Cum funcționează un procesor de calculator? Cum functioneaza procesorul? Procesor: funcțiile și istoricul dispozitivului

Aproape toată lumea știe că elementul principal dintre toate componentele „hard” dintr-un computer este procesorul central. Dar cercul de oameni care înțeleg cum funcționează un procesor este foarte limitat. Majoritatea utilizatorilor habar n-au despre asta. Și chiar și atunci când sistemul începe brusc să încetinească, mulți cred că procesorul este cel care nu funcționează bine și nu acordă importanță altor factori. Pentru a înțelege pe deplin situația, să ne uităm la câteva aspecte ale funcționării procesorului.

Ce este o unitate centrală de procesare?

În ce constă procesorul?

Dacă vorbim despre modul în care funcționează un procesor Intel sau concurentul său AMD, trebuie să vă uitați la modul în care sunt proiectate aceste cipuri. Primul microprocesor (apropo, era de la Intel, modelul 4040) a apărut în 1971. Putea efectua doar cele mai simple operații de adunare și scădere cu procesarea a doar 4 biți de informații, adică avea o arhitectură de 4 biți.

Procesoarele moderne, ca și primul născut, se bazează pe tranzistori și sunt mult mai rapide. Sunt realizate prin fotolitografie dintr-un anumit număr de plachete individuale de siliciu care alcătuiesc un singur cristal în care sunt imprimate tranzistoare. Circuitul este creat pe un accelerator special folosind ioni de bor accelerați. În structura internă a procesoarelor, componentele principale sunt nucleele, magistralele și particulele funcționale numite revizii.

Caracteristici principale

Ca orice alt dispozitiv, procesorul este caracterizat de anumiți parametri, care nu pot fi ignorați atunci când răspundeți la întrebarea cum funcționează procesorul. In primul rand asta:

numărul de nuclee;
numărul de fire;
dimensiunea cache (memorie internă);
frecvența ceasului;
viteza anvelopei.

Deocamdată, să ne concentrăm pe frecvența ceasului. Nu degeaba procesorul este numit inima computerului. Ca și inima, funcționează în modul pulsație cu un anumit număr de bătăi pe secundă. Frecvența ceasului este măsurată în MHz sau GHz. Cu cât este mai mare, cu atât dispozitivul poate efectua mai multe operațiuni.

La ce frecvență funcționează procesorul, puteți afla din caracteristicile sale declarate sau vă uitați la informațiile din Dar în timpul procesării comenzilor, frecvența se poate schimba, iar în timpul overclocking (overlocking) poate crește până la limite extreme. Astfel, valoarea declarată este doar un indicator mediu.

Numărul de nuclee este un indicator care determină numărul de centre de procesare ale procesorului (a nu se confunda cu firele - numărul de nuclee și fire de execuție poate să nu fie același). Datorită acestei distribuții, este posibilă redirecționarea operațiunilor către alte nuclee, crescând astfel performanța generală.

Cum funcționează un procesor: procesarea comenzilor

Acum puțin despre structura comenzilor executabile. Dacă vă uitați la modul în care funcționează un procesor, trebuie să înțelegeți clar că orice comandă are două componente - una operațională și una operand.

Partea operațională specifică în ce trebuie realizat în acest moment sistem informatic, operandul determină pe ce ar trebui să lucreze procesorul. În plus, un nucleu de procesor poate conține două centru de calcul(container, stream), care împart execuția comenzii în mai multe etape:

producție;
decriptare;
executarea comenzii;
accesând memoria procesorului propriu-zis
salvând rezultatul.

Astăzi, stocarea separată în cache este utilizată sub forma utilizării a două niveluri de memorie cache, ceea ce evită interceptarea de către două sau mai multe comenzi de accesare a unuia dintre blocurile de memorie.

În funcție de tipul de procesare a comenzilor, procesoarele sunt împărțite în liniare (execuția comenzilor în ordinea în care sunt scrise), ciclice și ramificate (execuția instrucțiunilor după procesarea condițiilor de ramificație).

Operațiuni efectuate

Dintre principalele funcții atribuite procesorului, în ceea ce privește comenzile sau instrucțiunile executate, se disting trei sarcini principale:

operații matematice bazate pe un dispozitiv aritmetico-logic;
mutarea datelor (informațiilor) de la un tip de memorie la altul;
luarea unei decizii cu privire la executarea unei comenzi și, pe baza acesteia, alegerea trecerii la executarea altor seturi de comenzi.

Interacțiunea cu memoria (ROM și RAM)

În acest proces, componentele care trebuie remarcate sunt magistrala și canalul de citire-scriere, care sunt conectate la dispozitivele de stocare. ROM conține un set constant de octeți. Mai întâi, magistrala de adrese solicită un anumit octet de la ROM, apoi îl transferă pe magistrala de date, după care canalul de citire își schimbă starea și ROM-ul furnizează octetul solicitat.

Dar procesoarele nu pot citi doar date din RAM, dar și notează-le. În acest caz, se utilizează canalul de înregistrare. Dar, dacă te uiți la asta, în mare, computerele moderne, pur teoretic, s-ar putea lipsi deloc de RAM, deoarece microcontrolerele moderne sunt capabile să plaseze octeții de date necesari direct în memoria cipului procesorului însuși. Dar nu există nicio modalitate de a face fără ROM.

Printre altele, sistemul pornește din modul de testare hardware (comenzi BIOS) și abia apoi controlul este transferat către sistemul de operare de încărcare.

Cum verific dacă procesorul funcționează?

Acum să ne uităm la câteva aspecte ale verificării performanței procesorului. Trebuie să se înțeleagă clar că dacă procesorul nu ar funcționa, computerul nu ar putea începe deloc să se încarce.

Este o altă chestiune când trebuie să te uiți la indicatorul de utilizare a capabilităților procesorului la un moment dat. Acest lucru se poate face din „Task Manager” standard (opus oricărui proces este indicat câte procente din sarcina procesorului oferă). Pentru a determina vizual acest parametru, puteți utiliza fila de performanță, unde modificările sunt urmărite în timp real. Opțiunile avansate pot fi văzute folosind programe speciale de exemplu CPU-Z.

În plus, puteți utiliza mai multe nuclee de procesor folosind (msconfig) și opțiuni suplimentare descărcări.

Probleme posibile

În sfârșit, câteva cuvinte despre probleme. Mulți utilizatori întreabă adesea, de ce funcționează procesorul, dar monitorul nu pornește? Această situație nu are nicio legătură cu procesorul central. Faptul este că atunci când porniți orice computer, acesta este mai întâi testat adaptor grafic, și abia atunci toate celelalte. Poate că problema constă tocmai în procesorul cipului grafic (toate acceleratoarele video moderne au propriile lor procesoare grafice).

Dar folosind exemplul funcționării corpului uman, trebuie să înțelegeți că, în cazul unui stop cardiac, întregul corp moare. La fel cu computerele. Procesorul nu funcționează - întregul sistem computerizat „moare”.

Probabil, atunci când alegeți un computer și studiați caracteristicile acestuia, ați observat că unui astfel de articol precum procesorul i se acordă o mare importanță. De ce el, și nu modelul, sursa de alimentare sau? Da, acestea sunt și componente importante ale sistemului și din ele selecție corectă depinde si foarte mult, dar caracteristicile procesorului afecteaza direct si intr-o mai mare masura viteza si performanta PC-ului. Să ne uităm la semnificația acestui dispozitiv într-un computer.

Să începem prin a scoate procesorul din unitatea de sistem. Ca urmare, computerul nu va funcționa. Acum înțelegi ce rol joacă? Dar haideți să studiem problema mai detaliat și să aflăm ce este un procesor de computer.

Ce este un procesor de calculator

Ideea este că unitatea centrală de procesare (numele complet) este, după cum se spune, adevărata inima și, în același timp, creierul computerului. În timp ce funcționează, funcționează și toate celelalte componente ale unității de sistem și perifericele conectate la aceasta. Este responsabil pentru procesarea diferitelor fluxuri de date și, de asemenea, reglementează funcționarea unor părți ale sistemului.

O definiție mai tehnică poate fi găsită pe Wikipedia:

CPU - o unitate electronică sau un circuit integrat (microprocesor) care execută instrucțiunile mașinii (codul programului), partea principală hardware calculator sau controler logic programabil.

