ما الذي يجعل المعالج في الكمبيوتر. المعالج ومكوناته

وصف وتعيين المعالجات

التعريف 1.

وحدة المعالجة المركزية (وحدة المعالجة المركزية) - المكون الرئيسي للكمبيوتر، والذي يؤدي عمليات حسابية ومنطقية، البرنامج المحدديدير عملية الحوسبة وتنسيق تشغيل جميع أجهزة الكمبيوتر الشخصي.

أكثر قوة المعالج، كلما ارتفعت سرعة جهاز الكمبيوتر.

تعليق

غالبا ما يشار إلى المعالج المركزي كمعالج ببساطة، وحدة المعالجة المركزية (وحدة المعالجات المركزية) أو وحدة المعالجة المركزية (وحدة المعالجة المركزية)، أقل في كثير من الأحيان - الكريستال، الحجر، المعالج المضيف.

المعالجات الحديثة هي المعالجات الدقيقة.

يحتوي المعالج الدقيق على نوع من الدوائر المتكاملة - لوحة رقيقة من شكل مستطيل السيليكون البلوري مع بضع ملليمترات مربعة، والذي يتم فيه وضع مخططات مع مليارات الترانزستورات والقنوات لتمرير الإشارات. يتم وضع طبق الكريستال في مساكن بلاستيكية أو سيراميك ومتصل بواسطة الأسلاك الذهبية مع دبابيس معدنية للاتصال باللوحة لنظام الكمبيوتر الشخصي.

الشكل 1. المعالجات الدقيقة إنتل 4004 (1971)

الشكل 2. المعالجات الدقيقة إنتل بنتيوم الرابع (2001). لليسار - عرض أعلى، وجهة نظر أسفل اليمين

تم تصميم وحدة المعالجة المركزية لتنفيذ البرنامج تلقائيا.

جهاز المعالج

المكونات الرئيسية لوحدة المعالجة المركزية هي:

• جهاز منطقي حسابي (Allu) يؤدي العمليات الرياضية والمنطقية الأساسية؛
• إدارة الجهاز (UYU)، الذي يعتمد فيه تماسك عمل مكونات وحدة المعالجة المركزية وعلاقته مع الأجهزة الأخرى؛
• إطارات البيانات والإطارات المستهدفة;
• السجلاتالذي يقوم مؤقتا بتخزين الأمر الحالي والمصدر والبيانات المتوسطة والنهاية (نتائج حسابات Allu)؛
• فرق العدادات;
• الذاكرة المؤقتة مخازن تستخدم البيانات والأوامر في كثير من الأحيان. يعد الاستئناف إلى ذاكرة التخزين المؤقت أسرع بكثير مما كانت عليه في ذاكرة الوصول العشوائي، وبالتالي، وهو أكثر من ذلك، كلما ارتفعت سرعة وحدة المعالجة المركزية.

الشكل 3. مخطط معالج مبسط

مبادئ العمل المعالج

وحدة المعالجة المركزية تقوم بتشغيل برنامج موجود في ذاكرة الوصول العشوائي.

تلقى Alu البيانات ويقوم بتشغيل العملية المحددة، وتسجيل النتيجة في إحدى السجلات المجانية.

الأمر الحالي في سجل أمر خاص. عند العمل مع الأمر الحالي، تكون قيمة الزيادات لمكافحة القيادة المزعومة، والتي تشير بعد ذلك إلى الأمر التالي (يمكن أن يكون الأمر الانتقالي فقط استثناء).

يتكون الأمر من تسجيل العملية (التي تريد تنفيذها)، وعناوين خلايا البيانات المصدر والنتيجة. وفقا للعنوان المحدد في الأمر، فإنه يأخذ البيانات ويتم وضعها في السجلات العادية (بمعنى عدم تسجيل الأمر)، كما يتم وضع النتيجة الناتجة أولا في السجل، ثم ينتقل فقط إلى عنوانها المحدد في فريق.

خصائص المعالج

يشير تردد الساعة إلى التردد الذي يعمل عليه وحدة المعالجة المركزية. مقابل براعة $ 1 دولار، يتم تنفيذ العديد من العمليات. كلما ارتفع التردد، كلما ارتفعت سرعة الكمبيوتر. يتم قياس تردد الساعة المعالجات الحديثة في Gigaherts (GHz): 1 دولار جي جي جي جيجاهرتز \u003d ساعات 1 دولار أمريكي في الثانية.

لزيادة أداء وحدة المعالجة المركزية بدأت في استخدام العديد من النواة، كل منها في الواقع معالج منفصل. كلما زاد عدد النواة، كلما ارتفعت أداء الكمبيوتر الشخصي.

يرتبط المعالج بأجهزة أخرى (على سبيل المثال، مع ROS RAM) عبر حافلة البيانات والعناوين والضوابط. Chint Chins Phart 8 (لأن التعامل مع البايتات) واختلف نماذج مختلفةوأيضا مختلفة عن حافلة البيانات وإطارات الحافلات.

يشير تلة حافلة البيانات إلى مقدار المعلومات (بالبايت)، والتي يمكن أن تنتقل لأوقات دولار 1 دولار (مقابل براعة $ 1 دولار). يعتمد أقصى كمية من ذاكرة الوصول العشوائي في وقت حافلة العناوين، والتي يمكن أن تعمل وحدة المعالجة المركزية.

من تواتر إطار النظام، يعتمد مقدار البيانات التي يتم إرسالها بحلول طول الوقت. لأجهزة كمبيوتر حديثة مقابل دولار واحد، من الممكن نقل العديد من البتات. يعد عرض النطاق الترددي للإطار مهم أيضا مساويا لتكرير حافلة النظام مضروبة في عدد البتات التي يمكن نقلها مقابل دولار واحد دولار. إذا كان تواتر إطار النظام هو MHz 100 دولار، ويتم نقل بت $ 2 دولارا مقابل دولارا دولارا دولارا، فسيكون النطاق الترددي 200 دولار أمريكي 200 دولار.

يتم احتساب إنتاج أجهزة الكمبيوتر الحديثة في جيجابت (أو العشرات من جيجابت) في الثانية الواحدة. كلما ارتفع هذا المؤشر، كلما كان ذلك أفضل. تؤثر سعة وحدة المعالجة المركزية أيضا على مقدار ذاكرة التخزين المؤقت.

البيانات الخاصة بتشغيل وحدة المعالجة المركزية تأتي من ذاكرة الوصول العشوائي، ولكن بسبب الذاكرة أبطأ من وحدة المعالجة المركزية، ويمكن في كثير من الأحيان الوقوف. من أجل تجنب ذلك بين وحدة المعالجة المركزية وذاكرة الوصول العشوائي، يتم وضع ذاكرة التخزين المؤقت، وهي أسرع من التشغيل. وهو يعمل مثل العازلة. يتم إرسال البيانات من ذاكرة الوصول العشوائي إلى ذاكرة التخزين المؤقت، ثم إلى وحدة المعالجة المركزية. عندما يتطلب وحدة المعالجة المركزية ما يلي ذلك، إذا كان في وجوده في ذاكرة التخزين المؤقت، فسيتم أخذه من ذلك، وإلا يكون هناك وصولا إلى ذاكرة الوصول العشوائي. إذا تم تنفيذ البرنامج في أمر سلسل واحد بعد آخر، فما عند تنفيذ أمر واحد، يتم تحميل الأوامر التالية من ذاكرة الوصول العشوائي إلى ذاكرة التخزين المؤقت. هذا يعمل بشكل كبير في العمل، لأنه ينخفض \u200b\u200bفي انتظار وحدة المعالجة المركزية.

ملاحظة 1.

هناك 3 أنواع ذاكرة التخزين المؤقت:

• ذاكرة نقدية قدرها 1 دولار دولار-إلى مستوى هو الأسرع، ويقع في جوهر وحدة المعالجة المركزية، وبالتالي فهو يحتوي على حجم صغير ($ 8-128 $ KB).
• الذاكرة النقدية 2 دولار دولار-إلى مستوى في وحدة المعالجة المركزية، ولكن ليس في النواة. إنه أسرع من ذاكرة الوصول العشوائي، ولكن أبطأ من الذاكرة النقدية من مستوى $ 1 دولار. الحجم من 128 دولار كوبية إلى عدة ميغابايت.
• الذاكرة النقدية 3 دولارات دولار - مستوى جوي أسرع من ذاكرة الوصول العشوائي، ولكنها أبطأ من ذاكرة النقدية البالغة 2 دولارات دولار.

تعتمد سرعة وحدة المعالجة المركزية والكمبيوتر، على التوالي، على حجم هذه الذاكرة.

