Kā darbojas centrālais procesors?

Iepriekšējo dizainu, piemēram, Babbage atšķirības dzinēja un 70. gadu lielo perforatoru karšu sistēmas, mantojums būtiski ietekmē mūsdienu datorsistēmas. Pirmajā šīs vēsturiskās sērijas rakstā “Datoru vēsture un mūsdienīgi datori, kas paredzēti sistēmām”, es apspriedu vairākus mūsdienu datora priekšgājējus un uzskaitīju īpašības, kas nosaka to, ko mēs šodien saucam par datoru.

Termins centrālais procesors radās jau datorlaikmeta sākumā, kad vienā masīvā skapī bija shēmas, kuras bija vajadzīgas, lai interpretētu mašīnas līmeņa programmu instrukcijas un veiktu darbības ar piegādātajiem datiem. Centrālais procesors arī pabeidza visu pievienoto perifēro ierīču apstrādi. Perifērijas ierīces ietvēra printerus, karšu lasītājus un agrīnās glabāšanas ierīces, piemēram, cilindru un diskdziņus. Mūsdienu perifērijas ierīcēm ir ievērojams daudzums apstrādes jaudas, un daži procesora uzdevumi tiek izlādēti no centrālā procesora. Tas atbrīvo CPU no ievades / izvades uzdevumiem, lai tā jauda tiktu izmantota primārajam uzdevumam.

Datora vai centrālā procesora procesoru bieži salīdzina ar cilvēka smadzenēm, jo tas ir datora centrālā vadība, un pateicoties videokartes esamībai spēj mums sniegt bildi uz ekrāna. Centrālais procesors veic datora darbības, ātri izpildot programmas instrukcijas. Procesora ātrumam ir liela nozīme datora jaudas noteikšanā. Katrā jaunajā mikroprocesoru paaudzē ir jaudīgāks centrālais procesors, kas var izpildīt instrukcijas ātrāk nekā iepriekšējās paaudzes.

Kā darbojas datora procesors

Centrālā procesora darbība ir definēta kā trīspakāpju process. Pirmkārt, instrukcija tiek iegūta no atmiņas. Otrkārt, instrukcija tiek atšifrēta, un procesors izdomā, kas tam jādara. Treškārt, tiek izpildīta instrukcija un veikta darbība. Šīs trīs darbības atkārtojas ciklā, kas sākas no jauna ar CPU nākošās instrukcijas ielādēšanu. Darbības tiek dēvētas par CPU instrukciju ciklu.

Centrālais procesors izmanto programmas skaitītāju, lai sekotu instrukcijai, kuru nākamo ielādēt. Skaitītājs ir tās atmiņas vietas adrese, kurā glabājas nākamā izpildāmā instrukcija. Tas tiek glabāts reģistrā, kas ir īpaša atmiņas vieta pašā CPU. Programmas skaitītājs tiek palielināts, lai norādītu uz nākamo instrukciju pēc katra ielādēšanas instrukciju ciklā.

CPU veiktās darbības

Centrālais procesors izpilda instrukcijas, kas veic pamata darbību kopumu. Ir tādas aritmētiskas darbības kā saskaitīšana, atņemšana, reizināšana un dalīšana. Atmiņas darbības pārvieto datus no vienas vietas uz otru. Loģiskās darbības pārbauda stāvokli un pieņem lēmumu, pamatojoties uz rezultātu. Vadības darbības ietekmē citas datora sastāvdaļas. Šie pamatdarbību veidi, kas tiek veikti ļoti ātri, ļauj datoram veikt plašu funkciju klāstu. Precīzs CPU atbalstīto darbību skaits ir atkarīgs no tā struktūras.

Kā centrālais procesors izmanto atmiņu

Datora atmiņa attiecas uz vietu, kur tiek glabāti dati un programmas. Atmiņa nav CPU sastāvdaļa, taču CPU ir cieši jāsadarbojas ar to. Ir divu veidu datora atmiņa: primārā vai galvenā un sekundārā. CPU lielā mērā paļaujas uz galveno atmiņu, lai saglabātu programmas instrukcijas un datus, ar kuriem instrukcijas darbojas. Galvenajai atmiņai ir pagaidu raksturs, un tajā ir norādījumi un dati par programmu tikai programmas izpildes laikā. Sekundārā atmiņa ir pastāvīgāka atmiņa, ko nodrošina cietie diski un zibatmiņas diski.

CPU sastāvdaļa, kas pazīstama kā vadības bloks, ir atbildīga par instrukciju un datu pārvietošanu no sekundārās atmiņas uz galveno atmiņu pirms instrukciju izpildes. Vadības bloks arī pārvieto instrukciju rezultātus uz sekundāro atmiņu.