În viața reală, procesorul arată ca o placă pătrată mică de dimensiunea unei cutii de chibrituri, grosime de câțiva milimetri, partea superioara care, de regulă, este acoperit cu un capac metalic (în versiunile desktop), iar în partea de jos sunt multe contacte. De fapt, pentru a nu dezvălui, uită-te la următoarele fotografii:

Fără o comandă emisă de procesor, nici măcar o operație atât de simplă precum adăugarea a două numere sau înregistrarea unui megaoctet de informații nu poate fi efectuată. Toate acestea necesită acces imediat la CPU. Cât despre mai multe sarcini complexe, cum ar fi lansarea unui joc sau procesarea unui videoclip.

Merită adăugat la cuvintele de mai sus că procesoarele pot îndeplini și funcțiile unei plăci video. Cert este că cipurile moderne au spațiu rezervat unui controler video, care îndeplinește toate funcțiile necesare pentru acesta și folosește memoria video. Nu crede că este încorporat nuclee grafice capabil să concureze cu plăcile video cel puțin din clasa de mijloc, aceasta este mai mult o opțiune pentru mașinile de birou, unde grafică puternică nu este nevoie, dar tot trage ceva slab în dinți. Principalul avantaj al graficii integrate este prețul - nu trebuie să cumpărați o placă video separată, iar aceasta este o economie semnificativă.

Cum funcționează procesorul

În paragraful anterior s-a explicat ce este un procesor și pentru ce este necesar. Este timpul să vedem cum funcționează.

Activitatea CPU poate fi reprezentată prin succesiunea următoarelor evenimente:

Din memoria RAM unde a fost încărcat un anumit program (de exemplu editor de text), unitatea de control al procesorului extrage informațiile necesare, precum și un set de comenzi care trebuie executate. Toate acestea sunt trimise către memorie tampon (cache) CPU;
Informațiile care părăsesc memoria cache sunt împărțite în două tipuri: instrucțiuni și semnificații , care sunt trimise la registre (acestea sunt celule de memorie din procesor). Primul merge la registrele de comenzi, iar al doilea la registrele de date;
Prelucrează informațiile din registre unitate aritmetică logică (partea CPU care efectuează transformări aritmetice și logice ale datelor primite), care citește informațiile din acestea și apoi execută comenzile necesare asupra numerelor rezultate;
Rezultatele rezultate sunt împărțite în terminat Şi neterminat , mergeți la registre, de unde este trimis primul grup în memoria cache a CPU;
Să începem acest punct cu faptul că există două niveluri principale de cache: superior Şi mai jos . Ultimele comenzi primite și datele necesare pentru efectuarea calculelor sunt stocate în cache. nivel superior, iar cele neutilizate sunt trimise în memoria cache de nivel inferior. Acest proces este în desfășurare după cum urmează- toate informațiile merg de la al treilea nivel de cache la al doilea, apoi ajung la primul, cu date care nu sunt necesare momentan și trimise la nivelul inferior, totul este invers;
La sfârșitul ciclului de calcul, rezultatul final va fi scris în memoria RAM a sistemului pentru a elibera spațiu în memoria cache a CPU pentru noi operațiuni. Dar se poate întâmpla ca memoria tampon să fie plină, apoi datele neutilizate vor merge în RAM sau la nivelul de cache inferior.

Pașii pas cu pas ai acțiunilor de mai sus sunt fluxul de operare al procesorului și răspunsul la întrebarea - cum funcționează procesorul.

Tipuri de procesoare și principalii lor producători

Există multe tipuri de procesoare, de la slab single-core la puternic multi-core. De la jocuri și muncă până la medie în toate privințele. Dar, există două tabere principale de procesoare - AMD și faimosul Intel. Acestea sunt două companii care produc cele mai căutate și populare microprocesoare de pe piață. Principala diferență dintre produsele AMD și Intel nu este numărul de nuclee, ci arhitectura - structura internă. Fiecare dintre concurenți oferă propria sa structură internă, propriul tip de procesor, care este radical diferit de competitorul său.

Produsele fiecărei părți au propriile lor avantaje și dezavantaje, așa că vă sugerez să le aruncați o privire mai atentă.

Avantajele procesoarelor Intel:

Are un consum mai mic de energie;
Dezvoltatorii sunt mai concentrați pe Intel decât pe AMD;
Performanță mai bună la joc;
Conexiunea dintre procesoarele Intel și RAM este mai bine implementată decât cea a AMD;
Operațiunile efectuate în cadrul unui singur program (de exemplu, dezarhivarea) merg mai bine, AMD joacă în acest sens.

Dezavantajele procesoarelor Intel:

Cel mai mare dezavantaj este prețul. Procesorul de la un anumit producător este adesea cu un ordin de mărime mai mare decât cel al principalului lor competitor;
Performanța scade la utilizarea a două sau mai multe programe „grele”;
Miezurile grafice integrate sunt inferioare AMD;

Avantajele procesoarelor AMD:

Cel mai mare plus al Intel este cel mai mare minus - preț. Puteți cumpăra un procesor bun de gamă medie de la AMD, care se va ocupa de jocurile moderne la un solid 4, și poate chiar 5, în timp ce va costa mult mai puțin decât un procesor de performanțe similare de la un concurent;
Raport adecvat calitate-pret;
Asigurați funcționarea de înaltă calitate a sistemului;
Capacitatea de a overclock procesorul, crescându-i astfel puterea cu 10-20%;
Nucleele grafice integrate sunt superioare Intel.

Contra procesoarelor AMD:

Procesoarele de la AMD interacționează mai rău cu RAM;
Consumul de energie este mai mare decât Intel;
Memoria tampon la al doilea și al treilea nivel funcționează la o frecvență mai mică;
Performanța în jocuri este în urmă față de concurenți;

Dar, în ciuda avantajelor și dezavantajelor de mai sus, fiecare dintre companii continuă să se dezvolte, procesoarele lor devin mai puternice cu fiecare generație, iar erorile liniei anterioare sunt luate în considerare și corectate.

Principalele caracteristici ale procesoarelor

Ne-am uitat la ce este un procesor de computer și cum funcționează. După ce s-au familiarizat cu cele două tipuri principale ale lor, este timpul să acordați atenție caracteristicilor lor.

Așadar, mai întâi, să le enumerăm: marcă, serie, arhitectură, suport pentru un anumit soclu, viteza procesorului, memoria cache, numărul de nuclee, consumul de energie și disiparea căldurii, grafică integrată. Acum să ne uităm la asta cu explicații:

Brand – cine face procesorul: AMD sau Intel. Această alegere determină nu numai prețul de achiziție și performanța, așa cum s-ar putea presupune din secțiunea anterioară, ci și alegerea altor componente ale PC-ului, în special placa de bază. Întrucât procesoarele de la AMD și Intel au design și arhitecturi diferite, nu va fi posibilă instalarea unui al doilea într-un soclu (socket pentru instalarea unui procesor pe placa de bază) conceput pentru un tip de procesor;
Serii - ambii concurenți își împart produsele în mai multe tipuri și subtipuri. (AMD - Ryzen, FX, Intel- i5, i7);
Arhitectura procesorului este de fapt organele interne ale procesorului, fiecare tip de procesor are o arhitectură individuală. La rândul său, o specie poate fi împărțită în mai multe subspecii;
Suportul pentru un anumit soclu este o caracteristică foarte importantă a procesorului, deoarece soclul în sine este o „priză” pe placa de bază pentru conectarea unui procesor, iar fiecare tip de procesor necesită un soclu corespunzător. De fapt, asta a fost menționat mai sus. Fie trebuie să știi exact ce soclu se află pe placa ta de bază și să selectezi un procesor pentru acesta, fie invers (ceea ce este mai corect);
Viteza ceasului este unul dintre indicatorii semnificativi ai performanței procesorului. Să răspundem la întrebarea care este viteza de ceas a procesorului. Răspunsul va fi simplu pentru acest termen formidabil - volumul operațiilor efectuate pe unitatea de timp, măsurat în megaherți (MHz);
Cache este memoria instalată direct în procesor, se mai numește memorie tampon, are două niveluri - superior și inferior. Primul primește informații active, al doilea primește informații care nu sunt utilizate în prezent. Procesul de obținere a informațiilor trece de la al treilea nivel la al doilea, iar apoi la primul informațiile inutile se deplasează în sens invers;
Număr de nuclee - un procesor poate avea de la unul la mai multe. În funcție de număr, procesorul se va numi dual-core, quad-core etc. În consecință, puterea va depinde de numărul lor;
Consumul de energie și disiparea căldurii. Totul este simplu aici - cu cât procesorul „mâncă” mai mult energie, cu atât va genera mai multă căldură, acordați atenție acestui punct pentru a selecta răcitorul și sursa de alimentare adecvate.
Grafică integrată – primele astfel de dezvoltări ale AMD au apărut în 2006, cele ale Intel din 2010. Primele arată rezultate mai bune decât concurenții lor. Dar totuși, niciunul dintre ei nu a reușit încă să ajungă la plăcile video emblematice.

