Прірнціп роботи центрального процесора
Структура центрального процесора
- блок керування процесором;
- регістри команд і даних;
- арифметико-логічні пристрої (виконують арифметичні і логічні операції);
- блок операцій з дійсними числами, тобто з числами з плаваючою точкою або простіше кажучи з дробом (FPU);
- буферна пам'ять (кеш) першого рівня (окремо для команд і даних);
- буферна пам'ять (кеш) другого рівня для зберігання проміжних результатів обчислень;
- в більшості сучасних процесорів є і кеш третього рівня;
- інтерфейс системної шини.
Принцип роботи процесора
- Блок управління процесором бере з оперативної пам'яті, в яку завантажена програма, певні значення (дані) і команди які необхідно виконати (інструкції). Ці дані завантажуються в кеш-пам'ять процесора.
- З буферної пам'яті процесора (кешу) інструкції та отримані дані записуються в регістри. Інструкції поміщаються в регістри команд, а значення в регістри даних.
- Арифметико-логічний пристрій зчитує інструкції і дані з відповідних регістрів процесора і виконує ці команди над отриманими числами.
- Результати знову записуються в регістри і якщо обчислення закінчені в буферну пам'ять процесора. Регістрів у процесора зовсім небагато, тому він змушений зберігати проміжні результати в кеш-пам'яті різного рівня.
- Нові дані і команди, необхідні для розрахунків, завантажуються в кеш верхнього рівня (з третього до другого, з другого в перший), а не використовуються дані навпаки в кеш нижнього рівня.
- Якщо цикл обчислень закінчений, результат записується в оперативну пам'ять комп'ютера для вивільнення місця в буферній пам'яті процесора для нових обчислень. Те ж самої відбувається при переповненні даними кеш-пам'яті: невикористовувані дані переміщаються в кеш нижнього рівня або в оперативну пам'ять.
Послідовність цих операцій утворює операційний потік процесора. Під час роботи процесор сильно нагрівається. Щоб цього не відбувалося потрібно своєчасно робити чистку ноутбука на дому.
Щоб прискорити роботу центрального процесора і збільшити продуктивність обчислень, постійно розробляють нові архітектурні рішення, що збільшують ККД процесора. Серед них конвеєрне виконання операцій, трасування, тобто спроба передбачити подальші дії програми, паралельна відпрацювання команд (інструкцій), багатопоточність а також багатоядерність.
Багатоядерний процесор має кілька обчислювальних ядер, тобто кілька арифметико-логічних блоків, блоків обчислень з плаваючою точкою і регістрів, а також кеш першого рівня, об'єднаних кожен свого ядро. Ядра мають загальну буферну пам'ять другого і третього рівня. Поява кеш-пам'яті третього рівня якраз і було викликано багатоядерних і відповідно потребою в більшому обсязі швидкої буферної пам'яті для зберігання проміжних результатів обчислень.
Основними показниками, що впливають на швидкість обробки даних процесором є число обчислювальних ядер, довжина конвеєра, тактова частота і об'єм кеш пам'яті. Щоб збільшити продуктивність комп'ютера часто потрібно змінити саме процесор, а це тягне і заміну материнської плати і оперативної пам'яті. Виконати апгрейд, настройку та ремонт комп'ютера на дому в Москві допоможуть фахівці нашого сервісного центру, якщо вас лякає процес самостійного складання та модернізації комп'ютера.