З чого складається процесор? Основні частини і їх функції

Багато хто впевнені користувачі ПК прекрасно знають основні складові комп'ютера, але мало хто розуміє, з чого складається процесор. А між тим це головне пристрій системи, що виконує арифметичні і логічні операції. Основна функція процесора полягає в одержанні інформації, її обробці і віддачі кінцевого результату. Звучить просто, але насправді процес цей складний.

З чого складається процесор

ЦП - це мініатюрна кремнієва пластина прямокутної форми, яка містить мільйони транзисторів (напівпровідників). Саме вони реалізують усі функції, які виконує процесор.


Майже всі сучасні процесори складаються з наступних компонентів: Кілька ядер (рідко 2 частіше 4 або 8), які виконують всі функції. По суті, ядро являє собою окремий мініатюрний процесор. Кілька інтегрованих в основний чіп ядер паралельно працюють над завданнями, що прискорює процес обробки даних. Однак не завжди більша кількість ядер означає більш швидку роботу чіпа. Кілька рівнів КЕШ пам'яті (2 або 3), завдяки чому час взаємодії ОПЕРАТИВНОЇ пам'яті і процесора скорочується. Якщо інформація знаходиться в Кеші, то час доступу до неї мінімізовано. Отже, чим більшим буде об'єм Кешу, тим більше інформації в нього поміститься і тим швидше буде сам процесор. Контролер ОЗП і системної шини. Регістри - комірки пам'яті, де зберігаються дані, які обробляються. Вони завжди мають обмежений розмір (816 або 32 біт). Співпроцесор. Окреме ядро, яке призначається для виконання операцій певного типу. Частіше всього у вигляді співпроцесора виступає графічне ядро (відеокарта). Адресна шина, яка пов'язує чіп з усіма підключеними до материнської плати пристроями. Шина даних – для зв'язку процесора з оперативною пам'яттю. По суті, шина являє собою набір провідників, за допомогою яких передається або приймається електричний сигнал. І чим більше буде провідників, тим краще. Шина синхронізації дозволяє контролювати такти і частоту роботи процесора. Шина перезапуску – обнуляє стан чіпа. Всі ці елементи беруть участь у роботі. Однак найголовнішим серед них, безумовно, є саме ядро. Всі інші зазначені складові лише допомагають йому виконувати основну задачу. Тепер, коли ви розумієте, з чого складається процесор, можна більш детально розглянути його основний компонент.

Ядра

Говорячи про те, з чого складається центральний процесор, в першу чергу потрібно згадати ядра, так як саме вони являють собою основні його частини. Ядра включають в себе функціональні блоки, що виконують арифметичні або логічні операції. Зокрема, можна виділити: Блок вибірки, декодування і виконання інструкцій. Блок збереження результатів. Блок лічильника команд і т. д. Як ви зрозуміли, кожен з них виконує певну задачу. Наприклад, блок вибірки інструкцій зчитує їх за вказаною в лічильнику команд адресою. У свою чергу, блоки декодування визначають, що саме треба зробити процесору. У сукупності робота всіх цих блоків дозволяє домогтися виконання зазначеної користувачем завдання.

Завдання ядер

Зазначимо, що ядра можуть виконувати тільки математичні розрахунки та операції порівняння, а також переміщати дані між комірками ОПЕРАТИВНОЇ пам'яті. Втім, цього вистачає, щоб користувачі могли грати в ігри на комп'ютері, дивитися фільми, переглядати веб-сторінки. По суті, будь-яка комп'ютерна програма складається з простих команд: скласти, помножити, перемістити, поділити, перейти до інструкції при виконанні умови. Звичайно, це лише примітивні команди, однак їх об'єднання між собою дозволяє створити складну функцію.

Регістри

З чого складається процесор ще, крім ядер? Регістри – другий важливий його компонент. Як ви вже знаєте, це швидкі комірки пам'яті, де знаходяться дані, які обробляються. Вони бувають різними: A, B, C – використовуються для збереження інформації під час обробки. Їх всього три, але цього достатньо. EIP – в цьому регістрі зберігається адреса наступною в черзі інструкції. ESP – адресу даних в ОЗП. Z – тут знаходиться результат останньої операції порівняння. Цими регістрами процесор не обмежується. Є й інші, однак зазначені вище є найголовнішими – саме ними найчастіше користується чіп для обробки даних під час виконання тієї чи іншої програми.

Висновок

Тепер ви знаєте, з чого складається процесор і які його модулі є основними. Подібний склад чіпів не є постійним, так як вони поступово вдосконалюються, додаються нові модулі, вдосконалюються старі. Однак сьогодні те, з чого складається процесор, його призначення і функціонал є саме такими, як описано вище. Описаний вище приблизний склад і принцип роботи систем процесора спрощено до мінімуму. Насправді весь процес є більш складним, але для його розуміння необхідно отримувати відповідну освіту.