Concluzii

După cum ați înțeles deja, procesorul central al computerului joacă un rol vital în sistem. În articolul de astăzi, am explicat ce este un procesor de calculator, care este frecvența procesorului, ce sunt acestea și pentru ce sunt necesare. Cât de mult diferă unele procesoare de altele, ce tipuri de procesoare există. Am vorbit despre avantajele și dezavantajele produselor a două campanii concurente. Dar cu ce caracteristici va fi instalat procesorul în unitatea dvs. de sistem depinde de dvs. să decideți.

Bună ziua!

Cred că aproape fiecare utilizator, cu măcar puțină experiență, s-a confruntat cu o problemă similară: lucrezi și lucrezi pe un computer și apoi începi să observi că reacționează cumva încet la apăsarea butoanelor mouse-ului sau tastaturii, încetinește. ..

Foarte des motivul muncă lentă si frane - este sarcina procesorului, uneori ajunge la 100%!

Rezolvarea acestei probleme nu este întotdeauna ușoară, mai ales că procesorul poate fi încărcat fără un motiv aparent (adică, este posibil să nu fi lansat niciun program care necesită mult resurse: jocuri, editori video etc.).

În acest articol, voi analiza secvența de acțiuni care pot fi întreprinse pentru a elimina încărcarea procesorului și a readuce computerul la performanța normală.

Primul lucru de încercat este să identificați procesul sau programul care utilizează procesorul. Așa cum se întâmplă în majoritatea cazurilor: un program (sau joc) a fost lansat, apoi utilizatorul a ieșit din el, dar a rămas procesul cu jocul, care încarcă procesorul...

Ce proces sau program este încărcat procesorul

Cele mai multe cale rapidă pentru a determina ce program consumă CPU-ul urmează să apeleze manager de sarcini(butoane: Ctrl+Shift+Esc ).

În managerul de activități, deschideți fila „Procese”și sortați aplicațiile în funcție de sarcina procesorului. În captura de ecran de mai jos, puteți vedea că partea leului din CPU (~84%) este consumată de browserul Firefox (deși nici măcar nu îl am în funcțiune...).

Dacă aveți un astfel de program „ascuns”, atunci îl puteți închide imediat din managerul de activități (doar faceți clic pe el clic dreapta soareci...).

Nota

Windows are propria sa monitorizare a resurselor, care poate fi folosită și pentru a vizualiza procesorul, memoria, discul și încărcarea rețelei. Pentru a o apela, apăsați butoanele Win+R, apoi intrați în linie "Deschide" echipă resmonși apăsați Intră .

Important!

În unele cazuri, managerul de activități nu vă permite să calculați motivul încărcării procesorului. Apropo, procesorul poate să nu fie încărcat la 100%, ci, să zicem, la 20-50%...

Dacă managerul de activități nu vă oferă de gândit, vă recomand să utilizați un singur utilitar - Process Explorer(apropo, aflat pe site-ul Microsoft...).

Process Explorer (căutați cauza „invizibilă” a frânelor)

Un program excelent care m-a ajutat de mai multe ori! Domeniul ei principal de lucru este să vă arate TOATE procesele și programele care rulează pe computer (probabil că nimeni nu va scăpa de ea...). În acest fel, puteți determina cu siguranță ce proces consumă procesorul.

Captura de ecran de mai jos este foarte orientativă:

Proces inactiv de sistem- acesta este un indicator în % din inactivitatea sistemului. Aceste. în prima jumătate a ecranului de mai jos - procesorul este aproape 95% inactiv (exact așa ar trebui să fie dacă pe el sunt deschise câteva programe: un browser, un player);
iar pe a doua parte a ecranului Proces inactiv de sistem este de 65%, dar întreruperi hardware și DPC-uri până la 20% (și uneori ajungând la 70-80%! Acest lucru nu ar trebui să se întâmple. În general, întreruperi (acestea sunt întreruperi de sistem) când funcționare normală, rareori trec peste câteva procente! Acesta este motivul pentru care computerul tău încetinește și se încarcă!
Apropo, foarte des sistemul este încărcat de procesul svchosts.exe. În general, acesta este un proces de sistem, dar există o serie de viruși care se mascară ca acesta și se prefac a fi acesta. Mai jos vom lua în considerare întrebarea cum să le prindem...

Process Explorer: în prima parte a capturii de ecran - totul este bine, în a doua - procesorul este încărcat ~20% cu întreruperi de sistem (întreruperi hardware și DPC-uri).

Dacă CPU se încarcă întreruperi

Dacă problema este legată întreruperi hardware și DPC-uri- atunci cel mai probabil problemele sunt legate de drivere. Mai precis, cu conflictul lor unul cu celălalt, și chiar mai probabil, cu incompatibilitatea cu sistemul de operare Windows. Mai mult, chiar dacă descrierea pentru șofer spune dvs Versiunea Windows- aceasta nu este o garanție de compatibilitate 100%.

Acordați o atenție deosebită șoferilor: plăci video, chipset mat. placi, placa de retea, Wi-Fi, placa de sunet. Recomand să descărcați mai multe versiuni ale acestora deodată și să le încercați una câte una.

Mai rar, problema este asociată cu viruși și chiar mai rar cu echipamente periferice: imprimantă, scaner, plăci de rețea etc.

Verificarea și actualizarea driverelor

Uneori ridica șoferi potriviți pentru un computer/laptop nu este atât de simplu pe cât pare la prima vedere... În general, de obicei noua versiuneȘoferul funcționează mai bine decât cel vechi (dar uneori este exact invers). Dacă utilizarea procesorului este legată de întreruperi hardware și DPC-uri- Vă recomand:

încercați să instalați drivere de pe site-ul oficial al producătorului de echipament. De obicei, acest lucru necesită identificarea producătorului - pentru aceasta puteți folosi unul special. utilitati pentru determinarea caracteristicilor PC -;
Dacă nu ați găsit site-ul sau nu ați putut identifica producătorul, puteți încerca să utilizați unul special. utilitar de actualizare a driverului:
Dacă în timpul instalării aveți probleme la eliminarea vechiului driver din sistem, vă recomand această instrucțiune:

Pentru a afla dacă aveți dispozitive pe sistem pentru care nu există drivere, deschideți manager de dispozitiv . Pentru a face acest lucru, apelați meniul "Alergă"- butoane Win+R, intra devmgmt.msc(exemplu în captura de ecran de mai jos).

Scanare antivirus

Virușii pot fi cauza a orice... De obicei, când procesorul este încărcat din cauza virușilor, puteți găsi un proces care încarcă sistemul. Cel mai adesea, acest proces este sistemic: de exemplu, virușii se deghizează în proces svchost.exe- chiar și un utilizator experimentat nu poate găsi și identifica imediat un virus printre procesele reale (dar acest fișier va fi discutat mai jos) ...

În Windows XP, 7: puteți apăsa tasta de mai multe ori când încărcați sistemul de operare (imediat după pornirea computerului). F8- ar trebui să apară o fereastră „neagră” cu opțiuni de pornire alese;
în Windows 8, 10: faceți clic Win+R, introduceți comanda msconfig. Mai departe in sectiune selectați sistemul de operare Windows și bifați caseta de lângă element „Modul sigur” . Salvați setările și reporniți computerul (captura de ecran de mai jos).

Și este recomandabil să rulați o scanare antivirus din modul sigur. Nu trebuie să îl aveți pe computer pentru a face acest lucru. antivirus instalat- Există utilitati speciale, care nu trebuie instalate.