CPU يمكن أن يحافظ فقط على نوع معين من ذاكرة الوصول العشوائي: $ DDR $، $ DDR2 $ أو $ DDR3 $. أسرع يعمل الرامات "الذاكرة العشوائية في الهواتف والحواسيبكلما ارتفعت أداء وحدة المعالجة المركزية.

الميزة التالية هي مأخذ التوصيل (الموصل) الذي يتم فيه إدراج وحدة المعالجة المركزية. إذا تم تصميم وحدة المعالجة المركزية لنوع معين من المقبس، فلا يمكن تثبيته في مكان آخر. وفي الوقت نفسه، على اللوحة الأم هناك مقبس واحد فقط ل CPU ويجب أن يتوافق مع نوع المعالج.

أنواع المعالجات

الشركة الرئيسية التي تنتج وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر هو Intel. كان أول معالج PC معالج 8086 دولارا. وكان النموذج التالي 80286 دولارا، ثم 80386 دولار، مع مرور الوقت بدأت الرقم الذي يبلغ من العمر 80 دولارا من 80 دولارا في حذفه وبدأ وحدة المعالجة المركزية تسمى ثلاثة أرقام: 286 دولارا، $ 386 $، إلخ. غالبا ما يسمى توليد المعالجات عائلة عائلة X86 دولار. يتم إنتاج نماذج أخرى من المعالجات، على سبيل المثال، ألفا، كمبيوتر Power PC وغيرها من العائلات. مصنعي وحدة المعالجة المركزية هي أيضا AMD، Cyrix، IBM، Texas.

في اسم المعالج، غالبا ما يكون من الممكن تلبية الرموز التي تبلغ قيمتها X2 $، $ X3 $، $ X4 $، مما يعني عدد النوى. على سبيل المثال، في عنوان Phenom $ X3 $ 8،600 $، تشير أحرف $ X3 $ إلى وجود ثلاث نوى.

لذلك، فإن الأنواع الرئيسية من وحدة المعالجة المركزية هي 8086 دولارا، 80286 دولارا، 80286 دولارا، 80386 دولارا، $ 80486 $، بنتيوم، Pentium Pro، Pentium MMX، Pentium II، Pentium III و Pentium IV. Celeron هي نسخة مشذبة من معالج Pentium. بعد الاسم، يشار تردد ساعة CPU على مدار الساعة. على سبيل المثال، تشير Celeron $ 450 إلى نوع Celeron CPU وتردد الساعة - MHz 450 $.

يجب تثبيت المعالج على اللوحة الأم باستخدام المعالج المقابل لتردد الإطارات النظام.

في أحدث نماذج وحدة المعالجة المركزية، يتم تنفيذ آلية الحماية الشاملة، I.E. وحدة المعالجة المركزية بزيادة درجة الحرارة أعلى من التبديل الحاسم إلى تردد على مدار الساعة التي يتم استهلاكها أقل من الكهرباء.

تعريف 2.

إذا كان هناك العديد من المعالجات الموازية في نظام الحوسبة، فسيتم استدعاء هذه الأنظمة multiprocessor. .

المعالج، بلا شك، المكون الرئيسي لأي جهاز كمبيوتر. هذه قطعة صغيرة من السيليكون، فإن حجم عدة عشرات من ملليمترات يؤدي كل تلك المهام المعقدة التي قمت بها أمام جهاز الكمبيوتر الخاص بك. يتم تنفيذ نظام التشغيل هنا، وكذلك جميع البرامج. ولكن كيف كل هذا العمل؟ سنحاول تفكيك هذا السؤال في مقالتنا الحالية.

يدير المعالج البيانات على جهاز الكمبيوتر الخاص بك وأداء ملايين التعليمات في الثانية الواحدة. وتحت معالج النصوص، أعني بالضبط ما يعنيه بالضبط - رقاقة صغيرة من السيليكون، والتي تؤدي فعليا جميع العمليات على الكمبيوتر. قبل المتابعة في الاعتبار، كيف يعمل المعالج، يجب عليك أولا النظر في ما هو عليه وما يتكون منه.

أولا، دعونا نلقي نظرة على ما هو المعالج. وحدة المعالجة المركزية أو وحدة المعالجة المركزية (جهاز المعالجة المركزية) - وهو ميكر من رقم ضخم الترانزستورات مصنوعة على الكريستال السيليكون. تم تطوير أول معالج في العالم من قبل شركة Intel Corporation في عام 1971. بدأ كل شيء مع طراز Intel 4004. يمكنه فقط إجراء عمليات الحوسبة ويمكنه معالجة 4 بايت فقط من البيانات. خرج النموذج التالي في عام 1974 - Intel 8080 ويمكنه التعامل مع 8 بت من المعلومات. ثم كان هناك 80286، 80386، 80486. كان من هذه المعالجات اسم العمارة.

كان تردد الساعة المعالج 8088 5 ميغاهرتز، وعدد العمليات في المرتبة الثانية بعد 330،000 فقط، وهو أقل بكثير من المعالجات الحديثة. الأجهزة الحديثة لها تردد يصل إلى 10 جيجاهرتز وعدة ملايين من العمليات في الثانية الواحدة.

لن نعتبر الترانزستورات، وسوف ننتقل إلى المستوى أعلاه. يتكون كل معالج من هذه المكونات:

• النواة - يتم تنفيذ جميع معالجة المعلومات والعمليات الرياضية هنا، قد تكون النواة عدة؛
• فرق Decifranger - يشير هذا المكون إلى النواة، فهو يحول أوامر البرامج إلى مجموعة من الإشارات التي ستؤدي الترانزستورات الأساسية؛
• مخبأ - منطقة الذاكرة السريعة للغاية، وحجم صغير، حيث يتم تخزين البيانات من ذاكرة الوصول العشوائي؛
• السجلات - هذه هي خلايا ذاكرة سريعة للغاية يتم فيها تخزين البيانات التي تتم معالجتها الآن. لا يوجد سوى عدد قليل منهم ولديهم مقاس محدود - 8 أو 16 أو 32 بت بدقة من هذا يعتمد على تصريف المعالج؛
• coprocessor. - نواة منفصلة تم تحسينها فقط لأداء عمليات معينة، مثل معالجة الفيديو أو تشفير البيانات؛
• عنوان الحافلة - للتواصل مع جميع متصلات اللوحة الأم من قبل الأجهزة، يمكن أن يكون لها عرض 8 أو 16 أو 32 بت؛
• مركبة البيانات - للتواصل مع ذاكرة الوصول العشوائي. باستخدامه، يمكن للمعالج تسجيل البيانات في الذاكرة أو قراءتها من هناك. يمكن أن تكون حافلة الذاكرة 8 و 16 و 32 بت، وهذا هو مقدار البيانات التي يمكن نقلها في وقت واحد؛
• مزامنة الاطارات - يسمح لك بالتحكم في تواتر المعالج وعمل العمل؛
• إعادة تشغيل الإطارات - إعادة تعيين حالة المعالج؛

يمكن اعتبار المكون الرئيسي جهاز kernel أو حساب حسابي، بالإضافة إلى سجلات المعالج. كل شيء آخر يساعد على العمل مع هذين المكونين. دعونا نلقي نظرة على ما هي السجلات وما هي الوجهة التي لديهم.

• يسجل A، B، C - مصممة لتخزين البيانات أثناء المعالجة، نعم، هناك ثلاثة فقط منهم، ولكن هذا يكفي تماما؛
• EIP. - يحتوي على عنوان تعليمات البرنامج التالي في ذاكرة الوصول العشوائي؛
• esp. - عنوان البيانات في ذاكرة الوصول العشوائي؛
• z. - يحتوي على نتيجة عملية المقارنة الأخيرة؛

بالطبع، هذه ليست كل سجلات الذاكرة، ولكن هذه هي الأهم والأهم من ذلك كله يستخدم المعالج أثناء تنفيذ البرامج. حسنا، الآن، عندما تعرف ما يتكون المعالج، يمكنك التفكير في كيفية عمله.

كيف يعمل معالج الكمبيوتر؟

لا يمكن للنواة الحسابية للمعالج إجراء عمليات رياضية فقط، وعمليات المقارنة وتحريك البيانات بين الخلايا وذاكرة الوصول العشوائي، ولكن هذا يكفي حتى تتمكن من لعب الألعاب ومشاهدة الأفلام وعرض صفحات الويب وأكثر من ذلك بكثير.

في الواقع، يتكون أي برنامج من هذه الأوامر: نقل، أضعاف، مضاعفة، الفجوة، الفرق والمتابعة إلى الإرشادات إذا تم تنفيذ حالة المقارنة. بالطبع، هذه ليست كل فرق، هناك آخرون يجمعون فيما بينهم أو تبسيط استخدامهم.

