildi esimesel poolel - kõik on korras, teisel - protsessor on ~20% koormatud riistvaraliste katkestuste ja DPC-dega.

Kui protsessor laadib katkestusi

Kui probleem on seotud riistvarakatkestused ja DPC-d- siis suure tõenäosusega on probleemid seotud draiveritega. Täpsemalt, nende konfliktiga üksteisega ja veelgi tõenäolisemalt kokkusobimatusega teie Windowsi OS-iga. Pealegi, isegi kui teie Windowsi versioon on draiveri kirjelduses loetletud, ei ole see ühilduvuse 100% garantii.

Pöörake erilist tähelepanu draiveritele: videokaardid, kiibistiku matt. tahvlid, võrgukaart, Wi-Fi, helikaart. Soovitan mitu versiooni korraga alla laadida ja ükshaaval proovida.

Harvem on probleem seotud viirustega, veelgi harvemini välisseadmetega: printer, skanner, võrgukaardid jne.

Draiverite kontrollimine ja värskendamine

Vahel polegi nii lihtne oma arvutile/sülearvutile õigeid draivereid leida, kui esmapilgul tundub... Üldjuhul töötab uus draiveri versioon paremini kui vana (aga vahel on ka täpselt vastupidi). Kui teie protsessori kasutus on seotud riistvarakatkestused ja DPC-d- Ma soovitan:

proovige installida draiverid oma riistvaratootja ametlikult veebisaidilt. Tavaliselt nõuab see tootja kindlaksmääramist - selleks saate kasutada spetsiaalset. utiliidid arvuti omaduste määramiseks - ;
kui te ei leidnud saiti või ei suutnud tootjat kindlaks teha, võite proovida kasutada mõnda spetsiaalset. draiveri värskendamise utiliit:
Kui installimise ajal tekkis probleeme vana draiveri süsteemist eemaldamisega, soovitan seda juhist:

Et teada saada, kas teie süsteemis on seadmeid, mille jaoks pole draivereid - avage seadmehaldus . Selleks helistage menüüsse "Jookse"- nupud Win+R, sisenema devmgmt.msc(näide alloleval ekraanipildil).

Viiruste skaneerimine

Viirused - võivad olla millegi põhjuseks... Tavaliselt, kui protsessor on viiruste tõttu laaditud - võite leida mõne protsessi, mis laadib süsteemi. Enamasti on see protsess süsteemne: näiteks maskeerivad viirused end protsessina svchost.exe- isegi kogemustega kasutaja ei suuda reaalsete protsesside seas viirust kohe leida ja tuvastada (kuid seda faili arutatakse allpool) ...

Operatsioonisüsteemis Windows XP, 7: saate OS-i laadimisel (kohe pärast arvuti sisselülitamist) klahvi mitu korda vajutada. F8- ilmuma peaks "must" aken koos alglaadimisvalikute valikuga;
operatsioonisüsteemides Windows 8, 10: klõpsake Win+R, sisestage käsk msconfig. Edasi rubriigis valige Windows OS ja märkige üksuse kõrval olev ruut "Turvarežiim" . Salvestage sätted ja taaskäivitage arvuti (ekraanipilt allpool).

Ja juba turvarežiimist on soovitatav käivitada viirusekontroll. Selleks ei pea olema arvutisse installitud viirusetõrje - on olemas spetsiaalsed utiliidid, mida pole vaja installida.

Perifeeria seadmed

Kui probleemi pole veel leitud, soovitan proovida sülearvuti (arvuti) küljest lahti ühendada kõik mittevajalikud: printer, skanner, hiir jne.

Keskendun ka sellele seadmehaldus (täpsemalt draiverite peal). Võib-olla pole mõne välisseadme puhul draivereid süsteemi installitud ja hüüumärk on peal ...

Pöörake erilist tähelepanu vanadele seadmetele, mis võivad uues Windows OS-is töötada, kuid installisite neile "sunniviisiliselt" draiverid (näiteks võis Windows hoiatada, et allkirja ei olnud ja jätkasite installimist) ...

Üldjuhul on tegelikku süüdlast sel juhul üsna raske leida. Kui protsessor pole turvarežiimis laaditud, soovitan proovida välisseadmete draiverid ükshaaval eemaldada ja vaadata, kuidas koormus käitub.

Aitama! Kuidas eemaldada vanu või ekstra "küttepuid" -

Svchost.exe laadib protsessori - mis see on?

Väga sageli laadib protsessori faili svchost.exe- vähemalt nii ta ütleb. Tegumihaldur. Fakt on see, et see on teenuste laadimise põhiprotsess - see on jämedalt öeldes vajalik süsteemiprotsess, millest ei saa loobuda ...

Siin on kaks juhtumit:

viirused on sageli maskeeritud selle protsessina ja eristada tõeline svchost maskeerimisest - isegi kogenud kasutajad ei suuda seda alati teha;
päris svchost saab süsteemi laadida (teatud olukordades).

Kuidas teha kindlaks, milline svchost.exe fail on süsteemne ja milline mitte?

Selle käivitamisel peate minema menüüsse Teenindus-/protsessijuht (vt allpool olevat ekraanipilti). Järgmisena näete süsteemis KÕIKI protsesse - need tuleb sortida nime järgi (see on mugavam, mulle tundub ...).

Lõpptulemus on järgmine: kõik süsteemiprotsessid, millest AVZ teab, on märgistatud roheline värvi. Need. kui teil on loendis svchost must värvid - vaadake neid väga hoolikalt, need on suure tõenäosusega viiruslikud.

Muide, selle AVZ abil saate analüüsida kõiki muid kahtlaseid protsesse.