Periferice

Dacă problema nu a fost încă găsită, vă recomand să încercați să deconectați tot ce nu este necesar de la laptop (calculator): imprimantă, scaner, mouse etc.

De asemenea, voi atrage din nou atenția asupra manager de dispozitiv (mai precis pe drivere). Este posibil ca driverele pentru unele echipamente periferice să nu fie instalate în sistem și semnul exclamării să fie aprins...

Acordați o atenție deosebită dispozitivelor vechi care pot funcționa în noul sistem de operare Windows, dar ați instalat driverele pentru ele „forțat” (de exemplu, Windows ar putea avertiza că nu există semnătură și ați continuat instalarea) ...

În general, este destul de dificil să găsești adevăratul vinovat în acest caz. Dacă în modul sigur procesorul nu este încărcat - recomand să încercați să eliminați unul câte unul driverele pentru echipamentele periferice și să vedeți cum se comportă încărcarea.

Ajutor! Cum să îndepărtați „lemne de foc” vechi sau inutil -

Svchost.exe încarcă procesorul - ce este?

Fișierul încarcă procesorul foarte des svchost.exe- cel putin asa spune el manager de sarcini. Faptul este că acesta este principalul proces de încărcare a serviciilor - adică, aproximativ vorbind, un proces de sistem necesar care nu poate fi evitat...

Există două cazuri posibile aici:

Virușii sunt adesea deghizați în acest proces și este dificil de distins adevărat svchost de la masquerading - chiar și utilizatorii experimentați nu sunt întotdeauna capabili să facă acest lucru;
real svchost poate încărca sistemul (în anumite situații).

Cum se stabilește ce fișier svchost.exe este sistem și care nu este?

Când îl lansați, trebuie să mergeți la meniu Manager de service/proces (vezi captura de ecran de mai jos). În continuare, veți vedea TOATE procesele din sistem - acestea trebuie sortate după nume (acest lucru este mai convenabil, mi se pare...).

Ideea este: totul procesele sistemului, despre care AVZ știe, sunt marcate verde culoare. Aceste. daca ai pe lista svchost negru culori - uita-te la ele foarte atent, cel mai probabil sunt virale.

Apropo, cu ajutorul acestui AVZ puteți analiza toate celelalte procese suspecte.

Închidere actualizare automată Windows

Destul de des svchostîncarcă procesorul datorită actualizărilor automate Windows activate. Vă sugerez să îl dezactivați (nu este nimic în neregulă cu asta - veți verifica manual actualizările de câteva ori pe lună - faceți clic pe mouse de 1-2 ori...).

Mai întâi trebuie să deschideți fila servicii. Cel mai rapid mod de a face acest lucru este să apăsați un buton WIN+R, intra servicii.mscși apăsați Intră(ca în captura de ecran de mai jos).

tip de pornire setați „Dezactivat”;
și faceți clic pe butonul „Oprire”.

Salvați setările și reporniți computerul.

Există supraîncălzire? Verificarea temperaturii CPU

Un posibil motiv pentru încărcarea procesorului poate fi supraîncălzirea. Mai mult, dacă înainte totul era bine cu tine, asta nu înseamnă deloc că acum nu poate începe să se supraîncălzească.

Cel mai adesea, cauza supraîncălzirii este:

praf(mai ales dacă unitatea de sistem nu a fost curățată de ea de mult timp). Praful uită de orificiile de ventilație, aerul începe să circule prost în carcasa dispozitivului - iar aerul cald de la procesor rămâne pe loc, iar temperatura începe să crească.
Cele mai multe cale usoara scapa de praf- deschideți capacul unității de sistem și eliminați praful folosind un aspirator (activând modul invers). totul este mai complicat - daca nu l-ai demontat pana acum, recomand sa-l dai specialistilor...
temperatura camerei ridicate . Acest lucru se întâmplă de obicei pe vreme caldă vara, când temperatura din afara ferestrei poate crește semnificativ. În acest caz, puteți deschide capacul lateral al unității de sistem și puteți direcționa un ventilator obișnuit către acesta. Sunt de vânzare plăcuțe speciale de răcire pentru laptopuri.
răcitor spart (sau s-ar putea, de asemenea, să se înfunde cu praf). Sfatul de aici este simplu: înlocuiți sau curățați.

Ajutor!

Semne care pot indica supraîncălzire:

computerul (laptop-ul) începe să înghețe, poate apărea ecran albastru, repornire sau oprire bruscă;
zgomot puternic mai rece - acest lucru este vizibil mai ales la laptopuri. Mâna ta, dacă te apropii de partea stângă (unde laptopurile au de obicei orificii de ventilație), poate simți și ieșirea aerului cald, uneori nici măcar nu-l tolerează ☝.
plecare aplicatii diverse cu erori.

Pentru a afla temperatura procesorului- Vă recomand să utilizați un utilitar pentru a determina caracteristicile computerului dvs. De exemplu, îmi plac Speccy și Aida 64. Puteți vedea mai jos o captură de ecran a temperaturii procesorului de la Speccy (t=49 °C, grade Celsius).

Care ar trebui să fie temperatura procesorului?

O întrebare foarte populară la care nu se poate răspunde definitiv. Ideea este că diferiți producători- diferite temperaturi critice.

Actualizare din 1/10/19.

Temperatură procesor Intel: cum să o recunoști; care dintre ele este considerată normală și care se supraîncălzi -

Pentru computer personal

În general, opțiunea ideală este să te uiți la modelul procesorului tău și să deschizi site-ul web al producătorului: temperaturile critice sunt întotdeauna indicate pe acesta.

În general, dacă temperatura procesorului tău este de până la 40°C (grade Celsius), atunci totul este în regulă, sistemul de răcire se poate descurca. Temperaturile peste 50°C pot indica probleme cu sistemul de răcire (sau o cantitate mare de praf). Orice lucru peste 60 de grade trebuie examinat cu atenție și trebuie luate măsuri: curățați-l de praf, instalați răcitoare suplimentare (sau înlocuiți-le pe cele vechi).

Pentru laptop

În ceea ce privește laptopurile, bara este oarecum diferită. Deoarece spațiul într-un laptop este limitat, procesoarele de aici se încălzesc mai mult. De exemplu, nu este neobișnuit ca temperatura de functionare sub sarcină pentru multe procesoare este de aproximativ 70-80°C (mai ales pentru modelele de gaming).

Când este inactiv, acest nivel este de obicei de aproximativ 40-50°C. În general, ar trebui să începeți să vă faceți griji (pentru majoritatea laptopurilor moderne) dacă temperatura procesorului crește peste 75-80°C (cel puțin verificați dacă acest lucru este normal pentru dispozitivul dvs.).

Cel mai adesea, o temperatură atât de ridicată este atinsă atunci când rulați jocuri, editori și alte aplicații grele.

Apropo, mulți utilizatori experimentați (și unii specialiști) fac ecou temperatura critică de 105°C pentru laptopurile moderne. O sa spun asta, laptopul poate si va functiona la 90-95°C, ba chiar eventual la 100°C – dar intrebarea principala este: cat? În general, acest subiect este controversat pentru mulți...

Ultimul sfat. Uneori, găsirea și eliminarea cauzelor încărcării mari a procesorului și a frânelor computerului este o sarcină destul de obositoare și deloc ușoară.

Un instrument este mai simplu decât o mașină. Adesea, unealta este lucrată manual, iar mașina este alimentată cu abur sau cu un animal.

Charles Babbage

Un computer poate fi numit și mașină, doar că în loc de puterea aburului există electricitate. Dar programarea a făcut computerul la fel de simplu ca orice unealtă.

Procesorul este inima/creierul oricărui computer. Scopul său principal este operațiile aritmetice și logice, iar înainte de a vă scufunda în jungla procesorului, trebuie să înțelegeți componentele sale principale și principiile funcționării lor.

Două componente principale ale procesorului

Dispozitiv de control

Unitatea de control (CU) ajută procesorul să controleze și să execute instrucțiuni. Controlul spune componentelor exact ce trebuie să facă. Pe baza instrucțiunilor, se coordonează cu alte părți ale computerului, inclusiv cu a doua componentă majoră, unitatea logică aritmetică (ALU). Toate instrucțiunile sunt trimise mai întâi la dispozitivul de control.

