Jak działa procesor i z jakich elementów się składa?
Jak wygląda budowa procesora? Z czego składa się procesor? I tak jak w tytule pytania – jak działa procesor? Z jakich elementów składa się procesor?
5 Odpowiedzi
Procesor jest układem scalonym i konkretnie rzecz ujmując – jest to sekwencyjne urządzenie cyfrowe, wykonujące ciągi operacji matematyczno-logicznych ze zbioru operacji podstawowych.
Podczas swojej pracy pobiera on instrukcje z pamięci operacyjnej RAM, te instrukcje są niejako rozkazami dla procesora. Wspomniane ciągi instrukcji są programem.
Rozkazy zaś to kody zapisane w jednym lub w kilku bajtach.
Z czego składa się procesor?
Centrum procesora to monokryształ krzemu – na tę chwilę krzem to najlepsza dostępna technologia.
Na to naniesione są warstwy półprzewodnikowe.
Obwody procesora są wykonane z miedzi, ewentualnie z aluminium.
Procesor jest centralną jednostką przetwarzania (CPU) komputera i jest odpowiedzialny za wykonywanie instrukcji z programów. Cztery główne elementy procesora to jednostka sterująca, jednostka arytmetyczno-logiczna (ALU), pamięć oraz jednostki wejścia/wyjścia (I/O).
Jednostka sterująca jest częścią procesora, która dekoduje i wykonuje instrukcje z programów. Składa się ona z rejestru instrukcji, licznika programu i logiki sterującej. Rejestr instrukcji przechowuje aktualnie wykonywaną instrukcję, natomiast licznik programu przechowuje adres następnej instrukcji, która ma być wykonana. Logika sterowania dekoduje instrukcje i generuje sygnały sterujące, które mówią innym częściom procesora, co mają robić.
ALU jest częścią procesora, która wykonuje operacje arytmetyczne i logiczne. Składa się z jednostki sterującej ALU, akumulatora, rejestrów i jednostki logiki arytmetycznej. Jednostka sterująca ALU dekoduje instrukcje i generuje sygnały sterujące, które mówią ALU, co ma robić.
Akumulator jest specjalnym rejestrem, w którym przechowywany jest wynik ostatniej operacji. Rejestry to zestaw szybkich miejsc przechowywania, które mogą być używane do przechowywania danych i instrukcji. Sama ALU wykonuje rzeczywiste operacje, takie jak dodawanie, odejmowanie, mnożenie i dzielenie.
Pamięć jest miejscem, w którym przechowywane są programy i dane. Składa się ona z pamięci głównej i pamięci podręcznej. Pamięć główna to duża tablica słów lub bajtów, z których każdy ma swój własny adres. Pamięć podręczna to mniejsza, szybsza pamięć, która służy do przechowywania często używanych danych.
Procesor jest centralną jednostką przetwarzania (CPU) komputera i składa się z czterech głównych elementów: jednostki sterującej, jednostki arytmetyczno-logicznej, jednostki pamięci oraz jednostki wejścia/wyjścia.
Jednostka sterująca jest odpowiedzialna za sterowanie operacjami pozostałych trzech jednostek oraz za pobieranie i wykonywanie instrukcji z pamięci.
Jednostka arytmetyczno-logiczna wykonuje operacje arytmetyczne i logiczne na danych.
Jednostka pamięci przechowuje dane i instrukcje. Jednostka wejścia/wyjścia obsługuje operacje wejścia i wyjścia.
Procesor, znany również jako centralna jednostka przetwarzająca (CPU – Central Processing Unit), stanowi mózg komputera i jest kluczowym komponentem, który wykonuje większość obliczeń wewnątrz komputera. Procesor interpretuje i wykonuje instrukcje z programów komputerowych, zarządzając danymi przesyłanymi przez inne komponenty. Oto jak działa procesor i z jakich głównych elementów się składa:
Jak działa procesor
- Pobieranie Instrukcji (Fetch): Procesor pobiera instrukcję z pamięci RAM (losowego dostępu).
- Dekodowanie Instrukcji (Decode): Dekoduje pobraną instrukcję, rozumiejąc, co ma być wykonane.
- Wykonywanie (Execute): Wykonuje dekodowaną instrukcję, co może oznaczać przetwarzanie danych, wykonanie operacji matematycznych, czy zmianę sekwencji wykonywania instrukcji.
- Zapis Wyniku (Write Back): Zapisuje wynik wykonania do pamięci RAM lub rejestru wewnątrz procesora.
Główne elementy składowe procesora
- Jednostka Arytmetyczno-Logiczna (ALU – Arithmetic Logic Unit): Odpowiada za wykonywanie operacji arytmetycznych (takich jak dodawanie i odejmowanie) oraz logicznych (takich jak AND, OR).
- Jednostka Sterująca (CU – Control Unit): Kieruje działaniem procesora, koordynując pobieranie instrukcji, ich dekodowanie, wykonanie i zapis wyniku.
- Rejestry: Są to bardzo szybkie pamięci wewnątrz procesora używane do przechowywania tymczasowych danych i instrukcji. Rejestry są kluczowe dla szybkiego przetwarzania informacji.
- Pamięć podręczna (Cache): Szybka pamięć znajdująca się blisko jednostki centralnej, która przechowuje często używane dane i instrukcje, aby przyspieszyć ich dostęp.
- Magistrala (Bus): System połączeń używany do przesyłania danych między różnymi komponentami komputera, w tym między procesorem a pamięcią RAM.
- Zegar Systemowy (Clock): Określa szybkość, z jaką procesor wykonuje instrukcje, synchronizując działanie wszystkich komponentów komputera.
Dodatkowe informacje
Procesory mogą mieć wiele rdzeni (multi-core), co oznacza, że posiadają kilka jednostek przetwarzających w jednym układzie. Pozwala to na jednoczesne przetwarzanie wielu instrukcji, znacząco zwiększając wydajność komputera.
Współczesne procesory są również wyposażone w różnorodne technologie zwiększające wydajność, takie jak przewidywanie rozgałęzień, super-skalarne potoki przetwarzające, oraz technologie wirtualizacji i zabezpieczeń.
Procesory znajdują zastosowanie nie tylko w komputerach osobistych, ale również w urządzeniach mobilnych, serwerach, a nawet w urządzeniach wbudowanych i systemach mikrokontrolerowych.
cytat z Wikipedii… dużo nie wnosi do obrazowego opisu działania procesora