Keela Windowsi automaatvärskendused

Sageli svchost laadib protsessori automaatsete Windowsi värskenduste tõttu. Soovitan selle välja lülitada (selles pole midagi halba - vaid paar korda kuus kontrollite värskendusi käsitsi - 1-2 klõpsu hiirega ...).

Kõigepealt peate avama vahekaardi teenuseid. Kiireim viis seda teha on klõpsata nuppu WIN+R, sisenema services.msc ja vajutage Sisenema(nagu alloleval ekraanipildil).

käivitamise tüüp määrake "Keelatud";
ja klõpsake nuppu "Stopp".

Salvestage seaded ja taaskäivitage arvuti.

Kas esineb ülekuumenemist? CPU temperatuuri kontroll

Protsessori koormuse võimalik põhjus võib olla ülekuumenemine. Pealegi, kui teiega oli varem kõik korras, ei tähenda see sugugi, et nüüd ei saaks see üle kuumeneda.

Kõige tavalisem ülekuumenemise põhjus on:

tolm(eriti kui süsteemiüksust pole sellest pikka aega puhastatud). Tolm unustab ventilatsiooniavad, õhk hakkab seadme korpuses halvasti ringlema – ja protsessorist tulev kuum õhk jääb paigale ning temperatuur hakkab tõusma.
Lihtsaim viis tolmust lahti saada- avage süsteemiploki kaas ja puhuge tolm tolmuimejaga välja (tagurpidi režiimi sisselülitamine). kõik on keerulisem - kui te pole seda kunagi varem lahti võtnud, siis soovitan spetsialistidele anda ...
kõrge toatemperatuur . Tavaliselt juhtub see suvel kuuma ilmaga, kui temperatuur akna taga võib oluliselt tõusta. Sel juhul saate avada süsteemiüksuse külgkatte ja suunata tavapärase ventilaatori selle suunas. Sülearvutite jaoks on olemas spetsiaalsed jahutuspadjad.
katkine jahuti (või ta võib olla ka tolmuga ummistunud). Nõuanne on siin lihtne: asendage või puhastage.

Aitama!

Ülekuumenemist kahtlustavad märgid:

arvuti (sülearvuti) hakkab külmuma, võib ilmuda sinine ekraan, äkiline taaskäivitamine või seiskamine;
jahuti tugev sumin – see on eriti märgatav sülearvutite puhul. Vasakule poolele (kus sülearvutitel tavaliselt on ventilatsiooniavad) lähemale jõudes võib ka su käsi tunda kuuma õhu eraldumist, vahel ei kannata seda isegi ☝.
erinevate rakenduste krahh koos vigadega.

Protsessori temperatuuri väljaselgitamiseks- Arvuti omaduste määramiseks soovitan kasutada mõnda utiliiti. Näiteks mulle meeldivad Speccy ja Aida 64. Protsessori temperatuuri ekraanipilti näete allpool Speccyst (t=49 °C, Celsiuse kraadid).

Milline peaks olema protsessori temperatuur?

Väga populaarne küsimus, millele ei saa üheselt vastata. Fakt on see, et erinevatel tootjatel on erinevad kriitilised temperatuurid.

Värskendus 1.10.19 seisuga.

Inteli protsessori temperatuur: kuidas seda leida; kumba peetakse normaalseks ja milline kuumeneb üle -

Personaalarvuti jaoks

Üldiselt on ideaalne võimalus vaadata oma protsessori mudelit ja avada tootja veebisait: sellel on alati märgitud kriitilised temperatuurid.

Üldiselt võib öelda, et kui teie protsessori temperatuur on kuni 40 ° C (Celsiuse kraadi), siis on sellega kõik korras, jahutussüsteem tuleb toime. Temperatuur üle 50°C – võib viidata probleemidele jahutussüsteemis (või suurele tolmukogusele). Kõik üle 60 kraadi tuleb hoolikalt uurida ja võtta kasutusele meetmed: puhastada tolmust, paigaldada lisajahutid (või vahetada vanad välja).

Sülearvuti jaoks

Sülearvutite osas on riba siin mõnevõrra erinev. Kuna sülearvutis on ruumi vähe, kuumenevad siinsed protsessorid kõrgemalt. Näiteks pole haruldane, et paljude protsessorite koormuse juures jääb töötemperatuur 70-80°C kanti (eriti mängumudelite puhul).

Tühikäigul on see riba tavaliselt umbes 40–50 °C. Üldiselt tasub muretsema hakata (enamiku moodsate sülearvutite puhul), kui protsessori temperatuur tõuseb üle 75-80°C (Vähemalt selgitage, kas see on teie seadme jaoks normaalne).

Enamasti saavutatakse selline kõrge temperatuur mängude, toimetajate ja muude raskete rakenduste käivitamisel.

Muide, paljud kogenud kasutajad (ja mõned spetsialistid) kordavad tänapäevaste sülearvutite jaoks kriitilist 105 °C. Ma ütlen seda, sülearvuti saab ja töötab temperatuuril 90–95 ° C ja isegi võib-olla 100 ° C juures - kuid põhiküsimus on: kui palju? Üldiselt on see teema paljude jaoks vaieldav ...

Viimane näpunäide. Mõnikord on protsessori suure koormuse ja arvuti aeglustumise põhjuste leidmine ja kõrvaldamine üsna tüütu ja mitte lihtne ülesanne.

Tööriist on lihtsam kui masin. Sageli töödeldakse tööriista käsitsi ja masinat juhib aurujõud või loom.

Charles Babbage

Arvutit võib nimetada ka masinaks, kuid sellel on aurujõu asemel elekter. Kuid programmeerimine on muutnud arvuti sama lihtsaks kui kõik tööriistad.

Protsessor on iga arvuti süda/aju. Selle põhieesmärk on aritmeetilised ja loogilised tehted ning enne protsessori loodusesse sukeldumist peate mõistma selle põhikomponente ja nende toimimist.