Există două tipuri de implementare a controlului:

Sistem de control bazat pe logică dură(Engleză: unități de control cablate). Natura lucrării este determinată de structura electrică internă - dispozitiv placa de circuit imprimat sau cristal. În consecință, modificarea unui astfel de sistem de control fără intervenție fizică este imposibilă.
Unitate de control cu microprogram de control(ing. unități de control microprogramabile). Poate fi programat pentru anumite scopuri. Partea software este stocată în memoria unității de control.

Un controler cu logică rigidă este mai rapid, dar un controler cu control microprogram are o funcționalitate mai flexibilă.

Unitate logică aritmetică

Acest dispozitiv, destul de ciudat, efectuează toate operațiile aritmetice și logice, cum ar fi adunarea, scăderea, OR logic etc. ALU constă din elemente logice, care efectuează aceste operații.

Majoritatea porților logice au două intrări și o ieșire.

Mai jos este circuitul unei jumătăți de sumator care are două intrări și două ieșiri. A și B aici sunt intrări, S este ieșit, C este transport (la cea mai semnificativă cifră).

Circuit aritmetic semi-adunator

Stocarea informatiilor - registre si memorie

După cum am menționat mai devreme, procesorul execută comenzile pe care le primește. Comenzile în majoritatea cazurilor funcționează cu date, care pot fi intermediare, de intrare sau de ieșire. Toate aceste date, împreună cu instrucțiunile, sunt stocate în registre și memorie.

Registrele

Un registru este celula minimă de memorie de date. Registrele constau din flip-flops (zăvoare/flip-flops). Declanșatorii, la rândul lor, constau din elemente logice și pot stoca 1 bit de informații.

Nota traducere Declanșatoarele pot fi sincrone sau asincrone. Cele asincrone își pot schimba starea în orice moment, iar cele sincrone numai în timpul unei căderi pozitive/negative la intrarea de sincronizare.

În funcție de scopul lor funcțional, declanșatorii sunt împărțiți în mai multe grupuri:

Declanșare RS: își menține starea la niveluri zero pe ambele intrări și o modifică atunci când una dintre intrări este setată la unul (Resetare/Setare).
Flip-flop JK: identic cu flip-flop RS, cu excepția faptului că atunci când unitățile sunt alimentate la două intrări simultan, flip-flop-ul își schimbă starea în opus (modul de numărare).
T-flip-flop: își inversează starea la fiecare ciclu de ceas pe singura sa intrare.
D-flip-flop: își amintește starea de intrare în momentul sincronizării. Flip-flops-urile D asincrone nu au sens.

RAM nu este potrivită pentru stocarea datelor intermediare, deoarece va încetini procesorul. Datele intermediare sunt trimise la registre prin autobuz. Ele pot stoca comenzi, date de ieșire și chiar adrese ale celulelor de memorie.

Principiul de funcționare al unui declanșator RS

Memorie (RAM)

RAM (memoria cu acces aleatoriu, RAM engleză) este un grup mare de aceleași registre conectate între ele. Memoria unei astfel de stocări este instabilă, iar datele din ea dispar atunci când alimentarea este oprită. RAM primește adresa celulei de memorie în care trebuie plasate datele, datele în sine și steag-ul de scriere/citire care activează flip-flops.

Nota traducere RAM poate fi statică și dinamică - SRAM și, respectiv, DRAM. În memoria statică, celulele sunt flip-flops, iar în memoria dinamică, celulele sunt condensatoare. SRAM este mai rapid și DRAM este mai ieftin.

Comenzi (instrucțiuni)

Comenzile sunt acțiunile reale pe care computerul trebuie să le efectueze. Ele vin în mai multe tipuri:

Aritmetică: adunare, scădere, înmulțire etc.
Logic: ȘI (înmulțire/conjuncție logică), SAU (suma/disjuncție logică), negație etc.
Informaţii: mutare , introducere , ieşire , încărcare şi stocare .
Comenzi de salt: du-te la , dacă ... du-te la , apelează și revin .
Comanda de oprire: oprire .

Nota traducere De fapt, totul operatii aritmetice ALU-urile pot fi create pe baza doar a două: adăugare și schimbare. Cu toate acestea, cu cât o ALU acceptă operațiunile de bază, cu atât este mai rapidă.

Instrucțiunile sunt furnizate computerului în limbaj de asamblare sau generate de un compilator de limbaj de nivel înalt.

Într-un procesor, instrucțiunile sunt implementate în hardware. Într-un singur ciclu de ceas, un procesor cu un singur nucleu poate executa o instrucțiune elementară (de bază).

Un grup de instrucțiuni este de obicei numit set de comenzi.

ceas CPU

Viteza unui computer este determinată de viteza de ceas a procesorului său. Frecvența ceasului - numărul de cicluri de ceas (respectiv, de comenzi executate) pe secundă.

Frecvența procesoarelor actuale este măsurată în GHz (Gigahertz). 1 GHz = 10⁹ Hz - miliarde de operații pe secundă.

Pentru a reduce timpul de execuție al unui program, trebuie fie să-l optimizați (reduceți), fie să creșteți frecvența ceasului. Unele procesoare au capacitatea de a crește frecvența (overclockează procesorul), dar astfel de acțiuni afectează fizic procesorul și adesea provoacă supraîncălzire și defecțiuni.

Instrucțiuni de executare

Instrucțiunile sunt stocate în RAM în ordine secvențială. Pentru un procesor ipotetic, o instrucțiune constă dintr-un cod operațional și o adresă de memorie/registru. În interiorul dispozitivului de control există două registre de instrucțiuni în care sunt încărcate codul instrucțiunii și adresa instrucțiunii care se execută în prezent. Procesorul are și registre suplimentare care stochează ultimii 4 biți de instrucțiuni executate.

Mai jos este un exemplu de set de comenzi care însumează două numere:

LOAD_A 8 . Această comandă stochează date în RAM, să zicem,<1100 1000>. Primii 4 biți sunt codul de operare. El este cel care definește instrucțiunile. Aceste date sunt plasate în registrele de instrucțiuni ale unității de control. Comanda este decodificată în instrucțiunea load_A - plasați datele 1000 (ultimii 4 biți ai comenzii) în registrul A.
LOAD_B 2 . Situația este similară cu cea anterioară. Aceasta plasează numărul 2 (0010) în registrul B.
ADAUGĂ B A . Comanda însumează două numere (mai precis, adaugă valoarea registrului B la registrul A). Controlerul îi spune ALU să efectueze operația de adăugare și să plaseze rezultatul înapoi în registrul A.
MAGAZIN_A 23 . Salvăm valoarea registrului A în celula de memorie cu adresa 23.

Acestea sunt operațiunile necesare pentru a adăuga două numere.

Obosi

Toate datele dintre procesor, registre, memorie și dispozitivele I/O (dispozitive de intrare/ieșire) sunt transferate prin magistrale. Pentru a încărca date nou procesate în memorie, procesorul plasează o adresă pe magistrala de adrese și date pe magistrala de date. Apoi trebuie să acordați permisiunea de a scrie pe magistrala de control.

Cache

Procesorul are un mecanism pentru stocarea instrucțiunilor într-un cache. După cum am aflat mai devreme, un procesor poate executa miliarde de instrucțiuni într-o secundă. Prin urmare, dacă fiecare instrucțiune a fost stocată în RAM, atunci recuperarea ei de acolo ar dura mai mult timp decât procesarea ei. Prin urmare, pentru a accelera funcționarea, procesorul stochează o parte din instrucțiuni și date în cache.

Dacă datele din memoria cache și din memorie nu se potrivesc, acestea sunt marcate cu biți murdari.

Fluxul de instrucțiuni

Procesoarele moderne pot procesa mai multe instrucțiuni în paralel. În timp ce o instrucțiune este în etapa de decodare, procesorul poate avea timp să primească o altă instrucțiune.

Cu toate acestea, această soluție este potrivită numai pentru acele instrucțiuni care sunt independente unele de altele.

Dacă un procesor este multi-core, înseamnă că găzduiește de fapt mai multe procesoare separate cu unele resurse partajate, cum ar fi un cache.

