Quin és el principi de la CPU?

CPU, també coneguda com el microprocessador és el cor i el cervell d'un ordinador. Suposi el fons del nucli de l'ordinador per ajudar-nos a escriure programes d'ordinadors de forma eficient.

"Una eina és normalment més simple que una màquina; normalment s'utilitza amb la mà, mentre que una màquina es mou amb freqüència per animal o poder de vapor."

ValparaísoCity name (optional, probably does not need a translation) Charles Babbage

Acard symbol ordinador és a màquina La majoria de l'electricitat, però la seva flexibilitat ibilitat han ajudat a assolir la simplicitat d'una eina.

CPU és el cor i/o el cervell d'un ordinador. Executa les instruccions que se li proporcionen. La seva feina principal és realitzar operacions aritmètica i lògiques i orquestrar les instruccions juntes. Abans de ficar-se en les parts principals que permet que kinks s' iniciïn buscant quins són els components principals d'una CPU i quins rols hi ha:

Dos components principals d' un processador

Unitat de control SolucAdaptatiuRK CU
Aritmètica i unitat lògica ALU

Control d' unitats CU de l'UConstellation name (optional)

Unitat de control CU és la part de la CPU que ajuda a orquestrar l'execució de les instruccions. Li diu què hem de fer. Segons la instrucció, ajuda a activar els cables connectant la CPU a altres parts de l'ordinador, incloent-hi la ALU . La unitat de control és el primer component de la CPU per rebre les instruccions del procés.

Hi ha dos tipus de unitat de control:

S' ha dissenyat@ title: menu unitats de control .
microprogramamable (programatmic) unitats de control .

S' ha perdut el temps Les unitats de control són el maquinari i necessiten el canvi en el maquinari per afegir- lo modificar- lo funciona com a microprogramamible La unitat de control es pot programar per canviar el seu comportament. La CU és més ràpida en les instruccions de processament mentre que els microprogramamibles són més flexibles.

Aritmètica i unitat lògica ALU

Aritmètica i unitat lògica ALU com a nom suggereix tot l'aritmètica i els càlculs lògics. LU realitza les operacions com addició, resta. ALU consisteix en circuits lògics o portes lògiques que fan aquestes operacions.

La majoria de portes lògiques tenen en dues entrades i produeix una sortida

Bellow és un exemple de circuits de mig adder que pren en dues entrades i sortides del resultat. Aquí A i B són l'entrada, S és la sortida i C és la càrrega.

Registres d' emmagatzematge i memòria

El treball principal de la CPU és executar les instruccions proporcionades a això. Per processar aquestes instruccions la majoria del temps, necessita dades. Algunes dades són dades intermedies, algunes són dades d'entrada i altres són la sortida. Aquestes dades juntament amb les instruccions es desen en el següent magatzem:

Registra

El registre és un petit conjunt de lloc on es poden emmagatzemar les dades. Un registre és una combinació de Embales . LatquesCity name (optional, probably does not need a translation) també conegut com a Gira- flops són combinacions de portes lògiques Que desa 1 tros d'informació.

Una cadena té dos fils d' entrada, escriptura i cable d' entrada i un cable de sortida. Podem habilitar el cable d' escriptura per a fer canvis a les dades emmagatzemades. Quan el cable d' escriptura està deshabilitat la sortida sempre segueix el mateix.

La CPU té registres per a emmagatzemar les dades de la sortida. Enviar a la memòria principal( RAM) seria lent com si fos la informació inter intermedia. Aquestes dades són enviats a un altre registre que està connectat per un BUS . Un registre pot emmagatzemar instruccions, dades de sortida, adreça d' emmagatzematge o qualsevol tipus de dades.

Memòria( RAM)

Ram és una col·lecció de registres arranjats i compactes d'una manera optimitzada per tal que pugui emmagatzemar un nombre més alt de dades. La RAM(Random Access memory) són volàtils i les dades que es perden quan desactivem el poder. Com a RAM és una col· lecció de registre de dades de lectura/ escriptura una RAM té l' entrada de 8 bits, l' entrada de dades per a les dades que es desen i finalment es pot llegir i escriure activat que funciona com a és per a les urpes.

Quines són les instruccions

Instrucció és el nivell de gran potència que fa un ordinador pot realitzar. Hi ha diversos tipus d' instruccions que un procés de CPU pot processar.

Les instruccions inclouen:

Aritmètica com afegeix i restar
Instruccions lògiques com ara i , o , i no
Les instruccions de les dades com ara moviment , entrada , Sortida , càrrega , i botiga
instruccions de control de flux com ara gotoCity name (optional, probably does not need a translation) , si... goto , crida , i TornaNAME OF TRANSLATORS
Notifiqui la CPU que ha acabat el programa Atura

Es proveeixen instruccions a l' ordinador usant llenguatge d' assemblador o es generaran compilador o s' interpretaran en alguns idiomes d' alt nivell.

Aquestes instruccions estan comprovades dins de la CPU. ALU conté l'aritmètica i lògica on el flux de control està gestionat per CU.

En un cicle del rellotge Els ordinadors poden realitzar una instrucció però els ordinadors moderns poden realitzar més d'un.