Protsessori kaks peamist komponenti

Juhtseade

Juhtseade (CU) aitab protsessoril juhtida ja täita juhiseid. CU ütleb komponentidele täpselt, mida teha. Vastavalt juhistele koordineerub see arvuti teiste osadega, sealhulgas teise põhikomponendiga - aritmeetilise loogikaüksusega (ALU). Kõik juhised tulevad esmalt juhtseadmesse.

CU juurutamist on kahte tüüpi:

CU kõval loogikal(Inglise juhtmega juhtseadmed). Töö iseloomu määrab sisemine elektriline struktuur - trükkplaadi või kristalli seade. Seetõttu on sellise juhtseadme muutmine ilma füüsilise sekkumiseta võimatu.
CU mikroprogrammi juhtimisega(Inglise mikroprogrammeeritavad juhtseadmed). Saab programmeerida teatud eesmärkidel. Tarkvaraosa salvestatakse CU mällu.

Kõva loogikaga CU on kiirem, kuid mikroprogrammiga juhitav CU on paindlikuma funktsionaalsusega.

Aritmeetiline loogikaühik

Kummalisel kombel teeb see seade kõiki aritmeetilisi ja loogilisi operatsioone, nagu liitmine, lahutamine, loogiline VÕI jne. ALU koosneb loogikaelementidest, mis neid toiminguid teostavad.

Enamikul loogikaväravatel on kaks sisendit ja üks väljund.

Allpool on poolliitja ahel, millel on kaks sisendit ja kaks väljundit. A ja B on siin sisendid, S on väljund, C on edastamine (kõige olulisema bitini).

Aritmeetilise poolliitja skeem

Infosalvestus – registrid ja mälu

Nagu varem mainitud, täidab protsessor talle tulevad käsud. Käsud töötavad enamikul juhtudel andmetega, mis võivad olla vahepealsed, sisend või väljund. Kõik need andmed koos juhistega salvestatakse registritesse ja mällu.

Registrid

Register on väikseim andmemälu asukoht. Registrid koosnevad plätudest (inglise keeles latch/flip-flops). Trigerid koosnevad omakorda loogilistest elementidest ja võivad salvestada 1 biti informatsiooni.

Märge. tõlge Päästikud võivad olla sünkroonsed või asünkroonsed. Asünkroonsed võivad oma olekut igal ajal muuta ja sünkroonsed ainult sünkroonimissisendi positiivse / negatiivse serva ajal.

Vastavalt oma funktsionaalsele eesmärgile jagunevad päästikud mitmeks rühmaks:

RS-flip-flop: salvestab oma oleku mõlemas sisendis nulltasemel ja muudab seda, kui see on ühes sisendis seatud ühele (Lähtesta / Määra - Lähtestamine / Installimine).
JK-flip-flop: identne RS-flip-flopiga, välja arvatud see, et kui ühte rakendatakse kahele sisendile korraga, muudab flip-flop oma oleku vastupidiseks (loendusrežiim).
T-flip-flop: muudab oma olekut igal kellatsüklil oma ühe sisendiga ümber.
D-flip-flop: jätab meelde sisendi oleku sünkroonimise ajal. Asünkroonsetel D-flip-flopidel pole tähendust.

RAM ei sobi vaheandmete salvestamiseks, kuna see aeglustab protsessorit. Vaheandmed saadetakse bussis asuvatesse registritesse. Nad võivad salvestada käske, väljundandmeid ja isegi mälurakkude aadresse.

RS-flip-flopi tööpõhimõte

Mälu (RAM)

RAM (random access memory, eng. RAM) on suur rühm neidsamu registreid, mis on omavahel ühendatud. Sellise salvestusruumi mälu on ebastabiilne ja andmed sealt kaovad, kui toide välja lülitada. RAM võtab selle mälukoha aadressi, kuhu andmed tuleb paigutada, andmed ise ja kirjutus-/lugemislipu, mis aktiveerib trigerid.

Märge. tõlge RAM on staatiline ja dünaamiline – vastavalt SRAM ja DRAM. Staatilises mälus on rakud flip-flops ja dünaamilises mälus kondensaatorid. SRAM on kiirem ja DRAM odavam.

Käsud (juhised)

Käsud on tegelikud toimingud, mida arvuti peab tegema. Neid on mitut tüüpi:

Aritmeetika: liitmine, lahutamine, korrutamine jne.
ajurünnak: AND (loogiline korrutamine/konjunktsioon), VÕI (loogiline liitmine/lahutus), eitus jne.
Informatiivne: teisaldamine , sisend , väljund , laadimine ja salvestamine .
Hüppamiskäsud: lähen , kui ... lähen , helista ja tule tagasi .
Stop käsk:peatus.

Märge. tõlge Tegelikult saab kõiki ALU aritmeetilisi tehteid luua vaid kahest: liitmisest ja nihutamisest. Kuid mida rohkem elementaarseid toiminguid ALU toetab, seda kiirem see on.

Juhised antakse arvutile assemblerkeeles või genereeritakse kõrgetasemelise keelekompilaatori poolt.

Protsessoris realiseeritakse juhised riistvaras. Ühe tsükli jooksul suudab ühetuumaline protsessor täita ühe elementaarse (põhi)käsu.

Käskude rühma nimetatakse tavaliselt käsukomplektiks.

Protsessori kell

Arvuti kiiruse määrab selle protsessori taktsagedus. Kellasagedus - tsüklite arv (vastavalt ja käivitatavad käsud) sekundis.

Praeguste protsessorite sagedust mõõdetakse GHz-des (gigahertsides). 1 GHz = 10⁹ Hz – üks miljard toimingut sekundis.