Citiți aceste rânduri de pe un smartphone, tabletă sau computer. Oricare dintre aceste dispozitive este bazat pe microprocesor. Microprocesorul este „inima” oricărui dispozitiv de calculator. Există multe tipuri de microprocesoare, dar toate rezolvă aceleași probleme. Astăzi vom vorbi despre cum funcționează procesorul și ce sarcini îndeplinește. La prima vedere, toate acestea par evidente. Însă mulți utilizatori ar fi interesați să-și aprofundeze cunoștințele despre cea mai importantă componentă care face ca computerul să funcționeze. Vom afla cum tehnologia bazată pe o logică digitală simplă permite computerului dvs. nu numai să rezolve probleme de matematică, ci și să fie centru de divertisment. Cum se transformă doar două numere - unu și zero - în jocuri și filme colorate? Mulți oameni și-au pus această întrebare de multe ori și vor fi bucuroși să primească un răspuns. La urma urmei, chiar și la bază recent noi procesor AMD Jaguar, pe care se bazează cele mai noi console de jocuri, se află aceeași logică străveche.

În literatura de limba engleză, un microprocesor este adesea numit CPU (unitate centrală de procesare, modul [unic] procesor central). Motivul acestui nume constă în faptul că un procesor modern este un singur cip. Primul microprocesor din istoria omenirii a fost creat de Intel Corporation în 1971.

Rolul Intel în istoria industriei microprocesoarelor

Vorbim despre modelul Intel 4004 Nu era puternic și putea efectua doar operații de adunare și scădere. Putea procesa doar patru biți de informații la un moment dat (adică era de 4 biți). Dar pentru vremea sa apariția sa a fost un eveniment semnificativ. La urma urmei, întregul procesor se potrivește într-un singur cip. Înainte de Intel 4004, computerele erau bazate pe un întreg set de cipuri sau componente discrete (tranzistoare). Microprocesorul 4004 a stat la baza unuia dintre primele calculatoare portabile.

Primul microprocesor pentru computerele de acasă a fost Intel 8080, introdus în 1974. Toată puterea de procesare a unui computer pe 8 biți era conținută într-un singur cip. Dar anunțul procesorului Intel 8088 a fost de o importanță cu adevărat mare A apărut în 1979 și din 1981 a început să fie folosit în prima masă calculatoare personale PC IBM.

Apoi procesoarele au început să se dezvolte și să devină mai puternice. Oricine este cel puțin puțin familiarizat cu istoria industriei microprocesoarelor își amintește că 8088 a fost înlocuit cu 80286. Apoi a venit 80386, urmat de 80486. Apoi au existat mai multe generații de Pentium: Pentium, Pentium II, III și Pentium 4. Toate aceste procesoare Intel bazate pe designul de bază 8088 au fost compatibile. Aceasta înseamnă că Pentium 4 ar putea procesa orice bucată de cod pentru 8088, dar a făcut-o cu o viteză de aproximativ cinci mii de ori mai mare. Nu au trecut mulți ani de atunci, dar s-au mai schimbat câteva generații de microprocesoare.

Din 2004, Intel a început să ofere procesoare multi-core. Numărul de tranzistori folosiți în ele a crescut cu milioane. Dar și acum procesorul este supus acestora reguli generale, care au fost create pentru jetoanele timpurii. Tabelul reflectă istoria microprocesoarelor Intel până în 2004 (inclusiv). Vom face câteva explicații despre ce înseamnă indicatorii reflectați în el:

Nume. Model de procesor
Data. Anul în care procesorul a fost introdus pentru prima dată. Multe procesoare au fost introduse de mai multe ori, de fiecare dată când viteza de ceas a fost crescută. Astfel, următoarea modificare a cipului ar putea fi reanunțată chiar și la câțiva ani după ce prima sa versiune a apărut pe piață
Tranzistori (Număr de tranzistori). Numărul de tranzistori din cip. Puteți vedea că această cifră a crescut constant
Microni (Lățimea în microni). Un micron este egal cu o milioneme dintr-un metru. Valoarea acestui indicator este determinată de grosimea celui mai subțire fir din cip. Pentru comparație, grosimea unui păr uman este de 100 de microni
Viteza ceasului. Viteza maximă a procesorului
Lățimea datelor. „Capacitatea de biți” a unității aritmetice-logice (ALU) a procesorului. Un ALU de 8 biți poate adăuga, scădea, înmulți și efectua alte operații pe două numere de 8 biți. Un ALU pe 32 de biți poate gestiona numere de 32 de biți. Pentru a adăuga două numere de 32 de biți, un ALU de opt biți trebuie să execute patru instrucțiuni. O ALU pe 32 de biți poate gestiona această sarcină într-o singură instrucțiune. În multe (dar nu toate) cazurile, lățimea magistralei de date externe coincide cu „numărul de biți” al ALU. Procesorul 8088 avea un ALU de 16 biți, dar o magistrală de 8 biți. Pentru Pentium-urile ulterioare, o situație tipică a fost atunci când autobuzul era deja pe 64 de biți, dar ALU era încă pe 32 de biți
MIPS (milioane de instrucțiuni pe secundă). Vă permite să estimați aproximativ performanța procesorului. Cele moderne îndeplinesc atât de multe sarcini diferite încât acest indicator și-a pierdut sensul inițial și poate fi folosit în principal pentru a compara puterea de calcul a mai multor procesoare (ca în acest tabel)

Există o relație directă între viteza ceasului, precum și numărul de tranzistori și numărul de operații efectuate de procesor pe secundă. De exemplu, viteza de ceas a procesorului 8088 a ajuns la 5 MHz, iar performanța: doar 0,33 milioane de operații pe secundă. Adică a fost nevoie de aproximativ 15 cicluri de procesor pentru a executa o instrucțiune. În 2004, procesoarele puteau deja să execute două instrucțiuni pe ciclu de ceas. Această îmbunătățire a fost obținută prin creșterea numărului de procesoare de pe cip.

Chip se mai numește circuit integrat(sau doar un microcircuit). Cel mai adesea, aceasta este o placă mică și subțire de siliciu în care sunt „imprimate” tranzistorii. Cipul, a cărui latură atinge doi centimetri și jumătate, poate conține zeci de milioane de tranzistori. Cele mai simple procesoare pot fi pătrate cu latura de doar câțiva milimetri. Și această dimensiune este suficientă pentru câteva mii de tranzistori.

Logica microprocesorului

Pentru a înțelege cum funcționează un microprocesor, ar trebui să studiați logica pe care se bazează, precum și să vă familiarizați cu limbajul de asamblare. Aceasta este limba maternă a microprocesorului.

Microprocesorul este capabil să execute un set specific de instrucțiuni ale mașinii (comenzi). Funcționând cu aceste comenzi, procesorul îndeplinește trei sarcini principale:

Folosind unitatea sa aritmetico-logică, procesorul efectuează operații matematice: adunare, scădere, înmulțire și împărțire. Microprocesoarele moderne acceptă pe deplin operațiuni în virgulă mobilă (folosind un procesor aritmetic dedicat în virgulă mobilă)
Microprocesorul este capabil să mute date de la un tip de memorie la altul
Microprocesorul are capacitatea de a lua o decizie și, pe baza deciziei pe care o ia, „sări”, adică trece la executarea unui nou set de instrucțiuni

Microprocesorul contine:

Autobuz de adrese. Lățimea acestei magistrale poate fi de 8, 16 sau 32 de biți. Ea este angajată în trimiterea adresei în memorie
Bus de date: 8, 16, 32 sau 64 de biți. Această magistrală poate trimite date în memorie sau poate primi date din memorie. Când vorbesc despre „capacitatea de biți” a unui procesor, despre care vorbim despre lățimea magistralei de date
Canalele RD (citire) și WR (scriere) care asigură interacțiunea cu memoria
Linie de ceas (magistrală de impulsuri de ceas), care oferă cicluri de ceas al procesorului
Linia de resetare (ștergere magistrală, resetare magistrală), care resetează contorul programului și repornește execuția instrucțiunii

Deoarece informațiile sunt destul de complexe, vom presupune că lățimea ambelor magistrale - magistrala de adrese și de date - este de numai 8 biți. Să aruncăm o privire rapidă asupra componentelor acestui microprocesor relativ simplu:

