Co je jádro procesoru? [MakeUseOf vysvětluje]

Každý počítač má procesor, ať už se jedná o procesor s malou účinností nebo výkonný powerhouse, nebo by jinak nemohl fungovat. Procesor, nazývaný také CPU nebo centrální procesorová jednotka, je samozřejmě důležitou součástí fungujícího systému, ale není jediným..

Dnešní procesory jsou téměř všechny dvoujádrové, což znamená, že celý procesor sám obsahuje dvě samostatná jádra, pomocí kterých může zpracovávat informace. Co jsou to jádra procesorů a co přesně dělají?

Co jsou Cores?

Jádro procesoru je procesorová jednotka, která čte pokyny k provádění konkrétních akcí. Pokyny jsou zřetězeny tak, aby při spuštění v reálném čase vytvářely zážitek z počítače. Doslova všechno, co na svém počítači děláte, musí být zpracováno vaším procesorem. Kdykoli otevřete složku, vyžaduje váš procesor. Když píšete do textového dokumentu, vyžaduje to také váš procesor. Věci jako kreslení pracovního prostředí, oken a herní grafiky jsou úkolem vaší grafické karty - která obsahuje stovky procesorů pro rychlou práci na datech současně - ale do určité míry stále vyžadují také váš procesor.

Jak fungují

Konstrukce procesorů jsou velmi složité a mezi společnostmi i modely se velmi liší. Jejich architektury - v současné době “most z břečťanu” pro Intel a “Piledriver” pro AMD - jsou neustále vylepšovány tak, aby poskytovaly co největší výkon při co nejmenším množství prostoru a spotřeby energie. Ale přes všechny architektonické rozdíly zpracovatelé procházejí čtyřmi hlavními kroky, kdykoli zpracovávají pokyny: načtení, dekódování, provedení a zpětný zápis.

Načíst

Krok načtení je to, co očekáváte. Zde jádro procesoru načte instrukce, které na něj čekají, obvykle z nějaké paměti. To by mohlo zahrnovat RAM, ale v moderních procesorových jádrech pokyny obvykle již čekají na jádro uvnitř mezipaměti procesoru. Procesor má oblast nazývanou programovým čítačem, který v podstatě funguje jako záložka, a informuje procesor o tom, kde poslední instrukce skončila a další začíná.

Dekódovat

Jakmile získá okamžitou instrukci, pokračuje v dekódování. Instrukce často zahrnují více oblastí jádra procesoru - jako je aritmetika - a jádro procesoru to musí zjistit. Každá část má něco, co se nazývá operační kód, který říká jádru procesoru, co by se mělo dělat s informacemi, které jej následují. Jakmile na to přijde jádro procesoru, různé oblasti jádra mohou začít fungovat.

Vykonat

Prováděcí krok je tam, kde procesor ví, co musí udělat, a ve skutečnosti jde dopředu a dělá to. To, co se přesně tady děje, se velmi liší v závislosti na tom, které oblasti jádra procesoru jsou používány a jaké informace jsou vloženy. Například procesor může provádět aritmetiku uvnitř ALU nebo aritmetické logické jednotky. Tato jednotka se může připojit k různým vstupům a výstupům na čísla crunch a získat požadovaný výsledek. Obvod uvnitř ALU dělá všechny kouzla a je to docela složité to vysvětlit, takže to nechám pro svůj vlastní výzkum, pokud vás zajímá.

Odepsat

Poslední krok, nazývaný zpětný zápis, jednoduše umístí výsledek toho, co bylo zpracováno, zpět do paměti. Kam přesně výstup jde, záleží na potřebách spuštěné aplikace, ale často zůstává v registrech procesorů pro rychlý přístup, protože jej často používají následující pokyny. Odtud se postará o to, dokud nebudou části tohoto výstupu znovu zpracovány, což může znamenat, že jde do RAM.

Je to jen jeden cyklus

Celý tento proces se nazývá instrukční cyklus. Tyto instrukční cykly probíhají směšně rychle, zvláště teď, když máme výkonné procesory s vysokými frekvencemi. Navíc náš celý procesor se svými několika jádry to dělá na každém jádru, takže data mohou být drcena zhruba tolikrát rychleji, jak má váš procesor, má jádra, než kdyby byla zaseknuta pouze jedním jádrem podobného výkonu. CPU také mají optimalizované instrukční sady pevně zapojené do obvodů, které mohou urychlit známé instrukce, které jim byly zaslány. Oblíbeným příkladem je SSE.

Závěr

Nezapomeňte, že se jedná o velmi jednoduchý popis toho, co procesory mají - ve skutečnosti jsou mnohem složitější a dělají mnohem více, než si uvědomujeme. Současný trend spočívá v tom, že výrobci procesorů se snaží, aby jejich čipy byly co nejúčinnější, a to včetně zmenšení tranzistorů. Ivy Bridge, co potřebujete vědět o Ivy Bridge společnosti Intel [MakeUseOf vysvětluje] Co potřebujete vědět o Ivy Bridge společnosti Intel [MakeUseOf vysvětluje] Společnost Intel právě vydala svůj nový aktualizovaný procesor s názvem Ivy Bridge pro stolní počítače i notebooky. Najdete tyto nové produkty uvedené jako série 3000 a můžete si koupit alespoň některé z nich ... tranzistory jsou pouhé 22nm, a ještě zbývá ještě něco udělat, než se vědci setkají s fyzickým limitem. Představte si, že toto zpracování probíhá v tak malém prostoru. Až se dostaneme daleko, uvidíme, jak se procesory zlepšují.

Kam si myslíte, že procesory půjdou dál? Kdy očekáváte kvantové procesory, zejména na osobních trzích? Dejte nám vědět v komentářích!

Obrazové kredity: Olivander, Bernat Gallemí, Dominik Bartsch, Ioan Sameli, Národní správa jaderné bezpečnosti