Varför behövs cpu
När en klockpuls uppstår flyter operanderna från källregistret till ALU, och summan visas vid dess utgång. Exekvera [redigera] efter urvals-och avkodningsstegen utförs exekveringssteget. I mer komplexa processorer kan flera instruktioner extraheras, avkodas, avkodas och utföras. Mainframe och minicomputer tillverkare av tiden, lanserade egna IC utvecklingsprogram för att uppdatera sina äldre datorarkitekturer, och så småningom skapade instruktionsuppsättning kompatibla mikroprocessorer som var bakåtkompatibla med sin äldre hårdvara och mjukvara säkerhet.
Efter att instruktionen har extraherats ökar datorn i instruktionens längd, så att den kommer att innehålla adressen till nästa instruktion i följd. De svarta linjerna indikerar dataflödet, medan de röda linjerna indikerar kontrollflödet; pilarna indikerar flödesriktningarna. På efterföljande timpulser, andra komponenter är aktiverade och inaktiverade för att flytta utmatningsbeloppet för operationen till lagring e.
Nästan alla processorer följer urvalsstegen, avkodar och utför sin operation, som kollektivt kallas en instruktionsslinga. Vissa instruktioner manipulerar programräknaren snarare än att ge data om resultaten direkt.; Sådana instruktioner kallas vanligtvis" hopp " och underlättar programbeteende som loopar, villkorlig programkörning genom användning av villkorlig hoppning och förekomsten av funktioner.
Mycket ofta skrivs resultaten till det interna CPU-registret för snabb åtkomst genom att följa instructions.In i andra fall kan resultaten skrivas till ett långsammare men billigare och högre huvudminne. I vissa processordesigner implementeras instruktionsdekodern som en solid, oföränderlig binär kedja av en binär dekoder. Naturligtvis, vilken processor du ska köpa beror på vilka arbetsbelastningar du planerar att förse datorn med.
Detta problem löses till stor del i moderna processorer med hjälp av cache-och pipeline-arkitekturen, se nedan. Åtgärden avslutas sedan, vanligtvis som svar på en klockpuls. Flera processorer, utsedda kärnor, kan kombineras i ett enda bearbetningschip. Inte varje processor är densamma, eftersom de kommer att skilja sig åt i den hastighet som behövs för att skicka meddelanden, vilket kommer att påverka hur lång tid det tar att slutföra uppgifter från att öppna en ny flik i Google Chrome till att redigera 4K-videor.
om det mottagna beloppet är för stort, Jag kommer. Efter att ha utfört instruktionen upprepas hela processen, och nästa instruktionscykel mottar vanligtvis instruktionen nästa i följd på grund av det ökade värdet i programräknaren. I en dator är processorn i hjärtat av systemet, ansluten direkt till moderkortet. Var finns processorn i datorn? Dessa flaggor kan användas för att påverka programmets beteende, eftersom de ofta indikerar resultatet av olika operationer.
I andra används firmware för att översätta instruktioner till uppsättningar av CPU-konfigurationssignaler som appliceras sekventiellt på flera klockpulser. Den extrema miniatyriseringen av elektroniska portar gör att effekterna av fenomen som elektromigration och läckage av undertröskelvärden blir mycket mer betydande. Instruktionerna som ska utföras lagras i någon form av datorminne.
Detta innebär att byte av processorn är en relativt enkel process. Dessutom har förmågan att bygga extremt små transistorer på en IC ökat komplexiteten och antalet transistorer i en enda processor i många veck. Kärnor, hur snabbt en processor kan bearbeta data påverkar också hur många kärnor den har. Den ignorerar i stor utsträckning den viktiga rollen som processorns cache och därmed pipeline-åtkomststadiet spelar.
Till exempel i sådana processorer utvärderar "jämför" - instruktionen två värden och sätter eller rensar bitar i flaggregistret för att ange vilken som är större eller lika; En av dessa flaggor kan användas av en senare hoppinstruktion för att bestämma programflödet. I kombination med tillkomsten och den eventuella framgången för den allestädes närvarande persondatorn tillämpas termen CPU nu nästan uteslutande [a] på mikroprocessorer.
PC-och bärbara tillverkare tenderar att spruta tre saker över hela sitt marknadsföringsmaterial när de försöker sälja dig en dator: klockhastighet, kärnor och trådar. Detta är en av de viktigaste övervägandena för spel med höga klockhastigheter, vanligtvis viktigare än att hacka massor av kärnor. Hämta [Redigera] hämta innebär att få en instruktion som representeras av ett antal eller sekvens av siffror från programmets minne.
I vissa fall laddas minnet där firmware lagras, vilket gör att du kan ändra hur CPU avkodar instruktioner. Varje kärna är i huvudsak en processor på egen hand, och många program är skrivna på ett sådant sätt att flera kärnor kan arbeta med att bearbeta data som ett program kräver samtidigt - vilket ökar hur snabbt det programmet kan köras.
Under varje åtgärd slår styrsignalerna elektriskt på eller av olika delar av processorn så att de kan göra hela eller delar av det önskade arbetet. Drift [redigera] Huvuduppgiften för de flesta processorer, oavsett den fysiska formen de tar, är att utföra en sekvens av lagrade instruktioner som kallas ett program. Sådana fleranvändningschips kallas SOCS System-On-a-Chip.
Beroende på processorarkitekturen kan detta bestå av en enda åtgärd eller en sekvens av åtgärder. Detta avsnitt beskriver vad som vanligtvis kallas "classic RISC pipeline", vilket är ganska vanligt bland enkla processorer som används i många elektroniska enheter, ofta kallade mikrokontroller. I bärbara datorer, såväl som smartphones och surfplattor, å andra sidan är processorn och kylskåpet lika omöjliga att ta bort och ännu svårare att byta ut.
Dessa operander kan specificeras som ett konstant värde, kallat ett omedelbart värde, eller som platsen för ett värde, som kan vara en processorregistrering eller en minnesadress, som definieras av något adresseringsläge. I avkodningssteget som utförs av den binära avkodarkretsen som kallas instruktionsdekodern omvandlas instruktionen till signaler som styr andra delar av processorn.
Om till exempel en instruktion som utför en addition aktiveras aktiveras registren som innehåller antalet operander, liksom de delar av den aritmetiska logiska enheten Alu som utför addition. Vilken processor ska du köpa? Den kollektiva processorhastigheten bestämmer hur många instruktioner CPU: n kan utföra varje sekund, samtidigt som antalet kärnor och trådar ökar gör det möjligt för processorn att samtidigt utföra fler uppgifter utan att sakta ner.
Denna allmänt observerade trend beskrivs av Moores lag, som har visat sig vara en ganska exakt förutsägelse för processortillväxt och annan IC-komplexitet tills nästan alla vanliga processorer idag kan beskrivas mycket exakt som von Neumann-maskiner. Adressen till instruktionsplatsen i programminnet bestäms av PC-programräknaren; kallas "instruktionspekaren" i Intel X86-mikroprocessorer, som lagrar ett nummer som identifierar adressen till nästa instruktion som ska extraheras.
Om en hoppinstruktion har utförts ändras programräknaren så att den innehåller adressen till den instruktion som höjdes, och programkörningen fortsätter normalt.