Registrele A, B și C sunt cipuri logice utilizate pentru stocarea intermediară a datelor
Blocarea adresei este similară cu registrele A, B și C
Contorul de programe este un cip logic (latch) capabil să crească o valoare cu unul la un pas (dacă primește comanda corespunzătoare) și să pună la zero valoarea (sub rezerva primirii comenzii corespunzătoare)
O ALU (unitate logică aritmetică) poate efectua operații de adunare, scădere, înmulțire și împărțire între numere de 8 biți sau poate acționa ca un sumator obișnuit
Registrul de testare este un zăvor special care stochează rezultatele operațiunilor de comparare efectuate de ALU. De obicei, ALU compară două numere și determină dacă sunt egale sau unul este mai mare decât celălalt. Registrul de testare este, de asemenea, capabil să stocheze bitul de transport al ultimei acțiuni de adunare. Stochează aceste valori într-un circuit flip-flop. Aceste valori pot fi utilizate ulterior de decodorul de comenzi pentru a lua decizii
Șase blocuri din diagramă sunt etichetate „3-State”. Acestea sunt tampon de sortare. Mai multe surse de ieșire pot fi conectate la un fir, dar tamponul de sortare permite doar uneia dintre ele (o dată) să transmită o valoare: „0” sau „1”. Astfel, tamponul de sortare poate sări peste valori sau să blocheze sursa de ieșire să transmită date
Registrul de instrucțiuni și decodorul de instrucțiuni țin toate componentele de mai sus sub control

Această diagramă nu arată liniile de control ale decodorului de comandă, care pot fi exprimate sub forma următoarelor „comenzi”:

„Registrul A acceptă valoarea introdusă momentul prezent din magistrala de date"
„Registrul B acceptă valoarea care vine în prezent din magistrala de date”
„Registrul C acceptă valoarea care provine în prezent de la unitatea logică aritmetică.”
„Registrul contorului programului ia valoarea care vine în prezent din magistrala de date”
„Registrul de adrese pentru a accepta valoarea care vine în prezent din magistrala de date”
„Registrul de comenzi acceptă valoarea care vine în prezent din magistrala de date”
„Măriți valoarea contorului programului [cu unu]”
„Contorul de comenzi va fi resetat la zero”
„Activați unul din șase tampon de sortare” (șase linii de control separate)
„Spuneți unității logice aritmetice ce operație ar trebui să efectueze.”
„Registrul de testare acceptă biți de testare de la ALU”
„Activați RD (canal de citire)”
„Activați WR (canal de înregistrare)”

Decodorul de comandă primește biți de date din registrul de testare, canalul de sincronizare și, de asemenea, din registrul de comandă. Dacă simplificăm cât mai mult posibil descrierea sarcinilor decodorului de instrucțiuni, putem spune că acest modul este cel care „spune” procesorului ce trebuie făcut în acest moment.

Memorie cu microprocesor

Introducere în conexe memoria calculatorului iar ierarhiile sale vă vor ajuta să înțelegeți mai bine conținutul acestei secțiuni.

Mai sus am scris despre autobuze (adresă și date), precum și despre canalele de citire (RD) și scriere (WR). Aceste magistrale și canale sunt conectate la memorie: memorie cu acces aleatoriu (RAM) și memorie doar pentru citire (ROM). În exemplul nostru, luăm în considerare un microprocesor a cărui lățime a fiecărei magistrale este de 8 biți. Aceasta înseamnă că este capabil să adreseze 256 de octeți (de la doi până la a opta putere). Poate citi sau scrie 8 biți de date din memorie simultan. Să presupunem că acest microprocesor simplu are 128 de octeți de ROM (începând de la adresa 0) sau 128 de octeți de RAM (începând de la adresa 128).

Un modul de memorie numai pentru citire conține un set persistent prestabilit de octeți. Autobuzul de adrese solicită un anumit octet din ROM să fie transferat pe magistrala de date. Când canalul de citire (RD) își schimbă starea, modulul ROM furnizează octetul solicitat magistralei de date. Adică, în acest caz, este posibilă doar citirea datelor.

Procesorul nu poate doar să citească informații din RAM, ci și să scrie date pe acesta. În funcție de faptul că se efectuează citirea sau scrierea, semnalul intră fie în canalul de citire (RD), fie în canalul de scriere (WR). Din păcate, memoria RAM este volatilă. Când alimentarea este oprită, pierde toate datele stocate în ea. Din acest motiv, un computer are nevoie de un dispozitiv de stocare non-volatil, doar pentru citire.

Mai mult, teoretic, un computer se poate lipsi deloc de RAM. Multe microcontrolere permit ca octeții de date necesari să fie plasați direct pe cipul procesorului. Dar este imposibil să faci fără ROM. În computerele personale se numește ROM sistem de bază intrare și ieșire (BSVV, BIOS, sistem de intrare/ieșire de bază). La pornire, microprocesorul își începe lucrul executând comenzile găsite în BIOS.

Comenzile BIOS efectuează teste pe hardware-ul computerului, apoi accesează hard disk-ul și selectează sectorul de pornire. Acest sector de boot este un mic program separat pe care BIOS-ul îl citește mai întâi de pe disc și apoi îl plasează în RAM. După aceasta, microprocesorul începe să execute comenzi din sectorul de boot situat în RAM. Programul sectorului de pornire îi spune microprocesorului ce date (destinate pentru execuția ulterioară de către procesor) ar trebui să fie mutate în continuare din hard diskîn RAM. Acesta este modul în care procesorul încarcă sistemul de operare.

Instrucțiuni pentru microprocesor

Chiar și cel mai simplu microprocesor este capabil să proceseze un set destul de mare de instrucțiuni. Un set de instrucțiuni este un fel de șablon. Fiecare dintre aceste instrucțiuni încărcate în registrul de comenzi are propriul său sens. Nu este ușor pentru oameni să-și amintească succesiunea de biți, așa că fiecare instrucțiune este descrisă ca un cuvânt scurt, fiecare dintre acestea reprezentând o comandă specifică. Aceste cuvinte alcătuiesc limbajul de asamblare al procesorului. Asamblatorul traduce aceste cuvinte într-un limbaj de cod binar pe care procesorul îl poate înțelege.

Iată o listă de cuvinte de comandă în limbajul de asamblare pentru condițional procesor simplu, pe care îl considerăm ca exemplu pentru povestea noastră:

LOADA mem — Încărcați registrul A dintr-o adresă de memorie
LOADB mem — Încărcați registrul B de la o adresă de memorie
CONB con — Încărcați o valoare constantă în registrul B
SAVEB mem — Salvați valoarea registrului B în memorie la o anumită adresă
SAVEC mem — Salvați valoarea registrului C în memorie la o anumită adresă
ADD — Adăugați (adăugați) valorile registrelor A și B. Stocați rezultatul acțiunii în registrul C
SUB — Scădeți valoarea registrului B din valoarea registrului A. Stocați rezultatul acțiunii în registrul C
MUL — Înmulțiți valorile registrelor A și B. Stocați rezultatul acțiunii în registrul C
DIV — Împărțiți valoarea registrului A la valoarea registrului B. Stocați rezultatul acțiunii în registrul C
COM - Comparați valorile registrelor A și B. Transferați rezultatul în registrul de testare
JUMP adresa - Salt la adresa specificată
JEQ addr - Dacă este îndeplinită condiția de egalitate a valorilor a două registre, săriți la adresa specificată
JNEQ addr - Dacă nu este îndeplinită condiția pentru valori egale a două registre, săriți la adresa specificată
JG addr - Dacă valoarea este mai mare, săriți la adresa specificată
JGE addr — Dacă valoarea este mai mare sau egală cu, săriți la adresa specificată
JL addr - Dacă valoarea este mai mică, săriți la adresa specificată
JLE addr — Dacă valoarea este mai mică sau egală cu, săriți la adresa specificată
STOP - Opriți execuția

Cuvintele în limba engleză care denotă acțiunile efectuate sunt date între paranteze pentru un motiv. Deci putem vedea pe care se bazează limbajul de asamblare (ca multe alte limbaje de programare). engleză, adică pe mijloacele obișnuite de comunicare ale acelor oameni care au creat tehnologii digitale.

Funcționarea microprocesorului folosind exemplul de calcul factorial

Să luăm în considerare funcționarea unui microprocesor folosind un exemplu specific de execuție a unui program simplu care calculează factorialul numărului „5”. Mai întâi, să rezolvăm această problemă „într-un notebook”:

factorial de 5 = 5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120

În limbajul de programare C, această bucată de cod care efectuează acest calcul ar arăta astfel:

A=1;f=1;în timp ce (a

Când acest program se termină, variabila f va conține valoarea factorialului de cinci.

