현대 컴퓨터 프로세서 장치

최신 프로세서는 실리콘 웨이퍼 형태로 제공되는 작은 직사각형 모양을 가지고 있습니다. 플레이트 자체는 특수 플라스틱 또는 세라믹 하우징으로 보호됩니다. 모든 기본 회로가 보호되어 CPU의 전체 작동이 수행됩니다. 모든 것이 외관상 매우 단순하다면 회로 자체와 프로세서 작동 방식은 어떻습니까? 이에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

CPU에는 소수의 다른 요소가 포함되어 있습니다. 그들 각각은 자체 작업을 수행하며 데이터 및 제어 전송이 있습니다. 일반 사용자는 클럭 속도, 캐시 메모리 및 코어의 양으로 프로세서를 구별하는 데 익숙합니다. 그러나 이것이 안정적이고 빠른 작동을 보장하는 전부는 아닙니다. 각 구성 요소에 특별한주의를 기울일 가치가 있습니다.

건축학

CPU의 내부 디자인은 종종 서로 다르며, 각 제품군에는 고유한 속성과 기능 세트가 있습니다. 이를 아키텍처라고 합니다. 아래 이미지에서 프로세서 설계의 예를 볼 수 있습니다.

그러나 많은 사람들은 프로세서 아키텍처에서 약간 다른 의미를 의미했습니다. 프로그래밍의 관점에서 고려하면 특정 코드 세트를 실행하는 능력에 의해 결정됩니다. 최신 CPU를 구입하면 x86 아키텍처에 속할 가능성이 큽니다.

커널

CPU의 주요 부분은 코어라고 하며 필요한 모든 블록을 포함하고 논리 및 산술 작업도 수행합니다. 아래 그림을 보면 커널의 각 기능 블록이 어떻게 생겼는지 알 수 있습니다.

명령어 가져오기 모듈.여기에서 명령어는 명령 카운터에 표시된 주소로 인식됩니다. 명령의 동시 읽기 수는 설치된 암호 해독 블록의 수에 직접적으로 의존하므로 가장 많은 수의 명령으로 각 작업 주기를 로드하는 데 도움이 됩니다.
전환 예측자명령어 가져오기 장치의 최적 작동을 담당합니다. 커널 파이프라인을 로드하는 실행 가능한 명령의 시퀀스를 정의합니다.
디코딩 모듈.커널의 이 부분은 작업을 수행하기 위해 일부 프로세스를 정의하는 역할을 합니다. 명령어 크기가 다양하기 때문에 디코딩 작업 자체가 매우 어렵습니다. 최신 프로세서에는 하나의 코어에 이러한 블록이 여러 개 있습니다.
데이터 샘플링 모듈. RAM 또는 캐시 메모리에서 정보를 가져옵니다. 그들은 현재 명령 실행에 필요한 데이터 선택을 정확하게 수행합니다.
제어 블록.이름 자체가 이미 이 구성 요소의 중요성을 말해줍니다. 코어에서는 모든 블록 사이에 에너지를 분배하여 각 작업을 제 시간에 수행하는 데 도움이 되기 때문에 가장 중요한 요소입니다.
결과 저장 모듈. RAM에서 명령어 처리가 끝난 후 쓰기를 위한 것입니다. 저장 주소는 실행 중인 작업에 지정됩니다.
인터럽트가 있는 작업 요소입니다. CPU는 인터럽트 기능 덕분에 한 번에 여러 작업을 수행할 수 있으며 다른 명령으로 전환하여 한 프로그램의 진행을 중지할 수 있습니다.
레지스터.이것은 명령어의 임시 결과가 저장되는 곳이며, 이 구성 요소는 작고 빠른 RAM이라고 할 수 있습니다. 종종 그 크기는 수백 바이트를 초과하지 않습니다.
커맨드 카운터.다음 프로세서 사이클에서 사용될 명령어의 주소를 저장합니다.

시스템 버스

시스템 버스 CPU는 PC에 포함된 장치를 연결합니다. 그 사람만 직접 연결되고 나머지 요소는 다양한 컨트롤러를 통해 연결됩니다. 버스 자체에는 정보가 전송되는 많은 신호 라인이 있습니다. 각 라인에는 컨트롤러가 연결된 나머지 컴퓨터 구성 요소와 통신할 수 있도록 하는 자체 프로토콜이 있습니다. 버스에는 각각 고유 한 주파수가 있습니다. 높을수록 시스템의 연결 요소 간의 정보 교환이 빨라집니다.

캐시 메모리

CPU 성능은 가능한 한 빨리 메모리에서 명령과 데이터를 가져오는 능력에 달려 있습니다. 캐시 메모리는 CPU에서 RAM으로 또는 그 반대로 데이터를 즉시 전송하는 임시 버퍼 역할을 하기 때문에 작업 실행 시간을 줄입니다.

캐시 메모리의 주요 특징은 레벨의 차이입니다. 높으면 메모리가 느려지고 커집니다. 가장 빠르고 작은 것은 첫 번째 수준의 메모리입니다. 이 요소의 작동 원리는 매우 간단합니다. CPU는 RAM에서 데이터를 읽고 모든 수준의 캐시에 저장하는 동시에 오랫동안 액세스한 정보를 삭제합니다. 프로세서가 이 정보를 다시 필요로 하는 경우 임시 버퍼 덕분에 더 빠르게 수신합니다.

소켓(커넥터)

프로세서에는 자체 소켓(슬롯 또는 슬롯)이 있으므로 고장 시 쉽게 교체하거나 컴퓨터를 업그레이드할 수 있습니다. 소켓이 없으면 CPU가 마더보드에 간단히 납땜되어 나중에 수리하거나 교체하기가 어렵습니다. 각 소켓은 특정 프로세서 설치 전용으로 설계되었습니다.

종종 사용자는 부주의하게 호환되지 않는 프로세서와 마더보드를 구입하여 추가 문제를 일으킵니다.