Un grup d' instruccions que un ordinador pot realitzar es diu un Joc d' instruccionsComment .

rellotge de la CPU

Rellotge del cicleComment

La velocitat d'un ordinador està determinada pel seu cicle rellotge. És el nombre de Períodes de rellotge Per segon, un ordinador funciona. Els cicles d'un sol rellotge són molt petits com al voltant de 250* 10 *12 s. Més alt el cicle del rellotge és més ràpid que el processador.

Com més ràpid és el cicle del rellotge, més instruccions. CPU es pot executar. cicleClock = 1/ 1a velocitatCPU Time = nombre de cicles del rellotge / taxa de rellotge

Això vol dir millorar el temps de la CPU podem incrementar la taxa de rellotge o disminuir el nombre de cicles del rellotge optimitzant les instruccions que proporcionem a la CPU. Alguns processadors proporcionen l'habilitat d'augmentar el cicle del rellotge, però ja que són canvis físics que podrien haver-hi més d'escalfament i fins i tot fums/ incendis.

Com s' executa una instrucció

Les instruccions es desen a les RAM en una ordre seqüencial. Per a una instrucció hipotètica de CPU consisteix en OP codi(cooperació codi) i Adreça de memòria o registre .

Hi ha dos registres dins d'una unitat de control Registre d' instruccions(IR) que carrega el codi OP de les instruccions i Registre d' adreces d' instrucció que carrega l' adreça de la instrucció d' execució actual. Hi ha altres registres dins d' una CPU que emmagatzemen el valor emmagatzemat en l' adreça dels últims 4 bits d' una instrucció.

Let▁sorteds prendre un exemple d'una sèrie d' instruccions que afegeix dos números. Les següents són les instruccions juntament amb la descripció:

Gupth 1 LOAD_ A 8:

L' instrucció es desa a la RAM inicialment, com permet als contaminants dir <1100 1000>. La primera part és el codi d'op. Això determina les instruccions. Aquesta instrucció és S' ha recuperat dins de la IR De la unitat de control. La instrucció és Descodificador a carregar_ A que vol dir que cal carregar les dades de l' adreça 1000 que és l' última part de la instrucció per registrar A.

Gupth2 LOAD_ B2

Similar a aquest carrega les dades de l' adreça de memòria 2 (001010) al registre de la CPU B.

MCLK 3 DD ADD B A

Ara la següent instrucció és afegir aquests dos nombres. Aquí la CU li diu a l'ALU que faci l'operació d'addició i de desar el resultat a la caixa registradora A.

1, 4 Mohbliz_ A 23

Aquest és un conjunt d' instruccions molt simples que ajuden a afegir dos nombres.

Hem afegit amb èxit dos números!

BUS

Totes les dades entre la CPU, el registre, la memòria i l'Octov són transferits via bus. Per carregar les dades a la memòria que acaba d'afegir, la CPU posa l'adreça de la memòria a l' adreça de bus i el resultat de la suma a bus de dades i habilita el senyal correcte en el control de l'autobús. D'aquesta manera es carreguen les dades a la memòria amb l'ajuda de l'autobús.

Memòria cau

La CPU també té mecanisme per a precarregar les instruccions al seu cau. Com sabem, hi ha milions d' instruccions que un processador pot completar-se en un segon. Això vol dir que hi haurà més temps en recuperar la instrucció de la RAM que no pas executar-los. La memòria cau de la CPU precarrega algunes de les instruccions i també dades per a que l' execució sigui ràpida.

Si les dades de memòria cau i operatiu són diferents les dades marcades com a bits bruta .

paral· lelisme d' instrucció

Ús de la CPU moderna paral· lelisme d' instrucció per S paral· lelització en execució d' instrucció. Obtén, Decod, Executa. Quan una instrucció està en descodificar fase que la CPU pot processar una altra instrucció per obtenir una fase.

Això té un problema quan una instrucció depèn d'una altra. Per tant, els processadors executen les instruccions que no depenen i en un ordre diferent.

Ordinador multi- nucli

Bàsicament és la CPU diferent però té un recurs compartit com el cau.

Rendiment

El rendiment de la CPU està determinat pel seu temps d' execució de l' execució. Performància = 1/ execution

Permet que Estocolms digui que triga 20mms a executar un programa. El rendiment de la CPU és 1/ 20 = 0. 05mmsRelitiu = Temps d' execució 1/ temps d' execució 2

El factor que té en compte un rendiment de la CPU és l' hora d' execució de les instruccions i la velocitat del rellotge de la CPU. Per augmentar l'actuació d' un programa, o bé cal incrementar la velocitat del rellotge o disminuir el nombre d' instruccions en un programa. La velocitat del processador està limitada i els ordinadors moderns amb el nucli multi- propòsit poden donar suport a milions d' instruccions un segon. Però si el programa que hem escrit té moltes instruccions que disminuirà el rendiment global.

Gran notació O determina amb l' entrada donada com es veurà afectada l' rendiment.

Hi ha molta optimització feta a la CPU per fer-ho més ràpid i fer tot el que pugui. En escriure qualsevol programa hem de considerar com reduir el nombre d' instruccions que proporcionem a la CPU incrementarà el rendiment del programa informàtic.

La nostra missió: ajudar la gent a aprendre a codi lliure. Ho aconseguim creant milers de vídeos, articles i lliçons de codificació interactiva, tots disponibles lliurement per al públic. També tenim milers d'estudis de codi lliure arreu del món.

Donacions a lliure codiCamp van cap a les nostres iniciatives educatives, i ajuden a pagar per servidors, serveis i personal.