Com funciona un processador?

Cada aparell d'informàtica de joguines simples a grans sistemes de negocis té un component essencial anomenat la unitat de processament central. La CPU realitza càlculs, fa comparacions lògiques i mou les dades fins a milers de vegades per segon. Funciona executant instruccions senzilles d'una en una, activades per una senyal de temps mestre que executa tot l'ordinador.

Descripció

Un processador de CPU és un xip d'ordinador sobre la mida d' un llibre de coincidències. Dins del paquet hi ha un rectangle de silici que conté milions de circuits transistitzats. Des de la protritud del dispositiu, cadascuna de les quals porta senyals electròniques cap a i fora del xip. El xip connecta a un sòcol en el tauler de circuits de l'ordinador i comunica amb memòria, discs durs, pantalles i altres dispositius externs a la CPU.

Rellotge

Un circuit de temps anomenat un rellotge envia polsos elèctrics a la CPU. Depenent del processador, el rellotge pot córrer a velocitats que van des de centenars de milers i milers de milions de cicles per segon. L' activitat de la unitat de pols dins de la CPU, perquè altres circuits depenen del mateix rellotge, manté esdeveniments complexos en l' ordinador sincronitzats.

Instruccions

Totes les CPU tenen un conjunt d' instruccions -- una llista d' accions que fa el processador, incloent els números d' afegir, comparant dues peces de dades i movent les dades a la CPU. El programari que executeu a l' ordinador consisteix en milions de instruccions de la CPU fetes en una seqüència; les instruccions són operacions molt simples, de manera que la CPU realitza moltes d' elles per a aconseguir tasques significatives. Algunes famílies de CPU, com les que s'utilitzen als PC de l' escriptori, usen les mateixes instruccions, permetent-los executar el mateix programari. CPU a fora d' una família de producte pot usar instruccions diferents, la CPU d' un iPad, per exemple, té instruccions diferents que executar un portàtil basat en Windows.

ALU

Els processadors tenen un circuit anomenat la unitat aritmètica i lògica que comporta càlculs i comparacions. L' aritmètica més CPU realitza és la multiplicació bàsica, l' afegit, la divisió i la resta; les matemàtiques complexes com les funcions estadístiques són combinacions de moltes operacions simples que es fan a alta velocitat. LU també realitza les comparacions lògiques entre dos elements de dades per determinar si són iguals o si un és més gran que l' altre.

Unitat de control

La CPU conté una unitat de control que les coordenades entre les altres parts de treball del processador. La unitat de control trenca cada instrucció cap avall en un conjunt d'accions i porta directament als diversos subsistemes de la CPU a carregar les accions. Per exemple, la unitat de control podria dirigir l'ALU per multiplicar dos nombres junts i afegir un tercer nombre al resultat.

Memòria

El xip de la CPU té una quantitat limitada de memòria molt ràpida. Té un conjunt d'àrees d'emmagatzematge anomenades registres sobre els actes ALU directament. Per exemple, l'ALU pot afegir el número en el registre 2 al contingut de la caixa 1 ràpidament. La CPU també manté instruccions i dades usades recentment en una àrea anomenada cau que millora l'eficiència de l'ordinador. En un programa que multiplica un preu per una quantitat, per exemple, la CPU cerca aquests números a la memòria cau. Si els troba, això estalvia el processador el treball extra de recuperar els números de les fitxes de memòria fora de la CPU.

El nadiu de Chicago John Papiwski té un grau de física i ha estat escrivint des del 1991. Ha contribuït a "Foresight Actualitza," un butlletí informatiu de nanotecnologia de l'Institut Foresight. També va contribuir al llibre, "Nanotecnologia: Speculació moleculars a Global Abundància."