Cea mai importantă parte a computerului dvs., dacă ar trebui să alegeți doar una, ar fi unitatea centrală de procesare (CPU). Este hub-ul principal (sau „creierul”) și procesează instrucțiunile care vin de la programe, sistemul de operare sau alte componente ale computerului.
Cuprins
1 și 0
Datorită procesoarelor mai puternice, am trecut de la abia dacă putem afișa o imagine pe ecranul unui computer la Netflix, chat video, streaming și jocuri video din ce în ce mai realiste.
CPU este o minune a ingineriei, dar, în esență, încă se bazează pe conceptul de bază al interpretării semnalelor binare (1 și 0). Diferența acum este că, în loc să citească carduri perforate sau să proceseze instrucțiuni cu seturi de tuburi vidate, procesoarele moderne folosesc tranzistoare mici pentru a crea videoclipuri TikTok sau pentru a completa numere pe o foaie de calcul.
Bazele procesorului
Fabricarea procesorului este complicată. Punctul important este că fiecare procesor are siliciu (fie o bucată, fie mai multe) care găzduiește miliarde de tranzistori microscopici.
După cum am făcut aluzie mai devreme, acești tranzistori folosesc o serie de semnale electrice (curent „pornit” și curent „oprit”) pentru a reprezenta codul binar al mașinii, alcătuit din 1 și 0. Deoarece există atât de mulți dintre acești tranzistori, procesoarele pot face sarcini din ce în ce mai complexe la viteze mai mari decât înainte.
Numărul de tranzistori nu înseamnă neapărat că un procesor va fi mai rapid. Cu toate acestea, este încă un motiv fundamental pentru care telefonul pe care îl porți în buzunar are mult mai multă putere de calcul decât, probabil, întreaga planetă o avea atunci când am mers mai întâi pe lună.
Înainte de a merge mai departe pe scara conceptuală a procesoarelor, să vorbim despre modul în care un procesor execută instrucțiuni bazate pe codul mașinii, numit „setul de instrucțiuni”. Procesoarele de la diferite companii pot avea seturi de instrucțiuni diferite, dar nu întotdeauna.
Majoritatea PC-urilor Windows și procesoarele Mac actuale, de exemplu, folosesc set de instrucțiuni x86-64, indiferent dacă sunt un procesor Intel sau AMD. Mac-urile care debutează la sfârșitul lui 2020 vor avea însă procesoare bazate pe ARM, care folosesc un set de instrucțiuni diferit. Există, de asemenea, un număr mic de PC-uri cu Windows 10 care folosesc procesoare ARM.
Core, cache și grafică
Acum, să ne uităm la siliciul în sine. Diagrama de mai sus este dintr-o carte albă Intel publicată în 2014 despre arhitectura CPU a companiei pentru Core i7-4770S. Acesta este doar un exemplu de cum arată un procesor – alte procesoare au aspecte diferite.
Putem vedea că acesta este un procesor cu patru nuclee. A fost o vreme când un procesor avea doar un singur nucleu. Acum că avem mai multe nuclee, ele procesează instrucțiunile mult mai rapid. Nucleele pot avea, de asemenea, ceva numit hyper-threading sau simultaneous multi-threading (SMT), ceea ce face ca un nucleu să pară ca doi pentru computer. Acest lucru, după cum vă puteți imagina, ajută la accelerarea timpilor de procesare și mai mult.
Miezurile din această diagramă partajează ceva numit cache L3. Aceasta este o formă de memorie integrată în interiorul procesorului. CPU-urile au, de asemenea, cache L1 și L2 conținute în fiecare nucleu, precum și registre, care sunt o formă de memorie de nivel scăzut. Dacă doriți să înțelegeți diferențele dintre registre, cache și RAM de sistem, verificați acest răspuns pe StackExchange.
CPU prezentat mai sus conține, de asemenea, agentul de sistem, controlerul de memorie și alte părți ale siliciului care gestionează informațiile care intră și ies din procesor.
În cele din urmă, există grafica integrată a procesorului, care generează toate acele elemente vizuale minunate pe care le vedeți pe ecran. Nu toate procesoarele au propriile capacități grafice. Procesoarele desktop AMD Zen, de exemplu, necesită o placă grafică discretă pentru a afișa orice pe ecran. De asemenea, unele procesoare desktop Intel Core nu includ grafică la bord.
CPU de pe placa de baza
Acum că ne-am uitat la ce se întâmplă sub capota unui procesor, să vedem cum se integrează cu restul computerului. CPU-ul se află în ceea ce se numește soclu de pe placa de bază a computerului tău.
Odată ce este așezat în soclu, alte părți ale computerului se pot conecta la procesor prin ceva numit „autobuze”. RAM, de exemplu, se conectează la procesor prin propria magistrală, în timp ce multe componente ale PC-ului folosesc un anumit tip de magistrală, numită „PCIe”.
Fiecare CPU are un set de „bande PCIe” pe care le poate folosi. Procesoarele Zen 2 de la AMD, de exemplu, au 24 de benzi care se conectează direct la procesor. Aceste benzi sunt apoi împărțite de producătorii de plăci de bază, cu îndrumări de la AMD.
De exemplu, 16 benzi sunt utilizate de obicei pentru un slot pentru cardul grafic x16. Apoi, există patru benzi pentru stocare, cum ar fi un dispozitiv de stocare rapid, cum ar fi un SSD M.2. Alternativ, aceste patru benzi pot fi, de asemenea, împărțite. Două benzi ar putea fi utilizate pentru SSD-ul M.2 și două pentru o unitate SATA mai lentă, cum ar fi un hard disk sau SSD de 2,5 inchi.
Adică 20 de benzi, cu celelalte patru rezervate chipset-ului, care este centrul de comunicații și controlorul de trafic pentru placa de bază. Chipsetul are apoi propriul set de conexiuni de magistrală, permițând adăugarea și mai multor componente la un computer. După cum v-ați putea aștepta, componentele mai performante au o conexiune mai directă la procesor.
După cum puteți vedea, procesorul face cea mai mare parte a procesării instrucțiunilor și, uneori, chiar și grafica funcționează (dacă este construit pentru asta). Totuși, procesorul nu este singura modalitate de a procesa instrucțiuni. Alte componente, cum ar fi placa grafică, au propriile capacități de procesare la bord. GPU-ul folosește, de asemenea, propriile capacități de procesare pentru a lucra cu procesorul și pentru a rula jocuri sau pentru a efectua alte sarcini grafice intensive.
Marea diferență este că procesoarele componente sunt construite având în vedere sarcini specifice. CPU-ul, totuși, este un dispozitiv de uz general capabil să facă orice sarcină de calcul i se cere. De aceea, procesorul domnește suprem în interiorul computerului tău, iar restul sistemului se bazează pe el pentru a funcționa.