Programmi täitmise aja vähendamiseks peate seda kas optimeerima (vähendama) või suurendama taktsagedust. Mõnel protsessoril on võimalus sagedust suurendada (protsessori ülekiirendamine), kuid sellised toimingud mõjutavad protsessorit füüsiliselt ning põhjustavad sageli ülekuumenemist ja rikkeid.

Juhiste täitmine

Juhised salvestatakse RAM-i järjestikuses järjekorras. Hüpoteetilise protsessori puhul koosneb käsk opkoodist ja mälu/registri aadressist. Juhtseadme sees on kaks käsuregistrit, millesse laetakse käsukood ja hetkel täidetava käsu aadress. Protsessoril on ka lisaregistrid, mis salvestavad viimased 4 bitti täidetud käske.

Allpool on näide käskude komplektist, mis summeerib kaks numbrit:

LOAD_A 8 . See käsk salvestab andmed RAM-i, näiteks<1100 1000>. Esimesed 4 bitti on opkood. See on tema, kes määrab juhise. Need andmed paigutatakse CU käsuregistritesse. Käsk dekodeeritakse käsuks load_A - sisestage andmed 1000 (käsu viimased 4 bitti) registrisse A .
LOAD_B 2 . Olukord on sarnane eelmisega. See asetab numbri 2 (0010) registrisse B.
LISA B A . Käsk liidab kaks numbrit (täpsemalt lisab registri B väärtuse registrisse A). CU käsib ALU-l sooritada summaoperatsioon ja asetada tulemus tagasi registrisse A.
STORE_A 23 . Registri A väärtuse salvestame mälukohta 23 .

Need on kahe numbri lisamiseks vajalikud toimingud.

Rehv

Kõik andmed protsessori, registrite, mälu ja I/O seadmete (sisend/väljundseadmed) vahel edastatakse siinide kaudu. Äsja töödeldud andmete mällu laadimiseks paneb protsessor aadressi aadressi siinile ja andmed andmesiini. Seejärel tuleb anda luba juhtsiinile kirjutamiseks.

Vahemälu

Protsessoril on mehhanism käskude vahemällu salvestamiseks. Nagu varem teada saime, suudab protsessor täita miljardeid juhiseid sekundis. Seega, kui iga käsk oleks salvestatud RAM-i, võtaks selle sealt eemaldamine rohkem aega kui töötlemine. Seetõttu salvestab protsessor töö kiirendamiseks osa juhiseid ja andmeid vahemällu.

Kui vahemälus ja mälus olevad andmed ei ühti, märgitakse need määrdunud bittidega.

Juhendi voog

Kaasaegsed protsessorid suudavad paralleelselt töödelda mitut käsku. Kui üks käsk on dekodeerimisetapis, võib protsessoril olla aega teise juhise vastuvõtmiseks.

See lahendus sobib aga ainult neile juhistele, mis üksteisest ei sõltu.

Kui protsessor on mitmetuumaline, tähendab see, et sellel on tegelikult mitu eraldi protsessorit, millel on mõned jagatud ressursid, näiteks vahemälu.

Loed neid ridu nutitelefonist, tahvelarvutist või arvutist. Kõik need seadmed põhinevad mikroprotsessoril. Mikroprotsessor on iga arvutiseadme "süda". Mikroprotsessoreid on mitut tüüpi, kuid need kõik täidavad samu ülesandeid. Täna räägime sellest, kuidas protsessor töötab ja milliseid ülesandeid see täidab. Esmapilgul tundub see kõik ilmselge. Kuid paljud kasutajad oleksid huvitatud oma teadmiste süvendamisest kõige olulisemast komponendist, mis arvuti tööle paneb. Saame teada, kuidas lihtsal digiloogikal põhinev tehnoloogia võimaldab Sinu arvutil mitte ainult matemaatilisi ülesandeid lahendada, vaid olla ka meelelahutuskeskus. Kuidas muudetakse ainult kaks numbrit – üks ja null – värvilisteks mängudeks ja filmideks? Paljud inimesed on seda küsimust endalt korduvalt küsinud ja saavad hea meelega sellele vastuse. Lõppude lõpuks on isegi meie hiljutise AMD Jaguari protsessori keskmes, millel põhinevad uusimad mängukonsoolid, sama iidne loogika.

Ingliskeelses kirjanduses nimetatakse mikroprotsessorit sageli CPU-ks (keskprotsessor, [üksik] keskprotsessor). Selle nime põhjus peitub selles, et kaasaegne protsessor on üks kiip. Esimese mikroprotsessori inimkonna ajaloos lõi Intel Corporation juba 1971. aastal.

Inteli roll mikroprotsessorite tööstuse ajaloos

Me räägime mudelist Intel 4004. See ei olnud võimas ja suutis teha ainult liitmist ja lahutamist. Samal ajal suutis see töödelda ainult nelja bitti teavet (see tähendab, et see oli 4-bitine). Kuid oma aja kohta oli selle ilmumine märkimisväärne sündmus. Kogu protsessor mahtus ju ühte kiibi. Enne Intel 4004 tulekut põhinesid arvutid tervel kiipide või diskreetsete komponentide (transistoride) komplektil. 4004 mikroprotsessor oli ühe esimestest kaasaskantavatest kalkulaatoritest aluseks.

Esimene koduarvutite mikroprotsessor oli 1974. aastal turule toodud Intel 8080. Kogu 8-bitise arvuti arvutusvõimsus oli paigutatud ühte kiipi. Kuid Intel 8088 protsessori väljakuulutamine oli tõesti oluline. See ilmus 1979. aastal ja alates 1981. aastast on seda kasutatud esimestes masstootmises personaalarvutites IBM PC.