Compilatorul C traduce (adică traduce) acest cod într-un set de instrucțiuni în limbaj de asamblare. În procesorul pe care îl luăm în considerare, RAM începe la adresa 128, iar memoria read-only (care conține limbaj de asamblare) începe la adresa 0. Prin urmare, în limbaj a acestui procesor acest program va arăta astfel:

// Să presupunem că a este la adresa 128 // Să presupunem că F este la adresa 1290 CONB 1 // a=1;1 SAVEB 1282 CONB 1 // f=1;3 SAVEB 1294 LOADA 128 // dacă a > 5 saltul la 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 back to 4 //17

Acum apare următoarea întrebare: cum arată toate aceste comenzi în memoria permanentă? Fiecare dintre aceste instrucțiuni trebuie să fie reprezentată ca un număr binar. Pentru a simplifica înțelegerea materialului, vom presupune că fiecare dintre comenzile limbajului de asamblare ale procesorului pe care îl luăm în considerare are un număr unic:

ÎNCĂRCARE - 1
LOADB - 2
CONB - 3
SAVEB - 4
SAVEC mem - 5
ADAUGĂ - 6
SUB - 7
MUL - 8
DIV - 9
COM - 10
JUMP adresa - 11
Adresă JEQ - 12
Adresa JNEQ - 13
Adresa JG - 14
Adresa JGE - 15
Adresa JL - 16
Adresa JLE - 17
STOP - 18

// Să presupunem că a este la adresa 128 // Să presupunem că F este la adresa 129Addr machine instruction/value0 3 // CONB 11 12 4 // SAVEB 1283 1284 3 // CONB 15 16 4 // SAVEB 1297 1298 1297 1298 4 // 1289 12810 3 // CONB 511 512 10 // COM13 14 // JG 1714 3115 1 // LOADA 12916 12917 2 // LOADB 12818 12819 8 // MUL20 12819 8 // MUL20 12921 5 // 1292 5 // 823 1 2824 3 // CONB 125 126 6 // ADD27 5 // SAVEC 12828 12829 11 // JUMP 430 831 18 // STOP

După cum veți observa, șapte linii de cod C au fost convertite în 18 linii de limbaj de asamblare. Au ocupat 32 de octeți în ROM.

Decodare

Conversația despre decodare va trebui să înceapă cu o luare în considerare a problemelor filologice. Din păcate, nu toți termenii informatici au corespondență unu-la-unu în rusă. Traducerea terminologiei a avut loc adesea spontan și, prin urmare, același termen englez poate fi tradus în rusă în mai multe moduri. Acesta este ceea ce s-a întâmplat cu cea mai importantă componentă a logicii microprocesorului „decodor de instrucțiuni”. Experții în computer îl numesc atât decodor de comandă, cât și decodor de instrucțiuni. Niciuna dintre aceste opțiuni de nume nu poate fi numită mai mult sau mai puțin „corectă” decât cealaltă.

Este necesar un decodor de instrucțiuni pentru a traduce fiecare cod de mașină într-un set de semnale care conduc diferitele componente ale microprocesorului. Dacă simplificăm esența acțiunilor sale, atunci putem spune că el este cel care coordonează „software” și „hardware”.

Să ne uităm la funcționarea decodorului de comenzi folosind exemplul instrucțiunii ADD, care efectuează o acțiune de adăugare:

În timpul primului ciclu frecvența ceasului Procesorul încarcă instrucțiunea. În acest moment, decodorul de comandă trebuie să: activeze tamponul de sortare pentru contorul de programe; activarea canalului de citire (RD); activați dispozitivul de blocare a tamponului de sortare pentru a trece datele de intrare în registrul de instrucțiuni
În timpul celui de-al doilea ciclu de ceas al procesorului, instrucțiunea ADD este decodificată. În această etapă, unitatea logică aritmetică efectuează adunarea și transferă valoarea în registrul C
În timpul celui de-al treilea ciclu al frecvenței ceasului procesorului, contorul programului își mărește valoarea cu unu (teoretic, această acțiune se suprapune cu ceea ce s-a întâmplat în timpul celui de-al doilea ciclu)

Fiecare instrucțiune poate fi reprezentată ca un set de operații executate secvenţial care manipulează componentele microprocesorului într-o anumită ordine. Adică instrucțiunile programului duce la modificări complet fizice: de exemplu, o schimbare a poziției zăvorului. Unele instrucțiuni pot necesita două sau trei cicluri de ceas al procesorului pentru a fi executate. Alții pot necesita chiar și cinci sau șase cicluri.

Microprocesoare: performanță și tendințe

Numărul de tranzistori dintr-un procesor este un factor important care afectează performanța acestuia. După cum sa arătat mai devreme, procesorul 8088 a necesitat 15 cicluri de ceas pentru a executa o instrucțiune. Și pentru a efectua o operație pe 16 biți, a fost nevoie de aproximativ 80 de cicluri. Așa a fost conceput multiplicatorul ALU al acestui procesor. Cu cât mai mulți tranzistori și cu cât multiplicatorul ALU este mai puternic, cu atât procesorul poate face mai mult într-un singur ciclu de ceas.

Multe tranzistoare acceptă tehnologia pipelining. În cadrul unei arhitecturi pipeline, instrucțiunile executabile se suprapun parțial unele pe altele. O instrucțiune poate necesita aceleași cinci cicluri pentru a fi executată, dar dacă procesorul procesează simultan cinci instrucțiuni (la diferite etape de finalizare), atunci, în medie, va fi necesar un ciclu de ceas al procesorului pentru a executa o instrucțiune.

Multe procesoare moderne au mai mult de un decodor de comandă. Și fiecare dintre ele acceptă conducte. Acest lucru permite executarea mai multor instrucțiuni într-un ciclu de procesor. Implementarea acestei tehnologii necesită un număr incredibil de tranzistori.

procesoare pe 64 de biți

Deși procesoarele pe 64 de biți s-au răspândit cu doar câțiva ani în urmă, ele există de relativ mult timp: din 1992. Atât Intel, cât și AMD oferă în prezent astfel de procesoare. Un procesor pe 64 de biți poate fi considerat a fi unul care are o unitate logică aritmetică pe 64 de biți (ALU), registre pe 64 de biți și magistrale pe 64 de biți.

Principalul motiv pentru care procesoarele au nevoie de 64 de biți este că arhitectura extinde spațiul de adrese. Procesoarele pe 32 de biți pot accesa doar doi sau patru gigaocteți de memorie RAM. Pe vremuri aceste cifre păreau gigantice, dar anii au trecut și astăzi o astfel de amintire nu va mai surprinde pe nimeni. Acum câțiva ani, memoria unui computer tipic era de 256 sau 512 megaocteți. În acele vremuri, limita de patru gigabyte deranja doar serverele și mașinile care rulau baze de date mari.

Dar s-a dovedit rapid că chiar și utilizatorilor obișnuiți le lipsesc uneori doi sau chiar patru gigaocteți de memorie RAM. Această limitare enervantă nu se aplică procesoarelor pe 64 de biți. Spațiul de adrese disponibil pentru ei în zilele noastre pare infinit: de la doi până la șaizeci și patru de octeți, sau ceva de genul un miliard de gigaocteți. O astfel de memorie RAM gigantică nu este așteptată în viitorul apropiat.

magistrală de adrese pe 64 de biți, precum și magistrale de date largi și de mare viteză ale corespunzătoare plăci de bază, permite computerelor pe 64 de biți să mărească viteza de intrare și ieșire a datelor atunci când interacționează cu dispozitive precum hard disk si placa video. Aceste noi caracteristici măresc semnificativ performanța mașinilor de calcul moderne.

Dar nu toți utilizatorii vor experimenta beneficiile arhitecturii pe 64 de biți. Este necesar, în primul rând, pentru cei care editează videoclipuri și fotografii și, de asemenea, lucrează cu diverse imagini mari. Calculatoarele pe 64 de biți sunt apreciate de cunoscători jocuri pe calculator. Dar acei utilizatori care pur și simplu comunică folosind un computer rețelele socialeși cutreieră pe web și editează fișiere text Cel mai probabil, pur și simplu nu vor simți niciun avantaj al acestor procesoare.

Pe baza materialelor de pe computer.howstuffworks.com