يتم تنفيذ جميع حركات البيانات باستخدام إرشادات الحركة (MOV)، يقوم هذا الدليل بتحريك البيانات بين خلايا التسجيل بين السجلات والذاكرة السريعة، بين الذاكرة والقرص الثابت. للعمليات الحسابية هناك تعليمات خاصة. وهناك حاجة إلى إرشادات الانتقال لأداء ظروف، على سبيل المثال، تحقق من قيمة السجل A وإذا لم يكن صفر، ثم انتقل إلى التعليمات الخاصة بالعنوان المطلوب. أيضا، باستخدام تعليمات الانتقال، يمكنك إنشاء دورات.

كل هذا جيد جدا، ولكن كيف تتفاعل كل هذه المكونات مع بعضها البعض؟ وكيف فهم الترانزستورات التعليمات؟ تعمل تشغيل المعالج بأكمله على تحكم تعليمات التعليمات التعليمية. يجبر كل مكون على القيام بما يفترض. دعونا نلقي نظرة على ما يحدث عندما تحتاج إلى تنفيذ البرنامج.

في المرحلة الأولى، يقوم Decryptor بتحميل عنوان التعليمات الأولى من البرنامج في الذاكرة إلى سجل عبارة EIP التالية، لأنه يقوم بتنشيط قناة القراءة ويفتح مزلاج الترانزستور لوضع البيانات في سجل EIP.

في دورة الساعة الثانية، تقوم التعليمات Decryctor بتحويل الأمر إلى مجموعة من الإشارات للترانزستورات Kernel الحوسبة، والتي تنفذها وكتابة النتيجة في إحدى السجلات، على سبيل المثال، C.

في الدورة الثالثة، يزيد وحدة فك الترميز عن عنوان الأمر التالي لكل وحدة، بحيث يشير إلى التعليمات التالية في الذاكرة. بعد ذلك، ينتقل وحدة فك الترميز إلى تنزيل الأمر التالي وحتى اكتمال البرنامج.

يتم ترميز كل تعليمات بالفعل بواسطة تسلسل الترانزستور، وتحويلها إلى الإشارات، فإنه يؤدي إلى تغييرات جسدية في المعالج، على سبيل المثال، تغيير موضع المزلاج، والذي يسمح لك بكتابة البيانات إلى خلية الذاكرة وما إلى ذلك. للتنفيذ فرق مختلفة تحتاج إلى عدد مختلف من ساعات الساعات، على سبيل المثال، لأمر واحد، قد تحتاج إلى 5 ساعات، وللآخر، أكثر تعقيدا إلى 20. ولكن كل هذا يعتمد أيضا على عدد الترانزستورات في المعالج نفسه.

حسنا، كل شيء واضح مع هذا، ولكن هذا سيعمل جميعا فقط إذا تم تنفيذ برنامج واحد، وإذا كان هناك العديد منها وكلها في نفس الوقت. يمكن افتراض أن المعالج يحتوي على العديد من النوى، ثم يتم تنفيذ برامج منفصلة على كل نواة. ولكن لا، في الواقع لا توجد هذه القيود.

في وقت واحد، يمكن إجراء برنامج واحد فقط. يتم تقسيم جميع الوقت المعالج بين كل شيء تشغيل البرامجيتم تنفيذ كل برنامج عدة ساعات، ثم يتم نقل المعالج إلى برنامج آخر، ويتم حفظ جميع محتويات السجلات على ذاكرة الوصول العشوائي. عند إرجاع التحكم في هذا البرنامج، يتم تحميل القيم المحفوظة مسبقا في السجلات.

الاستنتاجات

هذا كل شيء، في هذه المقالة نظرنا إلى كيفية عمل معالج الكمبيوتر، ما هو المعالج وما يتكون منه. ربما يكون الأمر صعبا بعض الشيء، لكننا نظرنا إلى كل شيء فقط. آمل الآن أن أصبح من الواضح أكثر كيف يعمل هو جهاز معقد للغاية.

لإكمال الفيديو حول تاريخ إنشاء المعالج:

في الوقت الحاضر، تلعب المعالجات دورا خاصا في الإعلانات، فهم يحاولون إقناع جميع قواتهم بأن المعالج في الكمبيوتر هو عنصر حاسم، خاصة مثل هذه الشركة المصنعة مثل Intel. السؤال ينشأ: ما هو المعالج الحديث، وبالفعل، ما هو المعالج؟

لفترة طويلة، وأن تكون أكثر دقة، ثم ما يصل إلى 90s، وأداء الكمبيوتر يحدد المعالج. يعرف المعالج كل شيء، ولكن اليوم ليس كذلك.

ليس كل شيء يتم تحديد كل شيء من قبل المعالج المركزي، ولم يكن المعالجات من Intel أفضل دائما من AMD. في الآونة الأخيرة، زاد دور المكونات الأخرى للكمبيوتر مؤخرا، ونادرا ما تصبح المعالجات المنزلية أكثر مكان ضيقولكن بالإضافة إلى مكونات الكمبيوتر الأخرى تحتاج إلى اعتبار إضافي، من خلال حقيقة أنه لا يمكن أن لا توجد آلة الحوسبة موجودة بدونها. لم تفقد المعالجات نفسها عدة أنواع من أجهزة الكمبيوتر لفترة طويلة، لأن مجموعة متنوعة من أجهزة الكمبيوتر أصبحت أكثر.

المعالج (المعالج المركزي) - هذا هو رمز آلة معالجة رقاقة معقدة للغاية مسؤولة عن أداء عمليات مختلفة والتحكم في الأجهزة الطرفية للكمبيوتر.

للحصول على تعيين موجز للمعالج المركزي، يتم اعتماد اختصار - وحدة المعالجة المركزية، وكذلك وحدة المعالجة المركزية - وحدة المعالجة المركزية، والتي ترجم كجهاز معالجة مركزي.

استخدام المعالجات الدقيقة

يتم دمج مثل هذا الجهاز كمعالج في أي تقنية إلكترونية تقريبا، والتي تتحدث عن هذه الأجهزة كمشغل تلفزيون وفيديو، حتى في اللعب، والهواتف الذكية أنفسها بالفعل أجهزة كمبيوتر، على الرغم من أنها مختلفة في التصميم.

نواة متعددة المعالج المركزي قد يتم تنفيذ مهام مختلفة تماما بشكل مستقل عن بعضها البعض. إذا كان الكمبيوتر ينفذ مهمة واحدة فقط، فإن تنفيذها يتسرع بالتوازي في العمليات النموذجية. يمكن للأداء شراء ميزة واضحة إلى حد ما.

معامل تردد غاية

قد تكون الإشارات التي تعمم داخل معالج الكريستال في التردد العالي، على الرغم من أنه لا يمكن الوصول إلى المعالجات مع المكونات الخارجية للكمبيوتر بنفس التردد. في هذا الصدد، فإن التردد الذي يعمل اللوحة الأم وحده، وتردد المعالج مختلف، مرتفعا.

التردد الذي يتلقى المعالج من اللوحة الأم يمكن أن يطلق عليه الدعم، بدوره ينتج عنه الضرب الخاص به مع المعامل الداخلي، والنتيجة التي يكون التردد الداخلي يسمى العامل الداخلي.

غالبا ما يتم استخدام إمكانية عامل تردد العامل الداخلي تطل على الإفراج عن إمكانات التسارع للمعالج.

معالج الذاكرة النقدية

البيانات الخاصة بالعمل اللاحق، يتلقى المعالج من ذاكرة الوصول العشوائي، ولكن داخل إشارات رقاقة المعالج تتم معالجتها بتردد مرتفع للغاية، والطلاءات إلى وحدات RAM نفسها تمر بتردد في بعض الأحيان أقل.

يصبح المعامل العالي لعامل التردد الداخلي أكثر كفاءة عندما تكون جميع المعلومات داخلها، بالمقارنة، على سبيل المثال، مما كانت عليه في ذاكرة الوصول العشوائي، أي مع الخارج.

في المعالج بعض الخلايا لمعالجة البيانات، تسمى السجلات، في منهم، عادة ما لا تخزن شيئا تقريبا، ولكن لتسريع، كعمل المعالج، ومع ذلك نظام الكمبيوتر تم دمج تكنولوجيا التخزين المؤقت.

يمكن أن يسمى Cashem مجموعة صغيرة من خلايا الذاكرة، بدوره يؤدي دور المخزن المؤقت. عند القراءة من الذاكرة الشاملة، تظهر النسخة في ذاكرة التخزين المؤقت لمعالج النحاس. من الضروري أن تكون مع الحاجة إلى نفس الوصول إلى البيانات إليها مباشرة، وهذا هو، في المخزن المؤقت، مما يزيد من السرعة.