Edasi hakkasid protsessorid arenema ja jõudu omandama. Kõik, kes vähegi mikroprotsessorite tööstuse ajalooga kursis on, mäletavad, et 8088 asendati 80286-ga. Siis tuli pööre 80386-le, millele järgnes 80486. Siis oli Pentiumeid mitu põlvkonda: Pentium, Pentium II, III ja Pentium 4. Kõik see "Intel" protsessorid põhinevad 8088 põhidisainil. Need olid tagasiühilduvad. See tähendab, et Pentium 4 suutis töödelda mis tahes koodijuppi 8088 jaoks, kuid tegi seda umbes viis tuhat korda suurema kiirusega. Sellest ajast pole möödunud nii palju aastaid, kuid vahetunud on veel mitu mikroprotsessorite põlvkonda.

Alates 2004. aastast on Intel pakkunud mitmetuumalisi protsessoreid. Neis kasutatavate transistoride arv on kasvanud miljonite võrra. Kuid isegi praegu järgib protsessor üldreegleid, mis loodi varajaste kiipide jaoks. Tabel kajastab Inteli mikroprotsessorite ajalugu kuni 2004. aastani (kaasa arvatud). Teeme mõned täpsustused, mida selles kajastatud näitajad tähendavad:

Nimi (Nimi). Protsessori mudel
Kuupäev (kuupäev). Aasta, mil protsessor esmakordselt kasutusele võeti. Paljusid protsessoreid tutvustati mitu korda, iga kord, kui nende taktsagedust suurendati. Seega võis kiibi järgmisest modifikatsioonist uuesti välja kuulutada isegi mitu aastat pärast selle esimese versiooni turuletulekut.
Transistorid (transistoride arv). Transistoride arv kiibis. Näete, et see arv on pidevalt kasvanud
Mikronites (laius mikronites). Üks mikron võrdub ühe miljondiku meetriga. Selle indikaatori väärtuse määrab kiibi kõige õhema traadi paksus. Võrdluseks, inimese juuksekarva paksus on 100 mikronit.
Kella kiirus. Maksimaalne protsessori kiirus
andmete laius. Protsessori aritmeetilise loogikaüksuse (ALU, ALU) bitness. 8-bitine ALU saab liita, lahutada, korrutada ja teha muid toiminguid kahe 8-bitise arvuga. 32-bitine ALU saab töötada 32-bitiste numbritega. Kahe 32-bitise numbri lisamiseks peab kaheksabitine ALU täitma neli käsku. 32-bitine ALU saab selle ülesandega hakkama ühe käsuga. Paljudel (kuid mitte kõigil) juhtudel on välise andmesiini laius sama, mis ALU "bitness". 8088 protsessoril oli 16-bitine ALU, kuid 8-bitine siin. Hilisi Pentiumeid iseloomustas olukord, kus siin oli juba 64-bitine ja ALU veel 32-bitine.
MIPS (miljon juhist sekundis). Võimaldab ligikaudselt hinnata protsessori jõudlust. Kaasaegsed täidavad nii palju erinevaid ülesandeid, et see indikaator on kaotanud oma esialgse väärtuse ja seda saab kasutada peamiselt mitme protsessori töötlemisvõimsuse võrdlemiseks (nagu selles tabelis)

On otsene seos taktsageduse, aga ka transistoride arvu ja protsessori ühes sekundis sooritatavate toimingute arvu vahel. Näiteks 8088 protsessori taktsagedus ulatus 5 MHz-ni ja jõudlus: vaid 0,33 miljonit toimingut sekundis. See tähendab, et ühe käsu täitmine nõudis umbes 15 protsessori tsüklit. 2004. aastal suutsid protsessorid täita juba kaks käsku taktitsükli kohta. Selle täiuse tagas kiibis olevate protsessorite arvu suurendamine.

Kiipi nimetatakse ka integraallülituseks (või lihtsalt mikrokiibiks). Enamasti on see väike ja õhuke räniplaat, millesse transistorid on "jäljendatud". Kahe ja poole sentimeetri pikkune kiip võib sisaldada kümneid miljoneid transistore. Lihtsamad protsessorid võivad olla ruudud, mille külg on vaid paar millimeetrit. Ja sellest suurusest piisab mitme tuhande transistori jaoks.

mikroprotsessori loogika

Mikroprotsessori toimimise mõistmiseks peaksite uurima selle loogikat, millel see põhineb, ja tutvuma montaažikeelega. See on mikroprotsessori emakeel.

Mikroprotsessor on võimeline täitma teatud masinakäske (käske). Nende juhiste järgi toimides täidab protsessor kolme peamist ülesannet:

Protsessor teostab oma aritmeetilise loogikaüksuse abil matemaatilisi tehteid: liitmist, lahutamist, korrutamist ja jagamist. Kaasaegsed mikroprotsessorid toetavad täielikult ujukomaoperatsioone (kasutades spetsiaalset ujukoma aritmeetilist protsessorit)
Mikroprotsessor on võimeline teisaldama andmeid ühest tüüpi mälust teise
Mikroprotsessoril on võime langetada otsust ja oma otsuse alusel "hüpata", st lülituda uue juhiste komplekti täitmisele.

