Das Gerät eines modernen Computerprozessors

Moderne Prozessoren haben die Form eines kleinen Rechtecks, das durch einen Siliziumwafer dargestellt wird. Die Platte selbst wird durch ein spezielles Gehäuse aus Kunststoff oder Keramik geschützt. Alle Hauptstromkreise sind geschützt, dank ihnen wird der volle Betrieb der CPU durchgeführt. Wenn mit dem Aussehen alles extrem einfach ist, was ist dann mit der Schaltung selbst und der Anordnung des Prozessors? Sehen wir uns das genauer an.

Die Zusammensetzung der CPU umfasst eine kleine Anzahl verschiedener Elemente. Jeder von ihnen führt seine eigene Aktion aus, Daten und Steuerung werden übertragen. Normale Benutzer sind daran gewöhnt, Prozessoren anhand ihrer Taktfrequenz, Menge an Cache-Speicher und Kernen zu unterscheiden. Doch nicht nur das sorgt für einen zuverlässigen und schnellen Betrieb. Es lohnt sich, jeder Komponente besondere Aufmerksamkeit zu schenken.

Die Architektur

Das interne Design der CPU unterscheidet sich oft voneinander, jede Familie hat ihre eigenen Eigenschaften und Funktionen - dies wird als Architektur bezeichnet. Im Bild unten sehen Sie ein Beispiel für ein Prozessordesign.

Aber viele sind es gewohnt, unter Prozessorarchitektur eine etwas andere Bedeutung zu verstehen. Wenn wir es aus der Sicht der Programmierung betrachten, dann wird es durch seine Fähigkeit bestimmt, einen bestimmten Satz von Codes auszuführen. Wenn Sie eine moderne CPU kaufen, gehört diese höchstwahrscheinlich zur x86-Architektur.

Kerne

Der Hauptteil der CPU wird Kern genannt, er enthält alle notwendigen Blöcke sowie die Ausführung logischer und arithmetischer Aufgaben. Wenn Sie sich die folgende Abbildung ansehen, können Sie erkennen, wie jeder Funktionsblock des Kernels aussieht:

1. Befehlsabrufmodul. Hier werden Befehle an der Adresse erkannt, die im Programmzähler angezeigt wird. Die Anzahl des gleichzeitigen Lesens von Befehlen hängt direkt von der Anzahl der installierten Entschlüsselungsblöcke ab, was dazu beiträgt, jeden Arbeitszyklus mit der größten Anzahl von Anweisungen zu laden.
2. Übergangsprädiktor ist für den optimalen Betrieb des Befehlsabrufblocks verantwortlich. Es bestimmt die Reihenfolge der auszuführenden Befehle und lädt die Kernel-Pipeline.
3. Dekodierungsmodul. Dieser Teil des Kernels ist für die Definition einiger Prozesse zur Ausführung von Aufgaben verantwortlich. Die Decodieraufgabe selbst ist aufgrund der variablen Größe des Befehls sehr schwierig. In den neuesten Prozessoren gibt es mehrere solcher Blöcke in einem Kern.
4. Datenerfassungsmodule. Sie entnehmen Informationen aus dem Betriebs- oder Cache-Speicher. Sie führen eine Datenabtastung durch, die in diesem Moment für die Ausführung des Befehls erforderlich ist.
5. Steuerblock. Der Name selbst spricht von der Bedeutung dieser Komponente. Im Kern ist es das Hauptelement, da es die Energie zwischen allen Blöcken verteilt und dabei hilft, jede Aktion rechtzeitig abzuschließen.
6. Modul zum Speichern von Ergebnissen. Entwickelt, um in den RAM geschrieben zu werden, nachdem die Anweisung verarbeitet wurde. Die Speicheradresse wird in der laufenden Task angegeben.
7. Interrupt-Element. Die CPU ist dank der Interrupt-Funktion in der Lage, mehrere Aufgaben gleichzeitig auszuführen, wodurch sie den Fortschritt eines Programms stoppen kann, indem sie zu einer anderen Anweisung wechselt.
8. Register. Hier werden die temporären Ergebnisse von Anweisungen gespeichert, diese Komponente kann als kleines schnelles RAM bezeichnet werden. Oft überschreitet seine Größe mehrere hundert Bytes nicht.
9. Befehlszähler. Es speichert die Adresse des Befehls, der im nächsten Prozessorzyklus verwendet wird.

System Bus

Geräte, die Teil eines PCs sind, werden über den CPU-Systembus verbunden. Nur er ist direkt damit verbunden, die restlichen Elemente sind über diverse Controller verbunden. Der Bus selbst hat viele Signalleitungen, über die Informationen übertragen werden. Jede Leitung hat ein eigenes Protokoll, das es den Controllern ermöglicht, mit anderen angeschlossenen Computerkomponenten zu kommunizieren. Der Bus hat eine eigene Frequenz bzw. je höher diese ist, desto schneller erfolgt der Informationsaustausch zwischen den verbindenden Elementen des Systems.

Zwischenspeicher

Die Geschwindigkeit der CPU hängt von ihrer Fähigkeit ab, Anweisungen und Daten so schnell wie möglich aus dem Speicher zu holen. Der Cache reduziert die Ausführungszeit von Operationen, da er als temporärer Puffer fungiert, der eine sofortige Datenübertragung von der CPU zum RAM oder umgekehrt ermöglicht.

Das Hauptmerkmal des Cache-Speichers ist sein Unterschied in den Ebenen. Wenn es hoch ist, dann ist der Speicher langsamer und umfangreicher. Der schnellste und kleinste Speicher ist die erste Ebene. Das Funktionsprinzip dieses Elements ist sehr einfach: Die CPU liest Daten aus dem RAM und gibt sie in einen Cache beliebiger Ebene ein, während die Informationen gelöscht werden, auf die lange Zeit zugegriffen wurde. Wenn der Prozessor diese Informationen erneut benötigt, erhält er sie dank des temporären Puffers schneller.

Buchse (Stecker)

Dadurch, dass der Prozessor über einen eigenen Sockel (Sockel oder Steckplatz) verfügt, können Sie ihn bei einem Ausfall einfach austauschen oder Ihren Rechner aufrüsten. Ohne den Sockel würde die CPU einfach in das Motherboard gelötet, was eine spätere Reparatur oder einen Austausch erschwert. Es lohnt sich, darauf zu achten - jeder Sockel ist ausschließlich für die Installation bestimmter Prozessoren vorgesehen.

Häufig kaufen Benutzer versehentlich einen inkompatiblen Prozessor und ein inkompatibles Motherboard, was zusätzliche Probleme verursacht.