تحتوي ذاكرة KESh في المعالجات الحالية على عرض هرمي:

1. ذاكرة KESH للمستوى الأول هي الأصغر في الحجم، ولكن في نفس الوقت أسرع سرعة هي جزء من كريستال المعالج. وهي مصنوعة وفقا لنفس التقنيات مثل سجلات المعالج، مكلفة للغاية، لكنها تكاليف سرعتها وموثوقيتها. على الرغم من أنها تقاس بمئات الكيلوبايت، فإنها صغيرة جدا، ولكنها تلعب دورا كبيرا في السرعة.
2. ذاكرة KESH للمستوى الثاني - نفس المستوى الأول موجود في الكريستال المعالج ويعمل مع تواتر نواةها. في المعالجات الحديثة، يتم قياسها من مئات الكيلوبايت إلى العديد من ميغابايت.
3. مستوى الثالث من مستوى المستويات السابقة من هذا النوع من الذاكرة أبطأ، ولكنه ذاكرة الوصول العشوائي السريعة، وهو أمر مهم، ويقاس مع عشرات ميغابايت.

تؤثر حجم KESH الأول والثاني و 2 مستويين على كل من الأداء وتكلفة المعالج. المستوى الثالث من ذاكرة التخزين المؤقت هو نوع من المكافآت في الكمبيوتر، ولكن ليس أحد الشركات المصنعة للمعالجات الدماغية لإهمالهم في عجلة من امرنا. توجد ذاكرة التخزين المؤقت على المستوى الرابع وتبرير نفسه في ليشا في أنظمة متعددة المعالجات، وهذا هو السبب في أنه لن يكون قادرا على العثور عليه على جهاز كمبيوتر عادي.

موصل تركيب المعالج (SOKET)

فهم أن التقنيات الحديثة ليست متقدمة للغاية بحيث يكون المعالج قادرا على تلقي معلومات عن المسافة، فلا ينبغي إرفاقها، المرفقة باللوحة الأم، ليتم تثبيتها فيها وتتفاعل معها. هذا المكان يسمى Soket ومناسب فقط لنوع معين أو عائلة معالج، والتي مصنعين مختلفة مختلفة أيضا.

ما هو المعالج: العمارة والعملية التكنولوجية

المعالج بنية له التنظيم الداخليكما يحدد الموقع المختلفة للعناصر خصائصه. الهندسة المعمارية نفسها متأصلة في عائلة كاملة من المعالجات، والتغييرات التي تم إجراؤها وتستهدف تحسين الأخطاء أو تصحيحها.

تحدد العملية التكنولوجية حجم مكونات المعالج نفسه ويتم قياسها في Nanometers (NM)، ويحدد الأبعاد الأصغر من الترانزستورات الحجم الأصغر للمعالج نفسه، والتي يتم توجيه تطوير وحدات المعالجة المركزية في المستقبل.

استهلاك الطاقة وتبديد الحرارة

يعتمد استهلاك الطاقة نفسه بشكل مباشر على التكنولوجيا التي يتم تصنيع المعالجات التي يتم تصنيعها. أحجام أصغر وترددات مرتفعة تتسبب بشكل مباشر في استهلاك الطاقة وتبديد الحرارة.

لخفض استهلاك الطاقة وتبديد الحرارة، فإن النظام التلقائي الموفرة للطاقة لضبط الحمل على المعالج هو، على التوالي، في الغياب في أداء أي حاجة. أجهزة الكمبيوتر عالية الأداء هي إلزامية نظام جيد معالج التبريد.

تلخيص مواد المقالة - الإجابة على السؤال هو ما هو المعالج:

تتمتع معالجات أيامنا بإمكانية تشغيل متعددة القنوات مع ذاكرة الوصول العشوائي، وتظهر تعليمات جديدة، بدورها، بفضل ما يزداد لمستوىها الوظيفي. توفر القدرة على معالجة الرسومات من قبل المعالج نفسه انخفاضا في التكلفة، سواء على المعالجات أنفسهم وبفضلهم للمكاتب وبناء أجهزة الكمبيوتر المنزلية. تظهر النواة الافتراضية لتوزيع أكثر عملية للأداء، وتطوير التكنولوجيين، ومعهم جهاز كمبيوتر ومكون خاص به كمعالج مركزي.

أصبح الآن مليئا بالمعلومات المتعلقة بالإنترنت حول موضوع المعالجات، يمكنك العثور على مجموعة من المقالات حول كيفية عملها، حيث تسجل السجلات واللارات والمقاطعات وما إلى ذلك بشكل أساسي ... ولكن، الشخص ليس مألوفا مع كل هذه المصطلحات والمفاهيم صعبة للغاية بما فيه الكفاية. تطير "لفهم عملية التفاهم، وتحتاج إلى البدء مع واحد صغير - أي من فهم ابتدائي كيف يتم ترتيب المعالج ومن حيث الأجزاء الرئيسية التي تتكون منها.

لذلك، ماذا سيكون داخل المعالج الدقيق، إذا قمت بالتفكيك:

يشار إلى الشكل 1 من قبل سطح المعدن (غطاء) من المعالج الدقيق، الذي يخدم لإزالة الحرارة والحماية من ضرر ميكانيكي ما هو وراء هذا الغطاء (أنا آكل داخل المعالج نفسه).

في رقم 2 - يقع البلورة نفسها على حقيقة أن الأهم هو الأكثر أهمية ومكلفة في تصنيع جزء من المعالج الدقيق. بفضل هذه البلورة التي تحدث فيها جميع الحسابات (وهذه هي الوظيفة الرئيسية للمعالج) وما هو أكثر صعوبة من الكمال - أقوى المعالج يتم الحصول على المعالج والأكثر تكلفة. الكريستال مصنوع من السيليكون. في الواقع، عملية التصنيع معقدة للغاية وتحتوي على العشرات من الخطوات، والمزيد في هذا الفيديو:

الشكل 3 - الركيزة الخاصة Textolite يتم إرفاق جميع أجزاء أخرى من المعالج، كما أنها تلعب دور موقع الاتصال - عليه الجانب الخلفي هناك عدد كبير من "النقاط" الذهبية - هذه اتصالات (في الشكل، هناك مرئية قليلة). شكرا اتصل بالموقع (الركيزة) ضمان التفاعل الوثيق مع الكريستال، لأنها تؤثر بشكل مباشر على الأقل بطريقة أو بأخرى على أن الكريستال غير ممكن.

يتم إرفاق الغطاء (1) بالركيزة (3) باستخدام لاصق مقاوم للحرارة عالية. لا توجد فجوة هوائية بين البلورة (2) والغطاء، ومكانها محتلة من قبل المعجون الحراري، عند التجميد منه، اتضح "الجسر" بين بلورة المعالج والغطاء، مما يضمن تدفق الحرارة جيدة.

يتم توصيل الكريستال بالركيزة باستخدام لحام وتتفاعل، اتصالات الركيزة متصلة بجهات الاتصال الكريستالية. في هذا الرقم، يتم عرضه بوضوح على أنه توصيل جهات اتصال البلورة باتصالات الركيزة باستخدام الأسلاك الرفيعة جدا (في زيادة الصورة 170x):

بشكل عام، يمكن أن يختلف جهاز المعالج للمصنعين المختلفين وحتى نماذج من الصانع واحد بشكل كبير. ومع ذلك، فإن مفهوم العمل لا يزال هو نفسه - كل شخص لديه ركيزة الاتصال، بلورة (أو عدة موجودة في حالة واحدة) وغطاء معدني لإزالة الحرارة.

لذلك على سبيل المثال، فإن الركيزة جهة الاتصال الخاصة بمعالج Intel Pentium 4 (ستنقل المعالج):

يعتمد شكل جهات الاتصال وهيكل موقعه على المعالج ولوحة الكمبيوتر الخاصة بالكمبيوتر (يجب أن تتزامن المقابس). على سبيل المثال، في الشكل فوق جهات الاتصال مباشرة من المعالج دون "دبابيس"، حيث أن الدبابيس مباشرة في مقبس اللوحة الأم.

والوضع الآخر هو المكان الذي تلتصق جهات اتصال "دبابيس" مباشرة من الركيزة جهة الاتصال. هذه الميزة هي مميزة بشكل أساسي لمعالجات AMD:

كما ذكر أعلاه، قد يختلف جهاز نماذج مختلفة من معالجات شركة تصنيع واحدة، قبل أن تكوننا مثال مشرق - معالج رباعي النواة إنتل كور 2 رباعية، والتي هي أساسا 2 معالج خط ثنائي النواة 2 ثنائي النواة، مجتمعة في حالة واحدة:

مهم! عدد البلورات داخل المعالج وعدد النوى المعالج ليس هو نفسه.