Mikroprotsessor sisaldab:

Aadressibuss (aadressibuss). Selle siini laius võib olla 8, 16 või 32 bitti. Ta tegeleb aadressi mällu saatmisega
Andmesiin (andmesiin): 8, 16, 32 või 64 bitti lai. See siin võib andmeid mällu saata või andmeid sealt vastu võtta. Protsessori "bitilisusest" rääkides räägime andmesiini laiusest
Kanalid RD (lugemine, lugemine) ja WR (kirjutamine, kirjutamine), pakkudes interaktsiooni mäluga
Kellariin (kellasiin), mis tagab protsessori tsüklid
Reset rea (kustutussiin, lähtestussiin), programmi loenduri väärtuse lähtestamine ja käskude täitmise taaskäivitamine

Kuna teave on üsna keeruline, siis eeldame, et mõlema siini – nii aadressi- kui andmesiini laius – on vaid 8 bitti. Ja kaaluge lühidalt selle suhteliselt lihtsa mikroprotsessori komponente:

Registrid A, B ja C on loogikalülitused, mida kasutatakse andmete vahepealseks salvestamiseks.
Aadressi riiv on sarnane registritele A, B ja C
Programmiloendur on loogikakiip (riiv), mis on võimeline suurendama väärtust ühe sammuga (kui see saab vastava käsu) ja nullida väärtuse (sellel juhul, kui saab vastava käsu)
ALU (aritmeetiline loogikaüksus) võib 8-bitiste arvude vahel liita, lahutada, korrutada ja jagada või toimida tavalise liitjana
Testimise register on spetsiaalne riiv, mis salvestab ALU tehtud võrdlusoperatsioonide tulemused. Tavaliselt võrdleb ALU kahte arvu ja teeb kindlaks, kas need on võrdsed või kas üks neist on teisest suurem. Testregister on võimeline salvestama ka liitja viimase toimingu ülekandebitti. See salvestab need väärtused käivitusskeemile. Tulevikus saab käsudekooder neid väärtusi otsuste tegemiseks kasutada.
Diagrammi kuus plokki on tähistatud "3-State". Need on sortimispuhvrid. Juhtmega saab ühendada mitu väljundallikat, kuid sortimispuhver lubab ainult ühel neist (korraga) edastada väärtust: "0" või "1". Seega võib sortimispuhver väärtusi vahele jätta või blokeerida väljundallika andmete edastamise
Käskude register ja käsudekooder hoiavad kõiki ülaltoodud komponente kontrolli all.

See diagramm ei näita käsudekoodri juhtridasid, mida saab väljendada järgmiste "korraldustena":

"Register A nõustub praegu andmesiinilt tuleva väärtusega"
"Registreerige B, et aktsepteerida praegu andmesiinilt tuleva väärtust"
"Registreerige C, et aktsepteerida praegu aritmeetilisest loogikaüksusest saadavat väärtust"
"Programmi loendur registreerib praegu andmesiinilt tuleva väärtuse vastuvõtmiseks"
"Aadressiregister praegu andmesiinilt tuleva väärtuse aktsepteerimiseks"
"Juhendi register praegu andmesiinilt tuleva väärtuse vastuvõtmiseks"
"Programmi loenduri väärtuse suurendamine [ühe võrra]"
"Lähtesta käsuloendur"
"Aktiveeri üks kuuest sortimispuhvrist" (kuus eraldi juhtrida)
"Öelge aritmeetilisele loogikaüksusele, millist toimingut teha"
"Testiregister aktsepteerib ALU testbitte"
"Activate RD (lugege kanalit)"
"Aktiveeri WR (salvestuskanal)"

Käsudekooder saab andmebitte testregistrist, sünkroniseerimiskanalist ja ka käsuregistrist. Kui käsudekoodri ülesannete kirjeldust nii palju kui võimalik lihtsustada, siis võib öelda, et just see moodul “ütleb” protsessorile, mis hetkel tegema peab.

mikroprotsessori mälu

Arvutimälu ja selle hierarhia tundmine aitab teil selle jaotise sisu paremini mõista.

Eespool kirjutasime siinidest (aadress ja andmed), samuti lugemis- (RD) ja kirjutamiskanalitest (WR). Need siinid ja kanalid on ühendatud mäluga: töömälu (RAM, RAM) ja kirjutuskaitstud mälu (ROM, ROM). Meie näites käsitleme mikroprotsessorit, mille siini laius on 8 bitti. See tähendab, et see on võimeline adresseerima 256 baiti (kaks kuni kaheksandik). Ühel ajahetkel suudab see mälust lugeda või mällu kirjutada 8 bitti andmeid. Oletame, et sellel lihtsal mikroprotsessoril on 128 baiti ROM-i (alates aadressist 0) või 128 baiti RAM-i (alates aadressist 128).

Püsimälu moodul sisaldab teatud eelinstallitud püsivat baitide komplekti. Aadressisiin küsib ROM-ilt konkreetse baiti, mis saadetakse andmesiinile. Kui lugemiskanal (RD) muudab oma olekut, edastab ROM-moodul nõutud baidi andmesiinile. See tähendab, et sel juhul on võimalik ainult andmeid lugeda.

RAM-ist ei saa protsessor mitte ainult teavet lugeda, vaid ka andmeid sinna kirjutada. Sõltuvalt sellest, kas lugemine või kirjutamine toimub, tuleb signaal kas lugemiskanali (RD) või kirjutuskanali (WR) kaudu. Kahjuks on RAM muutlik. Kui toide välja lülitatakse, kaotavad kõik sellesse salvestatud andmed. Sel põhjusel vajab arvuti püsimäluseadet.

Pealegi saab arvuti teoreetiliselt ilma RAM-ita üldse hakkama. Paljud mikrokontrollerid võimaldavad paigutada vajalikud andmebaidid otse protsessori kiibile. Kuid ilma ROM-ita ei saa seda teha. Personaalarvutites nimetatakse ROM-i põhiliseks sisend- ja väljundsüsteemiks (BSVV, BIOS, Basic Input / Output System). Mikroprotsessor alustab oma tööd käivitamisel, täites BIOS-is leitud käske.

