Dispositif de processeur d'ordinateur moderne

Les processeurs modernes ont la forme d'un petit rectangle, qui se présente sous la forme d'une plaquette de silicium. La plaque elle-même est protégée par un boîtier spécial en plastique ou en céramique. Tous les circuits de base sont protégés, grâce à eux, le fonctionnement complet du CPU est effectué. Si tout est extrêmement simple avec l'apparence, qu'en est-il du circuit lui-même et du fonctionnement du processeur ? Regardons cela de plus près.

Le CPU contient un petit nombre d'éléments différents. Chacun d'eux effectue sa propre action, il y a un transfert de données et de contrôle. Les utilisateurs ordinaires sont habitués à distinguer les processeurs par leur vitesse d'horloge, la quantité de mémoire cache et les cœurs. Mais ce n'est pas tout ce qui garantit un fonctionnement fiable et rapide. Il convient de porter une attention particulière à chaque composant.

Architecture

La conception interne du processeur est souvent différente les unes des autres, chaque famille a son propre ensemble de propriétés et de fonctions - c'est ce qu'on appelle son architecture. Vous pouvez voir un exemple de conception de processeur dans l'image ci-dessous.

Mais beaucoup de gens avaient l'habitude d'entendre une signification légèrement différente par architecture de processeur. Si nous le considérons du point de vue de la programmation, il est alors déterminé par sa capacité à exécuter un certain ensemble de codes. Si vous achetez un processeur moderne, il appartient très probablement à l'architecture x86.

Graines

La partie principale du processeur s'appelle le noyau, elle contient tous les blocs nécessaires et effectue également des tâches logiques et arithmétiques. Si vous regardez la figure ci-dessous, vous pouvez voir à quoi ressemble chaque bloc fonctionnel du noyau :

1. Module de récupération d'instructions. Ici, les instructions sont reconnues par l'adresse, qui est indiquée dans le compteur de commandes. Le nombre de lectures simultanées de commandes dépend directement du nombre de blocs de déchiffrement installés, ce qui permet de charger chaque cycle de travail avec le plus grand nombre d'instructions.
2. Prédicteur de transition est responsable du fonctionnement optimal de l'unité d'extraction d'instructions. Il détermine la séquence des commandes exécutables, chargeant le pipeline du noyau.
3. Module de décodage. Cette partie du noyau est chargée de définir certains des processus pour effectuer des tâches. La tâche de décodage elle-même est très difficile en raison de la taille variable des instructions. Dans les processeurs les plus récents, il existe plusieurs blocs de ce type dans un seul cœur.
4. Modules d'échantillonnage de données. Ils prennent des informations de la RAM ou de la mémoire cache. Ils effectuent exactement la sélection des données, ce qui est nécessaire à ce moment pour l'exécution de l'instruction.
5. Bloc de contrôle. Le nom lui-même parle déjà de l'importance de cette composante. Dans le noyau, c'est l'élément le plus important, car il distribue l'énergie entre tous les blocs, aidant à effectuer chaque action à temps.
6. Module de stockage des résultats. Il est destiné à l'écriture après la fin du traitement des instructions en RAM. L'adresse de sauvegarde est spécifiée dans la tâche en cours.
7. Un élément de travail avec des interruptions. Le CPU est capable d'effectuer plusieurs tâches à la fois grâce à la fonction d'interruption, qui lui permet d'arrêter la progression d'un programme en passant à une autre instruction.
8. Registres. C'est là que sont stockés les résultats temporaires des instructions, ce composant peut être appelé une petite RAM rapide. Souvent, sa taille ne dépasse pas plusieurs centaines d'octets.
9. Compteur de commandes. Il mémorise l'adresse de l'instruction qui sera utilisée au prochain cycle du processeur.

Bus système

La CPU du bus système connecte les appareils inclus dans le PC. Lui seul y est directement connecté, le reste des éléments est connecté via une variété de contrôleurs. Dans le bus lui-même, il existe de nombreuses lignes de signaux à travers lesquelles les informations sont transmises. Chaque ligne a son propre protocole qui permet aux contrôleurs de communiquer avec le reste des composants informatiques connectés. Le bus a sa propre fréquence, respectivement, plus elle est élevée, plus l'échange d'informations entre les éléments de connexion du système est rapide.

Mémoire cache

Les performances du processeur dépendent de sa capacité à récupérer les instructions et les données de la mémoire le plus rapidement possible. La mémoire cache réduit le temps d'exécution des opérations du fait qu'elle agit comme un tampon temporaire qui assure le transfert instantané des données de la CPU vers la RAM, ou vice versa.

La principale caractéristique de la mémoire cache est sa différence de niveaux. S'il est élevé, la mémoire est plus lente et plus grande. Le plus rapide et le plus petit est la mémoire du premier niveau. Le principe de fonctionnement de cet élément est très simple - le processeur lit les données de la RAM et les met dans un cache de n'importe quel niveau, tout en supprimant les informations auxquelles on a accédé depuis longtemps. Si le processeur a à nouveau besoin de ces informations, il les recevra plus rapidement grâce au buffer temporaire.

Prise (connecteur)

Le processeur disposant de son propre socket (slot ou slot), vous pourrez facilement le remplacer en cas de panne ou faire évoluer votre ordinateur. Sans socket, le processeur serait simplement soudé à la carte mère, ce qui rendrait difficile sa réparation ou son remplacement ultérieur. Il est à noter que chaque socket est conçu exclusivement pour l'installation de certains processeurs.

Souvent, les utilisateurs achètent par inadvertance un processeur et une carte mère incompatibles, ce qui provoque des problèmes supplémentaires.