في النماذج الحديثة يتم تغذية معالجات Intel في وقت واحد 2 بلورات (رقاقة). الرقاقة الثانية هي جوهر الرسومات في المعالج، في جوهرها يلعب الدور المدمج في معالج بطاقة الفيديو، حتى لو لم يكن هناك بطاقة فيديو في النظام، فإن النواة الرسومية سوف تتحمل دور بطاقة الفيديو، وقوية جدا ( في بعض طرازات المعالجات، تتيح لك قوة الحوسبة من Cores Graphic Cores لعب الألعاب الحديثة على إعدادات الرسومات المتوسطة).

هذا كل شئ جهاز المعالج الدقيق المركزيباختصار بالطبع.

تصنيف وأنواع المعالجات. خصائص وحدة المعالجة المركزية

وحدة المعالجة المركزية.

مراحل تطوير المعالجات المركزية لأجهزة الكمبيوتر الشخصية. التكنولوجيا الحديثة والحلول المعمارية. RISC و CISC تكنولوجيا. المعلمات الرئيسية للمعالجات. 32 و 64 معالجات التفريغ. 32 رقما معالجات الشركات المصنعة الأساسية: Intel، AMD، عبر. التحليل المقارن لخصائص المعالجات الحديثة. الاتجاهات الرئيسية وآفاق التنمية.

يجب أن يعرف الطالب:

• الخصائص الرئيسية للمعالجات؛
• حول مراحل تطوير المعالج؛
• أنواع المعالجات؛
• نماذج المعالجات الحديثة الرئيسية؛

يجب أن يكون الطالب قادرا على:

• تحديد الخصائص الرئيسية للمعالج باستخدام برامج الاختبار؛

أهداف:

• - إدخال الطلاب بالمكونات الرئيسية لمعالج النظام.
• - فحص أنواع المعالجات وخصائصها.
• - تعليم ثقافة المعلومات الطلاب والرعاية والدقة والانضباط والكمال.
• - تطوير المصالح المعرفية ومهارات الضبط الذاتي والقدرة على الخطوط العريضة.

هيكل المهنة:

الجزء النظري.

"الدماغ" لجهاز الكمبيوتر الشخصي هو المعالج الدقيق، أو معالج مركزي - وحدة المعالجة المركزية (وحدة المعالجة المركزية). ينفذ المعالج الدقيق حسابات ومعالجة البيانات (باستثناء بعض العمليات الرياضية التي تم تنفيذها في أجهزة الكمبيوتر التي تحتوي على coprocessor)، كقاعدة عامة، هي أغلى جهاز تحكم الكمبيوتر. تستخدم جميع أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع الكمبيوترات المعالجات التي تدعم عائلة Intel Chip، لكنها مصنعة وتوقعتها Intel نفسها، ولكن أيضا من خلال AMD و Cyrix و IDT and Rise Technologies.

حاليا، تهيمن Intel على سوق المعالج، لكنها لم تكن دائما. ترتبط Intel بحزم باختراع المعالج الأول ومظهره في السوق. أكملت Intel و Microsoft Star ساعة في عام 1981، عندما أصدرت IBM أول جهاز كمبيوتر شخصي لأول شخصية في IBM PC مع معالج Intel 8088 (4.77 ميغاهرتز) وتشغيله نظام Microsoft القرص. نظام التشغيل. (DOS) الإصدار 1.0. من الآن فصاعدا تقريبا حواسيب شخصية يتم تثبيت معالجات Intel و نظام التشغيل مايكروسوفت.

• معلمات المعالج

عند وصف المعلمات وأجهزة المعالج، يحدث الارتباك في كثير من الأحيان. النظر في بعض خصائص المعالجات، بما في ذلك بيانات حافلة البيانات وحافلة العناوين، وكذلك السرعة.

يمكن تصنيف المعالجات من قبل اثنين من المعلمات الرئيسية: بت والسرعة. سرعة المعالج هي معلمة بسيطة إلى حد ما. يتم قياسه في Megahertz (MHz)؛ واحد mhz الغراب مليون ساعة في الثانية الواحدة. كلما ارتفعت السرعة، كلما كان ذلك أفضل (أسرع المعالج). وحدة المعالجة المركزية بت - المعلمة أكثر تعقيدا. يتضمن المعالج ثلاثة الأجهزة الهامة، الخصائص الرئيسية التي هي قليلا:

• حافلة الإدخال والإخراج؛
• السجلات الداخلية
• حافلة عنوان الذاكرة.

لا تحتوي المعالجات ذات التردد على مدار الساعة أقل من 16 ميجاهرتز ذاكرة التخزين المؤقت المدمجة. في الأنظمة تصل إلى المعالج 486، تم تثبيت ذاكرة التخزين المؤقت سريعة على اللوحة الأم. بدء تشغيل معالجات 486، تم تثبيت ذاكرة التخزين المؤقت ذات المستوى الأول مباشرة في السكن وعملت في تردد المعالج. وذاكرة التخزين المؤقت على مجلس النظام بدأت في الاتصال ذاكرة التخزين المؤقت المستوى الثاني. عملت بالفعل على الترددات التي تدعمها اللوحة الأم.

في معالجات Pentium Pro و Pentium II، يتم تثبيت ذاكرة التخزين المؤقت للمستوى الثاني في السكن ويعرض فعليا رقاقة منفصلة. في أغلب الأحيان، تعمل هذه الذاكرة على نصف (Pentium II / III و AMD Athlon) أو حتى أصغر (خمسة أو ثالث) من التردد الأساسي المعالج.

في المعالجات Pentium Pro، Pentium II / III Xeon، النماذج الحديثة من Pentium III، Celeron، K6-3، Athlon (Model 4)، تدير ذاكرة التخزين المؤقت Duron في التردد الأساسي. السبب في أن ذاكرة التخزين المؤقت المستوى الثاني عملت على تردد أصغر مقارنة بالنواة بسيطة للغاية: لم ترضي الذاكرة الدقيقة للذاكرة الصغيرة في ذاكرة التخزين المؤقت ظروف السوق. تم إنشاء Intel بواسطة Microcircuit الذاكرة النقدية عالية السرعة لمعالج Xeon، كانت تكلفةها مرتفعة للغاية. ومع ذلك، فإن ظهور تقنيات جديدة لإنتاج المعالجات جعل من الممكن استخدام ذاكرة التخزين المؤقت تعمل في التردد الأساسي، وفي معالجات سيليرون من الجيل الثاني الرخيص. تم اقتراض هذا التصميم من الجيل الثاني من Intel Pentium III، وكذلك معالجات K6 3-3، Athlon و Duron Company AMD. هذه الهندسة المعمارية، المستخدمة حاليا في جميع التطورات Intel و AMD تقريبا، هي الطريقة الوحيدة الأكثر أو أقل ربحية لتطبيق ذاكرة التخزين المؤقت ذات المستوى الثاني عالي السرعة.

سرعة المعالج

تعد السرعة واحدة من خصائص المعالج، والتي غالبا ما يتم تفسيرها بطرق مختلفة. في هذا القسم، ستتعرف على سرعة المعالجات بشكل عام ومعالجات Intel بشكل خاص.

تعتمد سرعة الكمبيوتر إلى حد كبير على تردد الساعة، عادة ما يتم قياسها في Megahertz (MHz). يتم تحديدها من قبل معلمات مرنان الكوارتز، وهي كريستال كوارتز مرفقة في حاوية صغيرة من القصدير. تحت النفوذ الجهد الكهربائي في كريستال الكوارتز هناك تذبذبات التيار الكهربائي مع التردد الذي يحدده نموذج وحجم البلورة. تواتر هذا التيار المتناوب وتسمى تردد الساعة. تعمل الصفن التقليدي بتردد عدة ملايين هيرتز. (هيرتز هو تذبذب واحد في الثانية الواحدة.) تقاس السرعة في Megahertz، I.E. في ملايين الدورات في الثانية الواحدة. في التين. 1 يظهر رسم بياني إشارة الجيوب الأنفية.

تين. 1. تردد تمثيل الرسومات تردد الساعة

أصغر وحدة قياس الوقت (الكم) للمعالج كجهاز منطقي هي فترة تردد الساعة، أو مجرد ساعة. تنفق كل عملية فوز واحد على الأقل. على سبيل المثال، يؤدي تبادل البيانات مع معالج الذاكرة Pentium II لثلاثة براعة بالإضافة إلى عدة دورات الانتظار. (دورة التوقعات هي فوز لا يحدث شيء ما يحدث؛ من الضروري فقط للمعالج "الهرب" إلى الأمام من عقد كمبيوتر أقل سرعة عالية.)

الوقت الذي يقضيه في تنفيذ الأوامر مختلفة.

8086 و 8088 وبعد في هذه المعالجات، يتم إجراء حوالي 12 ساعة لإعدام أمر واحد.