BIOS-i käsud testivad arvuti riistvara ja seejärel pääsevad kõvakettale juurde ja valivad alglaadimissektori. See alglaadimissektor on eraldi väike programm, mida BIOS esmalt kettalt loeb ja seejärel RAM-i paigutab. Pärast seda hakkab mikroprotsessor täitma juhiseid RAM-is asuvast alglaadimissektorist. Alglaadimissektori programm ütleb mikroprotsessorile, millised andmed (mis on määratud protsessori poolt hilisemaks täitmiseks) tuleks täiendavalt kõvakettalt RAM-i teisaldada. Nii laadib protsessor operatsioonisüsteemi.

mikroprotsessori juhised

Isegi kõige lihtsam mikroprotsessor on võimeline töötlema üsna suurt hulka juhiseid. Juhiste komplekt on omamoodi mall. Igal neist käsuregistrisse laaditud juhistest on oma tähendus. Inimestel ei ole lihtne bittide jada meelde jätta, seetõttu kirjeldatakse iga käsku lühikese sõnana, millest igaüks tähistab konkreetset käsku. Need sõnad moodustavad protsessori montaažikeele. Assembler tõlgib need sõnad binaarkeelde, millest protsessor aru saab.

Siin on tingimusliku lihtsa protsessori montaažikeele käsusõnade loend, mida käsitleme oma loo näitena:

LOADA mem — Laadige register A mõnelt mäluaadressilt
LOADB mem — Laadige register B mõnelt mäluaadressilt
CONB con – konstantse väärtuse laadimine registrisse B
SAVEB mem – salvesta (salvesta) registri B väärtus mällu kindlale aadressile
SAVEC mem – salvesta (salvesta) registri C väärtus mällu kindlale aadressile
ADD – lisage (lisage) registrite A ja B väärtused. Salvestage toimingu tulemus registris C
SUB - lahutage (lahutage) registri A väärtusest registri B väärtus. Salvestage toimingu tulemus registris C
MUL – korrutage (korrutage) registrite A ja B väärtused. Salvestage toimingu tulemus registris C
DIV – jagage (jagage) registri A väärtus registri B väärtusega. Salvestage toimingu tulemus registris C
COM - Võrrelge (võrdlege) registrite A ja B väärtusi. Kandke tulemus testregistrisse
JUMP adr – hüppa määratud aadressile
JEQ aadress – kui kahe registri võrdse väärtuse tingimus on täidetud, hüppa (hüppa) määratud aadressile
JNEQ aadress – kui kahe registri võrdse väärtuse tingimus ei ole täidetud, hüppa (hüppa) määratud aadressile
JG addr – kui väärtus on suurem, hüpake määratud aadressile
JGE addr – kui väärtus on suurem või võrdne, hüpake määratud aadressile
JL-aadress – kui väärtus on väiksem kui, hüppa määratud aadressile
JLE addr – kui väärtus on väiksem või võrdne, hüpake määratud aadressile
STOP – peatada (peatada) täitmine

Tehtud toiminguid tähistavad ingliskeelsed sõnad on põhjusega sulgudes. Seega näeme, et montaažikeel (nagu paljud teised programmeerimiskeeled) põhineb inglise keelel, st nende inimeste jaoks, kes lõid digitehnoloogiaid, tavapärastel suhtlusvahenditel.

Mikroprotsessori töö faktoriaalarvutuse näitel

Mõelge mikroprotsessori tööle konkreetsel näitel selle lihtsa programmi täitmisest, mis arvutab arvu "5" faktoriaali. Esmalt lahendame selle probleemi "märkmikus":

faktoriaal 5 = 5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120

Programmeerimiskeeles C näeb see arvutust teostav koodijupp välja selline:

A=1;f=1;samas (a

Kui see programm on lõppenud, sisaldab muutuja f faktoriaali viie väärtust.

C-kompilaator tõlgib (st tõlgib) selle koodi montaažikeele käsukomplekti. Protsessoris, mida me kaalume, algab RAM aadressilt 128 ja kirjutuskaitstud mälu (mis sisaldab montaažikeelt) algab aadressilt 0. Seetõttu näeb see programm selle protsessori keeles välja järgmine:

// Oletame a aadressil 128 // Eeldame F aadressil 1290 CONB 1 // a=1;1 SAVEB 1282 CONB 1 // f=1;3 SAVEB 1294 LOADA 128 // kui a > 5, hüppab väärtusele 175 CONB 56 COM7 JG 178 LOADA 129 // f=f*a;9 LOADB 12810 MUL11 SAVEC 12912 LOADA 128 // a=a+1;13 CONB 114 ADD15 SAVEC 12816 JUMP 4 // STOP tagasi kui17

Nüüd tekib järgmine küsimus: kuidas kõik need käsud püsivas mälus välja näevad? Kõik need juhised peavad olema esitatud kahendarvuna. Materjali mõistmise lihtsustamiseks oletagem, et kõigil meie poolt vaadeldava protsessori montaažikeele juhistel on kordumatu number:

LOAD-1
LOAD-2
CONB-3
SAVEB-4
SAVEC-mälu – 5
ADD-6
SUB-7
MUL-8
div-9
KOM-10
JUMP adr - 11
JEQ aadress – 12
JNEQ aadress – 13
JG aadress – 14
JGE aadress – 15
JL aadress - 16
JLE aadress - 17
STOP-18

// Oletame a aadressil 128 // Eeldame F aadressil 129Addr masina käsk/väärtus0 3 // CONB 11 12 4 // SAVEB 1283 1284 3 // CONB 15 16 4 // SAVEB 1297 /////SAVEB 1297 ///1289381 ADA / CONB 511 512 10 // COM13 14 // JG 1714 3115 1 // LOADA 12916 12917 2 // LOADB 125 126 6 // ADD27 5 // SAVEC 12828 128 1148 STEP 12828 118 120

Nagu näete, on seitse rida C-koodi teisendatud 18 reale assemblerkeeleks. Nad võtsid ROM-is 32 baiti.

Dekodeerimine

Vestlust dekodeerimise üle tuleb alustada filoloogiliste küsimuste kaalumisest. Paraku pole kõigil arvutiterminitel venekeelseid ühemõttelisi vastavusi. Terminoloogia tõlkimine kulges sageli spontaanselt ja seetõttu saab sama ingliskeelset terminit vene keelde tõlkida mitmel viisil. Ja nii juhtus ka mikroprotsessorloogika kõige olulisema komponendiga "juhiste dekooder". Arvutieksperdid nimetavad seda nii juhiste dekooderiks kui ka juhiste dekooderiks. Ühtegi neist nimevariantidest ei saa nimetada ei rohkem ega vähem "õigeks" kui teist.

Käskude dekoodrit on vaja iga masinkoodi tõlkimiseks signaalide kogumiks, mis käivitavad mikroprotsessori erinevaid komponente. Kui tema tegevuste olemust lihtsustada, siis võime öelda, et just tema koordineerib "tarkvara" ja "riistvara".

Mõelge käsudekoodri toimimisele, kasutades lisamistoimingut sooritava käsu ADD näidet:

Protsessori esimese taktitsükli ajal laaditakse käsk. Selles etapis peab käsudekooder: aktiveerima käsuloenduri sortimispuhvri; aktiveerige lugemiskanal (RD); aktiveerige sortimispuhvri riiv, et edastada sisend käsuregistrisse
Teise protsessori taktsageduse ajal dekodeeritakse käsk ADD. Sel hetkel teostab ALU liitmise ja kannab väärtuse registrisse C
Protsessori taktsageduse kolmanda tsükli ajal suurendab programmiloendur oma väärtust ühe võrra (teoreetiliselt kattub see toiming teise tsükli jooksul toimunuga)

Iga käsku saab kujutada järjestikku täidetavate toimingute komplektina, mis manipuleerivad mikroprotsessori komponente teatud järjekorras. See tähendab, et programmi juhised viivad täiesti füüsiliste muudatusteni: näiteks riivi asendi muutmine. Mõne juhise täitmiseks võib vaja minna kahte või kolme protsessori taktitsüklit. Teised võivad vajada isegi viit või kuut tsüklit.

Mikroprotsessorid: jõudlus ja suundumused

Transistoride arv protsessoris on oluline tegur, mis mõjutab selle jõudlust. Nagu varem näidatud, vajas 8088 protsessor ühe käsu täitmiseks 15 taktitsüklit. Ja ühe 16-bitise toimingu tegemiseks kulus üldse umbes 80 tsüklit. Nii sai selle protsessori ALU kordaja korraldatud. Mida rohkem transistore ja võimsam ALU kordaja, seda rohkem jõuab protsessor ühe tsükliga ära teha.

Paljud transistorid toetavad torujuhtmete tehnoloogiat. Konveieriarhitektuuri raames toimub täitmiskäskude osaline üksteisele pealesurumine. Käsu täitmiseks võib vaja minna samu viit tsüklit, kuid kui protsessor töötleb samaaegselt viit käsku (erinevates valmimise etappides), siis keskmiselt on ühe käsu täitmiseks vaja ühte protsessori taktisagedust.

Paljudes kaasaegsetes protsessorites on rohkem kui üks juhiste dekooder. Ja igaüks neist toetab torujuhtmeid. See võimaldab protsessoritsükli kohta täita rohkem kui ühte käsku. Selle tehnoloogia rakendamiseks on vaja uskumatult palju transistore.

64-bitised protsessorid

Kuigi 64-bitised protsessorid said laialt levinud alles paar aastat tagasi, on need olnud suhteliselt pikka aega: alates 1992. aastast. Nii Intel kui ka AMD pakuvad praegu selliseid protsessoreid. 64-bitine protsessor on protsessor, millel on 64-bitine aritmeetiline loogikaüksus (ALU), 64-bitised registrid ja 64-bitised siinid.

Peamine põhjus, miks protsessorid vajavad 64-bitist, on see, et see arhitektuur laiendab aadressiruumi. 32-bitised protsessorid pääsevad juurde ainult kahele või neljale gigabaidile RAM-ile. Kunagi tundusid need arvud hiiglaslikud, kuid aastad on möödunud ja täna ei üllata te sellise mälestusega kedagi. Veel paar aastat tagasi oli tavalise arvuti mälu 256 või 512 megabaiti. Siis oli 4 GB limiit probleemiks ainult suuri andmebaase kasutavate serverite ja masinate jaoks.

Kuid väga kiiresti selgus, et isegi tavakasutajatel ei piisa mõnikord kahest või isegi neljast gigabaidist muutmälust. See tüütu piirang ei kehti 64-bitiste protsessorite kohta. Nende käsutuses olev aadressiruum näib tänapäeval olevat lõputu: kaks kuni kuuskümmend neljas bait, see tähendab umbes miljard gigabaiti. Nähtavas tulevikus pole sellist hiiglaslikku RAM-i oodata.

64-bitine aadresssiin, samuti vastavate emaplaatide laiad ja kiired andmesiinid võimaldavad 64-bitistel arvutitel suurendada sisend- ja väljundandmete kiirust, kui nad suhtlevad selliste seadmetega nagu kõvaketas ja videokaart. . Need uued funktsioonid suurendavad oluliselt kaasaegsete arvutite jõudlust.

Kuid mitte kõik kasutajad ei tunne 64-bitise arhitektuuri eeliseid. See on vajalik ennekõike neile, kes töötlevad videoid ja fotosid ning töötavad ka erinevate suurte piltidega. Arvutimängude asjatundjad hindavad 64-bitiseid arvuteid. Kuid need kasutajad, kes arvutit kasutades lihtsalt suhtlevad sotsiaalvõrgustikes ja surfavad veebis ning redigeerivad tekstifaile, ei tunne tõenäoliselt lihtsalt nende protsessorite eeliseid.

Pärineb saidilt computer.howstuffworks.com