286 و 386 وبعد خفضت هذه المعالجات الوقت لتنفيذ أوامر حوالي 4.5 دورات.

قلل المعالج 486 ومعظم معالجات الجيل الرابع المتوافق مع Intel، مثل AMD 5 × 86، هذه المعلمة إلى ساعة 2.

بنتيوم، سلسلة K6. بنية معالجات بنتيوم وغيرها من معالجات الجيل الخامس المتوافق مع Intel التي تم إنشاؤها في AMD و Cyrix، والتي تشمل الناقلات المزدوجة للأوامر والتحسينات الأخرى، ضمنت تنفيذ أوامر واحد أو أمرين لبراعة واحدة.

Pentium Pro، Pentium II / III / Celeron و Athlon / Duron. تتيح لك المعالجات الفئة P6، بالإضافة إلى معالجات الجيل السادس السادسة التي أنشأتها AMD و Cyrix، إجراء ثلاث أوامر على الأقل لباقة واحدة.

عدد مختلف من ساعات الساعات اللازمة لأداء الأوامر يجعل من الصعب مقارنة أجهزة الكمبيوتر بناء على تردد الساعة الخاص بهم (أي عدد الساعات في الثانية). لماذا، عندما يكون واحد ونفس تردد الساعة، يعمل معالج واحد بشكل أسرع من الآخر؟ السبب يكمن في الأداء.

يحتوي المعالج 486 على سرعة أعلى مقارنة ب 386، نظرا لأن الأمر مطلوب في متوسطة توصية من الساعة 386. ومعالج Pentium هو Twicear من ساعات من 486. وبالتالي، فإن المعالج 486 مع تردد ساعة 133 ميجاهرتز (نوع AMD 5 × 86-133) هو أبطأ من بنتيوم مع تردد الساعة 75 ميغاهيرتز! هذا لأنه في نفس تواتر Pentium يؤدي ضعف العديد من الأوامر من المعالج 486. Pentium II و Pentium III - حوالي 50٪ أسرع من معالج Pentium يعمل بنفس التردد لأنها يمكن أن تؤدي المزيد من الفرق بشكل كبير في العدد الحالي دورات.

مقارنة الكفاءة النسبية للمعالجات، يمكن ملاحظة أن أداء بنتيوم الثالث، الذي يعمل على مدار الساعة MHz 1000، يساوي نظريا أداء بنتيوم يعمل على تردد الساعة 1500 ميغاهرتز، والتي بدورها، بدورها يساوي نظري أداء المعالج 486 يعمل على تردد الساعة 3،000 ميغاهرتز، وهذا بدوره يساوي نظريا أداء المعالجات 386 أو 286، يعمل على تردد ساعة 6000 ميجاهرتز، أو 8088، تعمل على تردد الساعة 12000 ميغاهيرتز. إذا اعتبرنا أن الكمبيوتر الأولي مع معالج 8088 يعمل على تردد الساعة MHz 4.77 فقط، فإن أجهزة الكمبيوتر اليوم أكثر من 1.5 ألف مرة أسرع من ذلك. لذلك، من المستحيل مقارنة أداء أجهزة الكمبيوتر، بناء فقط على تردد الساعة؛ من الضروري أن تأخذ في الاعتبار حقيقة أن العوامل الأخرى تؤثر على كفاءة النظام.

تقييم فعالية المعالج المركزي أمر صعب للغاية. تقوم المعالجات المركزية مع العديد من البنيات الداخلية بأداء الأوامر بطرق مختلفة: يمكن إجراء نفس الأوامر في معالجات مختلفة إما أسرع أو أبطأ. لإيجاد تدبير مرضي لمقارنة المعالجات المركزية مع بنية مختلفة تعمل على ترددات مختلفة على مدار الساعة، اخترعت إنتل سلسلة من الاختبارات المرجعية المحددة التي يمكن تنفيذها على رقائق Intel لقياس الكفاءة النسبية للمعالجات. تم تعديل نظام الاختبار هذا مؤخرا بحيث يمكن قياس فعالية المعالجات 32 بت؛ يطلق عليه مؤشر (أو مؤشر) ICOMP 2.0 (أداء المعالجات الدقيقة النقطية إنتل - كفاءة مقارنة المعالجات الدقيقة إنتل.). حاليا، يتم استخدام الإصدار الثالث من هذا الفهرس - ICOMP 3.0.

تردد ساعة المعالج

تعمل جميع المعالجات الحديثة تقريبا، بدءا من 486DX2، على تردد الساعة، والتي تساوي نتاج مضاعف معين على مدار الساعة تردد اللوحة الأم. على سبيل المثال، يعمل معالج Celeron 600 على تردد على مدار الساعة، وتسع مرات أكبر من تردد الساعة اللوحة الأم (66 ميغاهرتز)، وكان بنتيوم الثالث 1000 مدرج على مدار الساعة، عند الساعة السابعة والنصف تردد الساعة اللوحة الأم (133 ميغاهيرتز). عملت معظم ألواح النظام على مدار الساعة تواتير 66 ميجاهرتز؛ كان هذا التردد الذي تم دعمه جميع معالجات Intel قبل بداية عام 1998، وقد طورت هذه الشركة مؤخرا في مؤخرا معالجات ومجموعات من الأدوار الدقيقة للأجيال النظامية التي يمكن أن تعمل على لوحات النظام المصممة لمدة 100 ميجاهرتز. تم تصميم بعض معالجات Cyrix لألواح النظام المصممة ل 75 ميغاهرتز، ويمكن أن تعمل العديد من لوحات النظام المخصصة ل Pentium أيضا في هذا التردد. عادة ما يمكن تثبيت تردد الساعة اللوحة الأم والمضاعف باستخدام صداري أو إجراءات أخرى لتكوين لوحة النظام (على سبيل المثال، عن طريق تحديد القيم المقابلة في برنامج إعدادات المعلمة BIOS).

في نهاية عام 1999، ظهرت شرائح ولوحات النظام مع تردد الساعة 133 ميغاهيرتز، ودعم جميع الإصدارات الحديثة من معالج Pentium III. في الوقت نفسه، أصدرت AMD اللوحات الأم Athlon وأطقم رقاقة بتردد مدتها 100 ميجاهرتز، باستخدام تكنولوجيا نقل البيانات المزدوجة. تمكن هذا من الممكن زيادة معدل نقل البيانات بين معالج Athlon والمجموعة الرئيسية من الأدوار الدقيقة تصل إلى 200 ميغاهيرتز.

بحلول عام 2001، ارتفعت سرعة معالجات AMD Athlon و Intel Inel إلى 266 ميغاهيرتز، وإطارات بنتيوم 4 معالجات إلى 400 ميجاهرتز.

في بعض الأحيان يطرح السؤال لماذا معالج قوي يستخدم Itanium أبطأ مقارنة ب Pentium 4 Tyre من المعالج المركزي. هذا السؤال مناسب للغاية! تكمن الإجابة على الأرجح في حقيقة أن هذه المكونات تم إنشاؤها عن طريق مجموعات مختلفة تماما من المطورين بأغراض ومهام مختلفة. تم تصميم معالج إيتانيوم، الذي تم تطويره بالاشتراك مع HP (Hewlett Packard)، لاستخدام الذاكرة مع معدل نقل البيانات المزدوج (DDR)، والذي يعمل، بدوره، على خادم تردد ساعة أكثر ملاءمة من 266 ميغاهيرتز. تتيح لك مراسلات سرعة الإطارات المركزية وحافلة الذاكرة تحقيق أكبر سرعة، وبالتالي فإن النظام يستخدم DDR SDRAM يعمل بشكل أفضل إذا كان تردد ساعة الإطارات CPU (وحدة المعالجة المركزية) يساوي أيضا 266 ميجا هرتز.

من ناحية أخرى، تم تطوير بنتيوم 4 لاستخدام RDRAM، وبالتالي، فإن سرعة صور النظام تتوافق مع سرعة RDRAM. يرجى ملاحظة أن سرعة الإطارات، وكذلك أي معالج صدر شركة انتل.في المستقبل قد يتغير.

في أجهزة الكمبيوتر الحديثة يتم استخدام مولد تردد متغير، ويقع عادة على اللوحة الأم؛ يولد تردد مرجعي للوحة الأم والمعالج. على معظم ألواح النظام، يمكن تثبيت معالجات Pentium واحدة من قيم التردد ثلاثية أو أربع مرات. اليوم، يتم إنتاج العديد من إصدارات المعالجات التي تعمل بترددات مختلفة، اعتمادا على تردد الساعة لوحدة نظام معين. على سبيل المثال، فإن أداء معظم معالجات Pentium أعلى عدة مرات من سرعة اللوحة الأم.

جميع الأشياء الأخرى تكون متساوية (أنواع المعالجات، وعدد دورات التوقعات عند الوصول إلى الذاكرة وحافلة البيانات قليلا)، يمكن مقارنة جهازي كمبيوتر بتردداتها على مدار الساعة. ومع ذلك، يجب أن يتم ذلك بعناية: تعتمد سرعة الكمبيوتر على عوامل أخرى (على وجه الخصوص، من المتضررين من السمات الهيكلية للذاكرة). على سبيل المثال، يمكن أن يعمل جهاز كمبيوتر ذو تردد على مدار الساعة أسرع مما تتوقعه، وستكون سرعة النظام ذات قيمة أعلى من تردد الساعة الاسمية أقل مما ينبغي. العامل المحدد هو العمارة والتصميم والقاعدة الابتدائية لنظام النظام.

أثناء تصنيع المعالجات، يتم إجراء الاختبار على ترددات على مدار الساعة وقيم درجة الحرارة والضغط. بعد ذلك، يتم تطبيق العلامات عليها، حيث يتم تحديد أقصى تردد التشغيل في نطاق درجة الحرارة بأكمله والضغوط التي يمكن أن تلبي الظروف العادية. نظام التعيينات بسيط للغاية، حتى تتمكن من معرفة ذلك بنفسك.

• فعالية معالجات Cyrix

في علامات المعالج Cyrix / IBM 6 × 86، يتم استخدام مقياس العلاقات العامة (تصنيف الأداء - تقييم الكفاءة)، والقيم التي لا تساوي تردد الساعة الحقيقي في Megahertz. على سبيل المثال، يعمل معالج Cyrix 6x86mx / MII-PR366 في الواقع على تردد على مدار الساعة 250 ميجاهرتز (2.5CH100 MHz). يجب إنشاء تردد على مدار الساعة من لوحة نظام المعالج المحدد عند تثبيت معالج مع تردد الساعة 250، وليس 366 ميغاهرتز (كما يمكن افتراض الرقم 366 على العلامات).

يرجى ملاحظة أن المعالج Cyrix 6x86mx-PR200 يمكن أن يعمل على ترددات الساعة 150 أو 165 أو 166 أو 180 ميغاهيرتز، ولكن ليس عند تردد 200 ميغاهيرتز. تم تصميم تقييم الجودة للمقارنة مع معالجات Intel Pentium الأصلية (Celeron، Pentium II أو Pentium III في هذا التقييم غير مشكلته).

يفترض أن تقييم الفعالية (P- التصنيف) يحدد سرعة المعالج فيما يتعلق Intel Pentium. ولكن تجدر الإشارة إلى أن المعالج Cyrix القابل للمقارنة لا يحتوي على تقنية MMX، فإن ذاكرة التخزين المؤقت ذات المستوى الأول لها تحتوي على وحدة تخزين أصغر ومنصة لوحة نظام ومجموعة من رقائق الإصدار القديم إلى حد ما، ناهيك عن الذاكرة البطيئة. لهذه الأسباب، فإن مقياس تصنيف P- غير فعال عند مقارنة معالجات Cyrix باستخدام Celeron أو Pentium II أو Pentium III، مما يعني أنه من الأفضل تقييمها بسرعة صالحة. بمعنى آخر، يعمل معالج Cyrix 6x86mx / MII-PR366 فقط على تردد ساعة 250 ميجا هرتز ويمكن مقارنتها بمعالجات Intel التي لها تردد ساعة مماثلة. أعتقد أن MII-366 بمناسبة معالج، والذي يعمل في الواقع بتردد 250 ميغاهرتز، لوضعه أقل ما يقال، خادعة إلى حد ما.

• كفاءة المعالج AMD

وبالمثل يقارن فعالية المعالجات سلسلة AMD K5. يشير تقييم كفاءة سلسلة K6 و Athlon إلى تردد تشغيل حقيقي. في معالجات عائلة Athlon، يعمل الإطارات على تردد لوحة مزدوج للنظام (200 ميجا هرتز).

مركبة البيانات

واحدة من أكثر الخصائص المشتركة المعالج هو القليل من حافلة البيانات الخاصة بها وحافلة العناوين. الإطارات هي مجموعة من الاتصالات التي يتم نقلها. إشارات مختلفةوبعد تخيل بضع أسلاك وضعت من طرف واحد من المبنى في آخر. إذا قمت بتوصيل مولد الجهد بحوالي 220 فولت إلى هذه الأسلاك، وانتشر المخرج على طول الخط، فسوف تتحول الحافلة. بغض النظر عن ما يتم إدراج المكونات فيه التي سيتم فيها إدراج الشوكة، ستحصل دائما على نفس الإشارة، في هذه الحالة - 220 فولت من التيار بالتناوب. أي خط نقل (أو وسيلة انتقال إشارة) يمكن أن يسمى أكثر من إخراج واحد حافلة. في من قبل الكمبيوتر المعتاد هناك العديد من الإطارات الداخلية والخارجية، وفي كل معالج - إطارات رئيسيتين لنقل البيانات وعناوين الذاكرة: حافلة البيانات ومعالجة الحافلة.

عندما يقولون عن حافلة المعالج، غالبا ما يكون في ضوء حافلة البيانات، تمثل كمجموعة من الاتصالات (أو المخرجات) لإرسال البيانات أو تلقيها. كلما زادت الإشارات في وقت واحد إلى الحافلة، كلما نقلت البيانات أكثر من فترة زمنية معينة وأسرع تعمل. يشبه بت بيانات الإطارات عدد شرائح المرور على المحرك العالي السرعة؛ تماما كما أن الزيادة في عدد النطاقات تجعل من الممكن زيادة دفق الآلات على طول الطريق السريع، فإن الزيادة في البت يسمح لك بزيادة الإنتاجية.

يتم إرسال البيانات الموجودة في الكمبيوتر كأرقام في نفس الوقت الفواصل الزمنية. لنقل جزء صغير من البيانات إلى فاصل زمني محدد، يتم إرسال إشارة الجهد الرفيعة المستوى (حوالي 5 فولت)، ولإرسال بت البيانات الصفرية - إشارة الجهد منخفض المستوى (حوالي 0 ب). كلما زاد عدد الخطوط، يمكن نقل المزيد من البتات في نفس الوقت. في المعالجات 286 و 386SX، تستخدم 16 اتصالا لإرسال واستقبال البيانات الثنائية، لذلك فهي حافلة بيانات 16 بت. في معالج 32 بت، على سبيل المثال، 486 أو 386DX، تعد هذه الاتصالات مرتين بقدر ما، وبالتالي فإنها تنقل ضعف الكثير من البيانات من 16 بت. معالجات نوع بنتيوم الحديثة لديها حافلة بيانات خارجية 64 بت. هذا يعني أن معالجات Pentium، بما في ذلك Pentium الأصلي، Pentium Pro و Pentium II، يمكن أن تنتقل إلى ذاكرة النظام (أو استلامها) في نفس الوقت 64 بت بيانات.

تخيل أن الإطارات هي طريق سريع مع السيارات تتحرك حولها. إذا كان للطريق السريع مدرج واحد فقط في كل اتجاه، فيمكن أن يقود جهاز واحد فقط إلى حد ما في اتجاه واحد في وقت معين. إذا كنت تريد أن تكبر الإنتاجية على سبيل المثال، على سبيل المثال، مرتين، سيتعين عليك توسيعها عن طريق إضافة واحدة أخرى من الحركة في كل اتجاه. وبالتالي، يمكن تمثيل شريحة 8 بت كطريق سيء فرقة واحدة، لأنه في كل لحظة من الوقت يمر بايت بيانات واحد فقط (بايت واحد يساوي ثمانية بت). وبالمثل، يمكن أن تنقل حافلة البيانات 32 بت في وقت واحد أربع بايت من المعلومات، و 64 بت مثل طريق سريع عالي السرعة مع ثمانية شرائط حركة! يتميز الطريق السريع بعدد شرائط المرور، والمعالج هو تصريف حافلة البيانات الخاصة بها. إذا كان الدليل أو الوصف الفني يتحدث عن كمبيوتر 32 أو 64 بت، ثم يشار إليه عادة في الاعتبار Busbar بيانات المعالج. من الممكن تقريبا تقدير أداء المعالج، وبالتالي الكمبيوتر بالكامل.

تحدد بطارية حافلة بيانات المعالج حجم بنك الذاكرة. هذا يعني أن المعالج 32 بت، على سبيل المثال، الفصل 486، يقرأ من الذاكرة أو يكتب إلى 32 بت في الذاكرة في نفس الوقت. قراءة معالجات فئة Pentium، بما في ذلك Pentium III و Celeron، من الذاكرة أو تسجيلها في ذاكرة 64 بت في نفس الوقت.

• ذاكرة التخزين المؤقت المستوى الأول

في جميع المعالجات، بدءا من 486، هناك جهاز تحكم ذاكرة التخزين المؤقت مدمج (المستوى الأول) مع ذاكرة التخزين المؤقت 8 كيلو بايت في معالجات 486DX، بالإضافة إلى 32 و 64 كيلو بايت وأكثر من النماذج الحديثة. النقدية هي ذاكرة عالية السرعة مخصصة للتخزين المؤقت. رمز البرنامج والبيانات. تحدث نداءات ذاكرة التخزين المؤقت المدمجة دون دول انتظار، لأن سرعتها تتوافق مع قدرات المعالج، أي. يعمل ذاكرة التخزين المؤقت للمستوى الأول (أو ذاكرة التخزين المؤقت المدمجة) في تردد المعالج.

يؤدي استخدام ذاكرة التخزين المؤقت إلى تقليل العيب التقليدي للكمبيوتر، وهو أن ذاكرة الوصول العشوائي تعمل ببطء أكثر من المعالج المركزي (ما يسمى "عنق الزجاجة" تأثير). بفضل الذاكرة النقدية، لا يتعين على المعالج الانتظار حتى يأتي الجزء التالي من رمز البرنامج أو البيانات من ذاكرة رئيسية بطيئة نسبيا، مما يؤدي إلى زيادة ملموسة في الإنتاجية.

في المعالجات الحديثة، يلعب ذاكرة التخزين المؤقت المدمجة دورا أكثر أهمية، لأنه غالبا النوع الوحيد من الذاكرة في النظام بأكمله يمكن أن يعمل بشكل متزامن مع المعالج. في معظم المعالجات الحديثة، يتم استخدام مضاعف تردد الساعة، لذلك، يعملون على تردد، أعلى عدة مرات من تردد الساعة اللوحة الأم التي يتم توصيلها إليها.

• ذاكرة التخزين المؤقت المستوى الثاني

من أجل تقليل التباطؤ الملموس للنظام، والذي يحدث في كل موقف من ذاكرة التخزين المؤقت، يتم تنشيط ذاكرة التخزين المؤقت المستوى الثاني.

ذاكرة التخزين المؤقت الثانوية لمعالجات Pentium هي على لوحة نظام، وبالنسبة إلى Pentium Pro و Pentium II - داخل الإسكان المعالج. تحريك ذاكرة التخزين المؤقت الثانوية للمعالج، يمكنك جعلها تعمل مع تردد ساعة أعلى من لوحة النظام، هو نفس المعالج نفسه. مع زيادة تردد الساعة، يتم تقليل وقت الدورة.

حتى الآن، فإن تردد الساعة القياسية للوحة الأم يساوي 66 أو 100 أو 133 ميغاهيرتز، ولكن بعض المعالجات تعمل على مدار الساعة تتراكم 600 ميجاهرتز أو أعلى. في الأنظمة الأحدث، لا يتم استخدام ذاكرة التخزين المؤقت على لوحة النظام، نظرا لأن وحدات SDRAM أو RDRAM المستخدمة في الأنظمة الحديثة Pentium II / Celeron / III، يمكن أن تعمل على مدار الساعة تردد اللوحة الأم.

تحتوي معالجات Celeron بتردد مدتها 300 ميجاهرتز وما فوق، بالإضافة إلى معالجات Pentium III، التي يكون ترددها أكثر من 600 ميجاهرتز، ذاكرة ذاكرة التخزين المؤقت ذات المستوى الثاني، السرعة التي تساوي التردد الأساسي المعالج. مدمجة في ذاكرة التخزين المؤقت دورون دورون و النماذج الأخيرة يعمل Athlon أيضا مع تردد المعالج. في الإصدارات السابقة من معالجات Athlon، بالإضافة إلى Pentium II و III، يتم استخدام ذاكرة تخزين مؤقت خارجية مع تردد عمل يساوي النصف والاثنين الخامس أو الثلث الثالث من تردد ساعة المعالج. كما ترون، فإن النطاق الحالي لسرعات ذاكرة التخزين المؤقت، بدءا من التردد الكامل للمعالج المركزي وإنهاء التردد الأدنى للذاكرة الرئيسية، يسمح لك بتقليل مدة حالة التوقع مع المعالج. هذا يسمح للمعالج بالعمل مع التردد الأقرب إلى سرعته الفعلية.

• التكنولوجيا MMX.

اعتمادا على السياق، يمكن أن يعني MMX ملحقات متعددة الوسائط (ملحقات الوسائط المتعددة) أو ملحقات Matrix Math (مصفوفة الرياضيات). تم استخدام تقنية MMX في النماذج العليا لمعالجات Pentium Pentium في الجيل الخامس (الشكل 2) كملحق، بفضل ضغط / ضغط بيانات الفيديو، والتلاعب بالصورة والتشفير وأداء عمليات الإدخال / الإخراج تقريبا جميع العمليات المستخدمة في العديد من البرامج الحديثة.

هندسة معالج MMX لها تحسينان كبيران.

الأول، الأساسي، هو أن جميع رقائق MMX لديها ذاكرة التخزين المؤقت المدمجة الداخلية في الداخل أكثر من تهانينا التي لا تستخدم هذه التكنولوجيا. إنه يحسن كفاءة كل برنامج البرمجيات بغض النظر عما إذا كان يستخدم الأوامر الفعلية MMX.

• تكنولوجيا SSE

في فبراير 1999، قدمت إنتل معالج Pentium III للجمهور، والذي يحتوي على تحديث تقنية MMX، يسمى SSE (بث امتدادات SIMD - بث امتدادات SIMD). ما يصل إلى هذه النقطة، ارتدى تعليمات SSE اسم تعليمات جديدة كاتماي (KNI)، حيث تم تضمينها مبدئيا في معالج Pentium III باسم كاتماي رمز. يدعم معالجات Celeron 533A وما فوق، بناء على Kernel Pentium III، أيضا تعليمات SSES. أكثر الإصدارات المبكرة معالج Pentium II، بالإضافة إلى Celeron 533 وتحت (تم إنشاؤه بناء على Kernel Pentium II)، لا يدعم SSE.

تتيح لك تقنيات SSE الجديدة أن تعمل بشكل أكثر فعالية رسومات ثلاثية الأبعادتدفقات بيانات الصوت والفيديو (تشغيل DVD)، بالإضافة إلى تطبيقات التعرف على الكلام. بشكل عام، يوفر SSE المزايا التالية:

• دقة أعلى / جودة عند عرض الصور الرسومية ومعالجتها؛
• تحسين جودة تشغيل ملفات الصوت والفيديو بتنسيق MPEG2، و
• أيضا ترميز و فكري في وقت واحد لتنسيق MPEG2 في تطبيقات الوسائط المتعددة؛
• الحد من تحميل المعالج وتحسين الدقة / معدل الاستجابة
• إجراء برنامج للتعرف على الكلام.

تعتبر تعليمات SSE و SSE2 فعالة بشكل خاص عند فك تشفير ملفات تنسيق MPEG2، وهي معيار ضغط بيانات الصوت والفيديو المستخدمة في أقراص DVD.

تتمثل إحدى المزايا الرئيسية الخاصة ب SSE فيما يتعلق MMX بدعم عمليات SIMD مع الفاصلة العائمة، وهي مهمة للغاية عند معالجة الصور الرسومية ثلاثية الأبعاد. تتيح لك تقنية SIMD، مثل MMX، إجراء العديد من العمليات مرة واحدة عند استلام معالج أمر واحد.

• تكنولوجيا 3DNow وتعزيز 3DNow

تم تطوير تقنية 3DNow من قبل AMD استجابة لتنفيذ دعم تعليمات SSE معالجات إنتلوبعد لأول مرة (مايو 1998) تطبيق 3DNow في معالجات AMD K6، أ. مزيد من التطوير - تحسين 3DNow - هذه التكنولوجيا تلقت في معالجات أثلون ودورون. على غرار SSE و 3DNow وتكنولوجيا 3DNOW المحسنة لتسريع معالجة الرسومات ثلاثية الأبعاد والوسائط المتعددة والحوسبة المكثفة الأخرى.

أسئلة التحكم

1. ما الأجهزة توفر الحد الأدنى من تكوين الكمبيوتر الشخصي؟
2. إعطاء تصنيف أنواع مختلفة من الذاكرة. ما هو غرضهم؟
3. ما هي المراحل الرئيسية لتطوير TSI الذي تعرفه؟
4. ما هو جزء من المكونات الرئيسية للوحة الأم؟
5. ما هو الغرض من الإطارات الكمبيوتر الشخصي؟
6. ما المعلمات التي تميز أداء عملية RA؟
7. ما هي الخصائص الرئيسية لرقائق الذاكرة؟